题目内容

如图所示,A、F为石墨电极,B、E为铁片电极。按要求回答下列问题:

(1)打开K2,闭合K1,B为_______极,A的电极反应为_____,最终可观察到的现象是      。
(2)打开K1,闭合K2,E为_______极,检验F极产生气体的方法是                     。该装置中发生反应的化学方程式为_________。
(3)若往U型管中滴加酚酞,进行(1)、(2)操作时,       极周围能变红(填A、B、E、或F)。
(4)若电源选用燃料电池,结构如下图,以熔融碳酸盐为电解质(非水溶济,能够传导CO32-),电池工作时电解质组成保持稳定,通入甲烷的电极为________极,请写出正极反应的方程式         ,若在标况下消耗11.2L的甲烷,电解NaCl溶液产生的H2的物质的量为        mol(假设燃料电池能量转化率为75%)。

(1)负;(2分)O2+2H2O+4e-===4OH-;(2分)溶液中有红褐色沉淀生成(2分)(2)阴;(2分)用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极,试纸变蓝,
证明是氯气(2分)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑(2分)(3)A、E;(4分)
(4)负(2分)  2CO2+O2+4e-=2CO32-(2分);1.5(3分)

解析试题分析:(1)打开K2,闭合K1,则构成原电池,铁是负极,即B是负极,A是正极。此时发生铁的吸氧腐蚀,所以最终溶液中有红褐色氢氧化铁沉淀生成。
(2)打开K1,闭合K2,则构成电解池。E和电源的负极相连,作阴极,溶液中的氢离子放电。F和电源的正极相连,是阳极,溶液中的氯离子放电生成氯气。氯气具有氧化性,可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。
(3)根据以上分析可知,进行(1)、(2)操作时,OH-分别在A和E极产生,所以在这两极溶液显红色。
(4)原电池中负极失去电子,发生氧化反应,甲烷在反应中被氧化,失去电子,所以在负极通入,空气在正极通入。由于电解质是熔融盐,能传递能够传导CO32-,所以正极的电极反应式为2CO2+O2+4e-=2CO32-。1mol甲烷在反应中失去8mol电子,11.2L甲烷是0.5mol,共转移电子4mol。根据得失电子守恒可知生成氢气是。
考点:考查电化学的应用。

练习册系列答案
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锌(Zinc)是第四“常见”的金属,仅次于铁、铝及铜,在现代工业中对于电池制造有不可磨灭的贡献。
Ⅰ.湿法炼锌
某种冶炼过程可用下图简略表示

(1)ZnS焙烧反应的化学方程式为___________________________________。
(2)电解过程中析锌一极的电极反应式为_____________________________。
(3)氧化锌像氧化铝一样,属于两性氧化物,则氧化锌与氢氧化钠反应的离子方程式为_______________________________________________________。
(已知:“锌酸”的化学式可写成H2[Zn(OH)4])
Ⅱ.锌电池
用锌作负极的电池生活中随处可见,如锌锰干电池、锌锰碱性电池、锌空电池等。
(4)锌锰碱性电池,以二氧化锰为正极,锌粒为负极,氢氧化钾溶液为电解液。其具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。电池总反应式为Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2。
碱性电池中,负极锌由片状改变成粒状的优点是__________________________;正极反应式为________________________
(5)新型锌空电池(如图)与锂电池相比,锌空气充电电池的储存电量是它的三倍,成本是锂电池的一半,并且完全没有过热爆炸的安全隐患。该电池的总反应为2Zn+O2===2ZnO,电解质溶液为KOH溶液,则负极的电极反应式为________________________________________。

若以该电池为电源,用惰性电极电解硝酸银溶液,为保证阴极有10.8 g银析出,至少需要________L空气(折算成标准状况)进入该电池。

某同学在探究废干电池内的黑色固体回收利用时,进行如图所示实验:

查阅教材可知,普通锌锰电池的黑色物质主要成分为MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质。请回答以下问题:
(1)操作①的名称是        ;
(2)操作③灼烧滤渣时所用主要仪器有酒精灯、玻璃棒、       、泥三角和三脚架;操作③灼烧滤渣中的黑色固体时,产生一种无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体,由此推测灼烧前的滤渣中存在的物质有           。
(3)往操作④的试管中加入操作③灼烧后所得黑色固体,试管中迅速产生能使带火星的木条复燃的气体,据此可初步认定灼烧后的黑色固体为         , 操作④相关的化学方程式为               。
(4)该同学要对滤液的成分进行检验,以确认是否含有NH4+,该同学取少许滤液于试管中                (填写操作与现象),则证实滤液中含有NH4+。
(5)该同学利用在废旧干电池中回收的Zn片和石墨电极,设计一个原电池实验,比较铜与锌的金属活动性强弱。
限用材料:铜片、锌片、石墨电极、稀硫酸、CuSO4溶液、ZnSO4溶液;
限用仪器:直流电源、电流计、导线、烧杯、试管、盐桥等中学化学常见的药品和仪器
请画出实验装置图,并作相应标注,同时写出正极方程式               。

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