2018 - 2019学年高中化学第四章电化学基础第一节原电池习题新人教版选修4

。 内部文件，版权追溯 第一节 原电池

课时训练 基础过关

1.在理论上不能用于设计原电池的化学反应是( A ) A.H2SO4(aq)+BaCl2(aq)BaSO4(s)+2HCl(aq)ΔH<0 B.2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH<0 C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)4Fe(OH)3(s)ΔH<0 D.3Cu(s)+8HNO3(aq)3Cu(NO3)2(aq)+2NO(g)+4H2O(l) ΔH<0

解析:A属于复分解反应,不是氧化还原反应,不能用于设计原电池,符合题意;B、C、D属于自发的氧化还原反应,能设计成原电池。

2. 如图是某同学做完ZnCu原电池实验后所做的读书卡片记录。在卡片上,描述合理的是( D )

实验后的记录: ①Cu为负极,发生氧化反应。 +②H向负极移动。 ③Cu电极上有气泡产生。 ④电子流动方向是Zn→导线→Cu。 A.①③ B.①④ C.②③ D.③④

+

解析:ZnCu原电池工作时,锌为负极,铜为正极,负极上发生氧化反应;电解质溶液里H向正极移动,在铜的表面被还原生成氢气;电子由负极经外电路向正极移动,故选项D符合题意。 3.下列各组的电极材料和电解质溶液,不能组成原电池的是( A ) A.铜片、石墨棒,稀硫酸 B.铜片、石墨棒,硝酸银溶液 C.锌片、铜片,稀盐酸 D.铜片、银片,FeCl3溶液

解析:A.铜片和稀硫酸不能自发地发生氧化还原反应,所以不能构成原电池;B.两电极的活泼性不同,且铜片与硝酸银溶液能自发地发生氧化还原反应,所以能构成原电池;C.两金属的活泼性不同,且锌片与稀盐酸能自发地发生氧化还原反应,所以能构成原电池;D.两金属的活泼性不同,且铜片与氯化铁溶液能自发地发生氧化还原反应,所以能构成原电池。

+

4.( 依据氧化还原反应:2Ag(aq)+Cu(s) 2+

Cu(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。下列说法正确的是( D )

A.银电极为负极

- 1 -

B.X电极是锌电极

C.去掉盐桥电流表指针仍偏转 D.Y溶液为AgNO3溶液

解析:由原电池原理,X电极是铜电极,做负极,Y溶液为 AgNO3溶液;若去掉盐桥电流计,无内电路,不能构成原电池,正确说法为D。

5.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( B ) A.D>C>A>B B.D>A>B>C C.D>B>A>C D.B>A>D>C

解析:根据“B不易腐蚀”知,在原电池中B作正极,A作负极,其活动性:A>B;根据“D比A反应剧烈”知,活动性:D>A;根据将铜浸入B或C的盐溶液里的现象知,活动性:B>Cu>C,综上所述,四种金属活动性顺序为D>A>B>C。

6. 关于如图所示的原电池,下列说法正确的是( B )

A.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移 B.电子从锌电极通过检流计流向铜电极

C.锌电极发生还原反应,铜电极发生氧化反应

+-D.铜电极上发生的电极反应是2H+2eH2↑

解析:Zn易失电子作负极、Cu作正极,阴离子向负极移动,则盐桥中的阴离子向硫酸锌溶液迁移,故A错误;锌作负极、铜作正极,电子从锌电极通过检流计流向铜电极,故B正确;锌失电子发生氧化反应,铜电极上铜离子得电子发生还原反应,故C错误;铜电极上铜离子得电子发生还原反应,电

2+-极反应式为Cu+2eCu,故D错误。

7. 有关电化学知识的描述正确的是( D ) A.CaO+H2OCa(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能

B.某原电池反应为Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液 C.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成

D.从理论上讲,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 解析:CaO+H2OCa(OH)2不是氧化还原反应;KCl和AgNO3反应生成AgCl沉淀易阻止原电池反应的发生;作电极的不一定是金属,如石墨棒也可作电极。 8. 铜锌原电池(如图)工作时,以下说法正确的是( C )

①电子流动方向从Zn—灯泡—Cu—盐桥 ②Zn电极的质量减轻,Cu电极的质量增重

+

③盐桥中的K移向CuSO4溶液

- 2 -

④将锌片浸入硫酸铜溶液发生的化学反应与该电池反应相同,为Zn+ 2+2+CuZn+Cu

⑤Zn电极失电子发生还原反应

A.①②③ B.②④⑤ C.②③④ D.③④⑤

解析:①电子流动方向从Zn-灯泡-Cu,电子不能经过溶液,错误;②锌失电子,则Zn电极的质量减轻,Cu电极上铜离子得电子生成Cu,则Cu电极的质量增重,正确;③溶液中阳离子向正极移动,则

+

盐桥中的K移向CuSO4溶液,正确;④将锌片浸入硫酸铜溶液,Zn与铜离子发生置换反应,发生的化

2+2+

学反应与该电池反应相同,为Zn+CuZn+Cu,正确;⑤Zn电极失电子发生氧化反应,错误。 9.某化学兴趣小组的同学设计了如图所示的装置,完成下列问题:

