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文档简介

PAGEPAGE10原电池的工作原理1.将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入相同浓度的稀硫酸中,一段时间后,下列叙述正确的是()A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极C.两烧杯中溶液的pH均增大D.甲中产生气泡的反应速率比乙中的慢2.某化学兴趣小组利用反应Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2,设计了如图所示的装置,下列说法正确的是()A.Zn为负极,发生还原反应B.石墨电极上发生的反应为Fe3++e-=Fe2+C.电子流动方向为石墨电极→电流表→锌电极D.盐桥中K+移向ZnCl2溶液,Cl-移向FeCl3溶液3.如图所示的原电池装置,X、Y为两电极,电解质溶液为稀硫酸,外电路中的电子流向如图所示,对此装置下列说法正确的是()A.外电路的电流方向为:X→外电路→YB.若两电极分别为Zn和石墨棒,则X为石墨棒,Y为ZnC.若两电极都是金属,则它们的活动性为X>YD.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应4.有a、b、c、d四种金属电极,有关的反应装置及部分反应现象如下:实验装置部分实验现象a极质量减小,b极质量增加b极有气体产生,c极无变化d极溶解,c极有气体产生电流计指示在导线中电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()A.a>b>c>dB.d>a>b>cC.b>c>d>aD.a>b>d>c5.如图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池,某实验兴趣小组同学做完实验后,在读书卡片上记录如下:卡片上的描述合理的是()A.①②③B.③④⑤C.①⑤⑥D.②③④6.控制适合的条件,将反应2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2设计成下图所示的原电池,已知KI溶液过量。下列判断正确的是()A.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+发生氧化反应B.反应开始时,乙中石墨电极的反应式:I2+2e-=2I-C.电流计读数为零时,在甲中加入KSCN溶液,出现血红色D.电流计读数为零时,反应处于停止状态7.利用如图装置设计原电池(a、b电极均为Pt电极),下列说法正确的是A.b电极为负极,电子由b极从外电路到a极B.离子交换膜c为阴离子交换膜C.b极的电极反应式为:O2+4e-+4H+=2H2OD.电路中转移4mol电子,生成CO244g8.有关下图装置的说法中正确的是()A.氧化剂与还原剂必须直接接触,才能发生反应B.乙池中电极反应式为NOeq\o\al(\s\up1(-),\s\do1(3))+4H++e-=NO2↑+2H2OC.当铜棒质量减少6.4g时,甲池溶液质量增加6.4gD.当铜棒质量减少6.4g时,向乙池密封管中通入标准状况下1.12LO2,将使气体全部溶于水9.将镁条、铝条平行插入盛有一定浓度的NaOH溶液的烧杯中,用导线和电流表连接成原电池,装置如图所示。此电池工作时,下列叙述正确的是()A.Mg比Al活泼,Mg失去电子被氧化成Mg2+B.铝条表面虽有氧化膜,但可不必处理C.该电池的内外电路中,电流均是由电子定向移动形成的D.Al是电池负极,开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出10.高锰酸钾被广泛用作氧化剂。现有一个氧化还原反应的体系中共有KMnO4、MnSO4、H2O、Fe2(SO4)3、FeSO4、H2SO4、K2SO4七种物质。Ⅰ.写出一个包含上述七种物质的氧化还原反应的化学方程式(需要配平):________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.某研究性学习小组根据上述反应设计如下原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol/L,溶液的体积均为200mL,盐桥中装有饱和K2SO4溶液。回答下列问题:(1)此原电池的正极是石墨________(填“a”或“b”),发生________反应。(2)电池工作时,盐桥中的SOeq\o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4))移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。(3)乙烧杯中的电极反应式为________________________________________________________________________。(4)若不考虑溶液的体积变化,MnSO4浓度变为1.5mol·L-1,则反应中转移的电子为________mol。11.某化学兴趣小组的同学设计了如图所示的装置,完成下列问题:(1)反应过程中,________棒质量减少。(2)负极的电极反应式为________________________________________________________________________。(3)反应过程中,当其中一个电极质量增加2g时,另一电极减轻的质量________(填“大于”“小于”或“等于”)2g。(4)盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供NHeq\o\al(\s\up1(+),\s\do1(4))和Cl-,使两烧杯溶液中保持电荷守恒。