高效攻略逐个击破人教版选修4高二化学章节验收《41原电池》共12页word版含答案点拨.docx
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高效攻略逐个击破人教版选修4高二化学章节验收《41原电池》共12页word版含答案点拨
4-1原电池
一、选择题
1．下列装置不可以组成原电池的是（ ）
答案：
C
点拨：
C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
答案：
A
点拨：
原电池中活泼性较差的一极作正极，正极上发生还原反应。
3．下列叙述中正确的是（ ）
A．任何化学反应都能设计成原电池
B．任何氧化还原反应都能设计成原电池
C．原电池反应一定是氧化还原反应
D．两个不同的金属电极插入到电解质溶液中就能形成原电池
答案：
C
点拨：
形成原电池的反应是氧化还原反应，故A错。
原电池反应必须是自发的、放热的，吸热的氧化还原反应不能设计成原电池，故B错。
根据原电池的形成条件必须形成闭合回路，故D错。
4．下列反应不可用于设计成原电池的是（ ）
A．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O
B．2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
D．4Al＋3O2＋6H2O===4Al（OH）3
答案：
A
点拨：
自发氧化还原反应都可以设计成原电池。
A项为非氧化还原反应，不能设计成原电池。
5．某原电池总反应的离子方程式为：
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，能实现该反应的原电池是（ ）
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质为FeCl2溶液
B．正极为C，负极为Fe，电解质为Fe（NO3）3溶液
C．正极为Fe，负极为Zn，电解质为Fe2（SO4）3溶液
D．正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4溶液
答案：
B
点拨：
将电池反应拆分为两个半反应，正极：
Fe3＋＋e－===Fe2＋（还原反应），负极：
Fe－2e－===Fe2＋（氧化反应），所以负极材料必须是Fe，正极材料只要是比铁不活泼的金属或非金属即可，电解质溶液为可溶性的三价铁盐。
所以B可以，A、C、D不行。
6．某电池的总反应为：
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，能实现该反应的原电池是（ ）
正极
负极
电解质溶液
A
Cu
Fe
FeCl3溶液
B
C
Fe
Fe（NO3）2溶液
C
Fe
Zn
Fe2（SO4）3溶液
D
Ag
Fe
CuSO4溶液
答案：
A
答案：
能实现反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋原电池应符合以下条件：
①负极为Fe，正极材料的活泼性比Fe差；②电解质溶液应为含Fe3＋的溶液。
B、D两项，电解质溶液选错；C项负极材料选错。
7．有A、B、C、D四种金属。
将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中，B不易腐蚀。
将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈。
将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化。
如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。
据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是（ ）
A．D>C>A>BB．D>A>B>C
C．D>B>A>CD．B>A>D>C
答案：
B
点拨：
A、B连结放入电解质溶液中，B不易腐蚀，说明活泼性：
A>B。
A、D与等浓度盐酸反应，D比A反应剧烈，说明活泼性：
D>A。
将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，说明活泼性：
B>铜。
铜浸入C的盐溶液里，C析出，说明活泼性：
铜>C。
综合比较，活泼性由强到弱的顺序是：
D>A>B>C。
8．（2012·湖北高二期末检测）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．金属镀层破损后，镀锌铁比镀锡铁更易被腐蚀
答案：
C
9．（2012·经典习题选萃）根据下图，下列判断中正确的是（ ）
A．烧杯a中的溶液pH升高
B．烧杯b中发生氧化反应
C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
答案：
AB
点拨：
Zn比Fe活泼，所以Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为：
