新教材2023版高中化學(xué)課時(shí)作業(yè)3原電池的工作原理魯科版選擇性必修1

課時(shí)作業(yè)3原電池的工作原理[基礎(chǔ)過關(guān)練]1．用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂－KNO3的U形管)構(gòu)成一個(gè)雙液原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是()①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極②正極反應(yīng)為Ag＋＋e－=Ag③實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍能繼續(xù)工作④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同A.①④ B．②④C.②③ D．③④2.如圖所示，檢流計(jì)G發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)A極逐漸變粗，B極逐漸變細(xì)，C為電解質(zhì)溶液，則A、B、C應(yīng)是下列各組中的()A.A是Zn、B是Cu、C為稀硫酸B.A是Cu、B是Zn、C為稀硫酸C.A是Fe、B是Ag、C為AgNO3溶液D.A是Ag、B是Fe、C為AgNO3溶液3．下列裝置中，電流表指針不能發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是()4．關(guān)于由Cu、Zn和稀硫酸組成的原電池裝置，下列說法正確的是()A.鋅片作正極B.可將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C.反應(yīng)時(shí)，溶液中c(H＋)逐漸減小D.反應(yīng)時(shí)，銅片的質(zhì)量逐漸增大5．M、N、P、E四種金屬：①M(fèi)＋N2＋=N＋M2＋；②M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M上有大量氣泡；③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸溶液中，電極反應(yīng)為E2＋＋2e－=E，N－2e－=N2＋。四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是()A.PMNEB．ENMPC.PNMED．EPMN6．某原電池總反應(yīng)的離子方程式為2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是()A.電極材料為鐵和鋅，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液B.電極材料都是鐵，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)2溶液C.電極材料為鐵和石墨，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液D.電極材料為鐵和石墨，電解質(zhì)溶液為FeCl2溶液7．下列關(guān)于圖中裝置的說法，正確的是()A.裝置①中，鹽橋中的K＋移向CuSO4溶液B.裝置①中，Zn為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)C.裝置②中，F(xiàn)e得電子D.裝置②中，電子由Fe流向石墨，然后再經(jīng)溶液流向Fe8．由W、X、Y、Z四種金屬按下列裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下列說法不正確的是()裝置現(xiàn)象金屬W不斷溶解Y的質(zhì)量增加W上有氣體產(chǎn)生A.四種金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱順序?yàn)閆>W>Y>XB．裝置乙中Y電極上的反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=CuC．裝置甲中X作原電池正極D．裝置丙中溶液中的c(H＋)減小9．銀鋅紐扣電池的工作原理如圖所示，其電池的總反應(yīng)為Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。下列說法不正確的是()A．負(fù)極的電極反應(yīng)為Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2B．正極發(fā)生還原反應(yīng)C．電池工作時(shí)，電流從Ag2O經(jīng)導(dǎo)線流向ZnD．電池工作時(shí)，溶液中的OH－向正極移動(dòng)10．下圖所示原電池工作時(shí)，右燒杯中的Y2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))轉(zhuǎn)化為Y3＋，下列敘述正確的是()A．左燒杯中電極反應(yīng)式：X4＋＋2e－=X2＋B．每消耗1molY2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))，轉(zhuǎn)移3mol電子C．左燒杯中陰離子數(shù)目增加D．左、右兩燒杯中的陰、陽離子能通過鹽橋轉(zhuǎn)移[能力提升練]11．(雙選)控制合適的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－?2Fe2＋＋I(xiàn)2，設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。下列判斷不正確的是()A．反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng)B．反應(yīng)開始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋被還原C．電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)D．電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中加入FeCl2固體，乙中石墨電極為負(fù)極12．由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。裝置現(xiàn)象二價(jià)金屬A不斷溶解C的質(zhì)量增加A上有氣泡產(chǎn)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題：(1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)是________________________________________________________________________。(2)裝置丙中溶液中的SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))移向________極(填“D”或“A”)。(3)四種金屬活潑性由強(qiáng)到弱的順序是________。(4)若C質(zhì)量增加32g，則當(dāng)丙中通過和乙等量電量時(shí)，丙中將析出標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積為________L。13.如圖為兩種銅鋅原電池的示意圖。(1)它們工作時(shí)正極的電極反應(yīng)為________________________________________。(2)電池B工作時(shí)鹽橋中的K＋向________(填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液方向移動(dòng)；假如Zn的消耗速率為2×10－3mol·s－1，計(jì)算K＋的遷移速率________。