- 原电池工作原理的实验探究
- 共4125题
如图所示，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，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电极上发生的反应为：______；Al电极上发生的反应为：______．
b．若灯泡不亮，其理由为：．
（2）电解质溶液为NaOH（aq）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电极上发生的反应为：______；Al电极上发生的反应为：______．
b．若灯泡不亮，其理由为：．
正确答案
（1）金属镁和铝为电极材料，电解质溶液为稀H2SO4时，可形成原电池，金属镁较铝活泼，做原电池的负极，铝做原电池的正极，负极反应为Mg-2e-=Mg2+，
正极反应为2H++2e-=H2↑，此时灯泡变亮，故答案为：亮；Mg-2e-=Mg2+；2H++2e-=H2↑；
（2）金属镁和铝为电极材料，电解质溶液为稀NaOH时，由于金属铝能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液和氢气，所以铝为负极，镁为正极，
负极反应为2Al-6e-+8OH-=2AlO2+4H2O，正极反应为6H2O+6e-=3H2+6OH-，形成原电池时，灯泡变亮，
故答案为：亮；6H2O+6e-=3H2+6OH-；2Al-6e-+8OH-=2AlO2+4H2O．
甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：
CO(g)+2H2(g)
(1)分析该反应并回答下列问题：
①平衡常数表达式为K=____________。
②下列各项中，不能说明该反应已达到平衡的是________（填序号）。
a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化
b．一定条件下，CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等
c．一定条件下，CO、H2和CH3OH的浓度保持不变
d．一定条件下，单位时间内消耗2 mol CO，同时生成1 mol CH3OH
(2)如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。
①该反应的焓变△H____(填“>”、“<”或 “=”)0。
②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1____ （填“>”、“<”或“=”）K2。
③若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是____
a．升高温度
b．将CH3OH(g)从体系中分离出来
c．使用合适的催化剂
d．充入He，使体系总压强增大
(3)已知在常温常压下：
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H=-a kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-b kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) △H=-c kJ/mol
则CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H =____kJ/mol。
(4)已知甲醇燃料电池的工作原理如图所示。
①该电池工作时，b口通入的物质为____，c口通入的物质为____。
②该电池正极的电极反应式为：________________。
③工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成CO2 时，有____NA个电子发生转移。
(5)用上述电池作电源，用如图所示 装置进行实验，发现实现过程中，溶液逐渐变浑浊，原因是（用相关的电极反应式和离子方程式表示）：_____________________
正确答案
(1)①
(2)①<；②>；③b
(3)(b-a-4c)/2
(4)①CH3OH；O2；②O2+4e-+4H+=2H2O；③1.2
(5) Al-3e-=Al3+、Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑
向25 mL氢氧化钠溶液中逐滴加入0.2mol/L醋酸溶液，得到曲线如下图所示
（1）写出氢氧化钠溶液与醋酸溶液反应的离子方程式_______________________。
（2）该氢氧化钠溶液的物质的量浓度为______________
（3）在B点，a_______12.5 mL（填“大于”．“小于”或“等于”）。
（4）在D点溶液中离子浓度大小关系为____________________。
II．甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒（如下图）。请回答下列问题
（5）若甲乙两池中均盛放CuSO4溶液，反应一段时间后：
①有红色物质析出的是：甲池中的_______棒；乙池中的________棒。
②在乙池中阳极的电极反应式是____________________。
（6）若甲乙两池中均盛放饱和NaCl溶液。
①写出甲池中正极的电极反应式____________________。乙池中发生反应的离子方程式
____________________
②若乙池转移0.02mol电子后停止实验，池中溶液的体积是200mL，则此时溶液的pH=____________。（不考虑电解产物的相互反应）
正确答案
（1）CH3COOH+OH-==CH3COO-+H2O
（2）0.1 mol·L-1 （3）大于
（4）c(CH3COO-) >c(Na+) >c (H+)>c(OH-)
（5）①碳(C )；铁(Fe)；②4OH--4e-==2H2O+O2↑
（6）①2H2O+O2+4e-==4OH-；2Cl-+2H2O
已知在25°C、1.013×105Pa下，1mol氢气完全燃烧生成液态水放出285kJ的热量，请回答下列问题：
（1）若2mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量______ （填“＞”、“＜”或“=”）570kJ
（2）美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置，其构造如右图所示：A、B两个电极均由多孔的碳块组成．该电池的正极为：______（填A或B）．若该电池工作时增加了1mol H2O，电
路中转移电子的物质的量为______ mol．
（3）如果将上述装置中通入的H2改成CH4气体，也可以组成一个原电池装置，电池的总反应方程式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，则该电池的负极反应式为：______．
正确答案
（1）1mol氢气完全燃烧生成液态水放出285kJ的热量，所以2mol氢气完全燃烧生成液态水放出570kJ的热量，但是液态水变为气态水时，要吸收一部分热量，所以2mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量＜570kJ，故答案为：＜；
（2）燃料电池中，正极上通的一定是氧气，所以B极是正极，根据电池反应：2H2+O2
（3）燃料电池的负极一定是燃料失电子的过程，在碱性环境下，甲烷失电子的电极反应为：CH4+8e-+10OH-=CO32-+7H2O，故答案为：CH4+8e-+10OH-=CO32-+7H2O．
如图为原电池装置示意图：
（1）若A为Zn，B为石墨棒，电解质溶液为稀硫酸，则A电极名称为______，写出正极的电极反应式______．
（2）若A为铜片，B为铁片，电解质为FeCl3溶液，则作铜片为______极（填正或负），写出电极反应式：正极______，负极______．
（3）若A、B均为铂片，电解质为KOH溶液，分别从A、B两极通入H2和O2，该电池即为燃料电池，通入氧气的一极为该电池的______极（填正或负），该电池的总反应为：______．
正确答案
（1）该原电池中，锌失电子变成离子进入溶液，所以锌极即A极为负极，石墨为正极，正极上氢离子得电子生成氢气，所以电极反应式为2H++2e-=H2↑．
故答案为：负极；2H++2e-=H2↑；
（2）该原电池中，铁片失电子变成二价铁离子进入溶液，电极反应式为 Fe-2e-=Fe2+；所以铁片作负极，铜片作正极，正极上三价铁离子得电子生成二价铁离子，
电极反应式为2Fe3++2 e-=2Fe2+，故答案为：正；2Fe3++2 e-=2Fe2+；Fe-2e-=Fe2+；
（3）在原电池中失电子的一极为负极，得电子的一极为正极，在氢氧燃料电池中，氧气得电子，所以通入氧气的一极为该电池的正极；氢气和氧气反应生成水，
所以电池反应式为2H2+O2=2H2O，故答案为：正；2H2+O2=2H2O．
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