人教版高中化学选择性必修1第4章化学反应与电能分层作业21原电池的工作原理含答案

分层作业21原电池的工作原理A级必备知识基础练题组1.原电池的工作原理1.(2024·浙江杭州联考)如图所示,a为锌片,b为铜片。下列关于该装置的说法不正确的是()A.a极发生还原反应,电极反应式为Zn-2e-Zn2+B.若b电极上生成2g气体,则转移电子数目为2NAC.若将b改为镁条,a电极反应式为2H++2e-H2↑D.若将b改为碳棒,则电路中仍会产生电流,且电流的流向不变2.锂电池是一代新型高能电池,它以质量轻、能量高而被重视,目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应方程式为Li+MnO2LiMnO2。下列说法正确的是()A.Li是正极,电极反应式为Li-e-Li+B.Li是负极,电极反应式为Li-e-Li+C.MnO2是负极,电极反应式为MnO2+e-MnOD.Li是负极,电极反应式为Li-2e-Li2+3.铜锌原电池为电化学建构认识模型奠定了重要的基础。盐桥中装有琼脂凝胶,内含氯化钾。下列关于两种原电池的说法错误的是()A.原电池Ⅰ和Ⅱ的反应原理都是Zn+Cu2+Zn2++CuB.电池工作时,导线中电子流向为Zn→CuC.正极反应为Zn-2e-Zn2+,发生还原反应D.电池工作时,盐桥中的K+向右侧烧杯移动,Cl-向左侧烧杯移动4.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.电流从锌极经过导线移向铜极B.铜电极上发生反应Cu-2e-Cu2+C.电池工作一段时间后,乙池的c(Cu2+)减小D.电池工作一段时间后,甲池的c(Zn2+)增大5.(2024·湖南长郡中学模拟)图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是()A.甲中电池总反应的离子方程式为Cd(s)+Co2+(aq)Co(s)+Cd2+(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.乙中有1mol电子通过外电路时,正极有108gAg析出题组2.原电池工作原理的应用6.某原电池总反应的离子方程式是2Fe3++Fe3Fe2+,下列不能实现该反应的原电池是()A.正极是Cu,负极是Fe,电解质是FeCl3溶液B.正极是C,负极是Fe,电解质是Fe(NO3)3溶液C.正极是Fe,负极是Zn,电解质是Fe2(SO4)3溶液D.正极是Ag,负极是Fe,电解质是FeCl3溶液7.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。由此判断下列M、N、P物质可以成立的是()A.M为Mg,N为Al,P为NaOH溶液B.M为Cu,N为Fe,P为稀盐酸C.M为Zn,N为C(石墨),P为CuSO4溶液D.M为Ag,N为Zn,P为AgNO3溶液8.有A、B、C、D四块金属片,进行如下实验,据此判断四种金属的活动性顺序是()①A、B用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,A极为负极;②C、D用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,电流由D→导线→C;③A、C相连后,同时浸入稀硫酸中,C极产生大量气泡;④B、D相连后,同时浸入稀硫酸中,D极发生氧化反应。A.A>C>D>B B.A>B>C>DC.C>A>B>D D.B>D>C>A9.能源是现代社会发展的三大支柱之一,化学在提高能源的利用率和开发新能源中起到了重要的作用。电能是现代社会中应用最广泛的二次能源。(1)下列装置中能够实现化学能转化为电能的是(填字母)。

(2)写出所选装置正极反应的电极反应式:

