2024高中化學(xué)第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第3節(jié)第1課時原電池的工作原理練習(xí)含解析魯科版選修4

PAGE7-第1課時原電池的工作原理1．用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有KNO3—瓊脂的U形管)構(gòu)成一個原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是()＋＋e－=Ag③試驗過程中取出鹽橋，原電池仍接著工作④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池的總反應(yīng)相同A．①② B．②③C．②④ D．③④答案：C2．熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其中作為電解質(zhì)的無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為PbSO4＋2LiCl＋Ca=CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有關(guān)說法正確的是()A．正極反應(yīng)式：Ca＋2Cl－－2e－=CaCl2B．放電過程中，Li＋向負(fù)極移動C．每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，理論上生成20.7gPbD．常溫時，在正負(fù)極間接上電流表或檢流計，指針不偏轉(zhuǎn)解析：正極上發(fā)生還原反應(yīng)，A項錯誤；放電過程中Li＋向正極移動，B項錯誤；由電池總反應(yīng)式可知，每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，理論上生成0.05molPb，質(zhì)量為10.35g，C項錯誤；常溫下，電解質(zhì)不是熔融態(tài)，離子不能移動，不能產(chǎn)生電流，因此連接電流表或檢流計，指針不偏轉(zhuǎn)，D項正確。答案：D3．下圖為一原電池裝置，下列敘述中正確的是()A．銅離子在銅片表面被還原B．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液C．電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片D．銅是正極，銅片上有氣泡產(chǎn)生解析：該原電池中，較活潑的金屬鋅作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，較不活潑的銅作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電子由負(fù)極鋅流出，經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極(電流的方向與之相反)，負(fù)極、正極的反應(yīng)分別為負(fù)極：Zn－2e－=Zn2＋，正極：Cu2＋＋2e－=Cu；鹽橋中的陽離子向正極區(qū)CuSO4溶液中遷移，故A正確，B、C、D錯誤。答案：A4．把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負(fù)極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性依次由強到弱為()A．a(chǎn)＞c＞d＞b B．a(chǎn)＞b＞c＞dC．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a解析：原電池中，活潑金屬作負(fù)極失去電子，較不活潑金屬作正極，離子在正極得到電子。a、b相連時，a為負(fù)極，故活性a＞b；c、d相連時，電流由d到c，故d為正極，c為負(fù)極，故活動性c＞d；a、c相連時，c極產(chǎn)生氣泡，說明H＋在c極得到電子變成氫氣，說明c是正極，a為負(fù)極，故活動性a＞c；b、d相連時，b極產(chǎn)生氣泡，說明H＋在b極得到電子變成氫氣，說明b是正極，d為負(fù)極，故活動性d＞b；故四種金屬活動性依次為a＞c＞d＞b。答案：A5．如圖所示裝置中，電流表A發(fā)生偏轉(zhuǎn)，a極漸漸變粗，同時b極漸漸變細(xì)，c為電解質(zhì)溶液，則a、b、c應(yīng)是下列各組中的()A．a(chǎn)是Zn、b是Cu、c為稀H2SO4B．a(chǎn)是Cu、b是Zn、c為稀H2SO4C．a(chǎn)是Fe、b是Ag、c為AgNO3溶液D．a(chǎn)是Ag、b是Fe、c為AgNO3溶液解析：原電池工作時，a極漸漸變粗，同時b極漸漸變細(xì)，說明b極失去電子是負(fù)極，a極上金屬離子得電子是正極，電解質(zhì)溶液中含有先于H＋放電的金屬陽離子。答案：D6．依據(jù)下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計一個原電池：2FeCl3＋Fe=3FeCl2要求：(1)畫出此原電池的裝置圖，裝置采納燒杯和鹽橋。(2)注明原電池的正、負(fù)極和外電路中電子的流向。解析：將該反應(yīng)拆成兩個半反應(yīng)：Fe－2e－=Fe2＋(氧化反應(yīng))，2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋(還原反應(yīng))。負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極材料應(yīng)選參與反應(yīng)的單質(zhì)Fe，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極材料應(yīng)選比鐵不活潑的金屬或石墨等導(dǎo)體。電解質(zhì)溶液負(fù)極池中選不能與鐵反應(yīng)的FeCl2溶液，正極選與鐵能反應(yīng)的FeCl3溶液。答案：(1)裝置圖如下：(2)電池的正、負(fù)極及外電路中電子的流向如上圖所示。時間：40分鐘[A級基礎(chǔ)鞏固]基礎(chǔ)題Ⅰ1．下列說法正確的是()A．構(gòu)成原電池正極和負(fù)極的材料必需是金屬B．在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極，該電極被還原C．試驗室欲快速制取氫氣，可利用粗鋅與稀H2SO4反應(yīng)D．原電池可以把物質(zhì)內(nèi)部的能量全部轉(zhuǎn)化為電能解析：構(gòu)成原電池的電極材料可以是非金屬如碳棒，所以A錯。在原電池中電子流出的一極失電子被氧化，所以B錯。粗鋅中含有雜質(zhì)可形成Zn－Cu原電池所以C對。能量轉(zhuǎn)化率不行能達(dá)到100%，所以D錯。答案：C2．原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法中不正確的是()A．由Al-稀H2SO4-Cu組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Al－3e－=Al3＋B．－＋4OH－=[Al(OH)4]－C．－=Cu2＋D．