Question

4．電化學(xué)知識可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活實(shí)際之中．
（1）某校舉辦的科技創(chuàng)意展上，同學(xué)們制作如圖1的神奇的水果電池，收到一致好評．水果電池的反應(yīng)本質(zhì)是負(fù)極金屬和水果中的電解質(zhì)之間的氧化還原反應(yīng)；Cu作電池的正極（填“正極”或“負(fù)極”）．
（2）氫能源是一種綠色可循環(huán)使用的新能源，利用太陽能分解水獲得氫氣是最理想的獲得氫能的方法之一．請在圖2的空格中填上循環(huán)過程中出現(xiàn)的相應(yīng)物質(zhì)的分子式．燃料電池工作時負(fù)極上電極反應(yīng)式（用磷酸作電解質(zhì)）H₂-2e^-=H₂↑．
（3）已知鉛蓄電池工作時的電極反應(yīng)之一：PbO₂+2H₂SO₄+2e^-═PbSO₄+2H₂O，則該反應(yīng)發(fā)生在正極（填“正”或“負(fù)”）上．當(dāng)該電極上有1.5mol鹽生成時，理論上電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3N_A．
（4）某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率，則在以下3種溶液中，可與上述實(shí)驗(yàn)中CuSO₄溶液起相似作用的是c（填選項(xiàng)）．
a．Na_SO₄    b．MgSO₄   c．Ag₂SO₄   d．K₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）水果電池是電池的負(fù)極金屬和水果中的電解質(zhì)之間的氧化還原反應(yīng)，根據(jù)原電池的構(gòu)成條件和工作原理知識來回答；
（2）分析轉(zhuǎn)化關(guān)系可知?dú)淠茉囱�環(huán)體系圖中，燃料電池是氫氣和氧氣反應(yīng)燃燒生成水的過程，水在太陽能和催化劑作用下分解有生成氧氣和氫氣；過程Ⅱ是發(fā)生的原電池反應(yīng)，燃料電池工作時負(fù)極上是氫氣失電子的氧化反應(yīng)；
（3）原電池的正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，根據(jù)電極反應(yīng)式進(jìn)行計算；
（4）用稀硫酸與鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率，是因?yàn)榻饘黉\置換出銅構(gòu)成原電池，根據(jù)置換反應(yīng)、金屬的活潑性來判斷．

解答 解：（1）水果電池是電池的負(fù)極金屬Zn和水果中的電解質(zhì)之間的氧化還原反應(yīng)，鋅是負(fù)極，銅是正極，故答案為：負(fù)極金屬和水果中的電解質(zhì)之間的氧化還原反應(yīng)；
正極；
（2）根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知?dú)淠茉囱�環(huán)體系圖中，燃料電池是氫氣和氧氣反應(yīng)燃燒生成水的過程，水在太陽能和催化劑作用下分解有生成氧氣和氫氣，兩個框中的①、②為循環(huán)過程中反應(yīng)物和生成物的分子式為：①為H₂O；②為H₂、O₂；過程Ⅱ是發(fā)生的原電池反應(yīng)，能量變化是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程，燃料電池工作時負(fù)極上是氫氣失電子的氧化反應(yīng)，即：H₂-2e^-=H₂↑，
故答案為：H₂O；H₂和O₂；H₂-2e^-=H₂↑；
（3）反應(yīng)PbO₂+2H₂SO₄+2e^-═PbSO₄+2H₂O是得電子的還原反應(yīng)，該反應(yīng)發(fā)生在原電池的正極，根據(jù)電極反應(yīng)式，電極上有1mol硫酸鉛生成時，理論上電路中轉(zhuǎn)移2mol，所以電極上有1.5mol鹽生成時，理論上電路中轉(zhuǎn)移3mol，個數(shù)為3N_A，故答案為：3；
（4）所給四種溶液中，只有Zn只能置換出Ag，即Ag₂SO₄與CuSO₄溶液具有相似的作用，故答案為：Ag₂SO₄．

點(diǎn)評 本題涉及原電池的構(gòu)成條件、工作原理以及應(yīng)用等知識，屬于綜合知識的考查，知識的歸納和梳理以及應(yīng)用是關(guān)鍵，難度中等．