- 原电池及其构成条件
- 共4254题
根据原电池的工作原理，请分析下述原电池的组成，对应正确的一组是（ ）
正确答案
解析
解：电池反应式中Zn化合价由0价变为+2价、Cu元素化合价由+2价变为0价，则Zn作负极、不如锌活泼的金属或导电的非金属作正极，电解质溶液为可溶性的铜盐．
A．Zn作负极、Cu作正极、硫酸铜作电解质，符合条件，故A正确；
B．电解质为可溶性的铜盐，不能为硝酸银，故B错误；
C．锌作负极、铜作正极，该装置不符合条件，故C错误；
D．锌作负极，该装置不符合条件，故D错误；
故选A．
（1）甲烷燃料电池正极反应式为______．
（2）石墨电极（C）的电极反应式为______．
（3）若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体体积为______ L．
（4）丙中两根铜丝电极的质量均为64g，电解质为500mL 0.1mol•L-1H2SO4溶液．电解一段时间后，a端收集到1.12L气体（标准状况下），取出电极，对电极进行干燥并称重，测得b电极的质量减少6.4g．求此时所得溶液的物质的量浓度．
正确答案
解：（1）燃料电池中，负极上投放燃料所以投放甲烷的电极是负极，负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH-，
故答案为：O2+4e-+2H2O═4OH-；
②乙装置中铁是阴极，石墨电极（C）是阳极，它的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；
③串联电池中转移电子数相等，若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则转移电子的物质的量=
2H++2e-=H2↑
2mol 22.4L
0.4mol xL
解得：x=4.48，故答案为：4.48；
（2）电解质为500mL 0.1mol•L-1H2SO4溶液，含有氢离子的物质的量是0.1mol，根据通氧气的电极是正极，所以b是阳极，铜丝a是阴极，在a电极上发生电极反应：2H++2e=H2↑，产生0.05mol氢气转移电子是0.1mol，氢离子消耗完毕，在阳极上：Cu-2e-=Cu2+，减少金属铜6.4g即0.1mol，转移电子是0.2mol，所以在阴极上还会发生反应：Cu2++2e=Cu，再转移0.1mol电子，消耗铜离子0.05mol，所以溶液中铜离子的物质的量是0.1mol-0.05mol=0.05mol，
所得硫酸铜溶液的物质的量浓度=
解析
解：（1）燃料电池中，负极上投放燃料所以投放甲烷的电极是负极，负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH-，
故答案为：O2+4e-+2H2O═4OH-；
②乙装置中铁是阴极，石墨电极（C）是阳极，它的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；
③串联电池中转移电子数相等，若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则转移电子的物质的量=
2H++2e-=H2↑
2mol 22.4L
0.4mol xL
解得：x=4.48，故答案为：4.48；
（2）电解质为500mL 0.1mol•L-1H2SO4溶液，含有氢离子的物质的量是0.1mol，根据通氧气的电极是正极，所以b是阳极，铜丝a是阴极，在a电极上发生电极反应：2H++2e=H2↑，产生0.05mol氢气转移电子是0.1mol，氢离子消耗完毕，在阳极上：Cu-2e-=Cu2+，减少金属铜6.4g即0.1mol，转移电子是0.2mol，所以在阴极上还会发生反应：Cu2++2e=Cu，再转移0.1mol电子，消耗铜离子0.05mol，所以溶液中铜离子的物质的量是0.1mol-0.05mol=0.05mol，
所得硫酸铜溶液的物质的量浓度=
Ⅰ．二氧化锰、锌是制造干电池的重要原料．
（1）锰原子的原子核内有25个质子．锰在元素周期表中的位置为______，其基态原子的核外电子排布式______；
（2）碱性锌锰电池的总反应是：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2，其中锌作负极，正极上发生的反应是______．
（3）向废旧锌锰电池内的混合物[主要成分MnOOH、Zn（OH）2]中加入一定量的稀硫酸和稀草酸（H2C2O4），并不断搅拌至无CO2产生为止，写出MnOOH参与反应的化学方程式：______．
Ⅱ．锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池．该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+ 通过电解质迁移入MnO2晶体中，生LiMnO2．回答下列问题：
（4）ClO4-的空间结构为______．
（5）该电池正极反应为______．
Ⅲ．（6）KMnO4是一种十分重要的氧化剂，工业可用软锰矿为原料先制得锰酸钾，然后电解锰酸钾溶液就可以得到KMnO4，则电解时，阳极上的电极反应为______，当电路中有2mol电子通过时，阴极上得到的产物的质量为______．
正确答案
解：（1）锰原子的原子核内有25个质子，则基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d54S2，所以元素周期表中的位置为第四周期ⅦB族，
故答案为：第四周期ⅦB族；[Ar]3d54S2；
（2）碱性锌锰电池的总反应是：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2，正极MnO2得电子被还原生成MnOOH，反应式为MnO2+H2O+e-═MnOOH+OH-，
故答案为：MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-；
（3）因为反应物有稀草酸，产物有二氧化碳，则说明碳元素化合价升高发生氧化还原反应，所以锰化合价降低生成二价的MnSO4，方程式为2MnOOH+H2C2O4+2H2SO4=2CO2↑+2MnSO4+4H2O，故答案为：2MnOOH+H2C2O4+2H2SO4=2CO2↑+2MnSO4+4H2O；
（4）ClO4-的价电子对数为
故答案为：正四面体；
（5）MnO2为正极，被还原，电极方程式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2，故答案为：Li++MnO2+e-=LiMnO2；
（6）电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子，电极反应式为2MnO42--2e-=2MnO4-；根据关系式：2e-～KMnO4，当电路中有2mol电子通过时，阴极上得到1molH2，m（H2）=1mol×2g/mol=2g；
故答案为：2MnO42--2e-=2MnO4-；2g．
解析
解：（1）锰原子的原子核内有25个质子，则基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d54S2，所以元素周期表中的位置为第四周期ⅦB族，
故答案为：第四周期ⅦB族；[Ar]3d54S2；
