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人教版高中化学选修4练习:第四章第一节原电池 Word版含答案

第四章电化学基础

第一节原电池

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1.在如图所示的水果电池中,外电路上的电流从X电极流向Y 电极。若X为铁,则Y可能是()

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A.锌B.石墨

C.银D.铜

解析:电流的方向与电子的移动方向相反,由已知条件知电子由Y电极流向X电极,因此Y电极的金属活动性强于铁,故Y电极只能为选项中的锌。

答案:A

2.实验室用铁片、铜片和AgNO3溶液组成原电池,则正极的电极反应式为()

A.Fe-3e-===Fe3+

B.Fe-2e-===Fe2+

C.2H2O+O2+4e-===4OH-

D.Ag++e-===Ag

解析:在此原电池中,铁片、铜片分别为负极和正极。总反应为Fe+2AgNO3===2Ag+Fe(NO3)2,正极的电极反应为Ag++e-===Ag,D项正确。

答案:D

3.下图为一原电池装置,下列叙述中正确的是()

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A.铜离子在铜片表面被还原

B.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液

C.电流从锌片经导线流向铜片

D.铜是正极,铜片上有气泡产生

解析:该原电池中,较活泼的金属锌作负极,发生氧化反应,较不活泼的铜作正极,发生还原反应,电子由负极锌流出,经导线流向铜电极(电流的方向与之相反),负极、正极的反应分别为负极:Zn -2e-===Zn2+,正极:Cu2++2e-===Cu;盐桥中的阳离子向正极区CuSO4溶液中迁移,故A正确,B、C、D错误。

答案:A

4.100 mL浓度为2 mol·L-1的盐酸跟过量的锌片反应,为加快反应速率,又不影响生成H2的总量,可采用的方法是() A.加入适量6 mol·L-1的盐酸

B.加入几滴CuCl2溶液

C.加入适量蒸馏水

D.加入适量的NaCl溶液

解析:Zn置换出CuCl2中的Cu,Cu、Zn、稀盐酸构成原电池,加快了反应速率,同时也不影响产生H2的量。

答案:B

5.如图所示装置中,电流表A发生偏转,a极逐渐变粗,同时b极逐渐变细,c为电解质溶液,则a、b、c应是下列各组中的()

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A.a是Zn、b是Cu、c为稀H2SO4

B.a是Cu、b是Zn、c为稀H2SO4

C.a是Fe、b是Ag、c为AgNO3溶液

D.a是Ag、b是Fe、c为AgNO3溶液

解析:原电池工作时,a极逐渐变粗,同时b极逐渐变细,说明b极失去电子是负极,a极上金属离子得电子是正极,电解质溶液中含有先于H+放电的金属阳离子。

答案:D

6.依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题:

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(1)电极X的材料是________,电解质溶液Y是________。

(2)银电极为电池的________极,发生的电极反应为___________

_____________________________________________________,X电极上发生的电极反应为________________________。

(3)外电路中的电子是从________电极流向________电极。

解析:原电池中负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应,盐桥起到平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极X的材料是铜,发生氧化反应,电解质溶液Y是可溶性银盐,常用硝酸银。电极反应式表示为:负极:Cu-2e-===Cu2+,正极:2Ag++2e-===2Ag,电子由负极出发,经外电路流向正极。

答案:(1)铜(或Cu)AgNO3溶液(2)正2Ag++2e-===2Ag Cu-2e-===Cu2+(3)负(Cu)正(Ag)

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(时间:40分钟满分:100分)

一、选择题(本题包括6个小题,每小题8分,共48分。每小题只有一个选项符合题意)

1.下列说法正确的是()

A.构成原电池正极和负极的材料必须是金属

B.在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极被还原

C.实验室欲快速制取氢气,可利用粗锌与稀H2SO4反应

D.原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能

解析:构成原电池的电极材料可以是非金属如碳棒,所以A错。在原电池中电子流出的一极失电子被氧化,所以B错。粗锌中含有杂质可形成Zn-Cu原电池所以C对。能量转化率不可能达到100%,所以D错。

答案:C

2.下列各装置能形成原电池的是()

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解析:判断一个装置能否构成原电池,要看是否符合原电池的构成条件:①电极材料(活动性不同的金属、金属与非金属、金属与金属氧化物);②电解质溶液;③构成闭合回路;④能自发进行的氧化还原反应。A装置:由于两个电极是同种金属,不能形成原电池;B 装置:酒精不是电解质溶液,不能构成原电池;C装置:没有形成闭

合回路,不能形成原电池;D装置:符合原电池构成的条件,能形成原电池。

答案:D

3.如图所示的装置中,在产生电流时,以下说法不正确的是()

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A.Fe是负极,C是正极

B.负极反应式为:Fe-3e-===Fe3+

C.内电路中阴离子移向FeCl2溶液

D.电流由石墨电极流向Fe电极

解析:Fe与C作为原电池的电极,则Fe为负极,C是正极。Fe在负极发生氧化反应生成Fe2+,因此B项错误,且左边烧杯中正电荷增加,必然使盐桥中的阴离子移向FeCl2溶液,电子由Fe电极流向石墨电极,则电流由石墨电极流向Fe电极。

