2017-2018學(xué)年高中化學(xué) 專(zhuān)題1 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 第二單元 第一課時(shí) 原電池的工作原理學(xué)案 蘇教版選修4.doc
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第一課時(shí) 原電池的工作原理 ————————————————————————————————————— [課標(biāo)要求] 1.了解原電池的工作原理和構(gòu)成原電池的條件。 2.能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。 3.能根據(jù)提供的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池。 1.原電池構(gòu)成“四條件”:①活潑性不同的兩電極;②浸入電解質(zhì)溶液中;③形成閉合回路;④能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。 2.原電池正、負(fù)極判斷的“五招”: (1)正極:①活潑性較弱的金屬或非金屬;②流入電子或電流流出;③發(fā)生還原反應(yīng);④陽(yáng)離子流向的極;⑤電極增重或有氣體產(chǎn)生的極。 (2)負(fù)極:①活潑性較強(qiáng)的金屬;②流出電子或電流流入;③發(fā)生氧化反應(yīng);④陰離子流向的極;⑤電極不斷溶解(質(zhì)量減少)的極。 原電池的工作原理 1.銅鋅原電池的工作原理 裝置 電極 Zn Cu 反應(yīng)現(xiàn)象 逐漸溶解 銅片上有紅色物質(zhì)析出 電極名稱(chēng) 負(fù)極 正極 得失電子 失電子 得電子 電子流向 電子流出 電子流入 電流方向 電流流入 電流流出 反應(yīng)類(lèi)型 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 電極反應(yīng)式 Zn-2e-===Zn2+ Cu2++2e-===Cu 總電池反應(yīng)式 Zn+Cu2+===Zn2++Cu 2.原電池的構(gòu)成條件 3.鹽橋的成分及作用 1.銅鋅原電池中正、負(fù)極材料是什么?寫(xiě)出正、負(fù)極反應(yīng)式。 提示:Zn作負(fù)極,電極反應(yīng)式為Zn-2e-===Zn2+;Cu作正極,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-===Cu。 2.原電池裝置中,鹽橋中離子移動(dòng)的方向是什么? 提示:鹽橋中的Cl-移向負(fù)極(ZnSO4溶液),K+移向正極(CuSO4溶液)。 3.原電池裝置中,鹽橋的作用是什么? 提示:①形成閉合回路;②保持兩溶液呈電中性,使電池反應(yīng)能持續(xù)發(fā)生。 1.原電池工作原理圖解 2.原電池正、負(fù)極的判斷 (1)判斷方法 ①由電極材料判斷。一般是較活潑的金屬為負(fù)極,活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。 ②由電流方向或電子流向判斷。電流是由正極流向負(fù)極;電子是由負(fù)極流向正極。 ③由電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向判斷。陽(yáng)離子移向的極是正極,陰離子移向的極是負(fù)極。 ④由原電池兩極發(fā)生反應(yīng)的類(lèi)型判斷。發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)的電極是正極。 ⑤根據(jù)電極現(xiàn)象判斷。溶解的一極為負(fù)極,增重或有氣泡放出的一極為正極。 (2)注意事項(xiàng) 原電池的電極類(lèi)型不僅跟電極材料有關(guān),還與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)有關(guān)。如鎂鋁電極在稀硫酸中構(gòu)成原電池,鎂為負(fù)極,鋁為正極;而鎂鋁電極在氫氧化鈉溶液中構(gòu)成原電池,鋁為負(fù)極,鎂為正極;FeCu濃HNO3構(gòu)成的原電池,F(xiàn)e鈍化,而Cu作負(fù)極。 3.帶鹽橋原電池裝置中兩個(gè)“半電池” 以鋅銅原電池為例,如圖所示: (1)ZnZnSO4半電池:在ZnSO4溶液中,鋅片逐漸溶解,即Zn被氧化,鋅原子失去電子,形成Zn2+進(jìn)入溶液,即Zn-2e-===Zn2+;從鋅片上釋放出的電子,經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向銅片。 (2)CuCuSO4半電池:CuSO4溶液中的Cu2+從銅片上得到電子,還原為銅單質(zhì)并沉積在銅片上,即Cu2++2e-===Cu。 (3)鹽橋的作用:電池工作時(shí),鹽橋中的Cl-會(huì)移向ZnSO4溶液,K+移向CuSO4溶液,使兩溶液均保持電中性。當(dāng)取出鹽橋后,形成斷路,反應(yīng)停止。 1.關(guān)于如圖所示裝置的敘述,正確的是( ) A.銅是負(fù)極,銅片上有氣泡產(chǎn)生 B.銅片質(zhì)量逐漸減少 C.電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片 D.