高中化学第四章电化学基础4.1原电池练习新人教版选修9
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人教版高二化学必修四第四章、电化学基础期末基础知识复习及训练(含答案)基础知识点整理一、原电池基本概念理解。
1、原电池的概念:把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。
2、化学电池的分类:常见的原电池可以分为三类:(1)一次电池:常见一次电池:碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等;(2)二次电池:放电后可以再充电使活性物质获得再生,可以多次重复使用,又叫充电电池或蓄电池;(3)燃料电池:是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池。
3、原电池的电极反应:以锌铜原电池为例:负极:氧化反应:Zn-2e=Zn2+(较活泼金属)正极:还原反应:2H++2e=H2↑(较不活泼金属)总反应式:Zn+2H+=Zn2++H2↑4、常见原电池的电极反应总结。
⑴干电池(属于一次电池)①结构:锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。
②电极反应负极:Zn-2e-=Zn2+正极:2NH4++2e-=2NH3+H2NH3和H2被Zn2+、MnO2吸收:MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2++4NH3=Zn(NH3)42+⑵铅蓄电池(属于二次电池、可充电电池)①结构:铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。
②A.放电反应负极: Pb-2e-+ SO42- = PbSO4正极: PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2OB.充电反应:阴极:PbSO4 +2e-= Pb+ SO42-阳极:PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42-===总反应式:Pb + PbO 2 + 2H2SO4放电充电2PbSO4 + 2H2O5、典型例题分析。
例题1、原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。
下列说法中正确的是( )A.(1)(2)中Mg作负极,(3)(4)中Fe作负极B.(2)中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e-===6OH-+3H2↑C.(3)中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+D.(4)中Cu作正极,电极反应式为2H++2e-===H2↑答案:B解析:(1)中Mg作负极;(2)中Al作负极;(3)中铜作负极;(4)是铁的吸氧腐蚀,Fe作负极。
第四章电化学基础第一节原电池A组1.有关原电池的下列说法中正确的是()A.在外电路中电子由正极流向负极B.在原电池中负极发生还原反应C.阳离子向正极方向移动D.原电池中正极一定是不活泼金属解析:在外电路中,电子从负极流向正极;原电池中负极发生氧化反应;随着反应的进行,阳离子在正极被还原,所以电解质溶液中的阳离子向正极移动;原电池中一般正极金属比负极金属活泼性差,但不一定是不活泼金属。
答案:C2.理论上不能设计为原电池的化学反应是()A.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH<0B.HNO3(aq)+NaOH(aq)NaNO3(aq)+H2O(l)ΔH<0C.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH<0D.2FeCl3(aq)+Fe(s)3FeCl2(aq)ΔH<0解析:原电池反应均是自发进行的放热的氧化还原反应,选项A、C、D均属氧化还原反应,理论上可以设计成原电池,而选项B是非氧化还原反应,不能设计成原电池。
答案:B3.某同学制作一个原电池,电池总反应离子方程式为Zn+Cu2+Zn2++Cu,它的组成是()A.Cu为正极,Zn为负极,CuCl2为电解质溶液B.Cu为正极,Zn为负极,ZnCl2为电解质溶液C.Zn为正极,Cu为负极,CuCl2为电解质溶液D.Zn为正极,Cu为负极,CuSO4为电解质溶液解析:根据原电池中正负极的判断方法,可以分析在将反应Zn+Cu2+Zn2++Cu设计为原电池时,由于锌发生了氧化反应,因而负极材料应选择锌;正极材料选择比锌不活泼的金属或者非金属;而电解质溶液中要含有Cu2+。
答案:A4.如图所示的原电池装置,X、Y为两电极,电解质溶液为稀硫酸,外电路中的电子流向如图所示,对此装置的下列说法正确的是()A.外电路的电流方向为:X→外电路→YB.若两电极分别为Zn和石墨棒,则X为石墨棒,Y为ZnC.若两电极都是金属,则它们的活动性为X>YD.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应解析:由图可知,电子的流动方向是X→外电路→Y,则电流的方向就为Y→外电路→X;X 为原电池的负极,Y为正极,X的活动性比Y的强;X极应发生氧化反应,Y极应发生还原反应。
第四章化学反应与电能第一节原电池第1课时原电池的工作原理课后篇素养形成必备知识基础练1.下列装置不可以组成原电池的是()中的装置不能形成闭合回路。
