- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
某研究性学习小组根据反应2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4=2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O设计如下原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L-1,溶液的体积均为200 mL,盐桥中装有饱和K2SO4溶液。
回答下列问题:
(1)此原电池的正极是石墨 (填“a”或“b”),发生 反应。
(2)电池工作时,盐桥中的SO42-移向 (填“甲”或“乙”)烧杯。
(3)两烧杯中的电极反应式分别为:甲 ,乙 。
(4)若不考虑溶液的体积变化,MnSO4浓度变为1.5 mol·L-1,则反应中转移的电子为 mol。
正确答案
(1)a 还原 (2)乙
(3)MnO4-+5e-+8H+=Mn2++4H2O 5Fe2+-5e-=5Fe3+
(4)0.5
(1)根据题目提供的总反应方程式可知,KMnO4作氧化剂,发生还原反应,故石墨a是正极。(2)电池工作时,SO42-向负极移动,即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为MnO4-+5e-+8H+=Mn2++4H2O;乙烧杯中的电极反应式为5Fe2+-5e-=5Fe3+。(4)溶液中的MnSO4浓度由1 mol·L-1变为1.5 mol ·L-1,由于溶液的体积未变,则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 mol·L-1×0.2 L=0.1 mol,转移的电子为0.1 mol×5=0.5 mol。
将Zn棒和Cu棒用导线连接后,放入某电解质溶液中,构成如下图所示装置。试回答下列问题:
(1)若电解质溶液为稀硫酸,则Zn棒为原电池的 极,可观察到Cu棒的所产生现象是 ,写出该电极反应式: 。
(2)若电解质为硫酸铜溶液,则Cu棒上发生 反应,Zn棒上发生反应的电极反应式为: 。
正确答案
(10分)(1)负极(2分)有气泡生成(或有气体放出)(2分);2H++2e-=H2↑(2分)
(2)还原 (2分) Zn-2e-=Zn2+ (2分)
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,所以锌失去电子,做负极。铜是正极,溶液中的氢离子在正极得到电子,生成氢气,电极反应式是2H++2e-=H2↑,所以实验现象是有气泡生成(或有气体放出)。
(2)若电解质为硫酸铜溶液,则溶液中的铜离子在正极得到电子,发生还原反应。而锌仍然是负极,失去电子,电极反应式是Zn-2e-=Zn2+。
点评:该题是中等难度的试题,也是高考中的常见题型,属于基础性试题的考查。试题贴近教材,基础性强,有利于激发学生的学习兴趣和学习积极性。该题的关键是明确原电池的工作原理,然后结合题意灵活运用即可。有利于培养学生的逻辑推理能力和规范的答题能力。
(海水电池)1991年我国首创以铝-空气-海水电池作为能源的新型海水标志灯,以海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流,只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光,则电源负极材料为: ,正极材料为: 。正、负极反应分别为: 、 。
正确答案
负极材料为:Al;正极材料为:石墨等能导电的惰性材料或活泼性比铝弱的金属材料。
负极反应:3Al-12e—=3Al3+
正极反应:3O2+6H2O+12e—=12OH-
根据原电池构成的条件,活泼金属作负极(失去电子),发生氧化反应;惰性材料作正极(得到电子),发生还原反应。
(11分)已知金属活动相差越大,形成原电池时越容易放电。请根据如图装置,回答下列问题:
(1)各装置名称是:A池________,B池______,C池________。
(2)写出电极上发生的反应:①_____________,③___________,⑤_____________。
(3)当电路上有2 mol电子流过时,①极上质量变化______g,⑥极上质量变化______g。
(4)反应进行一段时间后,A、B、C三池中电解质溶液浓度不变的是________。
正确答案
(1)原电池 电解池 电镀池 (2)Zn-2e-==Zn2+ 2Cl--2e-==Cl2↑ Ag-e-==Ag+
(3)65 216 (4)C池
试题分析:由于两个电极活动性的差异最大的是Zn与Ag,所以A池是原电池。Zn是负极,发生氧化反应,Ag为正极,在正极上发生还原反应。相对其它池来说是电源。B池是电解池;C池是电解池。由于Ag电极与电源的正极连接,是阳极,Cu是与电源的负极连接的,是阴极。因此该池也就是电镀池。(2)①在Zn电极上发生反应: Zn-2e-==Zn2+;在③电极上Cl-放电,电极反应式是2Cl--2e-= Cl2↑;在⑤上由于Ag作阳极,所以是单质Ag失去电子,电极反应式是Ag-e-==Ag+。(3)当电路上有2 mol电子流过时,因为Zn是+2价的金属,所以有1mol的Zn发生氧化反应,所以①极上质量会减轻65g。在⑥极上会有质量变化2mol的Ag+得到电子,被还原,析出金属Ag,其质量为2mol×108g/mol=216g。(4)反应进行一段时间后,A池的电解质溶液会逐渐有H2SO4变为Zn SO4;B池会逐渐变为NaOH溶液;而在C池因为阳极产生Ag+离子,在阴极上是Ag+得到电子,被还原,所以仍然是AgNO3溶液, 浓度基本不变。选项为C。
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碳 铁 ②4OH--4e-=2H2O+O2↑
(2)①2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-
②2H2O+O2+4e-=4OH- 氧化反应
③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
甲为原电池,乙为电解池。
(1)若两装置中均为CuSO4溶液,则:
甲
乙
(2)若均为NaCl溶液,则:
甲
乙
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