1、化学反应能量转化的重要应用化学电池(40分钟70分)一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)1.(2020武汉高一检测)如图各装置中,溶液均为稀硫酸,不能构成原电池的是()【解析】选D。由构成原电池的条件知,D项不能形成闭合回路,不能构成原电池。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.在原电池中负极发生还原反应C.原电池工作时,阳离子向正极方向移动D.原电池中正极一定是不活泼金属【解析】选C。在原电池中,电子从负极流向正极;原电池中负极发生氧化反应;随着反应的进行,阳离子在正极被还原,所以电解质溶液中的阳离子向正极移动;原电池中一般正极金属比负极金属
2、活泼性差,但不一定是不活泼金属,故选C。3.(2020苏州高一检测)根据下列事实:X+Y2+X2+Y;Z+2H2O(冷)Z(OH)2+H2;Z2+氧化性比X2+弱;由Y、W电极组成的电池,电极反应为W2+2e-W、Y-2e-Y2+,可知X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序为()A.XZYWB.ZWXYC.ZYXWD.ZXYW【解析】选D。由得还原性:XY;由知单质Z能与冷水反应,Z为活泼的金属单质;由得还原性:ZX;由得还原性:YW,则有还原性ZXYW。4.(2020盐城高一检测)分析如图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是()A.中Al作为负极,中Fe作为负极B.中Mg作为正极,电极反应式
3、为2H2O+2e-2OH-+H2C.中Fe作为负极,电极反应式为Fe-2e-Fe2+D.中Cu作为正极,电极反应式为2H+2e-H2【解析】选B。Mg比Al活泼,在中Mg作负极,但在NaOH溶液中,Mg不反应,而Al可以反应,故中Al是负极。在浓硝酸中铁会钝化,故Cu为负极,Fe为正极。在中由于不断向Cu极附近通入空气,而O2比溶液中的H+得电子能力强,故Fe失去电子,在Cu极,O2得到电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-。【加固训练】下列各组材料中,不能组成原电池的是()选项ABCD两极材料Zn片、石墨Cu片、Ag片Zn片、Cu片Fe片、Cu片插入溶液H2SO4溶液A
4、gNO3溶液蔗糖溶液稀盐酸【解析】选C。C项中蔗糖是非电解质,不能组成原电池。5.(2020宿州高一检测)根据媒体报道,某公司将推出一种全新的银锌电池,这种银锌电池的续航能力要比锂离子电池强,有望取代锂电池。其放电过程可表示为Ag2O+ZnZnO+2Ag,此电池放电时,有关说法正确的是()A.电能转化为化学能B.电解质溶液是稀硫酸C.电子通过外电路从正极流向负极D.Zn作负极被氧化【解析】选D。原电池是化学能转化为电能的装置,A选项错误;从总反应方程式可以看出,电池放电后生成了ZnO,ZnO在酸性溶液中不能存在,所以电解质溶液一定不是稀硫酸,B选项错误;原电池中,电子通过外电路从负极流向正极,
5、C选项错误;负极发生氧化反应,D选项正确。6.(2020南宁高一检测)某原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+Zn2+Cu,则该反应的原电池组成正确的是()选项ABCD正极ZnCuAgCu负极CuZnCuFe电解质溶液CuCl2CuSO4H2SO4ZnCl2【解析】选B。根据原电池中发生的化学反应,负极反应为Zn-2e-Zn2+,正极反应为Cu2+2e-Cu。故选项B符合题意。7.(2020新乡高一检测)将纯锌片和纯铜片按如图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S均向铜片移动D.产生气泡的速率甲
6、比乙快【解析】选D。甲池中锌与铜用导线连接后浸入稀H2SO4中,形成原电池,乙池中仅发生锌与稀H2SO4的反应,不构成原电池。所以甲池中铜片表面有气泡产生,且气泡产生速率比乙快。乙池中铜片、锌片都不是电极,甲池中S移向负极(即锌片)。【加固训练】如图所示的装置中,M为金属活动性顺序表中位于氢之前的金属,N为石墨棒,下列关于此装置的叙述中不正确的是()A.N上有气体放出B.M为负极,N为正极C.是化学能转变为电能的装置D.导线中有电流通过,电流方向是由M到N【解析】选D。原电池中活泼金属为负极,失去电子,即M为负极;溶液中的氢离子在正极得到电子被还原为H2,则N为正极。电流方向应由正极(N)流向
7、负极(M)。8.(教材二次开发)某电池总反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,下列与此电池总反应不符的原电池是()A.铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池B.石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池C.铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池D.银片、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池【解析】选C。由电池总反应可知,Fe失去电子应作原电池的负极,正极反应为Fe3+e-Fe2+,则电解液必为含Fe3+的盐溶液,且正极的电极材料相对Fe较不活泼,故C项错误。二、非选择题(本题包括2小题,共30分)9.(15分)(2020潍坊高一检测)用A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。装置现
