1、原电池的工作原理 (40分钟70分)一、选择题(本题包括10小题,每小题4分,共40分)1.(2020芜湖高二检测)对于原电池的电极名称,下列叙述错误的是()A.发生氧化反应的一极为负极B.正极为电子流入的一极C.相对不活泼的金属为负极D.电流流出的一极为正极【解析】选C。原电池中相对活泼的金属为负极,发生氧化反应;相对不活泼的金属(或非金属导体)为正极,发生还原反应。2.(2020西城高二检测)在如图所示的水果(柠檬)电池中,外电路上的电流从X电极流向Y电极。若X为铁,则Y可能是()A.锌B.石墨C.银D.铜【解析】选A。电流的方向与电子的移动方向相反,由已知条件知电子由Y电极流向X电极,因
2、此Y电极的金属活动性强于铁,故Y电极只能为选项中的锌。3.(2020兰州高二检测)在理论上不能用于设计原电池的化学反应是 ()A.H2SO4(aq)+BaCl2(aq)BaSO4(s)+2HCl(aq)H0B.2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)H0C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)4Fe(OH)3(s)H0D.3Cu(s)+8HNO3(aq)3Cu(NO3)2(aq)+2NO(g)+4H2O(l)HCoAg,B错误;盐桥的作用是平衡电荷且构成闭合回路,C正确;根据Ag+e-Ag知转移1 mol电子时,正极析出Ag为108 gmol-11 mol=
3、108 g,D正确。9.(2020衡阳高二检测)有A、B、D、E四种金属,当A、B组成原电池时,电子流动方向是AB;当A、D组成原电池时,A为正极;B与E构成原电池时,电极反应式为E2+2e-E,B-2e-B2+。则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为()A.ABEDB.ABDEC.DEABD.DABE【解析】选D。原电池电子由负极流向正极,负极活泼,故活动性AB;当A、D组成原电池时,A为正极,金属活动性为DA;B与E构成原电池时,B失去电子,即B作负极,金属活动性为BE,故A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为DABE。10.(2020哈尔滨高二检测)一个原电池的总反应方程式为Zn+Cu2+
4、Zn2+Cu,该原电池可能为()选项ABCD正极CuAlZnFe负极ZnZnCuZn电解质溶液H2SO4CuSO4ZnCl2CuCl2【解析】选D。由总反应式可知,Zn被氧化,失去电子,Zn应为负极;Cu2+被还原,得电子,即电解质溶液应含Cu2+,由此排除选项A、C,而且正极金属应比Zn活动性弱,可排除选项B。二、非选择题(本题包括2小题,共30分)11.(16分)(2020九江高二检测)根据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Ag(s),设计的原电池如图所示,其中盐桥内装琼脂-饱和KNO3溶液。请回答下列问题:世纪金榜导学号(1)电极X的材料是_;电解质溶液Y是_
5、。(2)银电极为电池的_极,写出两电极的电极反应式:银电极:_;X电极:_。(3)外电路中的电子是从_电极流向_电极。(4)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是_(填字母)。A.K+B.NC.Ag+D.S(5)其中CuSO4溶液能否被H2SO4(稀)溶液代替_。Ag电极能否被石墨代替_。【解析】(1)由反应方程式可知,Cu为还原剂,作负极,即Cu为X极;Ag+(aq)为氧化剂,即Y应为AgNO3溶液。(2)银电极为电池的正极,正极发生还原反应:2Ag+2e-2Ag,负极(X电极)发生氧化反应:Cu-2e-Cu2+。(3)外电路中的电子从Cu电极(负极)流向Ag电极(正极)。(4)左边烧杯中Cu
6、-2e-Cu2+,阳离子浓度增加,故盐桥中的阴离子N移向CuSO4溶液中。(5)CuSO4溶液主要具有导电性的作用,可以被其他不与Cu反应的电解质溶液代替。正极本身不参与反应,只要是活泼性比Cu差的金属或能导电的非金属均可以作电极,故Ag电极能被石墨代替。答案:(1)CuAgNO3溶液(2)正2Ag+2e-2AgCu-2e-Cu2+(3)CuAg(4)B(5)能能12.(14分)(2020大连高二检测)有A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体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
7、_。(3)装置丙中溶液的pH_(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是_。【解析】甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理,甲中A不断溶解,则A为负极、B为正极,活动性AB;乙中C极增重,即析出Cu,则B为负极,活动性BC;丙中A上有气体产生即有H2产生,则A为正极,活动性DA,随着H+的消耗,丙溶液pH变大。答案:(1)A-2e-A2+(2)Cu2+2e-Cu(3)变大(4)DABC【补偿训练】(2020运城高二检测)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;
