- 原电池
- 共33题
某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究．
Ⅰ．利用如图1装置探究金属的防护措施，实验现象是锌电极不断溶解，铁电极表面有气泡产生．
（1）写出负极的电极反应式______．
（2）某学生认为，铁电极可能参与反应，并对产物作出假设：
假设1：铁参与反应，被氧化生成Fe2+；
假设2：铁参与反应，被氧化生成Fe3+；
假设3：______．
（3）为了探究假设1、2，他采取如下操作：
①取0.01mol/L FeCl3溶液2mL于试管中，加入过量铁粉；
②取操作①试管的上层清夜加入2滴K3[Fe（CN）6]溶液，生成蓝色沉淀；
③取少量正极附近溶液加入2滴K3[Fe（CN）6]溶液，未见蓝色沉淀生成；
④取少量正极附近溶液加入2滴KSCN溶液，未见溶液变红；
据②、③、④现象得出的结论是______．
（4）该实验原理可应用于防护钢铁腐蚀，请再举一例防护钢铁腐蚀的措施______．
Ⅱ．利用图2装置作电解50mL 0.5mol/L的CuCl2溶液实验．
实验记录：
A．阳极上有黄绿色气体产生，该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色；
B．电解一段时间以后，阴极表面除有铜吸附外，还出现了少量气泡和浅蓝色固体．
（1）分析实验记录A中试纸颜色变化，用离子方程式解释：
①______；
②______．
（2）分析实验记录B中浅蓝色固体可能是______（写化学式），试分析生成该物质的原因______．
正确答案
Zn-2e-=Zn2+
铁参与反应，被氧化生成Fe2+、Fe3+
正极附近溶液不含Fe2+、Fe3+
在钢铁表面刷一层油漆、镀铜
2I-+Cl2=I2+2Cl-
5Cl2+I2+6H2O=10Cl-+2IO3-+12H+
Cu（OH）2
电解较长时间后，铜离子浓度下降，氢离子开始放电，溶液的pH增大，铜离子转化为氢氧化铜沉淀
解析
解：I．（1）该装置能自发进行氧化还原反应而形成原电池，锌易失电子而作负极、铁作正极，负极上电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，
故答案为：Zn-2e-=Zn2+；
（2）铁参与反应，被氧化生成Fe2+、Fe3+，故答案为：铁参与反应，被氧化生成Fe2+、Fe3+；
（3）亚铁离子和K3[Fe（CN）6]生成蓝色沉淀，铁离子和硫氰化钾溶液反应生成血红色溶液，据②、③、④现象知，正极附近溶液不含Fe2+、Fe3+，即铁不参与反应，
故答案为：正极附近溶液不含Fe2+、Fe3+；
（4）可以采用物理或化学方法防止金属被腐蚀，如：在钢铁表面刷一层油漆、镀铜等，
故答案为：在钢铁表面刷一层油漆、镀铜；
II．（1）氯气能氧化碘离子生成碘单质，碘能被氯气氧化生成碘酸，离子方程式分别为：2I-+Cl2=I2+2Cl-、5Cl2+I2+6H2O=10Cl-+2IO3-+12H+，
故答案为：2I-+Cl2=I2+2Cl-；5Cl2+I2+6H2O=10Cl-+2IO3-+12H+；
（2）阴极上电极反应式为：Cu 2++2e-=Cu，当铜离子放电完毕后，氢离子放电，2H++2e-=H2↑，致使该电极附近呈碱性，Cu 2++2OH-=Cu（OH）2↓，
故答案为：Cu（OH）2；电解较长时间后，铜离子浓度下降，氢离子开始放电，溶液的pH增大，铜离子转化为氢氧化铜沉淀．
正确答案
解析
解：A、a和b不连接时，铁片和硫酸铜溶液之间发生化学反应，铁能将金属铜从其盐中置换出来，所以铁片上会有金属铜析出，故A正确；
B、a和b用导线连接时，形成了原电池，铜作正极，发生的反应为：Cu2++2e-=Cu，故B正确；
C、a和b不连接时，铁片和硫酸铜溶液之间发生化学反应，铁能将金属铜从其盐中置换出来，a和b用导线连接时，形成了原电池，加快了铁将金属铜从其盐中置换出来的速度，无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从硫酸铜的蓝色逐渐变成硫酸亚铁的浅绿色，故参政权；
D、a和b用导线连接时，形成了原电池，加快了铁将金属铜从其盐中置换出来的速度，故D错误．
故选D．
（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）：
（2）编号①实验测得容器中的压强随时间的变化如图（a）所示．t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了______腐蚀，请在图（b）中用箭头标出发生该腐蚀时电子的流动方向；此时，炭粉表面发生了______（填“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式是______．