(3)電池A與電池B比較，電池B的工作效率大大提高，說明原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)利用電池A進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)銅片、鋅片表面均有紅色物質(zhì)析出。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)測(cè)得鋅片減少了1.97g，銅片增重了1.92g，計(jì)算該原電池的工作效率(指參加原電池反應(yīng)的鋅占鋅反應(yīng)總量的百分率)________。14．Ⅰ.高鐵酸鹽在能源、環(huán)保等方面有著廣泛的用途。高鐵酸鉀(K2FeO4)不僅是一種理想的水處理劑，而且在高鐵電池的研制中也有應(yīng)用。如圖1是高鐵電池的模擬實(shí)驗(yàn)裝置：(1)該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為________________________；若電池工作過程中通過電子的物質(zhì)的量為0.01mol，理論上消耗Zn的質(zhì)量為________g(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))。(2)鹽橋中含有KCl，此鹽橋中氯離子向________(填“左”或“右”，下同)側(cè)燒杯移動(dòng)；若用陽離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向________側(cè)燒杯移動(dòng)。(3)圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)有________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.第三代混合動(dòng)力車，可以用電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或二者結(jié)合推動(dòng)車輛。汽車上坡或加速時(shí)，電動(dòng)機(jī)提供推動(dòng)力，降低汽油的消耗；在剎車或下坡時(shí)，電池處于充電狀態(tài)。(4)混合動(dòng)力車的內(nèi)燃機(jī)以汽油為燃料，在25℃、101kPa條件下，汽油[以辛烷C8H18(l)計(jì)]和氧氣充分反應(yīng)，生成1mol水蒸氣放熱550kJ，若1g水蒸氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水放熱2.5kJ，則表示辛烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式為____________________________________。(5)混合動(dòng)力車目前一般使用鎳氫電池，該電池中鎳的化合物為正極，儲(chǔ)氫金屬(以M表示)為負(fù)極，堿(主要為KOH)液為電解質(zhì)溶液。鎳氫電池充放電原理示意圖如下，其總反應(yīng)式為H2＋2NiOOHeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2Ni(OH)2。根據(jù)所給信息判斷，混合動(dòng)力車上坡或加速時(shí)，乙電極周圍溶液的pH________(增“增大”“減小”或“不變”)，該電極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。課時(shí)作業(yè)3原電池的工作原理1．解析：①在外電路中，電子由負(fù)極流向正極，電流由正極流向負(fù)極，故電流由銀電極流向銅電極，錯(cuò)誤；②銀為正極，電極反應(yīng)為Ag＋＋e－=Ag，正確；③取出鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，錯(cuò)誤；④該原電池的總反應(yīng)為Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag，銅片與硝酸銀反應(yīng)的離子方程式為Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag，與原電池的總反應(yīng)相同，正確。答案：B2．解析：該原電池中，A極逐漸變粗，B極逐漸變細(xì)，所以B作負(fù)極，A作正極，B的活潑性大于A的活潑性，所以A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；A極逐漸變粗，說明有金屬析出，若C為稀硫酸，A極析出氫氣，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；若C為AgNO3溶液，A極析出金屬銀，所以D項(xiàng)正確。答案：D3．解析：鋅插入氯化銅溶液，鋅置換出銅，電子不經(jīng)過導(dǎo)線，沒有電流產(chǎn)生，則電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故選A項(xiàng)；可構(gòu)成原電池，鎂為負(fù)極，鋁為正極，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故B項(xiàng)不選；可構(gòu)成原電池，鋅為負(fù)極，銅為正極，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故C項(xiàng)不選；可構(gòu)成原電池，鋅為負(fù)極，銅為正極，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故D項(xiàng)不選。答案：A4．解析：Cu、Zn和稀硫酸組成的原電池，Zn比Cu活潑，Zn作負(fù)極，Cu作正極，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－=Zn2＋，正極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，反應(yīng)時(shí)，溶液中c(H＋)逐漸減小，銅片的質(zhì)量不變，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C5．解析：①M(fèi)＋N2＋=N＋M2＋，說明金屬活潑性M>N；②M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M上有大量氣泡，說明P為負(fù)極，M為正極，活潑性P>M；③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸溶液中，電極反應(yīng)為E2＋＋2e－=E，N－2e－=N2＋，說明N為負(fù)極，活潑性N>E，所以四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镻>M>N>E，故選A項(xiàng)。答案：A6．解析：該原電池總反應(yīng)的離子方程式為2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，鐵離子得電子被還原，可溶性鐵鹽溶液為電解質(zhì)溶液，F(xiàn)e失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，不如Fe活潑的金屬或可導(dǎo)電的非金屬作正極；電極材料為鐵和鋅，鋅比鐵活潑，鋅為負(fù)極，不能發(fā)生題中的反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電極材料都是鐵，不能構(gòu)成原電池，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Fe為負(fù)極、C為正極、氯化鐵溶液為電解質(zhì)溶液，C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C7．