- 原电池原理的应用
- 共4430题
某实验小组用以下几个实验装置探究电化学过程对金属与稀硫酸反应速率的影响，烧杯中都盛有稀H2SO4．
试回答：
（1）B装置中Cu电极上的电极反应式为______，D装置中Fe电极上的电极反应式为______；
（2）D装置中的实验现象有______，若用电流表测量反应时通过导线的电子流量为0.2mol，则Fe电极的质量变化为______；
（3）比较四个装置中Fe片被腐蚀的速率由快到慢的顺序是______（用A、B、C、D表示）．
正确答案
2H++2e-=H2↑
Fe-2e-=Fe2+
Fe电极不断溶解，Cu电极上有气体放出
减少5.6g
DBAC
解析
解：（1）B装置是原电池，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑；D装置是电解池，阳极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+；
故答案为：2H++2e-=H2↑，Fe-2e-=Fe2+；
（2）D装置是电解池，铁是活泼电极，电解池工作时，阳极上铁失电子发生氧化反应，阴极上氢离子得电子发生还原反应，所以看到的现象是：Fe电极不断溶解，Cu电极上有气体放出；当通过导线的电子流量为0.2mol，则Fe电极变化的质量=
故答案为：Fe电极不断溶解，Cu电极上有气体放出，减少5.6g；
（3）A发生化学腐蚀，B发生电化学腐蚀，C锌比铁活泼，铁做原电池的正极而被保护，D中铁作电解池阳极被腐蚀速率最快，且电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀的速率，故答案为：DBAC．
（1）A接的是电源的______极．
（2）写出电解时反应的总离子方程式______．
（3）电解后溶液的pH为______；要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加入______．
正确答案
解：（1）电解液是蓝色溶液，A电极表面有红色的固态物质生成，所以A极是铜离子得电子，所以A极是阴极，A接的是电源的负极，B电极有无色气体生成，则一定是氢氧根失电子产生的氧气，所以B是该装置阳极，和电源的正极相连，故答案为：负；
（2）阴极反应：2Cu2++4e-→2Cu，阳极反应：4OH-→4e-+2H2O+O2↑，电解时反应的总离子方程式为：2Cu2++2H2O
（3）取出A电极，洗涤、干燥、称量、电极增重1.6g，所以阴极析出金属铜的质量是1.6g，即0.025mol，所以生成氢离子的物质的量为0.05mol，所以c（H+）=
解析
解：（1）电解液是蓝色溶液，A电极表面有红色的固态物质生成，所以A极是铜离子得电子，所以A极是阴极，A接的是电源的负极，B电极有无色气体生成，则一定是氢氧根失电子产生的氧气，所以B是该装置阳极，和电源的正极相连，故答案为：负；
（2）阴极反应：2Cu2++4e-→2Cu，阳极反应：4OH-→4e-+2H2O+O2↑，电解时反应的总离子方程式为：2Cu2++2H2O
（3）取出A电极，洗涤、干燥、称量、电极增重1.6g，所以阴极析出金属铜的质量是1.6g，即0.025mol，所以生成氢离子的物质的量为0.05mol，所以c（H+）=
（1）在25℃、101kPa下，1mol甲醇（CH3OH）燃烧生成CO2和液态水时放热725.8kJ．请写出甲醇燃烧的热化学方程式：______．
（2）直接将甲醇燃烧来利用热能，不但损耗能源，也容易造成污染，现代技术可以利用甲醇设计成燃料电池，燃料电池的能量转化形式是______．
（3）如图是某种甲醇燃料电池的装置及应用图，则上述装置中b电极的名称是______，请写出a极的电极反应式______．
（4）右池可用于铜的电解精炼，两极分别为粗铜和精铜，经过一段时间后，图中的CuSO4溶液的浓度将______（填“增大”、“减小”或“不变”），该装置中阳极泥应在______（填“c”或“d”）电极附近产生．
正确答案
解：（1）1mol甲醇完全燃烧生成液态水放出725.8kJ热量，则2mol甲醇完全燃烧生成液态水放出1451.6 kJ热量，则甲醇的热化学反应方程式为：2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1451.6 kJ•mol-1，故答案为：2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1451.6 kJ•mol-1；
（2）燃料电池是将化学能转化为电能的装置，属于原电池，故答案为：化学能转化为电能；
（3）甲醇燃料电池中，甲醇易失电子发生氧化反应，则通入甲醇的电极是负极，通入氧气的电极是正极，正极上得电子发生还原反应，所以b是正极，a是负极，负极上电极反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，
故答案为：正极；CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；
（4）电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，阳极上不仅铜还有其它金属失电子，阴极上只有铜析出，则阳极溶解铜的量小于阴极析出铜的量，所以导致溶液中铜离子浓度减少，阳极泥是不溶解的金属，所以在阳极产生，
