- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
(4分)为体现绿色世博、低碳世博、科技世博,上海世博会已经开始使用中国自己生产的燃料电池汽车,该车以氢气和空气中的氧气为燃料,KOH为电解质溶液,真正实现了“零排放”。该电池的负极反应式为 ,从能量角度分析氢气用作燃料电池与直接燃烧相比主要优点是 。
正确答案
(4分) H2-2e-+2OH-=2H2O 燃料电池的能量转换效率高
略
(7分)“阿波罗号飞船”所用的氢氧燃料电池的电极应为:负极:2H2+4OH--4e-=4H2O,则正极反应为 ;该电池工作时,通氢气的一极发生 反应(填氧化、还原),每转移4摩电子,电池内增加 摩水,负极附近溶液的PH值 ,(填升高、降低、不变),正极附近 [H+] (填升高、降低、不变)
正确答案
(7分)
正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-(2分),还原(1分),2(2分),降低(1分)降低(1分)
略
(1)今有2H2+O22H2O反应,构成燃料电池,则负极通的应是____________,正极通的应是____________,电极反应式为:______________、______________。
(2)如把KOH改为稀H2SO4作导电物质,则电极反应式为____________、____________,(1)和(2)的电解液不同,反应进行后,其溶液的pH各有何变化?
(3)如把H2改为甲烷,KOH作导电物质,则电极反应式为____________。
正确答案
(1)H2O2
负极:2H2+4OH--4e-====4H2O
正极:O2+2H2O+4e-====4OH-
(2)负极:2H2-4e-====4H+
正极:O2+4H++4e-====2H2O
(1)中pH变小,(2)中pH变大。
(3)负极:CH4+10OH--8e-+7H2O
正极:2O2+4H2O+8e-====8OH-
解决此题的关键是弄清原电池的有关概念,根据电池反应式可知H2在反应中被氧化,O2被还原;H2应在负极上反应,O2应在正极上反应。又因为是碱性溶液不可能有H+参加或生成,故负极反应为:2H2+4OH--4e-====4H2O,正极反应为:O2+2H2O+4e-====4OH-。若将导电物质换成酸性溶液,此时应考虑不可能有OH-参加反应,也不可能有OH-生成,负极:2H2-4e-====4H+,正极:O2+4H++4e-====2H2O。由于前者在碱性条件反应,KOH量不变,但工作时H2O增多,故溶液变稀,pH将变小;而后者为酸溶液,H2SO4不变,水增多,溶液酸性变小,故pH将变大。如把H2改为甲烷用KOH作导电物质,则负极:CH4+10OH--8e-+7H2O,正极:2O2+4H2O+8e-====8OH-,此时不会有CO2放出。
(10分)下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,写出该原电池的总的离子反应反应方程式:
正极的电极反应式为:
当a极溶解的质量为5.4g时,有 mol电子通过导线
(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 (若能该空不作答),
若能,该原电池的正极为 ;该原电池总的化学反应方程式为:
正确答案
(10分)
(1)2Al + 6H+ ===2Al3+ + 3H2↑ 2H+ + 2e- ="==" H2↑ 0.6(每空2分)
(2) 能(1分) Mg(1分) 2Al+ 2NaOH + 2H2O ="==" 2NaAlO2 + 3H2↑(2分)
略
氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图,该电池电
极表面镀一层细小的铂粉,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形式主要是____ __,
(2) 在导线中电子流动方向为 ____ → __(用a、b表示)。
(3) 负极反应式为__________ ________。
(4) 电极表面镀铂粉的原因为_____ ____。
正确答案
(1)由化学能转化为电能 (2)由a到b
(3)2H2 + 4OH--4e- = 4H2O 或 H2+2OH--2e- = 2H2O
(4)增大电极单位面积吸附H2、O2分子数,加快电极反应速率
试题分析:(1)根据原电池的工作原理可知,氢氧燃料电池的能量转化形式主要是由化学能转化为电能。
(2)原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应,所以氢气在负极通入,失去电子。氧气在正极通入,得到电子,则在导线中电子流动方向为由a到b。
(3)负极氢气失去电子,且电解质溶液显碱性,则负极电极反应式为H2+2OH--2e- = 2H2O。
(4)电极表面镀铂粉后增大电极单位面积吸附H2、O2分子数,加快电极反应速率。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题基础性强,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,有助于培养学生的逻辑推理能力和规范的答题能力。该题的关键是明确原电池的工作原理,然后结合题意灵活运用即可。
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