2019年高中化學(xué)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)41原電池練習(xí)新人教版選修4

第一節(jié)原電池基礎(chǔ)鞏固1下列反應(yīng)可用于設(shè)計(jì)原電池的是()A.H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2OB.2FeCl3+Fe3FeCl2C.Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2↓+2NH3↑D.NaCl+AgNO3NaNO3+AgCl↓答案B2有關(guān)原電池的下列說法中正確的是()A.在外電路中電子由正極流向負(fù)極B.在原電池中,只能用金屬鋅作負(fù)極C.原電池工作時(shí),陽離子向正極方向移動(dòng)D.原電池工作時(shí),陽離子向負(fù)極方向移動(dòng)答案C3有關(guān)如圖所示原電池的敘述,正確的是(鹽橋中裝有含瓊脂的KCl飽和溶液)()A.銅片上發(fā)生氧化反應(yīng)B.取出鹽橋后,電流計(jì)依然發(fā)生偏轉(zhuǎn)C.反應(yīng)中,鹽橋中的K+會(huì)移向CuSO4溶液D.反應(yīng)前后銅片質(zhì)量不改變答案C4某原電池反應(yīng)的離子方程式為Fe+2H+Fe2++H2↑,則下列說法中正確的是()A.可以用HNO3作電解質(zhì)溶液B.可以用鋅作原電池正極C.可以用鐵作負(fù)極,鐵的質(zhì)量不變D.可以用銅作原電池正極答案D5根據(jù)原電池的有關(guān)知識(shí),下列反應(yīng)不能用于原電池的是()A.2H2+O22H2OB.2CH3OH+3O22CO2+4H2OC.Zn+2HClZnCl2+H2↑D.NaOH+HClNaCl+H2O解析原電池反應(yīng)必須是放出能量的自發(fā)氧化還原反應(yīng),選項(xiàng)D是非氧化還原反應(yīng),故它不可以用于原電池。答案D6下列敘述正確的是()A.反應(yīng)AlCl3+4NaOHNaAlO2+3NaCl+2H2O,可以設(shè)計(jì)成原電池B.Zn和稀硫酸反應(yīng)時(shí),加入少量CuSO4溶液能加快產(chǎn)生H2的速率C.把Fe片和Cu片放入稀硫酸中,并用導(dǎo)線把二者相連,觀察到Cu片上產(chǎn)生大量氣泡,說明Cu與H2SO4能發(fā)生反應(yīng)而Fe被鈍化D.ZnCu原電池工作過程中,溶液中H+向負(fù)極作定向移動(dòng)答案B7在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片,下列敘述正確的是()A.正極附近的SO4B.電子通過導(dǎo)線由銅片流向鋅片C.正極有O2逸出D.銅片上有H2逸出解析題干所述裝置屬于原電池裝置,負(fù)極反應(yīng)式:Zn2eZn2+,正極反應(yīng)式:2H++2eH2↑,電子由負(fù)極流出經(jīng)過外電路流向正極。為形成閉合回路,溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng),陽離子向正極移動(dòng)。答案D8如圖所示的原電池裝置,X、Y為兩電極,電解質(zhì)溶液為稀硫酸,外電路中的電子流向如圖所示,對(duì)此裝置的下列說法正確的是()A.外電路的電流方向?yàn)?X→外電路→YB.若兩電極分別為Zn和石墨棒,則X為石墨棒,Y為ZnC.若兩電極都是金屬,則它們的活動(dòng)性為X>YD.X極上發(fā)生的是還原反應(yīng),Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)解析由圖可知,電子的流動(dòng)方向是X→外電路→Y,則電流的方向就為Y→外電路→X;X為原電池的負(fù)極,Y為正極,X的活動(dòng)性比Y的強(qiáng);X極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng),Y極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)。答案C9控制合適的條件,將反應(yīng)2Fe3++2I2Fe2++I2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)生氧化反應(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,在甲中溶入FeCl2固體,乙中石墨電極為負(fù)極解析由總反應(yīng)方程式知,I失去電子(氧化反應(yīng)),Fe3+得電子(被還原),故A、B項(xiàng)正確;當(dāng)電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí),即說明沒有電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,可證明反應(yīng)達(dá)平衡,C項(xiàng)正確;加入Fe2+,導(dǎo)致平衡逆向移動(dòng),則Fe2+失去電子生成Fe3+,甲中石墨作負(fù)極,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案D10將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時(shí)間,以下敘述正確的是()A.兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生B.甲中銅片是正極,乙中銅片是負(fù)極C.兩燒杯中溶液的pH均增大D.產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢解析乙燒杯中鋅與銅沒有接觸,不能構(gòu)成原電池,但鋅可以與稀硫酸直接反應(yīng),放出H2;甲燒杯中銅片和鋅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中形成了原電池,由于金屬活動(dòng)性Zn>Cu,所以鋅為負(fù)極,銅片上有H2放出,加快了鋅的溶解。答案C11下圖所示原電池正極的反應(yīng)式為

