2024-2025版高中化學(xué)課時分層作業(yè)17原電池含解析新人教版選修4

PAGE13-原電池(30分鐘50分)一、選擇題(本題包括6小題,每小題6分,共36分)1.(2024·銀川高二檢測)人造衛(wèi)星用到的一種高能電池——銀鋅電池,其電極反應(yīng)式為Zn+2OH--2e-Zn(OH)2,Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-。依據(jù)反應(yīng)式推斷氧化銀是 ()A.負(fù)極被氧化 B.正極被還原C.負(fù)極被還原 D.正極被氧化【解析】選B。一次電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)(失電子),正極發(fā)生還原反應(yīng)(得電子),由Ag2O→Ag可知,Ag2O得電子發(fā)生還原反應(yīng)?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】對于原電池的電極名稱,敘述錯誤的是 ()A.發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極B.正極為電子流入的一極C.比較不活潑的金屬為負(fù)極D.電流流出的一極為正極【解析】選C。原電池中相對活潑的金屬為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng);相對不活潑的金屬(或非金屬導(dǎo)體)為正極,發(fā)生還原反應(yīng)。2.(2024·巢湖高二檢測)下列燒杯中盛放的都是稀硫酸,在銅電極上能產(chǎn)生氣泡的是 ()【解析】選A。B、C選項均無化學(xué)反應(yīng);D選項Zn與稀硫酸反應(yīng),但裝置不能形成閉合回路,只有A符合要求?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】關(guān)于如圖所示裝置的敘述,正確的是 ()A.銅是負(fù)極,銅片上有氣泡產(chǎn)生B.銅片質(zhì)量漸漸削減C.電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片D.氫離子在銅片表面被還原【解析】選D。分析題給裝置知,該裝置為原電池,鋅作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為:Zn-2e-Zn2+,銅作正極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為:2H++2e-H2↑。A、銅是正極,銅片上有氣泡產(chǎn)生,錯誤;B、銅片質(zhì)量不變,錯誤;C、電流從正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極,即由銅片經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片,錯誤;D、氫離子在銅片表面被還原,正確。3.(2024·成都高二檢測)一種“全氫電池”的工作原理如圖所示。下列說法不正確的是 ()A.電子流向是從吸附層M通過導(dǎo)線到吸附層NB.Na+從左邊穿過離子交換膜向右邊移動C.離子交換膜可用質(zhì)子交換膜D.負(fù)極的電極反應(yīng)是H2-2e-+2OH-2H2O【解析】選C。電子流淌方向是從M通過導(dǎo)線到N,A正確;原電池中,陽離子從負(fù)極移向正極,B正確;離子交換膜可阻擋左邊的堿性溶液和右邊的酸性溶液發(fā)生中和,不能用質(zhì)子交換膜,C錯誤;原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),由于負(fù)極為堿性溶液,所以負(fù)極的電極反應(yīng)是H2-2e-+2OH-2H2O,D正確。【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.某原電池裝置如下圖所示。下列有關(guān)敘述中,正確的是 ()A.Fe作正極,發(fā)生氧化反應(yīng)B.工作一段時間后,兩燒杯中溶液的pH均不變C.負(fù)極反應(yīng):2H++2e-H2↑D.工作一段時間后,NaCl溶液中c(Cl-)增大【解析】選D。該裝置是原電池。A.在該原電池中,Fe作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),錯誤;B.工作一段時間后,左邊的燒杯中含有大量的Fe2+,溶液的pH減小,右邊燒杯中的H+不斷放電產(chǎn)生氫氣,因此溶液pH會漸漸增大,錯誤;C.負(fù)極反應(yīng)是Fe-2e-Fe2+,錯誤;D.工作一段時間后,NaCl溶液中由于鐵不斷氧化進(jìn)入溶液,依據(jù)溶液呈電中性原理,鹽橋中的Cl-會進(jìn)入左邊的燒杯中,該燒杯中c(Cl-)增大,正確。2.