Question

【題目】原電池可將化學能轉化為電能．設計兩種類型的原電池，探究其能量轉化效率．限選材料：ZnSO4（aq），CuSO4（aq）；銅片，鋅片和導線．
（1）①完成原電池甲的裝置示意圖（如圖），并作相應標注．要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素．
②以銅片為電極之一，CuSO4（aq）為電解質溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極 ．
③甲乙兩種原電池中可更有效地將化學能轉化為電能的是 ， 其原因是 ．
④鹽橋中向CuSO4溶液中遷移的離子是（填序號）
A．K+ B．NO3﹣ C．Ag+ D．SO42﹣
（2）電解原理在化學工業中有著廣泛的應用．現將你設計的原電池通過導線與圖2中電解池相連，其中，a為電解液，X和Y是兩塊電極板，則： ①若X和Y均為惰性電極，a為CuSO4溶液，則電解時的化學反應方程式為 ． 通過一段時間后，向所得溶液中加入0.2molCuO粉末，恰好恢復電解前的濃度和pH，則電解過程中轉移的電子的物質的量為 ．
②若X、Y分別為鐵和銅，a仍為CuSO4溶液，則Y極的電極反應式為 ．

Answer 1

【答案】
（1） ；電極逐漸溶解；甲；在甲裝置中,負極不和Cu2+接觸,避免了Cu2+直接與負極發生反應而使化學能轉化為熱能； A
（2）2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4；0.4mol； Cu﹣2e﹣=Cu2+
【解析】解：（1）①在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素，如圖示設計原電池，鋅做負極，銅做正極，原電池的甲裝置示意圖為： ，所以答案是： ；

②以銅片為電極之一，CuSO4（aq）為電解質溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，依據原電池反應的原理，需要選用比銅活潑的鋅做負極，下層原電池，負極發生氧化反應，Zn﹣2e﹣=Zn2+，鋅溶解，所以答案是：電極逐漸溶解；

③甲乙兩種原電池中可更有效地將化學能轉化為電能的是甲，因為甲可以保持電流穩定，化學能基本都轉化為電能．而乙中的活潑金屬還可以與CuSO4溶液發生置換反應，部分能量轉化為熱能，

所以答案是：甲；甲可以保持電流穩定，化學能基本都轉化為電能．而乙中的活潑金屬還可以與CuSO4溶液發生置換反應，部分能量轉化為熱能；

④鹽橋中陽離子向正極遷移，陰離子向負極遷移，所以鹽橋中向CuSO4溶液中遷移的離子是鉀離子，故選A；（2）①電解硫酸銅溶液時，陽極上生成氧氣，陰極上生成銅，同時溶液中生成硫酸，所以，陽極電極反應為：4OH﹣﹣4e﹣=H2O+O2↑，電池反應式為：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4，根據銅原子守恒知，氧化銅和銅的比是1：1，所以0.2molCuO能生成0.2mol銅，轉移電子的物質的量=0.2mol×2=0.4mol，

所以答案是：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4；0.4mol；

②若X、Y依次為鐵和銅，a仍為CuSO4溶液，判斷X陰極，Y為陽極，陽極銅失電子生成銅離子，Y極電極反應為Cu﹣2e﹣=Cu2+，

所以答案是：Cu﹣2e﹣=Cu2+．