2022年高三化学寒假学业分层测评：14原电池+Word版含解析

这是一份2022年高三化学寒假学业分层测评：14原电池+Word版含解析，共9页。

1．如图所示的铜锌原电池中，铜电极为( )
A．负极
B．质量增加
C．发生还原反应的一极
D．发生氧化反应的一极
【解析】 该装置为原电池，Zn极电子流出为负极，发生氧化反应；Cu极电子流入为正极，发生还原反应，但是质量不会增加。
【答案】 C
2．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( )
【解析】 B、C选项均无化学反应；D选项Zn与稀H2SO4反应，但装置不能形成闭合回路，只有A符合要求。
【答案】 A
3．下列有关原电池的说法中正确的是( )
A．在外电路中电子由正极流向负极
B．在原电池中，只有金属锌作为负极
C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动
D．原电池工作时，阳离子向负极方向移动
【解析】 在原电池外电路中，电子从负极流向正极；原电池中活泼的金属作负极，而不一定是Zn；随着反应的进行，阳离子在正极被还原，电解质溶液中的阳离子向正极移动，而阴离子向负极移动。
【答案】 C
4．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 ( )

A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速度甲比乙慢
【解析】 甲装置是铜锌原电池，乙不能形成原电池装置。所以乙烧杯中铜表面无气泡生成，则甲中铜表面有气泡生成，A错；乙中Cu片不可能是负极，B错；甲、乙两装置发生的反应均是Zn＋2H＋===H2↑＋Zn2＋，所以两烧杯中溶液的pH均增大，C对；因甲是原电池装置，所以甲烧杯中产生H2的速度快，D错。
【答案】 C
5．用铁片与稀硫酸反应制氢气时，下列不能使氢气生成速率加快的是( )
A．加热
B．不用稀硫酸，改用98%浓硫酸
C．加少量硫酸铜溶液
D．不用铁片，改用铁粉
【解析】 加热升高温度和增大固体反应物的接触面积都能加快化学反应速率，A、D正确；铁在浓硫酸中钝化，不产生氢气，B错误；加入少量硫酸铜溶液，由于Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，则构成铜—铁—稀硫酸原电池，加快了铁片与稀硫酸反应制氢气的速率，C正确。
【答案】 B
6．可以将反应Zn＋Br2===ZnBr2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③B．②和①
C．③和①D．④和①
【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。
【答案】 C
7．某原电池总反应离子方程式为：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，不能实现该反应的原电池是( )
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液
B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液
【解析】 由2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋得出负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，可知负极材料为铁，正极材料为比铁不活泼的导体，电解质溶液中必须有Fe3＋，故D选项不能满足要求。
【答案】 D
8．M、N、P、E四种金属：①M＋N2＋===N＋M2＋ ②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡 ③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )
A．P、M、N、EB．E、N、M、P
C．P、N、M、ED．E、P、M、N
【解析】 由①知，金属活动性M>N；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面产生气泡，M做原电池正极，活动性P>M；N、E构成的原电池N做负极，活动性N>E。
【答案】 A
9．在如图所示装置中，观察到电流计指针发生偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是( )
【解析】 本题通过电极变化来确定原电池的正负电极，N棒变细，即N极上发生氧化反应，N棒金属较活泼，排除A、D，由M棒变粗，可知B不正确。
【答案】 C
10．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。
CuSO4溶液 Y
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。
【解析】 原电池中负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，盐桥起到形成闭合回路、平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极X的材料是铜，发生氧化反应，电解质溶液Y是可溶性银盐溶液，常用硝酸银溶液。电极反应式表示为负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极：Ag＋＋e－===Ag，电子由负极(或Cu)出发，经外电路流向正极(或Ag)。
【答案】 (1)铜(或Cu) AgNO3溶液
(2)正 Ag＋＋e－===Ag Cu－2e－===Cu2＋
(3)负(或Cu) 正(或Ag)
11．A、B、C、D四种金属按下表中的装置进行实验。
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______________________________。
【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上有气体即H2产生，则A为正极，活动性D>A，随着H＋的消耗，pH变大。
【答案】 (1)A－2e－===A2＋
(2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)变大 (4)D>A>B>C
12．某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目。
方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为：
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。
正极反应式：____________________________________________________；
负极反应式：____________________________________________________。
方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：____________________________________
_______________________________________________________________，
用离子方程式表示其反应原理：____________________________________
_______________________________________________________________。
【解析】 比较或验证金属活动性的方案有很多，可以利用金属与酸反应的难易来判断或验证，也可利用原电池原理(负极是较活泼的金属)，也可利用金属单质间的置换反应来完成。
【答案】 方案Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
方案Ⅱ：
2H＋＋2e－===H2↑ Fe－2e－===Fe2＋
方案Ⅲ：把铁片插入CuSO4溶液中，一段时间后，观察铁片表面是否生成红色物质(其他答案合理即可)
Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
[能力提升]
13．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
( )
【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附于Zn上又组成铜锌原电池，加快反应速率，因此曲线a的斜率大于曲线b的斜率。
【答案】 A
14．如图，在盛有稀 H2SO4 的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图， 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Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X＞Y
【解析】 根据电子流动方向，X是原电池负极，Y是正极。外电路的电流方向为：Y→外电路→X，故A错误；X是原电池负极，故铁是X，故B错误；X是原电池负极，负极发生氧化反应，故C错误；若两电极都是金属，活泼金属作负极，X是负极，则它们的活动性顺序为X＞Y，故D正确。
【答案】 D
15．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他电极均为Cu，则( )
A．工作一段时间后，C烧杯的pH减小
B．电极eq \a\vs4\al(Ⅰ)发生还原反应
C．盐桥中的K＋移向A烧杯
D．电流方向：电极Ⅳ→ →电极Ⅰ
【解析】 由题意可知，该装置的 Ⅰ、Ⅱ 是原电池的两极，Ⅰ 是负极，Ⅱ 是正极，Ⅲ、Ⅳ是电解池的两极，其中 Ⅲ 是阳极，Ⅳ是阴极；装置C是电镀池，硫酸铜浓度不变，C烧杯的pH不变，A错误；电极 Ⅰ 是原电池的负极，发生氧化反应，故B错误；原电池中阳离子移向正极，盐桥中的K＋移向B烧杯，故C错误；电流方向：电极 Ⅳ→ →电极 Ⅰ，故D正确。
【答案】 D
16．已知可逆反应：AsOeq \\al(3－,4)＋2I－＋2H＋AsOeq \\al(3－,3)＋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，C 1棒上的反应为___________________________________。
(4)操作(Ⅱ)中，C 2棒上的反应为___________________________________。
【解析】 (Ⅰ)滴入浓盐酸，溶液中c(H＋)增大，题给可逆反应平衡正向移动，I－失去电子变为I2，C 1棒上产生电子，并沿外电路流向C 2棒，AsOeq \\al(3－,4)得电子变为AsOeq \\al(3－,3)。
(Ⅱ)滴加40%的NaOH(aq)将H＋中和，溶液中c(H＋)减小，题给可逆反应平衡逆向移动，电子在C 2棒上产生，并沿外电路流向C 1棒，I2得电子变为I－，AsOeq \\al(3－,3)变为AsOeq \\al(3－,4)。
【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)AsOeq \\al(3－,3)＋2OH－－2e－===AsOeq \\al(3－,4)＋H2O
选项
M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸溶液
B
铜
铁
稀盐酸
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液
装置
现象
二价金属A不断溶解
C的质量增加
A上有气体产生