- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
(10分)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
(1)A中反应的离子方程式为 。
(2)B中Sn极的电极反应式为 ,Sn极附近溶液的pH(填“增大”、“减小”或“不变”) 。
(3)C中被腐蚀的金属是 ,总反应方程式
正确答案
(1)Fe+2H+=Fe2++H2↑ (2)2H++2e=H2↑ 增大
(3)Zn Zn+2H+=Zn2++H2↑
(1)A是原电池,铁直接和稀硫酸发生置换反应生成氢气,离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑。
(2)B构成原电池,铁比锡活泼,铁是负极,Sn是正极,溶液中的氢离子在正极得到电子,反应式为2H++2e=H2↑,所以正极附近溶液的酸性会降低,pH会增大。
(3)C也是原电池,但锌比铁活泼,锌是负极,失去电子被腐蚀。铁是正极,溶液中的氢离子在正极得到电子,因此总反应式为Zn+2H+=Zn2++H2↑。
某同学在做原电池原理的实验时,有如下实验步骤:
①用导线将灵敏电流计的两端分别与纯净的锌片和铜片相连接(如图1);
②把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯中;
③把一块纯净的铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中;
④用导线把锌片和铜片连接起来后,再平行地插入盛有稀硫酸的烧杯中(如图2)。
回答下列问题:
(1)实验步骤①中应观察到的现象是 。
(2)实验步骤②中应观察到的现象是 。
(3)实验步骤③中应观察到的现象是 。
(4)实验步骤④中应观察到的现象是 。
(5)通过实验步骤④该同学头脑中有了一个猜想(或假设),该猜想是 。
(6)为了证实该猜想,该同学又设计了第⑤步实验,请简要画出第⑤步实验的装置示意图。
正确答案
(1)电流计指针不偏转
(2)锌片上有气泡产生
(3)铜片上无气泡
(4)铜片上有大量气泡,锌片上没有气泡或有少量气泡
(5)有电子从锌经导线向铜片移动
(6)有电子从导线上流过,导线上应形成电流,可以连接一个电流计来证明,实验装置图可设计如下,溶液为稀硫酸。
形成原电池必须满足下列条件:①两块活泼性不同的金属(或一块金属,一块可导电的非金属)作两极;②电解质溶液;③形成闭合电路;④有自发的氧化还原反应。
有A、B两位学生均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序,并探究产物的有关性质,分别设计了如图所示的原电池,请完成下列问题:
(1)①负极材料:
A池________,B池________。
②电极反应式:
A池:正极:________,负极:________
B池:正极:________,负极:________
(2)B池总反应的离子方程式为_________________________________。
正确答案
(1)①Mg Al ②2H++2e-=H2↑ Mg-2e-=Mg2+ 6H2O+6e-=6OH-+3H2↑ 2Al+8OH--6e-=2AlO2—+4H2O
(2)2Al+2OH-+2H2O=2AlO2—+3H2↑
原电池中必须有氧化还原反应发生,且负极是发生氧化反应的电极,正极是发生还原反应的电极。A池中:据金属活泼性顺序及电解质溶液为稀硫酸,可判断Mg为该原电池的负极,其电极反应式为Mg-2e-=Mg2+;溶液中的H+在铝极(正极)上获得电子放出H2,其电极反应
式为2H++2e-=H2↑。B池中:因电解质溶液为NaOH溶液,尽管Mg的活泼性比Al强,但Mg与NaOH不反应,而Al能与NaOH发生氧化还原反应,所以B池中Al为负极,其电极反应式为Al+4OH--3e-=AlO2—+2H2O;Mg为正极,其电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑。总电池反应式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2—+3H2↑。
(1)如图1是一种新型燃料电池,它以CO为燃料,一定比例的Li2CO3和Na2CO3熔融混合物为电解质,图2是粗铜精炼的装置图,现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。
回答下列问题:
①写出A极发生的电极反应式______________________________________。
②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验,则B极应与________极相连(填“C”或“D”)。
③当消耗标准状况下2.24 L CO时,C电极的质量变化为________。
(2)工业上,可用铁作阳极,电解KOH溶液制备K2FeO4。
①电解过程中,OH-向________(填“阴”或“阳”)极移动,阳极的电极反应式为____________________________。
②若阳极有28 g Fe溶解,则阴极析出的气体在标准状况下的体积为________L。
正确答案
(1)①CO-2e-+CO32-=2CO2 ②D ③增加6.4 g
(2)①阳 Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O
②33.6
(1)由图可知A为负极,B为正极,D为阳极,C为阴极。
(2)根据电解原理,阴离子向阳极移动,阳极发生氧化反应,可确定阳极反应式为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O,阴极反应式为2H++2e-=H2↑。
(9分)
新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2 ,电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图所示。
回答下列问题:
(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为 、 。
(2)闭合K开关后,a、b电极上均有气体产生.其中b电极上得到的是 ,电解氯化钠溶液的总反应方程式为 ;
(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的电量为
(法拉第常数F=9.65×l04C.mol-1,列式计算),最多能产生的氯气体积为 L(标准状况)。
正确答案
:(1)O2+2H2O +4e—=4OH—,CH4+10OH--8e—=CO32-+ 7H2O;(2)H2;2NaCl+2H2O2NaOH+ H2↑+ Cl2↑;(3)(1L/22.4L.mol-1)×8×9.65× 104C.mol-1 =3.45×104C;4。
:(1)燃料电池的总反应就是燃料燃烧的反应即:CH4+2O2+2OH- = CO32-+ 3H2O,故其正极反应式为:O2+ 2H2O +4e—= 4OH—,我们用总反应式减正极反应式可得负极反应式:CH4+10OH--8e—=CO32-+ 7H2O;(2分析图中三池可看出1、2两池是串联的燃料电池,通入甲烷的一极是负极,故此电解池中与其相连的b电极为阴极,生成的气体为氢气;电解的总反应式为:2NaCl+2H2O 2NaOH+ H2↑+ Cl2↑;(3)根据(1)中的负极反应式,可知通入1mol甲烷时失电子8mol,总电量为8×96500C,由于图中的两个电池是串联,故可知线路上转移的电子与一个燃料电池时相同,结合甲烷的量,其1L为1/22.4mol,可求电为:(1L/22.4L.mol-1)×8×9.65× 104C.mol-1 =3.45×104C;电解时得到氢气为4L。
【考点定位】此题以燃料电池的使用为载体,考查了原电池的电极反应式书写、电极的判断和电解知识。
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