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

PAGEPAGE8原電池的工作原理時(shí)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(dòng)小組設(shè)計(jì)的用化學(xué)電源使LED燈發(fā)光的裝置。下列說(shuō)法中不正確的是(C)A．鋅是負(fù)極，電子從鋅片經(jīng)導(dǎo)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(dǎo)線中不會(huì)有電子流淌D．裝置中存在“化學(xué)能→電能→光能”的轉(zhuǎn)換解析：Zn是負(fù)極，電子從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片，A項(xiàng)正確；Cu極的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，銅片表面有氣泡生成，B項(xiàng)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(dǎo)線中仍會(huì)有電子流淌，C項(xiàng)錯(cuò)誤；原電池中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，LED燈發(fā)光時(shí)電能轉(zhuǎn)化為光能，D項(xiàng)正確。2．銅鋅原電池(如圖)工作時(shí)，下列敘述中正確的是(B)A．正極反應(yīng)式：Zn－2e－=Zn2＋B．電池總反應(yīng)式：Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋CuC．在外電路中，電子從正極流向負(fù)極D．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液解析：鋅比銅活潑，鋅作負(fù)極，銅作正極，正極反應(yīng)式應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu，故A錯(cuò)誤；負(fù)極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋，正、負(fù)兩極反應(yīng)式相加，得到總反應(yīng)式：Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，故B正確；依據(jù)原電池工作原理，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，故C錯(cuò)誤；依據(jù)原電池的工作原理，陽(yáng)離子移向正極，即鹽橋中的K＋移向CuSO4溶液，故D錯(cuò)誤。3．圖甲和圖乙是雙液原電池裝置。由圖可推斷下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(B)A．圖甲電池反應(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．鹽撟的作用是形成閉合回路，并使兩邊溶液保持電中性D．當(dāng)圖乙中有1mol電子通過(guò)外電路時(shí)，正極有108gAg析出解析：依據(jù)圖甲可知，原電池中Cd為負(fù)極，Cd失電子，Co2＋得電子，所以其電池反應(yīng)的離子方程式為Cd(s)＋Co2＋(aq)=Co(s)＋Cd2＋(aq)，金屬活動(dòng)性：Cd>Co，故A正確；依據(jù)圖乙可知，原電池中Co為負(fù)極，Co失電子，Ag＋得電子，所以Co(s)＋2Ag＋(aq)=2Ag(s)＋Co2＋(aq)，金屬活動(dòng)性：Co>Ag，則金屬活動(dòng)性：Cd>Co>Ag，因此反應(yīng)2Ag(s)＋Cd2＋(aq)=Cd(s)＋2Ag＋(aq)不能發(fā)生，故B錯(cuò)誤；原電池放電時(shí)，鹽橋中的陰、陽(yáng)離子定向移動(dòng)而構(gòu)成閉合回路，并使兩個(gè)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(dāng)有1mol電子通過(guò)外電路時(shí)，正極有108gAg析出，故D正確。4．下列敘述正確的是(B)A．反應(yīng)AlCl3＋4NaOH=NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，可以設(shè)計(jì)成原電池B．Zn和稀硫酸反應(yīng)時(shí)，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(dǎo)線把二者相連，視察到Cu片上產(chǎn)生大量氣泡，說(shuō)明Cu與H2SO4能發(fā)生反應(yīng)而Fe被鈍化D．Zn—Cu原電池工作過(guò)程中，溶液中H＋向負(fù)極作定向移動(dòng)解析：選項(xiàng)A屬于非氧化還原反應(yīng)，不能用于設(shè)計(jì)原電池，A錯(cuò)；選項(xiàng)B中鋅與置換出來(lái)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(duì)；選項(xiàng)C中Cu與稀H2SO4不反應(yīng)，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(dǎo)線把二者相連，F(xiàn)e為負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋；Cu為正極，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，Cu片上產(chǎn)生氣泡，C錯(cuò)；選項(xiàng)D中H＋應(yīng)向原電池的正極作定向移動(dòng)，D錯(cuò)。5．下列敘述正確的是(A)①原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置②原電池的正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)③不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過(guò)原電池裝置均可自發(fā)進(jìn)行④碳棒不能用來(lái)作原電池的正極⑤反應(yīng)Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋可以被設(shè)計(jì)成原電池A．①⑤ B．①④⑤C．②③④ D．