学年高中化学苏教版选修四练习121原电池的工作原理b.docx
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学年高中化学苏教版选修四练习121原电池的工作原理b
04课后课时精练
1.张总出车祸后镶了两颗假牙，其中一颗是黄金的，另一颗是不锈钢的。
自镶上假牙后，他时感头疼，心情烦躁，多次治疗未见好转。
如果你是医生，下列方法不能治疗其疾病的是（ ）
A．将两颗假牙都做成黄金的
B．将两颗假牙都做成不锈钢的
C．将两颗假牙都做成特殊树脂的
D．将黄金假牙改为铝质假牙
解析：
两颗假牙在口腔中因形成原电池产生电流而使人头疼、心情烦躁，治疗方法是改变假牙的组成，使其不能形成原电池，D项仍能形成Al Fe原电池。
答案：
D
2.如下图所示，将镁条和铜片隔一定距离插入一个半熟的橘子中，用导线将二者与蜂鸣器连接，即构成一个水果原电池，蜂鸣器就可以发出音乐声。
下列有关说法中不正确的是（ ）
A．该原电池的负极反应为Mg－2e－===Mg2＋
B．电流方向：
Mg→蜂鸣器→Cu
C．电路上每通过1mol电子时，在铜电极上产生的气体为11.2L（标准状况）
D．铜片做正极
解析：
在该水果原电池中Mg作负极，电子流动方向为Mg→蜂鸣器→Cu，电流方向与电子流动方向相反。
答案：
B
3.下列关于实验现象的描述不正确的是（ ）
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．用铜片做阳极，铁片作阴极，电解氯化铜溶液，铁片表面出现一层铜
C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，放出气泡速率加快
解析：
A项，形成Cu—Zn原电池，Zn为负极，Cu为正极，H＋在Cu片上得电子生成H2，A项正确；B项，属于电镀池，B项正确；C项，Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，没有铁析出，C项错误；D项，Zn置换出铜附在Zn粒上，形成无数微小的原电池，加快了锌与盐酸反应的速率，D项正确。
答案：
C
4.将洁净的金属片甲、乙、丙、丁分别放置在浸有某种盐溶液的滤纸上面并压紧（如下图所示）。
在每次实验时，记录电压指针的移动方向和电压表的读数如下表：
（已知构成两电极的金属其金属活泼性相差越大，电压表的读数越大。
）
依据记录数据判断，下列结论中正确的是（ ）
A．金属乙能从硫酸铜溶液中置换出铜
B．甲、乙形成合金时，将该合金需置在空气中，甲先被腐蚀
C．在四种金属中乙的还原性最强
D．甲、丁若形成原电池时，甲为正极
解析：
甲实验中，电子由甲→Cu，说明甲为负极，Cu为正极，即金属活动性：
甲>Cu；同理，根据电子流向，可以得出金属活动性：
Cu>乙，丙>Cu，丁>Cu；再结合题意及电压表的读数可知，金属活动性：
丙>甲>丁>Cu>乙，由此可知，A、C、D项均错误，B项正确。
答案：
B
5.某原电池，将金属X、Y用导线连接，同时插入相应的电解质溶液中，发现Y电极质量増加，则可能是下列情况中的（ ）
A．X是负极，电解质溶液为AgNO3溶液
B．X是负极，电解质溶液为H2SO4溶液
C．X是负极，电解质溶液为稀CuSO4溶液
D．X是负极，电解质溶液为Na2SO4溶液
解析：
Y极质量増加，说明Y极发生还原反应生成金属单质，则Y极是原电池的正极，电解质溶液中应含有不活泼金属离子。
答案：
AC
6.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→Y
B．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn
C．若两电极都是金属，则它们的活动性为X>Y
D．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。
所以，A、B、D错误，C正确。
答案：
C
7.如图所示，X为单质硅，Y为金属铁，a为NaOH溶液，组装成一个原电池，下列说法正确的是（ ）
A．X为负极，电极反应式为Si－4e－===Si4＋
B．X为正极，电极反应式为4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑
C．X为负极，电极反应式为Si＋6OH－－4e－===SiO
＋3H2O
D．Y为负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
解析：
先由氧化还原反应确定正极和负极，再根据反应物和产物确定电极反应式。
硅、铁、NaOH溶液组成原电池时，Si为负极：
Si－4e－＋6OH－===SiO
＋3H2O；铁为正极：
4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑；总反应方程式：
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
答案：
C
8.有关电化学知识的描述正确的是（ ）
A．CaO＋H2O===Ca（OH）2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能
B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是由KCl饱和溶液制得的琼胶
