高中化学鲁科版化学反应原理第一章化学反应原理与能量转化单元测试学业分层测评5

学业分层测评(五)原电池的工作原理(建议用时：45分钟)[学业达标]1．理论上不能设计为原电池的化学反应是()A．CH4(g)＋2O2(g)eq\o(=,\s\up17(点燃),\s\do15())CO2(g)＋2H2O(l)ΔH<0B．HNO3(aq)＋NaOH(aq)=NaNO3(aq)＋H2O(aq)ΔH<0C．2H2(g)＋O2(g)eq\o(=,\s\up17(点燃),\s\do15())2H2O(l)ΔH<0D．2FeCl3(l)＋Fe(s)=3FeCl2(l)ΔH<0【解析】原电池的化学反应均是氧化还原反应，A、C、D均属氧化还原反应，可以设计成原电池，而B中反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池。【答案】B2．下列说法正确的是()A．构成原电池正极和负极的材料必须是金属B．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原C．实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀H2SO4反应D．原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能【解析】构成原电池的材料可以是非金属，如碳棒；电子流出的极为负极，发生氧化反应；粗锌可与稀H2SO4构成原电池加速反应的进行；原电池反应后，电极产物仍会具有一定的能量，故原电池不能把物质中的能量全部转化为电能。【答案】C3．用锌片、铜片和硝酸银组成的原电池，正极上发生的电极反应是()【导学号：05310029】A．2H＋＋2e－=H2↑B．Zn=Zn2＋＋2e－C．2H2O＋O2＋4e－=4OH－D．Ag＋＋e－=Ag【解析】题给原电池中，锌片为负极，电极反应为：Zn－2e－=Zn2＋；铜片为正极，电极反应为：Ag＋＋e－=Ag。【答案】D4．如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是()MNPA锌铜稀硫酸溶液B铜铁稀盐酸C银锌硝酸银溶液D锌铁硝酸铁溶液【解析】本题通过电极变化来确定电极，N棒变细，即N极上发生氧化反应，应为负极，N棒金属较活泼，A、D项错误；由M棒变粗，可知B项错误。【答案】C5．在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是()A．正极附近的SOeq\o\al(2－,4)浓度逐渐增大B．电子通过导线由铜片流向锌片C．正极有O2逸出D．铜片上有H2逸出【解析】A项正极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，SOeq\o\al(2－,4)向负极移动，正极附近SOeq\o\al(2－,4)的浓度并不增大；B项电子应从锌片(负极)经导线流向铜片(正极)；C项正极上有H2逸出。【答案】D6．(2023·枣庄高二检测)M、N、P、E四种金属，①M＋N2＋=N＋M2＋②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡③N、E用导线连接放入E的硫酸溶液中，电极反应式为E2＋＋2e－=E，N－2e－=N2＋。四种金属的还原性由强到弱顺序是()【导学号：05310030】A．PMNE B．ENMPC．PNME D．EPMN【解析】由①知，活泼性M>N，M、P导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面产生气泡，构成原电池正极，活泼性P>M；N、E构成的原电池N作负极，活泼性N>E。【答案】A7．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂—KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是()①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应式为：Ag＋＋e－＝Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①② B．②③C．②④ D．③④【解析】该原电池中Cu作负极，Ag作正极，负极反应式：Cu－2e－=Cu2＋，正极反应式：2Ag＋＋2e－=2Ag。在外电路中，电子由Cu电极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，①错误。没有盐桥，原电池不能继续工作，③错误。化学反应相同，均为Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag，④正确。【答案】C8．若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu＋2H＋=Cu2＋＋H2↑，则下列关于该装置的说法正确的是()A．该装置可能是原电池，也可能是电解池B．该装置只能是原电池，且电解质溶液为HNO3溶液C．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极D．该装置只能是原电池，电解质溶液不可以是盐酸【解析】从反应方程式可知该反应不是可自发进行的氧化还原反应，所以可确定该装置不可能是原电池。【答案】C9．将Fe片和石墨用导线相连，一组插入稀H2SO4中，一组插入FeCl3溶液中，分别形成了原电池。(1)这两个原电池中，正极分别是________。A．石墨、石墨 B．石墨、Fe片C．Fe片、Fe片 D．Fe片、石墨(2)写出插入稀H2SO4中形成原电池的正极反应式(用离子方程式表示)_______________________________________________________________。(3)写出插入FeCl3溶液中形成原电池的电池总反应式(用离子方程式表示)_______________________________________________________________。