高中化学课时提升作业十五41原电池新人教版.docx
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高中化学课时提升作业十五41原电池新人教版
课时提升作业(十五)
原 电 池
(25分钟·50分)
一、选择题(本题包括7小题,每小题4分,共28分)
1.(2015·洛阳高二检测)下列装置不可以组成原电池的是( )
【解析】选C。
C中的装置不能形成闭合回路。
2.(2015·嘉兴高二检测)①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。
①②相连时,外电路电流从②流向①;①③相连时,③为正极;②④相连时,②上有气泡逸出;③④相连时,③的质量减少,据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )
A.①③②④ B.①③④②
C.③④②①D.③①②④
【解析】选B。
由原电池原理判断金属活动性,①②相连,外电路电流从②流向①,②为正极,金属活动性①>②;①③相连,③为正极,金属活动性①>③;②④相连,②上有气泡(H2)逸出,②为正极,金属活动性④>②;③④相连,③的质量减少,③为负极,则金属活动性③>④,即金属活动性顺序为①>③>④>②,B正确。
3.(2015·桂林高二检测)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<0
B.HNO3(aq)+NaOH(aq)
NaNO3(aq)+H2O(l) ΔH<0
C.2H2(g)+O2(g)
2H2O(l) ΔH<0
D.2FeCl3(aq)+Fe(s)
3FeCl2(aq) ΔH<0
【解析】选B。
任何自发的氧化还原反应从理论上都可以设计成原电池。
B项不是氧化还原反应。
4.(双选)如图,在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示,下列关于该装置的说法正确的是( )
A.外电路的电流方向为X→外电路→Y
B.若两电极分别为Fe和碳棒,则X为碳棒,Y为Fe
C.X极上发生的是氧化反应,Y极上发生的是还原反应
D.若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y
【解析】选C、D。
由图示电子流向知X为负极,Y为正极,则电流方向为Y→外电路→X,故A错;若两电极分别为Fe和碳棒,则X为铁,Y为碳棒,B错;负极上失去电子发生氧化反应,正极上得到电子发生还原反应,C正确;若两电极均为金属,活泼金属作负极,故有活动性X>Y。
【互动探究】
(1)放电一段时间后,溶液的pH如何变化?
提示:
放电一段时间后,H+浓度降低,pH升高。
(2)若将电解质溶液换为NaOH溶液,电极X可选用什么材料?
提示:
可选用铝片。
5.(2015·承德高二检测)X、Y两根金属棒插入Z溶液中构成如图的装置,实验中电流表指针发生偏转,同时X棒变粗,Y棒变细,则X、Y、Z可能是下列中的
( )
编号
X
Y
Z
A
Zn
Cu
稀硫酸
B
Cu
Zn
稀硫酸
C
Cu
Ag
硫酸铜溶液
D
Ag
Zn
硝酸银溶液
【解析】选D。
由题意可知该装置是原电池,X棒变粗,Y棒变细,说明X为正极,Y为负极,且电解质溶液中要有离子在X极析出使X棒变粗,还要使Y极溶解。
D项中Zn棒溶解,X极上析出Ag,符合题目要求。
【互动探究】
(1)若线路中共转移2mol电子,则两极的质量差变化多少?
提示:
D项中。
转移2mol电子时,溶解的Zn为1mol,析出的Ag为2mol,两极的质量差变化为2mol×108g·mol—1+1mol×65g·mol—1=281g。
(2)若将“X棒变粗”改为“X棒有气泡产生”应该选哪个选项?
