在化学学习中,原电池是一个重要的知识点。它不仅涉及电化学的基本原理,还与日常生活中的许多应用息息相关。通过练习相关习题,我们可以更好地掌握这一领域的知识。下面是一些典型的原电池习题及解答过程。
例题1:一个简单的铜-锌原电池由铜片和锌片插入稀硫酸溶液中组成。请描述其工作原理,并写出电极反应方程式。
解析:在这个原电池中,锌作为负极发生氧化反应,而铜作为正极接受电子。稀硫酸中的氢离子(H⁺)在铜电极上被还原成氢气(H₂)。具体反应如下:
负极(锌):Zn → Zn²⁺ + 2e⁻
正极(铜):2H⁺ + 2e⁻ → H₂↑
总反应:Zn + 2H⁺ → Zn²⁺ + H₂↑
例题2:假设你有一个由银和铝制成的原电池,电解质为硝酸银溶液。如果初始时两极的质量相等,经过一段时间后发现银极质量增加了5克,请计算铝极的质量变化量。
解析:根据反应方程式 Ag⁺ + e⁻ → Ag 和 Al - 3e⁻ → Al³⁺,可以得知每消耗1摩尔的铝就会生成3摩尔的银。因此,当银极质量增加5克时,相当于增加了0.058摩尔的银。那么对应的铝消耗了0.0193摩尔,即质量减少了约0.46克。
这些题目旨在帮助学生理解原电池的工作机制以及如何通过化学计量学来分析实际问题。通过反复练习类似的问题,学生们能够更加熟练地运用所学知识解决复杂的实际情境。此外,在学习过程中,注意结合实验观察结果加深对理论的理解也是非常必要的。