2.如图所示装置,下列说法正确的是()A.Cu为正极,Cu片上发生还原反应B.Cu为正极,Cu片上发生氧化反应C.Cu为负极,Cu片上发生还原反应D.Cu为负极,Cu片上发生氧化反应,活动性较弱的金属一般作正极,正极上发生还原反应。
3.下列反应不可用于设计成原电池的是()A.CaCO3+2HCl CaCl2+CO2↑+H2OB.2CH3OH+3O22CO2+4H2OC.Zn+2HCl ZnCl2+H2↑D.4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3A项为非氧化还原反应,不能设计成原电池。
4.下列说法正确的是()A.原电池中,负极上发生的反应是还原反应B.原电池中,电流的方向是负极—导线—正极C.双液原电池中的盐桥也可以用金属导线代替D.在原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极项,原电池负极上发生氧化反应;B项,电流的方向应是正极—导线—负极;C项,盐桥不能用导线代替。
5.某原电池反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑,则下列说法正确的是()A.用稀硝酸作电解质溶液B.用锌作原电池正极C.用铁作负极,铁的质量不变D.用铜作原电池正极解析根据原电池反应可以确定原电池负极为Fe,电解质溶液可以为稀盐酸或稀硫酸等,但不能为稀硝酸,若为稀硝酸,则原电池反应为3Fe+8H++2N O3-2NO↑+3Fe2++4H2O。
6.关于锌、铜和稀硫酸构成的原电池的下列说法正确的是()A.锌是正极,铜是负极B.电子从铜片经导线流向锌片C.负极的反应式为2H++2e-H2↑D.反应一段时间后,溶液的pH升高7.右图是某同学设计的原电池装置,下列叙述正确的是()A.电极Ⅰ上发生还原反应,作原电池的负极B.电极Ⅱ的电极反应为Cu2++2e-CuC.该原电池的总反应为2Fe3++Cu Cu2++2Fe2+D.盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼胶,其作用是传递电子解析A项,该原电池中,电极Ⅱ为负极,负极发生氧化反应,电极反应为Cu-2e-Cu2+,A、B两项均错误;C项,正极反应为2Fe3++2e-2Fe2+,电池总反应为2Fe3++Cu Cu2++2Fe2+,C项正确;D项,盐桥的作用是形成闭合回路,通过阴、阳离子的移动平衡两溶液中的电荷,故传递的是阴、阳离子,而不是电子,D项错误。
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第四章 第一节 原电池1、甲烷燃料电池以铂为电极、KOH 溶液为电解质溶液,在两极区分别通入甲烷和氧气即可产生电流.下列叙述正确的是( )A 。
通入甲烷的电极为正极B.电池工作一段时间后,溶液的碱性增强C 。
负极的电极反应:2432CH 10OH 8e CO 7H O ---+-=+D.通入甲烷的电极的电极反应:O 2+2H 2O+4e -=4OH-2、将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是( )【选项】A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B 。
甲、乙两装置均将化学能转变为电能C.两烧杯中溶液均变蓝色D.产生气泡的速度甲比乙快3、关于下图所示的原电池,下列说法正确的是( )A.负极发生还原反应B。
电子由锌片通过导线流向铜片C.该装置能将电能转化为化学能D。
铜片上发生的反应为Cu2++2e-=Cu4、某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl。
下列说法不正确的是( )A 。
充分放电后左侧溶液中的盐酸浓度基本不变B 。
放电时,交换膜右侧溶液不会有大量白色沉淀生成C 。
正极反应为Cl2+2e-+2Ag+=2AgClD .当电路中转移0.01mole-时,经过交换膜的离子是0.01mol5、一种充电电池放电时的电极反应为H2+2OH--2e-=2H2O;NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-当为电池充电时,与外电源正极连接的电极上发生的反应是()、A 。
第一节原电池基础巩固1下列反应可用于设计原电池的是( )A.H2SO4+2NaOH Na2SO4+2H2OB.2FeCl3+Fe3FeCl2C.Mg3N2+ 6H2O3Mg(OH)2↓+ 2NH3↑D.NaCl+AgNO3NaNO3+AgCl↓答案:B2有关原电池的下列说法中正确的是( )A.在外电路中电子由正极流向负极B.在原电池中,只能用金属锌作负极C.原电池工作时,阳离子向正极方向移动D.原电池工作时,阳离子向负极方向移动答案:C3有关如图所示原电池的叙述,正确的是(盐桥中装有含琼脂的KCl饱和溶液)( )A.铜片上发生氧化反应B.取出盐桥后,电流计依然发生偏转C.反应中,盐桥中的K+会移向CuSO4溶液D.反应前后铜片质量不改变答案:C4某原电池反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑,则下列说法中正确的是( )A.可以用HNO3作电解质溶液B.可以用锌作原电池正极C.可以用铁作负极,铁的质量不变D.可以用铜作原电池正极答案:D5根据原电池的有关知识,下列反应不能用于原电池的是( )A.2H2+O22H2OB.2CH3OH+3O22CO2+4H2OC.Zn+2HCl ZnCl2+H2↑D.NaOH+HCl NaCl+H2O解析:原电池反应必须是放出能量的自发氧化还原反应,选项D是非氧化还原反应,故它不可以用于原电池。