圖中是鎂-次氯酸鈉電池,電池總反應(yīng)為Mg+ClO-+H2OCl-+Mg(OH)2,下列說法正確的是 ()A.進(jìn)料口A是次氯酸鈉溶液,出料口B主要成分是氯化鈉B.惰性電極旁邊溶液的pH減小C.鎂電極表面發(fā)生氧化反應(yīng):Mg-2e-+2H2OMg(OH)2+4H+D.Na+向鎂電極方向移動,Mg(OH)2沉淀在兩電極之間產(chǎn)生【解析】選A。鎂-次氯酸鈉電池中,次氯酸鈉在正極得電子生成氯化鈉從出料口B排出,A正確;惰性電極反應(yīng)為ClO-+2e-+H2OCl-+2OH-,溶液pH增大,B錯誤;次氯酸鈉溶液呈堿性,不會生成H+,C錯誤;Na+向正極(惰性電極)移動,D錯誤。4.(2024·石家莊高二檢測)依據(jù)如圖,下列推斷中正確的是 ()A.燒杯a中的溶液pH降低B.燒杯b中發(fā)生氧化反應(yīng)C.燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-H2↑D.燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl--2e-Cl2↑【解析】選B。由題給原電池裝置中電子經(jīng)過導(dǎo)線由Zn電極流向Fe電極,則O2在Fe電極發(fā)生還原反應(yīng):O2+2H2O+4e-4OH-,燒杯a中c(OH-)增大,溶液的pH上升,A、C錯誤;燒杯b中,Zn發(fā)生氧化反應(yīng):Zn-2e-Zn2+,B正確、D錯誤。【補(bǔ)償訓(xùn)練】下圖中甲和乙均是雙液原電池裝置。推斷下列說法不正確的是 ()A.甲中電池總反應(yīng)的離子方程式為Cd(s)+Co2+(aq)Co(s)+Cd2+(aq)B.反應(yīng)2Ag(s)+Cd2+(aq)Cd(s)+2Ag+(aq)能夠發(fā)生C.鹽橋的作用是形成閉合回路,并使兩邊溶液保持電中性D.乙電池中有1mol電子通過外電路時,正極有108g【解析】選B。依據(jù)甲、乙裝置分析可知A項正確,且可推知Cd的活潑性強(qiáng)于Ag,故Ag不能置換出Cd,B項錯誤。5.(2024·中州高二檢測)在如圖所示裝置中,視察到電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),M棒變粗,N棒變細(xì),由此推斷下表中所列M、N、P物質(zhì),其中可以成立的是 ()選項MNPA鋅銅稀硫酸溶液B銅鐵稀鹽酸C銀鋅硝酸銀溶液D鋅鐵硝酸鐵溶液【解析】選C。本題通過電極改變來確定原電池的正負(fù)電極,N棒變細(xì),即N極上發(fā)生氧化反應(yīng),N棒金屬較活潑,解除A、D,由M棒變粗,可知B不正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示,電流表A指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),同時M極質(zhì)量增加,N極質(zhì)量削減,B為電解質(zhì)溶液。則M、N、B分別為 ()A.M是Cu,N是Zn,B是稀硫酸B.M是Zn,N是Cu,B是CuCl2溶液C.M是Ag,N是Fe,B是稀AgNO3溶液D.M是Ag,N是Fe,B是稀硫酸【解析】選C。M極質(zhì)量增加,N極質(zhì)量削減,說明N是負(fù)極、M是正極,N的活潑性大于M;M極質(zhì)量增加,M極析出金屬,說明電解質(zhì)溶液是鹽溶液,故C正確。6.下面是利用鹽橋電池從某些含碘鹽中提取碘的兩個裝置,下列說法中正確的是 ()A.兩個裝置中石墨Ⅰ和石墨Ⅱ作負(fù)極B.碘元素在裝置①中被氧化,在裝置②中被還原C.①中MnO2的電極反應(yīng)式為MnO2+2H2O+2e-Mn2++4OH-D.反應(yīng)①、②中生成等量的I2時導(dǎo)線上通過的電子數(shù)之比為1∶6【解析】選B。裝置①中碘離子失去電子,石墨Ⅰ為負(fù)極;裝置②中碘酸鈉得電子石墨Ⅱ作正極,所以兩個裝置中石墨Ⅰ作負(fù)極而石墨Ⅱ作正極,A錯誤;裝置①中碘離子失去電子,被氧化;在裝置②中碘酸鈉得電子被還原,B正確;酸性介質(zhì)中不行能生成氫氧根離子,所以電極反應(yīng)式為MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O,C錯誤;裝置①中碘離子失去電子,1mol碘化鈉失去1mol電子;裝置②中碘酸鈉得電子,1mol碘酸鈉得到5mol的電子,所以反應(yīng)①、②中生成等量的I2時導(dǎo)線上通過的電子數(shù)之比為1∶5,D錯誤。二、非選擇題(本題包括1小題,共14分)7.LiSOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳,電解質(zhì)是LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2↑。請回答下列問題:(1)電池的負(fù)極材料為________,發(fā)生的電極反應(yīng)式為_______________。

