- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
某市中学化学兴趣小组利用下图所示原电池装置进行实验,请回答下列问题:
(1)实验中,同学们发现两装置电流计的指针偏转方向不同,因此有人提出以下观点,其中正确的是____________。(双选题,漏选得2分,多选错选得0分)
(2)要准确判断原电池的正负极除了可用电流计等仪表测量外,还可以通过观察现象来判断,请写出乙图中的电极材料及反应现象。(设镁铝均为纯净金属)
正极: 负极: 。
(3)写出甲图中的电极反应式:
①负极: _________________________;
②正极: _________ __________ 。
(4)乙图中铝片与NaOH溶液反应的离子方程式为___________________________________。某同学测得乙图中实验前铝片的质量是5g,实验后的质量是2.3g,则在实验过程中产生氢气的体积为_______(标况),转移电子的物质的量为________。
正确答案
(17分,(1)小题3分,其余每空2分)
(1)C、D(全对得3分,漏选得2分,多选错选得0分)
(2)镁片、有气泡产生;铝片、逐渐溶解
(3)①Mg—2e―=Mg2+ ②2H++2e―=H2↑;
(4)2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,3.36L(漏单位得0分),0.3mol(漏单位得1分)
试题分析:(1)甲装置中,电解质是稀硫酸,则活泼性强的金属是负极。乙装置中电解质是氢氧化钠溶液,由于镁和氢氧化钠溶液不反应,则作为负极的是铝,镁是正极,所以答案选CD。
(2)乙中铝是负极,失去电子,逐渐溶解。镁是正极,其表面有氢气生成。
(3)甲图中镁是负极,铝是正极,则电极反应式分别是负极:的电极反应式:Mg—2e―=Mg2+ 、正极:2H++2e―=H2↑。
(4)乙图中铝片与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。乙图中实验前铝片的质量是5g,实验后的质量是2.3g,则消耗铝的质量是2.7g,物质的量是0.1mol,失去0.3mol电子。则根据电子的得失守恒可知生成氢气的物质的量是0.15mol,标准状况下的体积是0.15mol×22.4L/mol=3.36L。
点评:该题是高考中的常见题型和考点,属于中等难度试题的考查。试题贴近高考,基础性强,注重答题的灵活性,有利于培养学生的逻辑思维能力和灵活应变能力。该题的关键是明确原电池的工作原理,特别是原电池中正负极的判断依据,然后结合题意和方程式灵活运用即可。
下图烧杯中盛有稀硫酸,则:
(1)A中进行的离子反应方程式为 。
(2)B中各电极的电极反应式:负极: ;正极: 。
(3)C中被腐蚀的金属是 ,正极反应 。
(4)三烧杯中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是 。
正确答案
(12分)每小题2分
(1)Fe+2H+==Fe2++H2↑
(2)Fe-2e-==Fe2+; 2H++2e-==H2↑
(3)Zn; 2H++2e-==H2↑
(4)B>A > C
试题分析:(1)铁是活泼的金属,很容易的置换出酸中的氢,离子方程式为Fe+2H+==Fe2++H2↑。
(2)Fe的活泼性大于Sn的活泼性,Fe为负极,失去电子,发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e-==Fe2+,Sn为正极,电极反应式为2H++2e-==H2↑。
(3)Zn的活泼性大于Fe的活泼性,Zn是负极,失去电子,发生氧化反应,故被溶解的金属是Zn。正极反应式为2H++2e-==H2↑。
(4)金属腐蚀的程度为:在原电池中做负极的腐蚀程度最大,发生化学反应的次之,做正极的腐蚀的最弱,故三烧杯中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是B>A > C。
