高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池优秀随堂练习题

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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1.通过实验4-1，认识双池原电池相比普通原电池的优点，特别是盐桥的作用，培养宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想等学科核心素养。2.依据带盐桥的锌铜原电池装置，学会分析电子、阴阳离子的移动方向，并以电极反应式的形式表达出来，培养证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想等学科核心素养。知识点一、原电池的工作原理1.构成条件(1)具有两个　　　　　不同的电极。 (2)合适的　　　　　溶液。 (3)形成　　　　回路(两电极用导线相连或互相接触并插入电解质溶液中)。 (4)能自发地发生　　　　　　　　反应。2.装置图(以Zn-Cu原电池为例) 注：这种用盐桥连接的原电池也叫双液原电池。3.工作原理(以上述原电池为例)电极Zn电极Cu电极电极名称  得失电子失电子得电子电子流向  反应类型　　　　反应　　　　反应电极反应式  总反应式 知识点二、原电池的设计从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，实际设计时应注意以下几点：1.外电路负极(　　　　　较强的物质)正极(　　　　　较强的物质)。2.内电路将两电极浸入　　　　　　中，阴、阳离子作　　　　　　。3.闭合回路探究任务一  原电池工作原理1.两种原电池的比较甲装置所示原电池俗称单液原电池，锌片、铜片用导线相连后，都插入到稀硫酸中，所以，锌片上失去的电子一部分通过导线流向铜片，形成电流，还有一部分，直接传递给溶液中碰撞到锌片上的氢离子，这一部分电子不形成电流，这种原电池供电效率不高，且电流在较短时间内就会衰减。乙装置所示原电池俗称双液原电池，锌片、铜片用导线相连后，锌片插入ZnSO4溶液中，铜片插入稀硫酸中，这样就避免了锌片与稀硫酸直接接触发生反应而造成的电能损失，锌失去的电子全部通过导线流向铜片，这种原电池供电效率高，且能提供较稳定的电流。2.判断原电池正、负极的方法判断依据负　　极正　　极电极材料活动性较强的金属活动性较弱的金属或能导电的非金属电子流动方向电子流出极电子流入极电极上发生的反应氧化反应还原反应电解质溶液中离子的移动方向阴离子移向的极阳离子移向的极3.盐桥的作用盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼胶。当盐桥存在时，使两个半电池中的溶液连成一个通路。随着反应的进行，盐桥中的Cl-向硫酸锌溶液方向移动，K+向稀硫酸方向移动，使硫酸锌溶液和稀硫酸一直保持电中性，氧化还原反应得以继续进行，从而使电子不断从锌极流向铜极，能持续、稳定地产生电流。【典例1】依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。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，发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　；X电极上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　。(3)外电路中的电子是从　　　　极流向　　　极。【变式训练1】(2023·江苏大丰新丰中学高二检测)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(SO42-)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探究任务二  原电池原理的应用(1)增大氧化还原反应速率如实验室用Zn和稀硫酸反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率大。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池，增大了锌与稀硫酸的反应速率，使产生H2的速率增大。(2)比较金属的活动性强弱原电池中，负极一般为活动性较强的金属，正极一般为活动性较弱的金属。(3)设计原电池原电池的设计一定要满足构成原电池的几个条件。原电池是一种将化学能转化为电能的装置，因此只有放热的氧化还原反应才可以设计成原电池。在电池中，通过电极和导线将电子转移变成了电子的定向移动，将氧化反应和还原反应分到两个电极上进行，使其成为两个“半反应”。设计原电池思路：①电极材料的选择。负极一般是活动性强的金属材料，正极一般选用活动性比负极弱的金属材料或石墨等惰性电极。②电解质溶液的选择。电解质溶液一般要能够与负极发生反应。③保证设计出的原电池装置中，还原剂在负极上发生反应，氧化剂在正极上发生反应。(4)寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源。【典例2】某原电池总反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+，能实现该反应的原电池是(　　)A.正极为Cu，负极为C，电解质为FeCl3溶液B.正极为C，负极为Fe，电解质为Fe(NO3)3溶液C.正极为Fe，负极为Zn，电解质为Fe2(SO4)3溶液D.正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4溶液【变式训练2】  利用反应Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2设计一个双液原电池。在下图方格内画出实验装置图，并注明电极材料，写出电极反应式。正极材料为　　　　　，电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　； 负极材料为　　　　　，电极反应式为　　　　　　　　　　　　　。 1.下列反应不可用于设计成原电池的是(　　)A．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2OB．2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2OC．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑D．4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)32.下列关于原电池的叙述中正确的是(　　)A.原电池能将化学能转变为电能B.原电池负极发生的电极反应是还原反应C.原电池在工作时其正极不断产生电子，并经外电路流向负极D.原电池的电极只能由两种不同的金属构成3. (2023·湖南长沙长郡中学高二检测)用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有含KCl饱和溶液的琼胶)构成一个原电池(如图)。以下有关该原电池的叙述正确的是(　　)①在外电路中，电子由铜电极流向银电极②正极反应为Ag++e- =Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A.只有①② B.①②④ C.只有②③ D.①③④4.