高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池精品第1课时课时作业

第四章　化学反应与电能

第一节　原电池

第1课时　原电池

课后·训练提升

基础巩固

1.下列关于原电池的叙述正确的是(　　)。

A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属

B.原电池是将化学能转化为电能的装置

C.原电池中电子流出的一极是负极,该极被还原

D.原电池工作时,电流的方向是从负极到正极

答案:B

解析:A项,构成原电池的正极和负极可能是两种不同的金属,也可能是导电的非金属(如石墨棒)和金属等,错误;B项,原电池是将化学能转化为电能的装置,正确;C项,在原电池中,负极上失去电子,发生氧化反应,正极上得到电子,发生还原反应,电子从负极沿导线流向正极,错误;D项,原电池放电时,电子从负极沿导线流向正极,电流的方向是从正极到负极,错误。

2.在如图所示的8个装置中,属于原电池的是(　　)。

A.①④ B.③⑤

C.④⑧ D.②④⑥⑦

答案:D

解析:根据原电池的构成条件可知:①中只有一个电极,③中两电极材料相同,⑤中酒精不是电解质,不能导电,⑧中两电极材料相同且未形成闭合回路,故①③⑤⑧均不能构成原电池。

3.将铁片和银片用导线连接放置在同一稀盐酸中,并经过一段时间后,下列叙述中正确的是(　　)。

A.负极有Cl2逸出,正极有H2逸出

B.负极附近Cl-的浓度减小

C.正极附近Cl-的浓度逐渐增大

D.溶液中Cl-的浓度基本不变

答案:D

解析:在本原电池中,Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,Ag作正极,电极反应式为2H++2e-H2↑,所以A中无Cl2逸出,原电池中Cl-移向负极,所以负极附近Cl-的浓度增大,正极附近Cl-的浓度减小,但整个溶液中Cl-的浓度基本不变。

4.如图所示,盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶。下列有关原电池的叙述中正确的是(　　)。

A.铜片上发生氧化反应

B.取出盐桥后,电流计指针依然发生偏转

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

答案:C

解析:左侧Cu2+放电,发生还原反应,铜电极上有铜析出,铜片质量增大,A项、D项错误;取出盐桥后,不能形成闭合回路,无电流,指针不偏转,B项错误;原电池中,盐桥中阳离子向正极移动,C项正确。

5.可以将反应Zn+Br2ZnBr2设计成原电池,下列4个电极反应:

①Br2+2e-2Br-　 ②2Br--2e-Br2

③Zn-2e-Zn2+　 ④Zn2++2e-Zn

其中表示放电时负极和正极反应的分别是(　　)。

A.②和③  B.②和①

C.③和①  D.④和①

答案:C

解析:放电时负极反应物为Zn,失电子被氧化;正极反应物为Br2,得电子被还原。

6.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(　　)。

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

答案:C

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的活动性比Y的强;X极应发生氧化反应,Y极应发生还原反应。

7.为将反应2Al+6H+2Al3++3H2↑的化学能转化为电能,下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)(　　)。

答案:B

解析:A项电解质溶液为NaOH溶液,Al与之反应实质不是与H+反应,生成物是Al而不是Al3+;C项Al与稀硝酸反应生成NO;D项没有形成闭合回路,不能形成原电池。

8.下列反应不能用于设计原电池的是(　　)。

A.Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag

B.2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2

C.Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O

D.2H2+O22H2O

答案:C

解析:C项为吸热反应,且是非氧化还原反应,不能用于设计原电池。

9.图1是锌铜原电池示意图。图2中,x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y轴表示(　　)。

图1

图2

A.铜棒的质量 B.c(Zn2+)

C.c(H+) D.c(S)

答案:C

解析:在正极Cu上,溶液中的H+获得电子变为氢气,铜棒的质量不变,A项错误;由于Zn是负极,不断发生反应:Zn-2e-Zn2+,所以溶液中c(Zn2+)增大,B项错误;由于反应不断消耗H+,所以溶液中c(H+)逐渐降低,C项正确; S不参加反应,其浓度不变,D项错误。

10.A、B、C、D四种金属按下表中的装置图进行实验。

根据实验现象回答下列问题。

(1)装置甲中负极的电极反应是　　　　　　　　　　　　　。 

(2)装置乙中正极的电极反应是　　　　　　　　　　　　　。 

(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的质量增大,即析出Cu,则B为负极,活动性B>C;丙中A上有气泡即H2产生,则A为正极,活动性D>A,随着H+的消耗,溶液pH逐渐变大。

11.如图所示为某实验小组设计的原电池:

(1)该小组依据的氧化还原反应为　　　　　　　　　　　　　(写离子方程式)。

(2)已知反应前电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12 g,则导线中通过　　　 mol电子。  

(3)用吸管吸出铁片附近溶液少许放入试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　,然后滴加几滴KSCN溶液,溶液变红。  

答案:(1)Fe+Cu2+Fe2++Cu　(2)0.2

(3)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-

解析:(1)图为原电池反应,Fe为负极,发生反应Fe-2e-Fe2+,石墨为正极,发生反应Cu2++2e-Cu,总反应式为Fe+Cu2+Fe2++Cu。

(2)一段时间后,两电极质量相差12 g,则

Fe+Cu2+Fe2++Cu　　两极质量差Δm　    转移电子

56 g 64 g 56 g+64 g=120 g 2 mol

12 g n

n=0.2 mol。

(3)用吸管吸出铁片附近溶液即含Fe2+的溶液,加入氯水发生反应:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,然后滴加几滴KSCN溶液,溶液变红。

