- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
(6分)从铜、铁及碳棒中选取合适的电极材料设计一个原电池,实现反应:
2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2
负极为 ,电极反应方程式为 ,
正极应选 ,电极反应方程式为 。
正确答案
Cu(1分) Cu-2e-=Cu2+ (2分)
C (1分) 2Fe3++2e-=2Fe2+(2分)
略
(10分)如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题:
(1)当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为稀硫酸时,正极的电极反应式为____________;负极的电极反应式为____________。
(2)当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠溶液时,该装置__________(填“能”或“不能”)形成原电池。若不能,请说明理由;若能,请说明在两电极上所发生的现象:________。
(3)燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如O2)反应所放出的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池,以电极a为正极,电极b为负极,氢气为燃料,氢氧化钠溶液为电解质溶液。则氢气应通入________(填“a”或“b”)极,正极上的电极反应式为___________。
正确答案
(1) 2H++2e-=H2↑ (2分) Mg-2e-=Mg2+(2分)
(2)能(1分); 负极铝片溶解,正极镁片上有气泡产生(2分)
(3) b (1分) O2 + 2H2O + 4eˉ="=" 4OHˉ(2分)
试题分析:(1)当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为稀硫酸时,由于镁的金属性强于铝,因此镁是负极失去电子,铝是正极,溶液中的氢离子放电,则正极的电极反应式为2H++2e-=H2↑;极的电极反应式为Mg-2e-=Mg2+。
(2)当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠溶液时,由于能和氢氧化钠溶液反应的是金属铝,所以此时铝是负极失去电子,镁是正极,溶液中的氢离子放电产生氢气,所以在两电极上所发生的现象为负极铝片溶解,正极镁片上有气泡产生。
(3)原电池中负极失去电子,正极得到电子,则氢气应通入b极,正极上氧气得到电子,其电极反应式为O2 + 2H2O + 4eˉ="=" 4OHˉ。
(5分)21世纪最富有挑战性的课题之一是使汽油氧化直接产生电流,新研制的某汽油燃料电池的一个电极通入空气,另一个电极通入汽油蒸气,填写下列空格。
(1)汽油燃料电池的能量转换形式是将________能直接转化为______能。
(2)通入空气的那个电极是燃料电池_________极(选填“正”或“负” )该电极上若有
32g O2参加反应,则反应过程中转移了_________mol e-
正确答案
(共5分)
(1)化学能 电能 (2)正极 4 (2分,其余各1分)
略
(6分)氢氧燃料电池是将H2通入负极,O2通入正极而发生电池反应的,其能量转换率高。
(1)若电解质溶液为硫酸,其正极反应为_____________ _,若反应过程中转移了2mol电子,可产生水的质量为 g。
(2)若用氢氧燃料电池电解由NaCl和CuSO4组成的混合溶液,.其中c(Na+)=" 3" c(Cu2+ )=" 0.3" mol/L,取该混合液100 mL用石墨做电极进行电解,通电一段时间后,在阴极收集到0.112 L(已折算到标准状况)气体。此时氢氧燃料电池外电路中转移电子的物质的量为 mol。(不考虑电路中的其它损耗)。
正确答案
(1)O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O ;18 ;(2)0.03 ;(各2分)
(1)在燃料电池中正极通入的是氧气,所以正极反应式为O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O。因为总反应是O2 + 2H2 = 2H2O,反应中转移的电子是4mol,所以若反应过程中转移了2mol电子,可产生水的质量为18g。
(2)在阴极上首先是铜离子放电,析出铜,然后是氢离子放电,生成氢气。铜离子是0.1mol/L×0.1L=0.01mol,得到的电子是0.02mol。氢气是,转移的电子是0.01mol,所以转移的总的电子是0.03mol。
锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造图如图(a)所示。
回答下列问题:
(1)①普通锌锰电池放电时发生的主要反应为:Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH。该电池中,负极材料主要是____________________,电解质的主要成分是__________,正极发生的主要反应是________________________________________________________。
②与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点及其理由是_______。
(2)图(b)表示回收利用废旧普通锌锰电池的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属)。
①图(b)中产物的化学式分别为A_______,B________。
②操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4。操作b中,绿色的K2MnO4溶液反应后生成紫色溶液和一种黑褐色固体,该反应的离子方程式为_______。
③采用惰性电极电解K2MnO4溶液也能得到化合物D,则阴极处得到的主要物质是____。(填化学式)
正确答案
(1)①Zn NH4Cl MnO2+NH4++e-=" MnOOH+" NH3
②碱性电池不易发生电解质的泄露,因为消耗的负极改装在电池的内部,碱性电池的使用寿命较长,因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高。
(2)①ZnCl2 NH4Cl ②3MnO42-+2CO2=2MnO4-+MnO2↓+2CO32- ③H2
(1)根据化学方程式Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH,锌是负极材料,氯化铵是电解质的主要成分,二氧化锰和铵根离子在正极发生反应, MnO2+NH4++e-=" MnOOH+" NH3。与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点及其理由是碱性电池不易发生电解质的泄露,因为消耗的负极改装在电池的内部,碱性电池的使用寿命较长,因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高。(2)废电池经机械分离后,加水溶解后再加稀盐酸,浓缩结晶得到氯化铵和氯化锌。氯化铵不稳定,受热易分解,所以B为氯化铵,A为氯化锌。绿色的K2MnO4溶液发生反应后生成紫色的高锰酸钾溶液和黑褐色的二氧化锰,该反应的离子方程式为3MnO42-+2CO2=2MnO4-+MnO2↓+2CO32-。采用惰性电极电解K2MnO4溶液,阴极氢离子得电子生成氢气。
化学与技术、原电池原理、电极方程式的书写
扫码查看完整答案与解析