某校学习小组利用下图装置研究化学反应中的物质变化和能量变化及反应速率的影响因素。回答下列问题：

1. 某校学习小组利用下图装置研究化学反应中的物质变化和能量变化及反应速率的影响因素。回答下列问题：

(1) 向图1装置试管甲中加入 $\text{[math]}$ 片和稀硫酸，发生反应的离子方程式为， $\text{[math]}$ 形管中红墨水液面的变化情况是，由该现象可判断铁与稀硫酸反应中反应物的总能量(填“>”或“<”或 “=”)生成物的总能量。

(2) 用纯铁片、纯铜片、 $\text{[math]}$ 硫酸溶液、导线和 $\text{[math]}$ 量筒设计实验，证明形成原电池可以改变反应速率，所用装置如图2所示(夹持仪器已省略)。

①若 $\text{[math]}$ 极不用导线相连，则b极材料为(填“纯铁片”或“纯铜片”)。当收集到 $\text{[math]}$ (已折算为标准状况，且溶液体积不变)气体时，用时 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 内，用 $\text{[math]}$ 的浓度变化表示的平均反应速率为 $\text{[math]}$ 。

②若 $\text{[math]}$ 极为“纯铁片”，b极为“纯铜片”且用导线相连，则电子在导线上的流动方向为(填“ $\text{[math]}$ 极 $\text{[math]}$ 极”或“b极 $\text{[math]}$ 极”)；此时 $\text{[math]}$ 极的电极反应式为，当收集到 $\text{[math]}$ (已折算为标准状况)气体时，用时 $\text{[math]}$ 。

③根据上述实验所得结论为。

【考点】

电极反应和电池反应方程式; 原电池工作原理及应用;

【答案】

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实验探究题普通

1. 利用铝与空气中的氧气发生反应，可设计为原电池，实现化学能转化为电能，实验装置如图：

(1) ①该装置负极；发生的电极反应式是：，②消耗27g铝时，转移的电子数为：mol。

(2) 如图为甲烷燃料电池原理示意图。

a电极的电极反应式：，当电路中累计有2mol电子通过时，消耗的氧气体积为(在标准状况下)L。

(3) 我国科学家开发Ni-N-C(Cl)催化剂实现高效催化CO₂还原制备CO。装置如图所示(采用阳离子交换膜)。总反应为 $\text{[math]}$ 。其中正极反应式为，溶液中离子的移动顺序为。

实验探究题普通

2. 某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了一系列实验，实验结果记录如下：

编号	电极材料	电解质溶液	电流计指针偏转方向
1	Mg、Al	稀盐酸	偏向Al
2	Al、Cu	稀盐酸	偏向Cu
3	Al、C(石墨)	稀盐酸	偏向石墨
4	Mg、Al	氢氧化钠溶液	偏向Mg
5	Al、Zn	浓硝酸	偏向Al