提示:
选B。
由题意知X为正极,应该为较不活泼的金属,有气泡产生则电解质为酸,故选B。
6.(2015·西安高二检测)下图甲和乙是双液原电池装置。
由图可判断下列说法错误的是( )
A.甲图电池反应的离子方程式为Cd(s)+Co2+(aq)
Co(s)+Cd2+(aq)
B.2Ag(s)+Cd2+(aq)
Cd(s)+2Ag+(aq)反应能够发生
C.盐桥的作用是形成闭合回路,并使两边溶液保持电中性
D.乙图当有1mol电子通过外电路时,正极有108gAg析出
【解析】选B。
甲图中Co为正极,Cd为负极,所以离子反应方程式为Cd(s)+Co2+(aq)
Co(s)+Cd2+(aq),正确;从乙图分析,银作正极,Co为负极,所以Co能置换出银,错误;盐桥可以将两个烧杯中的溶液连接形成闭合回路,保证离子移动,使溶液保持电中性,正确,乙图中当有1mol电子转移时有1mol银析出,即108克银,正确。
7.(2015·东营高二检测)Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池,电池反应方程式为2AgCl+Mg
Mg2++2Ag+2Cl-。
有关该电池的说法正确的是
( )
A.Mg为电池的正极
B.负极反应为AgCl+e-
Ag+Cl-
C.Cl-向含有AgCl的电极移动
D.可用于海上应急照明供电
【解析】选D。
根据题意知Mg为还原剂,是负极、失电子,所以A、B都错误,原电池中阴离子向负极移动,C错误。
【方法规律】解答陌生原电池题的基本方法
(1)分析给出的氧化还原反应中的化合价变化,确定还原剂和氧化剂。
(2)还原剂在负极失去电子,发生氧化反应,氧化剂在正极得到电子,发生还原反应,且若还原剂是金属单质,则金属必作负极。
(3)电子和离子的移动方向按一般的原电池原理进行分析,电子在外电路由负极流向正极,溶液中阳离子移向正极,阴离子移向负极。
二、非选择题(本题包括2小题,共22分)
8.(10分)(2015·武汉高二检测)将Fe片和石墨用导线相连,一组插入稀硫酸中,一组插入FeCl3溶液中,分别形成了原电池。
(1)这两个原电池中,正极分别是________。
A.石墨、石墨 B.石墨、Fe片
C.Fe片、Fe片D.Fe片、石墨
(2)写出插入稀硫酸中形成原电池的正极反应式(用离子方程式表示)_________
_________________________。
(3)写出插入FeCl3溶液中形成原电池的电池总反应式(用离子方程式表示)____
__________________________。
【解析】当电解质溶液为H2SO4时,总反应为Fe+H2SO4
FeSO4+H2↑,则负极为Fe,正极为石墨,正极反应式为2H++2e-
H2↑;当电解质溶液为FeCl3时,总反应为Fe+2FeCl3
3FeCl2,离子方程式为Fe+2Fe3+
3Fe2+,负极为Fe,正极为石墨。
答案:
(1)A
(2)2H++2e-
H2↑
(3)2Fe3++Fe
3Fe2+
9.(12分)(2015·宜昌高二检测)某实验小组的同学对电化学原理进行了一系列探究活动,某实验小组依据氧化还原反应:
Fe+Cu2+
Fe2++Cu,设计的原电池装置如图所示:
请回答下列问题:
(1)铁电极是原电池的________极,电极反应式为________________________,
(2)石墨电极是原电极的____________极,电极反应式为__________________。
(3)反应前,两电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差18g,则导线中通过________mol电子。
【解析】
