高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能第一节 原电池第1课时课后作业题

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一、选择题
1．某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是( D )
A．Zn为负极，发生还原反应
B．b电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
C．电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极
D．电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜
解析：Zn为负极，发生氧化反应，A项错；因Cl－向负极移动，b是负极，a是正极，Fe3＋在a极上发生还原反应，2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，B项错误；电子由负极沿导线流向正极，电子不能通过电解质溶液，C项错误；正极材料本身不参与反应，可以选石墨、铂电极、也可选比锌活泼性差的铜，D项正确。
2．有关如图所示原电池的叙述，正确的是(盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液)( C )
A．铜片上发生氧化反应
B．取出盐桥后，电流计依然发生偏转
C．反应中，盐桥中的K＋会移向CuSO4溶液
D．反应前后铜片质量不改变
解析：Cu为正极，发生还原反应，A项错；取出盐桥后，原电池断路，电流计指针不偏转，B项错；原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥中K＋会向CuSO4溶液移动，C项正确；Cu极上的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，正极上析出铜，使铜片质量增加，D项错误。
3．有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：
由此可判断这两种金属的活动性顺序是( C )
A．d>a>c>b B．b>c>d>a
C．d>a>b>c D．a>b>d>c
解析：原电池中较活泼的金属是负极，失电子发生氧化反应，溶液中阳离子移向正极，得电子发生还原反应。a极质量减小，b极质量增加，a是负极，b是正极，金属性a>b；b极有气体，c极无变化，说明金属性b>c；d极溶解，c极有气体，说明d是负极，金属性d>c；a、d构成的原电池中，电流从a极流向d极，说明a作正极，金属性d>a，所以金属活动性d>a>b>c，选C。
4．在探究柠檬电池的工作原理时，某课外小组同学发现：当按图Ⅰ所示连接一个柠檬时，二极管不发光；按图Ⅱ所示连接几个柠檬时，二极管发光。下列说法不正确的是( A )
A．图Ⅰ中二极管不发光，说明该装置不构成原电池
B．图Ⅱ中铁环为负极、铜线为正极，负极的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋
C．图Ⅰ中二极管不发光的原因是单个柠檬电池的电压较小
D．图Ⅱ中所得的电池组的总电压是各个柠檬电池的电压之和
解析：A项，图Ⅰ所示，符合构成原电池的条件，连接一个柠檬，二极管不发光是因为单个柠檬电池提供的电压较小，错误；B项，图Ⅱ中活泼金属铁作负极，不活泼金属铜作正极，负极的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正确；C项，图Ⅰ中构成原电池，二极管不发光的原因是单个柠檬电池的电压较小，正确；D项，图Ⅱ中四个柠檬电池为串联关系，所得的电池组的总电压是各个柠檬电池的电压之和，正确。
二、非选择题
5．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__C__(填字母)。
(2)写出该装置正极反应的电极反应式__2H＋＋2e－===H2↑__。
(3)该装置中溶液里的阴离子移向__Zn__(填电极的化学式)极。
(4)若装置中转移了0.2 ml电子，则理论上溶液增加的质量是__6.3_g__。
解析：(1)原电池的构成条件：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发地进行氧化还原反应，C装置符合构成原电池的条件，故C正确。(2)C装置中Ag作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，其电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。(3)阴离子移向负极锌。(4)装置中转移了0.2 ml电子，根据总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，则理论上溶液质量增重0.1×65 g－0.1×2 g＝6.3 g。
6．(1)控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。
请回答下列问题：
①反应开始时，乙中石墨电极上发生__氧化__(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为__2I－－2e－===I2__。
甲中石墨电极上发生__还原__(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为__2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋__。
②电流表读数为0时，反应达到平衡状态，此时在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作__正__(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为__I2＋2e－===2I－__。
(2)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为__O2＋4e－＋4H＋===2H2O__。
解析：(1)根据反应2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，原电池的电极反应：负极2I－－2e－===I2，发生氧化反应；正极2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，发生还原反应。①反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应；②当电流表读数为0时反应已平衡，此时，在甲中加入FeCl2固体，反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动。因此，右侧石墨作正极，电极反应式为I2＋2e－===2I－；左侧石墨作负极，电极反应式为2Fe2＋－2e－===2Fe3＋。
(2)Cu作负极，O2在正极上得电子：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
