- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
现有A、B、C三种短周期元素，原子序数依次递增．A与C的质子数之和为27，最外层电子数之差为5；0.9g单质B与足量盐酸反应，收集到气体1.12L（标准状况）．请回答下列问题：
（1）B元素在元素周期表中的位置是______
（2）A、B、C三种元素最高价氧化物对应的水化物酸性渐强、碱性渐弱的顺序是（写化学式）______
（3）A、B两元素的最高价氧化物对应的水化物之间可以发生反应，其离子方程式
为______
（4）将B单质与石墨按右图装置连接，石墨电极的名称为______；另一电极反应式为：______．
（5）C的一种氧化物是常见的大气污染物．为防止大气污染，某化工厂用NaOH溶液、石灰和O2处理含C的上述氧化物的尾气，使其转化为石膏（CaSO4•2H2O）．假设在转化过程中C元素不损失，每天处理1120m3（标准状况下）含2%（体积分数）上述氧化物的尾气，理论上可以得到多少千克石膏？
正确答案
（1）假设AB在同周期，则B+A=27，B-A=5，可得B=16，A=11即A为钠、B为硫；
假设AB不在同周期，则B+A=27，B-A=5+8，可得B=20（超出短周期舍去）．
A故A为Na，C为S．
A与C最外层电子数之差为5，故B可能为Al，设B的化合价为+3价．
2M+6HCl=2MCl3+3H22X 3×22.4
0.9 1.12
X=
原子量为27的元素是：Al，B为Al．
（2）A、B、C三种元素最高价氧化物对应的水化物酸性渐强、碱性渐弱的顺序；NaOH Al（OH）3H2SO4
（3）氢氧化钠可与氢氧化铝反应，离子方程式为：Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O
（4）Al是活泼金属，做负极，故石墨为正极．Al失电子：Al-3e-=Al3+
（5）由题意可知SO2的体积为1120m3×2%=2.24m3=22400L
再根据V=n×22.4
所以n=22400÷22.4=1000mol
即有1000mol的SO2，即1000mol的S
即有1000mol的CaSO4•2H2O，
又因为CaSO4•2H2O的摩尔质量M=40+32+16×4+18×2=172g/mol
所以m=n×M=1000×172=172000g
故答案为：（1）第三周期 IIIA族
（2）NaOH Al（OH）3 H2SO4
（3）Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O
（4）正极 Al-3e-=Al3+
（5）172000克
（1）铝是地壳中含量最大的金属，铝质轻，燃烧时放热量高，在常温常压下，9g的铝粉完全燃烧生成固态的A2O3时放出235kJ的热，则这个反应的热化学方程式为______；
（2）中国是世界上最大的电冶铝国家之一，电冶铝的原料是氧化铝，在熔融下进行电解，试写出电解法冶炼铝的方程式为______；
（3）铝用途很广，在电化学中常用于充当电极材料．把铝和镁用导线连接后，若插入到稀硫酸中，则正极是______，插入氢氧化钠溶液中，负极的电极反应式是______
（4）中国首创的海洋铝矿灯，是以铝、空气和海水为原料所设计的原电池，当把电池置于海水电池就有较大的电压，此电池的正极反应式为______．
（5）采用惰性电极从NO3-、SO42-、Cl-、Cu2+、Mg2+、H+中选出适当的离子组成电解质，并对其溶液进行电解
①若两极分别放出H2和O2，则电解质的化学式为______；
②若阴极析出金属，阳极放出O2，则电解质的化学式为______．
正确答案
（1）9g铝的物质的量=
4Al（s）+3O2（g）=2Al2O3（s），△H=2820kJ/mol；
故答案为：4Al（s）+3O2（g）=2Al2O3（s），△H=2820kJ/mol；
（2）电解熔融态氧化铝生成铝和氧气，电解方程式为2Al2O3
故答案为：2Al2O3
（3）铝、镁、稀硫酸构成的原电池中，正极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H++2e-=H2↑，铝、镁、氢氧化钠溶液构成的原电池中，铝作负极，镁作正极，负极上铝失电子和氢氧根离子反应生成偏铝酸根离子和水，
电极反应式为Al-3e-+4HO-=AlO2-+2H2O；
故答案为：2H++2e-=H2↑；Al-3e-+4HO-=AlO2-+2H2O；
（4）铝、空气和海水构成的原电池中，负极上铝失电子生成铝离子，电极反应式为Al-3e-=Al3+；
故答案为：Al-3e-=Al3+；
（5）①若两极分别放出H2和O2，则阴极上氢离子放电，阳极上氢氧根离子放电，根据阴阳离子放电顺序知，溶液中存在的阴离子为含氧酸根离子，阳离子为氢离子或活泼金属离子，所以电解质的化学式为HNO3、H2SO4、Mg（NO3）2、MgSO4；
故答案为：HNO3、H2SO4、Mg（NO3）2、MgSO4；
