第四章电化学基础

第一节原电池

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()

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()

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()

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：

(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)

(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()

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()

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()

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。

(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：

(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)