解析：裝置①為原電池，鋅比銅活潑，鋅為負(fù)極，銅為正極，鹽橋中的K＋移向CuSO4溶液，故A項(xiàng)正確；裝置①中，Zn為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；裝置②中鐵為負(fù)極，失去電子，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；電子只能在外電路中定向移動(dòng)，不能在溶液中定向移動(dòng)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A8．解析：裝置甲中W為負(fù)極，X為正極，金屬活動(dòng)性：W>X，裝置乙中X為負(fù)極，Y為正極，金屬活動(dòng)性：X>Y，裝置丙中Z為負(fù)極，W為正極，金屬活動(dòng)性：Z>W，所以四種金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱順序?yàn)閆>W>X>Y，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；Y電極上銅離子得電子生成Cu，電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu，故B項(xiàng)正確；裝置甲中金屬W不斷溶解，所以W為原電池負(fù)極，X為正極，故C項(xiàng)正確；裝置丙中W電極上氫離子得電子生成氫氣，溶液中的氫離子濃度減小，故D項(xiàng)正確。答案：A9．解析：根據(jù)電池總反應(yīng)Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag可知。Zn失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2，故A項(xiàng)正確；Ag2O為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，故B項(xiàng)正確；電池工作時(shí)，電流的方向從正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極，即電流從Ag2O經(jīng)導(dǎo)線流向Zn，故C項(xiàng)正確；電池工作時(shí)，溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，故D項(xiàng)不正確。答案：D10．解析：右燒杯中Y2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))轉(zhuǎn)化為Y3＋，說明右燒杯中的石墨為原電池正極，則左燒杯中發(fā)生氧化反應(yīng)，陽離子所帶電荷數(shù)增加，由溶液呈電中性可知，陰離子數(shù)目增加，A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；每消耗1molY2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))，轉(zhuǎn)移6mol電子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解質(zhì)溶液中的離子不能通過鹽橋轉(zhuǎn)移，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C11．解析：根據(jù)2Fe3＋＋2I－?2Fe2＋＋I(xiàn)2可知，反應(yīng)開始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋得到電子被還原，乙中石墨電極上I－失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故A項(xiàng)不正確，B項(xiàng)正確；反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)溶液中各組分的濃度不再變化，此時(shí)電流計(jì)讀數(shù)為零，故C項(xiàng)正確；電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中加入FeCl2固體，平衡逆向移動(dòng)，乙中石墨電極上I2得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，因此乙中石墨電極為正極，故D項(xiàng)不正確。答案：AD12．解析：(1)根據(jù)甲裝置中的現(xiàn)象可知，A為負(fù)極，電極反應(yīng)為A－2e－=A2＋。(2)丙裝置中，A電極上有氣泡產(chǎn)生，說明A為原電池的正極，D為負(fù)極，所以SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))移向D極。(3)根據(jù)現(xiàn)象可知，甲中二價(jià)金屬A不斷溶解，所以金屬性：A>B，乙中C極質(zhì)量增加，說明金屬性：B>C，丙中A電極上有氣泡產(chǎn)生，說明金屬性：D>A，所以四種金屬活潑性由強(qiáng)到弱的順序是D>A>B>C。(4)C電極的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu，所以C質(zhì)量增加32g時(shí)轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為1mol，丙中A電極的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，當(dāng)丙中通過和乙等量電量時(shí)，丙中將析出標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積為eq\f(1,2)×1mol×22.4L·mol－1＝11.2L。答案：(1)A－2e－=A2＋(2)D(3)D>A>B>C(4)11.213．解析：(1)由裝置圖可知，電池A與電池B的負(fù)極均為鋅，正極均為銅，在正極上銅離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu。(2)原電池工作時(shí)，陽離子向正極移動(dòng)，所以電池B工作時(shí)，鹽橋中的K＋向硫酸銅溶液方向移動(dòng)；由電荷守恒可知，K＋的遷移速率是Zn的消耗速率的2倍，所以K＋的遷移速率為2×10－3mol·s－1×2＝4×10－3mol·s－1。(3)電池A與電池B相比，電池B中Zn和Cu2＋不直接接觸發(fā)生置換反應(yīng)，電子只能通過導(dǎo)線發(fā)生轉(zhuǎn)移，使電池B的工作效率大大提高。(4)銅片、鋅片表面均有紅色物質(zhì)析出說明鋅部分參加原電池反應(yīng)，鋅與硫酸銅溶液發(fā)生置換反應(yīng)的離子方程式為Zn＋Cu2＋=Cu＋Zn2＋，由鋅片減少了1.97g，銅片增重了1.92g可知，反應(yīng)前后固體的質(zhì)量差為(1.97g－1.92g)＝0.05g，設(shè)參加反應(yīng)的鋅的質(zhì)量為m，由Zn＋Cu2＋=Cu＋Zn2＋可得eq\f(65g,1g)＝eq\f(m,0.05g)，解得m＝3.25g，由銅片增重了1.92g可知，參加原電池反應(yīng)的鋅的質(zhì)量為eq\f(1.92g,64g·mol－1)×65g·mol－1＝1.95g，所以該原電池的工作效率為eq\f(1.95g,3.25g)×100%＝60%。答案：(1)Cu2＋＋2e－=Cu(2)CuSO44×10－3mol·s－1(3)Zn和Cu2＋不直接接觸發(fā)生置換反應(yīng)，電子只能通過導(dǎo)線發(fā)生轉(zhuǎn)移(4)60%14．解析：(1)C為正極，正極上高鐵酸鉀發(fā)生還原反應(yīng)生成Fe(OH)3，正極的電極反應(yīng)式為FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3＋5OH－；若通過