- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
I．市场上出售的“热敷袋”，其主要成分是铁屑、碳粉、木屑与少量氯化钠、水等．它在使用之前需用塑料袋与空气隔绝．使用时启开塑料袋上的气孔，轻轻揉搓就会放出热量来．当使用完后还会发现有铁锈生成．依上述现象回答：
（1）碳粉的主要作用是______．
（2）加入氯化钠的作用是______．
（3）试写出上述变化过程中负极的电极反应式，负极：______．
Ⅱ．将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计．若该电池中两电极的总重量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：产生氢气的体积（标准状况）．（要写计算过程）
正确答案
I．（1）碳粉和铁活泼性不同，且都导电；氯化钠是强电解质，易溶于水；碳粉、铁、氯化钠溶液构成了原电池，碳的活泼性比铁小，所以作正极，因为形成原电池，从而加速铁的氧化．
故答案为：与铁、氯化钠溶液构成原电池，碳作电池的正极，从而加速铁的氧化
（2）氯化钠是强电解质，易溶于水，溶于水后得到电解质溶液，
故答案为：氯化钠溶于水形成电解质溶液．
（3）、铁的活泼性大于碳的，在构成的原电池中，铁作负极，铁失去电子变成离子进入溶液，
故答案为：Fe-2e-=Fe2+．
Ⅱ．银片和锌片分别作原电池的正负极，当发生反应时，负极材料失电子变成离子进入溶液，质量减少；正极材料不参加反应，所以本题质量减少的量是锌的质量．
锌减少的质量为60g-47g=13g，结合方程式计算生成氢气的体积．
Zn+H2SO4=ZnSO4 +H2↑
65g 22.4L
13g 4.48L
答：产生氢气的体积为4.48L．
对下图中两极进行必要的连接并填空
（1）在图A中，使铜片上冒H2气泡。则加以必要的连接后的装置叫_______________；两极发生的电极反应式为：锌板、_______________；铜板、_______________。
（2）在图B中，a、b为惰性电极，进行必要的连接后使a极析出铜，则b极出现的现象是____________；
该装置叫_______________；该反应总的化学方程为_______________。
（3）如将图A中Zn、Cu两极与图B中a、b作必要的连接后，也能产生与（1）、（2）完全相同的现象，则Zn极连______极，Cu极连_______极（填a或b）。经过一段时间后，停止反应并搅匀溶液，图B中溶液的pH_________（填写“升高”、“降低”或“不变”），欲使溶液恢复至与反应前完全一致，则应加入的一定量的物质是_______________
A．CuO B．Cu(OH)2 C．Cu2(OH)2CO3 D．CuSO4
正确答案
（1）原电池；Zn-2e-==Zn2+；H++2e-==H2↑
（2）有气体逸出；电解池；2CuSO4+2H2O
（3）a；b；降低；A
铅蓄电池是广泛应用于汽车、电动助力车等的起动电源．产生电能时的电极反应分别为：
Pb+SO4 2--2e-=PbSO4
PbO2+4H++SO4 2-+2e-=PbSO4+2H2O
（1）试写出铅蓄电池放电时的总反应式（电池反应）：______
（2）铅蓄电池的电解质溶液是______；负极材料是______；在放电过程中，当线路中转移2mol电子时，消耗的电解质是______mol．
正确答案
（1）在得失电子相同的条件下，将正负极电极反应式相加即可得电池反应式，所以电池反应式为Pb+PbO2+2H2SO4 ═2PbSO4+2H2O，
故答案为：Pb+PbO2+2H2SO4 ═2PbSO4+2H2O；
（2）根据正负极上电极反应式知，该装置中的电解质溶液是稀硫酸，负极上金属铅失电子发生氧化反应，所以Pb作负极材料，根据电池反应式Pb+PbO2+2H2SO4 ═2PbSO4+2H2O知，转移电子和硫酸的关系式为2H2SO4 ----2e-，所以在放电过程中，当线路中转移2mol电子时，消耗的电解质的物质的量=
故答案为：稀硫酸；Pb；2．
现有如下两个反应：
A、2NaOH+H2SO4═Na2SO4+2H2O
B、CH4+2O2═CO2+2H2O
（1）根据反应的本质，两个反应都为______反应（放热或吸热），判断两个反应能否设计为原电池？（能或不能）
A______ B______
（2）如果不能，说明其理由______
（3）如果能，最好应选择______电解质溶液（NaOH或H2SO4）．则负极电极反应式：______正极电极反应式：______．
正确答案
（1）中和反应、物质的燃烧反应均是放热反应，A不是自发的氧化还原反应不能设计成原电池，B是自发的氧化还原反应能设计成原电池，故答案为：放热；不能；能；
（2）A的反应为复分解反应，属于非氧化还原反应，无电子转移，只有自发的氧化还原反应能设计成原电池，故答案为：A的反应为非氧化还原反应，无电子转移；
（3）甲烷燃料电池中，负极是甲烷燃料失电子的过程，正极是氧气得电子的过程，电极反应分别为：负极 CH4-8e-+10 OH-═CO32-+7H2O，正极 2O2+8e-+4H2O═8 OH-，为了保证放电的充分进行，可以选择碱来作电解质溶液，故答案为：NaOH；CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O；2O2+8e-+4H2O═8OH-．
将铁片和铜片插入某种电解质溶液，铁片和铜片用导线相连，形成原电池装置．
（1）若电解质溶液是稀硫酸，则负极材料是______，发生______反应；正极上反应的电极反应式是______，该电池的总反应方程式是______．
（2）若电解质溶液是浓硝酸，在导线中电子是由______极流向______极（“铁”、“铜”），负极上反应的电极反应式是______，该电池总反应离子方程式是______．
正确答案
（1）铁片和铜片与稀硫酸组成的原电池中，铁作负极，负极上失电子发生氧化反应；正极上发生得电子的还原反应，溶液中的氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H++2e-=H2↑，所以正负极上的电极反应式相加得电池反应式，所以电池反应式为Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；
故答案为：铁片；氧化；2H++2e-=H2↑；Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；
（2）铁和浓硝酸发生钝化现象，阻止了铁与硝酸的反应，铜失电子发生氧化反应作负极，铁作正极，所以铜极流向铁极；负极上铜失电子生成铜离子，所以电极反应式为Cu-2e-=Cu2+；正极上硝酸得电子生成一氧化氮气体和水，所以电池反应式为Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO↑+2H2O．
故答案为：铜；铁；Cu-2e-=Cu2+；Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO↑+2H2O．
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