高中化學(xué) 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第一節(jié) 原電池課時(shí)訓(xùn)練 新人教版選修4

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第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第一節(jié) 原電池 1．在如圖所示的水果電池中，外電路上的電流從X電極流向Y電極。若X為鐵，則Y可能是(　　 ) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．鋅 B．石墨 C．銀 D．銅 解析：電流的方向與電子的移動方向相反，由已知條件知電子由Y電極流向X電極，因此Y電極的金屬活動性強(qiáng)于鐵，故Y電極只能為選項(xiàng)中的鋅。 答案：A 2．實(shí)驗(yàn)室用鐵片、銅片和AgNO3溶液組成原電池，則正極的電極反應(yīng)式為(　　 ) A．Fe－3e－===Fe3＋ B．Fe－2e－===Fe2＋ C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．Ag＋＋e－===Ag 解析：在此原電池中，鐵片、銅片分別為負(fù)極和正極?？偡磻?yīng)為Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，正極的電極反應(yīng)為Ag＋＋e－===Ag，D項(xiàng)正確。 答案：D 3．下圖為一原電池裝置，下列敘述中正確的是(　　 ) A．銅離子在銅片表面被還原 B．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液 C．電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片 D．銅是正極，銅片上有氣泡產(chǎn)生 解析：該原電池中，較活潑的金屬鋅作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，較不活潑的銅作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電子由負(fù)極鋅流出，經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極(電流的方向與之相反)，負(fù)極、正極的反應(yīng)分別為負(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋，正極：Cu2＋＋2e－===Cu；鹽橋中的陽離子向正極區(qū)CuSO4溶液中遷移，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。 答案：A 4．100 mL濃度為2 molL－1的鹽酸跟過量的鋅片反應(yīng)，為加快反應(yīng)速率，又不影響生成H2的總量，可采用的方法是(　　 ) A．加入適量6 molL－1的鹽酸 B．加入幾滴CuCl2溶液 C．加入適量蒸餾水 D．加入適量的NaCl溶液 解析：Zn置換出CuCl2中的Cu，Cu、Zn、稀鹽酸構(gòu)成原電池，加快了反應(yīng)速率，同時(shí)也不影響產(chǎn)生H2的量。 答案：B 5．如圖所示裝置中，電流表A發(fā)生偏轉(zhuǎn)，a極逐漸變粗，同時(shí)b極逐漸變細(xì)，c為電解質(zhì)溶液，則a、b、c應(yīng)是下列各組中的(　　 ) A．a(chǎn)是Zn、b是Cu、c為稀H2SO4 B．a(chǎn)是Cu、b是Zn、c為稀H2SO4 C．a(chǎn)是Fe、b是Ag、c為AgNO3溶液 D．a(chǎn)是Ag、b是Fe、c為AgNO3溶液 解析：原電池工作時(shí)，a極逐漸變粗，同時(shí)b極逐漸變細(xì)，說明b極失去電子是負(fù)極，a極上金屬離子得電子是正極，電解質(zhì)溶液中含有先于H＋放電的金屬陽離子。 答案：D 6．依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。請回答下列問題： (1)電極X的材料是________，電解質(zhì)溶液Y是________。 (2)銀電極為電池的________極，發(fā)生的電極反應(yīng)為___________ _____________________________________________________， X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為________________________。 (3)外電路中的電子是從________電極流向________電極。 解析：原電池中負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，鹽橋起到平衡電荷的作用。由總反應(yīng)方程式可知電極X的材料是銅，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液Y是可溶性銀鹽，常用硝酸銀。電極反應(yīng)式表示為：負(fù)極：Cu－2e－===Cu2＋，正極：2Ag＋＋2e－===2Ag，電子由負(fù)極出發(fā)，經(jīng)外電路流向正極。 