高中化學(xué)魯科版化學(xué)反應(yīng)原理第一章化學(xué)反應(yīng)原理與能量轉(zhuǎn)化單元測(cè)試學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)5_第1頁(yè)
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學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(五)原電池的工作原理(建議用時(shí):45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1.理論上不能設(shè)計(jì)為原電池的化學(xué)反應(yīng)是()A.CH4(g)+2O2(g)eq\o(=,\s\up17(點(diǎn)燃),\s\do15())CO2(g)+2H2O(l)ΔH<0B.HNO3(aq)+NaOH(aq)=NaNO3(aq)+H2O(aq)ΔH<0C.2H2(g)+O2(g)eq\o(=,\s\up17(點(diǎn)燃),\s\do15())2H2O(l)ΔH<0D.2FeCl3(l)+Fe(s)=3FeCl2(l)ΔH<0【解析】原電池的化學(xué)反應(yīng)均是氧化還原反應(yīng),A、C、D均屬氧化還原反應(yīng),可以設(shè)計(jì)成原電池,而B(niǎo)中反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng),不能設(shè)計(jì)成原電池?!敬鸢浮緽2.下列說(shuō)法正確的是()A.構(gòu)成原電池正極和負(fù)極的材料必須是金屬B.在原電池中,電子流出的一極是負(fù)極,該電極被還原C.實(shí)驗(yàn)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)成原電池的材料可以是非金屬,如碳棒;電子流出的極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng);粗鋅可與稀H2SO4構(gòu)成原電池加速反應(yīng)的進(jìn)行;原電池反應(yīng)后,電極產(chǎn)物仍會(huì)具有一定的能量,故原電池不能把物質(zhì)中的能量全部轉(zhuǎn)化為電能?!敬鸢浮緾3.用鋅片、銅片和硝酸銀組成的原電池,正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是()【導(dǎo)學(xué)號(hào):05310029】A.2H++2e-=H2↑B.Zn=Zn2++2e-C.2H2O+O2+4e-=4OH-D.Ag++e-=Ag【解析】題給原電池中,鋅片為負(fù)極,電極反應(yīng)為:Zn-2e-=Zn2+;銅片為正極,電極反應(yīng)為:Ag++e-=Ag?!敬鸢浮緿4.如圖所示裝置中,觀察到電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),M棒變粗,N棒變細(xì),由此判斷下表中所列M、N、P物質(zhì),其中可以成立的是()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】本題通過(guò)電極變化來(lái)確定電極,N棒變細(xì),即N極上發(fā)生氧化反應(yīng),應(yīng)為負(fù)極,N棒金屬較活潑,A、D項(xiàng)錯(cuò)誤;由M棒變粗,可知B項(xiàng)錯(cuò)誤?!敬鸢浮緾5.在盛有稀H2SO4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SOeq\o\al(2-,4)濃度逐漸增大B.電子通過(guò)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】A項(xiàng)正極的電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑,SOeq\o\al(2-,4)向負(fù)極移動(dòng),正極附近SOeq\o\al(2-,4)的濃度并不增大;B項(xiàng)電子應(yīng)從鋅片(負(fù)極)經(jīng)導(dǎo)線流向銅片(正極);C項(xiàng)正極上有H2逸出?!敬鸢浮緿6.(2023·棗莊高二檢測(cè))M、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)式為E2++2e-=E,N-2e-=N2+。四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱順序是()【導(dǎo)學(xué)號(hào):05310030】A.PMNE B.ENMPC.PNME D.EPMN【解析】由①知,活潑性M>N,M、P導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面產(chǎn)生氣泡,構(gòu)成原電池正極,活潑性P>M;N、E構(gòu)成的原電池N作負(fù)極,活潑性N>E?!敬鸢浮緼7.用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂—KNO3的U型管)構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是()①在外電路中,電流由銅電極流向銀電極②正極反應(yīng)式為:Ag++e-=Ag③實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋,原電池仍繼續(xù)工作④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同A.①② B.②③C.②④ D.③④【解析】該原電池中Cu作負(fù)極,Ag作正極,負(fù)極反應(yīng)式:Cu-2e-=Cu2+,正極反應(yīng)式:2Ag++2e-=2Ag。在外電路中,電子由Cu電極流向Ag電極,而電流方向與電子流向相反,①錯(cuò)誤。沒(méi)有鹽橋,原電池不能繼續(xù)工作,③錯(cuò)誤?;瘜W(xué)反應(yīng)相同,均為Cu+2Ag+=Cu2++2Ag,④正確?!敬鸢浮緾8.若某電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化裝置(電解池或原電池)中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式是Cu+2H+=Cu2++H2↑,則下列關(guān)于該裝置的說(shuō)法正確的是()A.該裝置可能是原電池,也可能是電解池B.該裝置只能是原電池,且電解質(zhì)溶液為HNO3溶液C.該裝置只能是電解池,且金屬銅為該電解池的陽(yáng)極D.該裝置只能是原電池,電解質(zhì)溶液不可以是鹽酸【解析】從反應(yīng)方程式可知該反應(yīng)不是可自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),所以可確定該裝置不可能是原電池?!敬鸢浮緾9.將Fe片和石墨用導(dǎo)線相連,一組插入稀H2SO4中,一組插入FeCl3溶液中,分別形成了原電池。(1)這兩個(gè)原電池中,正極分別是________。A.石墨、石墨 B.石墨、Fe片C.Fe片、Fe片 D.Fe片、石墨(2)寫出插入稀H2SO4中形成原電池的正極反應(yīng)式(用離子方程式表示)_______________________________________________________________。