Question

Ⅰ、（1）pC类似pH，是指极稀溶液中溶质物质的量浓度的常用对数负值．如某溶液溶质的浓度为1×10^-3mol/L，则溶液中该溶质的pC=-lg10^-3=3．已知M₂CO₃为难溶物，则其K_SP的表达式为_______；现欲将某溶液中的M⁺以碳酸盐（K_SP=1×10^-12）的形式沉淀完全，则最后溶液中的CO₃^2-的pC最大值为______（溶液中的离子浓度小于1×10^-5mol/L时，沉定完全）．
Ⅱ、某化学活动小组利用如下甲装置对原电池进行研究，请回答下列问题：（其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂）

（2）在甲图装置中，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中的K⁺离子移向______烧杯（填“A”或“B”），装置中电子的移动路径和方向为_______该小组同学提出设想：如果将实验中的盐桥换为导线（铜制），电流表是否也发生偏转呢？带着疑问，该小组利用图乙装置进行了实验，发现电流计指针同样发生偏转．回答下列问题：
（3）对于实验中产生电流的原因，起初认为该装置仍然为原电池，但老师提醒注意使用的是铜导线，经深入探讨后认为烧杯A实际为原电池，对此问题上，该小组成员发生了很大分歧：
①一部分同学认为是由于ZnSO₄溶液水解显酸性，此时原电池实际是由Zn、Cu做电极，H₂SO₄溶液作为电解质溶液而构成的原电池．如果这个观点正确，写出烧杯B中铜片上发生反应的电极反应式为_______．
②另一部分同学认为是溶液酸性较弱，由于溶解在溶液中的氧气的作用，使得Zn、Cu之间形成原电池．如果这个观点正确，那么原电池的电极反应式为：正极：______．
（4）若第（3）问中观点②正确，则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电．其具体装置为以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，请写出该电池工作时总反应的化学方程式______．

Answer 1

【答案】分析：（1）M₂CO₃?2M⁺+CO₃^2-，Ksp为离子浓度幂之比，由溶液中的离子浓度小于1×10^-5mol/L时，沉定完全来计算CO₃^2-浓度；
（2）原电池放电时，盐桥中阳离子向正极区域移动，阴离子向负极区域移动；原电池中，电子从负极沿导线流向正极；
（3）从金属发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀的角度分析；
（4）以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液形成原电池时根据铝作负极，发生氧化反应生成Al（OH）₃回答．
解答：解：（1）因M₂CO₃?2M⁺+CO₃^2-，则Ksp=c²（M⁺）?c（CO₃^2-），当M⁺以碳酸盐的形式沉淀完全，
则c（CO₃^2-）==10^-2，所以pC最大值为-lg10^-2=2，
故答案为：Ksp=c²（M⁺）?c（CO₃^2-）；2；
（2）在甲图装置中，当电流计指针发生偏转时，形成原电池，锌为活泼金属，被氧化而失去电子，铜为原电池正极，正极上得电子而被还原，原电池中，电子由负极经外电路流向正极，电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，
故答案为：B；由负极（Zn）沿导线移向正极（Cu）；
（3）A为原电池，则B为电解池，B装置中，铜片作阴极，铜棒为阳极，
①ZnSO₄溶液水解显酸性，烧杯B中铜片是阴极，铜片上铜离子得电子生成铜单质，电极反应式为：Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu；
②ZnSO₄溶液酸性很弱，由于溶解了空气中的氧气而产生电流，则正极发生还原反应，氧气在正极上得电子而被还原，电极反应为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，故答案为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（4）以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，Al为负极，氧化反应，电极反应为Al-3e^-+3OH^-=Al（OH）₃，正极反应为 O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，该电池工作时总反应的化学方程式为4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃，
故答案为：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃．
点评：本题考查原电池和电解池的工作原理，题目难度不大，注意把握基础知识的积累，掌握电极反应式的书写．