化学人教选修4同步检测：41原电池 含解析

第一节原电池记一记1.原电池构成“三条件”：(1)正、负两个电极。

(2)电解质溶液。

(3)形成闭合回路。

2．原电池正、负极判断“四方法”：(1)负极：①活泼性较强的金属；②电子流出的一极；③发生氧化反应的一极；④阴离子移向的一极。

(2)正极：①活泼性较弱的金属或导电的非金属(碳棒)；②电子流入的一极；③发生还原反应的一极；④阳离子移向的一极。

探一探分析如下图所示组成的双液原电池，试探究下列问题：1．该装置中电子移动方向如何？溶液中的SO2－4浓度如何变化？[提示]该原电池负极是锌，正极是铜，电子由Zn极流向Cu极，盐桥中的K＋向正极移动，Cl－向负极移动，从而平衡电荷，溶液中的SO2－4浓度不变。

2．若将Zn棒和Cu棒同时浸入CuSO4溶液中，电流计偏转幅度如何变化？[提示]若将Zn棒和Cu棒同时浸入CuSO4溶液，效率不高，电流计的指针偏转幅度变小，且电流在短时间内衰竭。

3．写出锌铜原电池中正、负极材料上发生的电极反应式。

[提示]正极：Cu2＋＋2e－===Cu；负极：Zn－2e－＝Zn2＋。

4．原电池中盐桥的作用是什么？盐桥中离子移向何极？[提示]盐桥的作用是①形成闭合回路；②保持电解质溶液中电荷守恒，使电极反应能持续发生。

盐桥中的Cl－移向负极，K＋移向正极。

判一判判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)原电池是将化学能转化为电能的装置。

(√)(2)CaO＋H2O===Ca(OH)2是放热反应，可设计成原电池。

(×)(3)原电池正极发生氧化反应，负极发生还原反应。

(×)(4)原电池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动。

(×)(5)原电池中电子从负极出发沿导线移向正极，然后通过电镀妥质溶液到达负极。

(×)(6)原电池中电子流向与电流方向相反。

(√)(7)原电池两个电极一定是导电的金属。

(×)(8)原电池可以加快某些化学反应速率。

(√)(9)设计原电池，可以保护金属，减小金属的腐蚀速率。

(√)(10)将又液原电池中的盐桥换为导线，导线上一定没有电流通过。

(×)练一练1.[2019·腾冲八中高二月考]下列装置中，能构成原电池的是()答案：D2．[2019·攀枝花高二检测]如图所示是Zn和Cu组成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上描述合理的是()①Cu为负极，Zn为正极②Cu极上有气泡产生，发生还原反应③SO2－4向Cu极移动④若有0.5 mol电子流经导线，则可产生0.25 mol气体⑤正极反应式：Cu＋2e－===Cu2＋，发生氧化反应⑥电子的流向：Cu→ZnA．①②③B．②④⑥C．③④⑤D．②④答案：D3．[2019·朝阳区高二调研]有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小；b极质量增加b极有气体产生；c极无变化d极溶解；c极有气体产生电流从a极流向d极A．a>b>c>d B．b>c>d>aC．d>a>b>c D．a>b>d>c答案：C4．设计原电池Zn＋2Fe3＋===Zn2＋＋2Fe2＋，在方框中面出能形成稳定电流的半电池形式的装置图(标出电极材料、电解质溶液)负极：________，电极反应：________________________________________________________________________；正极：________，电极反应：________________________________________________________________________。

答案：Zn Zn－2e－===Zn2＋Pt2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋知识点一原电池的工作原理1.(2019·辽宁部分重点高中高二联考)下列关于铜锌原电池(如图所示)的说法正确的是()A．Zn是负极，发生还原反应B．Cu是负极，发生氧化反应C．铜片上有气体逸出D．电子由铜片通过导线流向锌片解析：该装置是原电池，Zn失电子发生氧化反应，作负极，A错误；Cu作正极，正极上发生还原反应，B错误；Cu作正极，H＋在正极得电子发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，C 正确；负极上发生失电子的氧化反应，正极上发生得电子的还原反应，该装置中Zn作负极、Cu作正极，所以电子从锌片沿导线流向铜片，D错误。