②若阴极析出金属，根据离子的放电顺序知，溶液中含有H之后的不活泼金属阳离子，阳极放出O2，则溶液中含有含氧酸根离子，所以电解质的化学式为Cu（NO3）2、CuSO4；
故答案为：Cu（NO3）2、CuSO4．
有学生在实验室中向10mL 2mol•L-1的CuCl2溶液里投入少量铝片，并观察到如下现象：
①铝片表面立刻有紫红色固体沉积，同时产生较多的无色气体，此无色气体与氧气混合后点燃会发出爆鸣声；
②溶液绿色变淡，继而产生蓝色沉淀；
③混合液温度升高甚至发烫，产生气泡速率明显加快，铝片上下翻滚；
④混合液浑浊变黑．
已知：Cu2++2H2O=Cu（OH）2+2H+，试回答下列问题：
（1）现象③中产生气泡速率明显加快的两个最主要的原因是______；______．
（2）写出①中产生无色气体反应的离子方程式：______．
（3）混合液中最后产生的黑色沉淀物可能是______（填化学式）．
正确答案
（1）CuCl2是强酸弱碱盐，氯化铜水解使水溶液呈酸性，酸与金属铝的反应是放热反应，随着反应的进行，溶液的温度越来越高，温度越高，反应速率越大；铝能置换呈氯化铜中的铜，铜附着在铝表面，具备构成原电池的条件，所以形成了原电池，使反应速率加快．
故答案为：反应放热，温度升高；形成Cu-Al原电池，发生原电池反应．
（2）CuCl2是强酸弱碱盐，氯化铜水解使水溶液呈酸性，铝和酸反应生成盐和氢气，
所以离子方程式为2Al+6H+=2Al3++3H2↑．
故答案为：2Al+6H+=2Al3++3H2↑．
（3）氯化铜水解生成氢氧化铜和氯化氢，Cu2++2H2O⇌Cu（OH）2+2H+，随着氢气的不断析出，促进氯化铜的水解，当氢氧化铜达一定量后会生成蓝色氢氧化铜沉淀，氢氧化铜在较高条件下能分解生成黑色的氧化铜和水 Cu（OH）2
故答案为：CuO．
CuSO4溶液是中学化学及工农业生产中常见的一种试剂。
（1）某同学配制CuSO4溶液时，向盛有一定量硫酸铜晶体的烧杯中加入适量的蒸馏水，并不断搅拌，结果得到悬浊液。他认为是固体没有完全溶解，于是对悬浊液加热，结果发现浑浊更明显了，原因是_________________，最后，他向烧杯中加入了一定量的________溶液，得到了澄清的CuSO4溶液。
（2）该同学利用制得的CuSO4溶液，进行以下实验探究。
① 图一是根据反应Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4设计成的锌铜原电池。
电解质溶液甲是_________（填“ZnSO4”或“CuSO4”）溶液；Cu极的电极反应式是________________。
②图二中，Ⅰ是甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的结构示意图，该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜，则b处通入的是_________（填“CH4”或“O2”），a处电极上发生的电极反应式是_________________。
（3）将蓝矾（CuSO4·5H2O）、生石灰和水按一定比例混合，即可得到波尔多液（杀菌剂），其有效成分为难溶的碱式硫酸铜[xCuSO4·yCu(OH)2]。为测定某碱式硫酸铜的组成进行了如下实验：取等质量的碱式硫酸铜样品两份，一份滴加稀盐酸至恰好完全溶解，另一份高温灼烧后只得到CuO固体。所得数据显示n(HCl)︰n(CuO)＝3︰2，则该碱式硫酸铜的化学式中x︰y=_______________。
正确答案
（1）Cu2++2H2O
（3）1：3
某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：
试根据上表中的实验现象回答下列问题：
（1）实验1、2中Al所作的电极是否相同？____________。
（2）写出实验3中的电极反应式。
铝为（ ）_____________________________________；
石墨为（ ）___________________________________；
（3）实验4中的铝作正极还是负极？写出电池总反应方程式。
________________________________________
（4）解释实验5中电流指针偏向铝的原因。
________________________________________
（5）根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是作负极受哪些因素的影响？
________________________________________
正确答案
（1）不同
（2）负极；2Al-6e-==2Al3+；正极；6H++6e-==3H2↑
（3）负极；电池总反应式：2Al+2NaOH+6H2O==2Na[Al(OH)4]+3H2↑
（4）由于铝在浓硝酸中发生钝化，反以锌为负极
（5）与另一种材料的活泼性、电解质溶液的酸碱性以及电解质溶液的氧化性强弱等因素有关
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