人教版高中化学选修4课后练习第四章第一节原电池

第一节原电池
基础巩固
1下列反应可用于设计原电池的是()
A.H2SO4+2NaOH Na2SO4+2H2O
B.2FeCl3+Fe3FeCl2
C.Mg3N2+ 6H2O3Mg(OH)2↓+ 2NH3↑
D.NaCl+AgNO3NaNO3+AgCl↓
答案:B
2有关原电池的下列说法中正确的是()
A.在外电路中电子由正极流向负极
B.在原电池中,只能用金属锌作负极
C.原电池工作时,阳离子向正极方向移动
D.原电池工作时,阳离子向负极方向移动
答案:C
3有关如图所示原电池的叙述,正确的是(盐桥中装有含琼脂的KCl饱和溶液)()
A.铜片上发生氧化反应
B.取出盐桥后,电流计依然发生偏转
C.反应中,盐桥中的K+会移向CuSO4溶液
D.反应前后铜片质量不改变
答案:C
4某原电池反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑,则下列说法中正确的是()
A.可以用HNO3作电解质溶液
B.可以用锌作原电池正极
C.可以用铁作负极,铁的质量不变
D.可以用铜作原电池正极
答案:D
5根据原电池的有关知识,下列反应不能用于原电池的是()
A.2H2+O22H2O
B.2CH3OH+3O22CO2+4H2O
C.Zn+2HCl ZnCl2+H2↑
D.NaOH+HCl NaCl+H2O
解析:原电池反应必须是放出能量的自发氧化还原反应,选项D是非氧化还原反应,故它不可以用于原电池。

答案:D
6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.Zn-Cu原电池工作过程中,溶液中H+向负极作定向移动
答案:B
7在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片,下列叙述正确的是()
A.正极附近的S O42-浓度逐渐增大
B.电子通过导线由铜片流向锌片
C.正极有O2逸出
D.铜片上有H2逸出
解析:题干所述装置属于原电池装置,负极反应式:Zn-2e-Zn2+,正极反应
式:2H++2e-H2↑,电子由负极流出经过外电路流向正极。

为形成闭合回路,溶液中的阴离子向负极移动,阳离子向正极移动。

答案:D
8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。

答案:C
9控制合适的条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。

下列判断不正确的是()
A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应
B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原
C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态
D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中石墨电极为负极
解析:由总反应方程式知,I-失去电子(氧化反应),Fe3+得电子(被还原),故A、B项正确;当电流计读数为零时,即说明没有电子发生转移,可证明反应达平衡,C项正确;加入Fe2+,导致平衡逆向移动,则Fe2+失去电子生成Fe3+,甲中石墨作负极,D项错误。

答案:D
10将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是()
A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极
C.两烧杯中溶液的pH均增大
D.产生气泡的速率甲比乙慢
解析:乙烧杯中锌与铜没有接触,不能构成原电池,但锌可以与稀硫酸直接反应,放出H2;甲烧杯中铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池,由于金属活动性Zn>Cu,所以锌为负极,铜片上有H2放出,加快了锌的溶解。

答案:C
11下图所示原电池正极的反应式为。

解析:该原电池中,Cu比Ag活泼,所以Cu作负极,Ag作正极,电池总反应是Cu与Ag+发生置换反应生成Ag单质,所以正极反应式为Ag++e-Ag。

答案:Ag++e-Ag
12酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。

该电池放电过程产生MnOOH。

回收处理该废电池可得到多种化工原料。

回答下列问题:
(1)该电池的正极反应式为,电池反应的离子方程式
为。

(2)维持电流强度为0.5 A,电池工作5分钟,理论上消耗锌g。

(已知F=96 500 C·mol-1)
解析:(1)电池正极发生还原反应,所以正极反应式为MnO2+H++e-MnOOH,负极
反应式为Zn-2e-Zn2+,所以电池反应为Zn+2MnO2+2H+Zn2++2MnOOH。

(2)因电流强度I=Q
t
,所以Q=It=0.5A×5min×60s·min-1=150C
所以通过电子物质的量为Q
F =150C
96500C·mol-1
所以消耗Zn的质量为:150C
96500C·mol-1×1
2
×65g·mol-1=0.05g。

答案:(1)MnO2+H++e-MnOOH2MnO2+Zn+2H+2MnOOH+Zn2+[注:式中Zn2+可写为Zn(NH3)42+、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为N H4+]
(2)0.05
13有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性强弱,两人均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入6 mol·L-1的H2SO4溶液中,乙同学将电极放入6 mol·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-2Al O2-+4H2O2Al+2OH-+2H2O2Al O2-+3H2↑
(3)Mg Al(4)AD
(5)①B②负极:Cu-2e-Cu2+;
正极:4H++2N O3-+2e-2NO2↑+2H2O
能力提升
1可以将反应Zn+Br2ZnBr2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
其中表示放电时负极和正极反应的分别是()
A.②和③
B.②和①
C.③和①
D.④和①
解析:放电时负极反应物为Zn,失电子被氧化,正极反应物为Br2,得电子被还原。

答案:C
2M、N、P、E四种金属,①M+N2+N+M2+②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡③N、E用导线连接放入E的H2SO4溶液中,电极反应为E2++2e-E,N-2e-N2+。

四种金属的还原性由强到弱的顺序是()
A.P、M、N、E
B.E、N、M、P
C.P、N、M、E
D.E、P、M、N
解析:由①知,还原性M>N,M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面冒气泡,为原电池正极,故还原性P>M;N、E构成的原电池中N作负极,故还原性N>E。

答案:A
3锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是()
A.铜电极上发生氧化反应
B.电池工作一段时间后,甲池的c(S O42-)减小
C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加
D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡
解析:A.Cu作正极,电极上发生还原反应,错误;B.电池工作过程中,S O42-不参与电极反应,故甲池的c(S O42-)基本不变,错误;C.电池工作时,甲池反应为Zn-2e-Zn2+,乙池反应为Cu2++2e-Cu,甲池中Zn2+会通过阳离子交换膜进入乙池,以维持溶液中电
荷平衡,由电极反应式可知,乙池中每有64gCu析出,则进入乙池的Zn2+为65g,溶液总质量略有增加,正确;D.由题干信息可知,阴离子不能通过阳离子交换膜,错误。

答案:C
4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,质量增大而下降,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
5常温下,将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓硝酸中组成原电池(图1),测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示。

反应过程中有红棕色气体产生。

图1
图2
0~t1时,原电池的负极是铝片,此时,正极的电极反应式
是,溶液中的H+向极移动。

t1时,原电池中电子流动方向发生改变,其原因是。

解析:在0~t1时,正极上是N O3-得电子后结合H+生成NO2和H2O;在原电池中,阳离子
向正极移动,故H+向正极移动;由于Al与浓硝酸反应后在表面生成了致密的氧化膜阻止了Al的进一步反应,t1时发生Cu与浓硝酸的反应,Cu作负极,原电池中电子流动方向发生了改变。

答案:2H++N O3-+e-NO2↑+H2O正Al在浓硝酸中发生钝化,氧化膜阻止了Al 的进一步反应。