答案：C2．某原电池装置如图所示。

下列有关叙述中，正确的是()A．电池工作时，盐桥中的Cl－向负极移动B．负极反应式：2H＋＋2e－===H2↑C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变D．Fe作正极，发生氧化反应解析：根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥的作用是构成闭合回路和平衡两烧杯中的电荷，所以Cl－向负极移动，故A正确；铁作负极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故B错误；左烧杯中pH基本不变，右烧杯中消耗H＋，c(H＋)减小，pH增大，故C错误；电池总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，铁作负极，发生氧化反应，故D错误。

答案：A3．[2019·河南中原名校高二第二次联考]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，下列有关叙述中正确的是()A．铜电极上发生氧化反应B．电池工作一段时间后，甲池中的c(SO2－4)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：活泼金属锌作负极，铜作正极，铜电极上发生还原反应，故A错误；电池工作一段时间后，甲池中的c(SO2－4)不变，故B错误；铜电极上发生电极反应Cu2＋＋2e－===Cu，同时Zn2＋通过阳离子交换膜从甲池移向乙池，由电荷守恒可知，乙池中每析出1 mol Cu，则有1 mol Zn2＋从甲池移向乙池，因为M(Zn)>M(Cu)，所以乙池溶液的总质量增加，故C正确；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，阴离子不能通过阳离子交换膜，故D错误。

答案：C知识点二电极反应式的书写4.实验室用铁片、铜片和AgNO3溶液组成原电池，则正极的电极反应式为()A．Fe－3e－===Fe3＋B．Fe－2e－===Fe2＋C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－D．Ag＋＋e－===Ag解析：在此原电池中，铁片、铜片分别为负极和正极，总反应为Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，正极的电极反应为Ag＋＋e－===Ag，D项正确。

答案：D5．[2019·新疆生产建设兵团第二中学高二期末考试]下列电极反应式书写正确的是() A．以惰性材料为电极、KOH溶液为电解质溶液的燃料电池，负极的电极反应式为H2－2e－===2H＋B．铜、锌在稀硫酸中构成原电池，正极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑C．以铜为电极将2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋设计成原电池，正极的电极反应式为Cu－2e －===Cu2＋D．以铝、铁为电极，在氢氧化钠溶液中构成原电池，负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋解析：A项，以惰性材料为电极、KOH溶液为电解质溶液的燃料电池。

负极的电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，错误；B项，锌比铜活泼，铜、锌在稀硫酸中构成原电池，锌作负极，铜作正极，正极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，正确；C项，以铜为电极将2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋设计成原电池，铜作负极，正极上铁离子得到电子，电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，错误；D项，以铝、铁为电极，在氢氧化钠溶液中构成原电池，铝作负极，负极的电极反应式为Al－3e－＋4OH－===2H2O＋AlO－2，错误。

答案：B6．分析下图所示的四个原电池装置，结论正确的是()A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C．③中Fe作电池负极D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑解析：①当稀硫酸是电解质溶液时，Mg作负极(活泼性Mg>Al)；②当NaOH溶液是电解质溶液时，Al作负极(Mg不与NaOH溶液反应)；③中Cu作负极，反应式为Cu－2e－===Cu2＋，Fe作正极，因为常温下，Fe被浓硝酸钝化；④中Cu作正极，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－。

答案：B知识点三原电池原理的应用7.有M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接后放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡产生；③N、E用导线连接后放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。

则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、PC．P、N、M、E D．E、P、M、N解析：由①知，还原性：M>N；由②知，M为原电池正极，故还原性：P>M；由③知，N为原电池负极，故还原性：N>E。

练上所述，还原性：P>M>N>E。

答案：A8．根据如图所示的装置，可判断出下列离子方程式错误的是()A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)解析：图1原电池装置中，Cd作负极，Co作正极，自发进行的氧化还原反应是Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)；图2原电池装置中，Co作负极，Ag作正极，自发进行的氧化还原反应是2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)。

金属活动性：Cd>Co>Ag，因此B、C、D项都正确。

由于Cd2＋不能氧化Ag，所以A项不正确。

答案：A9．(1)我国首创以铝－空气－海水电池作能源的新型海水标志灯，以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放人海水数分钟，就会发出耀眼的白光。

则电池的负极材料是________，负极反应式为________________________________________________________________________；正极反应式为________________________________________________________________________。