2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第一節(jié)原電池第1課時(shí)原電池的工作原理課后提升訓(xùn)練含解析新人教版選擇性必修第一冊(cè)

PAGE10-第1課時(shí)原電池的工作原理夯實(shí)基礎(chǔ)輕松達(dá)標(biāo)1.下列裝置不行以組成原電池的是()解析C中的裝置不能形成閉合回路。答案C2.如圖所示裝置,下列說法正確的是()A.Cu為正極,Cu片上發(fā)生還原反應(yīng)B.Cu為正極,Cu片上發(fā)生氧化反應(yīng)C.Cu為負(fù)極,Cu片上發(fā)生還原反應(yīng)D.Cu為負(fù)極,Cu片上發(fā)生氧化反應(yīng)解析原電池中,活動(dòng)性較弱的金屬一般作正極,正極上發(fā)生還原反應(yīng)。答案A3.下列反應(yīng)不行用于設(shè)計(jì)成原電池的是()A.CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2OB.2CH3OH+3O22CO2+4H2OC.Zn+2HClZnCl2+H2↑D.4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3解析自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。A項(xiàng)為非氧化還原反應(yīng),不能設(shè)計(jì)成原電池。答案A4.下列說法正確的是()A.原電池中,負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是還原反應(yīng)B.原電池中,電流的方向是負(fù)極—導(dǎo)線—正極C.雙液原電池中的鹽橋也可以用金屬導(dǎo)線代替D.在原電池中,陽離子移向正極,陰離子移向負(fù)極解析A項(xiàng),原電池負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng);B項(xiàng),電流的方向應(yīng)是正極—導(dǎo)線—負(fù)極;C項(xiàng),鹽橋不能用導(dǎo)線代替。答案D5.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.用稀硝酸作電解質(zhì)溶液B.用鋅作原電池正極C.用鐵作負(fù)極,鐵的質(zhì)量不變D.用銅作原電池正極解析依據(jù)原電池反應(yīng)可以確定原電池負(fù)極為Fe,電解質(zhì)溶液可以為稀鹽酸或稀硫酸等,但不能為稀硝酸,若為稀硝酸,則原電池反應(yīng)為3Fe+8H++2NO3-2NO↑+3Fe2++4H2答案D6.關(guān)于鋅、銅和稀硫酸構(gòu)成的原電池的下列說法中正確的是()A.鋅是正極,銅是負(fù)極B.電子從銅片經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片C.負(fù)極的反應(yīng)式為2H++2e-H2↑D.反應(yīng)一段時(shí)間后,溶液的pH上升解析鋅比銅活潑,應(yīng)為原電池的負(fù)極,銅為正極,則A項(xiàng)錯(cuò)誤;電子從負(fù)極流向正極,即電子從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;鋅為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),負(fù)極的反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng),則氫離子濃度減小,所以反應(yīng)一段時(shí)間后,溶液的pH上升,D項(xiàng)正確。答案D7.右圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的原電池裝置,下列敘述中正確的是()A.電極Ⅰ上發(fā)生還原反應(yīng),作原電池的負(fù)極B.電極Ⅱ的電極反應(yīng)為Cu2++2e-CuC.該原電池的總反應(yīng)為2Fe3++CuCu2++2Fe2+D.鹽橋中裝有含氯化鉀飽和溶液的瓊膠,其作用是傳遞電子解析A項(xiàng),該原電池中,電極Ⅱ?yàn)樨?fù)極,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為Cu-2e-Cu2+,A、B兩項(xiàng)均錯(cuò)誤;C項(xiàng),正極反應(yīng)為2Fe3++2e-2Fe2+,電池總反應(yīng)為2Fe3++CuCu2++2Fe2+,C項(xiàng)正確;D項(xiàng),鹽橋的作用是形成閉合回路,通過陰、陽離子的移動(dòng)平衡兩溶液中的電荷,故傳遞的是陰、陽離子,而不是電子,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C8.下列關(guān)于試驗(yàn)現(xiàn)象的描述不正確的是()A.把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中,銅片表面出現(xiàn)氣泡B.把鎂條和鋁條緊靠在一起浸入氫氧化鈉溶液中,鎂條表面出現(xiàn)氣泡C.把銅片插入三氯化鐵溶液中,在銅片表面出現(xiàn)一層鐵D.把鋅粒放入盛有稀鹽酸的試管中,加入幾滴氯化銅溶液,氣泡放出速率增大解析選項(xiàng)A形成原電池,銅片作正極,表面出現(xiàn)氫氣泡;選項(xiàng)B也形成原電池,但在強(qiáng)堿性溶液中,鋁可以反應(yīng),鎂不能,鋁失去電子作負(fù)極,鎂作正極,表面出現(xiàn)氫氣泡;C選項(xiàng)銅片把三價(jià)鐵離子還原為亞鐵離子,不能置換出金屬鐵;D選項(xiàng)鋅能置換出銅,鋅、銅形成多數(shù)微小原電池,增大氣泡放出速率。答案C9.用A、B、C、D四種金屬按下表中裝置進(jìn)行試驗(yàn)。裝置甲乙丙現(xiàn)象A不斷溶解形成二價(jià)金屬離子C的質(zhì)量增大A上有氣泡產(chǎn)生依據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題:(1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式是。

