- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
（10分）（1）将锌、铜用导线连接后浸入2mol/L的稀硫酸中，正极电极反应式为_____________________________，发生 反应（填氧化或还原）；电子从
经外电路到 （填锌或铜），溶液中H+ 向 移动（填正极或负极），放电一段时间后，正极区pH值 （填变大、变小或不变）。
（2）将铜片和铁片用导线连接后插入三氯化铁溶液中，也有电流通过电流表。
负极电极反应式为_________________，
总反应的离子方程式为______ 。
（3）将铁片和石墨电极用导线连接后插入氯化钠溶液并露置在空气中，也有电流通过电流表，请写出负极电极反应式____________，正极电极反应式为_____________。
正确答案
（1）2H++2e-=H2↑ 还原 锌 铜 正极 变大
（2） Fe－2e－= Fe2+ Fe+2Fe3+=3Fe2+
（3）负极：2Fe-4e－=2Fe2+ 正极： O2+4e－+2H2O=4OH－
（1）在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子被氧化，发生氧化反应。电子经过导线传递到正极是，所以溶液中的阳离子向正极移动，在正极得到电子，发生还原反应。
（2）将铜片和铁片用导线连接后插入三氯化铁溶液中，此时铁是负极，失去电子被氧化而溶解。铜是正极，溶液中的铁离子得到电子，被还原生成亚铁离子。
(3) 将铁片和石墨电极用导线连接后插入氯化钠溶液并露置在空气中，此时将发生铁的吸氧腐蚀，铁作负极。石墨作正极，溶解在溶液中的氧气得到电子。
A、J是日常生活中常见的两种金属，这两种金属和NaOH组成原电池，A作负极；F常温下是气体单质，各物质有以下的转化关系（部分产物及条件略去）。
请回答以下问题：
（1）写出该原电池的总反应方程式_____________________。
（2）写出②的化学方程_________________。
（3）常温时pH=12的C溶液中，溶质的阳离子与溶质的阴离子浓度之差为 。（写出计算式）
（4）若③中J的氧化物为磁性氧化物，且每生成1mol J放出Q kJ的热量，请写出A→J反应的热化学方程式 。
正确答案
（1）2Al＋2NaOH +2H2O=2NaAlO2+ 3H2↑
（2）4NH3+5O2
（3）（10-2–10-12）mol·L－1 ，或c(OH-)–c(H+)
（4）3Fe3O4(S)+8Al(S)="9Fe" (S)+4 Al2O3(S) △H=－9Q kJ·mol－1
由题意知，（1）由题意可推知：A是Al;J是Fe.当这两种金属和NaOH组成原电池，Al作负极,Fe作正极。该原电池的总反应方程式2Al ＋2NaOH +6H2O="2Na" AlO2+ 3 H2↑ C是NaAlO2，D是H2；E是Al(OH)3，H是Al2O3，M是FeS。F是N2，G是NH3，I是NO，K是NO2，L是HNO3。
（2）②的化学方程式为：4NH3+5O2
（3）常温时pH=12的C溶液中，C(H+)=1×10-12mol/L，
C(OH-)=Kw/C(H+)=(1×10-14)÷(1×10-12)=1×10-2mol/L。因为溶液呈电中性，所，以C(Na+)+C(H+)=C(AlO2-)+C(OH-),C(Na+)-C(AlO2-)=C(OH-)-C(H+)=(10-2-10-12)mol/L.（4）③中铝与Fe3O4反应的热化学方程式为：3Fe3O4(S)+ 8Al(S) =9Fe (S)+4 Al2O3(S) △H="-9Q" kJ·mol－1
（1）人类的生活和生产活动，可以说都离不开能源。在 ①石油、②电能、③风能、④煤、⑤天然气、⑥秸杆、⑦水力、⑧水煤气这些能源中，属于“二级能源”的是 ；属于“不可再生能源”的是 。（填序号）
（2）甲、乙两种金属： ①甲单质能与乙盐的溶液反应； ②甲、乙两元素原子的最外层电子数相同，且甲的原子半径小于乙； ③分别与氯气反应生成金属阳离子时，甲失去电子数比乙多；④甲、乙两元素的单质和盐酸组成原电池，乙单质表面生成氢气。其中一定能说明甲的金属性比乙强的有 。（填序号）
（3）某温度时，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为 ；反应从开始至2分钟末，用Z的浓度变化表示的平均反应速率为v(Z)= ；反应达到平衡时,Y的浓度为 。
正确答案
(每空1分，共6分。答不全或有错误选项的不得分，不写单位或单位写错不得分。)
（1）②⑧； ①④⑤ （2）④
（3）3X+Y
