Question

1．某同学设计实验探究构成原电池的条件，装置如图（1、2）：

实验一：实验探究电极的构成（图1）
①A、B 两极均选用石墨作电极，发现电流计指针不偏转；
②A、B 两极均选用铜片作电极，发现电流计指针不偏转；
③A极用锌片，B极用铜片，发现电流计指针向左偏转；
④A极用锌片，B极用石墨，发现电流计指针向左偏转．
结论一：电极必须是两活泼性不同的电极．
实验二：探究溶液的构成（图2，A极用锌片，B极用铜片）
①液体采用无水乙醇，发现电流计指针不偏转；
②改用硫酸溶液，发现电流计指针偏转，B极上有气体产生．
结论二：溶液必须是电解质溶液．
实验三：对比实验，探究图3装置能否构成原电池
将锌、铜两电极分别放入稀硫酸溶液中，发现锌片上有气泡产生，铜片上无明显现象，电流计指针不发生偏转．
结论三：必须构成闭合回路．
思考：对该同学的实验，同学乙提出了如下疑问，请你帮助解决．
（1）在图1装置中，若A 为镁片，B为铝片，电解质溶液为NaOH溶液，电流计的指针应向左偏转．
此时负极电极反应式为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（2）如某装置如图3所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，此时电流表显示有电流通过，则下列有关叙述正确的是CD
A．铜上的电极反应Cu-2e^-═Cu⁺
B．电池工作一段时间后，甲池的c（SO₄^2-）减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．锌电极发生氧化反应．

Answer 1

分析 实验一：由①②可知，当两极相同时，不能形成原电池；由③④可知，当两极是两种活泼性不同的金属或一种是金属一种是非金属时，可以形成原电池；
实验二：①中乙醇是非电解质，溶液中无自由移动离子；②中硫酸是电解质，硫酸溶液中有自由移动离子，能形成原电池；
实验三：要有电流，必须能形成闭合回路．
（1）在图1装置中，若A 为镁片，B为铝片，电解质溶液为NaOH溶液，铝与氢氧化钠溶液发生自发的氧化还原反应，所以铝是负极，镁是正极；此时负极电极反应式为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）由图象可知，该原电池反应式为：Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu，Zn发生氧化反应，为负极，Cu电极上发生还原反应，为正极，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，两池溶液中硫酸根浓度不变，随反应进行，甲池中的Zn²⁺通过阳离子交换膜进入乙池，以保持溶液呈电中性，进入乙池的Zn²⁺与放电的Cu²⁺的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu，故乙池溶液总质量增大．

解答 解：实验一：由①②可知，当两极相同时，不能形成原电池；由③④可知，当两极是两种活泼性不同的金属或一种是金属一种是非金属时，可以形成原电池；
故答案为：电极必须是两活泼性不同的电极；
实验二：①中乙醇是非电解质，溶液中无自由移动离子；②中硫酸是电解质，硫酸溶液中有自由移动离子，能形成原电池；故答案为：溶液必须是电解质溶液；
实验三：要有电流，必须能形成闭合回路．故答案为：必须构成闭合回路；
（1）在图1装置中，若A 为镁片，B为铝片，电解质溶液为NaOH溶液，铝与氢氧化钠溶液发生自发的氧化还原反应，所以铝是负极，镁是正极，电流计的指针应向左偏转，此时负极电极反应式为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案为：左；Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）A．由图象可知，该原电池反应式为：Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，故A错误；
B．阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故两池中c（SO₄^2-）不变，故B错误；
C．甲池中的Zn²⁺通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中发生反应：Cu²⁺+2e^-=Cu，保持溶液呈电中性，进入乙池的Zn²⁺与放电的Cu²⁺的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu，故乙池溶液总质量增大，故C正确；
D．该原电池反应式为：Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu，Zn为负极，发生氧化反应，故D正确，
故选：CD．

点评 本题考查了形成原电池的几个要件：活泼性不同的两个电极、电解质溶液和闭合回路，难度不大．