1、第1课时原电池的工作原理夯实基础轻松达标1.下列装置不可以组成原电池的是()解析C中的装置不能形成闭合回路。答案C2.如图所示装置,下列说法正确的是()A.Cu为正极,Cu片上发生还原反应B.Cu为正极,Cu片上发生氧化反应C.Cu为负极,Cu片上发生还原反应D.Cu为负极,Cu片上发生氧化反应解析原电池中,活动性较弱的金属一般作正极,正极上发生还原反应。答案A3.下列反应不可用于设计成原电池的是()A.CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2OB.2CH3OH+3O22CO2+4H2OC.Zn+2HClZnCl2+H2D.4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3解析自发进行的氧化还原反应
2、都可以设计成原电池。A项为非氧化还原反应,不能设计成原电池。答案A4.下列说法正确的是()A.原电池中,负极上发生的反应是还原反应B.原电池中,电流的方向是负极导线正极C.双液原电池中的盐桥也可以用金属导线代替D.在原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极解析A项,原电池负极上发生氧化反应;B项,电流的方向应是正极导线负极;C项,盐桥不能用导线代替。答案D5.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.用稀硝酸作电解质溶液B.用锌作原电池正极C.用铁作负极,铁的质量不变D.用铜作原电池正极解析根据原电池反应可以确定原电池负极为Fe,电解质溶液可以为稀盐酸或稀
3、硫酸等,但不能为稀硝酸,若为稀硝酸,则原电池反应为3Fe+8H+2NO3-2NO+3Fe2+4H2O。答案D6.关于锌、铜和稀硫酸构成的原电池的下列说法中正确的是()A.锌是正极,铜是负极B.电子从铜片经导线流向锌片C.负极的反应式为2H+2e-H2D.反应一段时间后,溶液的pH升高解析锌比铜活泼,应为原电池的负极,铜为正极,则A项错误;电子从负极流向正极,即电子从锌片经导线流向铜片,故B项错误;锌为负极,发生氧化反应,负极的反应式为Zn-2e-Zn2+,故C项错误;正极上氢离子得电子发生还原反应,则氢离子浓度减小,所以反应一段时间后,溶液的pH升高,D项正确。答案D7.右图是某同学设计的原电
4、池装置,下列叙述中正确的是()A.电极上发生还原反应,作原电池的负极B.电极的电极反应为Cu2+2e-CuC.该原电池的总反应为2Fe3+CuCu2+2Fe2+D.盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼胶,其作用是传递电子解析A项,该原电池中,电极为负极,负极发生氧化反应,电极反应为Cu-2e-Cu2+,A、B两项均错误;C项,正极反应为2Fe3+2e-2Fe2+,电池总反应为2Fe3+CuCu2+2Fe2+,C项正确;D项,盐桥的作用是形成闭合回路,通过阴、阳离子的移动平衡两溶液中的电荷,故传递的是阴、阳离子,而不是电子,D项错误。答案C8.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
5、一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡B.把镁条和铝条紧靠在一起浸入氢氧化钠溶液中,镁条表面出现气泡C.把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁D.把锌粒放入盛有稀盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速率增大解析选项A形成原电池,铜片作正极,表面出现氢气泡;选项B也形成原电池,但在强碱性溶液中,铝可以反应,镁不能,铝失去电子作负极,镁作正极,表面出现氢气泡;C选项铜片把三价铁离子还原为亚铁离子,不能置换出金属铁;D选项锌能置换出铜,锌、铜形成无数微小原电池,增大气泡放出速率。答案C9.用A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。装置甲乙丙现象A不断溶解形成二价金属离子C的质量增大A上
6、有气泡产生根据实验现象回答下列问题:(1)装置甲中负极的电极反应式是。(2)装置乙中正极的电极反应式是。(3)装置丙中溶液的pH(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)四种金属的活动性由强到弱的顺序是。解析装置甲、乙、丙均为原电池。甲中A不断溶解,则A为负极、B为正极,活动性AB;乙中C的质量增大,即C电极上析出Cu,则B为负极,活动性BC;丙中A上有气泡产生,则A为正极,活动性DA,随着溶液中H+的消耗,溶液的pH变大。答案(1)A-2e-A2+(2)Cu2+2e-Cu(3)变大(4)DABC提升能力跨越等级1.(双选)(2020山东青岛高二检测)将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀
7、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大解析图甲是一个原电池装置,负极(Zn):Zn-2e-Zn2+,正极(Cu):2H+2e-H2,形成原电池能增大产生氢气的速率;图乙中,Zn直接与稀硫酸反应生成H2:Zn+2H+Zn2+H2,甲、乙两烧杯中H2SO4均被消耗,溶液的pH均增大。答案CD2.有A、B、C、D四种金属。将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中,B不易腐蚀。将A、D分别投入等浓度盐酸中,D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液里,无明显变化;如果把铜浸入C的盐溶液里,有金属
8、C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是()A.DCABB.DABCC.DBACD.BADC解析A、B连接放入电解质溶液中,B不易腐蚀,说明活动性:AB。A、D与等浓度盐酸反应,D比A反应剧烈,说明活动性:DA。将铜浸入B的盐溶液里,无明显变化,说明活动性:B铜。铜浸入C的盐溶液里,C析出,说明活动性:铜C。综合比较,活动性由强到弱的顺序是:DABC。答案B3.(双选)获得“863计划和中科院一百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功,电解质为AlI3溶液,已知电池总反应为:2Al+3I22AlI3。下列说法不正确的是()A.该电池负极的电极反应为:Al-3e-Al3+B.电池工作时,
