- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
(10分)如图所示的实验装置中，E为一张用淀粉、碘化钾和酚酞混合溶液润湿的滤纸，C、D为夹在滤纸两端的铂夹；x、y分别为直流电源的两极。在A、B中充满KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，再分别插入一多孔的惰性电极。切断电源开关S１，闭合开关S２，通直流电一段时间后，生成气体如图所示。
请回答下列问题：
(1)标出电源的正、负极：x为 。
(2)在滤纸的C端附近，观察到的现象是 。
(3)写出电极反应式：B电极 。
(4)若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极。此时切断开关S２闭合开关S１，则电流计的指针是否发生偏转 (填“偏转”或“不偏转”)。
(5)若电流计指针偏转，写出有关的电极反应(若指针“不偏转”，此题不必回答。)；
。
若电流计指针不偏转，请说明理由(若指针“偏转”，此题不必回答) 。
正确答案
(10分)⑴ 正 （1分） ⑵ 滤纸变蓝 （2分） ⑶ B极：4OH――4e=2H2O+O2↑ （2分）
⑷ 偏转 （1分） ⑸ 2H2+4OH――4e=4H2O （2分） 2H2O+O2+4e=4OH－ （2分）
试题分析：（1）惰性电极电解KOH溶液，实质就是电解水，所得产物为H2和O2。因为A试管中气体体积是B试管中的2倍，所以A中为H2，B中为O2，即A为阴极，B为阳极，所以X为正极，Y为负极。
（2）C与电源正极相连，为阳极，电极反应方程式为2I－－2e－＝I2，碘遇淀粉显蓝色，所以试纸变蓝。
（3）B电极是阳极，溶液中的OH－放电，电极反应式是4OH――4e－＝2H2O+O2↑。
（4）如果切断S2，闭合S1，则可由A中的H2，B中的O2与KOH溶液形成H2－O2燃料电池，把化学能变为电能，因此指针偏转。
（5）在原电池中负极失去电子，正极得到电子，所以氢气一极是负极，氧气一极是正极，电极反应式分别是：A极 2H2＋4OH－－4e－＝4H2O、B极 2H2O＋O2＋4e－＝4OH－。
点评：该题是高考中的常见题型和重要的考点之一，属于中等难度的试题。试题综合性强，难易适中，贴近高考，有利于培养学生分析问题、解决问题的能力，也有助于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力，提高学生学习效率。
（6分）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极板是惰性材料，电池总反应式为：Pb+PbO2+4H++2SO42-
（1）放电时：正极的电极反应式是 ；当外电路通过1mol电子时，电解液中消耗H2SO4 mol。
（2）充电时，Pb 和电源的 极相连，此时发生的电极反应式为 。
正确答案
（1）PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－＝PbSO4＋2H2O 1
（2）负 PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42－
（1）放电相当于原电池，在原电池中正极得到电子，根据反应式可知，二氧化铅得到电子，所以正极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－＝PbSO4＋2H2O。根据总反应式可知，每消耗2mol硫酸，反应中就转移2mol电子，所以如果通过1mol电子，则消耗1mol硫酸。
（2）充电相当于放电的逆反应，放电是铅是负极失去电子，所以充电时铅和电源的负极相连，作阴极，得到电子，所以反应式为PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42－。
（每空2分共8分）在由铜锌组成的原电池（电解质是稀硫酸）中，有位同学在铜电极收集到了12 g的气体，(1) 铜锌原电池的正、负极的电极反应：
正极：_______________________________ 负极：____________________________
(2) 铜电极产生12 g气体的过程中有___ __g的锌溶解。
(3) 铜电极产生12 g气体的过程中有___ __mol的电子发生了转移。
正确答案
略
（12分）将纯锌片和纯铜片按图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：
（1）下列说法正确的是____________。
（2）在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲____乙（填“＞”、“＜“或“＝”）。
（3）当甲中产生1.12L（标准状况）气体时，通过导线的电子数目为_______________。
（4）当乙中产生1.12L（标准状况）气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至1 L，测得溶液中c(H＋)＝0.1 mol·L－1（设反应前后溶液体积不变）。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为_________________ mol·L－1。
(5) 甲中锌片上发生的电极反应： _________________________；
(6) 若甲中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和铜片洗净干燥后称重，总质量为47 g，则：氢气的体积(标准状况)为________L。
正确答案
（1）BD （2）甲＞乙 （3）6.02×1022(0.1NA)
（4）1 （5）Zn-2e-=Zn2+； (6) 4.48
（1）根据装置特点可知，甲是原电池，锌比铜活泼，锌是负极，失去电子，铜是正极，溶液中的氢离子得到电子；乙不是原电池，锌能直接和稀硫酸发生置换反应，而铜不能和稀硫酸反应。所以正确的答案选BD。
（2）通过原电池反应进行的反应速率大于直接发生化学反应的反应速率。
（3）1.12L气体在标准状况下的物质的量是0.05mol，转移电子是0.05mol×2＝0.1mol，数目是6.02×1022(0.1NA)。
（4）溶液中c(H＋)＝0.1 mol·L－1，所以氢离子的物质的量是0.1mol，因此剩余硫酸是0.05mol。消耗硫酸是0.05mol，所以原硫酸的物质的量是0.1mol，其浓度是0.1mol÷0.1L＝1.0mol/L。
(5) 甲中锌是负极，发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2+。
（6）电极减少的质量就是参加反应的锌的质量，即消耗锌是13g，物质的量是0.2mol，生成氢气是0.2mol，标准状况下的体积是4.48L。
（共8分）新型高能钠硫电池以熔融的钠、硫为电极，以导电的陶瓷为固体电解质。该电池放电时为原电池，充电时为电解池，反应原理为：2Na＋xS
(1)放电时Na发生________反应(填：氧化或还原)，S作________极
(2)充电时Na所在电极与直流电源的________极相连。
(3)放电时负极反应为_______________________；
(4)用此电池作电源电解饱和NaCl溶液，当阳极产生33.6 L(标准状况)气体时，消耗金属Na的质量为______。
正确答案
(1)氧化 正 (2)负 (3)Na-e－=Na＋ (4)69 g (每小题2分)
（1）放电相当于原电池，充电相当于电解池。原电池正负极失去电子，发生氧化反应，所以根据反应式可知钠是负极，发生氧化反应，硫是正极，发生还原反应。
（2）放电时正极发生还原反应，所以充电时就要发生氧化反应，因此充电时正极和电源的正极相连，负极和电源的负极相连。所以钠和电源的负极相连。
（3）负极失去电子，反应式为Na-e－=Na＋。
（4）电解饱和NaCl溶液时，阳极氯离子放电，生成氯气，所以转移的电子是
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