- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
在25℃时,用石墨电极电解,
溶液,如有
电子发生转移,试回答下列问题:
(1)阴极发生 反应,电极反应为 。
(2)阳极发生 反应,电极反应为 。
(3)电解后得到的的质量是 ,得到
的体积(标准状况)是 。
(4)如用等质量的两块铜片代替石墨作电极,电解后两铜片的质量相差 ,电解液的 (填“变小”、“变大”或“不变”)
正确答案
(1)还原 Cu2++2e-=Cu (2)氧化 4OH--4e-=2H2O+O2↑
(3)6.4g 1.12L (4)12.8g 不变
试题分析:(1)惰性电极电解硫酸铜溶液,阴极发生还原反应,则溶液中的铜离子在阴极得到电子而析出,电极反应式是Cu2++2e-=Cu。
(2)惰性电极电解硫酸铜溶液,阳极失去电子,发生氧化反应。则溶液中的OH-放电生成氧气,电极反应式是4OH--4e-=2H2O+O2↑。
(3)反应中注意0.20mol电子,则根据反应式Cu2++2e-=Cu可知,析出0.10mol铜,质量是6.4g。根据反应式4OH--4e-=2H2O+O2↑可知,生成氧气的物质的量是0.05mol,标准状况下的体积是0.05mol×22.4L/mol=1.12L。
(4)如用等质量的两块铜片代替石墨作电极,则阳极是铜失去电子,质量减少6.4g。阴极是溶液中的铜离子得到电子,析出6.4g铜,所以电解后两铜片的质量相差12.8g,而溶液中的浓度不变,则pH不变。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。该题的关键是明确电解池的工作原理,并依据电子得失守恒计算,然后结合题意灵活运用即可。有利于培养学生的逻辑推理能力和规范的答题能力。
(7分)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定,请回答:
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ,在导线中电子流动方向为 (用a、b 表示)。
(2)负极反应式为 。
(3)电极表面镀铂粉的原因为
正确答案
1.化学能转变电能 a流向b 2.H2-2e-+2OH-=2H2O 3.吸附催化
原电池是把化学能转化为电能的装置。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。所以氢气在负极通入,电流由a流向b。氧气在正极通入,电解质溶液显碱性,所以负极反应式为2.H2-2e-+2OH-=2H2O。
(14分)目前燃料电池中能量转化效率最高的是陶瓷电池,此类电池正面涂有黑色的稀有金属复合氧化物,作为正极,反面是一层较厚的绿色“金属陶瓷”,作为负极。在750℃实验温度下,空气中的氧分子吸附于黑色正极,氧原子会分别从涂层中“抢走”2个电子,变成氧离子,随后氧离子穿过陶瓷膜,与负极那一边的燃气反应,并释放出能量,氧不断“劫持”电子穿越薄膜,正负两极间便形成电压,产生电流。
(1)水煤气成分是 。水煤气又称为合成气,在一定条件下可以合成二甲基醚时,还产生一种可以参与大气循环的无机化合物,写出该化学方程式可能是 。
(2)若以水煤气为上述陶瓷电池的燃料气,则电池的负极反应方程式为 。
(3)下图是丙烷、二甲醚燃烧过程中能量变化图,
其中x为各自反应中对应的系数。根据该图写出二甲醚燃烧的热化学方程式
若以第⑵问中陶瓷电池为电源,用惰性电极电解硝酸银溶液,为保证阴极有 10.8g银析出,试求制备水煤气时, 至少需要碳 g
正确答案
(1)CO、H2(2分)
(2)3CO + 3H2 = CH3OCH3 + CO2 或 2CO+4H2 = CH3OCH3 + H2O (2分)
(3)CO+O2--2e—=CO2 (2分) 2 H2+O2—2e-=2H2O (2分)
(4)CH3OCH3(g)+3O2(g) → 2CO2(g)+3H2O(l); △H=-1455kJ·mol-1 (3分)
(5)0.3 (3分)
略
(9分)依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如下图所示。
请回答下列问题:
(1)电极X的材料是______;电解质溶液Y是____________;
(2)银电极为电池的________极,发生的电极反应为__________________;X电极上发生的电极反应为____________________________________________________;
(3)外电路中的电子是从________电极流向________电极。
正确答案
(9分) (1)铜(1分) AgNO3溶液(1分) (2)正(1分)
2Ag++2e-===2Ag (2分) Cu-2e-===Cu2+ (2分)
(3)X(Cu) (1分) Y(Ag) (1分)
根据题干的氧化还原反应可知,Cu化合价升高,被氧化,做负极,电极反应式为Cu-2e-===Cu2+, 银离子化合价降低,被还原,在正极反应,银做电极,所以电极反应为2Ag++2e-===2Ag,电解质溶液Y是AgNO3溶液。外电路中的电子从负极(铜)流向正极(银)
(8分)某小组同学在实验室中组装如下图所示装置,a为铁片,b为石墨,请回答:
(1)从能量转化的角度看,该装置是将 (填能量转化的形式),符合该装置的化学反应类型一定是 反应。
(2)若容器内盛有H2SO4溶液,则b极的电极反应式是 ,b极附近观察到的现象是 ;导线中电子流动的方向是 (用“a→b”或“b→a”表示)。
(3)若容器内盛有NaCl溶液,则a为 极(填电极名称);b极的电极反应式是 。溶液中的阳离子向 (填“a”或“b”)极方向移动。
正确答案
(共8分)(1)化学能转变为电能;氧化还原
(2)2H++2e-=H2↑;有无色气体生成;a→b(3)负;O2+2H2O+4e-=4OH-;b
(1)该装置图可知,该装置是原电池,是将化学能转化为电能的装置,只有氧化还原反应才能设计成原电池。
(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。铁是活泼的金属,所以铁是负极,失去电子。石墨是正极,溶液中的氢离子放电,电极反应式为2H++2e-=H2↑,电子的流向是a→b。
(3)若容器内盛有NaCl溶液,则发生铁的吸氧腐蚀,铁是负极,正极是石墨,溶液中的氧气得到电子,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。电子从负极经导线传递到正极上,所以溶液中的阳离子向正极移动,即向b极移动。
扫码查看完整答案与解析