- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
分废旧铅蓄电池的回收利用是发展循环经济的必经之路。其阴、阳极填充物(铅膏，主要含PbO、PbO2、PbSO4)是废旧铅蓄电池的主要部分，回收时所得黄丹(PbO)、碳酸铅可用于合成三盐基硫酸铅(组成可表示为3PbO·PbSO4·H2O)，其工艺流程如下：
（1）用碳酸盐作转化剂，将铅膏中的硫酸铅转化为碳酸铅，转化反应式如下：
PbSO4(s)＋CO
①下列说法错误的是：___________________。
A．PbSO4的Ksp比PbCO3的Ksp大
B．该反应平衡时，c(CO
C．该反应的平衡常数K＝
②室温时，向两份相同的PbSO4样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可实现上述转化，在_________溶液中PbSO4转化率较大，理由是_________。
（2）滤液A能用来回收Na2SO4·10H2O，提取该晶体的主要步骤有____________、___________、过滤、洗涤、干燥；检验该晶体中阴离子的实验方法是______________。
（3）物质X是一种可循环使用的物质，其溶质主要是______________(填化学式)，若X中残留的SO过，循环利用时可能出现的问题是__________________。
（4）生成三盐基硫酸铅的离子方程式为____________________。
（5）向铅膏浆液中加入Na2SO3溶液的目的是将其中的PbO2还原为PbO。若实验中所取铅膏的质量为47.8g，其中PbO2的质量分数为15％，则要将PbO2全部还原，至少需要加入__________mL的0.5 mol·L-1 Na2SO3溶液。
正确答案
（1） ①B(2分) ②Na2CO3(1分)；相同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中，前者c(CO32－)较大 (1分)
（2）蒸发浓缩(1分)、冷却结晶(1分) 取少量晶体溶于蒸馏水，然后用盐酸酸化，再滴BaCl2溶液,若出现白色沉淀，即证明该晶体中含有SO42- (2分)
（3）HNO3(1分)浸出时部分铅离子生成PbSO4随浸出渣排出，降低PbSO4的产率(2分)
（4）4 PbSO4 + 6OH- ="3" PbO·PbSO4·H2O + 3 SO42- + 2 H2O (2分)
（5） 60(2分)
试题分析：（1） ①对于PbSO4(s)＋CO
反应的平衡常数
根据转化关系可知PbSO4的Ksp比PbCO3的Ksp大，A正确；当K=1，平衡时才有c(CO
②室温时，向两份相同的PbSO4样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可实现上述转化，前者c(CO32－)较大， PbSO4转化率较大。
（2）滤液A能用来回收Na2SO4·10H2O，提取该晶体的主要步骤有干燥蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；检验该晶体中SO42-的实验方法是取少量晶体溶于蒸馏水，然后用盐酸酸化，再滴BaCl2溶液,若出现白色沉淀，即证明该晶体中含有SO42-。
（3）可循环使用的物质HNO3；若HNO3中残留的SO42-过多，循环利用时可能出现的问题是浸出时部分铅离子生成PbSO4随浸出渣排出，降低PbSO4的产率；
（5）由于：Na2SO3+PbO2===PbO+ Na2SO4可知：n(Na2SO3)=n(PbO2)=
利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，如图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。当电池工作时，有关说法正确的是（ ）
正确答案
A
试题分析：该装置为原电池装置。由于活动性Al＞C,所以Al为负极，发生氧化反应而逐渐被腐蚀。正确。B．碳粒和炭棒为正极。在正极上发生反应：O2＋4e－+2H2O=4OH－。错误。C．炭棒应与玩具电机的正极极相连。错误。D．该电池工作一段时间后负极会逐渐被溶解而消耗，而正极材料炭棒和碳粒由于本身不参加反应，所以其质量不会发生改变。错误。
如图所示的装置中电极a、b均为碳棒，两烧杯中所盛溶液均为500mL1.0mol/L。
（1）A为 池，（填原电池、或电解池），其中的Ag极为 极，发生 反应(填“氧化”或“还原”)。
