高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第2节 化学能转化为电能——电池巩固练习

  第一章　化学反应与能量

第2节　化学能转化为电能——电池

第一课时 原电池的工作原理  达标测试

1．下列说法正确的是(　　)

A．原电池中，负极上发生的反应是还原反应

B．原电池中，电流的方向是负极－导线－正极

C．双液原电池中的盐桥是为了联通电路，所以也可以用金属导线代替

D．在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极

【答案】　D

【解析】　A项，负极上发生氧化反应；B项，电流的方向应是正极－导线－负极；C项，盐桥不能用导线代替。

2．某原电池反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，则下列说法中正确的是(　　)

A．用HNO3作电解质溶液           B．用锌作原电池正极

C．用铁作负极，铁的质量不变     D．用铜作原电池正极

【答案】　D

【解析】根据原电池反应式可以确定原电池负极为Fe，电解质溶液为稀盐酸或稀硫酸，但不能为HNO3，若为稀HNO3，则原电池反应为3Fe＋8H＋＋2NO===2NO↑＋3Fe2＋＋4H2O。

3. 在理论上不能用于设计原电池的化学反应是(　　)

A.H2SO4(aq)+BaCl2(aq)BaSO4(s)+2HCl(aq)　ΔH<0

B.2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)　ΔH<0

C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)4Fe(OH)3(s)　ΔH<0

D.3Cu(s)+8HNO3(aq)3Cu(NO3)2(aq)+2NO(g)+4H2O(l)　ΔH<0

【答案】A

【解析】A.属于复分解反应，不是氧化还原反应，不能用于设计原电池，符合题意；B、C、D属于自发的氧化还原反应，能设计成原电池。

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．铜电极上发生氧化反应

B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)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

【答案】C

【解析】A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SO)不变，错误；C项，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn2＋)>

M(Cu2＋)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2＋通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。

5．一个电池反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该反应的原电池正确组合是(　　)

【答案】C

【解析】该原电池负极为Zn，正极为比Zn不活泼的金属或石墨等，电解质溶液中含有Cu2＋，故只有C选项正确。

6. 等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加少量的CuSO4溶液，如图中产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系，正确的是(　　)

【答案】A

【解析】若向a中加入少量的CuSO4溶液，则发生反应:Zn+CuSO4Cu+ZnSO4，消耗一部分Zn，生成的Cu附着于Zn上，构成无数微小的Cu-Zn原电池，加快了Zn的反应速率，所以Zn与稀硫酸反应时，加入CuSO4溶液则反应速率加快，生成H2的量a小于b。

7. 某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是(　　)

A.电池工作中，盐桥中的Cl-向负极移动

B.负极反应式:2H++2e-H2↑

C.工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变

D.Fe作正极，发生氧化反应

【答案】A

【解析】根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥的作用是构成闭合回路和平衡两烧杯中的电荷，所以Cl-向负极移动，故A正确；铁作负极，电极反应式:Fe-2e-Fe2+，正极反应式为2H++2e-H2↑，故B错误；左烧杯中pH基本不变，右烧杯中消耗H+，c(H+)减小，pH增大，故C错误；总电极反应式为Fe+2H+Fe2++H2↑，铁作负极，发生氧化反应，故D错误。

8. 铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是(　　)

A.正极反应为Zn-2e-Zn2+                         B.电池反应为Zn+Cu2+Zn2++Cu

C.在外电路中，电流从负极流向正极      D.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液

【答案】B

【解析】电池的正极得电子，A选项错误；结合该电池的装置图可知，该过程中的氧化还原反应为Zn+Cu2+Zn2++Cu，B选项正确；外电路中，电子从负极流向正极，C选项错误；左烧杯中由于Zn失去电子形成Zn2+，使得该烧杯中正电荷的离子增加，为维持电中性，K+应该通过盐桥流向CuSO4所在的右烧杯，D选项错误。

9. 某小组为研究电化学原理，设计如图装置，下列叙述不正确的是(　　)