。

解析該原電池中,Cu比Ag活潑,所以Cu作負(fù)極,Ag作正極,電池總反應(yīng)是Cu與Ag+發(fā)生置換反應(yīng)生成Ag單質(zhì),所以正極反應(yīng)式為Ag++eAg。答案Ag++eAg12酸性鋅錳干電池是一種一次性電池,外殼為金屬鋅,中間是碳棒,其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH。回收處理該廢電池可得到多種化工原料?；卮鹣铝袉栴}:(1)該電池的正極反應(yīng)式為,電池反應(yīng)的離子方程式為。

(2)維持電流強(qiáng)度為0.5A,電池工作5分鐘,理論上消耗鋅g。(已知F=96500C·mol1)

解析(1)電池正極發(fā)生還原反應(yīng),所以正極反應(yīng)式為MnO2+H++eMnOOH,負(fù)極反應(yīng)式為Zn2eZn2+,所以電池反應(yīng)為Zn+2MnO2+2H+Zn2++2MnOOH。(2)因電流強(qiáng)度I=Qt,所以Q=It=0.5A×5min×60s·min1所以通過電子物質(zhì)的量為Q所以消耗Zn的質(zhì)量為:150C96500C·答案(1)MnO2+H++eMnOOH2MnO2+Zn+2H+2MnOOH+Zn2+[注:式中Zn2+可寫為Zn(NH3)42+、Zn(NH3)2Cl2等,H+可寫為NH4(2)0.0513有甲、乙兩位同學(xué)均想利用原電池反應(yīng)檢測(cè)金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱,兩人均使用鎂片與鋁片作電極,但甲同學(xué)將電極放入6mol·L1的H2SO4溶液中,乙同學(xué)將電極放入6mol·L1的NaOH溶液中,如圖所示:(1)寫出甲池中負(fù)極的電極反應(yīng)式:。

(2)寫出乙池中負(fù)極的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)的離子方程式:負(fù)極;總反應(yīng)的離子方程式。

(3)如果甲與乙同學(xué)均認(rèn)為“構(gòu)成原電池的電極材料如果都是金屬,則構(gòu)成負(fù)極材料的金屬應(yīng)比構(gòu)成正極材料的金屬活潑”,則甲會(huì)判斷出活動(dòng)性更強(qiáng),而乙會(huì)判斷出活動(dòng)性更強(qiáng)。(填寫元素符號(hào))

(4)由此實(shí)驗(yàn),可得到如下哪些正確結(jié)論。

A.利用原電池反應(yīng)判斷金屬活動(dòng)性順序時(shí)應(yīng)注意選擇合適的介質(zhì)B.鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強(qiáng)C.該實(shí)驗(yàn)說明金屬活動(dòng)性順序已過時(shí),已沒有實(shí)用價(jià)值D.該實(shí)驗(yàn)說明化學(xué)研究對(duì)象復(fù)雜,反應(yīng)受條件的影響較大,因此應(yīng)具體問題具體分析(5)丙同學(xué)依據(jù)甲、乙同學(xué)的思路,設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn):將鋁片和銅片用導(dǎo)線相連,一組插入濃硝酸中,一組插入稀NaOH溶液中,分別形成了原電池。①在這兩個(gè)原電池中,負(fù)極分別為。

