2021-2022版高中化学课时分层作业17原电池含解析新人教版选修4

原电池

■课时达标训练

（30分钟50分）

一、选择题（本题包括6小题,每小题6分，共36分）

1.（2019•银川高二检测）人造卫星用到的一种高能电池一一银锌电池，其电极反应式为

Zn+20H-2e-Zn（0H）2,Ag20+H20+2e■­2Ag+20H。根据反应式判断氧化银是（）

A.负极被氧化B.正极被还原

C.负极被还原D.正极被氧化

【解析】选B。一次电池中负极发生氧化反应（失电子），正极发生还原反应（得电子），由Ag20

一Ag可知,AgQ得电子发生还原反应。

【补偿训练】

对于原电池的电极名称,叙述错误的是（）

A.发生氧化反应的一极为负极

B.正极为电子流入的一极

C.比较不活泼的金属为负极

D.电流流出的一极为正极

【解析】选Co原电池中相对活泼的金属为负极，发生氧化反应;相对不活泼的金属（或非金属

导体）为正极,发生还原反应。

2.（2019•巢湖高二检测）下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是

（）

【解析】选A。B、C选项均无化学反应;D选项Zn与稀硫酸反应，但装置不能形成闭合回路,

只有A符合要求。

【补偿训练】

关于如图所示装置的叙述，正确的是（）

金属导线

J-L

锌铜

/稀硫酸

A.铜是负极,铜片上有气泡产生

B.铜片质量逐渐减少

C.电流从锌片经导线流向铜片

I）.氢离子在铜片表面被还原

【解析】选D。分析题给装置知，该装置为原电池，锌作负极，发生氧化反应，电极反应式

为:Zn-2e—Zn”,铜作正极,发生还原反应，电极反应式为:2H'+2e——压t。A、铜是正极,铜片

上有气泡产生，错误;B、铜片质量不变，错误;C、电流从正极经导线流向负极，即由铜片经导线

流向锌片一,错误;D、氢离子在铜片表面被还原,正确。

3.（2019•成都高二检测）一种“全氢电池”的工作原理如图所示。下列说法不正确的是

)

A.电子流向是从吸附层M通过导线到吸附层N

B.Na'从左边穿过离子交换膜向右边移动

C.离子交换膜可用质子交换膜

D.负极的电极反应是H2-2e+20H=—2HzO

【解析】选C。电子流动方向是从M通过导线到N,A正确;原电池中，阳离子从负极移向正极,B

正确;离子交换膜可阻止左边的碱性溶液和右边的酸性溶液发生中和,不能用质子交换膜,C错

误；原电池的负极发生氧化反应，由于负极为碱性溶液，所以负极的电极反应是

H2-2e+20H-2IL0,D正确。

【补偿训练】

1.某原电池装置如下图所示。下列有关叙述中，正确的是（）

NaCI溶液稀硫酸

(盐桥中装有含琼胶的KC1饱和溶液)

A.Fe作正极,发生氧化反应

B.工作一段时间后,两烧杯中溶液的pH均不变

C.负极反应:2H'+2e---比t

D.工作一段时间后,NaCI溶液中c(C1)增大

【解析】选Do该装置是原电池。A.在该原电池中,Fe作负极，发生氧化反应,错误;B.工作一

段时间后,左边的烧杯中含有大量的Fe2+,溶液的pH减小,右边烧杯中的FT不断放电产生氢气,

因此溶液pH会逐渐增大,错误;C.负极反应是Fe-2e

—Fe",错误;D.工作一段时间后,NaCI溶液中由于铁不断氧化进入溶液,根据溶液呈电中性原

理,盐桥中的C1会进入左边的烧杯中，该烧杯中c(Cl)增大,正确。

2.图中是镁-次氯酸钠电池，电池总反应为Mg+ClO+HQ-Cl+Mg(0H)2,下列说法正确的是

()

8

出料口B一惰性电极

(内壁附着催化剂

电解质

t

镁电极♦

进料口A

A.进料口A是次氯酸钠溶液,出料口B主要成分是氯化钠

B.惰性电极附近溶液的pH减小

C.镁电极表面发生氧化反应:Mg-2e+2H20=Mg(OH)2+4H-

D.Na'向镁电极方向移动,Mg(OH)2沉淀在两电极之间产生

【解析】选Ao镁-次氯酸钠电池中，次氯酸钠在正极得电子生成氯化钠从出料口B排出,A正

确;惰性电极反应为C10+2e+H20=Cl+20H,溶液pH增大,B错误;次氯酸钠溶液呈碱性,不会

生成H+,C错误;NT向正极(惰性电极)移动,D错误。

4.(2019•石家庄高二检测)根据如图，下列判断中正确的是()

