高二化學(xué)反應(yīng)原理課時(shí)作業(yè)13：1.3.1原電池的工作原理

高二《化學(xué)反應(yīng)原理》PAGEPAGE1第3節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池第1課時(shí)原電池的工作原理題組一原電池的構(gòu)成及工作原理1．某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)了如圖所示裝置。下列敘述不正確的是()A．a(chǎn)和b不連接時(shí)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=CuC．無(wú)論a和b是否連接，鐵片均會(huì)溶解，溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色D．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接后，電流由鐵電極經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極[答案]D[解析]a和b不連接時(shí)，F(xiàn)e和Cu2＋直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出，A項(xiàng)正確；若a和b用導(dǎo)線連接，則構(gòu)成原電池，此時(shí)鐵為負(fù)極，銅為正極，電極反應(yīng)式分別為Fe－2e－=Fe2＋，Cu2＋＋2e－=Cu，B項(xiàng)正確；分析選項(xiàng)A、B可知，選項(xiàng)C是正確的；在原電池中，電流應(yīng)由正極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極，D項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)原電池的構(gòu)成與工作原理2.如圖，下列說(shuō)法不正確的是()A．在①裝置中鋅棒逐漸變細(xì)，銅棒無(wú)變化B．在②裝置中鋅棒逐漸變細(xì)，銅棒逐漸變粗C．在②裝置中部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了電能D．在①②裝置中鋅棒均被氧化[答案]B[解析]A項(xiàng)，在①裝置中鋅與氫離子反應(yīng)生成鋅離子和氫氣，鋅棒變細(xì)，銅不與氫離子反應(yīng)，銅棒沒(méi)有變化；B項(xiàng)，在②裝置中鋅棒與銅棒通過(guò)導(dǎo)線連接形成閉合回路，構(gòu)成原電池，鋅失去電子轉(zhuǎn)化為鋅離子，鋅棒變細(xì)，氫離子在銅棒上得電子生成氫氣，銅棒不會(huì)變粗；C項(xiàng)，②裝置實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)化；D項(xiàng)，在①②裝置中，鋅均失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)原電池的構(gòu)成與工作原理3.如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示。關(guān)于該裝置的下列說(shuō)法正確的是()A．外電路的電流方向?yàn)閄→外電路→YB．若兩電極分別為鐵和碳棒，則X為碳棒，Y為鐵C．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)D．若兩電極都是金屬，則它們的活動(dòng)性順序?yàn)閄>Y[答案]D[解析]由圖可知，原電池外電路中電子由X極流向Y極，則X極為負(fù)極，Y極為正極?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)原電池的構(gòu)成與工作原理4．下列關(guān)于原電池的敘述正確的是()A．在外電路中，電流由銅電極流向銀電極B．正極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=CuC．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作D．將銅片直接浸入硝酸銀溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同[答案]D[解析]該原電池中Cu做負(fù)極，Ag做正極，電極反應(yīng)為Cu－2e－=Cu2＋(負(fù)極)，2Ag＋＋2e－=2Ag(正極)，鹽橋起到了傳導(dǎo)離子、形成閉合回路的作用，電子是由負(fù)極流向正極，電流的方向和電子的流向相反。D選項(xiàng)正確?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)鹽橋原電池5．如圖是某同學(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)，做原電池的負(fù)極B．電極Ⅱ的電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=CuC．該原電池的總反應(yīng)：2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋D．鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊膠，其作用是傳遞電子[答案]C[解析]該原電池所發(fā)生的反應(yīng)實(shí)質(zhì)是Fe3＋與Cu的反應(yīng)，C正確；電極Ⅰ上發(fā)生還原反應(yīng)，做正極，A錯(cuò)；電極Ⅱ?yàn)樨?fù)極，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，B錯(cuò)；電子在負(fù)極上產(chǎn)生后經(jīng)導(dǎo)線聚集在正極后被吸收掉，不可能通過(guò)溶液和鹽橋，D錯(cuò)?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)鹽橋原電池題組二原電池電極的判斷和電極反應(yīng)式的書寫6．對(duì)于原電池的電極名稱，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極B．正極為電子流入的一極C．相對(duì)不活潑的金屬為負(fù)極D．電流流出的一極為正極[答案]C[解析]原電池中相對(duì)活潑的金屬為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；相對(duì)不活潑的金屬(或非金屬導(dǎo)體)為正極，發(fā)生還原反應(yīng)?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)原電池正極和負(fù)極的判斷7．鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)方程式為L(zhǎng)i＋MnO2=LiMnO2，下列說(shuō)法正確的是()A．Li是正極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i－e－=Li＋B．