故答案为：减少；c．
解析
解：（1）1mol甲醇完全燃烧生成液态水放出725.8kJ热量，则2mol甲醇完全燃烧生成液态水放出1451.6 kJ热量，则甲醇的热化学反应方程式为：2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1451.6 kJ•mol-1，故答案为：2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1451.6 kJ•mol-1；
（2）燃料电池是将化学能转化为电能的装置，属于原电池，故答案为：化学能转化为电能；
（3）甲醇燃料电池中，甲醇易失电子发生氧化反应，则通入甲醇的电极是负极，通入氧气的电极是正极，正极上得电子发生还原反应，所以b是正极，a是负极，负极上电极反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，
故答案为：正极；CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；
（4）电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，阳极上不仅铜还有其它金属失电子，阴极上只有铜析出，则阳极溶解铜的量小于阴极析出铜的量，所以导致溶液中铜离子浓度减少，阳极泥是不溶解的金属，所以在阳极产生，
故答案为：减少；c．
（1）某校举办的科技创意展上，同学们制作如图1的神奇的水果电池，收到一致好评．水果电池的反应本质是______；Cu作电池的______（填“正极”或“负极”）．
（2）氢能源是一种绿色可循环使用的新能源，利用太阳能分解水获得氢气是最理想的获得氢能的方法之一．请在图2的空格中填上循环过程中出现的相应物质的分子式．燃料电池工作时负极上电极反应式（用磷酸作电解质）______．
（3）已知铅蓄电池工作时的电极反应之一：PbO2+2H2SO4+2e-═PbSO4+2H2O，则该反应发生在______极（填“正”或“负”）上．当该电极上有1.5mol盐生成时，理论上电路中转移的电子数为______NA．
（4）某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率，则在以下3种溶液中，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是______（填选项）．
a．NaSO4 b．MgSO4 c．Ag2SO4 d．K2SO4．
正确答案
解：（1）水果电池是电池的负极金属Zn和水果中的电解质之间的氧化还原反应，锌是负极，铜是正极，故答案为：负极金属和水果中的电解质之间的氧化还原反应；
正极；
（2）根据转化关系可知氢能源循环体系图中，燃料电池是氢气和氧气反应燃烧生成水的过程，水在太阳能和催化剂作用下分解有生成氧气和氢气，两个框中的①、②为循环过程中反应物和生成物的分子式为：①为H2O；②为H2、O2；过程Ⅱ是发生的原电池反应，能量变化是化学能转化为电能的过程，燃料电池工作时负极上是氢气失电子的氧化反应，即：H2-2e-=H2↑，
故答案为：H2O；H2和O2；H2-2e-=H2↑；
（3）反应PbO2+2H2SO4+2e-═PbSO4+2H2O是得电子的还原反应，该反应发生在原电池的正极，根据电极反应式，电极上有1mol硫酸铅生成时，理论上电路中转移2mol，所以电极上有1.5mol盐生成时，理论上电路中转移3mol，个数为3NA，故答案为：3；
（4）所给四种溶液中，只有Zn只能置换出Ag，即Ag2SO4与CuSO4溶液具有相似的作用，故答案为：Ag2SO4．
解析
解：（1）水果电池是电池的负极金属Zn和水果中的电解质之间的氧化还原反应，锌是负极，铜是正极，故答案为：负极金属和水果中的电解质之间的氧化还原反应；
正极；
（2）根据转化关系可知氢能源循环体系图中，燃料电池是氢气和氧气反应燃烧生成水的过程，水在太阳能和催化剂作用下分解有生成氧气和氢气，两个框中的①、②为循环过程中反应物和生成物的分子式为：①为H2O；②为H2、O2；过程Ⅱ是发生的原电池反应，能量变化是化学能转化为电能的过程，燃料电池工作时负极上是氢气失电子的氧化反应，即：H2-2e-=H2↑，
故答案为：H2O；H2和O2；H2-2e-=H2↑；
（3）反应PbO2+2H2SO4+2e-═PbSO4+2H2O是得电子的还原反应，该反应发生在原电池的正极，根据电极反应式，电极上有1mol硫酸铅生成时，理论上电路中转移2mol，所以电极上有1.5mol盐生成时，理论上电路中转移3mol，个数为3NA，故答案为：3；
（4）所给四种溶液中，只有Zn只能置换出Ag，即Ag2SO4与CuSO4溶液具有相似的作用，故答案为：Ag2SO4．
根据反应Zn+Cu2+=Zn2++Cu，设计原电池，下列装置中正确的是（ ）
A
B
C
D
正确答案
解析
解：A、左边烧杯应是硫酸锌，锌失电子沿导线到铜极表面，右边烧杯中的铜离子在铜的表面获得电子，所以右边烧杯是硫酸铜，故A错误；
B、电解质应含有铜离子，而不是锌离子，故B错误；
C、未构成闭合回路，故C错误；
D、装置的电极总反应符合Zn+Cu2+=Zn2++Cu，右边烧杯中的铜离子在铜的表面获得电子，所以右边烧杯是硫酸铜，构成原电池，故D正确；
故选D．
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