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高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第一节 原电池精品ppt课件
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第4章 电化学基础4.1 原电池(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题（共15小题，每小题只有一个正确答案）1．在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的铁片和铜片，下列叙述中正确的是A．铜片上有H2逸出B．电子通过导线由铜片流向铁片C．溶液中的H+向铁片附近定向迁移D．铁片发生的反应是Fe-3e-=Fe3+【答案】A【解析】该装置中，Fe比Cu易失电子，Fe作负极、Cu作正极，负极上电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，正极上电极反应式为2H++2e-=H2↑，电子流入的电极是正极、流出的电极为负极。铜是正极，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑，所以有H2逸出，A项正确；负极是电子流出的电极，电子通过导线由铁片流向铜片，B项错误；原电池中阳离子移向正极，则溶液中H+向铜片移动，C项错误；铁失电子而作负极，所以铁片逐渐溶解，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，D项错误。答案选D。2．用铜片、银片设计成如图所示的一个原电池，其中盐桥里装有含琼胶的饱和溶液。下列说法正确的是A．外电路中电子由银片流向铜片 B．盐桥可以用装有含琼胶的KCl饱和溶液代替C．铜电极发生还原反应 D．电路中每转移2mol电子，正极增重216g【答案】D【解析】该原电池中，铜片作负极，在反应中失去电子，电极方程式为Cu-2e-=Cu2+，银片为正极，在反应中得到电子，电极方程式为Ag++e-=Ag，据此分析作答。电子通过外电路从负极流向正极，则外电路中电子由铜片流向银片，A项错误；用装有含琼胶的KCl饱和溶液代替，氯离子会与银离子反应，生成沉淀，B项错误；铜片为负极，在反应中失去电子，发生氧化反应，C项错误；电路中每转移2mole-，生成2molAg，则正极增重216g，D项正确。答案选D。3．关于下图所示的原电池，下列说法正确的是A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－===H2↑D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变【答案】A【解析】锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A项正确；盐桥中的阴离子向负极移动，B项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，C项错误；取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反应后质量增加，D项错误。答案选A。4．某电池的总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，能实现该反应的原电池是【答案】A【解析】Fe+2Fe3+=3Fe2+反应为氧化还原反应，可设计为原电池，设计应符合以下条件：①负极为Fe，正极材料为活泼性比Fe差的金属或可导电的非金属；②电解质溶液应为含Fe3+的溶液，然后对各个选项逐一分析判断。Fe为负极，C为正极，电极活动性：Fe＞C，电解质溶液FeCl3溶液中含有Fe3+，A项符合题意；Fe为负极，C为正极，电极活动性：Fe＞C，电解质溶液FeSO4溶液中含有Fe2+，而不含有Fe3+，B项不符合题意；Zn为负极，Fe为正极，电极活动性：Zn＞Fe，电解质溶液Fe2(SO4)3溶液中含有Fe3+，但电池反应为Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+，C项不符合题意；Fe为负极，Ag为正极，电极活动性：Fe＞Ag，电解质溶液 CuSO4溶液中含有Cu2+，而不含有Fe3+，电池反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，D项不符合题意。答案选A。5．等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积（V）与时间（t）的关系，其中正确的是A． B． C． D．【答案】A【解析】等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀硫酸，向a中加入少量的CuSO4溶液，锌粉与CuSO4发生反应，Zn+Cu2+=Cu+Zn2+，形成铜锌原电池，加快了反应速率，但反应消耗了锌粉，故反应结束后生成的氢气的体积小于b中生成氢气的体积，A项图像符合题意。