答案：(1)銅(或Cu)　AgNO3溶液　 (2)正　2Ag＋＋2e－===2Ag　Cu－2e－===Cu2＋　(3)負(fù)(Cu)　正(Ag) (時(shí)間：40分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題包括6個(gè)小題，每小題8分，共48分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意) 1．下列說法正確的是(　　 ) A．構(gòu)成原電池正極和負(fù)極的材料必須是金屬 B．在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極，該電極被還原 C．實(shí)驗(yàn)室欲快速制取氫氣，可利用粗鋅與稀H2SO4反應(yīng) D．原電池可以把物質(zhì)內(nèi)部的能量全部轉(zhuǎn)化為電能 解析：構(gòu)成原電池的電極材料可以是非金屬如碳棒，所以A錯(cuò)。在原電池中電子流出的一極失電子被氧化，所以B錯(cuò)。粗鋅中含有雜質(zhì)可形成Zn－Cu原電池所以C對。能量轉(zhuǎn)化率不可能達(dá)到100%，所以D錯(cuò)。 答案：C 2．下列各裝置能形成原電池的是(　　 ) 解析：判斷一個(gè)裝置能否構(gòu)成原電池，要看是否符合原電池的構(gòu)成條件：①電極材料(活動性不同的金屬、金屬與非金屬、金屬與金屬氧化物)；②電解質(zhì)溶液；③構(gòu)成閉合回路；④能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。A裝置：由于兩個(gè)電極是同種金屬，不能形成原電池；B裝置：酒精不是電解質(zhì)溶液，不能構(gòu)成原電池；C裝置：沒有形成閉合回路，不能形成原電池；D裝置：符合原電池構(gòu)成的條件，能形成原電池。 答案：D 3．如圖所示的裝置中，在產(chǎn)生電流時(shí)，以下說法不正確的是(　　 ) A．Fe是負(fù)極，C是正極 B．負(fù)極反應(yīng)式為：Fe－3e－===Fe3＋ C．內(nèi)電路中陰離子移向FeCl2溶液 D．電流由石墨電極流向Fe電極 解析：Fe與C作為原電池的電極，則Fe為負(fù)極，C是正極。Fe在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2＋，因此B項(xiàng)錯(cuò)誤，且左邊燒杯中正電荷增加，必然使鹽橋中的陰離子移向FeCl2溶液，電子由Fe電極流向石墨電極，則電流由石墨電極流向Fe電極。 答案：B 4．有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下： 實(shí)驗(yàn)裝置 部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 a極質(zhì)量減小；b極質(zhì)量增加 b極有氣體產(chǎn)生；c極無變化 d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生 電流從a極流向d極 由此可判斷這四種金屬的活動性順序是(　　 ) A．a(chǎn)>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>c 解析：由第一個(gè)裝置a極溶解，可知a極是負(fù)極，金屬活動性a>b，第二個(gè)裝置依據(jù)氧化性、還原性的規(guī)律金屬活動性b>c，故第三個(gè)裝置的金屬活動性d>c，由第四個(gè)裝置電流從a→d，則電子從d→a，故金屬活動性d>a。 答案：C 5．向等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b中分別加入過量的稀硫酸，同時(shí)向a中加少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系如下所示，正確的是(　　 ) 解析： Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，反應(yīng)速率較快，若向a中加入少量的CuSO4溶液，則有：Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4，消耗一部分Zn，生成的Cu附于Zn上，又構(gòu)成無數(shù)微小的Cu－Zn原電池，加快了Zn的反應(yīng)速率，所以Zn與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，加入CuSO4則反應(yīng)速率加快，應(yīng)先反應(yīng)完，但因Cu2＋消耗了一定量的Zn，生成H2的量要小于b。 答案：A 6．以鋅片和銅片為兩極，以稀硫酸為電解質(zhì)溶液組成原電池，當(dāng)導(dǎo)線中通過2 mol電子時(shí)，下列說法正確的是(　　 ) A．鋅片溶解了1 mol，銅片上析出1 mol H2 B．兩極上溶解和析出的物質(zhì)的質(zhì)量相等 C．鋅片溶解了31 g，銅片上析出了1 g H2 D．