Li是負(fù)極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i－e－=Li＋C．MnO2是負(fù)極，電極反應(yīng)式為MnO2＋e－=MnOeq\o\al(－,2)D．Li是負(fù)極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i－2e－=Li2＋[答案]B[解析]由總反應(yīng)方程式Li＋MnO2=LiMnO2可知，Li元素在反應(yīng)后化合價(jià)升高(0→＋1)，Mn元素在反應(yīng)后化合價(jià)降低(＋4→＋3)。Li被氧化，在電池中做負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i－e－=Li＋，MnO2在正極上反應(yīng)，電極反應(yīng)為MnO2＋e－=MnOeq\o\al(－,2)。考點(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)電極反應(yīng)式的書寫及正誤判斷8．原電池的電極反應(yīng)式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(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．由Fe、Cu、FeCl3溶液組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋B．由金屬Al、Cu和稀硫酸組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Al－3e－=Al3＋C．由Al、Mg、NaOH溶液組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Al＋4OH－－3e－=[Al(OH)4]－D．由金屬Al、Cu和濃硝酸組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋[答案]A[解析]鐵比銅活潑，鐵做負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，故A錯(cuò)誤；鋁比銅活潑，鋁做負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Al－3e－=Al3＋，故B正確；雖然鎂比鋁活潑，但鎂不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，因此鋁做負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Al＋4OH－－3e－=[Al(OH)4]－，故C正確；Al與濃硝酸發(fā)生鈍化反應(yīng)，則銅做負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，故D正確。考點(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)電極反應(yīng)式的書寫及正誤判斷題組三原電池工作原理的應(yīng)用9．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的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E2＋＋2e－=E，N－2e－=N2＋。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[答案]A[解析]由①知，金屬活動(dòng)性：M＞N；M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面產(chǎn)生氣泡，M做原電池正極，活動(dòng)性：P＞M；N、E構(gòu)成的原電池中N做負(fù)極，活動(dòng)性：N＞E?？键c(diǎn)原電池工作原理的應(yīng)用題點(diǎn)比較金屬活潑性強(qiáng)弱10．a(chǎn)、b兩個(gè)燒杯中均盛有100mL等濃度的稀H2SO4，將足量的兩份鋅粉分別加入兩個(gè)燒()[答案]B[解析]H2SO4的物質(zhì)的量相等、Zn粉過(guò)量，H2的量由H2SO4的物質(zhì)的量決定。a中部分Zn與CuSO4發(fā)生反應(yīng)置換出Cu并形成“Zn|H2SO4|Cu”原電池，反應(yīng)速率加快，但產(chǎn)生H2的體積相等?？键c(diǎn)原電池工作原理的應(yīng)用題點(diǎn)判斷化學(xué)反應(yīng)速率的大小11．某原電池的電池反應(yīng)為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，與此電池反應(yīng)不符的原電池是()A．銅片、鐵片、FeCl3溶液組成的原電池B．石墨、鐵片、Fe(NO3)3溶液組成的原電池C．鐵片、鋅片、Fe2(SO4)3溶液組成的原電池D．銅片、鐵片、Fe(NO3)3溶液組成的原電池[答案]C[解析]由電池反應(yīng)可知，鐵做負(fù)極，鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。C項(xiàng)中，由于鋅的活潑性大于鐵，故鋅做負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，與電池反應(yīng)不符?？键c(diǎn)原電池工作原理的應(yīng)用題點(diǎn)設(shè)計(jì)原電池12.某化學(xué)興趣小組利用反應(yīng)Zn＋2FeCl3=ZnCl2＋2FeCl2，設(shè)計(jì)了如圖所示的原電池裝置，下列說(shuō)法正確的是()A．Zn為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)B．b電極反應(yīng)式為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋C．電子流動(dòng)方向是a電極→FeCl3溶液→b電極D．電池的正極材料可以選用石墨、鉑電極，也可以用銅[答案]D[解析]根據(jù)Cl－的移動(dòng)方向可知，b電極為負(fù)極，a電極為正極，根據(jù)電池反應(yīng)式可知，Zn發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即b電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；電子流動(dòng)方向是b電極→導(dǎo)線→a電極，C錯(cuò)誤；正極材料的活潑性應(yīng)比負(fù)極材料弱，D正確?？键c(diǎn)原電池工作原理的應(yīng)用題點(diǎn)設(shè)計(jì)原電池13．設(shè)計(jì)兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)，銅片，鐵片，鋅片和導(dǎo)線。(1)完成原電池甲的裝置示意圖，并作相應(yīng)標(biāo)注。要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。(2)銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個(gè)燒杯中組裝原電池乙，工作一段時(shí)間后，可觀察到負(fù)極___________________________________________________________。