答案选A。6．被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰，在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液，电池总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO(OH)。下列说法正确的是A．该电池的正极为锌B．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用C．当0.1 mol Zn完全溶解时，流经电解液的电子个数为1.204×1023D．电池正极反应式为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-【答案】D【解析】从电池反应可知，锌失去电子被氧化，所以锌是负极，MnO2被还原，MnO2为正极。电子经外电路从负极流向正极，不经过电解质溶液。【详解】从电池反应可知，锌失去电子被氧化，所以锌是负极，A项错误；由电池反应可知，MnO2被还原，MnO2为正极，B项错误；电子经外电路从负极流向正极，不经过电解质溶液，C项错误；电池正极上，MnO2被还原，其电极反应式为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-，D项正确。答案选D。7．10mL浓度为的溶液与过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是A．加入适量的的溶液 B．加入适量的蒸馏水C．加入数滴硫酸铜溶液 D．加入适量的硫酸钠溶液【答案】C【解析】加入适量的的溶液，增大了氢离子的浓度，也增大了氢离子的物质的量，生成的总量会增多，A项错误；加入适量蒸馏水，氢离子的浓度减小，化学反应速率减小，B项错误；加入数滴硫酸铜溶液，Zn足量，构成锌铜原电池，加快反应速率，且没有改变氢离子的物质的量，不影响生成氢气的总量，C项正确；加入适量的硫酸钠溶液，氢离子的浓度减小，化学反应速率减小，D项错误。答案选C。8．（2022·全国·高二课时练习）探究化学反应中的能量转化，实验装置(装置中的试剂及用量完全相同)及实验数据如下(注：注射器用于收集气体并读取气体体积)。下列说法不正确的是A．装置②中的Cu表面有气泡产生，而装置①中的Cu表面无气泡B．装置①和②中发生反应的离子方程式都为：C．原电池反应能加快化学反应速率，导致装置①中反应的平均速率比装置②中的小D．由实验数据可知，原电池的化学能全部转化为电能【答案】D【解析】装置①为锌与稀硫酸的反应，装置②为Zn、Cu与稀硫酸形成的原电池。装置②中的表面有气泡产生，是原电池的正极，而装置①中的表面无气泡，仅是化学反应，表面有气泡，A项正确；装置①为锌与稀硫酸的反应，离子方程式为；装置②为Zn、Cu与稀硫酸形成的原电池，总反应式为，B项正确；基于表格数据信息的证据推理可知，收集相同体积的气体装置②需要的时间更短，故原电池反应能加快化学反应速率，C项正确；化学能有一部分转化为了热能，而不是全部转化为电能，表现在温度升高上，也是基于证据的推理，D项错误。答案选D。9．（2022·全国·高二课时练习）锌铜原电池装置如图所示，盐桥中装有含饱和溶液的琼胶，下列说法不正确的是A．Ⅱ中盐桥的作用是形成闭合回路，平衡溶液电荷B．电池工作时，Ⅱ中盐桥内向右侧烧杯移动C．Ⅰ和Ⅱ的反应原理均为：D．Ⅱ中盐桥可用吸有饱和溶液的滤纸条代替【答案】B【解析】由原电池的工作原理可知，Ⅱ中盐桥的作用是通过阴阳离子的定向移动形成闭合回路，维持平衡溶液中的电荷守恒，A项正确；由图可知，Ⅱ中锌为原电池的负极，铜为正极，则电池工作时，Ⅱ中盐桥内氯离子向左侧烧杯移动，B项错误；由原电池的工作原理可知，Ⅰ和Ⅱ的反应原理均为，C项正确；若用吸有氯化钾饱和溶液的滤纸条代替盐桥，也能起到通过阴阳离子的定向移动形成闭合回路，维持平衡溶液中的电荷守恒的作用，所以Ⅱ中盐桥可用吸有氯化钾饱和溶液的滤纸条代替，D项正确。答案选B。10．锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示下列说法不正确的是A．金属锂作负极，发生氧化反应B．Li+通过有机电解质向水溶液处移动C．正极的电极反应：O2+4e—==2O2—D．电池总反应：4Li+O2+2H2O==4LiOH【答案】C【解析】在锂空气电池中，金属锂失去电子，发生氧化反应，为负极，A项正确；Li在负极失去电子变成了Li+，会通过有机电解质向水溶液处（正极）移动，B项正确；正极氧气得到了电子后与氢结合形成氢氧根，电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，C项错误；负极的反应式为Li-e-= Li+，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应则为4Li+O2+2H2O==4LiOH，D项正确。答案选C。二、非选择题(本题包括5小题)11．