能力提升

1.将等质量的两份锌粒a、b分别加入过量的稀硫酸中,同时向a中加少许胆矾晶体,下列各图表示产生氢气的体积V(L)与时间t(min)的关系正确的是(　　)。

答案:A

解析:向a中加入少许胆矾晶体,则有Zn+Cu2+Cu+Zn2+,消耗一部分Zn,所以产生H2的量较少,但生成的Cu与Zn又组成锌铜原电池,增大反应速率,因此曲线的斜率大。

2.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是(　　)。

A.由Al、Cu、稀硫酸组成原电池,其负极反应式为Al-3e-Al3+

B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池,其负极反应式为Al-3e-+4OH-Al+2H2O

C.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池,其负极反应式为Cu-2e-Cu2+

D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池,其负极反应式为Cu-2e-Cu2+

答案:C

解析:Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池的负极反应为Fe-2e-Fe2+。

3.某潜航器使用新型镁-过氧化氢燃料电池系统,其工作原理如图所示。以下说法中错误的是(　　)。

A.当电路中有2 mol电子转移时,镁电极质量减小24 g

B.电池工作时,正极上有H2生成

C.工作过程中溶液的pH会增大

D.电池正极的反应式为H2O2+2H++2e-2H2O

答案:B

解析:Mg为负极,电池的负极反应为Mg-2e-Mg2+,有2 mol电子转移时,镁电极的质量减小24 g,A项正确。电池工作时,H+向正极移动,但正极反应为H2O2+2H++2e-2H2O,没有氢气生成,B项错误,D项正确。电池总反应式是Mg+H2O2+2H+Mg2++2H2O,消耗氢离子,则电池工作一段时间后,溶液的pH增大,C项正确。

4.下图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图,下列说法不正确的是(　　)。

A.该装置将化学能转化为电能

B.催化剂b表面O2发生还原反应,其附近酸性增强

C.催化剂a表面的反应是SO2+2H2O-2e-S+4H+

D.若得到的硫酸浓度仍为49%,则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为8∶15

答案:B

解析:该装置没有外加电源,是一个原电池,把化学能转化为电能,A项正确;由图示可看出,电子由a表面转移到b表面,因此a表面发生氧化反应,由题意SO2转化为H2SO4发生氧化反应,因此催化剂a表面SO2发生氧化反应,催化剂b表面O2发生还原反应生成H2O,消耗H+,其附近酸性减弱,B项错误;催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸,电极反应式为SO2+2H2O-2e-S+4H+,C项正确;催化剂a处的反应为SO2+2H2O-2e-S+4H+,催化剂b处的反应为O2+2H++2e-H2O,总方程式为SO2+H2O+O2H2SO4。设加入的SO2为x g、H2O为y g。则生成H2SO4的质量为 g,水的质量变化为y g- g,根据硫酸浓度仍为49%,则×100%=49%,可以求得,D项正确。

5.控制合适的条件,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.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态

D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中石墨电极为负极

答案:D

解析:由总反应方程式知,I-失去电子(氧化反应),Fe3+得电子(被还原),故A、B项正确;当电流计读数为零时,Fe3+得电子速率等于Fe2+失电子速率,可证明反应达平衡,C项正确;加入Fe2+,导致平衡逆向移动,则Fe2+失去电子生成Fe3+,甲中石墨作负极,D项错误。

6.某化学兴趣小组的同学设计了如图所示的装置,回答下列问题。

(1)反应过程中,　　　　棒质量减小。 

(2)负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　。 

(3)反应过程中,当其中一个电极质量增大2 g时,另一电极减小的质量　　　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)2 g。 

(4)盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供N和Cl-,使两烧杯溶液中保持电荷守恒。

①反应过程中N将进入　　　　(填“甲”或“乙”)烧杯。 

②当外电路中转移0.2 mol电子时,乙烧杯中浓度最大的阳离子是　　　　。 

答案:(1)锌　(2)Zn-2e-Zn2+　(3)大于

(4)①乙　②N

解析:(1)锌作负极,失电子,质量减小。

(2)锌失电子,发生反应Zn-2e-Zn2+。

(3)转移0.2 mol电子时,铜棒质量增大6.4 g,锌棒质量减小6.5 g,故反应过程中,当铜电极质量增大2 g时,另一电极减小的质量大于2 g。

(4)反应过程中,为了保持溶液的电中性,Cl-将进入甲烧杯,N进入乙烧杯。当外电路中转移0.2 mol电子时,乙烧杯中有0.1 mol Cu2+消耗,还剩余0.1 mol Cu2+,有0.2 mol N进入乙烧杯,故乙烧杯中浓度最大的阳离子是N。

7.已知可逆反应:As+2I-+2H+As+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)若改用向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。

请回答下列问题。

(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,石墨棒1上的电极反应式为

                                                               　。

(4)操作(Ⅱ)中,石墨棒2上的电极反应式为

                                                               　。

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

解析:(Ⅰ)滴入浓盐酸,溶液中c(H+)增大,As+2I-+2H+As+I2+H2O平衡正向移动,I-失去电子变为I2,石墨棒1上电子流出,并沿外电路流向石墨棒2,As得电子变为As。

(Ⅱ)滴加40%的NaOH溶液将H+中和,溶液中c(H+)减小,As+2I-+2H+As+I2+H2O平衡逆向移动,石墨棒2上电子流出,并沿外电路流向石墨棒1,I2转化为I-,As转化为As。