（2）B装置中的电极b极为 极，电极反应式为 ，总反应的化学方程式为 。经过一段时间后，B装置中溶液的碱性 （填“增强”、“减弱”或“不变”）
（3）若工作一段时间后，当Zn片质量减少3.25g时，a极逸出的气体在标准状况下的体积为 L。
正确答案
（1）原电池；正；还原
（2）阴；2H＋＋2e－＝H2↑；2NaCl＋2H2O
试题分析：（1）锌与硫酸铜可以发生自发的氧化还原反应，因此A装置是原电池。原电池中较活泼的金属作负极，则锌是负极失去电子，发生氧化反应，银是正极，溶液中的铜离子在正极得到电子发生还原反应。
（2）B装置是电解池，b电极与原电池的负极相连作阴极，溶液中的氢离子放电，电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑。A电极与原电池的正极相连，作阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，则B装置中总的化学方程式为2NaCl＋2H2O
（3）若工作一段时间后，当Zn片质量减少3.25g时，其中锌的物质的量是3.25g÷65g/mol＝0.05mol，根据电极反应式Zn－2e－＝Zn2＋可知导线中转移电子的物质的量是0.05mol×2＝0.1mol。a极电极反应式为2Cl－－2e－＝Cl2↑，则根据电子转移守恒可知逸出的氯气在标准状况下的体积为0.05mol×22.4L/mol＝1.12L。
请按要求回答下列问题。
(1)根据图1回答①②：
①若断开K2，闭合K1。
A电极可观察到的现象________________________________________________；
B极的电极反应式为__________________________________________________。
②若断开K1，闭合K2，A电极可观察到的现象是________________；B极的电极反应式为____________。
(2)根据图2回答③④：
③将较纯净的CuSO4溶液放入如图所示的装置中进行电解，石墨电极上的电极反应式为________________，电解反应的离子方程式为________________。
④实验完成后，铜电极增重a g，石墨电极产生标准状况下的气体体积________L。
正确答案
(1)①锌不断溶解Cu2＋＋2e－=Cu
②锌极镀上一层红色的铜Cu－2e－=Cu2＋
(2)①4OH－－4e－=2H2O＋O2↑
2Cu2＋＋2H2O
(1)①断开K2，闭合K1，则构成原电池。Zn为负极，失去电子变为Zn2＋进入溶液；Cu为正极，其电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu。②断开K1，闭合K2，则构成电解池，A极为阴极，有红色铜在Zn极表面析出；B极为阳极，Cu失去电子变成Cu2＋进入溶液。
(2)①图2中石墨为阳极，其电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，总电解反应式为
2Cu2＋＋2H2O
②根据转移电子守恒得，
V＝0.175a L。
（10分） I．炒过菜的铁锅未及时洗净，不久便会因腐蚀而出现红褐色锈斑。请回答：
（1）铁锅的锈蚀是 腐蚀（填“析氢”或“吸氧”）。
（2）写出铁锅腐蚀正极的电极反应式：
II．①某同学用碳棒、铜棒和稀硫酸为原材料，实现了在通常条件下不能发生的反应：
Cu+H2SO4(稀)＝CuSO4+H2↑。
请在答题卡上画出能够实验这一反应的装置图，并在图中进行必要的标注。
②某同学在做一定条件下铜与稀硫酸的反应实验时，看到碳棒上有气泡产生，但铜棒却没有被腐蚀。请你分析其原因：
正确答案
I．（1）吸氧（1分） （2）O2+4e-+2H2O=4OH－ （2分）
II．①
②该同学将铜棒连接在电源负极上，反应实质为电解水。（2分）
（1）钢铁腐蚀主要是电化学腐蚀，其中又以吸氧腐蚀为主。
（2）原电池中正极得到电子，因此正极是氧气得到电子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH－。
（3）①铜在金属活动顺序表中排在H的后面，不能置换出酸中的H，因此要使反应发生，则应该通过电解实现。其中铜失去电子，所以铜和电源的正极相连，作阳极。电解质溶液是硫酸，如图所示（见答案）。
②碳棒上有气泡产生，但铜棒却没有被腐蚀，这说明碳棒是阳极，铜是阴极，即该同学将铜棒连接在电源负极上，反应实质为电解水。
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