7．食物在空气中因为与氧气反应而腐败变质，尤其是坚果类的食品，由于其含有大量的不饱和脂肪酸，在空气中更容易与氧气反应，并且变质的同时还会产生致癌物质。同时，坚果还能够吸收空气中的水蒸气而受潮变软影响口感。食品保鲜所用的“双吸剂”，是由还原铁粉、生石灰、活性炭和氯化钠等按照一定比例组成的混合物，可同时吸收氧气和水，延长食品保质期。
(1)“双吸剂”中起到吸水作用的物质是__生石灰__。
(2)“双吸剂”吸收氧气时，发生了原电池反应。写出正极材料、负极材料及电极反应。
(3)“双吸剂”过一段时间由灰黑色变成红色，红色物质的主要成分是什么？
解析：(1)生石灰。
(2)正极为活性炭，电极反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；负极为铁粉，电极反应为：Fe－2e－===Fe2＋。
(3)Fe2O3。
B 级·能力提升练
一、不定项选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)
1．下列装置不可以组成原电池的是( C )
解析：C中的装置没有形成闭合回路。
2．下列关于实验现象的描述不正确的是( CD )
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．把镁条和铝条紧靠在一起浸入氢氧化钠溶液中，镁条表面出现气泡
C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D．把锌粒放入盛有稀盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率减少
解析：选项A形成原电池，铜片作正极，表面出现氢气泡；选项B也形成原电池，但在强碱性溶液中，铝可以反应，镁不能，铝失去电子作负极，镁作正极，表面出现氢气泡；C选项铜片把三价铁离子还原为亚铁离子，不能置换出金属铁；D选项锌能置换出铜，锌、铜形成无数微小原电池，增大气泡放出速率。
3．将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是( CD )
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．产生气泡的速率甲比乙大
解析：图甲是一个原电池装置，负极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋，正极(Cu)：2H＋＋2e－===H2↑，形成原电池能增大产生氢气的速率；图乙中，Zn直接与稀硫酸反应生成H2：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，甲、乙两烧杯中H2SO4均被消耗，溶液的pH均增大。
4．图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是( BC )
A．甲中电池总反应的离子方程式为Cd(s)＋C2＋(aq)===C(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，并传导电子
D．乙中有1 ml电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出
解析：由甲可知，Cd的活动性强于C，由乙可知，C的活动性强于Ag，即Cd的活动性强于Ag，故Ag不能置换出Cd，B项错误；盐桥中电子不能通过，C项错误。
5．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，对此装置的下列说法正确的是( C )
A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y
B．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn
C．若两电极都是金属，则它们的活动性为X＞Y
D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
解析：由图可知，电子的流动方向是X→外电路→Y，则电流的方向就为Y→外电路→X；X为原电池的负极，Y为正极；X极应发生氧化反应，Y极应发生还原反应。
二、非选择题
6．(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计。
锌片上发生的电极反应：__Zn－2e－===Zn2＋__；银片上发生的电极反应：__2H＋＋2e－===H2↑__。
(2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：
①产生氢气的体积(标准状况)；
②通过导线的电量。(已知NA＝6.02×1023 ml－1,1个电子所带的电量为1.60×10－19C)
答：①产生氢气的体积是4.48 L；②通过导线的电量为3.85×104C。
解析：(1)锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，锌片作负极，失电子发生反应：Zn－2e－===Zn2＋；溶液中H＋在正极上得电子。
(2)锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量，设产生的氢气在标准状况下的体积为x。
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
65 g 22.4 L
60 g－47 g＝13 g x
x＝13 g×22.4 L÷65 g＝4.48 L
反应消耗的锌的物质的量为：13 g÷65 g·ml－1＝0.2 ml
通过导线的电量为：0.20 ml×2×6.02×1023 ml－1×1.60×10－19C≈3.85×104C
7．某研究性学习小组欲探究原电池的形成条件，按下图所示装置进行实验并得到下表实验结果：
分析上述实验，回答下列问题：
(1)实验2中电流由__B__(填“A”或“B”，下同)极流向__A__极。
(2)实验6中电子由B极流向A极，表明负极是__铝__(填“镁”或“铝”)电极。
(3)实验5表明__B__。
A．铜在潮湿空气中不会被腐蚀
B．铜的腐蚀是自发进行的
(4)分析上表有关信息，下列说法不正确的是__A__。
A．相对活泼的金属一定作负极
B．失去电子的电极是负极
C．烧杯中的液体必须是电解质溶液
D．原电池中，浸入同一电解质溶液中的两个电极，是活泼性不同的两种金属(或其中一种是导电的非金属)
解析：(1)原电池中，电流由正极流向负极，实验2中，Cu为正极，Zn为负极；(2)电子由负极流向正极，实验6中电子由B极流向A极，表明负极是Al；(3)实验5说明铜的腐蚀是自发进行的；(4)判断原电池负极时，不能简单地比较金属的活动性，要看反应的具体情况，如Al在强碱溶液中比Mg更易失电子，形成原电池时，Al作负极，Mg作正极，故A错误。
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
产品属性/PRODUCP ATTRIBUTE
►名称：食品用脱氧剂
►型号：50型300粒
►成分：还原铁粉、生石灰、水、食盐、活性炭
►类别：自立型
►标准吸氧量：50 mL
►保质期：两年
实验
序号
A
B
烧杯中
的液体
灵敏电流计指
针有无偏转
1
Zn
Zn
乙醇
无
2
Zn
Cu
稀硫酸
有
3
Zn
Zn
稀硫酸
无
4
Zn
Cu
苯
无
5
Cu
C
氯化钠溶液
有
6
Mg
Al
氢氧化钠溶液
有