- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
如图所示，甲、乙两装置电极材料都是铁棒与碳棒，请回答下列问题：
（1）若两装置中均为CuSO4溶液，反应一段时间后：
①有红色物质析出的是甲装置中的______棒，乙装置中的______棒．
②乙装置中阳极的电极反应式是：______．
（2）若两装置中均为饱和NaCl溶液：
①写出乙装置中总反应的离子方程式：______．
②甲装置中碳极的电极反应式是______，乙装置碳极的电极反应属于______（填“氧化反应”或“还原反应”）．
③将湿润的淀粉KI试纸放在乙装置碳极附近，发现试纸变蓝，解释其原因：______．
正确答案
（1）①甲为原电池，Fe为负极，发生Fe+CuSO4═FeSO4+Cu，所以碳电极上生成红色物质Cu，乙为电解池，由电子流向可知，Fe为阴极，铜离子得到电子生成Cu，故答案为：碳；铁；
②乙中阳极上氢氧根离子放电，电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，故答案为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；
（2）①电解NaCl溶液生成NaOH、氢气、氯气，离子反应为2Cl-+2H2O
②甲中碳为正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应为2H2O+O2+4e-═4OH-，乙中碳为阳极，发生氧化反应，故答案为：2H2O+O2+4e-═4OH-；氧化反应；
③碳电极为阳极，阳极上生成氯气，氯气和碘离子发生置换反应生成碘，碘遇淀粉试液变蓝色，故答案为：在乙装置碳棒电极上生成Cl2，Cl2与I-反应生成I2，I2遇淀粉变蓝．
（1）下列装置能组成原电池的是______．（填序号）
（2）对于锌-铜-稀硫酸组成的原电池装置，当导线中有1mol电子通过时，锌片溶解了______g，铜片上析出______升 H2（标准状况下）．电池总反应的化学方程式为______．
（3）如右图所示装置，若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为______，总反应方程为______．该装置将______能转化为______能．
（4）利用反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+设计一个化学电池（电极材料和电解液自选），画出实验装置图，注明电解质溶液名称和正负极材料．
正确答案
（1）II中不能自发的进行氧化还原反应，所以不能构成原电池；
V中不能构成闭合回路，所以不能构成原电池，则Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ符合原电池构成条件，所以能形成原电池，故选I、III、IV；
（2）该原电池中，锌作负极，铜作正极，负极上锌失电子发生氧化反应，正极上氢离子得电子生成氢气，所以电池反应式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，根据转移电子相等得，锌减少的质量=
故答案为：32.5g，11.2L，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；
（3）该装置符合原电池的构成条件，所以是原电池，原电池是将化学能转变为电能的装置，铝在碱性溶液中比镁易失电子，所以铝作负极，负极上铝失电子和氢氧根离子反应生成偏铝酸根离子，正极上水得电子生成氢气，所以电池反应式为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，
故答案为：Al，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，化学能、电能；
（4）在Fe+2Fe3+=3Fe2+反应中，Fe被氧化，应为原电池的负极，电解反应为：Fe-2e-=Fe2+，Fe3+得电子被还原，应为原电池正极反应，正极材料为活泼性比Fe的金属或非金属材料如碳棒，电解质溶液为含Fe3+离子的溶液，如FeCl3，
，
故答案为：
．
某同学设计了如图所示的装置进行电化学实验，请你根据装置图回答相关问题：
（1）C池属于什么装置______．
（2）电极②上发生电极反应式为______；B池中发生的总反应方程式为______．
（3）反应进行一段时间后，A、B、C三池中电解质溶液浓度基本不变的是______．
（4）当电路上有0.2mol电子流过时，电极④上质量变化______g，电极⑥上质量变化______g．
正确答案
依据电极材料分析A池为原电池做电源，所以B池、C池是电解池，原电池中活泼金属做负极，锌做负极发生氧化反应，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，银做正极发生还原反应，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应为：2H++2e-=H2↑；B池是惰性电极滴加硝酸银溶液；C池是粗铜做阳极，精铜做阴极是粗铜精炼的反应原理，阳极电极反应电子守恒分别计算电极上质量变化；
