高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池第1课时测试题

第四章　化学反应与电能

第一节　原电池

第1课时　原电池的工作原理

A级 必备知识基础练

1.下列烧杯中盛放的都是稀硫酸,在铜电极上能产生气泡的是(　　)

2.理论上不能设计为原电池的化学反应是(　　)

A.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH<0

B.HNO3(aq)+NaOH(aq)NaNO3(aq)+H2O(l)　ΔH<0

C.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH<0

D.2FeCl3(aq)+Fe(s)3FeCl2(aq)　ΔH<0

3.有关电化学知识的描述正确的是(　　)

A.CaO+H2OCa(OH)2,该反应可以放出大量的热,故可设计成原电池,把其中的化学能转化为电能

B.某原电池反应为Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥中可以是装有含KCl饱和溶液的琼胶

C.原电池的两极一定是由活泼性不同的两种金属组成

D.从理论上讲,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池

4.如图所示,杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入M的浓溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中,不考虑两球的浮力变化)(　　)

A.当M为CuSO4溶液、杠杆为导体时,A端低,B端高

B.当M为AgNO3溶液、杠杆为导体时,A端高,B端低

C.当M为盐酸、杠杆为导体时,A端高,B端低

D.当M为CuSO4溶液、杠杆为绝缘体时,A端低、B端高

5.某原电池装置如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)

盐桥中装有KCl饱和溶液的琼胶

A.电池工作中,盐桥中的Cl-向负极移动

B.负极电极反应式:2H++2e-H2↑

C.工作一段时间后,两烧杯中溶液pH均不变

D.Fe为正极,发生氧化反应

6.a、b两个烧杯中均盛有100 mL等浓度的稀硫酸,将足量的两份锌粉分别加入两个烧杯中,同时向a中加入少量CuSO4溶液,下列产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系正确的是(　　)

7.将铜片和银片用导线连接插入硝酸银溶液中,当线路中有0.2 mol的电子发生转移时,负极质量的变化是(　　)

A.增加6.4 g B.增加2.16 g

C.减轻6.4 g D.减轻2.16 g

8.为了避免锌片与Cu2+直接接触发生反应而影响原电池的放电效率,设计了如图装置,按要求回答下列问题:

(1)此装置工作时,可以观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,电池总反应为　　　　　　　　　　。 

(2)电池工作时,硫酸锌溶液中S移向　　　　,硫酸铜溶液中S移向　　　　。 

(3)此盐桥内为饱和KCl溶液,盐桥是通过　　　　　　的定向移动来导电的。在工作时,K+移向　　　　　　。 

B级 关键能力提升练

以下选择题中有一个或两个选项符合题目要求

9.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1 mol Co发生溶解时,正极有108 g Ag析出

10.如图是某同学设计的原电池装置,下列叙述正确的是(　　)

A.电极Ⅰ上发生还原反应,该电极为原电池的正极

B.电极Ⅱ的电极反应式为Cu2++2e-Cu

C.该原电池的总反应为2Fe3++CuCu2++2Fe2+

D.盐桥中装有含琼脂的氯化钾饱和溶液,其作用是传递电子

11.通过控制合适的反应条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　)

A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应

B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原

C.电流表读数为零时,反应达到化学平衡状态

D.电流表读数为零后,向甲中加入FeCl2固体,乙中的石墨电极为负极

12.原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法错误的是 (　　)

A.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池,负极反应式为Cu-2e-Cu2+

B.由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池,负极反应式为Al-3e-Al3+

C.由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池,负极反应式为Mg-2e-Mg2+

D.由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池,负极反应式为Cu-2e-Cu2+

C级 学科素养拔高练

13.已知反应As+2I-+2H+As+I2+H2O,现设计如图实验装置,进行下列操作:

(Ⅰ)向右侧烧杯内逐滴加入浓盐酸,发现电流表指针偏转;

(Ⅱ)若改向右侧烧杯中滴加40%NaOH溶液,发现电流表指针与(Ⅰ)实验的偏转方向相反。

请回答下列问题:

(1)两次操作中指针发生偏转的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反?试用化学平衡移动原理解释　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)(Ⅰ)操作过程中C1棒上发生的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)(Ⅱ)操作过程中C2棒上发生的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

第1课时　原电池的工作原理

1.A　装置B、C中无化学反应发生;D不能形成闭合回路;只有A能形成原电池,铜电极上有氢气产生。

2.B　原电池反应均是自发进行的放热的氧化还原反应,选项A、C、D均属氧化还原反应,理论上可以设计成原电池,而选项B是非氧化还原反应,不能设计成原电池。

3.D　CaO+H2OCa(OH)2不是氧化还原反应,A错误;KCl溶液和AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀易阻止原电池反应的发生,B错误;作电极的不一定是金属,如石墨棒也可作电极,C错误。

