- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。
Ⅰ.氢氧燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极):
(1)对于氢氧燃料电池,下列表达不正确的是 。
E.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
(2)上图装置中盛有100 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时,此时图中装置中溶液的pH= (溶液体积变化忽略不计)。
Ⅱ.已知甲醇的燃烧热ΔH为-726.5 kJ·mol-1,在直接以甲醇为燃料的电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为 ,正极的反应式为 。
理想状态下,该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ,则该燃料电池的理论效率为 (燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。
正确答案
Ⅰ.(1)C、D (2)1
Ⅱ.CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+ O2+4H++4e-=2H2O 96.6%
Ⅰ.(1)C项反应条件不是点燃,C项错;随着燃料电池的不断反应,水越来越多,KOH溶液浓度逐渐减小,pH逐渐减小,故D错。
(2)右池为电解池,其电极反应为:阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O,阴极:4Ag++ 4e-=4Ag,当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时,转移电子数为0.01 mol,右池中共消耗0.01 mol OH-,故生成0.01 mol H+,c(H+)= ="0.1" mol/L,pH=1。
Ⅱ.该燃料电池的理论效率="702.1" kJ/726.5 kJ×100%≈96.6%。
(8分)根据原电池的知识回答下列问题
(1)图一烧杯中溶液为稀硫酸,则观察到Al上的现象是
(2)美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置,其构造如图所示:A、B两个电极均由多孔的碳块组成。该电池的正极反应为: 。
(3)如果将上述装置中通入的H2改成CH4气体,也可以组成一个原电 池装置,电池的总反应方程式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,则该电池的负极反应式为: 。
(4)铅蓄电池放电时反应,若放电消耗2mol硫酸时电路中转移电子_________mol
正确答案
(1)产生大量气泡 (2)O2+2H2O+4e-=4OH-
(3)CH4+10OH-—8e-=CO32-+7H2O (4)2mol (1分)
(1)在原电池中较活泼的金属作负极,不活泼的金属(非金属)作正极。因为镁的活泼性强于Al的,所以若用稀硫酸作电解质溶液,则镁是负极,铝是正极,溶液中的氢离子在正极上得到电子,被还原生成氢气。
(2)在燃料电池中,氧气得到电子,所以氢气等燃料在负极通入,氧气(或空气)在正极通入,因此正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。
(3)甲烷在反应中失去电子,被氧化生成CO2和水,但电解质是氢氧化钾溶液,所以生成的CO2被吸收,生成碳酸钾。所以负极的电极反应式为CH4+10OH-—8e-=CO32-+7H2O。
(4)根据总反应式可判断,铅是还原剂,化合价有0价升高到+2价,失去2个电子,所以每消耗2mol硫酸,反应中转移的电子是2mol。
我国首创的以铝、空气、海水为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电能,其正极电极反应式为:,负极电极反应式为:
,只要将灯放入海水中,数分钟后就会发出耀眼的光,其能量比电池高20~50倍。
(1)此种新型电池的负极材料是
(2)电池总反应式为
正确答案
略
由图判断
(1)Cd、Co、Ag三种金属的活泼性由强到弱的顺序是________________,
(2)有关盐桥的叙述正确的是_____________(可多选)
A 内盛含琼胶的饱和蔗糖溶液
B 内盛含琼胶的饱和氯化钾溶液
C 盐桥中的阴离子向负极区移动
D 可以用导线代替盐桥
(3)写出图1中正极反应方程式_____________________
写出图2中的总反应方程式_____________________
(4)反应一段时间后,__________(填“图1”、 “图2”)中的Co电极质量增加。
正确答案
(1) Cd>Co>Ag (2)B C (3)Co2++2e-=Co、Co + 2Ag+ = Co2+ +2Ag
(4) 图1
略
(I)某同学设计实验探究构成原电池的条件,装置如下:
实验一:实验探究电极的构成〈甲图〉
①A、B 两极均选用石墨作电极,发现电流计指针不偏转;② A、B 两极均选用铜片作电极,发现电流计指针不偏转;③ A极用锌片,B极用铜片,发现电流计指针向左偏转;④ A极用锌片,B极用石墨,发现电流计指针向左偏转。
结论一:____________________________________。
实验二:探究溶液的构成〈甲图,A极用锌片,B极用铜片)
①液体采用无水乙醇,发现电流计指针不偏转;
②改用硫酸溶液,发现电流计指针偏转,B极上有气体产生。
结论二 :____________________________________。
实验三:对比实验,探究乙图装置能否构成原电池
将锌、铜两电极分别放入稀硫酸溶液中,发现锌片上有气泡产生,铜片上无明显现象,电流计指针不发生偏转。
结论三:____________________________________。
思考:对该同学的实验,同学乙提出了如下疑问,请你帮助解决。
(1)在甲图装置中,若A 为镁片,B为铝片,电解质溶液为NaOH溶液,电流计的指针应向_______偏转。
(2)一根金属丝两端分别放在图乙的两个烧杯之中,电流计指针_______(填“能”或“不能”)偏转。
(II)依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)==Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。
请回答下列问题:(1)电极X的材料是_________;电解质溶液Y是_________;
(2)当电路中转移0.01mol电子时,两电极的质量差为 g。
正确答案
结论一:电极必须是两活泼性不同的电极; 结论二:溶液必须是电解质溶液;结论三:必须构成闭合回路。
(1)右(2)不能
(1)Cu AgNO3
(2)1.4g
略
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