由Cu-濃HNO3-Al組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋答案：C3．某小組為探討電化學(xué)原理，設(shè)計如圖裝置。下列敘述錯誤的是A．a(chǎn)和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=CuC．a(chǎn)和b分別連接足夠電壓的直流電源正、負(fù)極時，Cu2＋向銅電極移動D．無論a和b是否用導(dǎo)線連接，鐵片均溶解，溶液從藍(lán)色漸漸變成淺綠色解析：A.a和b不連接時，發(fā)生反應(yīng)Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋，則鐵片上會有金屬銅析出，A項正確；B.a和b用導(dǎo)線連接時，Cu為正極，在正極上陽離子得電子，則發(fā)生Cu2＋＋2e－=Cu，B項正確；C.a和b分別連接足夠電壓的直流電源正、負(fù)極時，形成電解池，b與負(fù)極相連為陰極，陽離子向陰極移動，所以Cu2＋向Fe電極移動，C項錯誤；D.無論a和b是否用導(dǎo)線連接，均發(fā)生Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋，則鐵片均溶解，溶液從藍(lán)色漸漸變成淺綠色，D項正確。答案：C4．以鋅片和銅片為兩極，以稀硫酸為電解質(zhì)溶液組成原電池，當(dāng)導(dǎo)線中通過2mol電子時，下列說法正確的是()A．鋅片溶解了1mol，銅片上析出1molH2B．兩極上溶解和析出的物質(zhì)的質(zhì)量相等C．鋅片溶解了31g，銅片上析出了1gH2D．鋅片溶解了1mol，硫酸消耗了0.5mol解析：在涉及原電池的有關(guān)計算中，關(guān)鍵是要把握住一點即兩極得、失電子數(shù)相等。利用這一特點，我們從電極反應(yīng)式看：負(fù)極：Zn－2e－=Zn2＋；正極：2H＋＋2e－=H2↑。當(dāng)溶解1mol鋅時失去2mol電子，銅片上析出1mol氫氣得到2mol電子，得失電子守恒，這樣即可推出A正確。答案：A5．按下圖裝置試驗，若x軸表示流出負(fù)極的電子的物質(zhì)的量，則y軸應(yīng)表示()①c(Ag＋)②c(NOeq\o\al(－,3))③a棒的質(zhì)量④b棒的質(zhì)量⑤溶液的質(zhì)量A．①③ B．③④C．①②④ D．②答案：D基礎(chǔ)題Ⅱ6．有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的試驗裝置及部分試驗現(xiàn)象如下：試驗裝置部分試驗現(xiàn)象a極質(zhì)量減??；b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生；c極無改變d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可推斷這四種金屬的活動性依次是()A．a(chǎn)>b>c>d B．b>c>d>aC．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>c解析：由第一個裝置a極溶解，可知a極是負(fù)極，金屬活動性a>b，其次個裝置依據(jù)氧化性、還原性的規(guī)律金屬活動性b>c，故第三個裝置的金屬活動性d>c，由第四個裝置電流從a→d，則電子從d→a，故金屬活動性d>a。答案：C7．由鋅片、銅片和200mL稀H2SO4組成的原電池如下圖所示。(1)原電池的負(fù)極反應(yīng)是________，正極反應(yīng)是___________。(2)電流的方向是________。(3)一段時間后，當(dāng)在銅片上放出1.68L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時，H2SO4恰好消耗一半。則產(chǎn)生這些氣體的同時，共消耗________g鋅，有________個電子通過了導(dǎo)線。解析：由題意得產(chǎn)生0.075molH2，通過0.075mol×2＝0.15mol電子，消耗0.075molZn和0.075molH2SO4。所以m(Zn)＝0.075mol×65g·mol－1＝4.875g，N(e－)＝0.15mol×6.02×1023mol－1＝9.03×1022。答案：(1)Zn－2e－=Zn2＋2H＋＋2e－=H2↑(2)由Cu極流向Zn極(3)4.8759.03×1022[B級實力提升]8．A、B、C、D四種金屬按下表中的裝置圖進(jìn)行試驗。裝置現(xiàn)象二價金屬A不斷溶解C的質(zhì)量增加A上有氣泡產(chǎn)生依據(jù)試驗現(xiàn)象回答下列問題：(1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)是__________________。(2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)是__________________。(3)裝置丙中溶液的pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。(4)四種金屬活動性由強到弱的依次是________。解析：甲、乙、丙均為原電池裝置。依據(jù)原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負(fù)極、B為正極，活動性A>B；乙中C極質(zhì)量增加，即析出Cu，則B為負(fù)極，活動性B>C；丙中A上有氣體即H2產(chǎn)生，則A為正極，活動性D>A，隨著H＋的消耗，溶液pH漸漸變大。答案：(1)A－2e－=A2＋(2)Cu2＋＋2e－=Cu(3)變大(4)D>A>B>C9．某化學(xué)愛好小組為了探究鋁電極在原電池中的作用，設(shè)計并進(jìn)行了以下一系列試驗，試驗結(jié)果記錄如下：編號電極材料電解質(zhì)溶液電流計指針偏轉(zhuǎn)方向1MgAl稀鹽酸偏向Al2AlCu稀鹽酸偏向Cu3Al石墨稀鹽酸偏向石墨4MgAlNaOH溶液偏向Mg5AlZn濃硝酸偏向Al依據(jù)上表中的試驗現(xiàn)象完成下列問題：(1)試驗1、2中Al所作的電極是否相同？(2)指出鋁和石墨的電極名稱并寫出試驗中的電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)方程式。鋁為()___________________________________________。石墨為()_________________________________________。電池總反應(yīng)方程式：____________________________________。(3)試驗4中的鋁作正極還是負(fù)極？________，為什么？_____________________________________________________。(4)試驗5中，負(fù)極反應(yīng)為________________________________。解析：(1)試驗1中，Al不如Mg活潑，Al作正極；試驗2中，Al比Cu活潑，Al作負(fù)極。(2)Al和石墨，Al作負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為Al－