2020-2021高中化学人教版选修4课后习题：第四章

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+
() 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
A.Zn B. 碳
C.MnO2 和 N D.Zn2+和 NH3 答案:C
3 正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池,它具有容量大等优点,
其电池反应为 2Zn+O2 2ZnO,其原料为锌、电解液和空气,则下列叙述正确的是 () A.锌为正极,空气进入负极反应 B.负极反应为 Zn-2e- Zn2+ C.正极发生氧化反应 D.电解液是强酸 答案:B
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、EB.E、N、M、P C.P、N、M、ED.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
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= ,所以 Q=It=0.5A×5min×60s·min-1=150C
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 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。
Fe2++H2↑,则下列说法中正确的是
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+O2 2H2O
B.2CH3OH+3O2 2CO2+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
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
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
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
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
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
反应,故甲池的 c(S )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
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
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 )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 不参与电极
答案:2H++N +e的进一步反应
NO2↑+H2O 正 Al 在浓硝酸中发生钝化,氧化膜阻止了 Al
第二节 化学电源
基础巩固
1 下列化学电源属于绿色电池的是( )
A.干电池
B.镍镉电池
C.锌锰电池 D.氢氧燃料电池
答案:D
2 锌锰干电池在放电时,总反应方程式可以表示为 Zn+2MnO2+2N Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O,在此电池放电时正极(石墨棒)上发生反应的物质是( )
所以通过电子物质的量为
所以消耗 Zn 的质量为:
×65g·mol-1=0.05g。
答案:(1)MnO2+H++e- MnOOH 2MnO2+Zn+2H+ 2MnOOH+Zn2+[注:式中
Zn2+可写为 Zn(NH3 、Zn(NH3)2Cl2 等,H+可写为 N ]
(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
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
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 +4H2O 2Al+2OH-+2H2O 2Al +3H2↑
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极移动。t1
解析:在 0~t1 时,正极上是 N 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。
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+Fe 3FeCl2 C.Mg3N2+ 6H2O 3Mg(OH)2↓+ 2NH3↑ D.NaCl+AgNO3 NaNO3+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
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
(3)Mg Al (4)AD (5)①B ②负极:Cu-2e- Cu2+;
正极:4H++2N +2e- 2NO2↑+2H2O
能力提升
1 可以将反应 Zn+Br2 ①Br2+2e- 2Br- ②2Br--2e③Zn-2e- Zn2+ ④Zn2++2e-
ZnBr2 设计成原电池,下列 4 个电极反应: Br2 Zn
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
极应发生还原反应。
答案:C
9 控制合适的条件,将反应 2Fe3++2I列判断不正确的是( )
2Fe2++I2 设计成如图所示的原电池。下
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
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
时,原电池中电子流动方向发生改变,其原因是
。