试题分析：（1）二级能源是指需要依靠其它能源（也就是一级能源）的能量间接制取的能源，电能、水煤气均属于“二级能源”，不可再生能源泛指人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源资源，如石油、煤炭、天然气等，故属于“二级能源”的是②⑧，属于“不可再生能源”的是①④⑤。
（2）④乙单质表面生成氢气，说明乙是正极，即甲的金属性大于乙的金属性。故选④
（3）根据化学计量数之比等于反应的物质的量之比，故方程式为3X+Y
v(Z)=△c(Z)÷t=△n(Z) ÷V÷t=0.2mol÷2L÷2min=0.05mol/(L·min)。
平衡时，Y的物质的量为0.9mol，体积为2L，浓度为0.9mol/2L=0.455mol/L。
点评：本题考查学生二级能源和不再生能源的概念，可以根据所学知识进行回答，难度不大。
有如下两个反应：
A 2HCl+Ba(OH)2===BaCl2+2H2O
B 2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+
(1) 根据两反应的本质，判断能否设计成原电池：A B (填“能”或“不能” )不能设计成原电池的原因是
(2) 根据能设计成原电池的反应选择适合的材料和试剂设计一个原电池
①负极材料是_______，正极材料是________，电解质溶液是 ___；
②写出负极的电极反应式 _；
③原电池工作时溶液中的Cl-从__________极向________极移动（填正或负）
④若导线上转移电子0.2mol,则负极质量变化是 ___ 减少 ___ ；
请写出正负极的电极反应；负极：_______________；正极：______________。
正确答案
（15分）（1）A不能，B能，A不是氧化还原反应(每空1分)
（2）①铜，石墨，氯化铁溶液(每空1分)；②(2分)Cu－2e===Cu2＋；③(各1分)正、负；④减少6.4g
（3）(2分)负极：H2－2e===2H＋；(2分)正极：O2＋4H＋＋4e===2H2O。
试题分析：（1）只有氧化还原反应才能设计生成原电池，A是中和反应，不能设计成原电池。B是氧化还原反应，可以设计成原电池。
（2）①根据B的方程式可知，铜失去电子，被氧化，则负极一定是铜，而正极材料可以是石墨等。铁离子得到电子，发生还原反应，则电解质溶液应该是氯化铁溶液。
②负极的电极反应式是Cu－2e===Cu2＋。
③原电池工作时溶液中的Cl-从正极向负极移动。
④若导线上转移电子0.2mol,则负极质量减少0.1mol×64g/mol＝6.4g。
（3）根据反应式可知，氢气失去电子，在负极通入。氧气得到电子，在正极通入。由于电解质溶液是硫酸，所以负极电极反应式是H2－2e===2H＋，正极电极反应式是O2＋4H＋＋4e===2H2O。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题在注重对基础性知识的巩固与训练的同时，侧重对学生能力的培养和方法的指导与训练。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思维能力，提高学生的应试能力和学习效率。
（10分）有如下两个反应
A：2HCl+Ba(OH)2=BaCl2+2H2O B：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
（1）根据两反应的本质，判断能否设计成原电池：A ，B ，（填“能”或“不能”）不能设计成原电池的原因是 ；
（2）根据能设计成原电池的反应选择适合的材料和试剂设计一个原电池
①负极材料是 ，正极材料是 ，电解质溶液是 ；
②写出负极的电极反应式 ；
③若导线上转移电子0.2 mol，则负极质量减少 。
正确答案
（1）不能；能；没有电子的转移（每空1分）
（2）①Cu；C（或Ag）；FeCl3溶液[或Fe2(SO4)3溶液]；（每空1分）
②Cu-2e-=Cu2+（2分） ③6.4g（2分）
（1）由于电子的定向移动，形成电流，所以只有氧化还原反应才能设计成原电池。A中中和反应，不能设计车原电池。B是氧化还原反应，可以设计成原电池。
（2）根据反应式可知，铜失去电子，所以铜是负极。铁离子得到电子，因此电解质溶液应该是可溶性的铁盐。电极反应式分别是负极：Cu-2e-=Cu2+，正极：2Fe3＋＋2e=2Fe2＋。根据电极反应式可知当转移0.2mol电子时，消耗的铜是0.1mol，质量是6.4g。
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