- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
由铜、锌和稀盐酸组成的原电池中，铜是________极，发生________反应，电极反应式是________；锌是________极，发生________反应，电极反应式是________。
正确答案
正还原 2H++2e-=H2↑ 负氧化 Zn-2e-=Zn2+
考查原电池的判断及电极反应式的书写。在原电池较活泼的金属作负极，失去电子，被氧化发生氧化反应。所失去的电子经导线传递到正极，所以溶液中到阳离子向正极移动，正极得到，发生还原反应。锌比铜活泼，锌是负极，失去电子。铜是正极，溶液中的氢离子在正极得到电子生成氢气。
据报道,最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池,电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍,可连续使用一个月才充电一次.假定放电过程中,甲醇完全氧化产生二氧化碳被充分吸收生成CO32－.
(1)该电池反应的离子方程式为
(2)甲醇在 极发生反应(填“正”或“负”),电池中放电过程中溶液pH将 (填“下降”、“上升”或“不变”)；若有16克甲醇蒸汽被完全氧化产生电能，并利用该过程中释放的电能电解足量的硫酸铜溶液假设能量利用率为80%。则将产生标准状况下氧气 L。
(3)最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸汽。其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2－离子（其中氧化反应发生完全）。以丁烷代表汽油。该电池的正极反应式为 ；
(4)放电时固体电解质里的O2－离子的移动方向是向 极移动（填“正”或“负”）。
正确答案
(1)2CH3OH+3O2+4OH－→2CO32－+6H2O (2)负、13.44L；(3)O2+4e－=2O2－；(4)负号、
(1)该电池的总反应式可由下列二式合并得到：2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O，CO2+2OH－=CO32－+H2O。(2)燃料电池中可燃物被氧化作负极，根据得失电子数守恒建立关系式：
2CH3OH～3O2
64g 67.2L
16g×80% X=(67.2×16×0.8)/64=13.44L
如图装置中，A、B中电极为多孔的惰性电极；C、D为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹，a、b为电源两极.在A、B中充满KOH溶液后使其倒立于盛有KOH溶液的水槽中.切断K1，闭合K2、K3，通直流电，电解一段时间后A、B中产生体积不相等的无色气体，如图所示.
(1)试管B中收集的气体是 （填化学式）电源的a极为 (填“正极”或“负极”).
（2）写出铂夹C上发生的电极反应式：
（3）写出A中电极反应式： .
(4)若电解一段时间后A、B中均有气体包围电极.此时切断K2、K3，闭合K1，电流表的指针发生偏转，此时B极的电极反应式为 .
正确答案
（1）H2 负极
（2）2H+ + 2e- = H2↑
（3）4OH- - 4e- = O2↑+2H2O
(4)H2+2OH- -2e- = 2H2O
①切断K1，合闭K2、K3通直流电，电极A、B及氢氧化钾溶液构成电解池，根据离子的放电顺序，溶液中氢离子、氢氧根离子放电，分别生成氢气和氧气，氢气和氧气的体积比为2：1，通过图象知，B极上气体体积是A极上气体体积的2倍，所以B极上得氢气，A极上得到氧气，所以B极是阴极，A极是阳极，故a是负极，b是正极．
故答案为：B极上得氢气，负；
⑵C极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为4H＋+4e=2H2↑．
故答案为： 4H＋+4e=2H2↑；
⑶A极上氢氧根离子失电子生成氧气和水，电极反应式为4OH－-4e=2H2O+O2↑；
故答案为：4OH－-4e=2H2O+O2↑；
⑷切断K2、K3，合闭K1，电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极．此装置构成氢氧燃料原电池，所以有电流通过，电流表的指针移动．此时B极为负极，电极反应式为H2+2OH- -2e- = 2H2O
故答案为：H2+2OH- -2e- = 2H2O
（15分）
肼（N2H4）又称联氨，是一种可燃性液体，其燃烧热较大且燃烧产物对环境无污染，故可以用作火箭燃料。
（1）已知：N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+67.7kJ／tool
2N2H4（g）+2NO2（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=一1135.7kJ/mol
则肼完全燃烧的热化学方程式为 。
（2）肼——空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20％—30％的KOH溶液。该电池放电时，正极的电极反应式是 ，电池工作一段时间后，电解质溶液的pH将 （填“增大”、“减小”、“不变”）。
①如果A为含有锌、银、金三种杂质的粗铜，B为纯铜，C为CuSO4。该装置的实际意义是 。
②如果A是铂电极，B是石墨电极，C是AgNO3溶液，若B极增重10.8g，该燃料电池理论上消耗 molN2H4。
（4）肼易溶于水，它是与氨类似的弱碱，用电离方程式表示肼的水溶液显碱性的原因 。
（5）常温下将0.2mol／L HCl溶液与0.2mol／L N2H4·H2O溶液等体积混合（忽略混合后溶液体积的变化），若测得混合溶液的pH=6，则混合溶液中由水电离出的c（H+） 0.1mol／LHCl溶液中由水电离出的c（H+）（填“大于”、“小于”、或“等于”）。
（6）已知：在相同条件下N2H4·H2O的电离程度大于N2H5C1的水解程度。常温下，若将0.2mol／L N2H4·H2O溶液与0.1mol／L HCl溶液等体积混合，则溶液中N2H-5、Cl-、OH-、H+离子浓度南大到小的顺序为 。
正确答案
（1）N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H=—534kJ/mol
（2）O2+2H2O+4e-=4OH- 减小（1分）
（3）①精炼粗铜 ②0.025mol
（4）N2H4+H2O
（5）大于
（6）c（N2H+5）>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
略
(9分) 右图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题：
（1）当电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为：
（2）当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该装置 (填“能”或“不能”)形成原电池，若不能，请说明理由，若能，请指出正、负极
（3）燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如O2)反应所放出的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，氢气为燃料，采用酸性溶液为电解液；则氢气应通入 极(填a或b，下同)，电子从 极流出。a极发生电极反应式为：_________________________
正确答案
（1）2H++2e=H2（2分）能，正，镁；负，铝各1分
（3）B，B 各1分 4H+ ＋ O2＋ 4e－＝ 2H2O 2分
略
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