按下图装置实验,若x轴表示流出负极的电子的物质的量,则y轴应表示(　　)①c(Ag+)　②c(NO3-)　③a棒的质量　④b棒的质量　⑤溶液的质量A.①③ B.③④C.①②④ D.②5.由锌片、铜片和200 mL稀硫酸组成的原电池如右图所示。(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，右侧烧杯中的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，原稀硫酸中c(H2SO4)=　　　　　　　(设溶液体积不变)。 6.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，以便完成下列反应：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。画出原电池的示意图并写出电极反应和电池总反应。      1．下列装置不可以组成原电池的是(　　)2．如图所示装置，下列说法正确的是(　　)A．Cu为正极，Cu片上发生还原反应B．Cu为正极，Cu片上发生氧化反应C．Cu为负极，Cu片上发生还原反应D．Cu为负极，Cu片上发生氧化反应3.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4.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.用稀硝酸作电解质溶液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5.镁-H2O2酸性电池采用海水作为电解质溶液(加入一定量的酸),下列说法正确的是(　　)A.电池总反应的离子方程式为:Mg+H2O2+2H+==Mg2++2H2OB.负极的电极反应为H2O2+2H++2e-==2H2OC.工作时,正极周围海水的pH减小D.电池工作时,溶液中的H+向负极移动6. (2023·辽宁盘锦第二高级中学高二月考)右图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是(　　) A.电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极B.电极Ⅱ的电极反应为Cu2++2e-==CuC.该原电池的总反应为2Fe3++Cu==Cu2++2Fe2+D.盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼胶，其作用是传递电子7.下列关于实验现象的描述不正确的是(　　)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，气泡放出速率增大8.用A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。装置甲乙丙现象A不断溶解形成二价金属离子C的质量增大A上有气泡产生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)四种金属的活动性由强到弱的顺序是　　　　　　　　　　　。 9．有A、B、C、D四种金属。将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中，B不易腐蚀。将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化。如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是(　　)A．D>C>A>B   B．D>A>B>CC．D>B>A>C  D．B>A>D>C10. (2023·河南郑州外国语学校高二检测)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→YB.若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为ZnC.若两电极都是金属，则它们的活动性为X>YD.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应11.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电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出12．(1)利用反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2设计成如下图所示的原电池，回答下列问题：①写出电极反应式：正极________________________________________________________________________；负极________________________________________________________________________。②图中X溶液是________，Y溶液是________。③原电池工作时，盐桥中的________(填“阳”、“阴”)离子向X溶液方向移动。(2)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________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为________________。甲中石墨电极上发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为________________________________________________________________________。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________(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为________________。(3)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__________________________________。13．(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：______________________________；银片上发生的电极反应：________________________________。(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/mol，1个电子所带的电量为1.60×10－19C)       14.某研究性学习小组欲探究原电池的形成条件，按如下图所示装置进行实验并得到下表实验结果：实验序号AB烧杯中的液体灵敏电流计指针是否偏转1ZnZn乙醇无2ZnCu稀硫酸有3ZnZn稀硫酸无4ZnCu苯无5CuC氯化钠溶液有6MgAl氢氧化钠溶液有分析上述实验，回答下列问题：(1)实验2中电流由________极流向________极(填“A”或“B”)。(2)实验6中电子由B极流向A极，表明负极是________(填“镁”或“铝”)电极。(3)实验5表明________。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．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(或其中一种非金属)