（1）分析可知C池是粗铜做阳极，精铜做阴极是粗铜精炼的反应原理，属于电解精炼铜，
故答案为：电解精炼铜；
（2）电极材料分析A池为原电池做电源，所以B池、C池是电解池，原电池中活泼金属做负极，锌做负极发生氧化反应，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，银做正极发生还原反应，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应为：2H++2e-=H2↑；B池是惰性电极滴加硝酸银溶液，电池反应为：4AgNO3+2H2O 
故答案为：2H++2e-=H2↑；4AgNO3+2H2O
（3）反应进行一段时间后，A、B、C三池中电解质溶液浓度基本不变的是C池，阳极铜失电子生成铜离子，阴极是溶液中铜离子得到电子生成铜，
故答案为：C池；
（4）当电路上有0.2mol电子流过时，电极④的电极反应为Ag++e-=Ag，电极上质量变化是增加银的质量=0.2mol×108g/mol=21.6g；电极⑥为电解池的阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu，电极上质量变化是增加析出铜的质量=0.1mol×64g/mol=6.4g，
故答案为：21.6；6.4．
某课外活动小组用右图进行实验，试回答下列问题．
（1）若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为______；
（2）若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应式为______；总反应的离子方程式为______；
（3）当开关K与b连接时，下列说法正确的是（填序号）______．
①溶液中Na+向B极移动
②从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
③反应一段时间后加入适量的盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
④若标准状况下B极产生2.24L气体，则溶液中转移了0.2mol电子．
正确答案
（1）若开始时开关K与a连接，该装置构成原电池，铁易失电子而作负极，石墨作正极，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，
故答案为：Fe-2e-=Fe2+；
（2）若开始时开关K与b连接，该装置构成电解池，石墨作阳极，铁作阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，电池反应式为：2Cl-+2H2O
故答案为：2H++2e-=H2↑；2Cl-+2H2O
（3）若开始时开关K与b连接，该装置构成电解池，石墨作阳极，铁作阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，
①阳离子向阴极移动，则钠离子向B极移动，故正确；
②A电极上生成氯气，氯气具有强氧化性，能置换出碘单质，碘与淀粉试液变蓝色，则A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝，故正确；
③根据“析出什么加入什么”的原则加入物质，阴极上析出氢气，阳极上析出氯气，则应加入氯化氢气体可恢复到电解前电解质的浓度，故错误；
④电子不进入溶液，溶液中通过离子的定向移动而导电，故错误；
故选①②．
（1）把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里，可观察到锌片上有气泡，再平行插入一块铜片，可观察到铜片上______（填“有”或“没有”）气泡产生，再用导线把锌片和铜片连接起来，组成一个原电池，负极为______，正极的电极反应式为______．
（2）如果烧杯中最初装入的是500mL2mol•L-1的稀硫酸，构成铜锌原电池（假设产生的气体没有损失），当在标准状况下收集到11.2L的氢气时，则此时烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度应为（溶液体积变化忽略不计）______．
正确答案
（1）铜片插入稀硫酸中时，二者不反应，没有气泡产生，但当把铜片和锌片用导线相连插入稀硫酸中时，会构成原电池，铜作为原电池正极，电极反应为2H++2e-═H2↑，锌作为原电池负极，电极反应为Zn-2e-═Zn2+，电池总反应为Zn+2H+═Zn2++H2↑，故答案为：没有；锌片；2H++2e-═H2↑；
（2）当收集到11.2LH2（标准状况），即0.5molH2时，消耗的H2SO4为0.5mol，生成的ZnSO4为0.5mol，
c（H2SO4）=
故答案为：c（H2SO4）=1mol•L-1，c（ZnSO4）=1mol•L-1．
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