（2）碱性锌锰电池的总反应是：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2，正极MnO2得电子被还原生成MnOOH，反应式为MnO2+H2O+e-═MnOOH+OH-，
故答案为：MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-；
（3）因为反应物有稀草酸，产物有二氧化碳，则说明碳元素化合价升高发生氧化还原反应，所以锰化合价降低生成二价的MnSO4，方程式为2MnOOH+H2C2O4+2H2SO4=2CO2↑+2MnSO4+4H2O，故答案为：2MnOOH+H2C2O4+2H2SO4=2CO2↑+2MnSO4+4H2O；
（4）ClO4-的价电子对数为
故答案为：正四面体；
（5）MnO2为正极，被还原，电极方程式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2，故答案为：Li++MnO2+e-=LiMnO2；
（6）电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子，电极反应式为2MnO42--2e-=2MnO4-；根据关系式：2e-～KMnO4，当电路中有2mol电子通过时，阴极上得到1molH2，m（H2）=1mol×2g/mol=2g；
故答案为：2MnO42--2e-=2MnO4-；2g．
现有如下两个反应：
（A）NaOH+HCl═NaCl+H2O
（B）Cu+2Ag+═2Ag+Cu2+
（1）根据两反应本质，判断能否设计成原电池______；
（2）如果不能，说明其原因______；
（3）如果可以，则写出正、负极材料及其电极反应时和反应类型（“氧化反应”或“还原反应”）：
负极：______，______，______；
正极：______，______，______；
若导线上转移电子1mol，则正极质量增加______g，电解质溶液：______．
正确答案
解：（1）（A）该反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，（B）该反应是自发进行的放热的氧化还原反应，所以能设计成原电池，
故答案为：（A）不能，（B）能；
（2）（A）NaOH+HCl═NaCl+H2O该反应中各元素的化合价不变，属于复分解反应，所以不是氧化还原反应，则不能设计成原电池，
故答案为：（A）反应是非氧化还原反应；
（3）Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，根据反应前后的金属单质确定电极材料，所以该原电池的电极材料是铜和碳，铜易失去电子发生氧化反应，所以铜作负极，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，碳作正极发生还原反应，2Ag++2e-=2Ag，若导线上转移电子1mol，则正极增加1molAg，质量为108克，反应物中的化合物为含银离子的可溶性化合物，常见的有硝酸银，所以电解质溶液为硝酸银溶液；
故答案为：铜；Cu-2e-=Cu2+；氧化反应；碳；2Ag++2e-=2Ag；还原反应；108；硝酸银溶液．
解析
解：（1）（A）该反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，（B）该反应是自发进行的放热的氧化还原反应，所以能设计成原电池，
故答案为：（A）不能，（B）能；
（2）（A）NaOH+HCl═NaCl+H2O该反应中各元素的化合价不变，属于复分解反应，所以不是氧化还原反应，则不能设计成原电池，
故答案为：（A）反应是非氧化还原反应；
（3）Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，根据反应前后的金属单质确定电极材料，所以该原电池的电极材料是铜和碳，铜易失去电子发生氧化反应，所以铜作负极，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，碳作正极发生还原反应，2Ag++2e-=2Ag，若导线上转移电子1mol，则正极增加1molAg，质量为108克，反应物中的化合物为含银离子的可溶性化合物，常见的有硝酸银，所以电解质溶液为硝酸银溶液；
故答案为：铜；Cu-2e-=Cu2+；氧化反应；碳；2Ag++2e-=2Ag；还原反应；108；硝酸银溶液．
（2015秋•上饶县校级月考）某研究性学习小组根据反应2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4═2MnSO4+5Fe2（SO4）3+K2SO4+8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol•L-1，溶液的体积均为200mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液．
回答下列问题：
（1）此原电池的正极是石墨______（填“a”或“b”），发生______反应．
（2）电池工作时，盐桥中的SO42-移向______（填“甲”或“乙”）烧杯．
（3）两烧杯中的电极反应式分别为：甲______，乙______．
（4）若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5mol•L-1，则反应中转移的电子为______mol．
正确答案
解：（1）根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极，故答案为：a；还原；
（2）电池工作时，SO42-向负极移动，即向乙烧杯移动，故答案为：乙；
（3）甲烧杯中的电极反应式为MnO4-+5e-+8H+═Mn2++4H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe2+-5e-═5Fe3+，
故答案为：MnO4-+5e-+8H+═Mn2++4H2O；5Fe2+-5e-═5Fe3+；
（4）溶液中的MnSO4浓度由1mol•L-1变为1.5mol•L-1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5mol•L-1×0.2L=0.1mol，转移的电子为0.1mol×5=0.5mol．
故答案为：0.5．
解析
解：（1）根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极，故答案为：a；还原；
（2）电池工作时，SO42-向负极移动，即向乙烧杯移动，故答案为：乙；
（3）甲烧杯中的电极反应式为MnO4-+5e-+8H+═Mn2++4H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe2+-5e-═5Fe3+，
故答案为：MnO4-+5e-+8H+═Mn2++4H2O；5Fe2+-5e-═5Fe3+；
（4）溶液中的MnSO4浓度由1mol•L-1变为1.5mol•L-1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5mol•L-1×0.2L=0.1mol，转移的电子为0.1mol×5=0.5mol．
故答案为：0.5．
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