- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
如图所示装置:
(1)若烧杯中溶液为稀硫酸,则观察到的现象为 。
两极反应式为:正极 ;
负极 ,该装置将 能转化为 能。
(2)若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液,则负极为 ,
总反应方程式为 。
正确答案
(1)铝的表面有气泡冒出,镁逐渐溶解;2H++2 e-= H2↑;Mg-2 e-=" Mg" 2+ 化学 电
(2)铝 2Al+2NaOH+2H2O==NaAlO2+3 H2↑ (2分)(其余每空1分)
试题分析:(1)烧杯中溶液为稀硫酸,则该电池为镁铝原电池,镁有负极,铝为正极,镁极溶解,而铝极析出氢气,所以观察到的现象为铝的表面有气泡冒出,镁逐渐溶解;该原电池中负极发生的反应为:Mg-2 e-=" Mg" 2+ ;正极发生的反应为:2H++2 e-= H2↑;该装置是将化学能转化为电能;(2)若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液,由于铝为两性物质,所以铝作为负极,而镁有正极,在镁上有氢气析出,而铝极溶解,其总的化学反应方程式为:2Al+2NaOH+2H2O==NaAlO2+3 H2↑。
点评:本题考查了原电池,该考点是高考考查的重点和难点,本题侧重对原电池基础知识的考查,本题难度中等。
(6分)用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U型管)构成一个原电池。这个原电池的负极是 ,电极反应式是 ;
正极是 ,电极反应式是 。
正确答案
(6分)铜片、Cu —2e-= Cu2+、 银片、 Ag++e-=Ag
试题分析:铜的金属性强于银的,所以铜是负极,失去电子,电极反应式是Cu —2e-= Cu2+;银是正极,溶液中的银离子得到电子,电极反应式是Ag++e-=Ag。
点评:原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应,据此可以进行有关的判断。
(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应______________________________________
银片上发生的电极反应______________________________________
(2)若该电池中两电极的总质量为60 g,工作一段时间后,取出锌片和银片洗净干燥后称重,总质量为47 g,试计算:
①产生氢气的体积(标准状况);②通过导线的电量。(已知NA=6.02×1023 mol-1,电子电荷为1.60×10-19 C)
正确答案
(1)Zn-2e-=Zn2+ 2H++2e-=H2↑
(2)①4.48 L ②3.9×104 C
(1)在锌片、银片、稀硫酸组成的原电池中,锌片作负极,其电极反应为Zn-2e-=Zn2+;银片作正极,其电极反应为2H++2e-=H2↑。电池总反应式为Zn+2H+=Zn2++H2↑。
(2)根据电极反应式找出已知量与电量之间的定量关系进行计算。①锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量,设产生的氢气体积为x。
Zn+2H+=Zn2++H2↑
65 g 22.4 L
60 g-47 g=13 g x
x=13 g×22.4 L·mol-1÷65 g·mol-1=4.48 L。
②反应消耗的锌为13 g÷65 g·mol-1=0.20 mol
1 mol Zn变为Zn2+时,转移2 mol e-,则通过的电量为0.20 mol×2×6.02×1023 mol-1×1.6×10-19 C=3.9×104 C。
A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
(1) A中反应的离子方程式为 。
(2)B中Sn极的电极反应式为 。Sn极附近溶液的c (填 “变大”“变小”或“不变”)。
(3)C中被腐蚀的金属是 ,总反应的化学方程式为
,比较A、B、C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序为 (填序号)。
正确答案
(12分,每空2分)(1)Fe + 2H+= Fe + H2↑
(2)2H+ + 2e-=H2↑ 变小 (3)Zn,Zn + H2SO4= ZnSO4 + H2↑;B > A >C
试题分析:(1)装置A中铁直接与稀硫酸发生置换反应,反应的离子方程式是Fe + 2H+= Fe + H2↑。
(2)装置B中铁的金属性强于Sn的,则铁是负极,Sn是正极,溶液中的氢离子在正极得到电子,电极反应式是2H+ + 2e-=H2↑,所以正极周围溶液中氢离子浓度变小。
(3)装置C中锌的金属性强于铁的,锌失去电子,做负极,被腐蚀。铁是正极,被保护,总的方程式是Zn + H2SO4= ZnSO4 + H2↑。根据以上分析可知,A、B、C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序为B>A>C。
点评:该题是基础性试题的考查,也是高考中的重要考点。主要是考查学生对原电池原理以及金属腐蚀与防护的熟悉了解程度,意在培养学生分析、归纳和总结问题的能力。该题的关键是明确原电池的工作原理,然后结合题意灵活运用即可。
(8分)生活中我们常利用原电池装置对金属进行防护。请你在下图的基础上设计一个原电池装置,阻止铁进一步与硫酸反应。
(1)在图中画出完整的装置图,标出另一电极材料和电子流向。
(2)铁电极是该原电池的_____极,发生 反应,电极反应式为 ,
溶液中的SO42-向_____极移动。
(3)该反应是放热反应,则生成物的总能量_____反应物的总能量(填“>”或“<”)。
正确答案
(1)如右图(Zn电极、电子流向各1分,共2分)
(2)正极,还原,2H+ +2e- = H2↑,负极(各1分,共4分) (3)< (1分)
(1)原电池中较活泼的金属作负极,失去电子,发生氧化反应。较不活泼的金属作正极,正极得到电子,发生还原反应。所以要阻止铁和稀硫酸反应,则铁应该是正极,负极是比铁还活泼的金属,所以装置图为(见答案)。
(2)铁是正极,溶液中的氢离子在正极得到电子,发生还原反应,即阳离子向正极移动,则阴离子向负极移动,正极反应式为2H+ +2e- = H2↑。
(3)该反应是放热反应,则生成物的总能量小于反应物的总能量。
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