①反应过程中NHeq\o\al(\s\up1(+),\s\do1(4))将进入________烧杯(填“甲”或“乙”)。②当外电路中转移0.2mol电子时,乙烧杯中浓度最大的阳离子是________。12.(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,两电极间连接一个电流表。锌片上发生的电极反应为________________________________________________________________________;银片上发生的电极反应为________________________________________________________________________。(2)若该电池中两电极的总质量为60g,工作一段时间后,取出锌片和银片洗净经干燥后称重,总质量为47g,试计算:①产生氢气的体积(标准状况下)为________;②通过导线的总电量为________________________________________________________________________。(已知NA=6.02×1023mol-1,1个电子所带的电荷量为1.60×10-19C,结果保留三位有效数字)13.将反应IOeq\o\al(\s\up1(-),\s\do1(3))+5I-+6H+⇌3I2+3H2O设计成如图所示的原电池。(1)开始时向甲烧杯中加入少量浓硫酸,电流计指针向右偏转,此时甲池中发生的电极反应式为________________________,工作过程中关于电流计的读数,下列说法正确的是________(填字母)。a.电流计读数逐渐减小b.电流计读数有可能变为0c.电流计读数一直不变d.电流计的读数逐渐增大(2)如果在加浓硫酸后,甲、乙烧杯中都加入淀粉溶液,则溶液变蓝的烧杯是________(填“甲”“乙”或“甲、乙”)。(3)工作一段时间后,如果再向甲烧杯中滴入浓NaOH溶液,此时乙池中发生的电极反应式为______________________________,电流计指针向________(填“左”或“右”)偏转。14.甲、乙两位同学均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序,并探究产物的有关性质。甲、乙同学设计的原电池如下图所示,请回答下列问题:(1)a池中正极上的实验现象是________________________________________________________________________。(2)b池中总反应的离子方程式为__________________________________________________________________________________________。(3)该实验证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池正负极”,这种做法________(填“可靠”或“不可靠”),若不可靠,请提出另一种判断原电池正负极的可行方案________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(若你认为可靠,此空可不作答)。(4)一段时间后,乙学生将b池两极取出,然后取少许b池溶液于烧杯中,向其中逐滴滴加6mol·L-1H2SO4溶液直至过量,可能观察到的现象是________________________________________________________________________________________,各阶段对应的离子方程式分别是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。课时作业4原电池的工作原理1.解析:甲中形成了原电池,氢气在铜极放出,而乙不能形成闭合回路,不能产生电流,铜片不是负极,A、B项错误;甲中产生气泡的反应速率比乙中的快,因为甲中锌失去的电子流向铜,铜周围生成氢气,乙中只是锌参加反应,反应过程中会使锌片周围产生大量的ZnSO4,H+浓度下降,从而使反应速率减小,D项错误。答案:C2.解析:Zn为负极,发生氧化反应,A项错误;石墨为正极,Fe3+在正极得电子发生还原反应,生成Fe2+,B项正确;电子从负极(锌电极)流出,经电流表流向正极(石墨电极),C项错误;由于Fe3+在石墨电极上得到电子生成Fe2+,右侧烧杯中正电荷减少,所以盐桥中的阳离子(K+)移向FeCl3溶液(阳向正),阴离子(Cl-)移向ZnCl2溶液(阴向负),D项错误。答案:B3.答案:C4.解析:装置甲是原电池,a极质量减小,b极质量增加,则a极为负极,b极为正极,所以金属活动性顺序:a>b。装置乙不能构成原电池,b极有气体产生,c极无变化,所以金属活动性顺序:b>c。装置丙是原电池,d极溶解,c极有气体产生,则d是负极,c是正极,所以金属活动性顺序:d>c。装置丁是原电池,电流从a极流向d极,则a极为正极,d极为负极,所以金属活动性顺序:d>a。因此这四种金属的活动性顺序:d>a>b>c。答案:B5.解析:构成原电池的正极是Cu,负极是Zn,故①错误;电子从负极Zn流出,流向正极Cu,H+向正极移动,在Cu上得电子:2H++2e-=H2↑,故②错误,③、④正确;此原电池负极上发生的反应是Zn-2e-=Zn2+,⑥错误;总反应方程式:Zn+2H+=Zn2++H2↑,当有1mol电子通过时,产生H2为0.5mol,故⑤正确。答案:B6.解析:根据所给原电池的反应可知,Fe3+在正极发生还原反应,甲池中存在Fe3+,故A错误;乙池中的电极为负极,失电子的物质是I-,B错误;此反应是可逆反应,电流计的读数为零时说明反应处于平衡状态,但c(Fe3+)≠0,故C正确,D错误。答案:C7.