氫離子在銅片表面被還原 解析:選D 由所給圖示可知,Zn為原電池負(fù)極,失去電子被氧化,電子經(jīng)導(dǎo)線流向正極銅電極,溶液中的氫離子在正極得到電子而被還原為H2;電流方向與電子流動(dòng)的方向相反。 2.銅鋅原電池(如下圖)工作時(shí),下列敘述正確的是( ) A.正極反應(yīng)為Zn-2e-===Zn2+ B.電池反應(yīng)為Zn+Cu2+===Zn2++Cu C.在外電路中,電子從負(fù)極流向正極 D.鹽橋中的K+移向ZnSO4溶液 解析:選BC A項(xiàng),正極發(fā)生還原反應(yīng):Cu2++2e-===Cu,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng):Zn-2e-===Zn2+;B項(xiàng),由正、負(fù)兩極發(fā)生的電極反應(yīng)合并得總反應(yīng):Zn+Cu2+===Zn2++Cu;C項(xiàng),電子流向?yàn)樨?fù)極沿導(dǎo)線到正極;D項(xiàng),由于Cu2+放電,為使CuSO4溶液保持電中性,則鹽橋中的K+移向CuSO4溶液,Cl-移向ZnSO4溶液。 原電池原理的應(yīng)用 1.加快化學(xué)反應(yīng)速率 構(gòu)成原電池的反應(yīng)速率比直接接觸的反應(yīng)速率快。如實(shí)驗(yàn)室制H2時(shí),粗鋅比純鋅與稀硫酸反應(yīng)快,或向溶液中滴入幾滴CuSO4溶液,反應(yīng)加快。 2.比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱 (1)對(duì)于酸性電解質(zhì),一般是作負(fù)極的金屬活動(dòng)性強(qiáng),作正極的金屬活動(dòng)性較弱。 (2)常用比較方法 3.設(shè)計(jì)原電池 Ⅰ.一般思路 (1)理論上,自發(fā)的氧化還原反應(yīng),可以設(shè)計(jì)成原電池。 (2)外電路。 (3)內(nèi)電路:將兩電極浸入電解質(zhì)溶液中,陰、陽(yáng)離子作定向移動(dòng)。 Ⅱ.設(shè)計(jì)方法——“兩極一液一連線” (1)根據(jù)電池總反應(yīng)寫(xiě)出電極反應(yīng)式。 (2)電極材料的選擇:電池的電極必須導(dǎo)電。一般電池中的負(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng),容易失去電子,因此負(fù)極一般是活潑的金屬材料;正極和負(fù)極不能用同一種材料,兩個(gè)電極可以是活潑性不同的兩種金屬,或一種金屬和非金屬。例如,銅鋅原電池中,鋅板作電池的負(fù)極,銅板作電池的正極。 (3)電解質(zhì)溶液的選擇:電解質(zhì)溶液是為負(fù)極提供放電的物質(zhì),因此,電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。例如:ZnCu稀H2SO4形成的原電池中,Zn與稀H2SO4能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 (4)形成閉合回路。 1.有a、b、c、d四個(gè)金屬電極,有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下: 實(shí)驗(yàn)裝置 部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 a極質(zhì)量減小;b極質(zhì)量增加 b極有氣體產(chǎn)生;c極無(wú)變化 d極溶解;c極有氣體產(chǎn)生 電流從a極流向d極 由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)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:選C 由第一個(gè)裝置a極溶解,可知a極是負(fù)極,金屬活動(dòng)性a>b,第二個(gè)裝置依據(jù)氧化性、還原性的規(guī)律知金屬活動(dòng)性b>c,故第三個(gè)裝置的金屬活動(dòng)性d>c,由第四個(gè)裝置電流從a→d,則電子從d→a,故金屬活動(dòng)性d>a。 2.將2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s)反應(yīng)設(shè)計(jì)的原電池如下圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)電極X的材料是________,電解質(zhì)溶液Y是________。 (2)外電路中的電子是從________電極流向________電極。 (3)銀電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________。 解析:由總反應(yīng)知負(fù)極反應(yīng):Cu-2e-===Cu2+;正極反應(yīng):2Ag++2e-===2Ag。(1)由圖示分析知X作負(fù)極,電極材料是銅,Y中電解液中含Ag+,只能是AgNO3溶液。(2)在外電路中,電子從負(fù)極流向正極,故電子從X電極流向Ag電極。 