1、原电池的工作原理【基础通关】 (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(2021泰安高二检测)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是()A.铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡【解析】选C。原电池反应为ZnCuSO4=ZnSO4Cu。Cu电极作正极，Cu2在正极得电子，发生还原反应，A项错误；由于两半池中的阴离子SO不能透过半透膜，故c(SO)都不变，B项错误；甲池中由于生成Zn2，而乙池
2、中Cu22e=Cu，则乙池中的CuSO4部分变为ZnSO4，导致乙池中溶液总质量变大，C项正确；阴离子不能透过半透膜，D项错误。2.(双选)(2021南京高二检测)如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，离子导体为稀硫酸，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：X外电路YB若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为Zn，Y为石墨棒C若两电极都是金属，则它们的活动性为XYDX极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应【解析】选B、C。由图可知，电子的流动方向是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的活动性比Y的强；X极应发生氧化反应，
3、Y极应发生还原反应。3(双选)某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是()A.电池工作中，盐桥中的Cl向负极移动B负极反应式：2H2e=H2C工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变DFe作负极，发生氧化反应【解析】选A、D。根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥的作用是构成闭合回路和平衡两烧杯中的电荷，所以Cl向负极移动，故A正确；铁作负极，电极反应式：Fe2e=Fe2，正极反应式为2H2e=H2，故B错误；左烧杯中pH基本不变，右烧杯中消耗H，c(H)减小，pH增大，故C错误；总电极反应式为Fe2H=Fe2H2，铁作负极，发生氧化反应，故D正确。4有M、N、P、E四
4、种金属，已知：MN2=NM2；M、P用导线连接后放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡产生；N、E用导线连接后放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E22e=E，N2e=N2。则四种金属的还原性由强到弱的顺序是()AP、M、N、EBE、N、M、PCP、N、M、E DE、P、M、N【解析】选A。由知，还原性：MN；由知，M为原电池正极，故还原性：PM；由知，N为原电池负极，故还原性：NE。综上所述，还原性：PMNE。5(2021成都高二检测)等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加少量的CuSO4溶液，如图中产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系，正确的是()【解析】选A。若向a
5、中加入少量的CuSO4溶液，则发生反应：ZnCuSO4=CuZnSO4，消耗一部分Zn，生成的Cu附着于Zn上，构成无数微小的CuZn原电池，加快了Zn的反应速率，所以Zn与稀硫酸反应时，加入CuSO4溶液则反应速率加快，生成H2的量a小于b。【互动探究】若将题干中“等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸”改为“足量的等质量两份锌粉a、b分别加入50 mL等浓度的稀硫酸”，其余不变，则哪个选项符合？提示：B选项。锌是足量的，此时产生氢气的量取决于硫酸的量，而两者稀硫酸的物质的量相等，因此产生氢气的量相等。6(2021南阳高二检测)某小组为研究电化学原理，设计如图装置，下列叙述不正确的是()
6、Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu22e=CuC无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色Da、b连接起来，铁失电子的速率等于两端不连接的速率【解析】选D。a、b不连接，未形成原电池，Cu2与Fe在接触面上直接反应，A项正确；a、b用导线连接，铜片作正极，Cu2在该电极上得电子，B项正确；a、b连接与否，溶液中的Cu2均得电子发生还原反应生成Cu，Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；a、b连接起来，铁失电子的速率大于两端不连接的速率，D项错误。7.(2021北京丰台区高二检测)一种子弹头形
7、的纳米铜铂电池，它在稀溴水中能沿着铜极方向移动(如图)，电池反应为CuBr2=CuBr2。下列说法正确的是()A铜为电池的正极B铂不断溶解C稀溴水为离子导体D电池工作时实现机械能向电能再向化学能转化【解析】选C。由信息可知，铜铂电池中，Cu为负极，不断溶解，Pt为正极，质量不变，该装置中能量变化是将化学能转化为电能。8.(2021衡水高二检测)如图所示装置中，电流表A发生偏转，a极逐渐变粗，同时b极逐渐变细，c为离子导体，则a、b、c应是下列各组中的()Aa是Zn、b是Cu、c为稀H2SO4Ba是Cu、b是Zn、c为稀H2SO4Ca是Fe、b是Ag、c为AgNO3溶液Da是Ag、b是Fe、c为
8、AgNO3溶液【解析】选D。原电池工作时，a极逐渐变粗，同时b极逐渐变细，说明b极失去电子是负极，a极上金属离子得电子是正极，离子导体中含有先于H放电的金属阳离子，综上所述，D项符合。9.(双选)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为离子导体的无水LiClKCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。下列有关说法正确的是()A正极反应式：Ca2Cl2e=CaCl2B放电过程中，Li向硫酸铅电极移动C每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g PbD.常温时，在正负极间接上电流表或