答案:D6下列叙述正确的是( )A.反应AlCl3+4NaOH NaAlO2+3NaCl+2H2O,可以设计成原电池B.Zn和稀硫酸反应时,加入少量CuSO4溶液能加快产生H2的速率C.把Fe片和Cu片放入稀硫酸中,并用导线把二者相连,观察到Cu片上产生大量气泡,说明Cu与H2SO4能发生反应而Fe被钝化D.Zn-Cu原电池工作过程中,溶液中H+向负极作定向移动答案:B7在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片,下列叙述正确的是( )A.正极附近的S浓度逐渐增大B.电子通过导线由铜片流向锌片C.正极有O2逸出D.铜片上有H2逸出解析:题干所述装置属于原电池装置,负极反应式:Zn-2e-Zn2+,正极反应式:2H++2e-H2↑,电子由负极流出经过外电路流向正极。
为形成闭合回路,溶液中的阴离子向负极移动,阳离子向正极移动。
答案:D8如图所示的原电池装置,X、Y为两电极,电解质溶液为稀硫酸,外电路中的电子流向如图所示,对此装置的下列说法正确的是( )A.外电路的电流方向为:X→外电路→YB.若两电极分别为Zn和石墨棒,则X为石墨棒,Y为ZnC.若两电极都是金属,则它们的活动性为X>YD.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应解析:由图可知,电子的流动方向是X→外电路→Y,则电流的方向就为Y→外电路→X; X为原电池的负极,Y为正极,X的活动性比Y的强;X极应发生氧化反应,Y极应发生还原反应。
答案:C9控制合适的条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。
下列判断不正确的是( )A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中石墨电极为负极解析:由总反应方程式知,I-失去电子(氧化反应),Fe3+得电子(被还原),故A、B项正确;当电流计读数为零时,即说明没有电子发生转移,可证明反应达平衡,C项正确;加入Fe2+,导致平衡逆向移动,则Fe2+失去电子生成Fe3+,甲中石墨作负极,D项错误。
答案:D10将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是( )A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极C.两烧杯中溶液的pH均增大D.产生气泡的速率甲比乙慢解析:乙烧杯中锌与铜没有接触,不能构成原电池,但锌可以与稀硫酸直接反应,放出H2;甲烧杯中铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池,由于金属活动性Zn>Cu,所以锌为负极,铜片上有H2放出,加快了锌的溶解。
答案:C11下图所示原电池正极的反应式为。
解析:该原电池中,Cu比Ag活泼,所以Cu作负极,Ag作正极,电池总反应是Cu与Ag+发生置换反应生成Ag单质,所以正极反应式为Ag++e-Ag。
答案:Ag++e-Ag12酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。
该电池放电过程产生MnOOH。
回收处理该废电池可得到多种化工原料。
回答下列问题:(1)该电池的正极反应式为,电池反应的离子方程式为。
(2)维持电流强度为0.5 A,电池工作5分钟,理论上消耗锌 g。
(已知F=96 500 C·mol-1)解析:(1)电池正极发生还原反应,所以正极反应式为MnO2+H++e-MnOOH,负极反应式为Zn-2e-Zn2+,所以电池反应为Zn+2MnO2+2H+Zn2++2MnOOH。
(2)因电流强度I=,所以Q=It=0.5 A×5 min×60 s·min-1=150 C所以通过电子物质的量为所以消耗Zn的质量为:×65 g·mol-1=0.05 g。
答案:(1)MnO2+H++e-MnOOH2MnO2+Zn+2H+2MnOOH+Zn2+[注:式中Zn2+可写为Zn(NH3、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为N](2)0.0513有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性强弱,两人均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入6 mol·L-1的H2SO4溶液中,乙同学将电极放入6 mol·L-1的NaOH溶液中,如图所示:(1)写出甲池中负极的电极反应式:。
(2)写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式:负极;总反应的离子方程式。
(3)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出活动性更强,而乙会判断出活动性更强。
(填写元素符号)(4)由此实验,可得到如下哪些正确结论。