9、溶液中的铝离子向负极移动C.消耗相同质量的金属,用锂作负极时,产生电子的物质的量比铝多D.正极的电极材料是单质碘解析该电池中Al作负极,失电子,生成的Al3+向正极移动,故A正确,B不正确;碘单质能溶于水,是正极发生反应的物质,而不能作为电极材料,所以D不正确。答案BD4.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YB.若两电极分别为Zn和石墨棒,则X为石墨棒,Y为ZnC.若两电极都是金属,则它们的活动性为XYD.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
10、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极应发生氧化反应,Y极应发生还原反应。答案C5.图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是()A.甲中电池总反应的离子方程式为Cd(s)+Co2+(aq)Co(s)+Cd2+(aq)B.反应2Ag(s)+Cd2+(aq)Cd(s)+2Ag+(aq)能够发生C.盐桥的作用是形成闭合回路,并使两边溶液保持电中性D.乙中有1 mol电子通过外电路时,正极有108 g Ag析出解析由甲可知,Cd的活动性强于Co,由乙可知,Co的活动性强于Ag,即Cd的活动性强于Ag,故Ag不能置换出Cd,B项错误。答案B6.如图所示,杠杆AB
11、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,铜球质量增大而下降,A端低,B端高;若杠杆为绝缘体,则铁球和Cu
12、SO4溶液发生置换反应生成Cu覆于铁球表面,质量增加,A端高,B端低。答案D7.(1)利用反应Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2设计成如下图所示的原电池,回答下列问题: 写出电极反应式:正极:;负极:。图中X是,Y是。原电池工作时,盐桥中的(填“阳”或“阴”)离子向X溶液方向移动。(2)控制适合的条件,将反应2Fe3+2I-2Fe2+I2设计成如图所示的原电池。请回答下列问题:反应开始时,乙中石墨电极上发生(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为。甲中石墨电极上发生(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为。电流表读数为0时,反应达到平衡状态,此时在甲中加入FeCl2固体,则乙中的石
13、墨作(填“正”或“负”)极,该电极的电极反应式为。(3)利用反应2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极反应式为。解析(1)该原电池中Cu作负极,电极反应式为Cu-2e-Cu2+;石墨作正极,电极反应式为2Fe3+2e-2Fe2+。X溶液应为FeCl3溶液,Y溶液应为CuCl2溶液。原电池工作时,盐桥中的阳离子向正极移动。(2)根据反应2Fe3+2I-2Fe2+I2,原电池的电极反应:负极2I-2e-I2,发生氧化反应;正极2Fe3+2e-2Fe2+,发生还原反应。当电流表读数为0时反应达平衡,此时,在甲中加入FeCl2固体,2Fe3+2
14、I-2Fe2+I2平衡向左移动。因此,右侧石墨作正极,电极反应式为I2+2e-2I-;左侧石墨作负极,电极反应式为2Fe2+-2e-2Fe3+。(3)Cu作负极,O2在正极上得电子:O2+4e-+4H+2H2O。答案(1)2Fe3+2e-2Fe2+Cu-2e-Cu2+FeCl3CuCl2阳(2)氧化2I-2e-I2还原2Fe3+2e-2Fe2+正I2+2e-2I-(3)O2+4e-+4H+2H2O8.(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应:;银片上发生的电极反应:。(2)若该电池中两电极的总质量为60 g,工作一段时间后,取出锌片和银片洗净干燥后
15、称重,总质量为47 g,试计算:产生氢气的体积(标准状况);通过导线的电量。(已知NA=6.021023 mol-1,1个电子所带的电量为1.6010-19 C)解析(1)锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,锌片作负极,失电子发生反应:Zn-2e-Zn2+;溶液中H+在正极上得电子生成氢气。答案(1)Zn-2e-Zn2+2H+2e-H2(2)解:锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量,设产生的氢气在标准状况下的体积为x。Zn+2H+Zn2+H265 g22.4 L60 g-47 g=13 gxx=13 g22.4 L65 g=4.48 L反应消耗的锌的物质的量为:13 g65 gmol
16、-1=0.2 mol通过导线的电量为:0.20 mol26.021023 mol-11.6010-19 C3.8510 4 C答:产生氢气的体积是4.48 L;通过导线的电量为3.85104 C。贴近生活拓展创新某研究性学习小组欲探究原电池的形成条件,按下图所示装置进行实验并得到下表实验结果:实验序号AB烧杯中的液体灵敏电流计指针有无偏转1ZnZn乙醇无2ZnCu稀硫酸有3ZnZn稀硫酸无4ZnCu苯无5CuC氯化钠溶液有6MgAl氢氧化钠溶液有分析上述实验,回答下列问题:(1)实验2中电流由(填“A”或“B”,下同)极流向极。(2)实验6中电子由B极流向A极,表明负极是(填“镁”或“铝”)电
17、极。(3)实验5表明。A.铜在潮湿空气中不会被腐蚀B.铜的腐蚀是自发进行的(4)分析上表有关信息,下列说法不正确的是。A.相对活泼的金属一定作负极B.失去电子的电极是负极C.烧杯中的液体必须是电解质溶液D.原电池中,浸入同一电解质溶液中的两个电极,是活泼性不同的两种金属(或其中一种是导电的非金属)解析(1)原电池中,电流由正极流向负极,实验2中,Cu为正极,Zn为负极;(2)电子由负极流向正极,实验6中电子由B极流向A极,表明负极是Al;(3)实验5说明铜的腐蚀是自发进行的;(4)判断原电池负极时,不能简单地比较金属的活动性,要看反应的具体情况,如Al在强碱溶液中比Mg更易失电子,形成原电池时,Al作负极,Mg作正极,故A错误。答案(1)BA(2)铝(3)B(4)A