某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理(Cu：相对原子质量为64)。按照实验步骤依次回答下列问题：（1）导线中电子移动方向为___(用a、b表示)。（2）原电池的正极为__。（3）写出装置中铜电极上的电极反应式：___。（4）若装置中铜电极的质量增加32g，则导线中转移的电子数目为__。（5）装置的盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，盐桥中的K+向__（填“左侧”或“右侧”）烧杯移动。【答案】（1）a→b （2）Cu （3）Cu2++2e-=Cu （4）1NA （5）右侧 【解析】Zn作负极，失电子，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，Cu作正极，Cu2+在正极得电子，电极反应为：Cu2++2e-=Cu。【详解】(1)电子移动方向：负极→导线→正极，即a→b；(2)由分析可知，正极为Cu；(3)Cu作正极，正极发生的反应为：Cu2++2e-=Cu；(4)n(Cu)=eq \f(32g,64g/mol)=0.5mol，由Cu2++2e-=Cu可知，转移电子物质的量n=2×0.5mol=1mol，即转移电子数目为1NA；(5)K+是阳离子，阳离子向正极移动，即向右移动。12．已知可逆反应：AsO+2I-+2H+AsO+I2+H2O。(Ⅰ)如图所示，若向B中逐滴加入浓盐酸，发现电流表指针偏转。(Ⅱ)若改为向B中滴加40%的NaOH溶液，发现电流表指针与(Ⅰ)中偏转方向相反。试回答问题：(1)两次操作中电流表指针为什么会发生偏转？_______。(2)两次操作过程中电流表指针偏转方向为什么相反？_______。(3)操作(Ⅰ)中，C1棒上的反应为_______。(4)操作(Ⅱ)中，C2棒上的反应为_______。【答案】(1)两次操作中均发生原电池反应，所以电流表指针均发生偏转(2)两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而电流表指针偏转方向相反(3)2I--2e-=I2(4)AsO+2OH--2e-=AsO+H2O【解析】（1）两次操作中电流表指针会发生偏转，是由于两次操作中均发生原电池反应，实现了化学能向电能的转化，所以电流表指针均发生偏转；（2）在两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而电流表指针偏转方向相反；（3）在操作(Ⅰ)中，C1棒为负极，I-失去电子发生氧化反应产生I2，故C1电极的反应为2I--2e-=I2；（4）操作(Ⅱ)中，C2棒上AsO失去电子发生氧化反应变为AsO，所以C2电极为负极，则C2电极的反应为AsO+2OH--2e-=AsO+H2O。13．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)＝eq \f(0.075 mol×2,0.2 L)＝0.75 mol·L－1。14．设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。（1）写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：___________。（2）若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：①负极：___________②正极：___________。（3）画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：【答案】（1）2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋（2）Cu-2e-=Cu2＋ 2Fe3＋＋2e-=2Fe2＋ （3） 【解析】（1）Fe3+具有强氧化性，会将Cu单质氧化变为Cu2+，其本身被还原产生Fe2+，反应的离子方程式为：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。（2）原电池的负极失去电子，发生氧化反应，正极上得到电子，发生还原反应，因此要将上述反应设计为原电池，负极反应式为：Cu-2e-=Cu2＋；正极反应式为：2Fe3＋＋2e-=2Fe2＋。（3）①若将上述反应设计为原电池，Cu为负极，活动性比Cu弱的电极如石墨为正极，含有Fe3+的溶液如FeCl3为电解质溶液，若不含有盐桥，则装置图为：；②若将上述反应设计为原电池，Cu为负极，活动性比Cu弱的电极如石墨为正极。若含有盐桥，则Cu电极插入含有Cu2+的电解质溶液如CuCl2溶液中；正极石墨插入含有Fe3+的溶液如FeCl3溶液中，则装置图为。15．某校化学兴趣小组为了探究原电池工作原理，进行如下系列实验。请分析实验结果并回答相应问题。（1）实验一中，铜片、锌片表面均有红色物质析出，电流表指针偏转，但较短时间内电流明显减小。实验结束时测得锌片减少了3.94 g，铜片增重了3.84 g，则该原电池的工作效率是____(指参加原电池反应的锌占反应总量的百分率)。