2024-2025學年高中化學專題一化學反應與能量變化2-1原電池的工作原理課時作業(yè)含解析蘇教版選修4

PAGEPAGE8原電池的工作原理時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(每小題4分，共44分)1．如圖是課外活動小組設計的用化學電源使LED燈發(fā)光的裝置。下列說法中不正確的是(C)A．鋅是負極，電子從鋅片經(jīng)導線流向銅片B．銅片表面有氣泡生成C．假如將稀硫酸換成橙汁，導線中不會有電子流淌D．裝置中存在“化學能→電能→光能”的轉(zhuǎn)換解析：Zn是負極，電子從鋅片經(jīng)導線流向銅片，A項正確；Cu極的電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑，銅片表面有氣泡生成，B項正確；將稀硫酸換成橙汁，橙汁為電解質(zhì)溶液，仍舊構(gòu)成原電池，導線中仍會有電子流淌，C項錯誤；原電池中化學能轉(zhuǎn)化為電能，LED燈發(fā)光時電能轉(zhuǎn)化為光能，D項正確。2．銅鋅原電池(如圖)工作時，下列敘述中正確的是(B)A．正極反應式：Zn－2e－=Zn2＋B．電池總反應式：Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋CuC．在外電路中，電子從正極流向負極D．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液解析：鋅比銅活潑，鋅作負極，銅作正極，正極反應式應為Cu2＋＋2e－=Cu，故A錯誤；負極反應式為Zn－2e－=Zn2＋，正、負兩極反應式相加，得到總反應式：Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，故B正確；依據(jù)原電池工作原理，電子從負極經(jīng)外電路流向正極，故C錯誤；依據(jù)原電池的工作原理，陽離子移向正極，即鹽橋中的K＋移向CuSO4溶液，故D錯誤。3．圖甲和圖乙是雙液原電池裝置。由圖可推斷下列說法中錯誤的是(B)A．圖甲電池反應的離子方程式為Cd(s)＋Co2＋(aq)=Co(s)＋Cd2＋(aq)B．反應2Ag(s)＋Cd2＋(aq)=Cd(s)＋2Ag＋(aq)能夠發(fā)生C．鹽撟的作用是形成閉合回路，并使兩邊溶液保持電中性D．當圖乙中有1mol電子通過外電路時，正極有108gAg析出解析：依據(jù)圖甲可知，原電池中Cd為負極，Cd失電子，Co2＋得電子，所以其電池反應的離子方程式為Cd(s)＋Co2＋(aq)=Co(s)＋Cd2＋(aq)，金屬活動性：Cd>Co，故A正確；依據(jù)圖乙可知，原電池中Co為負極，Co失電子，Ag＋得電子，所以Co(s)＋2Ag＋(aq)=2Ag(s)＋Co2＋(aq)，金屬活動性：Co>Ag，則金屬活動性：Cd>Co>Ag，因此反應2Ag(s)＋Cd2＋(aq)=Cd(s)＋2Ag＋(aq)不能發(fā)生，故B錯誤；原電池放電時，鹽橋中的陰、陽離子定向移動而構(gòu)成閉合回路，并使兩個燒杯中的溶液保持電中性，故C正確；依據(jù)Co(s)＋2Ag＋(aq)=2Ag(s)＋Co2＋(aq)知，當有1mol電子通過外電路時，正極有108gAg析出，故D正確。4．下列敘述正確的是(B)A．反應AlCl3＋4NaOH=NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，可以設計成原電池B．Zn和稀硫酸反應時，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，并用導線把二者相連，視察到Cu片上產(chǎn)生大量氣泡，說明Cu與H2SO4能發(fā)生反應而Fe被鈍化D．Zn—Cu原電池工作過程中，溶液中H＋向負極作定向移動解析：選項A屬于非氧化還原反應，不能用于設計原電池，A錯；選項B中鋅與置換出來的銅在電解質(zhì)溶液中構(gòu)成原電池，加快產(chǎn)生H2的速率，B對；選項C中Cu與稀H2SO4不反應，F(xiàn)e在稀H2SO4中不發(fā)生鈍化，F(xiàn)e片和Cu片放入稀硫酸中，并用導線把二者相連，F(xiàn)e為負極，發(fā)生的電極反應為Fe－2e－=Fe2＋；Cu為正極，電極反應為2H＋＋2e－=H2↑，Cu片上產(chǎn)生氣泡，C錯；選項D中H＋應向原電池的正極作定向移動，D錯。5．下列敘述正確的是(A)①原電池是把化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置②原電池的正極發(fā)生氧化反應，負極發(fā)生還原反應③不能自發(fā)進行的氧化還原反應，通過原電池裝置均可自發(fā)進行④碳棒不能用來作原電池的正極⑤反應Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋可以被設計成原電池A．①⑤ B．①④⑤C．②③④ D．②⑤解析：②原電池的負極發(fā)生氧化反應；③自發(fā)進行的氧化還原反應才能被設計成原電池；④碳棒可以作原電池的正極。6．某原電池的總反應的離子方程式是Fe＋2Ag＋=Fe2＋＋2Ag，該原電池的組成正確的是(C)ABCD正極FePtAgAg負極AgCuFeFe電解質(zhì)溶液AgNO3H2SO4AgNO3FeCl2解析：對該反應進行分析知負極為Fe，則正極的活潑性比Fe差，溶液中陽離子為Ag＋，比照各選項只有選項C符合。7．