C.工作时,电子由碳极经过电路流向Zn极
D.长时间连续使用时,内装糊状物可能流出腐蚀用电器
解析:由负极失电子发生氧化反应,正极得电子发生还原反应或根据原电池形成的条件,相对活泼(指金属性)的一极为负极,相对不活泼的一极为正极,故B项正确。在外电路,电子从负极流向正极,故A、C两项不正确。长时间连续使用该原电池,由于锌皮慢慢溶解而破损,且MnO2不断吸收H2生成H2O,糊状物也越来越稀,故其很可能流出腐蚀用电器,D项是正确的。
答案:BD
【例4】 我国首创以铝-空气-海水电池作为能源的新型海水标志灯,它以海水为电解质溶液,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光。则该电源负极材料为_____________,正极材料为_____________,正、负极反应分别为_____________________________________________________________________。
解析:Al、O2(空气)之间的氧化还原反应为 。
铝既是负极反应物,又是负极材料,O2是正极反应物,正极材料应该选择还原性比Al弱的导电性强的材料,如石墨等。
Al与O2的氧化反应、还原反应分别为
Al:AlAl3++3e-4Al4Al3++12e-
O2:O2+2H2O+4e-4OH-3O2+6H2O+12e-12OH-
答案:铝 石墨 4Al-12e-====4Al3+ 3O2+6H2O+12e-====12OH-
【例5】 下列各变化,属于原电池反应的是 ( )
A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层
B.白铁表面有划损时,也能阻止铁被氧化
C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色的保护层
D.铁与稀H2SO4反应时,加入少量CuSO4溶液,可使反应加速
解析:A项只是氧化反应,B项中白铁是镀锌的铁板,锌比铁活泼,在构成原电池时,锌作负极,失去电子,阻止铁进一步被氧化,C项也只是铁与H2O发生氧化还原反应,无电子的定向移动。D项中Fe+CuSO4====Cu+FeSO4,析出的Cu覆盖于Fe表面,相互接触,构成原电池,所以B、D两项中构成了原电池。
答案:BD
类题演练
在体积相同、浓度同为4.0 mol·L-1的盐酸中,一份加入纯锌,另一份加入含有杂质铜的金属锌,哪个反应产生的氢气速率快?简述其原因。
解析:纯锌跟盐酸发生的是置换反应,含有铜的金属锌跟盐酸发生电化学反应,无数Cu-Zn微小原电池的形成,使化学反应速率加快。
答案:含有杂质铜的金属锌跟盐酸反应速率快,这是由于Cu-Zn构成原电池的正极和负极,其电极反应式为
(-)极Zn-2e-====Zn2+
(+)极2H++2e-====H2↑
在相同条件下,电化学反应比化学反应的反应速率快得多。