(1)Fe作原电池的负极,电极反应式为Fe-2e-
Fe2+。
(2)石墨作原电池的正极,电极反应式为Cu2++2e-
Cu。
(3)若线路中有2mol电子转移时,开始两电极的质量相等,负极质量减小56g,则正极质量增加64g,两极的质量差为56g+64g=120g,所以当两电极质量相差18g时,有
mol=0.15mol,Fe失去电子,则转移电子的物质的量是
0.3mol。
答案:
(1)负 Fe-2e-
Fe2+
(2)正 Cu2++2e-
Cu (3)0.3
(30分钟·50分)
一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分)
1.(2015·无锡高二检测)将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸中,并经过一段时间后,下列叙述中正确的是( )
A.负极有Cl2逸出,正极有H2逸出
B.负极附近Cl-的浓度减小
C.正极附近Cl-的浓度逐渐增大
D.溶液中Cl-的浓度基本不变
【解析】选D。
在该原电池中,Fe为负极,电极反应为Fe-2e-
Fe2+,正极为Ag,电极反应为2H++2e-
H2↑,整个溶液中Cl-的浓度基本保持不变,故D正确。
2.可以将反应Zn+Br2
ZnBr2设计成原电池,下列4个电极反应:
①Br2+2e-
2Br-,②2Br--2e-
Br2,
③Zn-2e-
Zn2+,④Zn2++2e-
Zn,
其中表示该电池工作时负极和正极反应的分别是( )
A.②和③ B.②和①
C.③和①D.④和①
【解析】选C。
该电池工作时负极反应物为Zn,失电子被氧化,正极反应物为Br2,得电子被还原。
3.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.在原电池中,活泼金属一定作负极
【解析】选B。
A项,反应为非氧化还原反应,不能设计成原电池,错误;B项,Zn和CuSO4溶液反应生成Cu,构成Zn-Cu-H2SO4原电池,加快产生H2的速率,正确;C项,构成原电池,Fe片作负极发生氧化反应,Cu片作正极,H+发生还原反应,错误;D项,在Al-Mg-NaOH原电池中,Al作负极,错误。
【易错提醒】判断电极时,不能简单依据金属的活泼性来判断,要注意以下特例:
(1)在Al、Mg、强碱溶液构成的原电池中,Al作负极,Mg作正极。
(2)在Fe(或Al)、Cu、浓硝酸构成的原电池中,由于Fe、Al被钝化作正极,Cu作负极。
4.下列事实不能说明Al的金属活动性比Cu强的是( )
A.常温下将铝投入CuSO4溶液中
B.常温下将铝和铜用导线连接一起放入稀盐酸中
C.常温下将铝和铜不用导线连接一起放入稀盐酸中
D.常温下将铝和铜用导线连接一起放入氢氧化钠溶液中
【解析】选D。
A项,铝表面析出红色物质,说明铝把铜置换出来,即铝比铜活泼;B项,构成原电池,铝作负极,铜作正极,说明铝比铜活泼;C项,铝与盐酸剧烈反应,铜不反应,说明铝比铜活泼;D项,在氢氧化钠溶液中能反应生成气体的金属,其活动性不一定强,如Mg和Al。
5.(2015·日照高二检测)如图所示的装置中,在产生电流时,以下说法正确的是( )
A.Fe是正极,C是负极
B.负极反应式为Fe-3e-
Fe3+
C.盐桥中阴离子移向FeCl3溶液
D.导线中的电流由石墨电极流向Fe电极
【解析】选D。
由于Fe+2FeCl3
3FeCl2,所以Fe为负极,C为正极。
负极:
Fe-2e-
Fe2+,正极:
2Fe3++2e-
2Fe2+。
盐桥中的阴离子移向负极区域。
【互动探究】
(1)若线路中转移1mol电子时,溶解铁的质量是多少?
提示:
28g
(2)将上题中的铁棒换成铜棒,是否有电流产生?