(3)甲、乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是________，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案](1)(下列三幅圖中，作出任意一幅即可)(2)電極逐漸溶解(3)甲乙池的負(fù)極可與CuSO4溶液直接發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能；甲池的負(fù)極不與所接觸的電解質(zhì)溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)能在轉(zhuǎn)化為電能時(shí)損耗較小[解析](2)根據(jù)無(wú)鹽橋原電池的工作原理，Zn(負(fù)極)|CuSO4(aq)|Cu(正極)、Fe(負(fù)極)|CuSO4(aq)|Cu(正極)，都能構(gòu)成符合題目所要求的原電池。在這樣的原電池中，負(fù)極金屬失去電子被氧化。(3)在原電池甲中，負(fù)極不與CuSO4溶液直接接觸，所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)只有原電池反應(yīng)，而在原電池乙中，負(fù)極與CuSO4溶液直接接觸，所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)除原電池反應(yīng)以外，還有非原電池反應(yīng)，因此，在原電池甲和乙中，甲可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能?？键c(diǎn)原電池工作原理的應(yīng)用題點(diǎn)設(shè)計(jì)原電池14．某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)反應(yīng)2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O設(shè)計(jì)如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為1mol·L－1，溶液的體積均為200mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)此原電池的正極是石墨________(填“a”或“b”)，發(fā)生________反應(yīng)。(2)電池工作時(shí)，鹽橋中的SOeq\o\al(2－,4)移向________(填“甲”或“乙”)燒杯。(3)寫出兩燒杯中的電極反應(yīng)式：甲：________________________________________________________________________，乙：________________________________________________________________________。(4)若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變?yōu)?.5mol·L－1，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為_(kāi)_______mol。[答案](1)a還原(2)乙(3)MnOeq\o\al(－,4)＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O5Fe2＋－5e－=5Fe3＋(4)0.5[解析](1)根據(jù)題目提供的總反應(yīng)方程式可知，KMnO4為氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，故石墨a是正極。(2)電池工作時(shí)，SOeq\o\al(2－,4)向負(fù)極移動(dòng)，即向乙燒杯移動(dòng)。(3)甲燒杯中的電極反應(yīng)式為MnOeq\o\al(－,4)＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O；乙燒杯中的電極反應(yīng)式為5Fe2＋－5e－=5Fe3＋。(4)溶液中的MnSO4濃度由1mol·L－1變?yōu)?.5mol·L－1，由于溶液的體積未變，則反應(yīng)過(guò)程中生成的MnSO4的物質(zhì)的量為0.5mol·L－1×0.2L＝0.1mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.1mol×5＝0.5mol。考點(diǎn)原電池工作原理的應(yīng)用題點(diǎn)設(shè)計(jì)原電池15．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－1(忽略反應(yīng)過(guò)程中溶液體積的變化)，C電極上產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_(kāi)_______L。[答案](1)負(fù)銅氧化(2)2Cl－－2e－=Cl2↑2H＋＋2e－=H2↑(3)0.10.224[解析]由題知，甲池為原電池，A為負(fù)極，電極材料為Cu；乙池為電解池，C為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，D為陰極，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑。A極有0.64gCu反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子0.02mol，乙池C極上轉(zhuǎn)移0.02mole－時(shí)生成0.01molCl2，溶液中生成0.02molOH－，C極產(chǎn)生氣體標(biāo)況下體積為0.01mol×22.4L·mol－1＝0.224L?？键c(diǎn)原電池的相關(guān)綜合題點(diǎn)原電池的綜合應(yīng)用16．常溫下，將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入電解質(zhì)A溶液中組成原電池，如圖1所示：(1)若A為稀鹽酸，則Al片做________極，該電極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________，Cu片電極反應(yīng)式為_(kāi)____________________________________________________________。(2)若A為NaOH溶液，則Al片做________極，該電極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________。(3)若A為濃HNO3，測(cè)得原電池的電流強(qiáng)度(I)隨時(shí)間(t)的變化如圖2所示，反應(yīng)過(guò)程中有紅棕色氣體產(chǎn)生。0～t1s時(shí)，原電池的負(fù)極是________，正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________