②⑤解析：②原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)；③自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)才能被設(shè)計(jì)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(yīng)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(fù)極AgCuFeFe電解質(zhì)溶液AgNO3H2SO4AgNO3FeCl2解析：對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行分析知負(fù)極為Fe，則正極的活潑性比Fe差，溶液中陽(yáng)離子為Ag＋，比照各選項(xiàng)只有選項(xiàng)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(dòng)。電池反應(yīng)為2Ag＋Cl2=2AgCl。利用該電池可以測(cè)定空氣中Cl2的含量。下列說(shuō)法中錯(cuò)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(yīng)式為Cl2＋2e－＋2Ag＋=2AgClC．電池工作時(shí)電解質(zhì)中Ag＋總數(shù)保持不變D．電子移動(dòng)方向：銀→固體電解質(zhì)→鉑解析：c(Cl2)越大反應(yīng)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(yīng)生成Cl－，再與電解質(zhì)中的Ag＋結(jié)合，電極反應(yīng)式為Cl2＋2e－＋2Ag＋=2AgCl，B正確；依據(jù)電池總反應(yīng)可知，既沒(méi)有消耗Ag＋也沒(méi)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(fù)極經(jīng)過(guò)外電路的導(dǎo)線流向正極，電子不能通過(guò)電解質(zhì)，故電子移動(dòng)方向應(yīng)是銀→外電路導(dǎo)線→鉑，D錯(cuò)誤。8.下列關(guān)于右圖所示原電池的說(shuō)法正確的是(B)A．當(dāng)a為Cu，b為含有碳雜質(zhì)的Al，c為稀硫酸時(shí)，b極上視察不到氣泡產(chǎn)生B．當(dāng)a為石墨，b為Fe，c為濃硫酸時(shí)，不能產(chǎn)生連續(xù)的穩(wěn)定電流C．當(dāng)a為Mg，b為Al，c為NaOH溶液時(shí)，依據(jù)現(xiàn)象可推知Al的活動(dòng)性強(qiáng)于Mg的D．當(dāng)a為石墨，b為Cu，c為FeCl3溶液時(shí)，a、b之間沒(méi)有電流通過(guò)解析：A項(xiàng)，因?yàn)閎為含有碳雜質(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(xiàng)，起先時(shí)，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(xiàng)，由于Al可與NaOH溶液反應(yīng)，所以Al為原電池的負(fù)極，事實(shí)上，Mg的活動(dòng)性強(qiáng)于Al的，故不能據(jù)此推斷Al的活動(dòng)性強(qiáng)于Mg的。D項(xiàng)，Cu能與FeCl3發(fā)生氧化還原反應(yīng)，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(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，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(yīng)B．電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))減小C．電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D．陰、陽(yáng)離子分別通過(guò)交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡解析：活潑金屬鋅作負(fù)極，銅作正極，銅電極上發(fā)生還原反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))不變，故B錯(cuò)誤；銅電極上發(fā)生電極反應(yīng)Cu2＋＋2e－=Cu，同時(shí)Zn2＋通過(guò)陽(yáng)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(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，陰離子不能通過(guò)陽(yáng)離子交換膜，故D錯(cuò)誤。10．最近科學(xué)家開(kāi)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(shuō)法中正確的是(C)A．電池工作時(shí)，氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)B．電池正極的電極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：C8H18＋25O2－－50e－=8CO2↑＋9H2OD．若消耗的O2為11.2L(標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋4e－=2O2－，故A、B錯(cuò)誤；負(fù)極上燃料辛烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為C8H18＋25O2－－50e－=8CO2↑＋9H2O，故C正確；標(biāo)準(zhǔn)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(cuò)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(gè)原電池，下列說(shuō)法正確的是(C)A．X為負(fù)極，電極反應(yīng)為：Si－4e－=Si4＋B．X為正極，電極反應(yīng)為：4H2O＋4e－=4OH－＋2H2↑C．X為負(fù)極，電極反應(yīng)為：Si＋6OH－－4e－=SiOeq\o\al(2－,3)＋3H2OD．Y為負(fù)極，電極反應(yīng)為：Fe－2e－=Fe2＋解析：硅、鐵、NaOH溶液組成原電池時(shí)，Si為負(fù)極：Si－4e－＋6OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋3H2O；鐵為正極：4H2O＋4e－=4OH－＋2H2↑，總反應(yīng)式：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。