（2）实验二中，刚将铜片、锌片插入溶液中时电流表指针偏转，但立即就归零了。为什么锌的电子不能持续通过导线流向铜极给Cu2+?____________________________________。（3）实验三中，盐桥中K+流向____(填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液，如果Zn的消耗速率为1×10-3mol·s-1，则K+的迁移速率为____mol·s-1。与实验一比较，实验三原电池的工作效率大大提高，原因是_______________________________________。（4）根据实验一、二、三可得出的结论是________________________(写出两点即可)。【答案】（1）60% （2）未形成闭合回路 （3）CuSO4 2×10-3 氧化剂和还原剂互不接触，电子只能通过导线发生转移 （4）Zn的活泼性比Cu的强、原电池的两极需要形成闭合回路才能产生电流、有盐桥的原电池可以提高工作效率(其他答案合理也可) 【解析】（1）铜片、锌片表面均有红色物质铜析出，固体减小的质量为：3.94g-3.84g=0.1g，根据反应关系式：Zn～Cu △m（减小） 65 64 1 6.5g 0.1g参加反应的锌的质量为6.5g，根据电子守恒，参加原电池反应的锌的物质的量为n（Zn）=n（Cu）=eq \f(3.84g,64g/mol)=0.06mol，该原电池的工作效率为：eq \f(0.06 mol×65g/mol,6.5g)×100%=60%；（2）由于锌失电子则形成Zn2+进入溶液显正电性，Cu2+得电子则溶液显负电性，这两种因素均阻碍电子流向铜板，未形成闭合回路；（3）实验三中，铜为正极，锌为负极，电流在外电路有铜流向锌，溶液中电流由锌流向铜，所以钾离子流向CuSO4溶液，氯离子流向硫酸锌溶液；根据电荷守恒可知，如果Zn的消耗速率为1×10-3mol/s，则钾离子则K+的迁移速率为2×10-3 mol·s-1；实验一中Zn直接和硫酸铜接触，有少量的铜离子在锌的表面得电子发生反应，而实验三氧化剂和还原剂互不接触，电子只能通过导线发生转移，所以工作效率大大提高；（4）根据实验一、二、三可得出的结论是Zn的活泼性比Cu的强、原电池的两极需要形成闭合回路才能产生电流，有盐桥的原电池可以提高工作效率。 正极负极电解质溶液ACFeFeCl3溶液BCFeFeSO4溶液CFeZnFe2(SO4)3溶液DAgFeCuSO4溶液项目时间/装置①装置②气体体积/溶液温度/气体体积/溶液温度/0022.0022.08.53024.85023.810.55026.0--①不含盐桥②含盐桥
第4章 电化学基础4.1 原电池(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题（共15小题，每小题只有一个正确答案）1．在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的铁片和铜片，下列叙述中正确的是A．铜片上有H2逸出B．电子通过导线由铜片流向铁片C．溶液中的H+向铁片附近定向迁移D．铁片发生的反应是Fe-3e-=Fe3+【答案】A【解析】该装置中，Fe比Cu易失电子，Fe作负极、Cu作正极，负极上电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，正极上电极反应式为2H++2e-=H2↑，电子流入的电极是正极、流出的电极为负极。铜是正极，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑，所以有H2逸出，A项正确；负极是电子流出的电极，电子通过导线由铁片流向铜片，B项错误；原电池中阳离子移向正极，则溶液中H+向铜片移动，C项错误；铁失电子而作负极，所以铁片逐渐溶解，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，D项错误。答案选D。2．用铜片、银片设计成如图所示的一个原电池，其中盐桥里装有含琼胶的饱和溶液。下列说法正确的是A．外电路中电子由银片流向铜片 B．盐桥可以用装有含琼胶的KCl饱和溶液代替C．铜电极发生还原反应 D．电路中每转移2mol电子，正极增重216g【答案】D【解析】该原电池中，铜片作负极，在反应中失去电子，电极方程式为Cu-2e-=Cu2+，银片为正极，在反应中得到电子，电极方程式为Ag++e-=Ag，据此分析作答。电子通过外电路从负极流向正极，则外电路中电子由铜片流向银片，A项错误；用装有含琼胶的KCl饱和溶液代替，氯离子会与银离子反应，生成沉淀，B项错误；铜片为负极，在反应中失去电子，发生氧化反应，C项错误；电路中每转移2mole-，生成2molAg，则正极增重216g，D项正确。答案选D。3．