A.鋁片、銅片 B.銅片、鋁片C.鋁片、鋁片 D.銅片、銅片②寫出插入濃硝酸中形成原電池的電極反應(yīng)式。

解析原電池中利用電流計(jì)測(cè)定電流的方向,從而判斷電子流向,再確定原電池的正負(fù)極。甲中Mg作負(fù)極,乙中Al作負(fù)極。同理,鋁片和銅片插入濃硝酸中,Al鈍化,銅片作負(fù)極;鋁片和銅片插入稀NaOH溶液中,鋁與NaOH溶液反應(yīng),鋁作負(fù)極。答案(1)Mg2eMg2+(2)2Al+8OH6e2AlO2-+4H2O2Al+2OH+2H2O2AlO2-+3H(3)MgAl(4)AD(5)①B②負(fù)極:Cu2eCu2+;正極:4H++2NO3-+2e2NO2↑+2H2能力提升★1(2017全國(guó)Ⅲ)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應(yīng)為:16Li+xS88Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯(cuò)誤的是()A.電池工作時(shí),正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li++2e3Li2S4B.電池工作時(shí),外電路中流過0.02mol電子,負(fù)極材料減重0.14gC.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性D.電池充電時(shí)間越長(zhǎng),電池中Li2S2的量越多解析A項(xiàng),在該電池中電極a為正極,發(fā)生的反應(yīng)依次為:S8+2Li++2eLi2S83Li2S8+2Li++2e4Li2S62Li2S6+2Li++2e3Li2S4Li2S4+2Li++2e2Li2S2,故A正確;B項(xiàng),原電池工作時(shí),轉(zhuǎn)移0.02mol電子時(shí),被氧化的Li的物質(zhì)的量為0.02mol,質(zhì)量減少0.14g,正確;C項(xiàng),石墨烯能導(dǎo)電,利用石墨烯作電極,可提高電極a的導(dǎo)電性,正確;D項(xiàng),電池充電時(shí)由于Li+得到電子生成Li,則電池充電時(shí)間越長(zhǎng),電池中Li2S2的量越少,錯(cuò)誤。答案D2(2016全國(guó)Ⅱ)MgAgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.負(fù)極反應(yīng)式為Mg2eMg2+B.正極反應(yīng)式為Ag++eAgC.電池放電時(shí)Cl由正極向負(fù)極遷移D.負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑解析MgAgCl海水電池中,Mg為活潑金屬,作負(fù)極,發(fā)生反應(yīng):Mg2eMg2+,A項(xiàng)正確;AgCl在正極反應(yīng):AgCl+eAg+Cl,B項(xiàng)錯(cuò)誤;原電池中,陰離子向負(fù)極移動(dòng),C項(xiàng)正確;Mg可與H2O緩慢反應(yīng),D項(xiàng)正確。答案B3可以將反應(yīng)Zn+Br2ZnBr2設(shè)計(jì)成原電池,下列4個(gè)電極反應(yīng):①Br2+2e2Br②2Br2eBr2③Zn2eZn2+④Zn2++2eZn其中表示放電時(shí)負(fù)極和正極反應(yīng)的分別是()A.②和③ B.②和① C.③和① D.④和①解析放電時(shí)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。答案C4M、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表面有大量氣泡③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸溶液中,電極反應(yīng)為E2++2eE,N2eN2+。四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是()A.P、M、N、E B.E、N、M、PC.P、N、M、E D.E、P、M、N解析由①知,還原性M>N,M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面冒氣泡,為原電池正極,故還原性P>M;N、E構(gòu)成的原電池中N作負(fù)極,故還原性N>E。答案A★5如圖所示,杠桿AB兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球,調(diào)節(jié)杠桿并使其在水中保持平衡,然后小心地向水槽中央滴入濃硫酸銅溶液,一段時(shí)間后,下列有關(guān)杠桿的偏向判斷正確的是(實(shí)驗(yàn)過程中,不考慮鐵絲反應(yīng)及兩球的浮力變化)()A.杠桿為導(dǎo)體和絕緣體時(shí),均為A端高B端低B.杠桿為導(dǎo)體和絕緣體時(shí),均為A端低B端高C.當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí),A端低,B端高;為導(dǎo)體時(shí),A端高,B端低D.當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí),A端高,B端低;為導(dǎo)體時(shí),A端低,B端高解析若杠桿為導(dǎo)體,則構(gòu)成原電池,鐵作負(fù)極失電子而溶解:Fe2eFe2+,溶液中Cu2+在正極(銅極)得電子生成銅,質(zhì)量增大而下降,A端低,B端高;若杠桿為絕緣體,則鐵球和CuSO4溶液發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu覆于表面,質(zhì)量增加,下降,A端高,B端低。答案D★6常溫下,將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃硝酸中組成原電池(圖1),測(cè)得原電池的電流強(qiáng)度(I)隨時(shí)間(t)的變化如