- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
如下图所示,用铅蓄电池电解100 g 10.0%的硫酸钠溶液,经过一段时间后,测得溶液质量变为95.5 g。下列说法正确的是( )
正确答案
B
电解硫酸钠溶液时,铁作阴极,D项错误;电解硫酸钠溶液其实质上是电解水,根据题意可知有4.5 g水被电解,转移电子的物质的量为4.5 g/18 g·mol-1×2=0.5 mol,A项错误;铅蓄电池的负极应为Pb失去电子,C项错误。用排除法可知B正确。
(1)蕴藏在海底的“可燃冰”是在高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体,我国南海海底有极其丰富的“可燃冰”资源。将“可燃冰”从海底取出时易融化,释放出的甲烷气体将泄漏于大气中而产生严重的环境问题,这是目前开采“可燃冰”遇到的技术难题,请据此回答:
①甲烷气体泄漏于大气中会造成怎样的环境问题?答: 。
②请你运用所学的物质结构知识解释“可燃冰”为何易融化放出气体?
答: 。
(2)设计出燃料电池使液化石油气氧化直接产生电流是新世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人设计了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一个电极通入液化石油气(以C4H10表示),电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-。
①已知该电池的负极反应为:C4H10+13O2--26e- 4CO2+5H2O,则该电池的正极反应式为 ,电池工作时,固体电解里的O2-向 极移动。
②液化石油气燃料电池最大的障碍是氧化还原不完全而产生的 (填写物质的名称)堵塞电极的通气管道。
(3)能源的紧缺在很大程度上制约了我国的经济发展,请你提出解决能源紧缺问题的两点建议:① ,
② 。
正确答案
(1)①温室效应(1分)
②“可燃冰”是分子晶体,分子间存在较弱的分子间作用力,故“可燃冰”的熔沸点较低 (1分)
(2)①O2+4e-====2O2-(2分) 负(1分) ②固体碳(1分)
(3)①寻找新能源(1分) ②提高燃料的利用率(1分)
(1)物质熔沸点高低的判断、易挥发、易液化等问题都与构成物质的微粒间相互作用的强弱有关。
(2)根据燃烧方程式推得总反应式为 C4H10+ 13/2 O2 → 4 CO2+ 5 H2O
减去负极反应式 C4H10+13O2--26e- 4CO2+5H2O
13/2 O2-(13O2--26e-)=0 整理得: O2+4e-=O2-
(1)如下图所示,组成一种原电池.试回答下列问题(灯泡功率合适):
①电解质溶液为稀H2SO4时上述装置中灯泡亮,此时Al电极上发生反应的电极反应式为: ___;
②电解质溶液为NaOH溶液时,灯泡______(填“亮”或“不亮”, 填“亮”做a题,填“不亮”做b题)。
a.若灯泡亮,则Mg电极上发生的电极反应式为:_______________;
Al电极上发生反应的电极反应式为:_______________;
b.若灯泡不亮,其理由为:________________________。
(2)原电池原理的应用之一是可以设计原电池。请利用反应“Cu+2Fe3+ =2Fe2+ +Cu2+ ”设制一个原电池(正极材料用碳棒)则该电池的负极材料是__________,若导线上转移电子1.5 mol,则溶解铜的质量是__________。另外的重要应用是实验室在用锌与稀硫酸反应制备氢气时,可向溶液中滴加少量硫酸铜溶液。其作用是: ______________________________。
(3)氢氧燃料电池(电解质为KOH溶液,惰性材料作电极)负极反应的电极反应式为:______________________________。
正确答案
(1)①2H+ + 2e- = H2↑;
②亮 a. 6H2O + 6e- = 6OH- + 3H2↑;2Al – 6e- + 8OH- =2AlO2- + 4H2O。
(2)Cu;48g;形成了Zn—Cu原电池,加快了化学反应的速率(注:必须强调形成Zn—Cu原电池,否则不得分);(3)H2 +2 OH- - 2e-=2H2O
试题分析:(1)①分析题给装置图,当电解质溶液为稀H2SO4时上述装置中灯泡亮,则形成原电池,镁较活泼,作原电池的负极,Al片作原电池的正极,电极反应式:2H+ + 2e- = H2↑;②电解质溶液为NaOH溶液时,Al片作负极,Mg片作正极,灯光亮,Mg电极上发生的电极反应式为a. 6H2O + 6e- = 6OH- + 3H2↑;Al电极上发生反应的电极反应式为:2Al – 6e- + 8OH- =2AlO2- + 4H2O;(2)结合Cu+2Fe3+ =2Fe2+ +Cu2+知,铜片发生氧化反应,负极材料是Cu片,电极反应式为Cu-2e- =Cu2+ ,若导线上转移电子1.5 mol,则溶解铜的质量是,实验室在用锌与稀硫酸反应制备氢气时,可向溶液中滴加少量硫酸铜溶液的作用是形成了Zn—Cu原电池,加快了化学反应的速率;(3)氢氧燃料电池(电解质为KOH溶液,惰性材料作电极)负极反应的电极反应式为H2 +2 OH- - 2e-=2H2O。