8、c极有气体产生电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是() A.abcdB.bcda C.dabcD.abdc【解析】选C。由第一个装置a极溶解,可知a极是负极,金属活动性ab,第二个装置依据氧化性、还原性的规律知金属活动性bc,由第三个装置知金属活动性dc,由第四个装置电流从ad,则电子从da,故金属活动性da。 (20分钟30分)一、选择题(本题包括1小题,共10分)13.(2020德阳高二检测)工业上常将铬镀在其他金属表面,同铁、镍组成各种性质的不锈钢,在如图装置中,观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡,而图2装置中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量有色气体,则下列叙
9、述正确的是()A.图1为原电池装置,Cu电极上产生的是O2B.图2装置中Cu电极上发生的电极反应式为Cu-2e-Cu2+C.由实验现象可知:金属活动性CuCrD.两个装置中,电子均由Cr电极流向Cu电极【解析】选B。A项,图1为原电池装置,由于铜电极上产生大量的无色气泡,可知应为H+得电子生成H2,故铜为正极,错误;B项,图2装置中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量有色气体,说明铜为负极,铬电极为正极,负极发生Cu-2e-Cu2+,正确;C项,由图1可知,Cr为负极,Cu为正极,根据原电池原理可知金属铬的活动性比铜强,错误;D项,图1中,电子由负极Cr经导线流向正极Cu,图2中电子由负极Cu
10、经导线流向正极Cr,错误。【补偿训练】1.(2020泰安高二检测)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(如图甲),测得原电池的电流(I)随时间(t)的变化如图乙所示。已知Ot1 s时,原电池的负极是Al片,反应过程中有红棕色气体产生。下列说法不正确的是()A.Ot1 s时,正极的电极反应式为2H+N-e-NO2+H2OB.Ot1 s时,溶液中的H+向Cu电极移动C.t1 s之后,负极的电极反应式为Cu-2e-Cu2+D.t1 s时,原电池中电子流动方向发生改变是因为Al在浓硝酸中钝化,氧化膜阻碍了Al的进一步反应【解析】选A。原电池的正极发生还原反应,电极反应式为2H+
11、N+e-NO2+H2O,故A错误;在Ot1 s时,铝作负极,在电场作用下,阳离子向电池正极移动,即溶液中的H+向Cu电极移动,故B正确;由图乙得t1 s时刻电流方向改变,说明电池的负极发生变化,所以t1 s之后,负极的电极反应式为Cu-2e-Cu2+,故C正确;t1 s时,原电池中电子流动方向发生改变是因为Al在浓硝酸中钝化,氧化膜阻碍了Al的进一步反应,故D正确。2.(2020宁波高二检测)原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法错误的是()A.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池,负极反应式为Cu-2e-Cu2+B.由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池,负极
12、反应式为Al-3e-Al3+C.由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池,负极反应式为Al+4OH-3e-Al+2H2OD.由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池,负极反应式为Cu-2e-Cu2+【解析】选A。铁比铜活泼,铁作负极,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,故A错误;铝比铜活泼,铝作负极,负极反应式为Al-3e-Al3+,故B正确;虽然镁比铝活泼,但镁不与氢氧化钠溶液反应,因此铝作负极,负极反应式为Al+4OH-3e-Al+2H2O,故C正确;Al遇浓硝酸发生钝化反应,则铜作负极,负极反应式为Cu-2e-Cu2+,故D正确。二、非选择题(本题包括1小题,共20分)14.某研究性学习小组根据反应
13、2KMnO4+10FeSO4+8H2SO42MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O设计如下原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 molL-1,溶液的体积均为200 mL,盐桥中装有饱和K2SO4溶液。世纪金榜导学号回答下列问题:(1)此原电池的正极是石墨_(填“a”或“b”),发生_反应。(2)电池工作时,盐桥中的S移向_(填“甲”或“乙”)烧杯。(3)两烧杯中的电极反应式分别为甲_,乙_。(4)若不考虑溶液的体积变化,MnSO4浓度变为1.5 molL-1,则反应中转移的电子为_mol。【解析】(1)根据题目提供的总反应方程式可知,KMnO4作氧化剂,发生还原反应,故石墨a是正极。(2)电池工作时,S向负极移动,即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为Mn+5e-+8H+Mn2+4H2O;乙烧杯中的电极反应式为5Fe2+-5e-5Fe3+。(4)溶液中的MnSO4浓度由1 molL-1变为1.5 molL-1,由于溶液的体积未变,则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 molL-10.2 L=0.1 mol,转移的电子为0.1 mol5=0.5 mol。答案:(1)a还原(2)乙(3)Mn+5e-+8H+Mn2+4H2O5Fe2+-5e-5Fe3+(4)0.5