(2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)式是。

(3)裝置丙中溶液的pH(填“變大”“變小”或“不變”)。

(4)四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的依次是。

解析裝置甲、乙、丙均為原電池。甲中A不斷溶解,則A為負(fù)極、B為正極,活動(dòng)性A>B;乙中C的質(zhì)量增大,即C電極上析出Cu,則B為負(fù)極,活動(dòng)性B>C;丙中A上有氣泡產(chǎn)生,則A為正極,活動(dòng)性D>A,隨著溶液中H+的消耗,溶液的pH變大。答案(1)A-2e-A2+(2)Cu2++2e-Cu(3)變大(4)D>A>B>C提升實(shí)力跨越等級(jí)1.(雙選)(2024山東青島高二檢測(cè))將純鋅片和純銅片按下圖所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大解析圖甲是一個(gè)原電池裝置,負(fù)極(Zn):Zn-2e-Zn2+,正極(Cu):2H++2e-H2↑,形成原電池能增大產(chǎn)生氫氣的速率;圖乙中,Zn干脆與稀硫酸反應(yīng)生成H2:Zn+2H+Zn2++H2↑,甲、乙兩燒杯中H2SO4均被消耗,溶液的pH均增大。答案CD2.有A、B、C、D四種金屬。將A與B用導(dǎo)線連接起來浸入電解質(zhì)溶液中,B不易腐蝕。將A、D分別投入等濃度鹽酸中,D比A反應(yīng)猛烈。將銅浸入B的鹽溶液里,無明顯改變;假如把銅浸入C的鹽溶液里,有金屬C析出。據(jù)此推斷它們的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的依次是()A.D>C>A>B B.D>A>B>CC.D>B>A>C D.B>A>D>C解析A、B連接放入電解質(zhì)溶液中,B不易腐蝕,說明活動(dòng)性:A>B。A、D與等濃度鹽酸反應(yīng),D比A反應(yīng)猛烈,說明活動(dòng)性:D>A。將銅浸入B的鹽溶液里,無明顯改變,說明活動(dòng)性:B>銅。銅浸入C的鹽溶液里,C析出,說明活動(dòng)性:銅>C。綜合比較,活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的依次是:D>A>B>C。答案B3.(雙選)獲得“863安排和中科院一百人安排”支持的環(huán)境友好型鋁碘電池已研制勝利,電解質(zhì)為AlI3溶液,已知電池總反應(yīng)為:2Al+3I22AlI3。下列說法不正確的是()A.該電池負(fù)極的電極反應(yīng)為:Al-3e-Al3+B.電池工作時(shí),溶液中的鋁離子向負(fù)極移動(dòng)C.消耗相同質(zhì)量的金屬,用鋰作負(fù)極時(shí),產(chǎn)生電子的物質(zhì)的量比鋁多D.正極的電極材料是單質(zhì)碘解析該電池中Al作負(fù)極,失電子,生成的Al3+向正極移動(dòng),故A正確,B不正確;碘單質(zhì)能溶于水,是正極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì),而不能作為電極材料,所以D不正確。答案BD4.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,電子的流淌方向是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C5.圖甲和圖乙均是雙液原電池裝置。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.乙中有1mol電子通過外電路時(shí),正極有108gAg析出解析由甲可知,Cd的活動(dòng)性強(qiáng)于Co,由乙可知,Co的活動(dòng)性強(qiáng)于Ag,即Cd的活動(dòng)性強(qiáng)于Ag,故Ag不能置換出Cd,B項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B6.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)整杠桿并使其在水中保持平衡,然后當(dāng)心地向水槽中心滴入濃硫酸銅溶液,一段時(shí)間后,下列有關(guān)杠桿的偏向推斷正確的是(試驗(yàn)過程中,不考慮鐵絲反應(yīng)及兩球的浮力改變)()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:Fe-2e-Fe2+,溶液中Cu2+在正極(銅極)得電子生成銅,銅球質(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覆于鐵球表面,質(zhì)量增加,A端高,B端低。答案D7.(1)利用反應(yīng)Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2設(shè)計(jì)成如下圖所示的原電池,回答下列問題:寫出電極反應(yīng)式:正極:;