关于下图所示的原电池，下列说法正确的是A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－===H2↑D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变【答案】A【解析】锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A项正确；盐桥中的阴离子向负极移动，B项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，C项错误；取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反应后质量增加，D项错误。答案选A。4．某电池的总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，能实现该反应的原电池是【答案】A【解析】Fe+2Fe3+=3Fe2+反应为氧化还原反应，可设计为原电池，设计应符合以下条件：①负极为Fe，正极材料为活泼性比Fe差的金属或可导电的非金属；②电解质溶液应为含Fe3+的溶液，然后对各个选项逐一分析判断。Fe为负极，C为正极，电极活动性：Fe＞C，电解质溶液FeCl3溶液中含有Fe3+，A项符合题意；Fe为负极，C为正极，电极活动性：Fe＞C，电解质溶液FeSO4溶液中含有Fe2+，而不含有Fe3+，B项不符合题意；Zn为负极，Fe为正极，电极活动性：Zn＞Fe，电解质溶液Fe2(SO4)3溶液中含有Fe3+，但电池反应为Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+，C项不符合题意；Fe为负极，Ag为正极，电极活动性：Fe＞Ag，电解质溶液 CuSO4溶液中含有Cu2+，而不含有Fe3+，电池反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，D项不符合题意。答案选A。5．等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积（V）与时间（t）的关系，其中正确的是A． B． C． D．【答案】A【解析】等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀硫酸，向a中加入少量的CuSO4溶液，锌粉与CuSO4发生反应，Zn+Cu2+=Cu+Zn2+，形成铜锌原电池，加快了反应速率，但反应消耗了锌粉，故反应结束后生成的氢气的体积小于b中生成氢气的体积，A项图像符合题意。答案选A。6．被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰，在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液，电池总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO(OH)。下列说法正确的是A．该电池的正极为锌B．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用C．当0.1 mol Zn完全溶解时，流经电解液的电子个数为1.204×1023D．电池正极反应式为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-【答案】D【解析】从电池反应可知，锌失去电子被氧化，所以锌是负极，MnO2被还原，MnO2为正极。电子经外电路从负极流向正极，不经过电解质溶液。【详解】从电池反应可知，锌失去电子被氧化，所以锌是负极，A项错误；由电池反应可知，MnO2被还原，MnO2为正极，B项错误；电子经外电路从负极流向正极，不经过电解质溶液，C项错误；电池正极上，MnO2被还原，其电极反应式为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-，D项正确。答案选D。7．10mL浓度为的溶液与过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是A．加入适量的的溶液 B．加入适量的蒸馏水C．加入数滴硫酸铜溶液 D．加入适量的硫酸钠溶液【答案】C【解析】加入适量的的溶液，增大了氢离子的浓度，也增大了氢离子的物质的量，生成的总量会增多，A项错误；加入适量蒸馏水，氢离子的浓度减小，化学反应速率减小，B项错误；加入数滴硫酸铜溶液，Zn足量，构成锌铜原电池，加快反应速率，且没有改变氢离子的物质的量，不影响生成氢气的总量，C项正确；加入适量的硫酸钠溶液，氢离子的浓度减小，化学反应速率减小，D项错误。答案选C。8．（2022·全国·高二课时练习）探究化学反应中的能量转化，实验装置(装置中的试剂及用量完全相同)及实验数据如下(注：注射器用于收集气体并读取气体体积)。下列说法不正确的是A．装置②中的Cu表面有气泡产生，而装置①中的Cu表面无气泡B．装置①和②中发生反应的离子方程式都为：C．原电池反应能加快化学反应速率，导致装置①中反应的平均速率比装置②中的小D．由实验数据可知，原电池的化学能全部转化为电能【答案】D【解析】装置①为锌与稀硫酸的反应，装置②为Zn、Cu与稀硫酸形成的原电池。