Question

13．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)為了探究鋁電極在電池中的作用，設(shè)計并進行了以下一系列實驗，實驗結(jié)果記錄如下：

編號	電極材料	電解質(zhì)溶液	電流計指針 偏轉(zhuǎn)方向
1	Mg、Al	稀鹽酸	偏向Al
2	Al、Cu	稀鹽酸	偏向Cu
3	Al、C（石墨）	稀鹽酸	偏向石墨
4	Mg、Al	氫氧化鈉溶液	偏向Mg
5	Al、Zn	濃硝酸	偏向Al

試根據(jù)表中的實驗現(xiàn)象回答下列問題：
（1）實驗1和2中Al所作的電極（正極或負極）不相同（填“相同”或“不相同”）．
（2）對實驗3完成下列填空：
①鋁為負極，電極反應(yīng)式：2Al-6e^-═2Al³⁺．
②石墨為正極，電極反應(yīng)式：6H⁺+6e^-═3H₂↑．
③電池總反應(yīng)方程式：2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑．
（3）實驗4中鋁作負極，理由是Al失去電子．寫出鋁電極的電極反應(yīng)式：Al-3e^-+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
（4）解釋實驗5中電流計指針偏向鋁的原因Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化，發(fā)生Zn與濃硝酸的氧化還原反應(yīng)，Zn作負極，Al作正極，電流由正極流向負極，所以電流計指針偏向鋁．
（5）根據(jù)實驗結(jié)果總結(jié)出影響鋁在原電池中作正極或負極的因素：自發(fā)的氧化還原反應(yīng)中金屬鋁是否參與反應(yīng)，金屬鋁參加反應(yīng)，失電子作負極，反之作正極．

Answer 1

分析 （1）金屬與酸構(gòu)成的原電池中，活潑金屬作負極；
（2）實驗3中Al為負極，石墨為正極，電池反應(yīng)為2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑；
（3）實驗4中發(fā)生2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，Al失去電子，則Al為負極；
（4）實驗5中Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化，發(fā)生Zn與濃硝酸的氧化還原反應(yīng)，Zn作負極，Al作正極，所以電流計指針偏向鋁；
（5）在原電池中，失電子的極是負極，得電子的極是正極．

解答 解：（1）金屬與酸構(gòu)成的原電池中，活潑金屬作負極，則實驗1中Mg的活潑性大于Al，所以Al作正極，而實驗2中Al的活潑性大于Cu，所以Al作負極，故答案為：不相同；
（2）實驗3中Al為負極，電極反應(yīng)為2Al-6e^-═2Al³⁺，石墨為正極，其電極反應(yīng)為6H⁺+6e^-═3H₂↑，電池總離子反應(yīng)為2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑，
故答案為：負；2Al-6e^-═2Al³⁺；正；6H⁺+6e^-═3H₂↑；2Al+6H⁺═2Al³⁺+3H₂↑；
（3）實驗4中Mg不與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)，而發(fā)生2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，Al失去電子，則Al為負極，負極反應(yīng)為Al-3e^-+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：負極；Al失去電子；Al-3e^-+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（4）實驗5中Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化，發(fā)生Zn與濃硝酸的氧化還原反應(yīng)，Zn作負極，Al作正極，電流由正極流向負極，所以電流計指針偏向鋁，
故答案為：Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化，發(fā)生Zn與濃硝酸的氧化還原反應(yīng)，Zn作負極，Al作正極，電流由正極流向負極，所以電流計指針偏向鋁；
（5）在原電池中金屬鋁作正極還是作負極，一定要看自發(fā)的氧化還原反應(yīng)中金屬鋁是否參與反應(yīng)，金屬鋁參加反應(yīng)，失電子作負極，反之作正極，
故答案為：自發(fā)的氧化還原反應(yīng)中金屬鋁是否參與反應(yīng)，金屬鋁參加反應(yīng)，失電子作負極，反之作正極．

點評 本題考查探究原電池原理及設(shè)計，為高頻考點，把握發(fā)生的原電池反應(yīng)及正負極的判斷是解答本題的關(guān)鍵，題目難度不大，注意利用氧化還原反應(yīng)中電子的得失來分析正負極．