1、课时跟踪检测(四)原电池的工作原理题型一化学能与电能的转化1下列装置工作时，将化学能转化为电能的是()A.风力发电机B.硅太阳能电池C.纽扣式银锌电池D.电解熔融氯化钠解析：选C该装置将风能转化为电能，A错误；该装置将太阳能转化为电能，B错误；该装置将化学能转化为电能，C正确；该装置将电能转化为化学能，D错误。题型二原电池的工作原理2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是为了连通电路，所以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：选DA项，负极上发生氧化反应；B项，电流的方向应是正极导线负
2、极；C项，盐桥不能用导线代替。3铜锌原电池工作原理如图所示，下列说法正确的是()A.锌片上的电极反应为Zn2e=Zn2B负极上发生还原反应C外电路中，电子从铜片经导线流向锌片D铜是正极，铜片上有气泡产生解析：选A金属锌是负极，发生氧化反应，电极反应为Zn2e=Zn2，故A正确；原电池负极发生氧化反应，故B错误；Zn为负极，Cu为正极，外电路中，电子从锌片经导线流向铜片，故C错误；铜是正极，铜片上铜离子放电，有铜析出，无气体生成，故D错误。4由锌片、铜片和200 mL稀H2SO4组成的原电池如图所示。(1)原电池的负极反应式是_，正极反应式是_。(2)外电路中电流的方向是_。(3)一段时间后，当
3、在铜片上放出2.24 L(标准状况)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗_g锌，此时转移的电子的物质的量为_，原硫酸的物质的量浓度是_(设溶液体积不变)。解析：(1)根据电极材料可知，锌为负极，电极反应式为Zn2e=Zn2，铜为正极，电极反应式为2H2e=H2；(2)外电路中电流从正极流向负极；(3)当正极上放出2.24 L(标准状况)氢气时，则有：ZnH2SO4=ZnSO4H2 2e65 g1 mol 22.4 L 2 molmn(H2SO4) 2.24 L n(e)计算可得：m6.5 g，n(H2SO4)0.1 mol，n(e)0.2 mol，则c(H2SO4)1.
4、0 molL1。答案：(1)Zn2e=Zn22H2e=H2(2)由Cu极流向Zn极(3)6.50.2 mol1.0 molL1题型三原电池原理的应用5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；c极有气体产生电流从a极流向d极由此判断这四种金属的活动性顺序是()Aabcd BbcdaCdabc Dabdc解析：选C由第一个装置中a极溶解可知a为负极，金属活动性：ab；第二个装置依据金属活动顺序可知金属活动性：bc；同理由第三个装置中d极溶解可知d极为负极，金属活动性：dc；由第四个装置中电流从
5、a极流向d极可知电子从d极流向a极，故金属活动性：da；综上分析，则选项C符合题意。6一个电池反应的离子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，该反应的原电池的正确组合是()选项ABCD正极ZnCuCuFe负极CuZnZnZn电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl解析：选C该原电池负极为Zn，正极为比Zn不活泼的金属或石墨等，电解质溶液中含有Cu2，故只有C选项正确。7根据反应KMnO4FeSO4H2SO4MnSO4Fe2(SO4)3K2SO4H2O(未配平)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 molL1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有琼脂凝胶，内含K2SO4
6、。下列说法不正确的是()A石墨b是原电池的负极，发生氧化反应B甲烧杯中的电极反应式：MnO5e8H=Mn24H2OC电池工作时，盐桥中的阴、阳离子分别向乙、甲烧杯中移动，保持溶液中的电荷平衡D忽略溶液体积变化，Fe2(SO4)3浓度变为1.5 molL1时，反应中转移的电子的物质的量为0.1 mol解析：选D根据题给反应可知，Fe2的化合价升高，则石墨b为负极，发生氧化反应，故A正确；石墨a为正极，发生还原反应，电极反应式为MnO5e8H=Mn24H2O，故B正确；盐桥的作用是形成闭合回路，同时保持溶液中的电荷平衡，根据原电池工作原理知，阳离子向正极移动，即K向甲烧杯移动，SO向乙烧杯移动，故