假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；
假设二：______；
…
（4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案．请你再设计一个实验方案验证假设一，补全实验步骤和结论．
实验步骤和结论
①药品用量和操作同编号①实验（多孔橡皮塞增加进、出导管）；
②通入氩气排净瓶内空气；
③______．
正确答案
吸氧
还原
O2+2H2O+4e-=4OH-
反应放热使锥形瓶内温度升高
将锥形瓶中反应后的溶液过滤，向滤液中滴加几滴硫氰化钾溶液，再滴入几滴新制氯水，若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液变红，证明假设一正确；若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液不变红，证明假设一错误
解析
解：（1）①为参照试验，由于②探究醋酸的浓度的影响，则除了醋酸浓度不同外，其它条件必须完全相同，即铁粉质量应该为2.0g；
③中只有碳粉含量与①不同，则③为探究碳粉含量的影响，
故答案为：
（2）t2时，容器中压强明显小于起始压强，说明锥形瓶中气体体积减小，说明发生了吸氧腐蚀，碳为正极，铁为负极，电子转移的方向为：
故答案为：吸氧；
（3）图2中0-t1时压强变大的原因可能为：铁发生了析氢腐蚀、铁与醋酸的反应为放热反应，温度升高时锥形瓶中压强增大，所以假设二为：反应放热使锥形瓶内温度升高，
故答案为：反应放热使锥形瓶内温度升高；
（4）可以通过检验反应是否生成亚铁离子判断是否发生析氢腐蚀，方法为：将锥形瓶中反应后的溶液过滤，向滤液中滴加几滴硫氰化钾溶液，再滴入几滴新制氯水，
若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液变红，证明假设一正确；
若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液不变红，证明假设一错误．
故答案为：将锥形瓶中反应后的溶液过滤，向滤液中滴加几滴硫氰化钾溶液，再滴入几滴新制氯水，若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液变红，证明假设一正确；若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液不变红，证明假设一错误．
某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图1）．从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化．
（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）：
（2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2．t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了______腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向______；此时，碳粉表面发生了______（填“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式是______．
（3）该小组对图2中0-t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：：
假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；
假设二：______；
…
（4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案，请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论．
正确答案
解：（1）①为参照试验，由于②探究醋酸的浓度的影响，则除了醋酸浓度不同外，其它条件必须完全相同，即铁粉质量应该为2.0g；
③中只有碳粉含量与①不同，则③为探究碳粉含量的影响，
故答案为：
（2）t2时，容器中压强明显小于起始压强，说明锥形瓶中气体体积减小，说明发生了吸氧腐蚀，碳为正极，铁为负极，电子转移的方向为：
故答案为：吸氧；
（3）图2中0-t1时压强变大的原因可能为：铁发生了析氢腐蚀、铁与醋酸的反应为放热反应，温度升高时锥形瓶中压强增大，所以假设二为：反应放热使锥形瓶内温度升高，
故答案为：反应放热使锥形瓶内温度升高；