答案:(1)Cu AgNO3 (2)X(或Cu) Ag (3)2Ag++2e-===2Ag [三級(jí)訓(xùn)練節(jié)節(jié)過(guò)關(guān)] 1.有關(guān)原電池的下列說(shuō)法中,正確的是( ) A.在外電路中電子由正極流向負(fù)極 B.在原電池中,只有金屬鋅作負(fù)極 C.原電池工作時(shí),陽(yáng)離子向正極方向移動(dòng) D.原電池工作時(shí),陽(yáng)離子向負(fù)極方向移動(dòng) 解析:選C 在原電池工作時(shí) ,電子由負(fù)極流向正極,A錯(cuò)誤;在原電池中,活潑金屬作負(fù)極,不一定是鋅,B錯(cuò)誤;原電池工作時(shí),電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng),陰離子向負(fù)極移動(dòng),C正確,D錯(cuò)誤。 2.在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片,下列敘述正確的是( ) A.負(fù)極附近的SO濃度逐漸增大 B.電子通過(guò)導(dǎo)線由銅片流向鋅片 C.正極有O2逸出 D.銅片上有H2逸出 解析:選AD 在ZnCuH2SO4組成的原電池中,Zn為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),Cu為正極,發(fā)生還原反應(yīng),正極上產(chǎn)生H2,電子由鋅片流向銅片,陰離子向負(fù)極移動(dòng),陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。 3.事實(shí)證明,原電池中發(fā)生的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)。利用下列化學(xué)反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池的是( ) A.C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH>0 B.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH<0 C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH<0 D.CaCO3(s)+2HCl(aq)===CaCl2(aq)+H2O(l)+CO2(g) ΔH<0 解析:選C 原電池反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),由條件知是放熱反應(yīng),A為吸熱反應(yīng),B、D不是氧化還原反應(yīng)。 4.一個(gè)原電池總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+===Zn2++Cu,該反應(yīng)的原電池的正確組成是( ) 選項(xiàng) A B C D 正極 Zn Cu Cu Mg 負(fù)極 Cu Zn Zn Zn 電解質(zhì)溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 CuCl2 解析:選C 根據(jù)Zn+Cu2+===Zn2++Cu知,Zn發(fā)生氧化反應(yīng),Zn-2e-===Zn2+,是電池負(fù)極;正極反應(yīng)為Cu2++2e-===Cu,故正極材料可以是石墨或Cu等,電解質(zhì)溶液應(yīng)是可溶性銅鹽溶液,C項(xiàng)符合。 5.(1)下列裝置屬于原電池的是________。 (2)在選出的原電池中,________是負(fù)極,發(fā)生________反應(yīng),________是正極,該極的現(xiàn)象是________________________________________________________________________。 (3)此原電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________。 解析:(1)根據(jù)構(gòu)成原電池的條件判斷:⑤屬于原電池。(2)(3)在⑤原電池中,F(xiàn)e為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),Cu為正極,發(fā)生還原反應(yīng),Cu表面有氣泡產(chǎn)生,反應(yīng)為Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑。 答案:(1)⑤ (2)Fe 氧化 Cu Cu表面有氣泡產(chǎn)生 (3)Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑ 6.(1)事實(shí)證明,能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng),下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)成原電池的是________(填字母,下同)。 a.C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH>0 b.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH<0 c.