2024高中化学第1章化学反应与能量转化第3节第1课时原电池的工作原理练习含解析鲁科版选修4

PAGE7-第1课时原电池的工作原理1．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有KNO3—琼脂的U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是()＋＋e－=Ag③试验过程中取出盐桥，原电池仍接着工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池的总反应相同A．①② B．②③C．②④ D．③④答案：C2．热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl­KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca=CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有关说法正确的是()A．正极反应式：Ca＋2Cl－－2e－=CaCl2B．放电过程中，Li＋向负极移动C．每转移0.1mol电子，理论上生成20.7gPbD．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转解析：正极上发生还原反应，A项错误；放电过程中Li＋向正极移动，B项错误；由电池总反应式可知，每转移0.1mol电子，理论上生成0.05molPb，质量为10.35g，C项错误；常温下，电解质不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流，因此连接电流表或检流计，指针不偏转，D项正确。答案：D3．下图为一原电池装置，下列叙述中正确的是()A．铜离子在铜片表面被还原B．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液C．电流从锌片经导线流向铜片D．铜是正极，铜片上有气泡产生解析：该原电池中，较活泼的金属锌作负极，发生氧化反应，较不活泼的铜作正极，发生还原反应，电子由负极锌流出，经导线流向铜电极(电流的方向与之相反)，负极、正极的反应分别为负极：Zn－2e－=Zn2＋，正极：Cu2＋＋2e－=Cu；盐桥中的阳离子向正极区CuSO4溶液中迁移，故A正确，B、C、D错误。答案：A4．把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性依次由强到弱为()A．a＞c＞d＞b B．a＞b＞c＞dC．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a解析：原电池中，活泼金属作负极失去电子，较不活泼金属作正极，离子在正极得到电子。a、b相连时，a为负极，故活性a＞b；c、d相连时，电流由d到c，故d为正极，c为负极，故活动性c＞d；a、c相连时，c极产生气泡，说明H＋在c极得到电子变成氢气，说明c是正极，a为负极，故活动性a＞c；b、d相连时，b极产生气泡，说明H＋在b极得到电子变成氢气，说明b是正极，d为负极，故活动性d＞b；故四种金属活动性依次为a＞c＞d＞b。答案：A5．如图所示装置中，电流表A发生偏转，a极渐渐变粗，同时b极渐渐变细，c为电解质溶液，则a、b、c应是下列各组中的()A．a是Zn、b是Cu、c为稀H2SO4B．a是Cu、b是Zn、c为稀H2SO4C．a是Fe、b是Ag、c为AgNO3溶液D．a是Ag、b是Fe、c为AgNO3溶液解析：原电池工作时，a极渐渐变粗，同时b极渐渐变细，说明b极失去电子是负极，a极上金属离子得电子是正极，电解质溶液中含有先于H＋放电的金属阳离子。答案：D6．依据下列氧化还原反应设计一个原电池：2FeCl3＋Fe=3FeCl2要求：(1)画出此原电池的装置图，装置采纳烧杯和盐桥。(2)注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。解析：将该反应拆成两个半反应：Fe－2e－=Fe2＋(氧化反应)，2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋(还原反应)。负极发生氧化反应，电极材料应选参与反应的单质Fe，正极发生还原反应，电极材料应选比铁不活泼的金属或石墨等导体。电解质溶液负极池中选不能与铁反应的FeCl2溶液，正极选与铁能反应的FeCl3溶液。答案：(1)装置图如下：(2)电池的正、负极及外电路中电子的流向如上图所示。时间：40分钟[A级基础巩固]基础题Ⅰ1．下列说法正确的是()A．构成原电池正极和负极的材料必需是金属B．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原C．试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：构成原电池的电极材料可以是非金属如碳棒，所以A错。在原电池中电子流出的一极失电子被氧化，所以B错。粗锌中含有杂质可形成Zn－Cu原电池所以C对。能量转化率不行能达到100%，所以D错。答案：C2．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是()A．由Al­稀H2SO4­Cu组成原电池，其负极反应式为Al－3e－=Al3＋B．－＋4OH－=[Al(OH)4]－C．－=Cu2＋D．由Cu­浓HNO3­Al组成原电池，其负极反应式为Cu－2e－=Cu2＋答案：C3．某小组为探讨电化学原理，设计如图装置。下列叙述错误的是A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－=CuC．a和b分别连接足够电压的直流电源正、负极时，Cu2＋向铜电极移动D．