高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第一节 原电池习题
展开1.原电池的正极一定是( )
A.化学性质较活泼的金属
B.化学性质较不活泼的金属
C.电子流出的极
D.电子流入的极
2.在原电池构成的闭合回路中,关于电子和阴、阳离子运动方向的描述正确的是( )
A.电子从原电池的负极通过导线流向正极
B.电子从原电池的正极通过导线流向负极
C.阴离子在电解质溶液中向正极移动
D.阳离子在电解质溶液中向正极移动
3.根据原电池形成的条件分析如下图所示各装置,其中有电流通过的是( )
4.将锌片和铜片用导线连接置于同一稀硫酸中,下列叙述中正确的是( )
A.正极附近,逐渐增大
B.负极附近,逐渐增大
C.正、负极附近,基本不变
D.锌片、铜片同时有气泡冒出时说明锌片不纯
5.下列叙述正确的是( )
①原电池是把化学能转化成电能的一种装置
②原电池的正极发生氧化反应,负极发生还原反应
③不能自发进行的氧化还原反应,通过原电池的装置均可实现
④碳棒不能用来做原电池的正极
⑤反应Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+,能以原电池的形式来实现
A.①⑤B.①④⑤
C.②③④D.②⑤
6.将等质量的A、B两份锌粉装入试管中,分别加入过量的稀硫酸,同时向装A的试管中加入少量CuSO4溶液。下图表示产生氢气的体积V与时间t的关系,其中正确的是( )
7.下列事实不能用原电池原理解释的是( )
A.轮船吃水线以下的船壳上装有一定数量的锌块
B.铝片不用特殊方法保存
C.纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量硫酸铜溶液后反应速率加快
D.镀锌铁比镀锡铁更耐用
8.把金属M放入盐N(NO3)2溶液中,发生如下反应:M+N2+===M2++N,以下叙述正确的是( )
A.常温下金属M和N都不跟水反应
B.M和N用导线连接放入稀硫酸中,一定构成原电池,且N极上有H2放出
C.M和N用导线连接并平行放入N(NO3)2溶液中,一定构成原电池
D.由M和N构成的原电池,M一定是负极,且N上一定产生H2
9.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中,下列各项叙述正确的是( )
A.溶液中pH由大变小
B.负极附近Zn2+浓度逐渐增大
C.Zn、Cu两极上同时有气泡产生,则说明Zn片不纯
D.溶液中H2SO4的浓度不变
10.称取三份锌粉,分盛于甲、乙、丙三支试管中,按下列要求另加物质后,塞上带导管的塞子,定时间测定生成氢气的体积。甲加入50 mL pH=3的盐酸,乙加入50 mL pH=3的醋酸,丙加入50 mL pH=3的醋酸及少量胆矾粉末。若反应终了,生成氢气的体积一样多,且没有剩余的锌,则甲、乙、丙三支试管中:
(1)开始时反应速率的大小为_____________。
(2)参加反应的锌的质量大小比较为_____________。
(3)反应终了,所需时间长短比较为_____________。
(4)在反应过程中,乙、丙速率不同的理由是(简要说明) ______________________。
能力提升
11.关于原电池构成的叙述中正确的是( )
A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同金属
B.原电池是把化学能转变为电能的装置
C.由铅、银和盐酸构成的原电池工作时,铅板上有5.18g铅溶解,正极上就有1120L(标准状况)气体析出
D.原电池工作时,正极和负极上发生的都是氧化还原反应
12.在由铜片、锌片和200 mL稀硫酸组成的原电池中,在铜片上放出气体的体积为3.36 L时(标准状况)硫酸恰好用完。试求:
(1)产生这些气体消耗锌的质量为_____________g。
(2)产生这些气体通过导线的电子的数目为_____________。
(3)原稀硫酸的物质的量浓度为_____________。
13.A、B、C三个烧杯分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
(1)A 中反应的离子方程式为_____________。
(2)B中Sn作_____________极,电极反应式为_____________。Sn极附近溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”) _____________;Fe作_____________极,电极反应式为_______________________________________。
(3)C中被腐蚀的金属是_____________,总反应方程式为_____________,该装置中的现象为_____________。
(4)比较A、B、C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序是_____________。
(5)根据B、C中金属铁作正极还是负极,电极性质的判定受到哪种因素的影响?__________________________。
14.依据氧化还原反应:2Ag++Cu===Cu2++2Ag设计的原电池如下图所示。
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_____________电极流向_____________电极。
拓展探究
15.有甲、乙两位同学想利用原电池反应检测金属活动性顺序,两人均使用镁片与铝片做电极,但甲将电极放入6 ml·L-1H2SO4溶液中,乙将电极放入6 ml·L-1NaOH溶液中。如下图所示:
(1)写出甲池中正极的电极反应式_________________________;
(2)乙池中负极的电极反应式为___________________________;
总反应的离子方程式为_______________________________________。