A.烧杯a中的溶液pH降低

B.烧杯b中发生氧化反应

C.烧杯a中发生的反应为2H'+2e-&t

D.烧杯b中发生的反应为2c1-2e-CLt

【解析】选Bo由题给原电池装置中电子经过导线由Zn电极流向Fe电极,则02在Fe电极发生

还原反应:02+2Hz0+4e—40H,烧杯a中c(0H)增大,溶液的pH升高,A、C错误;烧杯b中,Zn

发生氧化反应:Zn-2e—Zn：B正确、D错误。

【补偿训练】

下图中甲和乙均是双液原电池装置。判断下列说法不正确的是()

Cd**(aq)Co2*(aq)Coi+(aq)Ag+(aq)

甲乙

A.甲中电池总反应的离子方程式为Cd(s)+Co2+(aq)=Co(s)+Ccf(aq)

B.反应2Ag(s)+Cd2'(aq)--Cd(s)+2Ag'(aq)能够发生

C.盐桥的作用是形成闭合回路,并使两边溶液保持电中性

D.乙电池中有1mol电子通过外电路时,正极有108gAg析出

【解析】选B。根据甲、乙装置分析可知A项正确,且可推知Cd的活泼性强于Ag,故Ag不能

置换出Cd,B项错误。

5.(2019•中州高二检测)在如图所示装置中，观察到电流计指针发生偏转,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()

选项MNP

A锌铜稀硫酸溶液

B铜铁稀盐酸

C银锌硝酸银溶液

【解析】选C。本题通过电极变化来确定原电池的正负电极,N棒变细,即N极上发生氧化反应,N

棒金属较活泼,排除A、D,由M棒变粗,可知B不正确。

【补偿训练】

如图所示，电流表A指针发生偏转，同时M极质量增加,N极质量减少,B为电解质溶液。则

M、N、B分别为（）

M科N

A.M是Cu,N是Zn,B是稀硫酸

B.M是Zn,N是Cu,B是CuCh溶液

C.M是Ag,N是Fe,B是稀AgNO；溶液

D.M是Ag,N是Fe,B是稀硫酸

【解析】选C«M极质量增加,N极质量减少，说明N是负极、M是正极,N的活泼性大于M;M极

质量增加,M极析出金属,说明电解质溶液是盐溶液,故C正确。

6.下面是利用盐桥电池从某些含碘盐中提取碘的两个装置,下列说法中正确的是（）

A.两个装置中石墨I和石墨II作负极

B.碘元素在装置①中被氧化,在装置②中被还原

C.①中MnO2的电极反应式为MnOa+ZHzO+Ze;-Mn=40H

D.反应①、②中生成等量的L时导线上通过的电子数之比为1：6

【解析】选B。装置①中碘离子失去电子，石墨I为负极;装置②中碘酸钠得电子石墨n作正极,

所以两个装置中石墨I作负极而石墨I［作正极,A错误;装置①中碘离子失去电子，被氧化;在

装置②中碘酸钠得电子被还原,B正确;酸性介质中不可能生成氢氧根离子,所以电极反应式为

+

MnO2+4H+2e=—卜1j+2上0,C错误；装置①中碘离子失去电子，1mol碘化钠失去1mol电子;装

置②中碘酸钠得电子，

1mol碘酸钠得到5mol的电子，所以反应①、②中生成等量的L时导线上通过的电子数之比

为1：5,D错误。

二、非选择题(本题包括1小题,共14分)

7.LiSOCk电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质是

LiAlCL-SOCLo电池的总反应可表示为4Li+2S0CL-4LiCl+S+S021。

请回答下列问题：

(1)电池的负极材料为,发生的电极反应式为«

⑵电池正极发生的电极反应为。

(3)S0Ck易挥发,实验室中常用NaOll溶液吸收SOC12,有NazSO,和NaCl生成。如果把少量水滴

到SOCb中，实验现象是反应的化学方程式为

(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是。

【解析】(1)分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂(作负极)，失电子:Li-e—Li'。

(2)S0Clz为氧化剂,得电子，从题给电池反应可推出产物:Cl、S、SOz(或用总反应减去负极反

应)。

(3)题中已给出信息:碱液吸收时的产物是Na2s0,和NaCl,则没有碱液吸收时的产物应为SO?和

HC1,进而推出现象。

答案：⑴LiLi-e-Li'