(2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為____________________________。

(3)SOCl2易揮發(fā),試驗室中常用NaOH溶液汲取SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成。假如把少量水滴到SOCl2中,試驗現(xiàn)象是______________________,反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________。

(4)組裝該電池必需在無水、無氧的條件下進(jìn)行,緣由是

____________。

【解析】(1)分析反應(yīng)的化合價改變,可得Li為還原劑(作負(fù)極),失電子:Li-e-Li+。(2)SOCl2為氧化劑,得電子,從題給電池反應(yīng)可推出產(chǎn)物:Cl-、S、SO2(或用總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng))。(3)題中已給出信息:堿液汲取時的產(chǎn)物是Na2SO3和NaCl,則沒有堿液汲取時的產(chǎn)物應(yīng)為SO2和HCl,進(jìn)而推出現(xiàn)象。答案:(1)LiLi-e-Li+(2)2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2↑(3)出現(xiàn)白霧,有刺激性氣味氣體生成SOCl2+H2OSO2↑+2HCl↑(4)因為構(gòu)成電池的主要成分Li能與氧氣、水反應(yīng),SOCl2也與水反應(yīng)【補(bǔ)償訓(xùn)練】某化學(xué)愛好小組同學(xué)設(shè)計如圖原電池裝置:回答下列問題:(1)正極的電極反應(yīng)式為________________________________。

(2)鹽橋的作用是向甲、乙兩燒杯中供應(yīng)Cl-和N,使兩燒杯中的溶液保持電荷守恒,反應(yīng)過程中Cl-進(jìn)入________(填“甲”或“乙”)燒杯。