提示:
是。
发生的原电池反应为Cu+2FeCl3
2FeCl2+CuCl2,为氧化还原反应,可构成原电池。
6.(2015·常德高二检测)如图所示的原电池可测量空气中Cl2的含量(原电池的电解质是含有自由移动Ag+的固体物质)。
下列分析不正确的是( )
A.电子由Ag电极经外电路流向Pt电极
B.空气中c(Cl2)越大,Ag极消耗速率越快
C.正极反应:
Cl2+2e-+2Ag+
2AgCl
D.原电池工作时电解质中Ag+数目减少
【解析】选D。
正极为Pt电极,负极为Ag电极,总反应式为Cl2+2Ag
2AgCl,负极反应为2Ag-2e-
2Ag+,正极反应为Cl2+2e-+2Ag+
2AgCl,电子从负极流向正极,电流从正极流向负极。
空气中c(Cl2)越大,反应速率越快,Ag极消耗速率越快。
负极为Ag电极,溶液中的Ag+数目不变。
二、非选择题(本题包括2小题,共20分)
7.(10分)由A、B、C、D四种金属按表中装置图进行实验。
装置
现象
二价金属A不断地溶解
C的质量增加
A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题:
(1)装置甲中负极的电极反应式是_______________________________。
(2)装置乙中正极的电极反应式是_______________________________。
(3)装置丙中溶液的pH______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活泼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,活泼性A>B;乙中C的质量增加,即析出Cu,则B为负极,活泼性B>C;丙中A上有气体即有H2产生,则A为正极,活泼性D>A,随着H+的消耗,pH变大。
答案:
(1)A-2e-
A2+
(2)Cu2++2e-
Cu
(3)变大 (4)D>A>B>C
【互动探究】
(1)请写出丙装置的正极反应式。
提示:
2H++2e-
H2↑。
(2)若用A、B为电极与硫酸铜溶液组成原电池,则哪个是负极?
正极反应式是什么?
提示:
由原题解析知金属活泼性A大于B,故A、B组成的原电池,A是负极,B是正极。
正极反应式为Cu2++2e-
Cu。
8.(10分)(2015·常州高二检测)Ⅰ.某化学活动小组利用如下甲装置对原电池进行研究,请回答下列问题:
(其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂)
(1)在图甲装置中,当电流计中指针发生偏转时,盐桥中的离子移动方向为K+移向________(填“A”或“B”)烧杯。
(2)锌电极为电池的________极,发生的电极反应式为___________________;
铜电极上发生的电极反应式为________________________________________;
Ⅱ.该小组同学提出设想:
如果将实验中的盐桥换为导线(铜制),电流计指针是否也发生偏转呢?
带着疑问,该小组利用图乙装置进行了实验,发现电流计指针同样发生偏转。
回答下列问题:
(3)对于实验中产生电流的原因,该小组进了深入探讨,后经老师提醒注意到使用的是铜导线,烧杯A实际为原电池,烧杯B成了用电器。
对于图乙烧杯A实际是原电池的问题上,该小组成员发生了很大分歧:
①一部分同学认为是由于ZnSO4溶液水解显酸性,此时原电池实际是由Zn、Cu作电极,H2SO4溶液作为电解质溶液而构成的原电池。
如果这个观点正确,那么原电池的正极反应式为____________________________________________。
②另一部分同学认为是溶液酸性较弱,由于溶解在溶液中的氧气的作用,使得Zn、Cu之间形成原电池。
如果这个观点正确,那么原电池的正极反应式为___
___________________________________________。
(4)若第(3)问中②观点正确,则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。
其具体装置为以金属铝和石墨为电极,以海水为电解质溶液,最终铝变成氢氧化铝。
请写出该电池工作时总反应的化学方程式_______________。
【解析】Ⅰ.电极反应式为
负极:
Zn-2e-
Zn2+ 正极:
Cu2++2e-
Cu
所以K+应移向正极区域即移向B烧杯。
Ⅱ.(3)①若是酸性引起的,电极反应式为
负极:
Zn-2e-
Zn2+ 正极:
2H++2e-
H2↑
②若是O2作用引起的,电极反应式为
负极:
2Zn-4e-
2Zn2+
正极:
O2+4e-+2H2O
4OH-
(4)Al作负极,石墨为正极,海水作为电解质溶液,电极反应式为
负极:
4Al-12e-
4Al3+
正极:
3O2+12e-+6H2O
12OH-
总反应式为
4Al+3O2+6H2O
4Al(OH)3。
答案:
(1)B
(2)负 Zn-2e-
Zn2+
Cu2++2e-
Cu
(3)①2H++2e-
H2↑
②O2+2H2O+4e-
4OH-
(4)4Al+3O2+6H2O
4Al(OH)3