2025版高中化学第四章电化学基础第1节原电池课时作业新人教版选修4

PAGEPAGE1第四章第一节原电池基础巩固1．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极无变更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(C)A．a>b>c>d B．b>c>d>aC．d>a>b>c D．a>b>d>c解析：由第一个装置可知a极溶解，故a极是负极，可知金属活动性a>b；其次个装置依据氧化性，还原性的规律可知金属活动性b>c；由第三个装置得金属活动性d>c；第四个装置电子从d→a；故金属活动性d>a。2．理论上不能设计为原电池的化学反应是(B)A．CH4(g)＋2O2(g)eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2(g)＋2H2O(l)ΔH<0B．HNO3(aq)＋NaOH(aq)=NaNO3(aq)＋H2O(aq)ΔH<0C．2H2(g)＋O2(g)eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2O(l)ΔH<0D．2FeCl3(aq)＋Fe(s)=3FeCl2(aq)ΔH<0解析：原电池反应均是氧化还原反应，A、C、D均属氧化还原反应，理论上可以设计成原电池，而B是非氧化还原反应，不能设计成原电池。3．(2024·山东潍坊)如图是某爱好小组同学设计的原电池装置，下列叙述不正确的是(C)A．电极I作原电池的正极B．电极II的电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋C．该原电池的总反应为Fe3＋＋Cu＝Cu2＋＋Fe2＋D．盐桥中装有含氯化钾的球脂，K＋移向FeCl3溶液解析：A、铂电极上铁离子得电子发生还原反应，所以铂电极作正极，故A正确；B、铜电极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu－2e－=Cu2＋，故B正确；C、该原电池负极上铜失电子，正极上铁离子得电子，所以其电池反应式为2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋，故C错误；D、盐桥的作用是平衡正负极两池的电荷，盐桥中离子的定向移动形成电流，K＋移向FeCl3溶液，移向正极，故D正确；故选C。4．(2024·吉林毓文中学高二期中)下图是某校试验小组设计的一套原电池装置，下列有关描述不正确的是(B)A．此装置能将化学能转化为电能B．石墨电极的反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．电子由Cu电极经导线流向石墨电极D．电池的总反应式：2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O解析：该装置是原电池装置，可以把化学能转化为电能，A正确；石墨电极通入的是氧气，氧气发生还原反应，电解质溶液为盐酸，所以电极反应式是O2＋4e－＋4H＋=2H2O，B错误；因为石墨电极发生还原反应，所以石墨作正极，则Cu作负极，电子由负极(Cu电极)经导线流向正极(石墨电极)，C正确；该电池的正极反应是Cu失去电子生成Cu2＋，所以电池的总反应式为2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O，D正确。5．100mL2mol·L－1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采纳的方法是(B)A．加入适量的6mol/L的盐酸B．加入数滴氯化铜溶液C．加入适量蒸馏水D．加入适量的氯化钠溶液解析：A项，加入6mol·L－1的盐酸，会使产生的H2总量增加；B项，加入CuCl2溶液后，Zn置换出Cu，Cu附着在Zn上，形成原电池，加快反应速率；C、D两项，蒸馏水和NaCl溶液都会稀释原盐酸溶液，使反应速率减慢。6．如图所示的装置，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中，使之平衡。当心地向烧杯中心滴入CuSO4溶液，片刻后可视察到的现象是(D)A．铁圈和银圈左右摇摆不定 B．保持平衡状况C．铁圈向下倾斜 D．银圈向下倾斜解析：滴入CuSO4溶液后，形成原电池，Fe作负极，Ag作正极，在铁圈上：Fe－2e－=Fe2＋，使铁圈质量削减；在Ag圈上：Cu2＋＋2e－=Cu，生成的Cu附着在Ag上，使Ag圈质量增多，所以银圈向下倾斜。7．下列叙述正确的是(B)A．反应AlCl3＋4NaOH=NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，可以设计成原电池B．Zn和稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液能加快产生H2的速率C．把Fe片和Cu片放人稀硫酸中，并用导线把二者相连，视察到Cu片上产生大量气泡，说明Cu与H2SO4能发生反应而Fe被钝化D．Zn—Cu原电池工作过程中，溶液中H＋向负极作定向移动解析：A项，属于非氧化还原反应，不能用于设计原电池；B项，锌与置换出来的铜在电解质溶液中构成原电池，加快产生H2的速率；C项，Cu与稀H2SO4不反应，Fe在稀H2SO4中不发生钝化；D项，H＋应向原电池的正极作定向移动。8．某校化学探讨性学习小组欲设计试验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关试验项目：方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，视察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为__Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑___。方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。正极反应式：__2H＋＋2e－=H2↑___；负极反应式：__Fe－2e－=Fe2＋___。方案Ⅲ：结合你所学的学问，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简洁试验方案(与方案I、Ⅱ不能雷同)：__把铁片插入CuSO4溶液中，一段时间后，视察铁片表面是否生成红色物质(合理即可)___，用离子方程式表示其反应原理：__Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋___。9．(2024·浙江宁波中学模拟)有甲、乙两位同学均想利用原电池反应验证金属的活动性依次，并探究产物的有关性质。他们分别设计了如图所示的原电池，请回答下列问题。(1)a中正极上的试验现象是__产生气泡___。(2)b中总反应的离子方程式是__2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑___。(3)该试验证明白“利用金属活动性依次表可干脆推断原电池的正负极”，这种做法__不行靠___(填“牢靠”或“不行靠”)，如不行靠，请提出另一种推断原电池正负极可行的方案__将两种金属电极通过导线连上电流表并插入电解质溶液中构成原电池，利用电流表检测电流的方向，从而推断电子流淌的方向，由此确定原电池的正负极___(若认为牢靠，此空可不作答)。