(2)2S0Cl2+4e-4C1+S+SO?t

(3)出现白雾,有刺激性气味气体生成

S0Cl2+H20-S02t+2HC1t

(4)因为构成电池的主要成分Li能与氧气、水反应,SOCL也与水反应

【补偿训练】

某化学兴趣小组同学设计如图原电池装置:

盐桥（装有琼脂的

NH.C1饱和溶液）

铜片

ZnCh溶液CuCh溶液

甲乙

回答下列问题：

（1）正极的电极反应式为

（2）盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供C1和N”；，使两烧杯中的溶液保持电荷守恒,反应过

程中C1进入（填“甲”或“乙”）烧杯。

（3）该电池反应的离子方程式为

【解析】该装置是带盐桥的原电池装置,Zn+Cu"——Zd+Cu,正极反应为Cu”+2e—Cu,原电

池中，阴离子移向负极,所以氯离子进入甲中保持电中性。

答案：（l）Cu"+2e—Cu

（2）甲（3）Zn+Cu2----Zn~+Cu

……量课时提升训练.........

（30分钟50分）

一、选择题（本题包括5小题,每小题7分，共35分）

1.（2019•潍坊高二检测）气体的自动化检测中常常应用根据原电池原理设计的传感器。如图

为电池的工作示意图，气体扩散进入传感器,在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信

号。下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。

I——依感电极口-督

I对电极I

待测气体部分电极反应产物

NO2NO

Cl2HC1

coC02

H2SH2soi

则下列说法中正确的是)

A.上述气体检测时,敏感电极均作电池负极

B.检测Ch时,敏感电极的电极反应式为Cl2+2e—2C1

C.检测H2S时,对电极充入空气,对电极上的电极反应式为02+2HQ+4e^=40H

D.检测Ck和CO体积分数相同的两份空气样本时,传感器上电流大小、方向相同

【解析】选B。根据NO”Ck的电极产物分析，二者在正极得电子发生还原反应,H£、CO在负

极失电子发生氧化反应,A错误;Ch得电子生成HC1,电极反应式为Ch+2e—2C1,B正确;HzS

失去电子生成硫酸,在酸性条件下，氧气得电子应该生成水,C错误;等体积的CL和CO发生原电

池反应时，1molCh得2mol电子，

1molCO失去2mol电子，传感器上电流方向相反,D错误。

2.（2019•吉林高二检测）M、N、P、E四种金属:①M+N"—N+M"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的硫酸盐溶液中，电极反应为

E*+2e^-E,N-2e~N。四种金属的还原性由强到弱的顺序是（）

A.P、M、N、EB.E、N、M、P

C.P、N、M、ED.E、P、M、N

【解析】选A。由①知，金属活动性:M>N;M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面产生气

泡,M作原电池正极,活动性:P>M;N、E构成的原电池N作负极,活动性:N>E。

【补偿训练】

可以将反应Zn+Br2--ZnBn设计成原电池,下列4个电极反应：

①Br?+2e--2Br

②2Br-2e-Br2

③Zn-2e=-Zn"