C．因为铁的活动性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中，若能组成原电池，必是铁作负极，铜作正极
D．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可被设计成原电池
解析：
CaO＋H2O===Ca（OH）2不是氧化还原反应，不能设计成原电池，A项错；B项中会发生反应：
KCl＋AgNO3===AgCl↓＋KNO3，生成的AgCl会使盐桥的导电性减弱，所以盐桥中不能使用KCl，可换成KNO3，B项错；由于铁遇到浓硝酸会发生钝化，而铜可与之发生反应：
Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O，Cu失电子被氧化，作原电池的负极，所以C项错。
答案：
D
9.①②③④四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：
由原电池原理判断金属活动性，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质量减少，则金属活动性③>④。
即金属活动性顺序为①>③>④>②，B正确。
答案：
B
10.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，质量増大而下降，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。
答案：
D
11.研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。
该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。
关于该电池的下列说法不正确的是（ ）
A．水既是氧化剂又是溶剂
B．放电时正极上有氢气生成
C．放电时OH－向正极移动
D．总反应为：
2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
解析：
锂较活泼，与水发生自发的氧化还原反应：
2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，故Li为负极，失电子成为Li＋，钢板为正极，放电时正极产生H2，在该反应中H2O作氧化剂，同时又作溶剂，溶液中离子移动方向：
OH－向负极移动。
故A、B、D正确，C错误。
答案：
C
12.某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如下图所示，电池总反应可表示为：
2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是（ ）
A．电子通过外电路从b极流向a极
B．b极上的电极反应式为：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2
D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极
解析：
由电池反应可知，通入H2的电极为负极，即a极为负极，通入O2的电极为正极，b极为正极。
电子通过外电路由负极流向正极，即从a极流向b极，A项错误；b极发生还原反应，由于介质为酸性，故电极反应式为：
O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B项错误；C项，没有指明气体是在标准状况下，C项错误；在电池内部，H＋（阳离子）向正极移动，即由a极通过固体酸电解质传递到b极。
答案：
D
13.英才学校化学兴趣小组的同学为了探究原电池的工作原理，进行如下系列实验，请你参与他们的探究实验并回答有关问题。
（1）实验一中观察不到任何明显现象，其原因是_______。
（2）实验二中铜片、锌片表面均有红色物质析出，电流计指针发生偏转，分别写出两个电极上的反应____________________________。
（3）实验三中刚将铜片和锌片插入溶液中时电流计指针发生偏转，但立即就归零了。
为什么锌极的电子不能持续通过导线流向负极？
________。
（4）实验四盐桥中的K＋流向________（填“ZnSO4”或“CuSO4”）溶液，如果Zn的消耗速率为1×10－3mol·s－1，则K＋的迁移速率为________mol·s－1。
与实验二相比，实验四中原电池的工作效率大大提高，原因是______________。
（5）根据实验二、三、四可得出的结论是__________________（写出两点即可）。
解析：
（1）无水乙醇是非电解质，Zn、Cu均不能与其发生反应，所以观察不到任何明显现象。
（2）符合原电池的形成条件，活泼的Zn为负极。
（3）将铜片和锌片插入溶液中的瞬间，Zn、Cu之间存在电势差，能产生短暂的电流，但整个装置不能形成闭合回路，所以电流计指针立即就归零了，锌极的电子就不能持续通过导线流向铜极。
（4）实验四中，Zn为原电池的负极，其电子沿着导线流向Cu极，Cu极上富集有大量的负电荷，所以带正电的K＋流向CuSO4溶液。
根据电子守恒可知，K＋的迁移速率为Zn的消耗速率的2倍，即2×10－3mol·s－1。
对比实验二和实验四的装置特点可知，实验四中Zn片没有直接插入CuSO4溶液中，Zn不会直接与Cu2＋发生置换反应，从而提高了原电池的工作效率。