7、C正确；负极的电极反应式为Fe2e=Fe3，生成的Fe3的物质的量为(2001031.5220010312)mol0.2 mol，因此外电路中转移电子的物质的量为0.2 mol，故D错误。8根据下图，判断下列说法中错误的是()A导线上电子由Ag极流向石墨极B负极电极反应式：Fe3e=Fe2C盐桥中阴离子移向AgNO3溶液D电池反应为Fe3Ag=Fe2Ag解析：选B银作原电池的负极，电子从银极流向石墨极，正确，不选A；负极是银极，银失去电子生成银离子，错误，选B；盐桥中的阴离子移向负极，即向硝酸银溶液移动，正确，不选C；电池反应为银与铁离子反应生成银离子和亚铁离子，正确，不选D。9将反应Cu(s
8、)2Ag(aq)=Cu2(aq)2Ag(s)设计成如图所示的原电池，下列叙述正确的是()AKNO3盐桥中的K移向Cu(NO3)2溶液B该原电池可使用KCl盐桥C工作一段时间后，Cu(NO3)2溶液中c(Cu2)增大D取出盐桥后，电流表的指针依然发生偏转解析：选C该原电池中Cu为负极，Cu极的电极反应式为Cu2e=Cu2，Ag为正极，Ag极的电极反应式为Age=Ag。A项，KNO3盐桥中的K移向正极，即移向AgNO3溶液，错误；B项，KCl与AgNO3反应会生成AgCl沉淀，不能使用KCl盐桥，错误；C项，由于负极反应生成的Cu2进入Cu(NO3)2溶液中，故工作一段时间后，Cu(NO3)2溶液
9、中c(Cu2)增大，正确；D项，取出盐桥后，不能形成闭合回路，电流表的指针不会发生偏转，错误。10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，负极的电极反应式为Fe2e=Fe2B由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，负极的电极反应式为Al3e=Al3C由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Al4OH3e=AlO2H2OD由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极的电极反应式为Al3e=Al3解析：选D铁比铜活泼，铁作负极，负极的电极反应式为Fe2e=Fe2，故A正确；铝比铜活泼，铝作负极，负极的电极
10、反应式为Al3e=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，负极的电极反应式为Al4OH3e=AlO2H2O，故C正确；Al遇浓硝酸发生钝化，则铜作负极，负极的电极反应式为Cu2e=Cu2，故D错误。11按下图装置实验，若x轴表示流出负极的电子的物质的量，则y轴应表示()c(Ag)c(NO)a棒的质量b棒的质量溶液的质量A BC D解析：选D在这个原电池中，负极：Fe2e=Fe2，使a棒质量减轻；正极：Age=Ag，使b棒增重，但溶液中c(NO)不变；反应过程中每溶解56 g铁，析出216 g银，故溶液质量减轻。12某校化学兴趣小组为了探究原电池工作原理，进行如
11、下系列实验。请分析实验结果并回答相应问题。(1)实验一中，铜片、锌片表面均有红色物质析出，电流表指针偏转，但较短时间内电流明显减小。实验结束时测得锌片减少了3.94 g，铜片增重了3.84 g，则该原电池的工作效率是_(指参加原电池反应的锌占反应总量的百分率)。(2)实验二中，刚将铜片、锌片插入溶液中时电流表指针偏转，但立即就归零了。为什么锌的电子不能持续通过导线流向铜极给Cu2？_。(3)实验三中，盐桥中K移向_(填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液，如果Zn的消耗速率为1103 mols1，则K的迁移速率为_mols1。与实验一比较，实验三原电池的工作效率大大提高，原因是_。(4)根据实
12、验一、二、三可得出的结论是_(写出两点即可)。解析：(1)铜片、锌片表面均有红色物质铜析出，固体减小的质量为3.94 g3.84 g0.1 g，根据反应关系式：ZnCum(减小) 65641 6.5 g0.1 g参加反应的锌的质量为6.5 g，根据电子守恒得，参加原电池反应的锌的物质的量为n(Zn)n(Cu)0.06 mol，该原电池的工作效率为100%60%。(2)由于锌失电子形成Zn2进入溶液，使其显正电性，Cu2得电子使溶液显负电性，这两种因素均阻碍电子流向铜板，未形成闭合回路。(3)实验三中，铜为正极，锌为负极，电流在外电路由铜流向锌，溶液中电流由锌流向铜，所以钾离子移向CuSO4 溶