装置②中的表面有气泡产生，是原电池的正极，而装置①中的表面无气泡，仅是化学反应，表面有气泡，A项正确；装置①为锌与稀硫酸的反应，离子方程式为；装置②为Zn、Cu与稀硫酸形成的原电池，总反应式为，B项正确；基于表格数据信息的证据推理可知，收集相同体积的气体装置②需要的时间更短，故原电池反应能加快化学反应速率，C项正确；化学能有一部分转化为了热能，而不是全部转化为电能，表现在温度升高上，也是基于证据的推理，D项错误。答案选D。9．（2022·全国·高二课时练习）锌铜原电池装置如图所示，盐桥中装有含饱和溶液的琼胶，下列说法不正确的是A．Ⅱ中盐桥的作用是形成闭合回路，平衡溶液电荷B．电池工作时，Ⅱ中盐桥内向右侧烧杯移动C．Ⅰ和Ⅱ的反应原理均为：D．Ⅱ中盐桥可用吸有饱和溶液的滤纸条代替【答案】B【解析】由原电池的工作原理可知，Ⅱ中盐桥的作用是通过阴阳离子的定向移动形成闭合回路，维持平衡溶液中的电荷守恒，A项正确；由图可知，Ⅱ中锌为原电池的负极，铜为正极，则电池工作时，Ⅱ中盐桥内氯离子向左侧烧杯移动，B项错误；由原电池的工作原理可知，Ⅰ和Ⅱ的反应原理均为，C项正确；若用吸有氯化钾饱和溶液的滤纸条代替盐桥，也能起到通过阴阳离子的定向移动形成闭合回路，维持平衡溶液中的电荷守恒的作用，所以Ⅱ中盐桥可用吸有氯化钾饱和溶液的滤纸条代替，D项正确。答案选B。10．锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示下列说法不正确的是A．金属锂作负极，发生氧化反应B．Li+通过有机电解质向水溶液处移动C．正极的电极反应：O2+4e—==2O2—D．电池总反应：4Li+O2+2H2O==4LiOH【答案】C【解析】在锂空气电池中，金属锂失去电子，发生氧化反应，为负极，A项正确；Li在负极失去电子变成了Li+，会通过有机电解质向水溶液处（正极）移动，B项正确；正极氧气得到了电子后与氢结合形成氢氧根，电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，C项错误；负极的反应式为Li-e-= Li+，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应则为4Li+O2+2H2O==4LiOH，D项正确。答案选C。二、非选择题(本题包括5小题)11．某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理(Cu：相对原子质量为64)。按照实验步骤依次回答下列问题：（1）导线中电子移动方向为___(用a、b表示)。（2）原电池的正极为__。（3）写出装置中铜电极上的电极反应式：___。（4）若装置中铜电极的质量增加32g，则导线中转移的电子数目为__。（5）装置的盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，盐桥中的K+向__（填“左侧”或“右侧”）烧杯移动。【答案】（1）a→b （2）Cu （3）Cu2++2e-=Cu （4）1NA （5）右侧 【解析】Zn作负极，失电子，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，Cu作正极，Cu2+在正极得电子，电极反应为：Cu2++2e-=Cu。【详解】(1)电子移动方向：负极→导线→正极，即a→b；(2)由分析可知，正极为Cu；(3)Cu作正极，正极发生的反应为：Cu2++2e-=Cu；(4)n(Cu)=eq \f(32g,64g/mol)=0.5mol，由Cu2++2e-=Cu可知，转移电子物质的量n=2×0.5mol=1mol，即转移电子数目为1NA；(5)K+是阳离子，阳离子向正极移动，即向右移动。12．已知可逆反应：AsO+2I-+2H+AsO+I2+H2O。(Ⅰ)如图所示，若向B中逐滴加入浓盐酸，发现电流表指针偏转。(Ⅱ)若改为向B中滴加40%的NaOH溶液，发现电流表指针与(Ⅰ)中偏转方向相反。试回答问题：(1)两次操作中电流表指针为什么会发生偏转？_______。(2)两次操作过程中电流表指针偏转方向为什么相反？_______。(3)操作(Ⅰ)中，C1棒上的反应为_______。(4)操作(Ⅱ)中，C2棒上的反应为_______。【答案】(1)两次操作中均发生原电池反应，所以电流表指针均发生偏转(2)两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而电流表指针偏转方向相反(3)2I--2e-=I2(4)AsO+2OH--2e-=AsO+H2O【解析】（1）两次操作中电流表指针会发生偏转，是由于两次操作中均发生原电池反应，实现了化学能向电能的转化，所以电流表指针均发生偏转；（2）在两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而电流表指针偏转方向相反；（3）在操作(Ⅰ)中，C1棒为负极，I-失去电子发生氧化反应产生I2，故C1电极的反应为2I--2e-=I2；（4）操作(Ⅱ)中，C2棒上AsO失去电子发生氧化反应变为AsO，所以C2电极为负极，则C2电极的反应为AsO+2OH--2e-=AsO+H2O。13．