无论a和b是否用导线连接，铁片均溶解，溶液从蓝色渐渐变成浅绿色解析：A.a和b不连接时，发生反应Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋，则铁片上会有金属铜析出，A项正确；B.a和b用导线连接时，Cu为正极，在正极上阳离子得电子，则发生Cu2＋＋2e－=Cu，B项正确；C.a和b分别连接足够电压的直流电源正、负极时，形成电解池，b与负极相连为阴极，阳离子向阴极移动，所以Cu2＋向Fe电极移动，C项错误；D.无论a和b是否用导线连接，均发生Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋，则铁片均溶解，溶液从蓝色渐渐变成浅绿色，D项正确。答案：C4．以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线中通过2mol电子时，下列说法正确的是()A．锌片溶解了1mol，铜片上析出1molH2B．两极上溶解和析出的物质的质量相等C．锌片溶解了31g，铜片上析出了1gH2D．锌片溶解了1mol，硫酸消耗了0.5mol解析：在涉及原电池的有关计算中，关键是要把握住一点即两极得、失电子数相等。利用这一特点，我们从电极反应式看：负极：Zn－2e－=Zn2＋；正极：2H＋＋2e－=H2↑。当溶解1mol锌时失去2mol电子，铜片上析出1mol氢气得到2mol电子，得失电子守恒，这样即可推出A正确。答案：A5．按下图装置试验，若x轴表示流出负极的电子的物质的量，则y轴应表示()①c(Ag＋)②c(NOeq\o\al(－,3))③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的质量A．①③ B．③④C．①②④ D．②答案：D基础题Ⅱ6．有a、b、c、d四个金属电极，有关的试验装置及部分试验现象如下：试验装置部分试验现象a极质量减小；b极质量增加b极有气体产生；c极无改变d极溶解；c极有气体产生电流从a极流向d极由此可推断这四种金属的活动性依次是()A．a>b>c>d B．b>c>d>aC．d>a>b>c D．a>b>d>c解析：由第一个装置a极溶解，可知a极是负极，金属活动性a>b，其次个装置依据氧化性、还原性的规律金属活动性b>c，故第三个装置的金属活动性d>c，由第四个装置电流从a→d，则电子从d→a，故金属活动性d>a。答案：C7．由锌片、铜片和200mL稀H2SO4组成的原电池如下图所示。(1)原电池的负极反应是________，正极反应是___________。(2)电流的方向是________。(3)一段时间后，当在铜片上放出1.68L(标准状况)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗________g锌，有________个电子通过了导线。解析：由题意得产生0.075molH2，通过0.075mol×2＝0.15mol电子，消耗0.075molZn和0.075molH2SO4。所以m(Zn)＝0.075mol×65g·mol－1＝4.875g，N(e－)＝0.15mol×6.02×1023mol－1＝9.03×1022。答案：(1)Zn－2e－=Zn2＋2H＋＋2e－=H2↑(2)由Cu极流向Zn极(3)4.8759.03×1022[B级实力提升]8．A、B、C、D四种金属按下表中的装置图进行试验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气泡产生依据试验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应是__________________。(2)装置乙中正极的电极反应是__________________。(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)四种金属活动性由强到弱的依次是________。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极质量增加，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，溶液pH渐渐变大。答案：(1)A－2e－=A2＋(2)Cu2＋＋2e－=Cu(3)变大(4)D>A>B>C9．某化学爱好小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列试验，试验结果记录如下：编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1MgAl稀盐酸偏向Al2AlCu稀盐酸偏向Cu3Al石墨稀盐酸偏向石墨4MgAlNaOH溶液偏向Mg5AlZn浓硝酸偏向Al依据上表中的试验现象完成下列问题：(1)试验1、2中Al所作的电极是否相同？(2)指出铝和石墨的电极名称并写出试验中的电极反应式和电池总反应方程式。铝为()___________________________________________。石墨为()_________________________________________。电池总反应方程式：____________________________________。(3)试验4中的铝作正极还是负极？________，为什么？_____________________________________________________。(4)试验5中，负极反应为________________________________。解析：(1)试验1中，Al不如Mg活泼，Al作正极；试验2中，Al比Cu活泼，Al作负极。(2)Al和石墨，Al作负极，发生的电极反应为Al－