15.人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池,以滿足不同的需要.以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面,請(qǐng)根據(jù)題中提供的信息,填寫(xiě)空格.
(1)蓄電池在放電時(shí)起原電池作用,在充電時(shí)起電解池的作用.鉛蓄電池在放電時(shí)發(fā)生的電池反應(yīng)式為:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O.
負(fù)極反應(yīng)式為Pb+SO42--2e-=PbSO4
正極反應(yīng)式為PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O.
(2)鐵、銅、鋁是生活中使用廣泛的金屬,F(xiàn)eCl3溶液常用于腐蝕印刷電路銅板,其反應(yīng)過(guò)程的離子方程式為2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,若將此反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池,則負(fù)極所用電極材料為Cu,正極反應(yīng)式為2Fe3++2e-=2Fe2+
(3)將鋁片和銅片用導(dǎo)線相連,一組插入濃硝酸中,一組插入燒堿溶液中,分別形成了原電池,在這兩個(gè)原電池中,負(fù)極分別為B.
A.鋁片、銅片      B.銅片、鋁片      C.鋁片、鋁片    D.銅片、銅片
寫(xiě)出插入燒堿溶液中形成原電池的負(fù)極反應(yīng)式:Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O.
(4)燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置,如圖是甲烷燃料電池原理示意圖,回答下列問(wèn)題:
①電池的負(fù)極是a(填“a”或“b”),該極的電極反應(yīng)式是:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O.
②電池工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH減小(填“增大”、“減小”或“不變”).

分析 (1)依據(jù)鉛蓄電池的電池總反應(yīng)式分析,放電時(shí),Pb在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),PbO2在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成硫酸鉛;
(2)Fe3+有強(qiáng)氧化性,能把金屬銅氧化成銅離子;根據(jù)電池反應(yīng)式設(shè)計(jì)原電池,Cu失電子作負(fù)極,F(xiàn)e3+在正極上得電子生成Fe2+;
(3)鋁片和銅片用導(dǎo)線相連,一組插入濃硝酸中,一組插入燒堿溶液中,分別形成了原電池,根據(jù)負(fù)極金屬單質(zhì)上電子來(lái)判斷;堿性條件下,Al失電子生成偏鋁酸根離子;
(4)①燃料電池中通入燃料的一極為原電池的負(fù)極,通入氧氣的一極為原電池的正極,負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng);
②根據(jù)燃料電池的總反應(yīng)方程式判斷pH的變化.

解答 解:(1)鉛蓄電池的電池總反應(yīng)式為:Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O,依據(jù)反應(yīng)的總電池反應(yīng),反應(yīng)中Pb元素化合價(jià)升高的在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),其電極反應(yīng)為:Pb+SO42--2e-=PbSO4,PbO2中元素化合價(jià)降低的是在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成硫酸鉛,電極反應(yīng)為:PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O,
故答案為:Pb+SO42--2e-=PbSO4;PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O;
(2)Fe3+有強(qiáng)氧化性,能把金屬銅氧化成銅離子,自身被還原成 Fe2+,反應(yīng)方程式為2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,設(shè)計(jì)成原電池時(shí),Cu在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),正極上三價(jià)鐵離子得電子發(fā)生還原反應(yīng),其正極上的電極反應(yīng)式為2Fe3++2e-=2Fe2+,
故答案為:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;Cu;2Fe3++2e-=2Fe2+
(3)將鋁片和銅片用導(dǎo)線相連,一組插入濃硝酸中,鋁鈍化,所以Cu失電子作負(fù)極,Cu-2e-=Cu2+,一組插入燒堿溶液中,Cu與氫氧化鈉不反應(yīng),Al失電子作負(fù)極,堿性條件下,Al失電子生成偏鋁酸根離子,其電極反應(yīng)為:Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O;
故答案為:B;Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O;
(4)①堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極a為原電池的負(fù)極,該極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),即CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,
故答案為:a;CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;
②已知?dú)溲跞剂想姵氐目偡磻?yīng)為:2H2+O2=2H2O,電池工作一段時(shí)間后,生成水使溶液體積增大,則硫酸的濃度減小,故答案為:減。