(3)由此实验可得到的结论是__________(填序号)。
A.利用原电池反应确定金属活动性顺序时应注意选择合适的介质
B.镁的金属性不一定比铝的金属性强
C.该实验说明金属活动性顺序已过时,已没有实用价值
D.该实验说明化学研究对象复杂,反应受条件影响较大,因此应具体问题具体分析
(4)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序表判断原电池中的正、负极”这种做法__________(选填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠,请你提出另一个判断原电池正、负极的可行的实验方案__________________(如认为可靠,此空可不填)。
参考答案
1解析:原电池的正极材料可以是金属、非金属或金属氧化物导体,但无论哪种材料,正极上发生的都是还原反应,是电子流入的一极。
答案:D
2解析:根据同一闭合回路中,同性电荷运动方向一致,异性电荷运动方向相反的规律,在电解质溶液中阴离子向负极移动,阳离子向正极移动。
答案:AD
3解析:本题考查形成原电池的条件。A中乙醇为非电解质;B中两电极金属活动性相同;D中无自发的氧化还原反应。
答案:C
4解析:由于不参加反应,所以应考虑原电池内电路中离子的定向移动方向,内电路中阴离子向负极移动,所以负极附近逐渐增大。
答案:BD
5解析:②原电池负极发生氧化反应;③不能实现;④碳棒可以做原电池的正极。
答案:A
6解析:A中滴加CuSO4溶液:Zn+CuSO4===Cu+ZnSO4,置换出的Cu附着在Zn上构成原电池,加快产生H2的速率。A中的Zn有少量的与CuSO4反应,则与稀硫酸反应的Zn少于B中,产生的H2体积小于B中。
答案:D
7解析:A选项是通过构成锌铁原电池,在船壳上加锌块作原电池负极,从而保护船体不被腐蚀;B选项是靠氧化膜保护铝;C选项中发生反应:Zn+Cu2+===Zn2++Cu,生成的铜与锌构成原电池加快反应速率;D选项分别为锌铁原电池和锡铁原电池,前者锌为负极,后者铁为负极,所以镀锌铁更耐用。
答案:B
8解析:M的金属性强于N,所以用导线连接,插入电解质溶液中一定能形成原电池;反应能否产生氢气,取决于电解质溶液的性质。
答案:AC
9解析:铜、锌和稀硫酸组成的原电池在进行放电时,硫酸被消耗,pH增大,A、D不正确;锌作负极,失去电子变为锌离子,所以负极附近锌离子浓度增大;从理论上讲,只有正极上放出H2,当锌不纯时,在锌电极表面形成无数微小原电池,也可以产生气体。
答案:BC
10解析:三支试管中产生H2的实质是:Zn+2H+===Zn2++H2↑。开始时,c(H+)相等,故开始时反应速率:甲=乙=丙;产生H2的体积相等,则与酸反应消耗的Zn的质量相等,但丙中还发生了反应:Zn+Cu2+===Zn2++Cu,故参加反应的Zn的质量:甲=乙<丙;对于乙:
,随着c(H+)的减少,电离平衡向右移动,因此反应过程中c(H+)乙>c(H+)甲,乙的反应速率大于甲;对于丙,因形成ZnCu原电池,使反应速率加快,故反应终了,所需时间:甲>乙>丙。
答案:(1)甲=乙=丙
(2)甲=乙<丙
(3)甲>乙>丙
(4)对于丙,因形成 ZnCu原电池,使反应速率加快
11解析:C项:
负极:Pb - 2e-===Pb2+
207 g 2 ml
5.18 g n(e-)
则 n(e-)=0.05 ml
正极:2H++2e-===H2↑
2 ml 22 400 mL
0.05 ml V(H2)
则 V(H2)=560 mL
答案:B
12解析:此题为涉及原电池原理的计算。计算时可以根据原电池反应方程式进行。
答案:(1)9.75
(2)1.806×1023
(3)0.75 ml·L-1
13解析:Sn、Fe、Zn三者的金属活动性强弱为Zn>Fe>Sn,则B中Fe为负极,C中Fe为正极。
答案:(1)Fe+2H+===Fe2++H2↑
(2)正 2H++2e-===H2↑ 增大 负
Fe-2e-===Fe2+
(3)Zn Zn+2H+===Zn2++H2↑
Zn不断溶解,Fe极上有气体析出
(4)B>A>C
(5)另一电极材料的活泼性
14解析:(1)由电池反应式2Ag++Cu===Cu2++2Ag可知,电极材料X应为Cu,电解质Y为AgNO3溶液;(2)银电极为正极,发生的电极反应为:Ag++e-===Ag;X电极上发生的电极反应为:Cu-2e-===Cu2+;(3)外电路上电子是从Cu电极(负极)流向Ag电极(正极)。
答案:(1)Cu AgNO3溶液
(2)正 2Ag++2e-===2Ag Cu-2e-===Cu2+
(3)Cu Ag
15解析:解答这类题目时,应首先从原电池是建立在自发进行的氧化还原反应基础上,所以先写出两个原电池中的电池反应。而作为判断正、负极的方法也是结合物理学知识,从电子流出的一极为负极作为切入点。甲池中:根据金属活泼性顺序及电解质溶液为稀硫酸,故镁作该原电池的负极,其电极反应式为Mg-2e-===Mg2+,溶液中的H+在Al极(正极)上获得电子放出H2,其电极反应式为2H++2e-===H2↑;乙池中因电解质溶液为NaOH溶液,尽管Mg的金属性比Al强,但Mg与NaOH溶液不反应,而Al能与NaOH溶液发生氧化还原反应,即在强碱溶液中,Mg的活泼性比Al弱。所以乙池中Al为负极,其电极反应式为Al+4OH--3e-===AlOeq \\al(-,2)+2H2O,Mg为正极,其电极反应式为2H++2e- ===H2↑。
答案:(1)2H++2e-===H2↑
(2)Al+4OH--3e-===AlOeq \\al(-,2)+2H2O 2Al+6H2O+2OH-===2AlOeq \\al(-,2)+4H2O+3H2↑
(3)AD
(4)不可靠 上述两种金属作电极连接上电流计后插入电解质溶液中形成原电池。利用电流计测定电流的方向,从而判断电子流动方向,即流出电子的一极为原电池的负极,另一极为正极
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