点评:本题考查的是原电池的工作原理,题目难度中,在原电池中,一般活泼金属做负极,不活泼金属或惰性电极或碳棒做正极,负极的活泼性大于正极的活泼性。负极质量减少,正极质量增加或有气泡冒出。电子由负极流向正极,电流由正极流向负极。
铅蓄电池的负极及负极反应物为Pb,正极反应物为PbO2,电解质溶液为稀H2SO4溶液,原电池的反应的产物之一是难溶性的PbSO4。写出铅蓄电池中的电极反应式。
正确答案
Pb+SO42--2e-PbSO4
PbO2+ SO42-+4H++2e-PbSO4+2H2O
Pb+PbO2+4H++2 SO42-2PbSO4+2H2O
由题意可知,原电池反应中Pb失去电子变为Pb2+,PbO2中的Pb4+得到电子变为Pb2+并释放出O2-。在H2SO4稀溶液中,Pb2+必然与SO42-结合为PbSO4沉淀(非氧化还原反应),O2-必然与H+结合为H2O(非氧化还原反应)。将得到的两电极反应式相加即得总反应式。
依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题:
(1)电极X的材料是 (化学式);电解质溶液Y是 ;
(2)银电极为电池的 极,发生的电极反应为 ;X电极上发生的电极反应为 ;
(3)外电路中的电子是从 电极流向 电极。
正确答案
(10分)
(1)Cu (1分);AgNO3溶液 (2分)。
(2)正 (1分), Ag++e- =" Ag" (2分); Cu-2e- = Cu2+ (2分)。
(3) 负(Cu)(1分);正(Ag)(1分)。
试题分析:(1)由反应“2Ag+(aq)+Cu(s)═Cu2+(aq)+2Ag(s)”可知,在反应中,Cu被氧化,失电子,应为原电池的负极,Ag+在正极上得电子被还原,电解质溶液为AgNO3 。
(2)正极为活泼性比Cu弱的Ag,Ag+在正极上得电子被还原,电极反应为Ag++e=Ag,X电极为原电池的负极,Cu失去电子发生氧化还原反应: Cu-2e-=Cu2+。
(3)原电池中,电子从负极经外电路流向正极,本题中由Cu极经外电路流向Ag极。
右下图是以Zn和Cu为电极,稀硫酸为电解质溶液形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡片上记录如下:
(1)在卡片上,叙述合理的是___ __(填序号)。
(2)其他条件相同情况下,产生气泡的速率比单一锌片 (填快或慢)。
(3)在实验中,甲同学发现不仅在铜片上有气泡产生,而且在锌片上也产生了气体,分析原因可能是___________________________。
(4)如果把硫酸换成硫酸铜溶液,猜测___(填“锌极”或“铜极”)变粗,原因是____ __(用电极方程式表示)。实验结束后称得两极质量差12.9g,假设初始时Zn极与Cu极质量相等,则反应中转移的电子的物质的量为 mol。
正确答案
(1)3、5(2)快(3)锌片中含有杂质(4)铜极、Cu2++2e-=Cu 0.2
试题分析:(1)原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。锌比铜活泼,所以锌是负极,失去电子。铜是正极,溶液中的氢离子在正极得到电子,发生还原反应生成氢气。据此可知选项③⑤正确。
(2)通过原电池进行的反应速率快。
(3)由于锌片中含有杂质,从而也构成原电池,故锌片表面也有气泡产生。
(4)如果把硫酸换成硫酸铜溶液,则正极是铜离子放电生成单质铜,所以铜极变粗。电极反应式是Cu2++2e-=Cu。实验结束后称得两极质量差12.9g,如果设参加反应的锌的物质的量是x,则析出铜的物质的量也是x,所以65x+64x=12.9g,解得x=0.1mol,所以反应中转移的电子的物质的量为0.2mol。
点评:该题是中等难度的试题,主要是考查学生对原电池原理的熟悉了解程度,以及灵活运用基础知识解决实际问题的能力,有利于培养学生的逻辑推理能力,激发学生的学习兴趣。该题的关键是明确原电池的工作原理,并能结合题意和装置图灵活运用即可。
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