Zn－2e－===Zn2＋；Fe作正极，氧气在该电极上发生还原反应，电极反应式为：
2H2O＋O2＋4e－===4OH－，反应后a中溶液pH升高。
10．获得“863”计划和中科院一百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功，电解质为AlI3溶液，已知电池总反应为：
2Al＋3I2===2AlI3。
下列说法不正确的是（ ）
A．该电池负极的电极反应为：
Al－3e===Al3＋
B．电池工作时，溶液中的铝离子向负极移动
C．消耗相同质量的金属，用锂作负极时，产生电子的物质的量比铝多
D．正极的电极材料是单质碘
答案：
BD
点拨：
由电池总反应方程式和电池中离子的移动方向可知A正确，B不正确；锂提供的电子数与其质量的比是金属中最大的，C正确；碘单质能溶于水，是正极反应的物质，而不能作为电极材料，所以D不正确。
11．如图所示装置中观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是（ ）
M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸溶液
B
铜
铁
稀盐酸溶液
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液
答案：
C
点拨：
N棒变细，说明被腐蚀，N极活泼性大于M极，A、D均不合题意。
M棒变粗，说明有金属单质析出，B不合题意。
12．用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂—KNO3的U型管）构成一个原电池。
以下有关该原电池的叙述正确的是（ ）
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：
Ag＋＋e－===Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A．①②B．②③
C．②④D．③④
答案：
C
点拨：
该原电池中Cu作负极，Ag作正极，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，正极反应式为Ag＋＋e－===Ag，因此②对；在外电路中，电子由Cu电极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以①错；没有盐桥，原电池不能继续工作，所以③错；无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，所以④对。
二、非选择题
13．某研究性学习小组欲探究原电池的形成条件，按如下图所示装置进行实验并得到下表实验结果：
实验
序号
A
B
烧杯中的液体
灵敏电流计指针是否偏转
1
Zn
Zn
乙醇
无
2
Zn
Cu
稀硫酸
有
3
Zn
Zn
稀硫酸
无
4
Zn
Cu
苯
无
5
Cu
C
氯化钠溶液
有
6
Mg
Al
氢氧化钠溶液
有
分析上述实验，回答下列问题：
（1）实验2中电流由________极流向________极（填“A”或“B”）。
（2）实验6中电子由B极流向A极，表明负极是________（填“镁”或“铝”）电极。
（3）实验5表明________。
A．铜在潮湿空气中不会被腐蚀
B．铜的腐蚀是自发进行的
（4）分析上表有关信息，下列说法不正确的是________。
A．相对活泼的金属一定作负极
B．失去电子的电极是负极
C．烧杯中的液体必须是电解质溶液
D．原电池中，浸入同一电解质溶液中的两个电极，是活泼性不同的两种金属（或其中一种非金属）
答案：
（1）B A
（2）铝 （3）B （4）A
点拨：
（1）电流是由正极流向负极，实验2中，Cu为正极，Zn为负极；
（2）电子由负极流向正极，实验6中电子由B极流向A极，表明负极是B（Al）；（3）实验5是铜的吸氧腐蚀，说明铜的腐蚀是自发进行的；（4）判断原电池负极时，不能简单地比较金属的活动性，要看反应的具体情况，如Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；在原电池中溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；在原电池中负极失去电子，发生氧化反应；必须有电解质溶液形成闭合回路；活泼性不同的两种金属，或一种金属和一种能导电的非金属都可以作电极。
14．
（1）将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应：
_________________________________；
银片上发生的电极反应：
________________________________。
（2）若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：
①产生氢气的体积（标准状况）；
②通过导线的电量。