。

(3)所选装置中溶液里的阴离子移向(填电极的化学式)极。

(4)若所选装置中转移了0.2mol电子,则理论上溶液增加的质量是。

B级关键能力提升练10.(2024·湖南衡阳三校联考)如图是盐桥中吸附有饱和KCl溶液的原电池示意图。下列说法错误的是()A.该原电池的负极反应式为Cu-2e-Cu2+B.电子流向:Cu棒→盐桥→Pt棒→电流表→Cu棒C.甲烧杯中的c(NO3D.盐桥中钾离子移向甲烧杯11.(2024·河南名校联考)已知氧化性:Au3+>Ag+>Cu2+>Pb2+>Cr3+>Zn2+>Ti2+。现有如图所示的电化学装置,下列叙述正确的是()A.若X为Ti,则Y极的电极反应式可能是Zn-2e-Zn2+B.若X为Cr,则Y可以选Zn或TiC.若Y为Cu,则X极的电极反应式可能是Cr-3e-Cr3+D.若Y为Pb,则Xn+(aq)中阴离子数会减少12.(2024·辽宁沈阳五校联考)在如图装置中,观察到图1装置铜电极上产生大量无色气泡,而图2装置中铜电极上无气泡产生,铬电极上产生大量有色气泡。下列叙述不正确的是()A.图1装置中Cu电极上电极反应式为2H++2e-H2↑B.图2装置中Cu电极上电极反应式为Cu-2e-Cu2+C.图2装置中Cr电极上电极反应式为NO3-+2H++e-NO2↑+HD.两个装置中,电子均由Cr电极经导线流向Cu电极13.(2024·河北保定六校联考)某同学研究FeSO4溶液和AgNO3溶液的反应,设计如下对比实验。实验ⅠⅡ现象连通电路后,电流计指针向右偏转,分别取反应前和反应一段时间后甲烧杯中的溶液,滴加KSCN溶液,前者几乎无色,后者显红色连通电路后,电流计指针向左发生微小的偏转,丙、丁烧杯中均无明显现象下列说法正确的是()A.仅由Ⅰ中的现象可推知Ag+的氧化性强于Fe3+B.Ⅱ中电流计指针向左偏转的原因是Fe2+氧化了银电极C.Ⅱ中若将银电极换成石墨电极,电流表指针可能不再向左偏转D.对比Ⅰ、Ⅱ可知,Ⅰ中NO3-14.探究化学反应中的能量转化,实验装置(装置中的试剂及用量完全相同)及实验数据如下(注:50mL注射器用于收集气体并读取气体体积)。时间装置①装置②气体体积/mL溶液温度/℃气体体积/mL溶液温度/℃0022.0022.08.53024.85023.810.55026.0——下列说法不正确的是()A.装置②中的Cu表面有气泡产生,而装置①中的Cu表面无气泡B.装置①和②中发生反应的离子方程式都为Zn+2H+Zn2++H2↑C.原电池反应能加快化学反应速率,导致装置①中反应的平均速率比装置②中的小D.由实验数据可知,原电池的化学能全部转化为电能C级学科素养拔高练15.某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)图1为某实验小组设计的原电池装置,反应前,电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12g,导线中通过mol电子。

图1(2)其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,石墨电极反应式为,用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,发生反应的离子方程式为,然后滴加几滴KSCN溶液,溶液变红,继续滴加过量新制氯水,颜色褪去,同学们对此进行了多种假设,某同学的假设是“溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态”。如果+3价铁被氧化为FeO42-(3)其他条件不变,若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型,如图2所示。一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液,发现变红,学生猜测可能氧气在铁电极参加反应,则该电极的电极反应式为。