A.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质B.镁的金属性不一定比铝的金属性强C.该实验说明金属活动性顺序已过时,已没有实用价值D.该实验说明化学研究对象复杂,反应受条件的影响较大,因此应具体问题具体分析(5)丙同学依据甲、乙同学的思路,设计如下实验:将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入稀NaOH溶液中,分别形成了原电池。
①在这两个原电池中,负极分别为。
A.铝片、铜片B.铜片、铝片C.铝片、铝片D.铜片、铜片②写出插入浓硝酸中形成原电池的电极反应式。
解析:原电池中利用电流计测定电流的方向,从而判断电子流向,再确定原电池的正负极。
甲中Mg作负极,乙中Al作负极。
同理,铝片和铜片插入浓硝酸中,Al钝化,铜片作负极;铝片和铜片插入稀NaOH溶液中,铝与NaOH溶液反应,铝作负极。
答案:(1)Mg-2e-Mg2+(2)2Al+8OH--6e-2Al+4H2O 2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑(3)Mg Al (4)AD(5)①B ②负极:Cu-2e-Cu2+;正极:4H++2N+2e-2NO2↑+2H2O能力提升★1(2017全国Ⅲ)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a 常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为:16Li+x S88Li2S x(2≤x≤8)。
下列说法错误的是( ) (导学号55660052)A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-3Li2S4B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 gC.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多解析:A项,在该电池中电极a为正极,发生的反应依次为:S8+2Li++2e-Li2S83Li2S8+2Li++2e-4Li2S62Li2S6+2Li++2e-3Li2S4Li2S4+2Li++2e-2Li2S2,故A正确;B项,原电池工作时,转移0.02 mol电子时,被氧化的Li的物质的量为0.02 mol,质量减少0.14 g,正确;C项,石墨烯能导电,利用石墨烯作电极,可提高电极a的导电性,正确;D项,电池充电时由于Li+得到电子生成Li,则电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越少,错误。
答案:D2(2016全国Ⅱ)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。
下列叙述错误的是( )A.负极反应式为Mg-2e-Mg2+B.正极反应式为Ag++e-AgC.电池放电时Cl-由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑解析:Mg-AgCl海水电池中,Mg为活泼金属,作负极,发生反应:Mg-2e-Mg2+,A项正确;AgCl 在正极反应:AgCl+e-Ag+Cl-,B项错误;原电池中,阴离子向负极移动,C项正确;Mg可与H2O缓慢反应,D项正确。
答案:B3可以将反应Zn+Br2ZnBr2设计成原电池,下列4个电极反应:①Br2+2e-2Br-②2Br--2e-Br2③Zn-2e-Zn2+④Zn2++2e-Zn其中表示放电时负极和正极反应的分别是( )A.②和③B.②和①C.③和①D.④和①解析:放电时负极反应物为Zn,失电子被氧化,正极反应物为Br2,得电子被还原。
答案:C4M、N、P、E四种金属,①M+N2+N+M2+②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡③N、E用导线连接放入E的硫酸溶液中,电极反应为E2++2e-E,N-2e-N2+。
四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )A.P、M、N、EB.E、N、M、PC.P、N、M、ED.E、P、M、N解析:由①知,还原性M>N,M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面冒气泡,为原电池正极,故还原性P>M;N、E构成的原电池中N作负极,故还原性N>E。
答案:A★5如图所示,杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向水槽中央滴入浓硫酸铜溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中,不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)( )A.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端高B端低B.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端低B端高C.当杠杆为绝缘体时,A端低,B端高;为导体时,A端高,B端低D.当杠杆为绝缘体时,A端高,B端低;为导体时,A端低,B端高解析:若杠杆为导体,则构成原电池,铁作负极失电子而溶解:Fe-2e-Fe2+,溶液中Cu2+在正极(铜极)得电子生成铜,质量增大而下降,A端低,B端高;若杠杆为绝缘体,则铁球和CuSO4溶液发生置换反应生成Cu覆于表面,质量增加,下降,A端高,B端低。