（4）可以通过检验反应是否生成亚铁离子判断是否发生析氢腐蚀，方法为：
①将锥形瓶中反应后的溶液过滤；
②滤液中滴加几滴硫氰化钾溶液，再滴入几滴新制氯水，
若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液变红，证明假设一正确；
若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液不变红，证明假设一错误．
故答案为：①将锥形瓶中反应后的溶液过滤；②滤液中滴加几滴硫氰化钾溶液，再滴入几滴新制氯水，若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液变红，证明假设一正确；若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液不变红，证明假设一错误．
解析
解：（1）①为参照试验，由于②探究醋酸的浓度的影响，则除了醋酸浓度不同外，其它条件必须完全相同，即铁粉质量应该为2.0g；
③中只有碳粉含量与①不同，则③为探究碳粉含量的影响，
故答案为：
（2）t2时，容器中压强明显小于起始压强，说明锥形瓶中气体体积减小，说明发生了吸氧腐蚀，碳为正极，铁为负极，电子转移的方向为：
故答案为：吸氧；
（3）图2中0-t1时压强变大的原因可能为：铁发生了析氢腐蚀、铁与醋酸的反应为放热反应，温度升高时锥形瓶中压强增大，所以假设二为：反应放热使锥形瓶内温度升高，
故答案为：反应放热使锥形瓶内温度升高；
（4）可以通过检验反应是否生成亚铁离子判断是否发生析氢腐蚀，方法为：
①将锥形瓶中反应后的溶液过滤；
②滤液中滴加几滴硫氰化钾溶液，再滴入几滴新制氯水，
若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液变红，证明假设一正确；
若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液不变红，证明假设一错误．
故答案为：①将锥形瓶中反应后的溶液过滤；②滤液中滴加几滴硫氰化钾溶液，再滴入几滴新制氯水，若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液变红，证明假设一正确；若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液不变红，证明假设一错误．
（1）如图所示，装置气密性良好，且 1000ml 量筒中已充满了水，则开始实验时，首先要______
（2）a 电极材料为______，电极反应式为______b电极材料为______，电极反应式为______．
（3）当量筒中收集672mL气体时（已折算到标准状况下），通过导线的电子的物质的量为______，______极（填“a”或“b”）质量减少______g．
正确答案
解：（1）根据图示装置，要想求得电子转移的量，需要设计成锌、铜、硫酸原电池，量取金属锌和硫酸反应产生氢气的体积，根据原电池的构成条件，所以首先要用导线把a、b两电极连接起来，
故答案为：用导线把a、b两电极连接起来；
（2）锌、铜、硫酸原电池中，纯锌片是负极，电极反应：Zn-2e-=Zn2+；铜是正极，该极上电极反应为：2H++2e-=H2↑，
故答案为：纯锌片；Zn-2e-=Zn2+；纯铜片；2H++2e-=H2↑；
（3）正极上电极反应为：2H++2e-=H2↑，当量筒中收集到672ml即标况下0.03mol氢气时，转移电子是0.06mol，纯锌片是负极，根据电极反应：Zn-2e-=Zn2+，当转移电子是0.06mol，减小的锌（a）是0.03mol，质量是：0.03mol×65g/mol=1.95g．故答案为：0.06mol；a；1.95．
解析
解：（1）根据图示装置，要想求得电子转移的量，需要设计成锌、铜、硫酸原电池，量取金属锌和硫酸反应产生氢气的体积，根据原电池的构成条件，所以首先要用导线把a、b两电极连接起来，
故答案为：用导线把a、b两电极连接起来；
（2）锌、铜、硫酸原电池中，纯锌片是负极，电极反应：Zn-2e-=Zn2+；铜是正极，该极上电极反应为：2H++2e-=H2↑，
故答案为：纯锌片；Zn-2e-=Zn2+；纯铜片；2H++2e-=H2↑；
（3）正极上电极反应为：2H++2e-=H2↑，当量筒中收集到672ml即标况下0.03mol氢气时，转移电子是0.06mol，纯锌片是负极，根据电极反应：Zn-2e-=Zn2+，当转移电子是0.06mol，减小的锌（a）是0.03mol，质量是：0.03mol×65g/mol=1.95g．故答案为：0.06mol；a；1.95．
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