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-Cu

C.无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色

D.a、b连接起来，铁失电子的速率等于两端不连接的速率

【答案】D

【解析】a、b不连接，未形成原电池，Cu2+与Fe在接触面上直接反应，A项正确；a、b用导线连接，铜片作正极，Cu2+在该电极上得电子，B项正确；a、b连接与否，溶液中的Cu2+均得电子发生还原反应生成Cu，Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2+，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；a、b连接起来，铁失电子的速率大于两端不连接的速率，D项错误。

10．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：

由此判断这四种金属的活动性顺序是(　　)

A．a>b>c>d   B．b>c>d>a

C．d>a>b>c   D．a>b>d>c

【答案】　C

【解析】由第一个装置a极溶解，故a为负极，可知金属活动性a>b，第二个装置依据金属活动顺序可知金属活动性b>c；同理第三个装置d极溶解可知d极为负极，金属活动性d>c，由第四个装置电流从a极流向d极，则电子从d极流向a极，故金属活动性d>a，则选项C符合题意。

11．由锌片、铜片和200 mL稀H2SO4组成的原电池如下图所示。

(1)原电池的负极反应式为_______________________________________，

正极反应式为___________________________________________。

(2)电流的方向是________。

(3)一段时间后，当在铜片上放出1.68 L(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，原硫酸的物质的量浓度是________。

【答案】　(1)Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑  (2)由Cu极流向Zn极

(3)4.875　9.03×1022　0.75 mol·L－1

【解析】　(3)产生0.075 mol H2，通过0.075×2＝0.15(mol)电子，消耗0.075 mol Zn和0.075 mol H2SO4。所以m(Zn)＝0.075 mol×65 g·mol－1＝4.875 g，N(e－)＝0.15 mol×6.02×1023 mol－1＝9.03×1022，c(H2SO4)＝＝0.75 mol·L－1。

12.根据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Ag(s)，设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼脂-饱和KNO3溶液。请回答下列问题:             

(1)电极X的材料是____________；电解质溶液Y是____________。 

(2)银电极为电池的____________极，写出两电极的电极反应式： 

银电极：_______________________________；X电极：________________________________。 

(3)外电路中的电子是从____________电极流向____________电极。 

(4)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是____________(填字母)。 

A.K+    B.NC.Ag+   D.S

(5)其中CuSO4溶液能否被H2SO4(稀)溶液代替____________。Ag电极能否被石墨代替___________。 

【答案】(1)Cu　AgNO3溶液        (2)正　2Ag++2e-2Ag　Cu-2e-Cu2+

(3)Cu　Ag　(4)B　(5)能　能

【解析】(1)由反应方程式可知，Cu为还原剂，作负极，即Cu为X极；Ag+(aq)为氧化剂，即Y应为AgNO3溶液。(2)银电极为电池的正极，正极发生还原反应:2Ag++2e-2Ag，负极(X电极)发生氧化反应:Cu-2e-Cu2+。(3)外电路中的电子从Cu电极(负极)流向Ag电极(正极)。(4)左边烧杯中Cu-2e-Cu2+，阳离子浓度增加，故盐桥中的阴离子N移向CuSO4溶液中。(5)CuSO4溶液主要具有导电性的作用，可以被其他不与Cu反应的电解质溶液代替。正极本身不参与反应，只要是活泼性比Cu差的金属或能导电的非金属均可以作电极，故Ag电极能被石墨代替。

13.有A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。

根据实验现象回答下列问题：

(1)装置甲中负极的电极反应式是_______________________。 

(2)装置乙中正极的电极反应式是_______________________。 

(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顺序是____________________________。 

【答案】(1)A-2e-A2+     (2)Cu2++2e-Cu    (3)变大   (4)D>A>B>C

【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极增重，即析出Cu，则B为负极，活动性B>C；丙中A上有气体产生即有H2产生，则A为正极，活动性D>A，随着H+的消耗，丙溶液pH变大。