- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
(12分)将锌片和铜片用导线相连后一同插入稀硫酸中,导线上便有电流通过。
(1)锌片为___ ___(填“正极”或“负极”),电极反应是 。
(2)铜片为__________(填“正极”或“负极”),发生 反应(填“氧化”或“还原”)。
(3)该原电池工作时,溶液中的SO42-向 极移动,铜极上的现象是 。
正确答案
(12分)
(1)负极,Zn – 2e―═Zn2+ (2)正极,还原反应
(3)负极,有气体产生
略
(12分)(1)铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 ;
若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正、负极。
(2)铅蓄电池是常见的化学电源之一,其充电、放电的总反应是:
2PbSO4 + 2H2OPb + PbO2 + 2H2SO4
铅蓄电池放电时, (填物质名称)在负极发生反应。放电过程中硫酸浓度由5mol/L下降到 4mol/L,电解液体积为2000mL(反应过程溶液体积变化忽略不计);求放电过程中外电路中转移电子的物质的量为 mol。
(3)有人设计将两根Pt丝作电极插入KOH溶液中,然后向两极上分别通入甲烷和氧气而构成燃料电池。则此燃料电池工作时,其电极反应式为:
负极:
正极:
正确答案
(1)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
(2)铅 2 (3)CH4+10 OH――8e-=CO32-+7H2O 2O2+8e-+4H2O=8OH-
(1)铁离子的具有氧化性,能氧化铜,方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。根据方程式可知,铜失去电子,所以铜是负极,电解质溶液是氯化铁溶液。所以装置图为。
(2)放电相当于原电池,充电相当于电解池。原电池中负极失去电子,发生氧化反应,所以根据方程式可判断,铅是负极,在负极发生反应。根据方程式可知,每消耗2mol硫酸,反应中就转移2mol电子。消耗硫酸是(5mol/L-4mol/L)×2.0mol=2.0mol,所以转移电子是2mol。
(3)在氢氧燃料电池,氢气在负极通入,氧气在正极通入。由于电解质是氢氧化钾溶液,所以正负极的电极反应式分别是正极:2O2+8e-+4H2O=8OH-、负极:CH4+10 OH――8e-=CO32-+7H2O。
(10分)科学家预言,燃料电池将是2l世纪获得电力的重要途径。一种甲醇燃料电池是采用铂或炭化钨作电极,在硫酸电解液中直接加入净化后的甲醇。同时向一个电极通入空气。
回答如下问题:
(1)配平电池放电时发生的化学反应方程式:
□CH3OH+□O2→□CO2+□H2O
(2)在硫酸电解液中,CH3OH(C为-2)失去电子。此电池的正极发生的反应是 ,负极发生的反应是 。
(3)电解液中的H+向 极移动;向外电路释放电子的电极是 。
(4)比起直接燃烧燃料产生电力,使用燃料电池有许多优点,其主要有两点:首先燃料电池的能量转化效率高,其次是 。
(5)甲醇燃料电池与氢氧燃料电池相比.其主要缺点是甲醇燃料电池的输出功率较低.但其主要优点是 。
正确答案
(1)2 3 2 4 (2)O2+4H++4e-===2H2O CH3OH+H2O-6e-===CO2↑+6H+
(3)正 负极 (4)减少污染 (5)甲醇比H2廉价,甲醇是液态(常温下),易于运输和保存
(1)甲醇中碳原子是-2价的,氧化产物中碳原子是+4价的,所以1mol甲醇失去6mol电子,而1mol氧气只能得到4mol电子,所以氧化剂和还原剂的物质的量之比是3︰2,所以方程式为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O.
(2)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。所以氧气再正极通入,甲醇再负极通入。由于是酸性溶液,所以电极反应式分别为)O2+4H++4e-===2H2O、CH3OH+H2O-6e-===CO2↑+6H+。
(3)原电池中阳离子向正极移动,负极失去电子,向外电路释放电子。
(3)由于生成物是水和CO2,没有污染。
(4)由于甲醇比H2廉价,且甲醇是液态(常温下),易于运输和保存。
(20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,其负极反应的电极反应式为 。
(3)电解原理在化学工业中有着广泛的应用。
现将你设计的原电池通过导线与下图中
电解池相连,其中,a为电解液,X和Y是两块电极板,则:
① 若X和Y均为惰性电极,a为CuSO4溶液
则阳极的电极反应式为 ,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0.2molCuO粉末,恰好恢复到电解前的浓度和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
③若用此装置电解精炼铜, 做阳极,电解液CuSO4的浓度 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
④若用此装置在铁制品上镀铜,铁制品做 ,电镀液的浓度 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
正确答案
略
按下列要求自制铜-镁简易电池,并回答有关问题。
a.用砂纸擦净一块铜片和镁条。
b.用盐酸溶液浸湿一张滤纸,把浸湿的滤纸放在镁条上。
c.把滤纸和镁条并放在一块塑料板上。
d.把镁条连接到电流计的一个端钮
e.把铜片压在滤纸上。
f.把铜片连接到电流计的另一个端钮。
g.观察电流表指针变化。
请回答下列问题。
(1)在以上简易电池中, 是负极,电极反应式
是正极,电极反应式
(2)在以上电池中,电子由 经 流向
正确答案
(1) Mg Mg - 2e- = Mg2+ Cu 2H+ + 2e_ = H2↑
(2)负极(或镁极板),导线或外电路或电流计,正极(或铜极板)
试题分析: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。镁的金属性强于铜,则镁是负极,失去电子,电极反应式是Mg - 2e- = Mg2+;铜是正极,溶液中的氢离子得到电子,电极反应式是2H+ + 2e_ = H2↑。
(2)该原电池中,电子由负极(或镁极板)经导线或外电路或电流计流向正极(或铜极板)。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题基础性强,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练。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。
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