(4)一段时间后，乙同学将b中两电极取出，然后取少许b中溶液逐滴滴加6mol·L－1稀硫酸直至过量，可能视察到的现象是__起先无明显现象，一段时间后，产生白色沉淀，后沉淀渐渐溶解直至消逝___，各阶段对应的离子方程式分别是__H＋＋OH－=H2O，AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓，Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O___。解析：当稀硫酸是电解质溶液时，Mg作负极(金属活动性：Mg>Al)，Al作正极，Al电极上产生气泡；当NaOH溶液是电解质溶液时，Al作负极(Mg不与NaOH溶液反应)，总反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。通过本题可知，原电池的两电极与电解质溶液有关，电解质溶液不同，导致两电极发生变更(正负极变更)；将b中两电极取出，电解质溶液中含有AlOeq\o\al(－,2)，是NaOH和NaAlO2的混合溶液，所以逐滴滴加稀硫酸，应先中和掉NaOH，再与NaAlO2反应生成沉淀，当稀硫酸过量时，Al(OH)3沉淀渐渐消逝。能力提升1．(2024·辽宁锦州高一期末)如图所示是Zn和Cu组成的原电池，某试验爱好小组做完试验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上描述合理的是(D)①Cu为负极，Zn为正极②Cu极上有气泡产生，发生还原反应③SOeq\o\al(2－,4)向Cu极移动④若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25mol气体⑤正极反应式：Cu－2e－=Cu2＋，发生氧化反应⑥电子的流向：Cu→ZnA．①②③ B．②④⑥C．③④⑤ D．②④解析：锌和铜组成原电池，锌为负极，铜为正极，故①错误，铜为正极，溶液中的氢离子得到电子生成氢气，发生还原反应，故②正确；硫酸根离子向锌极移动，故③错误；当有2mol电子转移时，生成1mol氢气，所以当有0.5mol电子转移时，生成0.25mol氢气，故④正确；铜为正极，H＋在正极发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，故⑤错误；电子从锌电极经过导线流向铜电极，故⑥错误。2．(2024·山东济南)试验发觉，298K时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3＋马上被还原成Fe2＋。某夏令营爱好小组依据该试验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是(D)A．该原电池的正极反应是Zn－2e－=Zn2＋B．该电池总反应为3Zn＋2Fe3＋=2Fe＋3Zn2＋C．该电池铂电极上有气泡出现D．左烧杯中溶液的血红色渐渐褪去解析：A、该原电池的负极反应是Zn－2e－=Zn2＋，正极反应是Fe3＋＋e－=Fe2＋，选项A错误；B、该电池总反应为Zn＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Zn2＋，选项B错误；C、铂电极上的反应为Fe3＋＋e－=Fe2＋，电极上没有气泡出现，选项C错误；D、左烧杯中反应为Fe3＋＋e－=Fe2＋，溶液的血红色渐渐褪去，选项D正确。答案选D。3．某同学依据离子反应方程式2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋来设计原电池。下列设计方案中可行的是(B)A．电极材料为Fe和Zn，电解质溶液为FeCl3溶液B．电极材料为Fe和石墨，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液C．电极材料为Fe和石墨，电解质溶液为FeCl2溶液D．电极材料为石墨，电解质溶液为FeCl3溶液解析：据反应2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋知，负极发生氧化反应的是Fe－2e－=Fe2＋，因此Fe作负极，正极应是活泼性比Fe弱的金属或碳棒，电解质溶液应是可溶性铁盐，B合适。4．下图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某试验爱好小组同学做完试验后，在读书卡片上记录如下：eq\x(\a\al(卡片：No.28时间：2015.03.20,试验后的记录：,①Zn为正极，Cu为负极,②H＋向负极移动,③电子流淌方向为Zn→Cu,④Cu极有H2产生,⑤若有1mol电子流过导线，则产生的H2为0.5mol,⑥正极反应式：Zn－2e－=Zn2＋))卡片上的描述合理的是(B)A．①②③ B．③④⑤C．①⑤⑥ D．②③④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。5．按下图装置试验，若x轴表示负极流出的电子的物质的量，则y轴应表示(D)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解析：在这个原电池中，负极：Fe－2e－=Fe2＋，正极：Ag＋＋e－=Ag，使b棒增重，溶液中c(NOeq\o\al(－,3))不变。6．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(C)A．铜电极上发生氧化反应B．电池工作一段时间后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))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解析：题中所述锌铜原电池中，Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋；Cu为正极，电极反应式为Cu2＋＋2e=Cu，发生还原反应。Zn2＋通过阳离子交换膜向正极移动；乙池溶液中消耗的Cu2＋与由甲池迁移过来的Zn2＋的物质的量相同，则乙池溶液质量增加。溶液中的阴离子无法通过阳离子交换膜。故选C。7．Mg－H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是(C)A．Mg电极是该电池的正极B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应C．石墨电极旁边溶液的pH增大D．溶液中Cl－向正极移动解析：在原电池中活泼金属做负极，A错；H2O2具有强氧化性，在反应过程中发生还原反应，B错；石墨电极为原电池的正极，电极反应式为H2O2＋2e－＋2H＋=2H2O，电极旁边溶液pH增大，C正确；原电池电解质溶液中阴离子向负极移动，D错。8．某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性依次，有甲、乙两位同学均运用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol·L－1稀H2SO4中，乙同学将电极放入6mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。(1)写出甲池中发生的有关电极反应式：负极__Mg－2e－=Mg