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了原電池的內(nèi)容,涉及電極判斷與電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)等問(wèn)題,做題時(shí)注意從氧化還原的角度判斷原電池的正負(fù)極以及電極方程式的書(shū)寫(xiě),本題中難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)為電極方程式的書(shū)寫(xiě),題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

5.在無(wú)色溶液里能大量共存,但加入鹽酸后不能大量共存的離子組是( 。
A.Fe3+、K+、Ag+、NO3-、B.Na+、K+、CO32-、C1-
C.NH4+、Al3+、Cl-、NO3-D.Mg2+、Na+、CO32-、SO42-

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

6.如圖所示裝置,在平底燒瓶的底部有一塊鈉,平底燒瓶?jī)?nèi)是干燥的空氣.過(guò)一段時(shí)間后可觀察到鈉表面變暗,氣球膨脹,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Na+O2═2Na2O.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

3.鈾元素的一種原子${\;}_{92}^{235}U$,可作為核反應(yīng)堆的燃料,該原子的中子數(shù)為( 。
A.92B.143C.235D.327

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

10.在K2Cr2O7+14HCl=2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O反應(yīng)中,K2Cr2O7是氧化劑;HCl是還原劑;Cl元素被氧化;Cr元素被還原;Cl2是氧化產(chǎn)物;CrCl3是還原產(chǎn)物.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

20.KMnO4常用作氧化劑、防腐劑、消毒劑、漂白劑和水處理劑等.
(1)在K2MnO4溶液中通入CO2可制得高錳酸鉀,副產(chǎn)物是黑色沉淀M.該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的質(zhì)量之比為1:2.由鋰離子有機(jī)高聚物、鋰及M構(gòu)成原電池,電池反應(yīng)為L(zhǎng)i+M=LiM(s),消耗8.7gM時(shí)轉(zhuǎn)移0.1mol電子.則該電池正極的電極反應(yīng)為MnO2+e-+Li+=LiMnO2
(2)實(shí)驗(yàn)室用KMnO4制備O2和Cl2.取0.4mol KMnO4固體加熱一段時(shí)間后,收集到
amolO2,在反應(yīng)后的殘留固體中加入足量濃鹽酸,加熱又收集到bmolCl2.設(shè)錳元素全部
轉(zhuǎn)化成Mn2+存在于溶液中,當(dāng)a+b=0.8mol時(shí),在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成Cl2的體積為13.44L;
(3)電解K2MnO4溶液加以制備KMnO4.工業(yè)上,通常以軟錳礦(主要成分是MnO2)與KOH的混合物在鐵坩堝(熔融池)中混合均勻,小火加熱至熔融,即可得到綠色的K2MnO4,化學(xué)方程式為2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O.用鎳片作陽(yáng)極(鎳不參與反應(yīng)),鐵板為陰極,電解K2MnO4溶液可制備KMnO4.上述過(guò)程用流程圖表示如下:

則D的化學(xué)式為KOH;陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為MnO42--e-=MnO4-;陽(yáng)離子遷移方向是K+由陽(yáng)離子交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移.
(4)高錳酸鉀在酸性介質(zhì)中還原產(chǎn)物為Mn2+,廢液中c(Mn2+)濃度較大時(shí)會(huì)污染水體.實(shí)驗(yàn)室可以用過(guò)二硫酸銨溶液檢驗(yàn)廢水中Mn2+,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液變紫紅色(還原產(chǎn)物為SO42-).過(guò)二硫酸可以看成是H2O2的衍生物,過(guò)二硫酸銨中含有過(guò)氧鍵(-O-O-).寫(xiě)出檢驗(yàn)Mn2+的離子方程式2Mn2++5S2O82-+8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+.如果將這個(gè)反應(yīng)設(shè)計(jì)成鹽橋原電池,鹽橋中溶液最好選用飽和K2SO4溶液.(選填:飽和KCl溶液、飽和K2SO4溶液或飽和NH4Cl溶液)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