鋅片溶解了1 mol，硫酸消耗了0.5 mol 解析：在涉及原電池的有關(guān)計(jì)算中，關(guān)鍵是要把握住一點(diǎn)即兩極得、失電子數(shù)相等。利用這一特點(diǎn)，我們從電極反應(yīng)式看：負(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋；正極：2H＋＋2e－===H2↑。當(dāng)溶解1 mol鋅時(shí)失去2 mol電子，銅片上析出1 mol氫氣得到 2 mol電子，得失電子守恒，這樣即可推出A正確。 答案：A 二、非選擇題(本題包括3個(gè)小題，共52分) 7．(18分)由鋅片、銅片和200 mL稀H2SO4組成的原電池如下圖所示。 (1)原電池的負(fù)極反應(yīng)是__________，正極反應(yīng)是_________。 (2)電流的方向是________。 (3)一段時(shí)間后，當(dāng)在銅片上放出1.68 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí)，H2SO4恰好消耗一半。則產(chǎn)生這些氣體的同時(shí)，共消耗________g鋅，有________個(gè)電子通過了導(dǎo)線。 解析：由題意得產(chǎn)生0.075 mol H2，通過0.075 mol2＝0.15 mol電子，消耗0.075 mol Zn和0.075 mol H2SO4。所以m(Zn)＝0.075 mol 65 gmol－1＝4.875 g，N(e－)＝0.15 mol6.021023 mol－1＝9.031022。 答案：(1)Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑ (2)由Cu極流向Zn極　(3)4.875　9.031022 8．(16分)A、B、C、D四種金屬按下表中的裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 裝置 現(xiàn)象 二價(jià)金屬A不斷溶解 C的質(zhì)量增加 A上有氣泡產(chǎn)生 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題： (1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)是__________________。 (2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)是__________________。 (3)裝置丙中溶液的pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)四種金屬活動性由強(qiáng)到弱的順序是________。 解析：甲、乙、丙均為原電池裝置。依據(jù)原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負(fù)極、B為正極，活動性A>B；乙中C極質(zhì)量增加，即析出Cu，則B為負(fù)極，活動性B>C；丙中A上有氣體即H2產(chǎn)生，則A為正極，活動性D>A，隨著H＋的消耗，溶液pH逐漸變大。 答案：(1)A－2e－===A2＋　(2)Cu2＋＋2e－===Cu　　(3)變大　(4)D>A>B>C 9．(18分)為了避免鋅片與Cu2＋直接接觸發(fā)生反應(yīng)而影響原電池的放電效率，有人設(shè)計(jì)了如下裝置，按要求完成以下填空： (1)此裝置工作時(shí)，可以觀察到的現(xiàn)象是_________________，電池總反應(yīng)式為_________________________________________。 (2)以上電池中，鋅和鋅鹽溶液組成________，銅和銅鹽溶液組成________，中間通過鹽橋連接起來。 (3)電池工作時(shí)，硫酸鋅溶液中SO向________移動，硫酸銅溶液中SO向________移動。 (4)此鹽橋內(nèi)裝有含瓊膠的飽和KCl溶液，鹽橋是通過________移動來導(dǎo)電的。在工作時(shí)，K＋移向________。 解析：該裝置為鋅銅原電池，總反應(yīng)式為：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋，電池工作時(shí)，觀察到①電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，②鋅片不斷溶解，③銅片上有紅色物質(zhì)析出，其中Zn與ZnSO4溶液組成鋅半電池，Cu與CuSO4溶液組成銅半電池。電池工作時(shí)，ZnSO4溶液中SO向負(fù)極(鋅電極)移動，CuSO4溶液中SO向鹽橋移動，而鹽橋中，K＋向正極區(qū)(CuSO4溶液)移動，Cl－向負(fù)極區(qū)(ZnSO4溶液)移動，這樣靠離子的移動形成閉合回路而導(dǎo)電。 答案：(1)電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，鋅片逐漸溶解，銅片上有紅色物質(zhì)析出　Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu (2)鋅半電池　銅半電池　(3)鋅電極　鹽橋　　 (4)離子　正極區(qū)(CuSO4溶液)