- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4
(1)A是铅蓄电池的 极，铅蓄电池正极反应式为 ，放电过程中电解液的密度 (填“减小”、“增大”或“不变”)。
(2)Ag电极的电极反应式是 ，该电极的电极产物共 g。
(3)Cu电极的电极反应式是 ，CuSO4溶液的浓度 (填“减小”、“增大”或“不变”)
(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示 。
a．各U形管中产生的气体的体积
b．各U形管中阳极质量的减少量
c．各U形管中阴极质量的增加量
正确答案
(1)负 PbO2＋4H＋＋SO42-＋2e－=PbSO4＋2H2O 减小
(2)2H＋＋2e－=H2↑ 0.4
(3)Cu－2e－=Cu2＋ 不变
(4)b
根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A是电源的负极，B是电源的正极，电解时Ag极作阴极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，Fe作阳极，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，左侧U形管中总反应式为Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。右侧U形管相当于电镀装置，Zn电极作阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，铜电极作阳极，电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。
（10分）下图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒．当氧气和氢气分别连续不断地从两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流．这被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高率的特点。试回答下列问题：
（1）图中通过负载（负载是指用电器）的电子流动方向 (填“向左”或“向右”)，负极发生 反应。
（2）写出氢氧燃料电池工作时的电极反应式负极： ，正极： ，
（3）电池工作时，负极区的PH值 （填“增大”或“不变”或“减小”）。
正确答案
（1）向右 氧化 （2）H2＋2OH－－2e－===2H2O 2H2O＋O2＋4e－===4OH－
（3）减小
电子从负极流到正极，负极氧化反应正极还原反应。H2＋2OH－－2e－===2H2O 2H2O＋O2＋4e－===4OH－。电池工作时，负极区的氢氧根离子减少 ，PH值变小。
锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题：某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：
（1）第②步反应得到的沉淀X的化学式为 。
（2）第③步反应的离子方程式是 。
（3）第④步反应后，过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有 。
若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：
、 。
（4）若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为18.1 g，第③步反应中加入20.0mL 2.5mol·L-1的H2SO4溶液。正极材料中的锂经反应③和④完全转化为Li2CO3，至少有 g Na2CO3参加了反应。
正确答案
（1）Al(OH)3（2分）
(2)4 LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O （2分）
(3) 漏斗玻璃棒烧杯（3分）； 滤纸破损、滤液超过滤纸边缘等（2分）
（4）5.3（2分）
正极材料包括LiMn2O4、碳粉、铝箔，其中的铝箔可溶合地碱液：①2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑
过滤后，向滤液中通入过量的CO2：AlO2－＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3－，故沉淀X为Al(OH)3；滤渣为LiMn2O4、碳粉，向加稀硫酸并通入空气LiMn2O4溶解：4 LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O，过滤得到滤渣MnO2及碳粉；滤液加入碳酸钠：2Li＋＋CO32－=Li2CO3↓，过滤可得到Li2CO3
过滤过程中所需要的玻璃仪器包括漏斗玻璃棒烧杯；若过滤时发现滤液中有少量浑浊，可能是由于滤纸破损、滤液超过滤纸边缘等原因造成
锂——空气电池能够提供相当于普通锂离子电池l0倍的能量，因此它是最有前途的电池技术。下图是锂——空气电池放电和充电时的工作示意图。
（1）图I中电极a是 极。
（2）电池中间的固体电解质（含阳离子交换膜）还能阻止H2O、N2、O2等物质的通过防止Li和这些物质反应。Li和水在常温下发生反应的化学方程式为 。
（3）当给图Ⅱ中的锂空气电池充电时，d极应接电源的 极，该电极的电极反应式为 。
（4）可用石墨为电极，用该电池电解提纯氢氧化钾电解液。电解池内的阳离子交换膜只允许阳离子通过，其工作原理如图Ⅲ所示。
①该电解池的阴极反应式为 ；
②除去杂质后的氢氧化钾溶液从出口 （填“A”或“B”）导出；
正确答案
（1）负（2分）
（2）2Li+2H2O2LiOH+H2↑（3分）
（3）正（2分） 4OH—4e-2H2O+O2↑（3分）
（4）①2H+ +2e－=H2↑（3分） ②B （2分）
略
（12分）甲醇燃料电池（DNFC）被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。
（1）101 kPa时，1 mol CH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51 kJ，则甲醇燃烧的热化学方程式为 。
（2）甲醇燃料电池的结构示意图如下左图。甲醇进入 极（填“正”或“负”），正极发生的电极反应为 。
（3）目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验。在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下发生反应：
CO2（g）+3H2（g）
测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如上右图所示。
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)=
②该反应的平衡常数表达式为 。
③下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是 。
A．升高温度 B．充入He（g），使体系压强增大
C．将H2O（g）从体系中分离 D．再充入1molCO2和3molH2
正确答案
（12分）
（1）CH3OH(l) + 3/2 O2(g) ="=" CO2(g) + 2H2O(l) △H ="-726.51" kJ/mol
（2）负 O2 + 4H+ + 4e－="=" 2H2O
（3）①0.225 mol/(L·min)（或13.5 mol/(L·S)无单位不给分），
②
略
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