Question

能量之間可相互轉(zhuǎn)化：
(1)電解食鹽水制備Cl₂是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而原電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計(jì)兩種類(lèi)型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。限選材料：ZnSO₄(aq)，F(xiàn)eSO₄(aq)，CuSO₄(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導(dǎo)線。

①完成原電池甲的裝置示意圖(見(jiàn)上圖)，并作相應(yīng)標(biāo)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(zhì)溶液，只在一個(gè)燒杯中組裝原電池乙，工作一段時(shí)間后，可觀察到負(fù)極__________。
③甲乙兩種原電池可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是________，其原因是______________________________。
(2)根據(jù)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法原理，為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕，在(1)的材料中應(yīng)選__________作陽(yáng)極。

Answer 1

(1)①(或其他合理答案)
②電極逐漸溶解，表面有紅色固體析出
③甲；在甲裝置中，負(fù)極不和Cu^2＋接觸，避免了Cu^2＋直接與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)而使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能
(2)鋅片

(1)①根據(jù)題給條件和原電池的構(gòu)成條件可得：
a．若用Zn、Cu、CuSO₄(aq)、ZnSO₄(aq)組成原電池，Zn作負(fù)極，Cu作正極，Zn插入到ZnSO₄(aq)中，Cu插入到CuSO₄(aq)中。
b．若用Fe、Cu、FeSO₄(aq)、CuSO₄(aq)組成原電池，F(xiàn)e作負(fù)極，Cu作正極，F(xiàn)e插入到FeSO₄(aq)中，Cu插入到CuSO₄(aq)中。
c．注意，畫(huà)圖時(shí)要注意電極名稱(chēng)，電極材料，電解質(zhì)溶液名稱(chēng)(或化學(xué)式)，并形成閉合回路。
②由于金屬活動(dòng)性Zn＞Fe＞Cu，鋅片或鐵片作負(fù)極，由于Zn或Fe直接與CuSO₄溶液接觸，工作一段時(shí)間后，負(fù)極逐漸溶解，表面有紅色固體析出。
③帶有鹽橋的甲原電池中負(fù)極沒(méi)有和CuSO₄溶液直接接觸，二者不會(huì)直接發(fā)生置換反應(yīng)，化學(xué)能不會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，幾乎全部轉(zhuǎn)化為電能；而原電池乙中的負(fù)極與CuSO₄溶液直接接觸，兩者會(huì)發(fā)生置換反應(yīng)，部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，化學(xué)能不可能全部轉(zhuǎn)化為電能。
(2)由犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法可得，鐵片作正極(陰極)時(shí)被保護(hù)，作負(fù)極(陽(yáng)極)時(shí)被腐蝕，所以應(yīng)選擇比鐵片更活潑的鋅作負(fù)極(陽(yáng)極)才能有效地保護(hù)鐵不被腐蝕。