(3)寫出插入FeCl3溶液中形成原電池的電池總反應(yīng)式(用離子方程式表示)_______________________________________________________________?!窘馕觥慨?dāng)電解質(zhì)溶液為稀H2SO4時(shí),總反應(yīng)為Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑,則負(fù)極為Fe,正極為石墨,正極反應(yīng)式為:2H++2e-=H2↑;當(dāng)電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液時(shí),總反應(yīng)為:Fe+2FeCl3=3FeCl2,離子方程式為Fe+2Fe3+=3Fe2+,負(fù)極為Fe,正極為石墨?!敬鸢浮?1)A(2)2H++2e-=H2↑(3)2Fe3++Fe=3Fe2+10.為了避免鋅片與Cu2+直接接觸發(fā)生反應(yīng)而影響原電池的放電效率,有人設(shè)計(jì)了如下裝置,按要求完成以下填空:【導(dǎo)學(xué)號(hào):05310031】(1)此裝置工作時(shí),可以觀察到的現(xiàn)象是_______________________________________________________________________________________,電池反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________。(2)電池工作時(shí),硫酸鋅溶液中SOeq\o\al(2-,4)向________移動(dòng),硫酸銅溶液中SOeq\o\al(2-,4)向________移動(dòng)。(3)此鹽橋內(nèi)為飽和KCl溶液,鹽橋是通過(guò)________移動(dòng)來(lái)導(dǎo)電的。在工作時(shí),K+移向________?!窘馕觥吭撗b置為鋅銅原電池,總反應(yīng)式為:Zn+Cu2+=Cu+Zn2+,電池工作時(shí),觀察到①電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),②鋅片不斷溶解,③銅片上有紅色物質(zhì)析出。電池工作時(shí),ZnSO4溶液中SOeq\o\al(2-,4)向負(fù)極(鋅電極)移動(dòng),CuSO4溶液中SOeq\o\al(2-,4)向鹽橋移動(dòng),而鹽橋中,K+向正極區(qū)(CuSO4溶液)移動(dòng),Cl-向負(fù)極區(qū)(ZnSO4溶液)移動(dòng),這樣靠離子的移動(dòng)形成閉合回路而導(dǎo)電?!敬鸢浮?1)電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),鋅片逐漸溶解,銅片上有紅色物質(zhì)析出Zn+Cu2+=Zn2++Cu(2)鋅電極鹽橋(3)離子正極區(qū)(CuSO4溶液)11.由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。裝置現(xiàn)象二價(jià)金屬A不斷溶解C極質(zhì)量增加A上有氣泡產(chǎn)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問(wèn)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c(H+)________(填“變大”“變小”或“不變”)。(4)四種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是____________________________?!窘馕觥考?、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(dòng)性A>B;乙中C極增重,即析出Cu,則B為負(fù)極,活動(dòng)性B>C;丙中A上有氣體即H2產(chǎn)生,則A為正極,活動(dòng)性D>A,隨著H+的消耗,c(H+)減小?!敬鸢浮?1)A-2e-=A2+(2)Cu2++2e-=Cu(3)變小(4)D>A>B>C[能力提升]12.分析如圖所示的四個(gè)原電池裝置,其中結(jié)論正確的是()A.①②中Mg作為負(fù)極,③④中Fe作為負(fù)極B.②中Mg作為正極,電極反應(yīng)式為6H2O+6e-=6OH-+3H2↑C.③中Fe作為負(fù)極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+D.④中Cu作為正極,電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑【解析】Mg比Al活潑,在①中Mg作負(fù)極,但在NaOH溶液中,Mg不反應(yīng),而Al可以反應(yīng),故②中Al是負(fù)極。在濃硝酸中鐵會(huì)鈍化,故Cu為負(fù)極、Fe為正極。在④中由于不斷向Cu極附近通入空氣,而O2比溶液中的H+得電子能力強(qiáng),故Fe失去的電子,在Cu極O2到得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-?!敬鸢浮緽13.某小組利用如圖裝置進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn),下列實(shí)驗(yàn)操作及預(yù)期現(xiàn)象正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào):05310032】A.X和Y與電流表連接,電子由Cu極流向Zn極B.X和Y與電流表連接,將Zn換成Fe測(cè)得電流更大C.X和Y分別與電源“-”、“+”極相連,Cu極質(zhì)量減輕D.X和Y分別與電源“-”、“+”極相連,Zn極質(zhì)量減輕【解析】A項(xiàng),在原電池中較活潑的一極做負(fù)極,電子由負(fù)極流向正極;B項(xiàng),兩極活潑性差距越大,反應(yīng)速率越快,而Zn比Fe更活潑,故Zn產(chǎn)生的電流更大;C項(xiàng),X和Y分別與電源“-”、“+”極相連,Cu做電解池的陽(yáng)極,Cu失電子變成Cu2+,故質(zhì)量減輕?!敬鸢浮緾14.如圖所示,甲池中電池反應(yīng)式為2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,已知B電極質(zhì)量不變,C、D為石墨電極,乙池中為200mL飽和NaCl溶液?;卮鹣铝袉?wèn)題:(1)A極為_(kāi)_______極(填“正”或“負(fù)”),電極材料為_(kāi)_______,發(fā)生________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)。(2)寫出乙池的電極反應(yīng)式:陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)________________________________________________;陰極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________________________。(3)A電極質(zhì)量減少0.64g時(shí),此時(shí)乙池中電解液中c(OH-)=________mol·L-

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