图2

分层作业21原电池的工作原理1.A解析由于Zn比Cu活泼,则Zn电极作负极,发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,A错误;若b电极上生成2g气体,根据电极反应式2H++2e-H2↑,则转移电子数目为2NA,B正确;若将b改为镁条,由于Mg比Zn活泼,则锌电极作正极,发生还原反应,电极反应式为2H++2e-H2↑,C正确;若将b改为碳棒,同样形成原电池,电路中会产生电流,且均是b电极作正极,电流都是由b电极经导线流向a电极,D正确。2.B解析根据锂电池的总反应方程式Li+MnO2LiMnO2,失电子的金属Li为负极,电极反应式为Li-e-Li+,A、D错误,B正确;MnO2是正极,电极反应式为MnO2+e-MnO2-3.C解析原电池Ⅰ和Ⅱ中,Zn为负极,Cu为正极,CuSO4溶液为电解质溶液,工作原理都是Zn+Cu2+Zn2++Cu,A正确;在原电池中,负极锌失去电子,经外电路流向正极铜,B正确;正极反应为Cu2++2e-Cu,发生还原反应,C错误;在原电池内部,阳离子移向正极,阴离子移向负极,装置Ⅱ中,右侧烧杯中的铜为正极,左侧烧杯中的锌为负极,故盐桥中的K+向右侧烧杯移动,Cl-向左侧烧杯移动,D正确。4.C解析Zn作负极失电子发生氧化反应,电子从锌极经过导线移向铜极,A错误;铜离子在Cu表面得电子发生还原反应,电极上发生反应Cu2++2e-Cu,B错误;铜电极上发生反应Cu2++2e-Cu,电池工作一段时间后,乙池的c(Cu2+)减小,C正确;阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,甲池电极反应为Zn-2e-Zn2+,甲中锌离子通过阳离子交换膜移向乙池,结合电荷守恒,c(Zn2+)不变,D错误。5.B解析由图甲可知Cd的活动性强于Co,由图乙可知Co的活动性强于Ag,则Cd的活动性强于Ag,故Ag不能置换出Cd,B错误。6.C解析根据2Fe3++Fe3Fe2+知,铁失电子而作负极,则不如铁活泼的金属或导电的非金属可作正极,可为Cu、Ag等,铁离子得电子发生还原反应,故电解质溶液为可溶性的铁盐溶液,可为FeCl3溶液、Fe(NO3)3溶液、Fe2(SO4)3溶液等,A、B、D正确;锌比铁活泼,形成原电池时Zn作负极,C错误。7.D解析该装置是原电池;M棒变粗,N棒变细,说明N极失电子作负极,M极得电子作正极;M棒变粗,所以溶液中的金属阳离子析出生成金属单质,电解质溶液中的阳离子为金属阳离子且活动性小于N。A中N极铝是负极,M极H+放电生成H2,所以M极质量不变,A错误;B中N极铁是负极,M极H+放电生成H2,所以M极质量不变,B错误;C中M极Zn易失电子作负极,变细,N极石墨上析出Cu而变粗,C错误;D中N极Zn溶解,M极Ag上有银析出,所以M棒变粗,N棒变细,D正确。8.A解析①A、B用导线相连后,同时插入稀硫酸中,A极为负极,则活动性:A>B;②C、D用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,电流由正极D→导线→负极C,则活动性:C>D;③A、C相连后,同时浸入稀硫酸中,C极产生大量气泡,说明C为原电池的正极,较不活泼,则活动性:A>C;④B、D相连后,同时浸入稀硫酸中,D极发生氧化反应,说明D为原电池的负极,则活动性:D>B;综上所述,可得金属的活动性顺序为A>C>D>B。9.答案(1)C(2)2H++2e-H2↑(3)Zn(4)6.3g解析(1)C装置符合构成原电池的条件,故C装置正确。(2)C装置中Ag作正极,正极上H+得电子生成H2,其电极反应式为2H++2e-H2↑,负极为Zn失电子生成Zn2+,电极反应式为Zn-2e-Zn2+;总反应式为2H++ZnZn2++H2(3)在该原电池中,阴离子移向负极锌。(4)装置中转移了0.2mol电子,根据总反应式:2H++ZnZn2++H2↑,则理论上溶液质量增重(0.1×65-0.1×2)g=6.3g。10.B解析Cu比Pt活泼,则Cu作原电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为Cu-2e-Cu2+,A正确;电子只能在电极和导线中移动,不能进入电解质溶液,故电子流向为Cu棒→电流表→Pt棒,B错误;Pt电极是正极,电极反应式为NO3-+4H++3e-NO↑+2H2O,反应消耗NO3-,则甲烧杯中c(NO3-)逐渐减小,C正确;盐桥中阳离子向正极移动,11.C解析根据装置图可知,X电极是负极,失去电子发生氧化反应;Y电极是正极,得到电子发生还原反应。若X为Ti,由于Y电极是正极,得到电子发生还原反应,因此A不正确;若X为Cr,则Y电极的金属活动性要弱于Cr的金属活动性,Zn或Ti的金属活动性强于Cr的金属活动性,则Y不能选Zn或Ti,B错误;若Y为Cu,由于X是负极,则X电极的金属活动性要强于Cu的金属活动性,所以可以选择Cr,则负极电极反应式可能是Cr-3e-Cr3+,C正确;若Y为Pb,由于X电极是负极,失去电子发生氧化反应,因此Xn+(aq)中阴离子数会增加,D错误。12.D解析图1为原电池装置,铜为正极,氢离子得电子生成氢气,电极反应式是2H++2e-H2↑,A正确;图2装置中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量有色气体,说明铜为负极,铬电极为正极,负极反应为Cu-2e-Cu2+,B正确;图2装置中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量有色气体,正极上应是硝酸被还原生成二氧化氮气体,电极反应式为NO3-+2H++e-NO2↑+H2O,C正确;图1中,电子由Cr电极经导线流向Cu电极,图2中电子由Cu电极经导线流向Cr电极13.C解析若Ag+的氧化性强于Fe3+,则Ⅰ中电池总反应为Ag++Fe2+Fe3++Ag,而实验Ⅱ随着反应进行丁烧杯中也能生成Ag+,也可以构成原电池,生成Fe3+,溶液颜色会改变,但是实验Ⅱ中无明显现象,故Ⅰ中的现象是空气中的氧气氧化Fe2+导致,A错误;由上述分析可知,实验Ⅱ中,空气中的氧气氧化银电极,B错误;Ⅱ中若将银电极换成石墨电极,石墨为惰性电极,不能失去电子,不能形成原电池,电流计指针可能不再向左偏转,C正确;若Ⅰ中NO3-氧化了Fe2+,则Ⅱ中的Fe2+也会被NO3-氧化,但实验14.D解析装置①为锌与稀硫酸的反应,装置②为Zn、Cu与稀