- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
利用铜棒、锌片和200ml稀硫酸组成原电池，将化学能转化为电能，当铜棒上共产生3.36L（标准状况）气体时，硫酸恰好全部被消耗。请回答下列问题：
（1）该原电池的正极反应式为：
（2）计算原稀硫酸的物质的量浓度。
（3）若将铜棒换成铁片，仍按题给方式组合起来，能否组成原电池呢？ （填“能”或“不能”）若能组成原电池，此原电池的负极反应式是
正确答案
（1）2H+ + 2e- = H2↑ （2分） （2）0.75mol/L （3分）
（3）能（1分），Zn — 2e- = Zn2+（2分）
（1）在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应。锌比铜活泼，锌是负极，铜是正极，溶液中的氢离子在正极得到电子，反应式为2H+ + 2e- = H2↑。
（2）氢气的体积是3.36L，物质的量是3.36L÷22.4L/mol＝0.15mol。根据氢原子守恒可判断，硫酸的物质的量也是0.15mol，其浓度是0.15mol÷0.2L＝0.75mol/L 。
（3）铁的活泼性也弱于锌的，所以能构成原电池，锌还是负极，铁是正极。其中负极反应式为Zn — 2e- = Zn2+。
（4分）（1）实事证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 。
A．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H>0
B．NaOH(aq)+HC1(aq)=NaC1(aq)+H2O(1) △H<0
C．2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H<0
（2）以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，
其负极反应为:
正确答案
4分（每空2分共4分）
（1）C （2）H2+2OH－→2H2O+2e－
略
（4分）（1）已知：一定量CH4完全燃烧生成CO2和液态水时，放出热量QkJ；若将燃烧产物全部通入过量的澄清石灰水，可得到20g沉淀，请写出CH4燃烧的热化学方程式
（2）请写出：氢氧燃料电池的正极电极反应式（电解质溶液为稀硫酸）
正确答案
（1）CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H= -5QkJ/mol （2分）
（2）O2+4H++4e-=2H2O （2分）
（1）20g沉淀是碳酸钙，物质的量是0.2mol，所以根据碳原子守恒可知燃烧生成的CO2也是0.2mol。所以生成1molCO2放出的热量是5QkJ，因此热化学方程式为
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H= -5QkJ/mol。
（2）原电池正极是得到电子的，所以在氢氧燃料电池中氧气在正极通入，由于溶液显酸性，所以正极电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O。
（12分）将质量相等的铁片和铜片用导线相连浸入500mL硫酸铜溶液中构成如下图的装置。
（1）铁片上的电极反应式为 ，铜片上的电极反应式为 ，铜片周围溶液会出现 的现象。
（2）若2 min后测得铁片和铜片之间的质量差为1.2g，则导线中流过的电子为 mo1，该段时间内用硫酸铜表示的平均反应速率为 。
（3）若将该装置改为如下图所示的装置也能达到和原装置相同的作用，同时能保证停止使用该装置时反应物不损耗，KCl溶液起沟通两边溶液形成闭合回路的作用，则硫酸铜溶液应该注入 （填“左侧”、“右侧”或“两侧”）烧杯中，若2 min内铁片减少了2.8g，则中间U形管中K+的流速是 mo1/min。（以上均假设反应过程中溶液体积不变）。
正确答案
(12分)
（1）Fe－2e－= Fe2＋（2分）Cu2++2e－= Cu（2分）颜色变浅（2分）
（2）0.02 （2分） 0.01 mol·L－1·min－1 （2分）
（3）右侧（1分） 0.05 （1分）
略
利用生活中或实验室中常用的物品，根据氧化还原反应知识和电学知识，自己动手设计一个原电池。请填写下列空白：
（1）实验原理：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。
（2）实验用品：电极________、________、稀硫酸、________（填写所缺的实验用品）、耳机（或者电流计）。
（3）实验装置：
（4）原电池设计及注意的问题。
①按如图所示连接好实验仪器，注意观察（耳朵听）耳机是否有声音发出，如果没有，可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极（注意：接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的），这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓”声音。其原因是：在原电池中，由化学能转化为________。
②如果将装置中的耳机改为电流计，则铁钉应该接电流计的______
极，电极反应是________________；另一极应该接电流计的________极，电极发生了________反应（“氧化”或“还原”）。
正确答案
（2）铁钉或铁条 铜钉（其他的惰性电极如铅笔芯、铂等） 烧杯、导线
（4）①电能 ②负 Fe－2e－=Fe2＋ 正 还原
由实验原理：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，可知组成该原电池的负极应为Fe，正极可选用活动性比Fe弱的金属或导电的非金属。
扫码查看完整答案与解析