7.進(jìn)行以下各量的計(jì)算:
(1)現(xiàn)有M、N兩種氣體,其摩爾質(zhì)量之比為2:1,若兩種氣體在同溫同壓下,則M、N的密度之比為2:1;如果是在相同溫度下,兩個(gè)體積相同的密閉容器中分別充入M、N,且兩容器中氣體的密度相等,則兩容器的壓強(qiáng)之比為1:2.
(2)CO和CO2的混合氣體18g,完全燃燒后測(cè)得CO2體積為11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下).則混合氣體中CO的質(zhì)量7g;混合氣體中CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是5.6LL.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

4.A~X七種有機(jī)物間轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示.其中氣體A在標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度為1.25g/L,且碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85.7%;E普遍存在于許多食物中(如花生、菠菜等);F分子中含有一個(gè)六元環(huán),晶體X中僅含C、H、O三種元素,且原子個(gè)數(shù)比為1:3:3.試回答下列問(wèn)題:

(1)C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為HOCH2CH2OH;晶體X的化學(xué)式為H2C2O4•2H2O.
(2)下列轉(zhuǎn)化過(guò)程涉及的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中,屬于取代反應(yīng)的是②⑤(填序號(hào)).
①A→B ②B→C ③C→D ④D→E ⑤C、E→F
(3)寫(xiě)出D與新制Cu(OH)2懸濁液反應(yīng)的方程式:OHC-CHO+4Cu(OH)2+2NaOH$\stackrel{△}{→}$NaOOC-COONa+2Cu2O↓+6H2O;寫(xiě)出C與E生成高分子化合物的化學(xué)方程式:nHOOC-COOH+nHOCH2-CH2OH$→_{△}^{催化劑}$H-n-OH+(2n-1)H2O.
(4)簡(jiǎn)述確定有機(jī)物B中官能團(tuán)的實(shí)驗(yàn)方法:取適量B與NaOH溶液共熱,再加入硝酸酸化,然后加入硝酸銀溶液,觀察生成沉淀的顏色.
(5)有機(jī)物W是F的同系物,具有和F相似的結(jié)構(gòu),分子組成比F多四個(gè)碳原子,也含有六元環(huán),其1H-NMR譜圖上只有一個(gè)峰,寫(xiě)出一種符合上述條件的W的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:
(6)有機(jī)物Y是一種重要有機(jī)化工原料,可制備調(diào)香劑、皮膚創(chuàng)傷的愈合劑和某些藥品(如頭孢)等,Y的分子組成比E少一個(gè)氧原子,Y有兩種不同的含氧官能團(tuán).通過(guò)電解方法可由E制取Y,電解槽中陽(yáng)極通常用石墨,陰極用復(fù)合膜電極,采用陽(yáng)離子交換膜,電解質(zhì)溶液為飽和E與H2SO4的混合溶液.寫(xiě)出電解槽中陰極的電極反應(yīng)式:HOOC-COOH+2H++2e-═HOOC-CHO+H2O.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

5.常溫下,下列各組離子一定能在指定溶液中大量共存的是( 。
A.1.0 mol•L-1的KNO3溶液中:Fe2+、H+、Cl-、I-
B.含大量Fe3+的溶液中:Na+、Mg2+、SO42-、SCN-
C.常溫下,在c(H+)/c(OH-)=1×1012的溶液:NH4+、Mg2+、C1-、K+
D.水電離的c(H+)=1×10-13 mol•L-1的溶液中:K+、Na+、AlO2-、CO32-

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同步練習(xí)冊(cè)答案