8、象A不断溶解形成二价金属离子C的质量增大A上有气泡产生根据实验现象回答下列问题:(1)装置甲中负极的反应式是_。(2)装置乙中正极的反应式是_。(3)装置丙中溶液的pH_(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)四种金属的活泼性由强到弱的顺序是_。【解析】题中装置甲、乙、丙均为原电池。甲中A不断溶解,则A为负极、B为正极,活泼性:AB;乙中C的质量增大,即C电极上析出Cu,则B为负极,活泼性:BC;丙中A上有气泡产生,则A为正极,活泼性: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)DABC10.(15分)如图所示,(1)在银圈和
9、铁圈(用细塑料棒连接)的连接处吊着一个绝缘的细丝,使之平衡,然后小心地在烧杯中央滴入CuSO4溶液。片刻后可观察到的现象是_;产生上述现象的原因是_。(2)将(1)中细塑料棒取下,使两环靠在一起,连接处吊着一个绝缘的细丝,调整圈的大小,使之平衡,然后小心地在烧杯中央滴入CuSO4溶液。片刻后可观察到的现象是_;其原因是_。(3)在下列方框内绘出以Fe+Cu2+Cu+Fe2+为原理的原电池,并注明两极、电解质溶液及电子的流向。【解析】(1)铁圈与CuSO4溶液置换出铜并存于铁圈上,每溶解56 g铁,则析出64 g铜,铁圈质量增加,而银圈不反应,质量不变,故可观察到铁圈下沉,银圈上浮。(2)二者连
10、接形成原电池,铁为负极溶解,质量减小,Ag上析出铜,质量增加,则铁圈上浮,银圈下沉。(3)以铁作负极、Ag或C作正极,含Cu2+的可溶性盐作电解质溶液。答案:(1)铁圈下沉,银圈上浮Fe与CuSO4反应析出铜,使铁圈的质量增加,而银圈质量不变(2)铁圈上浮,银圈下沉铁、银与CuSO4溶液形成原电池,铁为负极溶解,质量减小,Ag为正极,析出铜,质量增加(3)(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)11.(2020石嘴山高一检测)如图所示,杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球,调节杠杆使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液,一
11、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边浮力的变化)()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】选D。根据题意,若杠杆为绝缘体,滴入CuSO4溶液后,Cu在铁球表面析出,铁球质量增大,B端下沉;若杠杆为导体,滴入CuSO4溶液后,形成原电池,Cu在铜球表面析出,Fe部分溶解,A端下沉。12.(双选)(2020菏泽高一检测)最近,科学家研发了“全氢电池”,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 ()
12、A.右边吸附层中发生了还原反应B.负极的电极反应是H2-2e-+2OH-2H2OC.电池的总反应是2H2+O22H2OD.电解质溶液中Na+向左移动,Cl向右移动【解析】选C、D。本题考查有关原电池的反应原理,意在考查考生对原电池原理的理解及对相关原理的运用能力。由图可知,左边电极有电子流出,所以该电极应该为负极,电极上物质的主要变化为H2转变成H2O,发生氧化反应,右边电极为正极,电极上物质的主要变化为H+转变为H2,发生还原反应。由上述分析可知,右边电极为正极,发生还原反应,A项正确;负极的电极反应为H2-2e-+2OH-2H2O,B项正确;电池的总反应为消耗H2,生成H2,C项错误;由于
13、右边电极为正极,左边电极为负极,在电解质溶液中,阳离子往正极移动,阴离子则向负极移动,D项错误。【加固训练】对于锌-铜-硫酸组成的原电池,当电路中有1 mol电子通过时,理论上两极的变化是()锌片减轻32.5 g锌片增重32.5 g铜片上产生 1 g H2铜片上产生 1 mol H2A.和B.和C.和D.和【解析】选A。由原电池的负极反应式:Zn-2e-Zn2+及正极反应式:2H+2e-H2可知,当电路中有1 mol电子通过时,锌片减轻 32.5 g,铜片上产生1 g H2,则A项正确。二、非选择题(本题包括1小题,共20分)13.(2020连云港高一检测)将洁净的金属片A、B、C、D分别放置
14、在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧(如图所示)。在每次实验时,记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下:金属电子流动方向电压/VDDCu+0.78CCuC-0.15BBCu+1.35AACu+0.30已知:构成两电极的金属活动性相差越大,电压表的读数越大。请依据表中数据判断:(1)最活泼的金属为_。 (2)若滤纸改用NaOH溶液浸润,则在滤纸上能看到蓝色沉淀析出的是_金属,其负极的电极反应为_。 若滤纸上析出沉淀为9.8 g,则转移的电子数为_ mol。 【解析】(1)由电子流动的方向可知,A、B、D的金属活动性皆强于Cu,根据“构成两电极的金属活动性相差越大,电压表的读数越大”可知,B的金属活动性最大,C的金属活动性弱于Cu,不能从CuSO4溶液中置换出Cu。(2)由(1)的分析可知,只有在C金属与Cu组成的原电池中,Cu失电子生成Cu2+,进而与OH-结合产生蓝色沉淀。负极反应为Cu+2OH-2e-Cu(OH)2。因蓝色沉淀为Cu(OH)2,所以当析出9.8 g沉淀时,转移的电子数为2=0.2 mol。答案:(1)B(2)CCu-2e-+2OH-Cu(OH)20.2