(3)該電池反應(yīng)的離子方程式為__。

【解析】該裝置是帶鹽橋的原電池裝置,Zn+Cu2+Zn2++Cu,正極反應(yīng)為Cu2++2e-Cu,原電池中,陰離子移向負(fù)極,所以氯離子進(jìn)入甲中保持電中性。答案:(1)Cu2++2e-Cu(2)甲(3)Zn+Cu2+Zn2++Cu(30分鐘50分)一、選擇題(本題包括5小題,每小題7分,共35分)1.(2024·濰坊高二檢測)氣體的自動化檢測中經(jīng)常應(yīng)用依據(jù)原電池原理設(shè)計的傳感器。如圖為電池的工作示意圖,氣體擴(kuò)散進(jìn)入傳感器,在敏感電極上發(fā)生反應(yīng),傳感器就會接收到電信號。下表列出了待測氣體及敏感電極上部分反應(yīng)產(chǎn)物。待測氣體部分電極反應(yīng)產(chǎn)物NO2NOCl2HClCOCO2H2SH2SO4則下列說法中正確的是 ()A.上述氣體檢測時,敏感電極均作電池負(fù)極B.檢測Cl2時,敏感電極的電極反應(yīng)式為Cl2+2e-2Cl-C.檢測H2S時,對電極充入空氣,對電極上的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-D.檢測Cl2和CO體積分?jǐn)?shù)相同的兩份空氣樣本時,傳感器上電流大小、方向相同【解析】選B。依據(jù)NO2、Cl2的電極產(chǎn)物分析,二者在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng),H2S、CO在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),A錯誤;Cl2得電子生成HCl,電極反應(yīng)式為Cl2+2e-2Cl-,B正確;H2S失去電子生成硫酸,在酸性條件下,氧氣得電子應(yīng)當(dāng)生成水,C錯誤;等體積的Cl2和CO發(fā)生原電池反應(yīng)時,1molCl2得2mol電子,1molCO失去2mol電子,傳感器上電流方向相反,D錯誤。2.(2024·吉林高二檢測)M、N、P、E四種金屬:①M+N2+N+M2+②M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面有大量氣泡③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中,電極反應(yīng)為E2++2e-E,N-2e-N2+。四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的依次是 ()A.P、M、N、EB.E、N、M、PC.P、N、M、E D.E、P、M、N【解析】選A。由①知,金屬活動性:M>N;M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面產(chǎn)生氣泡,M作原電池正極,活動性:P>M;N、E構(gòu)成的原電池N作負(fù)極,活動性:N>E?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】可以將反應(yīng)Zn+Br2ZnBr2設(shè)計成原電池,下列4個電極反應(yīng):①Br2+2e-2Br-②2Br--2e-Br2③Zn-2e-Zn2+④Zn2++2e-Zn其中表示放電時負(fù)極和正極反應(yīng)的分別是 ()A.②和③B.②和①C.③和①D.④和①【解析】選C。放電時負(fù)極反應(yīng)物為Zn,失電子被氧化,正極反應(yīng)物為Br2,得電子被還原。3.鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,下列有關(guān)敘述正確的是 ()A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池工作一段時間后,甲池的c(S)減小C.電池工作一段時間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加D.陰陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動,保持溶液中電荷平衡【解析】選C。A項,Cu作正極,電極上發(fā)生還原反應(yīng),錯誤;B項,電池工作過程中,S不參與電極反應(yīng),故甲池的c(S)基本不變,錯誤;C項,電池工作時,甲池反應(yīng)為Zn-2e-Zn2+,乙池反應(yīng)為Cu2++2e-Cu,甲池中Zn2+會通過陽離子交換膜進(jìn)入乙池,以維持溶液中電荷平衡,由電極反應(yīng)式可知,乙池中每有64gCu析出,則進(jìn)入乙池的Zn2+為65g,溶液總質(zhì)量略有增加,正確;D項,由題干信息可知,陰離子不能通過陽離子交換膜,錯誤。4.某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)查閱相關(guān)資料得知氧化性:Cr2>Fe3+,設(shè)計了鹽橋式的原電池,如圖所示。鹽橋中裝有瓊脂與飽和K2SO4溶液。下列敘述中正確的是()A.甲燒杯的溶液中發(fā)生還原反應(yīng)B.乙燒杯中發(fā)生的電極反應(yīng)為2Cr3++7H2O-6e-Cr2+14H+C.外電路的電流方向由b到aD.電池工作時,鹽橋中的S移向乙燒杯【解析】選C。甲燒杯中發(fā)生的反應(yīng)為Fe2+-e-Fe3+,為氧化反應(yīng),A錯誤;乙燒杯中發(fā)生還原反應(yīng),得到電子,B錯誤;a極為負(fù)極,b極為正極,外電路的電流由b→a,C正確;S向負(fù)極移動,即移向甲燒杯,D錯誤。