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH<0 若以KOH溶液為電解質(zhì)溶液,依據(jù)所選反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池,其正極的電極反應(yīng)為_(kāi)_____________________。 (2)某同學(xué)用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂-KNO3的U形管)設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池,如圖所示,下列判斷中正確的是________。 a.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,左側(cè)燒杯中NO濃度不變 b.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋,原電池能繼續(xù)工作 c.若開(kāi)始時(shí)用U形銅代替鹽橋,裝置中無(wú)電流產(chǎn)生 d.若開(kāi)始時(shí)用U形銅代替鹽橋,U形銅的質(zhì)量不變 解析:(1)根據(jù)題中信息,設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng),排除a,根據(jù)已學(xué)知識(shí),原電池反應(yīng)必是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),排除c。原電池正極發(fā)生還原反應(yīng),由于是堿性介質(zhì),則電極反應(yīng)中不應(yīng)出現(xiàn)H+,故正極的電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O===4OH-。(2)該原電池的工作原理是Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+,鹽橋起形成閉合回路和平衡電荷的作用,因此當(dāng)電池工作時(shí),鹽橋中的NO向負(fù)極移動(dòng),因此左側(cè)燒杯中NO的濃度將增大,a錯(cuò)誤。當(dāng)取出鹽橋,不能形成閉合回路,電池處于斷路狀態(tài),不能繼續(xù)工作,b錯(cuò)誤。若開(kāi)始時(shí)用U形銅代替鹽橋,則左側(cè)燒杯相當(dāng)于電解裝置,而右側(cè)燒杯相當(dāng)于原電池裝置,電極反應(yīng)從左往右依次為陽(yáng)極:4OH--4e-===2H2O+O2↑,陰極:Cu2++2e-===Cu,負(fù)極:Cu-2e-===Cu2+,正極Ag++e-===Ag,由此可知c錯(cuò)誤、d正確。 答案:(1)b O2+2H2O+4e-===4OH- (2)d 一、單項(xiàng)選擇題 1.下列裝置中,能構(gòu)成原電池的是( ) 解析:選D 酒精為非電解質(zhì),A錯(cuò)誤;選項(xiàng)B中未使用鹽橋,沒(méi)有形成閉合回路;C項(xiàng)中兩個(gè)電極材料相同,不能形成原電池。依據(jù)原電池的構(gòu)成條件可知D正確。 2.下列四位同學(xué)的說(shuō)法正確的是( ) 解析:選A 在原電池中,較活潑的金屬作負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),電子從負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線流向正極,內(nèi)電路中,陽(yáng)離子向正極移動(dòng),陰離子向負(fù)極移動(dòng),故只有A項(xiàng)正確。 3.有關(guān)如圖所示原電池的敘述,正確的是(鹽橋中裝有含瓊膠的KCl飽和溶液)( ) A.銅片上有氣泡逸出 B.取出鹽橋后,檢流計(jì)依然發(fā)生偏轉(zhuǎn) C.反應(yīng)中,鹽橋中的K+會(huì)移向CuSO4溶液 D.反應(yīng)前后銅片質(zhì)量不改變 解析:選C 由題圖可得知,Cu為正極,電極反應(yīng)為Cu2++2e-===Cu,Zn為負(fù)極,電極反應(yīng)為Zn-2e-===Zn2+,則銅片上應(yīng)有固體析出,反應(yīng)后銅片質(zhì)量增加,所以A、D均錯(cuò)誤;取出鹽橋后,原電池成斷路,因此檢流計(jì)不會(huì)再發(fā)生偏轉(zhuǎn),B錯(cuò)誤;鹽橋中的K+會(huì)移向正極即移向CuSO4溶液,C正確。 4.如圖所示的裝置,在盛有水的燒杯中,鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細(xì)絲,使之平衡。小心地從燒杯中央滴入CuSO4溶液,片刻后可觀察到的現(xiàn)象是(指懸吊的金屬圈)( ) A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定 B.鐵圈和銀圈仍保持平衡狀態(tài)不變 C.鐵圈向下傾斜,銀圈向上傾斜 D.銀圈向下傾斜,鐵圈向上傾斜 解析:選D 該裝置是一個(gè)Fe為負(fù)極、Ag為正極、CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液的原電池,負(fù)極反應(yīng)Fe-2e-===Fe2+,正極反應(yīng)Cu2++2e-===Cu,因此,鐵圈質(zhì)量減小,銀圈質(zhì)量 增大。 