(1)反应过程中, 棒质量减少。

(2)正极的电极反应为 。 (3)反应过程中,当一电极质量增加2 g,另一电极减轻的质量 (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中性。

-

①反应过程中Cl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 。

解析:(3)转移0.2 mol电子时,铜棒质量增加6.4 g,锌棒质量减少

6.5 g,故反应过程中,当铜电极质量增加2 g时,另一电极减少的质量大于2 g。 (4)反应过程中,溶液为了保持电中性,Cl将进入甲烧杯,N

2+

-

进入乙烧杯。当外电路中转移0.2

2+

mol电子时,乙烧杯中有0.1 mol Cu消耗,还剩余0.1 mol Cu,有0.2 mol N乙烧杯中浓度最大的阳离子是N答案:(1)锌 (2)Cu+2e(3)大于 (4)①甲 ②N

2+

-

进入乙烧杯,故

。

Cu

能力提升

10. 一种子弹头形的纳米铜铂电池,它在稀溴水中能沿着铜极方向移动(如图),电池反应为:Cu+Br2CuBr2。下列说法正确的是( C )

- 3 -

A.铜为电池的正极 B.铂不断溶解

C.稀溴水为电解质溶液

D.电池工作时实现机械能向电能再向化学能转化

解析:由信息可知,铜铂电池中,Cu为负极,不断溶解,Pt为正极,质量不变,该装置将化学能转化为电能。

11. 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( C )

A.铜电极上发生反应Cu-2e

-

Cu

)减小

2+

B.电池工作一段时间后,乙池的c(S

C.电子从锌极经过导线移向铜极

2+

D.电池工作一段时间后,甲池的c(Zn)增加

解析:锌电极是原电池的负极,发生氧化反应,铜电极是原电池的正极,发生还原反应,A项错误;阳离子交换膜不允许阴离子通过,所以电池工作一段时间后,乙池的c(S

)不变,B项错误;该电池

Zn为负极,故电子从锌极经过导线移向铜极,C项正确;阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,

2+2+

故Zn由甲池进入乙池,甲池的c(Zn)不变,D项错误。

3+-2+

12.控制适合的条件,将反应2Fe+2I2Fe+I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是( D )

A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应

3+

B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe被还原 C.电流表读数为零时,反应达到化学平衡状态

D.电流表读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中的石墨电极为负极

3+2+-解析:由图示结合原电池原理分析可知,Fe得电子变成Fe被还原,I失去电子变成I2被氧化,所以

3+2+

A、B正确;电流表读数为零时,Fe得电子速率等于Fe失电子速率,反应达到平衡状态,C正确;D

3+-2+-项在甲中溶入FeCl2固体,平衡2Fe+2I2Fe+I2向左移动,I2被还原为I,乙中石墨为正极,D

错误。

13.将洁净的金属片Fe、Zn 、A、B 分别与Cu用导线连接浸在合适的电解质溶液里。实验并记录电压指针的移动方向和电压表的读数如下表所示:

金属 Fe Zn

电子流动方向 Fe→Cu Zn→Cu 电压/V +0.78 +1.10 - 4 -

A B Cu→A B→Cu -0.15 +0.3 根据以上实验记录,完成以下填空:

(1)构成两电极的金属活动性相差越大,电压表的读数越 (填“大”或“小”)。Zn、A、B三种金属活动性由强到弱的顺序是 。

(2)Cu与A组成的原电池, 为负极,此电极反应式为 。

(3)A、B形成合金,露置在潮湿空气中, 先被腐蚀。

解析:(1)构成两电极的金属活动性相差越大,发生氧化还原反应的倾向越大,产生电能越大,电压表读数越大,相应金属比Cu越活泼,故Zn>B>A。

(2)根据电子流动方向,由负极流向正极,Cu与A组成的原电池,Cu为负极,电极反应式为

-2+

Cu-2eCu。

(3)A、B形成合金露置在潮湿空气中形成原电池时,较活泼的B构成原电池负极,失去电子发生氧化反应被腐蚀。 答案:(1)大 Zn>B>A

-2+

(2)Cu Cu-2eCu (3)B

14. 高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。

Ⅰ.高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂,而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置:

(1)该电池放电时正极的电极反应式为 ; 若维持电流强度为1 A,电池工作十分钟,理论消耗Zn g(已知F=96 500 C/mol)。 (2)盐桥中盛有饱和KCl溶液,此盐桥中氯离子向 (填“左”或“右”)移动;若用阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向 (填“左”或“右”)移动。

(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有 。

解析:(1)放电时高铁酸钾为正极,正极发生还原反应,电极反应式 为Fe

+4H2O+3e

-

Fe(OH)3↓+5OH;若维持电流强度为1 A,电池工

-

作十分钟,转移电子的物质的量为1×10×60÷96 500 mol= 0.006 217 6 mol。理论消耗Zn的质量0.006 217 6 mol÷2×

- 5 -

65 g/mol=0.2 g。

(2)电池工作时,阴离子移向负极,阳离子移向正极,所以盐桥中氯离子向右移动;若用阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向左移动。

(3)由题图可得出高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。 答案:(1)Fe

+4H2O+3e

-

Fe(OH)3↓+5OH 0.2

-

(2)右 左

(3)使用时间长、工作电压稳定

- 6 -

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