解析:b极上氧气得电子生成H2O,发生还原反应作正极,a极上CH4失电子转变成CO2,失电子发生氧化反应作负极,电子由负极经导线流向正极,即从a极流向b极,故A错误;由图示可知氢离子可以通过离子交换膜由a极区进入b极区,则离子交换膜应为阳离子交换膜或质子交换膜,故B错误;b极上氧气得电子生成H2O,且电解质环境为酸性,发生的电极反应为:O2+4e-+4H+=2H2O,故C正确;负极发生的反应为:CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+,由反应可知每转移8mol电子生成1mol二氧化碳,则转移4mol电子,生成CO20.5mol,质量为22g,故D错误。答案:C8.解析:该原电池中氧化反应与还原反应是在两个不同的烧杯中完成的,因此氧化剂与还原剂没有直接接触,A项错误;乙池是正极,溶液中的NOeq\o\al(\s\up1(-),\s\do1(3))得到电子,电极反应式为NOeq\o\al(\s\up1(-),\s\do1(3))+2H++e-=NO2↑+H2O,B项错误;当铜棒质量减少6.4g(即0.1mol)时,甲池溶液中Cu2+增加0.1mol,但由于盐桥中Cl-向甲池中移动,所以溶液增加的质量大于6.4g,C项错误;当铜棒质量减少6.4g(即0.1mol)时,转移电子的物质的量是0.2mol,所以根据电极反应式NOeq\o\al(\s\up1(-),\s\do1(3))+2H++e-=NO2↑+H2O可知,生成NO2的物质的量是0.2mol,则根据反应式4NO2+O2+2H2O=4HNO3可知需要氧气的物质的量是0.05mol,其在标准状况下的体积是1.12L,D项正确。答案:D9.解析:铝能与NaOH溶液发生氧化还原反应,而镁与NaOH溶液不能发生反应,铝失电子,作原电池的负极,A错误;由于铝片表面的氧化膜也能与NaOH溶液反应,故可不必处理,B正确;该装置外电路是由电子的定向移动形成电流,而内电路则是由溶液中自由移动离子的定向移动形成电流,C错误;电池开始工作时,负极上铝与NaOH溶液反应生成AlOeq\o\al(\s\up1(-),\s\do1(2)),此时不会有Al(OH)3白色沉淀生成,D错误。答案:B10.解析:Ⅰ.KMnO4有强氧化性,在硫酸溶液中能氧化具有还原性的FeSO4生成Fe2(SO4)3,本身被还原为MnSO4,则发生反应的化学方程式为2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4=2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O。Ⅱ.(1)根据上述反应的化学方程式可知,KMnO4做氧化剂,发生还原反应,故石墨a是正极。(2)电池工作时,SOeq\o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4))向负极移动,即向乙烧杯移动。(3)乙烧杯中的电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+。(4)溶液中的MnSO4浓度由1mol·L-1变为1.5mol·L-1,由于溶液的体积未变,则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5mol·L-1×0.2L=0.1mol,转移的电子为0.1mol×5=0.5mol。答案:Ⅰ.2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4=2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2OⅡ.(1)a还原(2)乙(3)Fe2+-e-=Fe3+(4)0.511.解析:(3)转移0.2mol电子时,铜棒质量增加6.4g,锌棒质量减少6.5g,故反应过程中,当铜电极质量增加2g时,另一电极减少的质量大于2g。(4)反应过程中,为了保持溶液的电中性,Cl-将进入甲烧杯,NHeq\o\al(\s\up1(+),\s\do1(4))进入乙烧杯。当外电路中转移0.2mol电子时,乙烧杯中有0.1molCu2+消耗,还剩余0.1molCu2+,有0.2molNHeq\o\al(\s\up1(+),\s\do1(4))进入乙烧杯,故乙烧杯中浓度最大的阳离子是NHeq\o\al(\s\up1(+),\s\do1(4))。答案:(1)锌(2)Zn-2e-=Zn2+(3)大于(4)①乙②NHeq\o\al(\s\up1(+),\s\do1(4))12.解析:(1)该原电池中锌片作负极,电极反应为Zn-2e-=Zn2+;银片作正极,电极反应为2H++2e-=H2↑。(2)由电极反应不难看出该电池中溶解Zn和产生H2的物质的量之比为1∶1。①锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量,m(Zn)=60g-47g=13g,设产生的氢气在标准状况下的体积为x。Zn+2H+=Zn2++H2↑65g22.4L13gx解得x=4.48L。②通过导线的总电量=eq\f(13g,65g·mol-1)×2×6.02×1023mol-1×1.60×10-19C≈3.85×104C。答案:(1)Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑(2)①4.48L②3.85×104C13.解析:(1)根据题中信息,I-失电子被氧化,说明乙池中石墨做负极,其电极反应式为2I--2e-=I2,则甲池中石墨做正极,其电极反应式为2IOeq\o\al(\s\up1(-),\s\do1(3))+12H++10e-=I2+6H2O,随反应的进行,碘离子和碘酸根离子的量减小,通过的电量减小,电流计读数不断减小,当反应达到平衡后,电流计的读数为0,故a、b说法正确。(2)根据(1)的分析,两烧

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