5.X、Y、Z、W四種金屬分別用導(dǎo)線兩兩相連浸入稀硫酸中組成原電池。X、Y相連時(shí),X為負(fù)極,Z、W相連時(shí),電流方向是W→Z;X、Z相連時(shí),Z極上產(chǎn)生大量氣泡,W、Y相連時(shí),W極發(fā)生氧化反應(yīng)。據(jù)此判斷四種金屬的活動(dòng)性順序是( ) A.X>Z>W>Y B.Z>X>Y>W C.X>Y>Z>W D.Y>W>Z>X 解析:選A X、Y相連,X為負(fù)極,活動(dòng)性X>Y;Z、W相連,電流W→Z,活動(dòng)性Z>W;X、Z相連,Z放氣泡,活動(dòng)性X>Z;W、Y相連,W被氧化,活動(dòng)性W>Y。則活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)閄>Z>W>Y。 二、不定項(xiàng)選擇題 6.如圖所示的原電池裝置,X、Y為兩電極,電解質(zhì)溶液為稀硫酸,外電路中的電子流向如圖所示,對(duì)此裝置的下列說(shuō)法正確的是( ) A.外電路的電流方向?yàn)閅→外電路→X B.若兩電極分別為Zn和石墨棒,則X為石墨棒,Y為Zn C.若兩電極都是金屬,則它們的活潑性為X>Y D.X極上發(fā)生的是還原反應(yīng),Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng) 解析:選AC 由圖可知,電子的流動(dòng)方向是X→外電路→Y,則電流的方向?yàn)閅→外電路→X;X為原電池的負(fù)極,Y為正極,X的活動(dòng)性比Y的強(qiáng);X極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng),Y極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng),B、D錯(cuò)誤,A、C正確。 7.實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備較快地制取氫氣,可采用的方法是( ) A.用純鋅與稀H2SO4溶液反應(yīng) B.用純鋅與濃HCl溶液反應(yīng) C.用粗鋅與HNO3溶液反應(yīng) D.用在CuSO4溶液中浸泡過(guò)的鋅與稀H2SO4溶液反應(yīng) 解析:選D B項(xiàng)會(huì)混入大量的HCl;C項(xiàng)不產(chǎn)生H2;D項(xiàng)中鋅表面有置換出的銅,放入稀H2SO4溶液時(shí),會(huì)構(gòu)成原電池而加快H2的逸出,故A錯(cuò)誤、D正確。 8.將鐵片和銀片用導(dǎo)線連接置于同一稀鹽酸中,并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,下列各敘述中正確的是( ) A.負(fù)極有Cl2逸出,正極有H2逸出 B.負(fù)極附近Cl-的濃度減小 C.正極附近Cl-的濃度逐漸增大 D.溶液中Cl-的濃度基本不變 解析:選D Fe為負(fù)極,F(xiàn)e-2e-===Fe2+;Ag為正極:2H++2e-===H2↑,Cl-的濃度基本不變。 三、非選擇題 9.A、B、C、D四種金屬按下表中的裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 裝置 現(xiàn)象 二價(jià)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問(wèn)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(dòng)性由強(qiáng)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(dòng)性A>B;乙中C極質(zhì)量增加,即析出Cu,則B為負(fù)極,活動(dòng)性B>C;丙中A上有氣體即H2產(chǎn)生,則A為正極,活動(dòng)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 10.為了避免鋅片與Cu2+直接接觸發(fā)生反應(yīng)而影響原電池的放電效率,有人設(shè)計(jì)了如下裝置,按要求完成以下填空: (1)此裝置工作時(shí),可以觀察到的現(xiàn)象是____________________________________ ________________________________________________________________________, 電池總反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________________________。 (2)以上電池中,鋅和鋅鹽溶液組成__________,銅和銅鹽溶液組成__________,中間通過(guò)鹽橋連接起來(lái)。 (3)電池工作時(shí),硫酸鋅溶液中SO向________移動(dòng),硫酸銅溶液中SO向________移動(dòng)。 (4)此鹽橋內(nèi)為飽和KCl溶液,鹽橋是通過(guò)________移動(dòng)來(lái)導(dǎo)電的。