答案:B

4.有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:

实验装置部分实验现象

a极质量减小;b极质量增加

b极有气体产生;c极无变化

d极溶解;c极有气体产生

电流从a极流向d极

A.a>b>c>d B.b>c>d>a

C.d>a>b>c D.a>b>d>c

解析:由第一个装置a极溶解,可知a极是负极,金属活动性a>b,第二个装置依据氧化性、还原性的规律金属活动性b>c,故第三个装置的金属活动性d>c,由第四个装置电流从a→d,则电子从d→a,故金属活动性d>a。

答案:C

5.向等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸,同时向a中加少量的CuSO4溶液,产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系如下所示,正确的是()

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解析:Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑,反应速率较快,若向a 中加入少量的CuSO4溶液,则有:Zn+CuSO4===Cu+ZnSO4,消耗一部分Zn,生成的Cu附于Zn上,又构成无数微小的Cu-Zn 原电池,加快了Zn的反应速率,所以Zn与稀硫酸反应时,加入CuSO4则反应速率加快,应先反应完,但因Cu2+消耗了一定量的Zn,生成H2的量要小于b。

答案:A

6.以锌片和铜片为两极,以稀硫酸为电解质溶液组成原电池,当导线中通过2 mol电子时,下列说法正确的是() A.锌片溶解了1 mol,铜片上析出1 mol H2

B.两极上溶解和析出的物质的质量相等

C.锌片溶解了31 g,铜片上析出了1 g H2

D.锌片溶解了1 mol,硫酸消耗了0.5 mol

解析:在涉及原电池的有关计算中,关键是要把握住一点即两极得、失电子数相等。利用这一特点,我们从电极反应式看:负极:Zn-2e-===Zn2+;正极:2H++2e-===H2↑。当溶解1 mol锌时失去2 mol电子,铜片上析出1 mol氢气得到2 mol电子,得失电子守恒,这样即可推出A正确。

答案:A

二、非选择题(本题包括3个小题,共52分)

7.(18分)由锌片、铜片和200 mL稀H2SO4组成的原电池如下图所示。

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(1)原电池的负极反应是__________,正极反应是_________。

(2)电流的方向是________。

(3)一段时间后,当在铜片上放出1.68 L(标准状况)气体时,H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时,共消耗________g锌,有________个电子通过了导线。

解析:由题意得产生0.075 mol H2,通过0.075 mol×2=0.15 mol 电子,消耗0.075 mol Zn和0.075 mol H2SO4。所以m(Zn)=0.075 mol ×65 g·mol-1=4.875 g,N(e-)=0.15 mol×6.02×1023mol-1=9.03×1022。

答案:(1)Zn-2e-===Zn2+2H++2e-===H2↑

(2)由Cu极流向Zn极(3)4.8759.03×1022

8.(16分)A、B、C、D四种金属按下表中的装置图进行实验。装置

现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气泡产生

(1)装置甲中负极的电极反应是__________________。

(2)装置乙中正极的电极反应是__________________。

(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。

(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是________。

解析:甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理,甲中A 不断溶解,则A为负极、B为正极,活动性A>B;乙中C极质量增加,即析出Cu,则B为负极,活动性B>C;丙中A上有气体即H2产生,则A为正极,活动性D>A,随着H+的消耗,溶液pH逐渐变大。

答案:(1)A-2e-===A2+(2)Cu2++2e-===Cu(3)变大(4)D>A>B>C

9.(18分)为了避免锌片与Cu2+直接接触发生反应而影响原电池的放电效率,有人设计了如下装置,按要求完成以下填空:

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(1)此装置工作时,可以观察到的现象是_________________,电池总反应式为_________________________________________。

(2)以上电池中,锌和锌盐溶液组成________,铜和铜盐溶液组成________,中间通过盐桥连接起来。

(3)电池工作时,硫酸锌溶液中SO2-4向________移动,硫酸铜溶液中SO2-4向________移动。

(4)此盐桥内装有含琼胶的饱和KCl溶液,盐桥是通过________移动来导电的。在工作时,K+移向________。

解析:该装置为锌铜原电池,总反应式为:Zn+Cu2+===Cu+Zn2+,电池工作时,观察到①电流计指针发生偏转,②锌片不断溶解,③铜片上有红色物质析出,其中Zn与ZnSO4溶液组成锌半电池,Cu与CuSO4溶液组成铜半电池。电池工作时,ZnSO4溶液中SO2-4向负极(锌电极)移动,CuSO4溶液中SO2-4向盐桥移动,而盐桥中,K+向正极区(CuSO4溶液)移动,Cl-向负极区(ZnSO4溶液)移动,这样靠离子的移动形成闭合回路而导电。

答案:(1)电流计指针发生偏转,锌片逐渐溶解,铜片上有红色物质析出Zn+Cu2+===Zn2++Cu

(2)锌半电池铜半电池(3)锌电极盐桥(4)离子正极区(CuSO4溶液)

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