【解析】当电解质溶液为稀H2SO4时，总反应为Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑，则负极为Fe，正极为石墨，正极反应式为：2H＋＋2e－=H2↑；当电解质溶液为FeCl3溶液时，总反应为：Fe＋2FeCl3=3FeCl2，离子方程式为Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，负极为Fe，正极为石墨。【答案】(1)A(2)2H＋＋2e－=H2↑(3)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋10．为了避免锌片与Cu2＋直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如下装置，按要求完成以下填空：【导学号：05310031】(1)此装置工作时，可以观察到的现象是_______________________________________________________________________________________，电池反应式为________________________________________________________________________。(2)电池工作时，硫酸锌溶液中SOeq\o\al(2－,4)向________移动，硫酸铜溶液中SOeq\o\al(2－,4)向________移动。(3)此盐桥内为饱和KCl溶液，盐桥是通过________移动来导电的。在工作时，K＋移向________。【解析】该装置为锌铜原电池，总反应式为：Zn＋Cu2＋=Cu＋Zn2＋，电池工作时，观察到①电流计指针发生偏转，②锌片不断溶解，③铜片上有红色物质析出。电池工作时，ZnSO4溶液中SOeq\o\al(2－,4)向负极(锌电极)移动，CuSO4溶液中SOeq\o\al(2－,4)向盐桥移动，而盐桥中，K＋向正极区(CuSO4溶液)移动，Cl－向负极区(ZnSO4溶液)移动，这样靠离子的移动形成闭合回路而导电。【答案】(1)电流计指针发生偏转，锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu(2)锌电极盐桥(3)离子正极区(CuSO4溶液)11．由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C极质量增加A上有气泡产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是______________________________。(2)装置乙中正极的电极反应式是_______________________________。(3)装置丙中溶液的c(H＋)________(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是____________________________。【解析】甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活动性A>B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活动性B>C；丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，活动性D>A，随着H＋的消耗，c(H＋)减小。【答案】(1)A－2e－=A2＋(2)Cu2＋＋2e－=Cu(3)变小(4)D>A>B>C[能力提升]12．分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()A．①②中Mg作为负极，③④中Fe作为负极B．②中Mg作为正极，电极反应式为6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑C．③中Fe作为负极，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋D．④中Cu作为正极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑【解析】Mg比Al活泼，在①中Mg作负极，但在NaOH溶液中，Mg不反应，而Al可以反应，故②中Al是负极。在浓硝酸中铁会钝化，故Cu为负极、Fe为正极。在④中由于不断向Cu极附近通入空气，而O2比溶液中的H＋得电子能力强，故Fe失去的电子，在Cu极O2到得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－。【答案】B13．某小组利用如图装置进行电化学实验，下列实验操作及预期现象正确的是()【导学号：05310032】A．X和Y与电流表连接，电子由Cu极流向Zn极B．X和Y与电流表连接，将Zn换成Fe测得电流更大C．X和Y分别与电源“－”、“＋”极相连，Cu极质量减轻D．X和Y分别与电源“－”、“＋”极相连，Zn极质量减轻【解析】A项，在原电池中较活泼的一极做负极，电子由负极流向正极；B项，两极活泼性差距越大，反应速率越快，而Zn比Fe更活泼，故Zn产生的电流更大；C项，X和Y分别与电源“－”、“＋”极相连，Cu做电解池的阳极，Cu失电子变成Cu2＋，故质量减轻。【答案】C14．如图所示，甲池中电池反应式为2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，已知B电极质量不变，C、D为石墨电极，乙池中为200mL饱和NaCl溶液。回答下列问题：(1)A极为________极(填“正”或“负”)，电极材料为________，发生________反应(填“氧化”或“还原”)。(2)写出乙池的电极反应式：阳极反应式为_________________________________________________；阴极反应式为___________________________________________________。(3)A电极质量减少0.64g时，此时乙池中电解液中c(OH－)＝________mol·L－