1、实验活动6化学能转化成电能课后训练巩固提升1.下列化学反应中理论上不能设计为原电池的是()。A.CH4+2O2CO2+2H2OB.HNO3+NaOHNaNO3+H2OC.2H2+O22H2OD.2FeCl3+Fe3FeCl2答案:B解析:原电池反应均是自发进行的氧化还原反应,选项A、C、D均属于氧化还原反应,理论上可以设计成原电池,而选项B是非氧化还原反应,不能设计成原电池。2.某原电池总反应为Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+,下列能实现该反应的原电池是()。选项ABCD电极材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag电解液FeCl3溶液Fe(NO3)2溶液CuSO4溶液Fe2(SO4)3溶液
2、答案:D解析:根据原电池的总反应可知,负极材料应为Cu,电解液中应含Fe3+。选项B、C的电解液中不含Fe3+,选项A中Zn作负极。3.如图是锌、铜和稀硫酸组成的原电池,化学社团的一位同学做完实验后,在读书卡片上记录如下:卡片:No.28时间:实验后的记录:Zn为正极,Cu为负极H+向负极移动电子流动方向为Zn金属导线CuCu极有H2产生若有1 mol电子流过导线,则产生H2的物质的量为0.5 mol正极反应式:Zn-2e-Zn2+请你根据所学知识,帮助这位同学找出卡片上记录有误的描述:。答案:解析:构成原电池的正极是Cu,负极是Zn,错误;电子从负极Zn流出,流向正极Cu,H+向正极移动,在
3、Cu极上得电子:2H+2e-H2,错误,正确;此原电池负极上发生的反应是Zn-2e-Zn2+,错误;总反应方程式:Zn+2H+Zn2+H2,当有1 mol电子通过时,产生0.5 mol H2,正确。4.氢气是未来最理想的能源。科学家最近研制出利用太阳能产生激光,并使海水在二氧化钛(TiO2)表面分解得到氢气的新技术:2H2O2H2+O2,制得的氢气可用于制作燃料电池。试回答下列问题。(1)分解海水时,实现了光能转化为能,生成的氢气用于制作燃料电池时,实现了化学能转化为能。分解海水的反应属于(填“放热”或“吸热”)反应。(2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质,A极上发生的电极反应为
4、2H2+2O2-4e-2H2O,则A极是电池的极,电子从该极(填“流入”或“流出”)。B极电极反应式为。答案:(1)化学电吸热(2)负流出O2+4e-2O2-解析:(1)燃料电池是将化学能转化为电能的装置,分解海水的反应属于吸热反应。(2)燃料电池中,负极发生燃料失电子的氧化反应,即2H2+2O2-4e-2H2O,正极发生氧气得电子的还原反应,即O2+4e-2O2-,所以B极是正极,A极是负极,电子从负极流向正极,即从A极流出。5.已知电极材料有铁、铜、银、石墨、锌、铝;电解质溶液有CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、稀硫酸。按要求回答下列问题。(1)电工操作上规定:不能把铜导线和铝导线连
5、接在一起使用。请说明原因: 。(2)若电极材料选铜和石墨,电解质溶液选硫酸铁溶液,外加导线,能否构成原电池?(填“能”或“不能”)。若能,请写出电极反应式,负极:,正极:。(若不能,后两空不填)(3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池,要求:画出装置图,标明电极材料及电池的正、负极。(4)利用反应2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O可以制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为。答案:(1)两者连接在一起时,接头处在潮湿的空气中易形成原电池而被腐蚀,造成断路(2)能Cu-2e-Cu2+Fe3+e-Fe2+(3)如图:(4)4H+O2+4e-2H2O解析:(1)当
6、Cu、Al导线连接时,接头处接触到潮湿的空气,易形成原电池而被腐蚀,造成断路。(2)Fe2(SO4)3能与Cu发生反应:Fe2(SO4)3+Cu2FeSO4+CuSO4,根据所给条件可以设计成原电池,其负极为Cu,电极反应为Cu-2e-Cu2+,正极为石墨,电极反应为Fe3+e-Fe2+。(3)电池反应为Fe+H2SO4FeSO4+H2,负极为Fe,正极可为Cu、Ag或石墨,电解质溶液为稀硫酸,画出装置图。(4)该反应中铜元素的化合价由0价变为+2价、氧元素的化合价由0价变为-2价,要将该反应设计成原电池,则Cu作负极,正极上氧气得电子发生还原反应,因为在酸性条件下,所以氧气得电子与氢离子反应生成水,电极反应式为4H+O2+4e-2H2O。