- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
（10分）美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图所示；两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。
（1）a极是 极，b极是 极，
电极反应式分别为 ， 。
（2）氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料，往往是某些碳氢化合物，如甲烷（天然气）、汽油等。请写出将图中H2换成CH4时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式： 。此时电池内总的反应方程式为 。
正确答案
（1）、（每空1分）负、正。（每空2分）2H2+4OH--4e-=4H2O、
O2+2H2O+4e-=4OH -
（2）（每空2分）CH4+10OH-+8e-=CO32-+7H2O、 CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O
略
（6分）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3、Na2CO3和的熔融盐混和物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混和气为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32- →4CO2+4e-。
阴极反应式： ，
电池总反应： 。
正确答案
先写出总反应：2CO＋O2=2CO2,减去阳极反应，得阴极反应式：O2＋2CO2＋4e―=2CO32―
某课外活动小组同学用右图装置进行相关的实验，试回答下列问题。
（1）若开始时开关K与a连接，则A极的电极反应式为 。
（2）若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为 。在该实验中，下列说法正确的是（填序号） 。
①溶液中Na+向A极移动
②从A极处逸出的气体能使湿润KI淀粉试纸变蓝
③反应一段时间后（设NaCl足量）加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
④若标准状况下B极产生2.24 L气体，则有0.2 mol电子转移
（3）事实证明，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
（4）电解原理在化学工业中有着广泛的应用。右图中，a为电解液，X和Y是两块电极板，回答下列问题：
（4）①若X和Y均为惰性电极，a为CuSO4溶液，则电解时的化学反应方程式为 。通过一段时间后，向所得溶液中加入8g CuO粉末，恰好恢复电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为 。
②若X、Y分别为铁和铜，a仍为CuSO4溶液，则Y极的电极反应式为 。
正确答案
（17分）
（1）2H2O + O2↑＋4e-＝4OH- （3分）
（2）2Cl- + 2H2O 电解 2OH- + H2↑ + Cl2↑（3分） ②④（2分）
（3）C（2分）
（4）①2CuSO4+2H2O 电解 Cu+O2↑+2H2SO4（3分） 0.2mol（2分）
②Cu -2e- = Cu2+ （2分）
试题分析：（1）开始时开关K与a连接，是原电池，铁为负极，发生氧化反应，失去电子生成亚铁离子，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；
（2）开关K与b连接，装置为电解池，铁为阴极，发生还原反应，氢离子得到电子生成氢气，电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，电解过程中阳离子向阴极移动，①错误，A生成氯气，能使湿润KI淀粉试纸变蓝，②错误，反应一段时间后加适量HCl气体可恢复到电解前电解质的浓度，③错误，若标准状况下B极产生2.24L氢气，转移0.2mol电子，④正确，故答案为：2H++2e-=H2↑； 2Cl-+2H2O
（3）放热反应中，△H<0，形成原电池的反应必须为氧化还原反应，故选C。
（4）①电解CuSO4溶液，生成Cu单质、O2和H2SO4，方程式为2CuSO4+2H2O 电解 Cu+O2↑+2H2SO4。8g CuO，即0.1mol，根据质量守恒定律，反应的CuSO4为0.1mol，故电解过程中转移的电子的物质的量为0.2mol。
②阳极上失电子，故Y极的电极反应式为Cu -2e- = Cu2+。
点评：本题考查原电池和电解池原理和原电池的设计，解题时要注意分析电极反应及生成物，能设计成原电池的反应必须是放热反应，同时必须是氧化还原反应。
下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛有100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
⑴接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中C电极质量增加。据此回答问题：
①电源的N断为__________极；
②电极b上发生的电极反应为________________________________________；
③电极b上生产的气体在标准状况下的体积为____________L；
④电极c质量变化是______________g ；
⑤
甲溶液：______________________________________；
丙溶液：______________________________________;
⑵如果电极过程中铜全部析出，此时电极能否继续进行，为什么？
正确答案
略
略
（8分）下图是氨氧燃料电池示意图，按照此图的提示，回答下列问题：
（1）a电极作______极（填“正”、“负”或“阴”、“阳”），其电极反应式为_________________；
（2）反应一段时间后，电解质溶液的PH将 （填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）已知N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=" —92.4" kJ·mol-1；2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=" —483.6" kJ·mol-1，试写出氨气完全
（4）若用该燃料电池产生的电能在铁皮上镀锌（制白铁皮），某铁皮上现需要镀上97.5g锌，理论上至少需要消耗氨气_________L（标准状况）。
正确答案
（8分）
（1）负（1分） 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O（2分，见错无分）
（2）减小（1分）
(3) 4NH3(g)+3O2(g) = 2N2(g) +6H2O(g) ΔH=" —1266" kJ·mol-1（2分，见错无分）
(4)22.4（2分）
略
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