1、第四章化学反应与电能第一节原电池第1课时原电池的工作原理课后篇素养形成必备知识基础练1.下列装置不可以组成原电池的是()答案C解析C中的装置不能形成闭合回路。2.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片上发生氧化反应答案A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。3.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+6H2
2、O4Al(OH)3答案A解析自发进行的氧化还原反应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。4.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,阴离子移向负极答案D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。5.某原电池反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2+H2,则下列说法正确的是()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.用铜作原电池正极答案D解析根据原电池反应可以
3、确定原电池负极为Fe,电解质溶液可以为稀盐酸或稀硫酸等,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。6.关于锌、铜和稀硫酸构成的原电池的下列说法正确的是()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升高答案D7.右图是某同学设计的原电池装置,下列叙述正确的是()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,其作用是传递电子答案C解析A项,该原电池中,电极
4、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。8.现有电极材料:铁、铜、银、石墨、锌、铝;电解质溶液:CuCl2溶液、FeSO4溶液、Fe2(SO4)3溶液、盐酸。按要求回答下列问题:(1)电工操作上规定,不能把铜导线和铝导线连接在一起使用,请说明原因。(2)若电极材料选铜和石墨,电解质溶液选硫酸铁溶液,外加导线,能否构成原电池?,若能,请写出电极反应
5、,负极,正极。若不能后面两空不填。(3)利用上述电极材料和电解质溶液,根据反应Fe+2Fe3+3Fe2+设计一个双液(带盐桥)的原电池,画出实验装置图,并注明电极材料和溶液,写出电极反应。答案(1)铜和铝形成原电池加速铝导线的腐蚀(2)能Cu-2e-Cu2+2Fe3+2e-2Fe2+(3)负极:Fe-2e-Fe2+,正极:2Fe3+2e-2Fe2+解析(1)铜导线和铝导线连接在一起容易形成原电池而导致铝被腐蚀。(2)铜能和Fe2(SO4)3溶液发生自发的氧化还原反应Cu+Fe2(SO4)3CuSO4+2FeSO4,在一定条件下能设计成原电池。(3)将反应Fe+2Fe3+3Fe2+设计成双液原电
6、池,则负极材料应选择Fe,正极材料选择比铁不活泼的Cu、Ag或石墨;负极铁应插入FeSO4溶液中,正极应插入Fe2(SO4)3溶液中。9.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。答案(1)A-2e-A2+(2)Cu2+2e-Cu(3)变大(4)DABC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
7、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。关键能力提升练10.(双选)(2020山东青岛高二检测)将纯锌片和纯铜片按右图所示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.两烧杯中溶液的pH均增大D.产生气泡的速率甲比乙大答案CD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
8、两烧杯中H2SO4均被消耗,溶液的pH均增大。11.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答案B12.(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,溶液中的铝离子向负
9、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答案BD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。13.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答案C解析由图可知,电子的流动方向是X外电路Y
10、,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。14.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析出答案B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。15.(1)利用反应Cu+2FeCl
11、3CuCl2+2FeCl2设计成如右图所示的原电池,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
12、可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极反应式为。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+2H2O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
13、。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+2I-2Fe2+I2平衡向左移动。因此,乙中石墨作正极,电极反应式为I2+2e-2I-;甲中石墨作负极,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。学科素养拔高练16.已知可逆反应:AsO43-+2I-+2H+AsO33-+I2+H2O。据此反应设计出如图所示的实验装置。进行如下操作:()向B烧杯中逐滴加入浓盐酸,发现电流表指针偏转;()若改向B烧杯中滴加40%NaOH溶液,发现电流表指针向()中相反方向偏转。试回答下列问题:(1)两次操作过程中电流表指针
14、发生偏转的原因是。(2)两次操作过程中指针偏转方向相反的原因是。(3)()操作过程中,C1棒为极,发生的反应为。(4)()操作过程中,C2棒为极,发生的反应为。答案(1)两次操作均发生原电池反应,所以电流表指针会发生偏转(2)两次操作,电极相反,电子流向相反,因而指针偏转方向相反(3)负2I-2e-I2(4)负AsO33-+2OH-2e-AsO43-+H2O解析根据题中信息,反应AsO43-+2I-+2H+AsO33-+I2+H2O,加入浓盐酸,则c(H+)浓度增大,平衡右移,则操作()中I-反应得到I2,AsO43-反应生成AsO33-;加入浓NaOH溶液,OH-中和溶液中的H+,导致c(H+)减小,平衡左移,则操作()中增大OH-浓度,AsO33-反应生成AsO43-,I2反应得到I-。操作()中C1棒上I-反应得到I2,则C1棒为负极,电极反应为2I-2e-I2。操作()中C2棒上AsO33-反应生成AsO43-,则C2棒为负极,电极反应为AsO33-+2OH-2e-AsO43-+H2O。