某原電池以銀、鉑為電極，用含Ag＋的固體作電解質(zhì)，Ag＋可在固體電解質(zhì)中自由移動。電池反應為2Ag＋Cl2=2AgCl。利用該電池可以測定空氣中Cl2的含量。下列說法中錯誤的是(D)A．空氣中c(Cl2)越大，消耗Ag的速率越大B．鉑極的電極反應式為Cl2＋2e－＋2Ag＋=2AgClC．電池工作時電解質(zhì)中Ag＋總數(shù)保持不變D．電子移動方向：銀→固體電解質(zhì)→鉑解析：c(Cl2)越大反應速率越快，則消耗銀的速率也越快，A正確；銀比鉑活潑，鉑作正極，Cl2在鉑上得到電子發(fā)生還原反應生成Cl－，再與電解質(zhì)中的Ag＋結(jié)合，電極反應式為Cl2＋2e－＋2Ag＋=2AgCl，B正確；依據(jù)電池總反應可知，既沒有消耗Ag＋也沒有生成Ag＋，所以電解質(zhì)中Ag＋總數(shù)保持不變，C正確；原電池中，電子從負極經(jīng)過外電路的導線流向正極，電子不能通過電解質(zhì)，故電子移動方向應是銀→外電路導線→鉑，D錯誤。8.下列關(guān)于右圖所示原電池的說法正確的是(B)A．當a為Cu，b為含有碳雜質(zhì)的Al，c為稀硫酸時，b極上視察不到氣泡產(chǎn)生B．當a為石墨，b為Fe，c為濃硫酸時，不能產(chǎn)生連續(xù)的穩(wěn)定電流C．當a為Mg，b為Al，c為NaOH溶液時，依據(jù)現(xiàn)象可推知Al的活動性強于Mg的D．當a為石墨，b為Cu，c為FeCl3溶液時，a、b之間沒有電流通過解析：A項，因為b為含有碳雜質(zhì)的Al，C、Al、稀硫酸可構(gòu)成原電池，溶液中的H＋在該極上獲得電子而產(chǎn)生H2，所以在b極上可視察到氣泡產(chǎn)生。B項，起先時，能形成原電池，有短暫的電流產(chǎn)生，但Fe被濃硫酸鈍化后，鐵表面生成致密的氧化膜，內(nèi)部的鐵不再失去電子而不能形成電流。C項，由于Al可與NaOH溶液反應，所以Al為原電池的負極，事實上，Mg的活動性強于Al的，故不能據(jù)此推斷Al的活動性強于Mg的。D項，Cu能與FeCl3發(fā)生氧化還原反應，形成原電池而產(chǎn)生電流。9．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)敘述中正確的是(C)A．銅電極上發(fā)生氧化反應B．電池工作一段時間后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))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極和正極移動，保持溶液中電荷平衡解析：活潑金屬鋅作負極，銅作正極，銅電極上發(fā)生還原反應，故A錯誤；電池工作一段時間后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))不變，故B錯誤；銅電極上發(fā)生電極反應Cu2＋＋2e－=Cu，同時Zn2＋通過陽離子交換膜從甲池移向乙池，所以乙池溶液的總質(zhì)量增加，故C正確；陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，陰離子不能通過陽離子交換膜，故D錯誤。10．最近科學家開發(fā)出一種新型的燃料電池——固體氧化物電池，該電池用辛烷(C8H18)作燃料，電池中間部分為固體氧化物陶瓷，可傳遞氧離子。下列說法中正確的是(C)A．電池工作時，氧氣發(fā)生氧化反應B．電池正極的電極反應式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．電池負極的電極反應式：C8H18＋25O2－－50e－=8CO2↑＋9H2OD．若消耗的O2為11.2L(標準狀況)，則電池中有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移解析：該燃料電池工作時，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O2＋4e－=2O2－，故A、B錯誤；負極上燃料辛烷失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為C8H18＋25O2－－50e－=8CO2↑＋9H2O，故C正確；標準狀況下11.2L氧氣的物質(zhì)的量為0.5mol，依據(jù)O2＋4e－=2O2－知，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol，故D錯誤。11．如圖所示，X為單質(zhì)硅，Y為金屬鐵，a為NaOH溶液，組裝成一個原電池，下列說法正確的是(C)A．X為負極，電極反應為：Si－4e－=Si4＋B．X為正極，電極反應為：4H2O＋4e－=4OH－＋2H2↑C．X為負極，電極反應為：Si＋6OH－－4e－=SiOeq\o\al(2－,3)＋3H2OD．Y為負極，電極反應為：Fe－2e－=Fe2＋解析：硅、鐵、NaOH溶液組成原電池時，Si為負極：Si－4e－＋6OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋3H2O；鐵為正極：4H2O＋4e－=4OH－＋2H2↑，總反應式：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。二、非選擇題(56分)12．