在工作時(shí),K+移向________。 解析:該裝置為鋅銅原電池,總反應(yīng)式為Zn+Cu2+===Cu+Zn2+,電池工作時(shí),觀察到:①電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),②鋅片不斷溶解,③銅片上有紅色物質(zhì)析出,其中Zn與ZnSO4溶液組成鋅半電池,Cu與CuSO4溶液組成銅半電池。電池工作時(shí),ZnSO4溶液中SO向負(fù)極(鋅電池)移動(dòng),CuSO4溶液中SO向鹽橋移動(dòng),而鹽橋中,K+向正極區(qū)(CuSO4溶液)移動(dòng),Cl-向負(fù)極區(qū)(ZnSO4溶液)移動(dòng),這樣靠離子的移動(dòng)形成閉合回路而導(dǎo)電。 答案:(1)電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),鋅片逐漸溶解,銅片上有紅色物質(zhì)析出 Zn+Cu2+===Zn2++Cu (2)鋅半電池 銅半電池 (3)鋅電極 鹽橋 (4)離子 正極區(qū)(CuSO4溶液) 一、單項(xiàng)選擇題 1.有關(guān)電化學(xué)知識(shí)的描述正確的是( ) A.CaO+H2O===Ca(OH)2,可以放出大量的熱,故可把該反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池,把其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B.某原電池反應(yīng)為Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag,裝置中的鹽橋中可以是由KCl飽和溶液制得的瓊脂 C.因?yàn)殍F的活動(dòng)性強(qiáng)于銅,所以將鐵、銅用導(dǎo)線連接后放入濃硝酸中,若能組成原電池,必是鐵作負(fù)極,銅作正極 D.理論上說(shuō),任何能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可被設(shè)計(jì)成原電池 解析:選D CaO+H2O===Ca(OH)2不是氧化還原反應(yīng),不能設(shè)計(jì)成原電池,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B項(xiàng)中會(huì)發(fā)生反應(yīng):KCl+AgNO3===AgCl↓+KNO3,生成的AgCl會(huì)使鹽橋的導(dǎo)電性減弱,所以鹽橋中不能使用KCl,可換成KNO3,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由于鐵遇到濃硝酸會(huì)發(fā)生鈍化,而銅可與之發(fā)生反應(yīng):Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,Cu失電子被氧化,作原電池的負(fù)極,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤。 2.將純鋅片和純銅片按圖所示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時(shí)間,以下敘述正確的是( ) A.兩燒杯中銅片表面均無(wú)氣泡產(chǎn)生 B.甲中銅片是正極,乙中銅片是負(fù)極 C.兩燒杯中溶液的H+濃度均減小 D.產(chǎn)生氣泡的速度甲比乙慢 解析:選C 由題目中所給圖示可知,甲中形成閉合回路,符合形成原電池的條件,其中銅作正極,發(fā)生電極反應(yīng)為2H++2e-===H2↑;乙不能構(gòu)成閉合回路,不能形成原電池,只在鋅片上發(fā)生反應(yīng)Zn+2H+===Zn2++H2↑,兩者都消耗H+。由于原電池的形成,故甲的反應(yīng)速率比乙快。 3.結(jié)合下圖判斷,下列敘述不正確的是( ) A.Ⅰ、Ⅱ的反應(yīng)原理均是Zn+Cu2+===Zn2++Cu B.Ⅰ、Ⅱ中均有電子轉(zhuǎn)移,均是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 C.隨著反應(yīng)的進(jìn)行,Ⅰ、Ⅱ中CuSO4溶液顏色均漸漸變淺 D.取a中溶液,加足量Ba(NO3)2溶液,過(guò)濾后向?yàn)V液中加AgNO3溶液,有沉淀產(chǎn)生 解析:選B?、裰邪l(fā)生的是化學(xué)反應(yīng),沒(méi)有電能產(chǎn)生,Ⅱ中發(fā)生的是電化學(xué)反應(yīng),化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,但二者的反應(yīng)原理都是Zn+Cu2+===Zn2++Cu,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;隨著反應(yīng)的進(jìn)行,Ⅰ、Ⅱ中(Cu2+)逐漸減小,溶液顏色均漸漸變淺,C項(xiàng)正確;在原電池工作過(guò)程中,鹽橋中的Cl-移向負(fù)極,即a中溶液含有Cl-故取a中溶液,加足量Ba(NO3)2溶液,過(guò)濾后向?yàn)V液中加AgNO3溶液,有AgCl沉淀產(chǎn)生,D項(xiàng)正確。 