- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
从能量转化的角度看,原电池是一种由_______能转变成________能的装置;用锌片、铜片和稀盐酸组成的原电池,负极是________,正极的电极反应是___________________,正极发生 反应(填“氧化”或“还原”)
正确答案
化学 电 Zn 2H+ + 2 e- =" " H2 ↑ 还原
略
如图所示的装置,X、Y都是惰性电极。将电源接通后,向(甲)中滴入酚酞溶液,在Fe极附近显红色。试回答下列问题:
(1)在电源中,B电极为 极(填电极名称,下同);丙装置中Y电极为 极。
(2)在甲装置中,石墨(C)电极上发生 反应(填“氧化”或“还原”);甲装置中总的化学方程式是: 。
(3)丙装置在通电一段时间后,X电极上发生的电极反应式是 。
(4)如果乙装置中精铜电极的质量增加了0.64g,请问甲装置中,铁电极上产生的气体在标准状况下为
L。
正确答案
(1)负极;阴极。 (2)氧化;2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
(3)2Cl--2e-=Cl2↑ (4)0.224L
试题分析:(1)由于电源接通后,向(甲)中滴入酚酞溶液,在Fe极附近显红色,说明在Fe电极附近的水溶液显碱性。则在该电极上是H+放电,所以根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引的原则Fe为阴极,与直流电源的负极相连。因此在电源中,B电极为负极,A电极为正极。在丙装置中Y电极为阴极。(2)在甲装置中,石墨(C)电极为电解池的阳极,在阳极上发生氧化反应。由于在NaCl溶液中放电能力Cl->OH-,所以在C上发生氧化反应2Cl—-2e-=Cl2↑. 甲装置中总的化学方程式是:2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH. (3)丙装置在通电一段时间后,阳极X电极上发生的电极反应式是2Cl--2e-=Cl2↑;(4)如果乙装置中精铜电极的质量增加了0.64g,n(Cu)=0.01mol。则n(e-)=0.02mol。由于在整个闭合回路中电子转移数目相等,所以铁电极上产生的氢气气体为0.01mol,在标准状况下为0.224L
该同学利用制得的CuSO4溶液及如图所示装置,进行以下实验探究。
图一 图二
(1)图一是根据反应Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4设计成的锌铜原电池。Cu极的电极反应式是_____________________________________________________,
盐桥中是含有琼胶的KCl饱和溶液,电池工作时K+向________(填“甲”或“乙”)池移动。
(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是_____________________________________________;
当铜电极的质量减轻3.2 g时,消耗的CH4在标准状况下的体积为________L。
正确答案
(1)Cu2++2e-=Cu 乙
(2)O2 CH4-8e-+10OH-=CO32—+7H2O 0.28
(1)铜锌原电池中,较不活泼的铜作正极,正极发生还原反应,即Cu极的电极反应式为Cu2++2e-=Cu,原电池工作时,阳离子向正极方向移动,即向乙池移动。(2)要想实现铁上镀铜,则铁作阴极,铜作阳极,即b处电极为正极,a处电极为负极,则b处通O2;a处电极上发生氧化反应,即CH4-8e-+10OH-=CO32—+7H2O。由电子守恒可知,铜电极质量减轻3.2 g,即0.05 mol Cu参与反应,转移电子0.1 mol,则:
CH4 ~ 8e-
22.4 8
V 0.1
解得V=0.28,即消耗的甲烷在标准状况下的体积为0.28 L。
某课外活动小组同学用如图装置进行实验,试回答下列问题:
(1) 若开始时开关K与a连接,则B极的电极反应式为_________________________。
(2) 若开始时开关K与b连接,则B极的电极反应式为____________________,总反应的离子方程式为_______________________。
有关上述实验,下列说法正确的是________(填序号)。
①从A极处逸出的气体能使湿润KI淀粉试纸变蓝
②反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
③若标准状况下B极产生22.4 L气体,则溶液中转移0.2 mol电子
④ 溶液中Na+向A极移动
(3) 工业上电解饱和食盐水的方法之一是将两个电极室用离子交换膜隔开(如图Ⅱ所示),阳极室(A处)加入__________________,阴极室(B处)加入________,离子交换膜只许________通过。
正确答案
(共14分,每空2分)
(1) Fe-2e-===Fe2+
(2) 2H++2e-===H2↑ 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ ①
(3)饱和食盐水 纯水(或NaOH稀溶液) Na+
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,④错误;A生成氯气,能使湿润KI淀粉试纸变蓝,①正确;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,②错误;若标准状况下B极产生2.24L氢气,转移0.2mol电子,③错误。故答案为:2H++2e-=H2↑; 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑;①;
(3)用惰性电极电解硫酸钾实质时电解水,阴极氢离子放电生成氢气,钾离子通过阳离子交换膜进入阴极生成氢氧化钾,阳极氢氧根放电生成氧气,硫酸根通过阴离子膜进入阴极区得到硫酸;氢氧燃料电池,正极氧气得到电子,在碱性溶液中生成氢氧根。故答案为饱和食盐水 纯水(或NaOH稀溶液)。
点评:本题考查原电池和电解池原理,题目难度大,学生解题时要注意分析电极反应及生成物。
(12分)
小题1:下图为牺牲阳极的阴极保护法的实验装置,此装置 中Zn电极上的电极反应为 ;如果将Zn换成Pt,一段时间后,在铁电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液时,烧杯中的现象是 ,发生的反应的离子方程式是 。
小题2:CuI是一种不溶于水的白色固体,它可以由反应:2Cu2+ + 4I- = 2CuI↓ + I2而得到。现以石墨为阴极,以Cu为阳极电解KI溶液,通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。①电解开始不久,阴极产生的实验现象有 ,阴极的电极反应是 。
②阳极区溶液变蓝色,同时伴随的现象还有 ,对阳极区溶液
呈蓝色的正确解释是 。
正确答案
小题1:Zn - 2e-= Zn2+ 产生蓝色沉淀(2分)
3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- =Fe3[Fe(CN)6]2↓(2分)
小题2:①产生气泡,溶液变红(2分); 2H+ + 2e-= H2↑(2分) ②产生白色沉淀,铜片溶解;C(各2分)
(1)锌比铁活泼,作负极失去电子,被氧化,反应式为)Zn - 2e-= Zn2+。如果将Zn换成Pt,则铁是负极,失去电子被氧化生成亚铁离子。原因亚铁离子能和[Fe(CN)6]3-反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀,反应式为3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- =Fe3[Fe(CN)6]2↓。
(2)铜作阳极失去电子被氧化生成铜离子,在阴极上溶液中的氢离子放电生成氢气。由于氢离子是水电离出的,因此随着氢离子的放电,阴极周围水的电离平衡将被破坏,使得氢离子浓度降低,OH-浓度增大,溶液显碱性。
(3)由于阳极产生铜离子,因此铜离子可以氧化溶液中的碘离子生成单质碘和碘化亚铜白色沉淀。因为铜离子被消耗,所以溶液显蓝色,不是因为铜离子的原因,而是由于生成的单质碘遇到淀粉而产生的。
扫码查看完整答案与解析