- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。完成下列填空：
（1）图2 是图1所示装置的示意图，在图2的小括号内填写正极材料的化学式；在方括号内用箭头表示出电子流动的方向。
（2）写出正、负极反应的方程式。正极： ，负极： 。
（3）按图1装置实验，约8分钟才看到的导管中液柱上升，下列措施可以更快更清晰地观察到液柱上升的是 。
a．用纯氧气代替具支试管内的空气
b．用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物
c．用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水
（4）升高温度可以加快化学反应速率，建议用酒精灯加热具支试管。这一措施 （填“可行”或“不行”）。
（5）有同学观察到图1装置在组装时就会使导管中液面低于试管中液面，导致实验时导管中液柱上升需要更多的时间。图1装置组装时，使导管中液面低于试管中液面的原因是 。消除这一现象的简单操作是 。
正确答案
（1）
（2）2H2O+ O2+4e→4OH－ （1分）Fe-2e→Fe2+（1分）
（3）a b c （3分）
（4）不行（1分）
（5）不论是后塞塞子还是后将导管插入水中，都会造成容器中气体体积减小，压强增大，使导管中液面低于试管中液面（2分）；用针筒从橡胶塞处抽气或把橡皮塞换成带分液漏斗的单孔塞（2分，合理即给分）
试题分析：（1）氯化钠溶液显中性，所以在食盐水中，铁钉发生吸氧腐蚀，铁作负极，碳作正极，电子从铁沿导线流向正极碳，其图象为
（2）该装置中，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－＝Fe2+；正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O+O2+4 e－＝4OH -。
（3）a．用纯氧气代替具支试管内的空气，氧气的浓度增大，反应速率加快，故a正确；b．用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物，增大反应物的接触面积，反应速率加快，故b正确；c．用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水，改变相同的压强即改变相同的体积，毛细尖嘴管上升的高度大于玻璃导管，且红墨水现象更明显，故c正确，所以答案选a b c。
（4）温度越高，氧气的溶解度越小，反应速率越小，所以用酒精灯加热具支试管，降低反应速率，因此这一措施是不行的。
（5）一定量的气体，压强与气体体积成反比，体积越小，压强越大，导致导管中液面低于试管中液面，所以可以采用用针筒从橡胶塞处抽气或把橡皮塞换成带分液漏斗的单孔塞的方法消除这一现象。因此使导管中液面低于试管中液面的原因是不论是后塞塞子还是后将导管插入水中，都会造成容器中气体体积减小，压强增大，使导管中液面低于试管中液面；所以消除这一现象的简单操作是用针筒从橡胶塞处抽气或把橡皮塞换成带分液漏斗的单孔塞。
(10分)如图所示:已知甲池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O
（1）请回答图中甲、乙两池的名称。甲池是 装置，乙池是 装置。
（2）B（石墨）电极的名称是 。在图中标明电子移动的方向。
（3）通入O2的电极的电极反应式是 。
（4）乙池中反应的化学方程式为 。
（5）当乙池中A（Fe）极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2 mL（标准状况下）
正确答案
(14分)（1）原电池(化学能转变成电能) 电解池(电能转变成化学能)（2）阳极
（3）O2+2H2O＋4e－＝4OH－
（4）4AgNO3+2H2O
（1）根据装置可知，甲是原电池，乙是电解池。
（2）原电池中负极失去电子，正极得到电子。所以甲中通入甲醇的是负极，通入氧气的是正极。则B是阳极。电子从原电池的负极经导线传递到电解池的阴极，从电解池的阳极经导线传递到原电池的正极。
（3）氧气得到电子，电极反应式为O2+2H2O＋4e－＝4OH－。
（4）乙中阴极氢离子放电生成氢气，阳极是银离子放电生成银，所以总反应式为
4AgNO3+2H2O
（5）铁电极形成的是银，物质的量是5.40g÷108g.mol＝0.05mol，转移电子是0.05mol，所以根据电子得失守恒可知，消耗氧气是0.05mol÷4＝0.0125mol，标准状况下的体积是0.0125mol×22.4L/mol＝0.280L＝280ml。
（8分）如下图所示，将铁、铜通过导线相连，置于稀硫酸中。
（1）铁片上的现象是 ，电极反应式 。
（2）铜片上的现象是 ，电极反应式 。
（3）写出该电池总反应的离子方程式 。
正确答案
（1）铁片不断溶解 Fe-2e-=Fe2+
（2）有气泡产生 2H++2e-=H2↑
（3）Fe+2H+= Fe2++ H2↑
铁、铜通过导线相连，置于稀硫酸中，构成原电池，铁比铜活泼，故：
（-）铁片：Fe-2e-=Fe2+；（+）铜片：2H++2e-=H2↑
总反应的离子方程式：Fe+2H+= Fe2++ H2↑
如下图所示，烧杯中都盛有稀硫酸。
①写出（3）中的电极反应：Fe： 、 Zn： 。
②比较（1）、（2）、（3）中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是 （填序号）。
正确答案
①2H+ + 2e- =H2↑ Zn-2e-=Zn2+（各2分）
②2、1、3(1分)
试题分析：①装置（3）为原电池，Zn较活泼，电池反应为：Zn +H2SO4=ZnSO4+H2↑，锌失电子发生氧化反应，作原电池的负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+；氢离子在铁电极上得电子发生还原反应，电极反应式为2H+ + 2e- =H2↑；②装置（2）中铁作原电池的负极，腐蚀速率加快，装置（3）中铁作原电池的正极，被保护，（1）、（2）、（3）中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是（2）、（1）、（3）。
(6分) 由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验，根据实验现象回答①②③
正确答案
（6分） 2H+ +2e--== H2↑；C→B；D＞A＞B＞C
试题分析：金属A不断溶解，说明A是负极，失去电子，发生氧化反应，则A的金属性强于B的。其中正极是氢离子放电生成氢气，电极反应式是2H+ +2e--== H2↑；C的质量增加，这说明C是正极，溶液中的铜离子放电，生成铜而形成，则电流方向是C→B，其中B的金属性强于C的；A和D构成原电池时，A上有气体产生，说明A是正极，溶液中的氢离子放电生成氢气，所以D的金属性强于A的。综上所述，四种金属的金属性强弱顺序是D＞A＞B＞C。
点评：在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应，据此可以进行有关的判断。
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