@Zn2*+2e---Zn

其中表示放电时负极和正极反应的分别是（）

A.②和③B.②和①C.③和①D.④和①

【解析】选C。放电时负极反应物为Zn,失电子被氧化，正极反应物为Bn,得电子被还原。

3.锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正

确的是（）

A.铜电极上发生氧化反应

2-

B.电池工作一段时间后，甲池的c（S。，）减小

C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡

2-

【解析】选C。A项,Cu作正极，电极上发生还原反应,错误;B项，电池工作过程中,S°4不参

2-

加电极反应,故甲池的c（S。］）基本不变,错误;C项，电池工作时，甲池反应为Zn-2e=~Zn2；

,+

乙池反应为Cu2++2e^~Cu,甲池中Zn"会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡,

由电极反应式可知，乙池中每有64gCu析出，则进入乙池的Z/为65g,溶液总质量略有增力口,

正确;D项，由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜,错误。

2-

4.某学习小组的同学查阅相关资料得知氧化性:Cn。？>Fe3\设计了盐桥式的原电池,如图所

示。盐桥中装有琼脂与饱和及SO,溶液。下列叙述中正确的是（）

石墨

甲

A.甲烧杯的溶液中发生还原反应

2-

B.乙烧杯中发生的电极反应为2Cr*+7H20-6e—Cm。］+14H,

C.外电路的电流方向由b到a

2-

D.电池工作时,盐桥中的SO,移向乙烧杯

4

【解析】选Co甲烧杯中发生的反应为Pe2--^—Fe",为氧化反应,A错误；乙烧杯中发生还原

2-

反应,得到电子,B错误;a极为负极,b极为正极,外电路的电流由b-a,C正确;S。，向负极移

动，即移向甲烧杯,D错误。

【补偿训练】

如图由锌-铜-稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有0.2mol电子通过时，理论上两极

的变化是（）

1nl

Zn____Cu

袋灌/稀硫酸

A.铜片增重6.4g

B.锌片增重6.5g

C.铜片上析出0.1mol02

D.锌片溶解了6.5g

【解析】选Do锌-铜-稀硫酸组成的原电池装置中,锌做原电池的负极,铜做正极,转移0.2mol

电子，锌片溶解6.5g,铜片上析出氨气为0.2g,故答案选Do

5.（2019•张家口高二检测）一种检测空气中甲醛（HCHO）含量的电化学传感器的工作原理如图

所示。下列说法正确的是（）

------@------

工作电极对电极

质子交换膜

A.传感器工作时,工作电极是正极

B.工作时,H'通过交换膜向工作电极附近移动

C.当导线中通过1.2X10Fmol电子,进入传感器的甲醛为3X10,mg

1）.工作时,对电极区电解质溶液的pH增大

【解析】选D。HCHO在工作电极失电子被氧化,工作电极是原电池的负极,A错误;原电池工作

时，溶液中的H'向正极移动,即对电极方向,B错误;负极反应为HCH0+Hz0-4e-C02+4H;当电路

中转移1.2X106mol电子时，消耗HCHO的物质的量为1.2X10-6mol4-4=3.0X10-7mol,则HCHO

质量为3.0X10-7molX30g•mol'=9X103mg,C错误；工作时，对电极的电极反应为

+

4H+02+4e——2H20,pH增大,D正确。

【补偿训练】

1.为探究原电池的形成条件和反应原理,某同学设计了如下实验并记录了现象：

①向一定浓度的稀硫酸中插入锌片，看到有气泡生成；

②向上述稀硫酸中插入铜片一,没有看到气泡生成；

③将锌片与铜片上端用导线连接,一起插入稀硫酸中，看到铜片上有气泡生成,且生成气泡的

速率比实验①快

④在锌片和铜片中间接上电流计,再将锌片和铜片插入稀硫酸中，发现电流计指针偏转。

下列关于以上实验设计及现象的分析，不正确的是（）

A.实验①、②说明锌能与稀硫酸反应而铜不能

B.实验③说明发生原电池反应时会加快化学反应速率

C.实验③说明在该条件下铜可以与稀硫酸反应生成氢气

D.实验④说明该原电池中铜为正极、锌为负极，电子由锌沿导线流向铜

【解析】选C。①中能产生气体，说明锌能和稀硫酸反应，②中不产生气体，说明铜和稀硫酸不

反应,同时说明锌的活泼性大于铜，故A正确;③中锌、铜和电解质溶液构成原电池，锌易失电

子而作负极，生成气泡的速率加快,说明原电池能加快负极金属被腐蚀，故B正确;③中铜电极

上氢离子得电子生成氢气,而不是铜和稀硫酸反应生成氢气,故C错误;实验④说明有电流产生,

易失电子的金属作负极,所以锌作负极,铜作正极，故D正确。

2.将反应1。3+51+6W-312+3比0设计成如图所示的原电池。开始时向甲烧杯中加入少量浓

硫酸,电流计指针发生偏转,一段时间后，电流计指针回到零,再向甲烧杯中滴入几滴浓NaOH溶

液，电流计指针再次发生偏转。下列判断不正确的是（）

A.开始加入少量浓硫酸时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B.开始加入少量浓硫酸时，同时在甲、乙烧杯中都加入淀粉溶液，只有乙烧杯中溶液变蓝

C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态

D.两次电流计指针偏转方向相反

【解析】选B。加入少量浓硫酸时，电极反应式:负极—5L,正极:21。3

+10e+12H*—L+6HQ。加入几滴浓NaOH溶液时，电极反应式：负极:5L+10e

=

=~101\IEtR:I2-10e+120H21O3+6H2O。B项,根据电极反应可以看出，甲、乙烧杯中均有

h生成，所以甲、乙烧杯中溶液均变蓝。

二、非选择题（本题包括1小题,共15分）

6.某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。

⑴如图为某实验小组依据的氧化还原反应：（用离子方程式表示）

设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质