（已知NA＝6.02×1023/mol,1个电子所带的电量为1.60×10－19C）
答案：
（1）Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
（2）①产生氢气的体积是4.5L
②通过导线的电量为3.85×104C
点拨：
（1）锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，锌片作负极，失电子发生反应：
Zn－2e－===Zn2＋；溶液中H＋在正极上得电子生成氢气。
（2）①锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量，设产生的氢气体积在标准状况下为x。
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
65g22.4L
60g－47g＝13gx
x＝13g×22.4L÷65g≈4.5L
②反应消耗的锌为13g÷65g/mol＝0.2mol,1molZn变为Zn2＋时，转移2mole－，则通过的电量为：
0.20mol×2×6.02×1023mol－1×1.60×10－19C＝3.85×104C。
15．判断原电池的正负极时，不仅要看金属活动性顺序，还要注意此金属在电解质溶液中的活动性。
试回答下列问题：
（1）用铝、铜和稀硫酸组成的原电池中，________是负极，________是正极；原因是____________________。
（2）将铝片和铜片用导线连接，一组插入浓硝酸中，一组插入氢氧化钠溶液中，分别形成了原电池，则在这两个原电池中，负极分别是____________________。
A．铝片、铜片B．铜片、铝片
C．铝片、铝片D．铜片、铜片
答案：
（1）铝 铜 铝的金属活动性在氢前面，且比铜强
（2）B
点拨：
此题考查了原电池正、负极的判断。
特别要注意金属的特殊性质。
1．下图所示装置能否实现化学能向电能的转化？
上图所示装置也是一种铜锌原电池。
锌片插入ZnSO4溶液中，铜片插入CuSO4溶液中，分别构成两个电极。
锌片和铜片用导线连接构成外电路（电池的外部电路）；ZnSO4溶液和CuSO4溶液用盐桥连接，构成内电路（电池的内部电路）。
当盐桥插入后，检流计的指针偏转，显示有电流产生，反应释放的能量转化为电能。
在这种原电池中，两个电极反应是在彼此隔离的条件下进行的，锌与Cu2＋不直接发生反应，这样可以更彻底地将反应所释放的能量转化为电能。
由铜锌原电池可知，原电池中的氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行。
发生氧化反应的电极是阳极，发生还原反应的电极是阴极。
在铜锌原电池的内电路，锌极发生氧化反应，锌极是阳极；铜极发生还原反应，铜极是阴极。
对于电池来说，电子流出的电极是负极，电子流入的电极是正极。
在铜锌原电池的外电路，电子由锌极流向铜极，锌极是负极，铜极是正极。
在原电池中，正极上得电子的数目和负极上失电子的数目相等。
原电池的两个电极反应组成电池的总反应，这个总反应叫做电池反应。
（1）盐桥
将热的琼脂溶液（可以是KCl溶液或NH4NO3溶液）倒入U形管中（注意不要产生裂隙），将冷却后的U型管浸泡在KCl饱和溶液或NH4NO3饱和溶液中，即可得到盐桥。
离子在盐桥中能够定向移动。
通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续传导。
（2）原电池的表示式
以上装置的铜锌原电池可以用下式表示：
（一）Zn/ZnSO4/CuSO4/Cu（＋）
负极在左，正极在右；“|”表示电极材料与电解质溶液的界面；“‖”通常表示盐桥。
必要时，还可加注电解质溶液的浓度等信息。
Zn2＋在锌片表面的溶解和沉积过程同时进行
2．原电池的电流是怎样产生的
我们以铜锌原电池为例来分析原电池的电流是怎样产生的。
锌片上和ZnSO4溶液中都存在Zn2＋。
在锌片和溶液的接触面上，水分子与金属表面的Zn2＋相互吸引，发生水合作用，使部分Zn2＋离开锌片进入溶液：
Zn―→Zn2＋＋2e－
溶液中的Zn2＋也可以沉积到锌片的表面：
Zn2＋＋2e－―→Zn
由于前一过程的趋势大于后一过程，并且锌片上的电子不能自由进入溶液，因而锌片带负电荷。
又由于异性电荷的吸引作用，锌片上的电子与溶液中的Zn2＋在金属一水界面的两侧聚积，最终在锌片和ZnSO4溶液的界面达到溶解与沉积的平衡状态：
ZnZn2＋＋2e－
此时，由于锌片与溶液的界面两侧电荷不均等，便产生了电势差。
铜原子和锌原子失电子的能力不同，因此铜电极和锌电极的溶解一沉积平衡状态不一样，两个电极材料与其溶液间的电势差不相等。
由于锌原子比铜原子容易失电子，在锌电极的锌片表面上积累的电子比铜电极的铜片表面上积累的电子多，因此将两极接通后，电子由锌片流向铜片。
电子的移动破坏了两极的溶解一沉积平衡，锌极的平衡由于电子移走而向溶解方向移动，铜极的平衡由于电子移入而向沉积方向移动；结果使电子持续流动形成电流。
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