4.298 K時(shí),在FeCl3溶液中加少量鋅粒后,F(xiàn)e3+被還原成Fe2+。據(jù)此某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如圖所示的原電池裝置。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( ) A.正極電極反應(yīng)為Zn-2e-===Zn2+ B.左邊燒杯中溶液的紅色變淺 C.Pt電極上有氣泡出現(xiàn) D.該電池的總反應(yīng)為3Zn+2Fe3+===3Zn2++2Fe 解析:選B A項(xiàng),反應(yīng)Zn-2e-===Zn2+為負(fù)極反應(yīng),錯(cuò)誤;B項(xiàng),左邊燒杯中發(fā)生反應(yīng)Fe3++e-===Fe2+,F(xiàn)e3+濃度減小,溶液的紅色變淺,正確;C項(xiàng),Pt電極上發(fā)生的反應(yīng)為Fe3++e-===Fe2+,沒(méi)有氣泡出現(xiàn),錯(cuò)誤;D項(xiàng),根據(jù)題目所給信息知,該電池總反應(yīng)為Zn+2Fe3+===Zn2++2Fe2+,錯(cuò)誤。 5.如圖所示裝置中,可觀察到檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),M棒變粗,N棒變細(xì),由此判斷下表中所列M、N、P物質(zhì),其中可以成立的是( ) 選項(xiàng) M N P A 鋅 銅 稀硫酸溶液 B 銅 鋅 稀鹽酸 C 銀 鋅 硝酸銀溶液 D 鋅 鐵 硝酸鐵溶液 解析:選C N棒變細(xì),說(shuō)明N為較活潑金屬作負(fù)極,M棒變粗,說(shuō)明M為正極,電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子得電子析出金屬。 二、不定項(xiàng)選擇題 6.用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂KNO3的U形管)構(gòu)成一個(gè)原電池(如圖)。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是( ) A.在外電路中,電流由銅電極流向銀電極 B.正極反應(yīng)為Ag++e-===Ag C.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋,原電池仍繼續(xù)工作 D.將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同 解析:選BD 由于活動(dòng)性:Cu>Ag,則Cu作負(fù)極,電解質(zhì)溶液為Cu(NO3)2溶液;Ag作正極,電解質(zhì)溶液為AgNO3溶液,鹽橋形成閉合回路。A在外電路中,電流由銀電極流向銅電極,錯(cuò)誤;B正極為溶液中Ag+得到電子被還原變?yōu)锳g,電極反應(yīng)式為Ag++e-===Ag,正確;C實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋,因?yàn)椴荒苄纬砷]合回路,所以原電池不能繼續(xù)工作,錯(cuò)誤;D將銅片浸入AgNO3溶液中,發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同,正確。 7.某原電池裝置如圖所示。下列有關(guān)敘述中,正確的是( ) A.Fe作正極,發(fā)生還原反應(yīng) B.負(fù)極反應(yīng):Al-3e-+3OH-===Al(OH)3↓ C.工作一段時(shí)間后,盛有稀硫酸溶液的燒杯中pH不變 D.鹽橋中的Cl-向左邊燒杯中移動(dòng),使該燒杯中溶液保持電中性 解析:選AD A項(xiàng),鋁的金屬性強(qiáng)于鐵,則鋁是負(fù)極,鐵是正極,鐵上發(fā)生還原反應(yīng),正確;B項(xiàng),鋁是負(fù)極,失去電子,電極反應(yīng)式為Al-3e-+4OH-===AlO+2H2O,錯(cuò)誤;C項(xiàng),工作一段時(shí)間后,盛有稀硫酸溶液的燒杯中氫離子放電,濃度降低,則pH增大,錯(cuò)誤;D項(xiàng),鋁是負(fù)極,則鹽橋中的Cl-向左邊燒杯中移動(dòng),使該燒杯中溶液保持電中性,D正確。 8.有關(guān)下圖裝置的說(shuō)法中正確的是( ) A.氧化劑與還原劑必須直接接觸,才能發(fā)生反應(yīng) B.乙池中電極反應(yīng)式為NO+4H++e-===NO2↑+2H2O C.當(dāng)銅棒質(zhì)量減少6.4 g時(shí),甲池溶液質(zhì)量增加6.4 g D.