[化学—选修2:化学与技术](15分)
锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造图如图(a)所示。
回答下列问题:
(1)①普通锌锰电池放电时发生的主要反应为:Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH。该电池中,负极材料主要是____________________,电解质的主要成分是__________,正极发生的主要反应是________________________________________________________。
②与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点及其理由是_______。
(2)图(b)表示回收利用废旧普通锌锰电池的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属)。
①图(b)中产物的化学式分别为A_______,B________。
②操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4。操作b中,绿色的K2MnO4溶液反应后生成紫色溶液和一种黑褐色固体,该反应的离子方程式为_______。
③采用惰性电极电解K2MnO4溶液也能得到化合物D,则阴极处得到的主要物质是____。(填化学式)
正确答案
(1)①Zn NH4Cl MnO2+NH4++e-=" MnOOH+" NH3
②碱性电池不易发生电解质的泄露,因为消耗的负极改装在电池的内部,碱性电池的使用寿命较长,因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高。
(2)①ZnCl2 NH4Cl ②3MnO42-+2CO2=2MnO4-+MnO2↓+2CO32- ③H2
(1)根据化学方程式Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH,锌是负极材料,氯化铵是电解质的主要成分,二氧化锰和铵根离子在正极发生反应, MnO2+NH4++e-=" MnOOH+" NH3。与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点及其理由是碱性电池不易发生电解质的泄露,因为消耗的负极改装在电池的内部,碱性电池的使用寿命较长,因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高。
(2)废电池经机械分离后,加水溶解后再加稀盐酸,浓缩结晶得到氯化铵和氯化锌。氯化铵不稳定,受热易分解,所以B为氯化铵,A为氯化锌。绿色的K2MnO4溶液发生反应后生成紫色的高锰酸钾溶液和黑褐色的二氧化锰,该反应的离子方程式为3MnO42-+2CO2=2MnO4-+MnO2↓+2CO32-。采用惰性电极电解K2MnO4溶液,阴极氢离子得电子生成氢气。
【考点定位】化学与技术、原电池原理、电极方程式的书写
(10分) A、B、C三个烧杯中分别盛有200mL相同物质的量浓度的稀硫酸
(1)分别写出三个装置中铁片表面发生反应的离子方程式:
A ;B ; C 。
(2)一段时间后,B中Sn(锡)极附近溶液的pH (填“增大”、“减小”、“不变”)。
(3)一段时间后,C中产生了3.36L(标准状况)气体时,硫酸恰好全部被消耗,则原稀硫酸溶液的物质的量浓度为 mol·L-1。
正确答案
(1)A : Fe+2H+=Fe2++H2↑。B:Fe-2e- = Fe2+ C: 2H+ +2e-= H2↑
(2)增大 (3) 0.75
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。
(1)A装置不是原电池,铁中间和稀硫酸反应,方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑。BC分别是原电池,其中B中铁是负极,电极反应式为Fe-2e- = Fe2+。C中铁是正极,电极反应式为2H+ +2e-= H2↑。
(2)B装置中锡是正极,溶液中的氢离子得到电子,所以pH增大。
(3)3.36L气体是氢气,其物质的量是3.36L÷22.4L/mol=0.15mol,所以根据氢原子守恒可知,硫酸的物质的量是0.15mol,所以浓度是0.15mol÷0.2L=0.75mol/L。
扫码查看完整答案与解析