二、非選擇題(56分)12．(16分)有甲、乙兩位同學(xué)均想利用原電池反應(yīng)驗(yàn)證金屬的活動(dòng)性依次，并探究產(chǎn)物的有關(guān)性質(zhì)，分別設(shè)計(jì)了如圖所示的原電池，請(qǐng)完成下列問(wèn)題：(1)甲池中正極上的試驗(yàn)現(xiàn)象是產(chǎn)生氣泡。(2)乙池中總反應(yīng)的離子方程式為2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。(3)上述試驗(yàn)證明白“利用金屬活動(dòng)性依次表可干脆推斷原電池正負(fù)極”，這種作法不行靠(“牢靠”或“不行靠”)，如不行靠，請(qǐng)你提出另一種推斷原電池正負(fù)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(cè)電流的方向，從而推斷電子流淌方向，由此確定原電池正負(fù)極(若你認(rèn)為牢靠，此空可不作答)。(4)一段時(shí)間后，乙學(xué)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(guò)量，可能視察到的現(xiàn)象是起先無(wú)明顯現(xiàn)象，過(guò)一段時(shí)間產(chǎn)生白色沉淀，沉淀漸漸溶解最終消逝，各階段對(duì)應(yīng)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(dāng)稀硫酸是電解質(zhì)溶液時(shí)，Mg作負(fù)極(活潑性Mg>Al)，Al作正極，電極上產(chǎn)生氣泡；當(dāng)NaOH是電解質(zhì)溶液時(shí)，Al作負(fù)極(Mg不與NaOH溶液反應(yīng))，總反應(yīng)為：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。通過(guò)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(dǎo)致兩極發(fā)生變更(正、負(fù)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(yīng)當(dāng)先中和掉NaOH，再與NaAlO2反應(yīng)生成沉淀，當(dāng)硫酸過(guò)量時(shí)，Al(OH)3沉淀漸漸消逝。13．(16分)某化學(xué)愛(ài)好小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，完成下列問(wèn)題：(1)反應(yīng)過(guò)程中，鋅棒質(zhì)量削減。(2)正極的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu。(3)反應(yīng)過(guò)程中，當(dāng)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(yīng)NHeq\o\al(＋,4)和Cl－，使兩燒杯溶液中保持電荷守恒。①反應(yīng)過(guò)程中Cl－將進(jìn)入甲(填“甲”或“乙”)燒杯。②當(dāng)外電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，乙燒杯中濃度最大的陽(yáng)離子是NHeq\o\al(＋,4)。解析：(3)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，銅棒質(zhì)量增加6.4g，鋅棒質(zhì)量削減6.5g，故反應(yīng)過(guò)程中，當(dāng)銅電極質(zhì)量增加2g時(shí)，另一電極削減的質(zhì)量大于2g。(4)反應(yīng)過(guò)程中，溶液為了保持電中性，Cl－將進(jìn)入甲燒杯，NHeq\o\al(＋,4)進(jìn)入乙燒杯。當(dāng)外電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，乙燒杯中有0.1molCu2＋消耗，還剩余0.1molCu2＋，有0.2molNHeq\o\al(＋,4)進(jìn)入乙燒杯，故乙燒杯中濃度最大的陽(yáng)離子是NHeq\o\al(＋,4)。14．(24分)(1)利用反應(yīng)Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池，回答下列問(wèn)題：①寫(xiě)出電極反應(yīng)式：正極：2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋；負(fù)極：Cu－2e－=Cu2＋。②圖中X溶液的溶質(zhì)是FeCl3(填化學(xué)式，下同)，Y溶液的溶質(zhì)是CuCl2。③原電池工作時(shí)，鹽橋中的陽(yáng)(填“陽(yáng)”或“陰”)離子向X溶液方向移動(dòng)。(2)限制合適的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：①反應(yīng)起先時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化(填“氧化”或“還原”，下同)反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2I－－2e－=I2。甲中石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋。②電流計(jì)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，則乙中的石墨作正(填“正”或“負(fù)”)極，該電極的電極反應(yīng)式為I2＋2e－=2I－。(3)利用反應(yīng)2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O可制備CuSO4，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，其正極電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O。解析：(1)①原電池中正極發(fā)生還原反應(yīng)，則依據(jù)原電池反應(yīng)可知正極是Fe3＋得到電子，正極反應(yīng)式為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋；負(fù)極是Cu失去電子，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋。②圖中碳棒是正極，銅棒是負(fù)極，因此X溶液是