Question

（1）原电池是把

 

能转化成

 

能的装置．
（2）在盛有500mL 0.1mol?L^-1 CuSO₄和0.4mol?L^-1 H₂SO₄混合溶液的大烧杯中．用锌、铜作电极，用导线连接形成原电池，当电极锌消耗13g时，试写出电极反应式：
负极

 

；
正极

 

．
（3）理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池．
请利用反应“3Cu+8H⁺+2NO₃^-═4H₂O+3Cu²⁺+2NO↑”设制一个化学电池，回答下列问题：
①该电池的负极材料是

 

，电极反应式

 

，发生

 

反应（填“氧化”或“还原”），电解质溶液是

 

；
②正极上出现的现象是

 

；电极反应式为

 

；
③当生成的气体标在准状况下的体积为0.224L时，电路中电子转移了

 

mol．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）原电池是把化学能转化为电能的装置；
（2）根据消耗的Zn的物质的量，结合电子守恒判断正极上反应的离子，然后书写电极反应式；
（3）在3Cu+8H⁺+2NO₃^-═4H₂O+3Cu²⁺+2NO↑反应中，Cu被氧化，应为原电池的负极，电解反应为：Cu-2e^-=Cu²⁺，NO₃^-得电子被还原生成NO，
正极上无色气体生成，电极反应为4H⁺+NO₃^-+3e^-═2H₂O+NO↑，应为原电池正极反应，正极材料为活泼性比Cu弱的金属或非金属材料，
电解质溶液为稀硝酸，
根据电极方程式计算转移的电子．

解答： 解：（1）原电池是把化学能转化为电能的装置，故答案为：化学；电；
（2）已知溶液中：n（CuSO₄）=0.5L×0.1mol/L=0.05mol，n（H⁺）=2n（H₂SO₄）=0.5L×0.4mol/L×2=0.4mol，
当电极锌消耗13g时，n（Zn）=

m

M

=

13g

65g/mol

=0.2mol，转移电子为0.2mol×2=0.4mol，
根据电子守恒可知：正极上消耗的n（Cu²⁺）=0.05mol，n（H⁺）=0.3mol，
所以原电池工作时，负极发生Zn-2e^-=Zn²⁺，正极分别发生：Cu²⁺+2e^-=Cu和2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：Zn-2e^-=Zn²⁺；Cu²⁺+2e^-=Cu和2H⁺+2e^-=H₂↑；
（3）①在3Cu+8H⁺+2NO₃^-═4H₂O+3Cu²⁺+2NO↑反应中，Cu被氧化，应为原电池的负极，电解反应为：Cu-2e^-=Cu²⁺，电解质溶液为稀硝酸，
故答案为：Cu；Cu-2e^-=Cu²⁺；氧化；稀硝酸；
②正极上NO₃^-得电子被还原生成NO，正极上有无色气体生成，电极反应为4H⁺+NO₃^-+3e^-═2H₂O+NO↑，
故答案为：正极上有无色气体生成；4H⁺+NO₃^-+3e^-═2H₂O+NO↑；
③正极反应为4H⁺+NO₃^-+3e^-═2H₂O+NO↑，当生成的气体标在准状况下的体积为0.224L时，即n（NO）=0.01mol，则转移电子为0.03mol，
故答案为：0.03．

点评：本题考查原电池的工作原理，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，题目难度中等，注意从氧化还原反应的角度分析电极反应．