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1、2022秋高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第3節(jié) 第1課時 原電池的工作原理檢測 魯科版選修4 1．在如圖所示的水果電池中，外電路上的電流從X電極流向Y電極。若X為鐵，則Y可能是(　　) A．鋅 B．石墨 C．銀 D．銅 解析：電流的方向與電子的移動方向相反，由已知條件知電子由Y電極流向X電極，因此Y電極的金屬活動性強于鐵，故Y電極只能為選項中的鋅。 答案：A 2．原電池的電極名稱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)。下列說法中不正確的是(　　) A．有Al、Cu、稀H2SO4組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為 Al－3e－===Al3＋ B．由Mg、Al、

2、NaOH溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為 Al－3e－＋3OH－===Al(OH)3 C．由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為 Fe－2e－===Fe2＋ D．由Fe、Cu、濃硝酸組成的原電池，開始時其負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋ 解析：B項，該原電池中，Al可以與NaOH溶液反應(yīng)，所以Al為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)2Al－6e－＋4OH－===2AlO＋2H2O，故B項錯誤；A項，該原電池中，Al更活潑，為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)Al－3e－===Al3＋，故A項正確；C項，該原電池中，F(xiàn)e更活潑，為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)Fe－2e－===Fe2＋，故C項正確；D項，該原電池中，鐵在

3、濃硝酸中發(fā)生鈍化，Cu與濃硝酸反應(yīng)，則Cu為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)Cu－2e－===Cu2＋，故D項正確。 答案：B 3．下圖為一原電池裝置，下列敘述中正確的是(　　) A．銅離子在銅片表面被還原 B．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液 C．電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片 D．銅是正極，銅片上有氣泡產(chǎn)生 解析：該原電池中，較活潑的金屬鋅作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，較不活潑的銅作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電子由負(fù)極鋅流出，經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極(電流的方向與之相反)，負(fù)極、正極的反應(yīng)分別為負(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋，正極：Cu2＋＋2e－===Cu；鹽橋中的陽離子向正極區(qū)CuSO4溶液中遷移，故A正確，B、

4、C、D錯誤。 答案：A 4．把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負(fù)極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強到弱為(　　) A．a(chǎn)＞c＞d＞b B．a(chǎn)＞b＞c＞d C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a 解析：原電池中，活潑金屬作負(fù)極失去電子，較不活潑金屬作正極，離子在正極得到電子。a、b相連時，a為負(fù)極，故活性a＞b；c、d相連時，電流由d到c，故d為正極，c為負(fù)極，故活動性c＞d；a、c相連時，c極產(chǎn)生氣泡，說明H＋在c極得到電子變成氫氣，

5、說明c是正極，a為負(fù)極，故活動性a＞c；b、d相連時，b極產(chǎn)生氣泡，說明H＋在b極得到電子變成氫氣，說明b是正極，d為負(fù)極，故活動性d＞b；故四種金屬活動性順序為a＞c＞d＞b。 答案：A 5．如圖所示裝置中，電流表A發(fā)生偏轉(zhuǎn)，a極逐漸變粗，同時b極逐漸變細，c為電解質(zhì)溶液，則a、b、c應(yīng)是下列各組中的(　　) A．a(chǎn)是Zn、b是Cu、c為稀H2SO4 B．a(chǎn)是Cu、b是Zn、c為稀H2SO4 C．a(chǎn)是Fe、b是Ag、c為AgNO3溶液 D．a(chǎn)是Ag、b是Fe、c為AgNO3溶液 解析：原電池工作時，a極逐漸變粗，同時b極逐漸變細，說明b極失去電子是負(fù)極，a極上金屬離子得電子

6、是正極，電解質(zhì)溶液中含有先于H＋放電的金屬陽離子。 答案：D 6．依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計的原電池如圖所示。請回答下列問題： (1)電極X的材料是____________，電解質(zhì)溶液Y是________。 (2)銀電極為電池的________極，發(fā)生的電極反應(yīng)為__________ ______________________________________________________， X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為____________________________。 (3)外電路中的電子是從_______