4.A　杠杆为导体时,该装置形成原电池,Fe为负极、Cu为正极,A、B、C项中Fe均会溶解,质量减轻,所以B端高。杠杆为绝缘体时,不形成原电池,D项中只在铁球上发生Fe+Cu2+Fe2++Cu的反应,铁球质量增加,B端低。

5.A　根据原电池工作原理,盐桥中阴离子向负极移动,所以Cl-向负极移动,故A正确;铁为负极:Fe-2e-Fe2+,正极电极反应式为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;总反应式为Fe+2H+Fe2++H2↑,铁为负极,发生氧化反应,故D错误。

6.B　硫酸的物质的量相等,锌粉过量,生成的H2的量由硫酸的物质的量决定。a中部分Zn与CuSO4溶液发生反应置换出Cu并形成“Zn|硫酸|Cu”原电池,反应速率加快,但两种情况产生的H2的体积相等。

7.C　构成的原电池中负极是单质铜,铜失去电子变成铜离子进入溶液,1 mol Cu失去2 mol电子,所以当线路中有0.2 mol的电子发生转移时,负极有0.1 mol Cu失去电子变成Cu2+进入溶液,质量减轻6.4 g。

8.答案 (1)锌片逐渐溶解,铜片上有红色物质析出,电流表指针发生偏转　Zn+Cu2+Zn2++Cu

(2)锌电极(或负极)　盐桥

(3)离子　正极区(或CuSO4溶液)

解析 (1)该装置为锌铜原电池,总反应式为Zn+Cu2+Cu+Zn2+,电池工作时,观察到①锌片不断溶解,②铜片上有红色物质析出,③电流表指针发生偏转。

(2)电池工作时,ZnSO4溶液中S向锌电极(或负极)移动,CuSO4溶液中S向盐桥移动。

(3)盐桥中,K+向正极区(或CuSO4溶液)移动,Cl-向负极区(或ZnSO4溶液)移动,这样依靠离子的定向移动形成闭合回路而导电。

9.BD　由甲可知Cd的活动性强于Co,由乙可知Co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;乙中有1 mol Co发生溶解时,电路中转移2 mol电子,则正极析出2 mol Ag,质量为216 g,D说法错误。

10.AC　电极Ⅰ上Fe3+得到电子发生还原反应,该电极为原电池的正极,A项正确;电极Ⅱ为原电池的负极,发生氧化反应,即Cu-2e-Cu2+,B项错误;该装置中发生的氧化还原反应为Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,C项正确;盐桥中的电解质电离出的离子发生定向移动进而形成电流,即盐桥中移动的是离子,D项错误。

11.D　由题图并结合原电池原理分析可知,Fe3+得到电子变为Fe2+,被还原,I-失去电子变为I2,被氧化,A、B项正确;电流表读数为零时,反应达到化学平衡状态,C项正确;向甲中加入FeCl2固体,平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2向逆反应方向移动,此时Fe2+被氧化,I2被还原,故甲中石墨电极为负极,乙中石墨电极为正极,D项错误。

12.AC　铁比铜活泼,铁为负极,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,故A错误;铝比铜活泼,铝为负极,负极反应式为Al-3e-Al3+,故B正确;虽然镁比铝活泼,但镁不与氢氧化钠溶液反应,因此铝为负极,负极反应式为Al+4OH--3e-Al+2H2O,故C错误;Al与浓硝酸发生钝化反应,则铜为负极,负极反应式为Cu-2e-Cu2+,故D正确。

13.答案 (1)两次操作中均能形成原电池,化学能转化成电能

(2)(Ⅰ)加酸,c(H+)增大,平衡正向移动,As得电子,I-失电子,所以C1极是负极,C2极是正极。(Ⅱ)加碱,c(OH-)增大,平衡逆向移动,As失电子,I2得电子,此时,C1极是正极,C2极是负极,故化学平衡向不同的方向移动,发生不同方向的反应,电子转移方向不同,即电流表指针偏转方向不同

(3)2I--2e-I2

(4)As+2OH--2e-As+H2O

解析 由于反应As+2I-+2H+As+I2+H2O是可逆反应,也是氧化还原反应。而且满足:①不同环境中的两电极(连接);②电解质溶液(电极插入其中,可发生自发的氧化还原反应);③形成闭合回路。因此可构成原电池。

当加酸时,c(H+)增大,平衡正向移动;C1的电极反应式:2I--2e-I2,为负极;C2的电极反应式:As+2H++2e-As+H2O,为正极。

当加碱时,c(OH-)增大,平衡向逆反应方向移动;C1的电极反应式:I2+2e-2I-,为正极;C2的电极反应式:As+2OH--2e-As+H2O,为负极。