【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖由鋅-銅-稀硫酸組成的原電池裝置中,當(dāng)導(dǎo)線中有0.2mol電子通過時,理論上兩極的改變是 ()A.銅片增重6.4B.鋅片增重6.5C.銅片上析出0.1molO2D.鋅片溶解了6.5【解析】選D。鋅-銅-稀硫酸組成的原電池裝置中,鋅做原電池的負(fù)極,銅做正極,轉(zhuǎn)移0.2mol電子,鋅片溶解6.5g,銅片上析出氫氣為0.2g5.(2024·張家口高二檢測)一種檢測空氣中甲醛(HCHO)含量的電化學(xué)傳感器的工作原理如圖所示。下列說法正確的是 ()A.傳感器工作時,工作電極是正極B.工作時,H+通過交換膜向工作電極旁邊移動C.當(dāng)導(dǎo)線中通過1.2×10-6mol電子,進(jìn)入傳感器的甲醛為3×10-3mgD.工作時,對電極區(qū)電解質(zhì)溶液的pH增大【解析】選D。HCHO在工作電極失電子被氧化,工作電極是原電池的負(fù)極,A錯誤;原電池工作時,溶液中的H+向正極移動,即對電極方向,B錯誤;負(fù)極反應(yīng)為HCHO+H2O-4e-CO2+4H+,當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1.2×10-6mol電子時,消耗HCHO的物質(zhì)的量為1.2×10-6mol÷4=3.0×10-7mol,則HCHO質(zhì)量為3.0×10-7mol×30g·mol-1=9×10-3mg,C錯誤;工作時,對電極的電極反應(yīng)為4H++O2+4e-2H2O,pH增大,D正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】1.為探究原電池的形成條件和反應(yīng)原理,某同學(xué)設(shè)計了如下試驗并記錄了現(xiàn)象:①向肯定濃度的稀硫酸中插入鋅片,看到有氣泡生成;②向上述稀硫酸中插入銅片,沒有看到氣泡生成;③將鋅片與銅片上端用導(dǎo)線連接,一起插入稀硫酸中,看到銅片上有氣泡生成,且生成氣泡的速率比試驗①快④在鋅片和銅片中間接上電流計,再將鋅片和銅片插入稀硫酸中,發(fā)覺電流計指針偏轉(zhuǎn)。下列關(guān)于以上試驗設(shè)計及現(xiàn)象的分析,不正確的是 ()A.試驗①、②說明鋅能與稀硫酸反應(yīng)而銅不能B.試驗③說明發(fā)生原電池反應(yīng)時會加快化學(xué)反應(yīng)速率C.試驗③說明在該條件下銅可以與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣D.試驗④說明該原電池中銅為正極、鋅為負(fù)極,電子由鋅沿導(dǎo)線流向銅【解析】選C。①中能產(chǎn)生氣體,說明鋅能和稀硫酸反應(yīng),②中不產(chǎn)生氣體,說明銅和稀硫酸不反應(yīng),同時說明鋅的活潑性大于銅,故A正確;③中鋅、銅和電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池,鋅易失電子而作負(fù)極,生成氣泡的速率加快,說明原電池能加快負(fù)極金屬被腐蝕,故B正確;③中銅電極上氫離子得電子生成氫氣,而不是銅和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣,故C錯誤;試驗④說明有電流產(chǎn)生,易失電子的金屬作負(fù)極,所以鋅作負(fù)極,銅作正極,故D正確。2.將反應(yīng)I+5I-+6H+3I2+3H2O設(shè)計成如圖所示的原電池。起先時向甲燒杯中加入少量濃硫酸,電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),一段時間后,電流計指針回到零,再向甲燒杯中滴入幾滴濃NaOH溶液,電流計指針再次發(fā)生偏轉(zhuǎn)。下列推斷不正確的是 ()A.起先加入少量濃硫酸時,乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.起先加入少量濃硫酸時,同時在甲、乙燒杯中都加入淀粉溶液,只有乙燒杯中溶液變藍(lán)C.電流計讀數(shù)為零時,反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)D.兩次電流計指針偏轉(zhuǎn)方向相反【解析】選B。加入少量濃硫酸時,電極反應(yīng)式:負(fù)極:10I--10e-5I2,正極:2I+10e-+12H+I2+6H2O。加入幾滴濃NaOH溶液時,電極反應(yīng)式:負(fù)極:5I2+10e-10I-,正極:I2-10e-+12OH-2I+6H2O。B項,依據(jù)電極反應(yīng)可以看出,甲、乙燒杯中均有I2生成,所以甲、乙燒杯中溶液均變藍(lán)。二、非選擇題(本題包括1小題,共15分)6.某試驗小組同學(xué)對電化學(xué)原理進(jìn)行了一系列探究活動。(1)如圖為某試驗小組依據(jù)的氧化還原反應(yīng):(用離子方程式表示)____________________________________________________________________________。

設(shè)計的原電池裝置,反應(yīng)前,電極質(zhì)量相等,一段時間后,兩電極質(zhì)量相差12g,導(dǎo)線中通過__________mol