當(dāng)銅棒質(zhì)量減少6.4 g時(shí),向乙池密封管中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12 L O2,將使氣體全部溶于水 解析:選D A項(xiàng),該原電池中氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)是在兩個(gè)不同的燒杯中完成的,因此氧化劑與還原劑沒(méi)有直接接觸,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B項(xiàng),乙池是正極,溶液中的NO得到電子,電極反應(yīng)式為NO+2H++e-===NO2↑+H2O,B項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng),當(dāng)銅棒質(zhì)量減少6.4 g(即0.1 mol)時(shí),甲池溶液中Cu2+增加0.1 mol,但由于鹽橋中Cl-向甲池中移動(dòng),所以溶液增加的質(zhì)量大于6.4 g,C項(xiàng)錯(cuò)誤;D項(xiàng),當(dāng)銅棒質(zhì)量減少6.4 g(即0.1 mol)時(shí),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.2 mol,所以根據(jù)電極反應(yīng)式NO+2H++e-===NO2↑+H2O可知,生成NO2的物質(zhì)的量是0.2 mol,則根據(jù)反應(yīng)式4NO2+O2+2H2O===4HNO3可知需要氧氣的物質(zhì)的量是0.05 mol,其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是1.12 L,D項(xiàng)正確。 三、非選擇題 9.由鋅片、銅片和200 mL稀H2SO4組成的原電池如圖所示。 (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(shí)間后,當(dāng)在銅片上放出1.68 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí),H2SO4恰好消耗一半。則產(chǎn)生這些氣體的同時(shí),共消耗________g鋅,有________個(gè)電子通過(guò)了導(dǎo)線,原硫酸的物質(zhì)的量濃度是________(設(shè)溶液體積不變)。 解析:n(H2)=1.68 L/22.4 Lmol-1=0.075 mol產(chǎn)生0.075 mol H2,通過(guò)0.075 mol2=0.15 mol電子,消耗0.075 mol Zn和0.075 mol H2SO4,m(Zn)=0.075 mol65 gmol-1=4.875 g,n(e-)=0.15 mol6.021023mol-1=9.031022,c(H2SO4)==0.75 molL-1。 答案:(1)Zn-2e-===Zn2+ 2H++2e-===H2↑ (2)由Cu極流向Zn極 (3)4.875 9.031022 0.75 molL-1 10.將反應(yīng)IO+5I-+6H+3I2+3H2O設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。 (1)開(kāi)始時(shí)向甲燒杯中加入少量濃硫酸,電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn),此時(shí)甲池中發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)___________________,工作過(guò)程中關(guān)于電流計(jì)的讀數(shù),下列說(shuō)法正確的是______(填編號(hào))。 a.電流計(jì)讀數(shù)逐漸減小 B.電流計(jì)讀數(shù)有可能變?yōu)? c.電流計(jì)讀數(shù)一直不變 D.電流計(jì)的讀數(shù)逐漸增大 (2)如果在加濃硫酸前, 甲、乙燒杯中都加入淀粉溶液,則溶液變藍(lán)的燒杯是______(填“甲”“乙”或“甲、乙”)。 (3)工作一段時(shí)間后,如果再向甲燒杯滴入濃NaOH溶液,此時(shí)乙池中發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________,電流計(jì)指針向______(填“左”或“右”)偏轉(zhuǎn)。 解析:(1)根據(jù)題中信息,I-失電子被氧化,說(shuō)明乙池中石墨作負(fù)極,其電極反應(yīng)式為 2I--2e-===I2,則甲池中石墨作正極,其電極反應(yīng)式為2IO+12H++10e-===I2+6H2O,隨反應(yīng)的進(jìn)行,碘離子和碘酸根離子的量減小,通過(guò)的電量減小,電流計(jì)讀數(shù)不斷減小,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后,電流計(jì)的讀數(shù)為0,故a、b說(shuō)法正確。(2)根據(jù)(1)的分析,兩燒杯中都有I2的存在,加入淀粉后,都變藍(lán);(3)甲燒杯中滴入NaOH溶液,消耗H+,促使反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,乙池中電極反應(yīng)式:I2+2e-===2I-,則甲池中電極反應(yīng)式:I2+12OH--10e-===2IO+6H2O,甲池失電子,電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)。 答案:(1)2IO+10e-+12H+===I2+6H2O a、b (2)甲、乙 (3)I2+2e-===2I- 左- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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