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)＝eq \f(0.075 mol×2,0.2 L)＝0.75 mol·L－1。14．设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。（1）写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：___________。（2）若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：①负极：___________②正极：___________。（3）画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：【答案】（1）2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋（2）Cu-2e-=Cu2＋ 2Fe3＋＋2e-=2Fe2＋ （3） 【解析】（1）Fe3+具有强氧化性，会将Cu单质氧化变为Cu2+，其本身被还原产生Fe2+，反应的离子方程式为：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。（2）原电池的负极失去电子，发生氧化反应，正极上得到电子，发生还原反应，因此要将上述反应设计为原电池，负极反应式为：Cu-2e-=Cu2＋；正极反应式为：2Fe3＋＋2e-=2Fe2＋。（3）①若将上述反应设计为原电池，Cu为负极，活动性比Cu弱的电极如石墨为正极，含有Fe3+的溶液如FeCl3为电解质溶液，若不含有盐桥，则装置图为：；②若将上述反应设计为原电池，Cu为负极，活动性比Cu弱的电极如石墨为正极。若含有盐桥，则Cu电极插入含有Cu2+的电解质溶液如CuCl2溶液中；正极石墨插入含有Fe3+的溶液如FeCl3溶液中，则装置图为。15．某校化学兴趣小组为了探究原电池工作原理，进行如下系列实验。请分析实验结果并回答相应问题。（1）实验一中，铜片、锌片表面均有红色物质析出，电流表指针偏转，但较短时间内电流明显减小。实验结束时测得锌片减少了3.94 g，铜片增重了3.84 g，则该原电池的工作效率是____(指参加原电池反应的锌占反应总量的百分率)。（2）实验二中，刚将铜片、锌片插入溶液中时电流表指针偏转，但立即就归零了。为什么锌的电子不能持续通过导线流向铜极给Cu2+?____________________________________。（3）实验三中，盐桥中K+流向____(填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液，如果Zn的消耗速率为1×10-3mol·s-1，则K+的迁移速率为____mol·s-1。与实验一比较，实验三原电池的工作效率大大提高，原因是_______________________________________。（4）根据实验一、二、三可得出的结论是________________________(写出两点即可)。【答案】（1）60% （2）未形成闭合回路 （3）CuSO4 2×10-3 氧化剂和还原剂互不接触，电子只能通过导线发生转移 （4）Zn的活泼性比Cu的强、原电池的两极需要形成闭合回路才能产生电流、有盐桥的原电池可以提高工作效率(其他答案合理也可) 【解析】（1）铜片、锌片表面均有红色物质铜析出，固体减小的质量为：3.94g-3.84g=0.1g，根据反应关系式：Zn～Cu △m（减小） 65 64 1 6.5g 0.1g参加反应的锌的质量为6.5g，根据电子守恒，参加原电池反应的锌的物质的量为n（Zn）=n（Cu）=eq \f(3.84g,64g/mol)=0.06mol，该原电池的工作效率为：eq \f(0.06 mol×65g/mol,6.5g)×100%=60%；（2）由于锌失电子则形成Zn2+进入溶液显正电性，Cu2+得电子则溶液显负电性，这两种因素均阻碍电子流向铜板，未形成闭合回路；（3）实验三中，铜为正极，锌为负极，电流在外电路有铜流向锌，溶液中电流由锌流向铜，所以钾离子流向CuSO4溶液，氯离子流向硫酸锌溶液；根据电荷守恒可知，如果Zn的消耗速率为1×10-3mol/s，则钾离子则K+的迁移速率为2×10-3 mol·s-1；实验一中Zn直接和硫酸铜接触，有少量的铜离子在锌的表面得电子发生反应，而实验三氧化剂和还原剂互不接触，电子只能通过导线发生转移，所以工作效率大大提高；（4）根据实验一、二、三可得出的结论是Zn的活泼性比Cu的强、原电池的两极需要形成闭合回路才能产生电流，有盐桥的原电池可以提高工作效率。 正极负极电解质溶液ACFeFeCl3溶液BCFeFeSO4溶液CFeZnFe2(SO4)3溶液DAgFeCuSO4溶液项目时间/装置①装置②气体体积/溶液温度/气体体积/溶液温度/0022.0022.08.53024.85023.810.55026.0--①不含盐桥②含盐桥
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