負(fù)極:。

②圖中X是,Y是。

③原電池工作時(shí),鹽橋中的(填“陽”或“陰”)離子向X溶液方向移動(dòng)。

(2)限制適合的條件,將反應(yīng)2Fe3++2I-2Fe2++I2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。請(qǐng)回答下列問題:①反應(yīng)起先時(shí),乙中石墨電極上發(fā)生(填“氧化”或“還原”)反應(yīng),電極反應(yīng)式為。甲中石墨電極上發(fā)生(填“氧化”或“還原”)反應(yīng),電極反應(yīng)式為。

②電流表讀數(shù)為0時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),此時(shí)在甲中加入FeCl2固體,則乙中的石墨作(填“正”或“負(fù)”)極,該電極的電極反應(yīng)式為。

(3)利用反應(yīng)2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O可制備CuSO4,若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池,其正極反應(yīng)式為。

解析(1)該原電池中Cu作負(fù)極,電極反應(yīng)式為Cu-2e-Cu2+;石墨作正極,電極反應(yīng)式為2Fe3++2e-2Fe2+。X溶液應(yīng)為FeCl3溶液,Y溶液應(yīng)為CuCl2溶液。原電池工作時(shí),鹽橋中的陽離子向正極移動(dòng)。(2)①依據(jù)反應(yīng)2Fe3++2I-2Fe2++I2,原電池的電極反應(yīng):負(fù)極2I--2e-I2,發(fā)生氧化反應(yīng);正極2Fe3++2e-2Fe2+,發(fā)生還原反應(yīng)。②當(dāng)電流表讀數(shù)為0時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡,此時(shí),在甲中加入FeCl2固體,2Fe3++2I-2Fe2++I2平衡向左移動(dòng)。因此,右側(cè)石墨作正極,電極反應(yīng)式為I2+2e-2I-;左側(cè)石墨作負(fù)極,電極反應(yīng)式為2Fe2+-2e-2Fe3+。(3)Cu作負(fù)極,O2在正極上得電子:O2+4e-+4H+2H2O。答案(1)①2Fe3++2e-2Fe2+Cu-2e-Cu2+②FeCl3CuCl2③陽(2)①氧化2I--2e-I2還原2Fe3++2e-2Fe2+②正I2+2e-2I-(3)O2+4e-+4H+2H2O8.(1)將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池,兩電極間連接一個(gè)電流計(jì)。鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng):;

銀片上發(fā)生的電極反應(yīng):。

(2)若該電池中兩電極的總質(zhì)量為60g,工作一段時(shí)間后,取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重,總質(zhì)量為47g,試計(jì)算:①產(chǎn)生氫氣的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況);②通過導(dǎo)線的電量。(已知NA=6.02×1023mol-1,1個(gè)電子所帶的電量為1.60×10-19C)解析(1)鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池,鋅片作負(fù)極,失電子發(fā)生反應(yīng):Zn-2e-Zn2+;溶液中H+在正極上得電子生成氫氣。答案(1)Zn-2e-Zn2+2H++2e-H2↑(2)解:鋅片與銀片削減的質(zhì)量等于生成氫氣所消耗的鋅的質(zhì)量,設(shè)產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為x。Zn+2H+Zn2++H2↑ 65g 22.4L 60g-47g=13g xx=13g×22.4L÷65g=4.48L反應(yīng)消耗的鋅的物質(zhì)的量為:13g÷65g·mol-1=0.2mol通過導(dǎo)線的電量為:0.20mol×2×6.02×1023mol-1×1.60×10-19C≈3.85×104C答:①產(chǎn)生氫氣的體積是4.48L;②通過導(dǎo)線的電量為3.85×104C。貼近生活拓展創(chuàng)新某探討性學(xué)習(xí)小組欲探究原電池的形成條件,按下圖所示裝置進(jìn)行試驗(yàn)并得到下表試驗(yàn)結(jié)果:試驗(yàn)序號(hào)AB燒杯中的液體靈敏電流計(jì)指針有無偏轉(zhuǎn)1ZnZn乙醇無2ZnCu稀硫酸有3ZnZn稀硫酸無4ZnCu苯無5CuC氯化鈉溶液有6MgAl氫氧化鈉溶液有分析上述試驗(yàn),回答下列問題:(1)試驗(yàn)2中電流由(填“A”或“B”,下同)極流向極。

(2)試驗(yàn)6中電子由B極流向A極,表明負(fù)極是(填“鎂”或“鋁”)電極。

(3)試驗(yàn)5表明。

A.銅在潮濕空氣中不會(huì)被腐蝕B.銅的腐蝕是自發(fā)進(jìn)行的(4)分析上表有關(guān)信息,下列說法不正確的是。

A.相對(duì)活潑