(16分)有甲、乙兩位同學均想利用原電池反應驗證金屬的活動性依次，并探究產(chǎn)物的有關(guān)性質(zhì)，分別設計了如圖所示的原電池，請完成下列問題：(1)甲池中正極上的試驗現(xiàn)象是產(chǎn)生氣泡。(2)乙池中總反應的離子方程式為2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。(3)上述試驗證明白“利用金屬活動性依次表可干脆推斷原電池正負極”，這種作法不行靠(“牢靠”或“不行靠”)，如不行靠，請你提出另一種推斷原電池正負極的可行的方案：將兩種金屬電極連上電流表而構(gòu)成原電池，利用電流表檢測電流的方向，從而推斷電子流淌方向，由此確定原電池正負極(若你認為牢靠，此空可不作答)。(4)一段時間后，乙學生將乙池兩極取出，然后取少許乙池溶液逐滴滴加6mol·L－1稀硫酸直至過量，可能視察到的現(xiàn)象是起先無明顯現(xiàn)象，過一段時間產(chǎn)生白色沉淀，沉淀漸漸溶解最終消逝，各階段對應的離子方程式分別是H＋＋OH－=H2O，AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓，Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O。解析：當稀硫酸是電解質(zhì)溶液時，Mg作負極(活潑性Mg>Al)，Al作正極，電極上產(chǎn)生氣泡；當NaOH是電解質(zhì)溶液時，Al作負極(Mg不與NaOH溶液反應)，總反應為：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。通過本題可知原電池的兩極與電解質(zhì)溶液有關(guān)，電解質(zhì)溶液不同，導致兩極發(fā)生變更(正、負極變更)；將乙池兩極取出，電解液中含有AlOeq\o\al(－,2)，是NaOH和NaAlO2的混合溶液，所以逐滴滴加H2SO4，應當先中和掉NaOH，再與NaAlO2反應生成沉淀，當硫酸過量時，Al(OH)3沉淀漸漸消逝。13．(16分)某化學愛好小組的同學設計了如圖所示的裝置，完成下列問題：(1)反應過程中，鋅棒質(zhì)量削減。(2)正極的電極反應為Cu2＋＋2e－=Cu。(3)反應過程中，當一電極質(zhì)量增加2g，另一電極減輕的質(zhì)量大于(填“大于”“小于”或“等于”)2g。(4)鹽橋的作用是向甲、乙兩燒杯中供應NHeq\o\al(＋,4)和Cl－，使兩燒杯溶液中保持電荷守恒。①反應過程中Cl－將進入甲(填“甲”或“乙”)燒杯。②當外電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，乙燒杯中濃度最大的陽離子是NHeq\o\al(＋,4)。解析：(3)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，銅棒質(zhì)量增加6.4g，鋅棒質(zhì)量削減6.5g，故反應過程中，當銅電極質(zhì)量增加2g時，另一電極削減的質(zhì)量大于2g。(4)反應過程中，溶液為了保持電中性，Cl－將進入甲燒杯，NHeq\o\al(＋,4)進入乙燒杯。當外電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，乙燒杯中有0.1molCu2＋消耗，還剩余0.1molCu2＋，有0.2molNHeq\o\al(＋,4)進入乙燒杯，故乙燒杯中濃度最大的陽離子是NHeq\o\al(＋,4)。14．(24分)(1)利用反應Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2設計成如圖所示的原電池，回答下列問題：①寫出電極反應式：正極：2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋；負極：Cu－2e－=Cu2＋。②圖中X溶液的溶質(zhì)是FeCl3(填化學式，下同)，Y溶液的溶質(zhì)是CuCl2。③原電池工作時，鹽橋中的陽(填“陽”或“陰”)離子向X溶液方向移動。(2)限制合適的條件，將反應2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2設計成如圖所示的原電池。請回答下列問題：①反應起先時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化(填“氧化”或“還原”，下同)反應，電極反應式為2I－－2e－=I2。甲中石墨電極上發(fā)生還原反應，電極反應式為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋。②電流計讀數(shù)為0時，反應達到平衡狀態(tài)，此時在甲中加入FeCl2固體，則乙中的石墨作正(填“正”或“負”)極，該電極的電極反應式為I2＋2e－=2I－。(3)利用反應2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O可制備CuSO4，若將該反應設計為原電池，其正極電極反應式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O。解析：(1)①原電池中正極發(fā)生還原反應，則依據(jù)原電池反應可知正極是Fe3＋得到電子，正極反應式為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋；負極是Cu失去電子，電極反應式為Cu－2e－=Cu2＋。②圖中碳棒是正極，銅棒是負極，因此X溶液是