- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
现有如下两个反应:A.2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O B.CH4+2O2==CO2+2H2O
(1)根据反应的本质,两个反应都为 反应(放热或吸热),判断两个反应能否设计为原电池?(能或不能)
A B
(2)如果不能,说明其理由
(3)如果能,最好应选择 电解质溶液(NaOH或H2SO4)。
(4)上图是一个原电池装置,则负极电极反应式:
正极电极反应式:
正确答案
(1)、放热, A不能 , B能 (2)、A的反应为非氧化还原反应,无电子转移
(3)、NaOH (4)负 Zn-2e—= Zn2+ 正 2H++2e—= H2↑
试题分析:(1)A.2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O为中和反应, B.CH4+2O2==CO2+2H2O为燃烧反应,所以根据反应的本质,两个反应都为放热反应,因为A的反应为非氧化还原反应,无电子转移,所以A不能设计为原电池,B反应为氧化还原反应,有电子的转移,所以B可以设计为电池,B的产物为二氧化碳,所以要采用氢氧化钠溶液,才能将产生的二氧化碳吸收;(4)该装置为锌铜原电池,锌极为负极,其发生的反应为 Zn-2e—= Zn2+ ;铜极为正极,其发生的反应为:2H++2e—= H2↑。
点评:本题考查了氧化还原反应,原电池的工作原理,这些考点都是高考考查的重点和难度,本题难度中等。
(5分)本题包括两小题,根据你所学的内容选择(1)或(2)其中一小题回答相关问题。
(1)在A图中,请加以必要连接(在图上画上),使铜片上冒H2气泡,则连接后的装置叫 ,该装置实现的能量转换是________________。
写出该装置的电极反应式:
锌片: ;铜片: ;
在B图中,加以必要的连接(在图上画上),使锌片上析出铜,则连接后的装置叫 ,
该装置实现的能量转换是________________。
写出该装置的电极反应式:
锌片: ;铜片: ;
正确答案
(5分)
(1)(连接如图A) 原电池 化学能转变为电能 Zn-2e-== Zn2+ 2H++2e-== H2↑
(2)(连接如图B) 电解池 电能转变为化学能Cu2++2e-== Cu Cu―2e-== Cu2+
略
CuSO4溶液是中学化学及工农业生产中常见的一种试剂。
(1)某同学配置CuSO4溶液时,向盛有一定量硫酸铜晶体的烧杯中加入适量的蒸馏水,并不断搅拌,结果得到悬浊液。他认为是固体没有完全溶解,于是对悬浊液加热,结果发现浑浊更明显了,原因是 ,最后,他向烧杯中加入了一定量的 溶液,得到了澄清的CuSO4溶液。
(2)该同学利用制得的CuSO4溶液,进行以下实验探究。
① 图一是根据反应Zn + CuSO4 =" Cu" + ZnSO4设计成的锌铜原电池。
电解质溶液甲是 (填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液;Cu极的电极反应式是 。
② 图二中,Ⅰ是甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结构示意图,该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜,则b处通入的是 (填“CH4”或“O2”),a处电极上发生的电极反应式是 。
(3)将蓝矾(CuSO4·5H2O)、生石灰和水按一定比例混合,即可得到波尔多液(杀菌剂),其有效成分为难溶的碱式硫酸铜[xCuSO4·yCu(OH)2]。为测定某碱式硫酸铜的组成进行了如下实验:取等质量的碱式硫酸铜样品两份,一份滴加稀盐酸至恰好完全溶解,另一份高温灼烧后只得到CuO固体。所得数据显示n(HCl)︰n(CuO)=3︰2,则该碱式硫酸铜的化学式中x︰y= 。
正确答案
(1)Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+ ΔH>0,加热促进了Cu2+水解,生成了更多的难溶物Cu(OH)2
H2SO4
(2)① ZnSO4
Cu2++2e-=Cu
② O2
CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
(3)1︰3
略
海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5~8.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表:
(1)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如下图所示。其中阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过。
①阴极的电极反应式为__________________。
②电解一段时间,阴极区会产生水垢,其成分为CaCO3和Mg(OH)2,写出生成CaCO3的离子方程式______________________________________。
③淡水的出口为a、b、c中的________出口。
(2)海水中锂元素储量非常丰富,从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料,如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示:
该电池电解质为传导Li+的固体材料。放电时该电极是电池的________极(填“正”或“负”),电极反应式为______________________。
正确答案
(1)①2H2O+2e-=H2↑+2OH-
②Ca2++OH-+HCO3-=CaCO3↓+H2O
③b
(2)正 FePO4+e-+Li+=LiFePO4
(1)①电解海水,阴极是H+得电子,而不是活泼金属阳离子,2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
②由于在阴极区H+不断放电,破坏水的电离平衡,c(OH-)增大,致使Ca2++OH-+HCO3-=CaCO3↓+H2O。
③因为在阴极区除去Ca2+、Mg2+,所以淡水应b口出。
(2)放电时的电极反应式分别为负极:Li-e-=Li+,
正极:FePO4+Li++e-=LiFePO4。
由铜片、锌片和足量稀H2SO4组成的原电池中,若锌片只发生电化学腐蚀, 一段时间后某极产生2.24L(标准状况)的气体。问:
(1)正极是______(填“锌”或“铜”),发生_________反应(填“氧化”或 “还原”)。
(2)负极的电极反应为__________________。
(3)产生这些气体共需转移电子_________mol。
正确答案
(1)铜,还原,(2)Zn-2e-= Zn2+(3)0.2mol
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。锌比铜活泼,则锌是负极,失去电子,电极反应式是Zn-2e-= Zn2+;铜是正极,溶液中的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气,电极反应式是2H++2e-=H2↑;生成的氢气物质的量是2.24L÷22.4L/mol=0.1mol,所以产生这些气体共需转移电子0.2mol。
点评:该题是高考中的常见题型,属于基础性试题的考查,难度不大。该题的关键是明确原电池的工作原理,然后结合题意和装置图灵活运用即可。
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