- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
阳极反应式:2CO+2CO4CO2+4e-
阴极反应式: ,总电池反应式: 。
正确答案
O2+2CO2+4e-===2CO 2CO+O2===2CO2
根据课本“牺牲阳极的阴极保护法”知,阳极也即是负极,阴极也即是正极。将原电池的材料拆分,阳极为2CO+2CO-4e-===4CO2;阴极为O2+2CO2+4e-===2CO
,电池反应为2CO+O2===2CO2。含适量CO的O2就是为了平衡、保持电解质溶液组成、浓度恒定。
Al-Mg在不同的电解质溶液中分别构成原电池A、B。如下图所示:
指出各池中的负极材料并写出其电极方程式。
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 。
③从构成原电池的几个组成部分来看,判断原电池的负极,除了要考虑金属的活泼性外,还要考虑
正确答案
(1)①A池镁作负极材料,B池中铝作负极材料 ②A池:正极2H++2e-=H2↑,负极Mg-2e-=Mg2+;B池:正极6H2O+6e-=3H2↑+6OH-,负极2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O;③池中能够发生的氧化还原反应
在A池中可与稀硫酸发生化学反应的有镁和铝Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑;2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑由于镁的金属活泼性大于铝,所以该电池中的化学反应为Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑,镁失电子作电池负极,铝作正极。在B池中能发生的化学反应只有铝和碱的反应,即2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3O2↑,所以该电池中铝失电子作电池负极,而镁只能作正极。
根据所学知识回答下列问题,在如图所示装置中,
(1)若烧杯中溶液为稀硫酸,则观察到的现象为 ,正极反应式为 ,负极反应式为 ,
该装置中的能量变化形式为 。
(2)若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液,则负极为 ,装置中总反应方程式为 。
正确答案
(1)电流表指针偏转,铝片表面冒气泡(2分);2H++2e-=H2↑(1分),Mg-2e-=Mg2+(1分),化学能转化为电能(1分)。(2)Al(1分),2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+2H2↑(2分)。
原电池反应属于自发的氧化还原反应,镁比铝活泼,但在氢氧化钠溶液中,铝能反应而镁不能。
Zn+2MnO2+2NH===Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O
(1)试写出干电池放电时的正、负电极反应式:正极:___________负极:___________
干电池用久了就会变软,其原因是____________________________________________。
(2)正极反应中,前后经历了下列两个反应:
2NH+2e-===2NH3+H2
2MnO2+H2===Mn2O3+H2O
如果正极反应没有MnO2的参与,干电池将难以持续稳定工作。试说明理由。
(3)在通电10 min的时间内参加反应的MnO2质量约为多少?外电阻消耗的电能是多少?
(4)许多国家对废旧电池进行回收,从保护环境和节约能源解释为什么要回收废旧电池。
正确答案
(1)2MnO2+2NH+2e-===Mn2O3+2NH3+H2O Zn-2e-===Zn2+ 有水产生,锌筒变薄
(2)正极反应中间产物H2附着于石墨,增加电池内阻。
(3)0.813 g;1.01×103 J。
(4)可以回收到大量的金属材料和化工原料。废旧电池有害于生态环境的物质在自然条件下极难被降解;废旧锌—锰干电池含有高浓度的氯化铵溶液,埋在土壤中会使土壤酸化,种子脱水死亡。
这是一道物理、化学综合试题,涉及能量转化、原电池原理、环境保护及电路计算等知识。各问之间有渗透,但彼此间相对独立,学生思维空间有较大的自由度。
依题意:
=75%,解得R="0.75" Ω。
I=="1.5" A。通电10 min消耗的电量为:Q=I·t="1.5" A×10×60 s="900" C。
转移电子的物质的量为:
9.34×10-3mol×87 g·mol-1="0.813" g。
外电阻消耗电能W=I2Rt="(1.5" A)2×0.75 Ω×600 s=1.01×103 J。
剪长约6cm、宽2cm的铜片、铝片各一片,分别用接线柱平行地固定在一块塑料板上(间隔2cm)。将铜片与铝片分别和电流表的“+”、“-”端相连接,电流表指针调到中间位置。取两个50mL的小烧杯,在一个烧杯中注入约40mL的浓硝酸,在另一只烧杯中注入40mL0.5mol/L的硫酸溶液。试回答下列问题:
(1)两电极同时插入稀硫酸中,电流表指针偏向 (填“铝”或“铜”)极,铝片上电极反应式为 ;
(2)两电极同时插入浓硝酸时,电流表指针偏向 (填“铝”或“铜”)极,此时铝是 (填“正”或“负”)极,铝片上电极反应式为 。
正确答案
电流表指针偏向Al。(电流方向从正极到负极)。电极反应式为:Al-3e-=Al3+。
电流表指针偏向Cu,Al作正极,且电极反应式为:NO3-+4H++3e-=NO+2H2O。
电极的确定依赖于具体的电极反应,在这个问题上,学生易受思维定势的影响,以为金属越活泼,便一定是负极,殊不知,在浓硝酸中,Al表面产生了钝化,发生反应的是Cu。因此,当Al、Cu同时插入稀硫酸时,电流表指针偏向Al。(电流方向从正极到负极)。电极反应式为:Al-3e-=Al3+。而当Al、Cu同时插入浓硝酸时,电流表指针偏向Cu,Al作正极,且电极反应式为:NO3-+4H++3e-=NO+2H2O。
扫码查看完整答案与解析