- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
如图是一个化学过程的示意图．已知甲池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH═2K2CO3+6H2O
（1）甲池是______装置，通入CH3OH的电极名称是______，B电极的名称是______．
（2）通O2一极的电极反应式为______．
（3）乙池中总反应的化学方程式为______．
（4）当乙池中A（Fe）极的质量增加6.4g时，甲池中消耗O2______mL（标况下）
正确答案
（1）根据反应方程式知，甲装置是一个燃料电池，所以甲是把化学能转变为电能的装置，是原电池；乙有外加电源，所以是电解池．根据2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O知，CH3OH发生氧化反应，所以该电极是负极，O2 发生还原反应，所以该电极是正极；石墨与原电池的正极相连，所以石墨电极B是阳极；
故答案为：原电池；负极；阳极；
（2）根据2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O知，CH3OH发生氧化反应，所以该电极是负极，O2 得电子和水反应生成氢氧根离子，发生还原反应，所以该电极是正极；
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；
（3）乙池中离子放电顺序为：阳离子 Cu2+＞H+，阴离子OH-＞SO42-，依据氧化还原反应的电子守恒，结合反应的物质书写化学方程式：2CuSO4+2H2O
（4）根据得失电子数相等，氧气与银的关系式为：
O2--------2Cu
22.4L （ 2×64 ）g
1.12L 6.40g
故答案为：1120．
银锌碱性蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置．电池放电时的反应原理是：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn（OH）2．
现用该蓄电池电解c（NO3-）=6mol•L-1的KNO3和Cu（NO3）2的混合溶液500mL，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况）（电解池的电极均为石墨电极）．
回答下列问题：
（1）银锌碱性蓄电池的正极反应式为______．
（2）电解过程中，阳极反应式为______；阴极反应式为______．
（3）上述电解过程中共转移电子总数______．
（4）电解得到的Cu的质量为______．
（5）原混合溶液中c（K+）为______．
（6）电解后溶液中c（H+）______4mol/L（选填“＜”“=”“＞”）．
正确答案
（1）该原电池中，较活泼的金属锌失电子作负极，氧化银作正极，正极上氧化银得电子和水反应生成银和氢氧根离子，电极反应式为：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-．
故答案为：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-．
（2）电解过程中，阳极上氢氧根放电生成氧气和水，4OH--4e-=2H2O+O2↑；阴极上先是铜离子放电生成铜，当铜离子完全析出时，氢离子放电生成氢气，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2（或4H2O+4e-=2H2+4OH-）．
故答案为：4OH--4e-=2H2O+O2↑；Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2（或4H2O+4e-=2H2+4OH-）．
（3）电解过程中，阳极上失电子，阴极上得电子，根据氧气与转移电子之间的关系式计算．
设转移电子为X．
4OH--4e-=2H2O+O2↑；
4NA 22.4L
X 22.4L
X=4NA
故答案为4NA．
（4）氢氧根离子失去4NA 电子析出22.4L氧气转移电子，氢离子得到2NA电子析出22.4L氢气，所以铜离子得到2NA
电子析出铜单质．
设铜单质的质量是y．
Cu2++2e-=Cu
2NA 64g
2NA y
y=64g．
故答案为64g．
（5）铜的质量是64g，其物质的量是1mol，则C（Cu2+）=
C（K+）=c（NO3-）-2C（Cu2+）=2mol/L．
故答案为：2 mol•L-1 ．
（6）根据4OH--4e-=2H2O+O2↑知，生成22.4L氧气需要氢氧根离子4mol，根据2H++2e-=H2↑知，生成22.4L氢气需要氢离子2mol，水电离出的氢离子和氢氧根离子个数相同，所以溶液中氢离子的物质的量是2mol，电解过程中溶液的体积减小，所以c（H+）＞
故答案为＞．
（6分）若定义某物质的转化率为消耗掉的该物质的物质的量占起始时该物质的原物质的量的百分比。已知合成氨反应为N2(g) + 3H2(g) 
（1）氮气的转化率
（2）用氢气表示平均反应速率是多少？
（3）平衡状态时氢气的物质的量浓度。
正确答案
（1）30% （2）0.0225 mol·(L·min)-1 （3）0.21 mol·L-
略
（1）用铜和硫酸铜、银和硝酸银溶液设计一个原电池，电池的负极是______，正极电极反应式是：______．
（2）已知某电池的负极反应为：Cd-2e-+2OH-═Cd（OH）2，正极反应为：NiO（OH）2+2e-+H2O═Ni（OH）2+2OH-．则该电池的电解质溶液可能为______，总反应的化学方程式______．
（3）用惰性电极电解稀硫酸、NaOH溶液、NaCl溶液、CuSO4溶液，试写出：电解稀硫酸的阳极反应式______，电解NaOH溶液的阴极反应式______，电解NaCl溶液的总反应化学方程式______，电解CuSO4溶液总反应的离子方程式______．
正确答案
（1）铜比银活泼，在铜、银原电池中铜为负极，正极发生还原反应，阴离子得到电子被还原，电极方程式为2Ag-2e-═2Ag+，
故答案为：铜；2Ag-2e-═2Ag+；
（2）正负极电极方程式相加可得总反应式为Cd+NiO（OH）2+H2O═Cd（OH）2+Ni（OH）2，Cd（OH）2和Ni（OH）2只能存在碱性溶液中，则应为KOH或NaOH，
故答案为：KOH；Cd+NiO（OH）2+H2O═Cd（OH）2+Ni（OH）2；
（3）电解硫酸溶液，氧气发生氧化反应生成氧气，电极方程式为4OH--4e-═2H2O+O2↑；电解氢氧化钠溶液，阴极发生还原反应生成氢气，电极方程式为2H++2e-═H2↑；电解NaCl溶液可得到氯气、氢气和氢氧化钠，电解总方程式为2NaCl+2H2O
故答案为：4OH--4e-═2H2O+O2↑；2H++2e-═H2↑；2NaCl+2H2O
阅读下列材料，回答相关问题：
（1）某无色液体A，在通电的条件下能生成无色气体B和C，B能使带火星的木条复燃，C能在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰且只生成A．则B、C的化学式分别为______、______．
（2）用B和C的单质可以制成航天技术上使用的一种高能原电池，电池中装有浓KOH溶液，用多孔的惰性金属做电极浸入KOH溶液中，两极均有特别的气体透过隔膜．
通入物质B的电极为______ 极，电极反应方程式为______；
通入物质C的电极为______ 极，电极反应方程式为______．
（3）若将第（2）小题中C更换为甲烷气体，则该电池的总反应方程式为______．
正确答案
（1）B能使带火星的木条复燃，应为O2，C能在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰，应为H2，故答案为：O2；H2；
（2）在碱性燃料电池中，通入H2的一极为原电池的负极，发生氧化反应生成H2O，电极反应为H2-2e-+2OH-═2H20，
通入O2的一极为原电池的正极，发生还原反应生成OH-，电极反应为O2+4e-+2H2O═4OH-，
故答案为：正、O2+4e-+2H2O═4OH-；负、H2-2e-+2OH-═2H20；
（3）甲烷燃料电池的负极反应式为CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O，正极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH-，
总反应为CH4+2O2+2OH-═CO32-+3H2O，故答案为：CH4+2O2+2OH-═CO32-+3H2O．
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