7、_電極流向________電極。 解析：原電池中負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，鹽橋起到平衡電荷的作用。由總反應(yīng)方程式可知電極X的材料是銅，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液Y是可溶性銀鹽，常用硝酸銀。電極反應(yīng)式表示為：負(fù)極：Cu－2e－===Cu2＋，正極：2Ag＋＋2e－===2Ag，電子由負(fù)極出發(fā)，經(jīng)外電路流向正極。 答案：(1)銅(或Cu)　AgNO3溶液　 (2)正　2Ag＋＋2e－===2Ag　Cu－2e－===Cu2＋ (3)負(fù)(Cu)　正(Ag) 時間：40分鐘 [A級　基礎(chǔ)鞏固] 基礎(chǔ)題Ⅰ 1．下列說法正確的是(　　) A．構(gòu)成原電池正極和負(fù)極的材料必須是金

8、屬 B．在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極，該電極被還原 C．實驗室欲快速制取氫氣，可利用粗鋅與稀H2SO4反應(yīng) D．原電池可以把物質(zhì)內(nèi)部的能量全部轉(zhuǎn)化為電能 解析：構(gòu)成原電池的電極材料可以是非金屬如碳棒，所以A錯。在原電池中電子流出的一極失電子被氧化，所以B錯。粗鋅中含有雜質(zhì)可形成Zn－Cu原電池所以C對。能量轉(zhuǎn)化率不可能達到100%，所以D錯。 答案：C 2．下列各裝置能形成原電池的是(　　) 解析：判斷一個裝置能否構(gòu)成原電池，要看是否符合原電池的構(gòu)成條件：①電極材料(活動性不同的金屬、金屬與非金屬、金屬與金屬氧化物)；②電解質(zhì)溶液；③構(gòu)成閉合回路；④能自發(fā)進行的氧化還原反

9、應(yīng)。A裝置：由于兩個電極是同種金屬，不能形成原電池；B裝置：酒精不是電解質(zhì)溶液，不能構(gòu)成原電池；C裝置：沒有形成閉合回路，不能形成原電池；D裝置：符合原電池構(gòu)成的條件，能形成原電池。 答案：D 3．某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計如圖裝置。下列敘述錯誤的是 A．a(chǎn)和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出 B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為 Cu2＋＋2e－===Cu C．a(chǎn)和b分別連接足夠電壓的直流電源正、負(fù)極時，Cu2＋向銅電極移動 D．無論a和b是否用導(dǎo)線連接，鐵片均溶解，溶液從藍色逐漸變成淺綠色 解析：A.a和b不連接時，發(fā)生反應(yīng)Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，則鐵

10、片上會有金屬銅析出，A項正確；B.a和b用導(dǎo)線連接時，Cu為正極，在正極上陽離子得電子，則發(fā)生Cu2＋＋2e－===Cu，B項正確；C.a和b分別連接足夠電壓的直流電源正、負(fù)極時，形成電解池，b與負(fù)極相連為陰極，陽離子向陰極移動，所以Cu2＋向Fe電極移動，C項錯誤；D.無論a和b是否用導(dǎo)線連接，均發(fā)生Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，則鐵片均溶解，溶液從藍色逐漸變成淺綠色，D項正確。 答案：C 4．以鋅片和銅片為兩極，以稀硫酸為電解質(zhì)溶液組成原電池，當(dāng)導(dǎo)線中通過2 mol電子時，下列說法正確的是(　　) A．鋅片溶解了1 mol，銅片上析出1 mol H2 B．兩極上溶解和析出的物

11、質(zhì)的質(zhì)量相等 C．鋅片溶解了31 g，銅片上析出了1 g H2 D．鋅片溶解了1 mol，硫酸消耗了0.5 mol 解析：在涉及原電池的有關(guān)計算中，關(guān)鍵是要把握住一點即兩極得、失電子數(shù)相等。利用這一特點，我們從電極反應(yīng)式看：負(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋；正極：2H＋＋2e－===H2↑。當(dāng)溶解1 mol鋅時失去2 mol電子，銅片上析出1 mol氫氣得到 2 mol電子，得失電子守恒，這樣即可推出A正確。 答案：A 5．向等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b中分別加入過量的稀硫酸，同時向a中加少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時間t(min)的關(guān)系如下所示，正確的是(　　)