（5）根据实验二、三、四的现象和原电池的构成条件、应用分析即可得出结论。
答案：
（1）Zn、Cu均不与无水乙醇反应
（2）负极：
Zn－2e－===Zn2＋ 正极：
Cu2＋＋2e－===Cu （3）未形成闭合回路 （4）CuSO4 2×10－3 氧化剂和还原剂互不接触，电子只通过导线发生转移 （5）原电池的两极需用导线连接形成闭合回路才能产生电流；利用盐桥可提高原电池的工作效率（其他答案合理也可）
14.有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol·L－1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6mol·L－1的NaOH溶液中，如下图所示：
（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表已过时，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－===2AlO
＋4H2O 2Al＋2OH－＋6H2O===2AlO
＋4H2O＋3H2↑（或2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO
＋3H2↑）
（3）Mg Al （4）AD
（5）①B ②负极：
Cu－2e－===Cu2＋；
正极：
4H＋＋2NO
＋2e－===2NO2↑＋2H2O
15.化学电池在通信、交通及日常生活中有着广泛的应用。
（1）目前常用的镍镉（Ni Cd）电池，其电池总反应可以表示为：
Cd＋2NiO（OH）＋2H2O
2Ni（OH）2＋Cd（OH）2
已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是（ ）
①以上反应是可逆反应 ②以上反应不是可逆反应 ③充电时化学能转变为电能 ④放电时化学能转变为电能
A．①③B．②④
C．①④D．②③
（2）废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。
在酸性土壤中这种污染尤为严重。
这是因为____________________________。
（3）另一种常用的电池是锂电池（锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7）。
由于它的比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达10年。
它的负极用金属锂制成；电池总反应可表示为：
Li＋MnO2===LiMnO2。
试回答：
锂电池比容量特别大的原因是___________________。
锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？
请用化学方程式表示其原因______________。
解析：
（1）Ni Cd电池的充电、放电条件不相同，因此该电池的充、放电反应不属于可逆反应。
（2）Ni（OH）2和Cd（OH）2在酸性土壤中溶解，生成重金属离子Ni2＋和Cd2＋，污染土壤。
（3）Li的相对原子质量小，因此单位质量的Li比其他金属转换的电量大，即Li电池的比容量大；Li是一种非常活泼的金属，用水配制该Li电池的电解质溶液时，Li能与H2O发生反应：
2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。
答案：
（1）B
（2）Ni（OH）2和Cd（OH）2能溶于酸性溶液 （3）锂的摩尔质量小 2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
16.某研究性学习小组探究NO
在不同环境中的氧化性。
（1）实验一：
①试管a、b中分别加入等浓度、等体积的NaNO3溶液和等质量的铜片，加热，无明显现象；②向试管a中加入VmLNaOH溶液，加热，无明显现象；③向试管b中加入VmL稀硫酸，加热，可观察到的现象是____________________________________________________。
实验一的目的是________________。
（2）实验二：
利用下图装置探究不同浓度硝酸的氧化性。
①已知电流表指针的偏转方向是电子的移动方向。
将铜、铁两极同时插入浓硝酸中，观察到电流表指针指向铜，但迅速反转，指针偏向铁一端，此时铁作________（填“正”或“负”）极；指针反转的原因是____________________________。
②将浓硝酸改为稀硝酸后，观察到电流表指针指向铜，此时正极的电极反应是________________________________。
解析：
（1）考查铜在酸性条件下被NO
氧化的实验现象，要从固、液、气三个方面观察反应现象。
（2）本题运用所学知识解决实验中观察到的现象，一般情况下铁作负极，但在浓硝酸中铁会被钝化，迅速被保护，然后铜作负极，故电流表指针会迅速反转。
若改为稀硝酸，负极铁溶解，正极生成NO。
答案：
（1）铜溶解，生成无色气体，溶液由无色变为蓝色
探究NO
在中性、碱性、酸性溶液中的氧化性
（2）①正 铁在浓硝酸中迅速被钝化，在其表面形成致密的氧化膜，阻碍了内层铁进一步与浓硝酸反应
②NO
＋4H＋＋3e－===NO↑＋2H2O
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