- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
(11分)设计燃料电池使汽油氧化直接产生电流,是本世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一个电极通入汽油蒸气,电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-。回答下列问题:
(1)以辛烷(C8H18)为汽油的代表物,则这个电池放电时必发生反应的化学方程式是 。
(2)这个电池负极的电极反应式为C8H18 + 25O2- =8CO2 + 9H2O +50e-,,正极的电极反应式为 ,固体电解质里O2-的移动方向是 。
(3)用此电池分别电解以下两种溶液,假如电路中转移了0.02 mol e-,且电解池的电极均为惰性电极,试回答下列问题。
①电解M(NO3)x溶液时某一电极增加了g M,则金属M的相对原子质量
(用含“、x”的表达式表示)。
②电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100mL,阳极产生的气体在标准状况下的体积是 ;将电解后的溶液加水稀释至1L,此时溶液的c(H+)= 。
正确答案
(1)2C8H18 + 25O2 = 16CO2 + 18H2O (2)O2 + 4e- = 2O2-;由正极流向负极
(3)①ax/0.02 ②0.168L 0.01mol/L
略
(15分)、如下图所示,甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒,乙池中电子电子流动方向见图,回答下列问题:
(1)若两池中均盛200mL饱和NaCl溶液和酚酞的混合液,反应开始后:
①甲池中 极,乙池中的
极附近溶液变红(填“正”或“负”或“阴”或“阳”)。
②甲池碳极上电极反应式是
乙池中Fe电极上反应式为 。
③若乙池中收集到1.12L(标况下)有色气体时,停止实验,忽略池中溶液体积的变化,则池中溶液的c(OH—)约为 ,要使溶液恢复到电解前的相同的状况,应向溶液中补充一定量的
(2)若两池中均盛有200mL 2mol•L-1CuSO4溶液:
①反应一段时间后,有红色物质析出的是甲池中的 棒,乙池中的 棒。
②写出乙池通电时总反应的离子方程式: 。
③若乙池中通过1.2mol 电子后停止实验,则乙池中共可收集到气体的体积为(标准状况下)
正确答案
③0.5mol•L—1,D( 3分)
(2)①碳,铁。( 2分)
②2Cu2+ + 2H2OO2↑+ Cu2++ 4H+。(2分)
③6.72L(2分)
略
(10分)熔融碳酸盐燃料电池(MCFS),发明于1889年。现有一个碳酸盐燃料电池,以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质,操作温度为650℃,在此温度下以镍为催化剂,以煤气(CO、H2的体积比为1:1)直接作燃料,其工作原理如图所示。
请回答下列问题:
(1)B极为_________极,发生_________(填“氧化”或“还原”)反应。
(2)电池总反应为___________________________________________。
(3)以此电源电解足量的CuSO4溶液,阳极产生气体0.56 L(已换算为标况),则阴极产物的质量为 g。
(4)电池中的电解质碳酸钠形成的水溶液体系不能用带玻璃塞的试剂瓶保存,其原因是 (用化学方程式表示)
正确答案
(1)正极,还原
(2)CO+H2+O2= CO2+ H2O
(3)3.2 ,1
(4)CO32-+H2O HCO3-+OH-
略
(10分)银器皿日久表面逐渐变黑色,这是由于生成硫化银,有人设计用原电池原理进行“抛光” ,其处理方法为:将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中,再将变黑的银器浸入溶液中,放置一段时间后,黑色会褪去而银恢复光泽,且不会损失,试回答:
(1)食盐的作用是 。
(2)在此原电池反应中,负极发生的电极反应为 ,正极发生的电极反应为 。
(3)反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体,溶液中发生的反应为 ,原电池总反应方程式为 。
(4)实际操作中,配制食盐水时,通常还加入一定量的小苏打,其主要作用是 ,这一反应的化学方程式是 。
正确答案
(1)作电解质起导电作用
(2)2Al-6e-══2Al3+
3Ag2S+6e-══6Ag+3S2-
(3)2Al3++3S2-+6H2O══2Al(OH)3↓+3H2S↑
2Al+2Ag2S+6H2O══6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑
(4)除去生成的H2S,防止污染空气
H2S+NaHCO3══NaHS+H2O+CO2↑。
(1)形成原电池需要电解质导电,因此NaCl是作电解质起导电作用。
(2)根据题给信息“黑色褪去而银不会损失”,必须发生Ag2SAg变化。
铝比银活泼,为负极,失电子变成Al3+,反应为:Al-3e-══Al3+。Ag2S变为Ag和S2-,得电子,是原电池的正极,反应为:Ag2S+2e-══2Ag+S2-。
(3)溶液中
2Al3++3S2-+6H2O══2Al(OH)3↓+3H2S↑。
因此,总反应为:2Al+3Ag2S+6H2O══6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑。
(4)硫化氢有毒,需除去。因此,NaHCO3的作用是除去生成的H2S,防止污染空气,反应为:
H2S+NaHCO3══NaHS+H2O+CO2↑。
(6分)航天飞机常用新型燃料电池作为电能来源,燃料电池一般指采用H2、CH4等可燃物质与O2一起构成的电池装置。它可直接将化学能转化为电能,甲烷电池以KOH溶液为电解质,其总反应的化学方程式为CH4+2O2+2OH-==CO32-+3H2O。
(1)负极上的电极反应为 。
(2)消耗16.8 L(标准状况下)O2时,有 mol 电子发生转移。
(3)开始放电时,正极附近溶液的氢氧根离子浓度 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
正确答案
(1)CH4+10OH――8e―==CO32―+7H2O (2)3 (3)增大
略
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