12、解析： Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，反應(yīng)速率較快，若向a中加入少量的CuSO4溶液，則有：Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4，消耗一部分Zn，生成的Cu附于Zn上，又構(gòu)成無數(shù)微小的Cu－Zn原電池，加快了Zn的反應(yīng)速率，所以Zn與稀硫酸反應(yīng)時，加入CuSO4則反應(yīng)速率加快，應(yīng)先反應(yīng)完，但因Cu2＋消耗了一定量的Zn，生成H2的量要小于b。 答案：A 基礎(chǔ)題Ⅱ 6．有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下： 實驗裝置 部分實驗現(xiàn)象 a極質(zhì)量減??；b極質(zhì)量增加 b極有氣體產(chǎn)生；c極無變化 d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生 電流從

13、a極流向d極 由此可判斷這四種金屬的活動性順序是(　　) A．a(chǎn)>b>c>d　　　　 B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>c 解析：由第一個裝置a極溶解，可知a極是負(fù)極，金屬活動性a>b，第二個裝置依據(jù)氧化性、還原性的規(guī)律金屬活動性b>c，故第三個裝置的金屬活動性d>c，由第四個裝置電流從a→d，則電子從d→a，故金屬活動性d>a。 答案：C 7．由鋅片、銅片和200 mL稀H2SO4組成的原電池如下圖所示。 (1)原電池的負(fù)極反應(yīng)是________，正極反應(yīng)是___________。 (2)電流的方向是________。 (3)一段時間后，當(dāng)在

14、銅片上放出1.68 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時，H2SO4恰好消耗一半。則產(chǎn)生這些氣體的同時，共消耗________g鋅，有________個電子通過了導(dǎo)線。 解析：由題意得產(chǎn)生0.075 mol H2，通過0.075 mol×2＝0.15 mol電子，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×6.02×1023 mol－1＝9.03×1022。 答案：(1)Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑ (2)由Cu極流向Zn極　(3)4.875　9.03×1

15、022 [B級　能力提升] 8． A、B、C、D四種金屬按下表中的裝置圖進行實驗。 裝置 現(xiàn)象 二價金屬A不斷溶解 C的質(zhì)量增加 A上有氣泡產(chǎn)生 根據(jù)實驗現(xiàn)象回答下列問題： (1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)是__________________。 (2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)是__________________。 (3)裝置丙中溶液的pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)四種金屬活動性由強到弱的順序是________。 解析：甲、乙、丙均為原電池裝置。依據(jù)原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負(fù)極、B為正極，活動性A>B；乙中C極質(zhì)量增加

16、，即析出Cu，則B為負(fù)極，活動性B>C；丙中A上有氣體即H2產(chǎn)生，則A為正極，活動性D>A，隨著H＋的消耗，溶液pH逐漸變大。 答案：(1)A－2e－===A2＋　(2)Cu2＋＋2e－===Cu　　(3)變大　(4)D>A>B>C 9．某化學(xué)興趣小組為了探索鋁電極在原電池中的作用，設(shè)計并進行了以下一系列實驗，實驗結(jié)果記錄如下： 編號 電極材料 電解質(zhì)溶液 電流計指針 偏轉(zhuǎn)方向　 1 Mg　Al 稀鹽酸 偏向Al 2 Al　Cu 稀鹽酸 偏向Cu 3 Al　石墨 稀鹽酸 偏向石墨 4 Mg　Al NaOH溶液 偏向Mg 5 Al　Zn 濃

17、硝酸 偏向Al 根據(jù)上表中的實驗現(xiàn)象完成下列問題： (1)實驗1、2中Al所作的電極是否相同？ (2)指出鋁和石墨的電極名稱并寫出實驗中的電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)方程式。 鋁為(　　)___________________________________________。 石墨為(　　)_________________________________________。 電池總反應(yīng)方程式：____________________________________。 (3)實驗4中的鋁作正極還是負(fù)極？________，為什么？ ___________________________

18、__________________________。 (4)實驗5中，負(fù)極反應(yīng)為________________________________。 解析：(1)實驗1中，Al不如Mg活潑，Al作正極；實驗2中，Al比Cu活潑，Al作負(fù)極。(2)Al和石墨，Al作負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為Al－3e－===Al3＋；石墨作正極，發(fā)生的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑。(3)實驗4中，Al能和NaOH溶液反應(yīng)而Mg不能，故Al作負(fù)極，Mg作正極。(4)實驗5中，Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化，因此Zn作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋。 答案：(1)不相同 (2)負(fù)　2Al－6e－===2Al3＋　正　6H＋＋6e－===3H2↑　2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ (3)負(fù)極　因為Al能和NaOH溶液反應(yīng)而Mg不能 (4)Zn－2e－===Zn2＋