13、液，氯离子移向硫酸锌溶液；根据电荷守恒可知，如果Zn的消耗速率为1103 mols1，则K的迁移速率为2103 mols1；实验一中Zn直接和硫酸铜接触，有少量的铜离子在锌的表面得电子发生反应，而实验三中氧化剂和还原剂互不接触，电子只能通过导线发生转移，所以工作效率大大提高。(4)根据实验一、二、三可得出的结论是Zn的活泼性比Cu的强、原电池的两极需要形成闭合回路才能产生电流、有盐桥的原电池可以提高工作效率。答案：(1)60%(2)未形成闭合回路(3)CuSO42103氧化剂和还原剂互不接触，电子只能通过导线发生转移(4)Zn的活泼性比Cu的强、原电池的两极需要形成闭合回路才能产生电流、有盐桥
14、的原电池可以提高工作效率(其他答案合理也可)13某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 molL1的稀H2SO4中，乙同学将电极放入6 molL1的NaOH溶液中，如图所示。(1)写出甲池中发生的原电池反应的电极反应式：负极：_，正极：_。(2)写出乙池中发生的原电池反应的电极反应式：负极：_，正极：_。电池反应方程式为_。(3)如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出_的活动性更强，而乙会判断出_的活动性更强。(填写元素符号)(4)由此实验，
15、可得到如下哪些结论？_(填字母)。A利用原电池反应判断金属活动性顺序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、反应条件多变，应具体问题具体分析(5)上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池中正、负极”的做法_(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案：_。解析：(1)甲池中电池反应方程式为MgH2SO4=MgSO4H2，Mg作负极，电极反应式为Mg2e=Mg2，Al作正极，电极反应式为2H2e=H2。(2)乙池中电池反应方程式为2Al2NaOH2H
16、2O=2NaAlO23H2，负极上为Al与OH反应生成AlO，电极反应式为2Al6e8OH=2AlO4H2O；正极产物为H2，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2。(3)甲池中Mg为负极，Al为正极；乙池中Al为负极，Mg为正极，若根据负极材料金属比正极材料金属活泼判断，则甲会判断出Mg的活动性更强，乙会判断出Al的活动性更强。(4)Mg的金属活动性一定比Al强，金属活动性顺序是正确的，应用广泛。(5)判断原电池的正、负极可根据回路中电流的流向或电子的流向等进行判断，直接利用金属活动性顺序判断原电池的正、负极是不可靠的。答案：(1)Mg2e=Mg22H2e=H2(2)2Al8OH6e=2Al
17、O4H2O6H2O6e=6OH3H22Al2OH2H2O=2AlO3H2(3)MgAl(4)AD(5)不可靠将两种金属电极连上电流表而构成原电池，利用电流表检测电流的方向，从而判断电子的流动方向，再来确定原电池的正、负极(合理即可)14(1)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理如下图所示。回答下列问题：Pt电极上还需通入的气体是_。写出NiO电极的电极反应式：_。(2)盐桥电池是一种比较普遍的原电池，该电池反应原理如下图所示。负极电极反应式为_。当电路中通过0.1 mol电子时，两电极质量差为_g，此时原电池电解质溶液的总质量与开始时电解质溶液的总质量的差为_g(不考虑溶液离子向盐桥
18、移动)。解析：(1)Pt电极上为了使由O2转化而来的O2成为NO，还需通入的气体是N2O5。NiO电极的电极反应式：NO2eNO=N2O5。(2)负极是铁电极，其电极反应式为Fe2 e=Fe2。当电路中通过0.1 mol电子时，负极消耗0.05 mol即2.8 g Fe，正极得到0.05 mol即3.2 g Cu，两电极质量差为(2.83.2)g6 g，负极产生0.05 mol即2.8 g Fe2，正极消耗0.05 mol即3.2 g Cu2，盐桥中0.1 mol 即7.45 g KCl移向溶液，此时原电池电解质溶液的总质量与开始时电解质溶液的总质量的差为(2.83.27.45)g7.05 g。答案：(1)N2O5NO2eNO=N2O5(2)Fe2e=Fe267.05