9、检流计，指针不偏转【解析】选B、D。正极上发生还原反应，A项错误；放电过程中Li向正极移动，由电池的反应式得硫酸铅电极为正极，B项正确；由电池总反应式可知，每转移0.1 mol电子，理论上生成0.05 mol Pb，质量为10.36 g，C项错误；常温下，离子导体不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流，因此连接电流表或检流计，指针不偏转，D项正确。10.(2021郑州高二检测)如图所示，烧杯内盛有浓HNO3，在烧杯中放入用铜线相连的铁、铅两个电极，已知原电池停止工作时，Fe、Pb都有剩余。下列有关说法正确的是()AFe比Pb活泼，始终作负极BFe在浓HNO3中钝化，始终不会溶解C电池停止工作时
10、，烧杯中生成了Fe(NO3)3D利用浓HNO3作离子导体不符合“绿色化学”思想【解析】选D。开始时，离子导体是浓HNO3，Fe在浓HNO3中钝化，所以开始时Pb是负极：Pb2e=Pb2；随着反应的进行，浓HNO3变成稀HNO3，Fe变为原电池的负极：Fe2e=Fe2。由于最终Fe有剩余，所以不会生成Fe(NO3)3。根据Pb与浓HNO3反应：Pb4HNO3(浓)=Pb(NO3)22NO22H2O，过量的Fe与稀HNO3发生反应：3Fe8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O，可知反应产生了有害气体NO2、NO，会污染环境，不符合“绿色化学”思想。故选D。二、非选择题(本题包括2小题，
11、共30分)11(15分)为了避免锌片与Cu2直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如图所示的装置，按要求完成以下填空：(1)此装置在工作时，可以观察到的现象是_，电池的总反应式为_。(2)原电池工作时，CuSO4溶液中SO向_移动。(3)盐桥是通过_的定向移动实现导电的，若此盐桥内为KCl饱和溶液，则该电池在工作时，K移向_(填“正”或“负”)极。【解析】该装置为锌铜原电池，总反应式为ZnCu2=CuZn2，该电池工作时，观察到电流计指针发生偏转，锌片不断溶解，铜片上有红色物质析出。该电池工作时，CuSO4溶液中SO向盐桥移动。在原电池中，盐桥是通过离子定向移动实现导电的，若盐桥内
12、为KCl饱和溶液，K向正极移动。答案：(1)电流计的指针发生偏转，锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出ZnCu2=Zn2Cu(2)盐桥(3)离子正12.(15分)(2021大连高二检测)依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是_；离子导体Y是_。(2)银电极为电池的_极，发生的电极反应为_；X电极上发生的电极反应为_。(3)外电路中的电子是从_电极流向_电极。【解析】原电池正极发生还原反应，负极发生氧化反应，Ag作氧化剂，正极反应式为Age=Ag，则Cu作负极，负极反应式为Cu2e=Cu2，则Y为AgNO3溶
13、液，外电路中的电子由负极流向正极。答案：(1)铜AgNO3溶液(2)正Age=AgCu2e=Cu2(3)铜(或X)银【能力进阶】(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题，每小题5分，共10分)13(2021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()AOt1 s时，正极的电极反应式为2HNOe=NO2H2OBOt1 s时，溶液中的H向Cu电极移动Ct1 s之后，负极的电极反应式为Cu2e=Cu2Dt1 s时，
14、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2HNOe=NO2H2O，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Cu2e=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。14(双选)(2021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，也与离子导体有关。下列
15、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Cu2e=Cu2B由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，负极反应式为Al3e=Al3C由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al3OH3e=Al(OH)3D由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu2e=Cu2【解析】选A、C。铁比铜活泼，铁作负极，负极反应式为Fe2e=Fe2，故A错误；铝比铜活泼，铝作负极，负极反应式为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，由于NaOH过量，负极反应式为Al4OH3e=Al(OH)4，故C错误；Al遇浓硝酸发生钝化反应，则铜
16、作负极，负极反应式为Cu2e=Cu2，故D正确。二、非选择题(本题包括1小题，共20分)15某研究性学习小组根据反应2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3K2SO48H2O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，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。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SO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 molL1，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，SO向负极移动，即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为MnO5e8H=Mn24H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe25e=5Fe3。(4)溶液中的MnSO4浓度由1 molL1变为1.5 molL1，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 molL10.2 L0.1 mol，转移的电子为0.1 mol50.5 mol。答案：(1)a还原(2)乙(3)MnO5e8H=Mn24H2O5Fe25e=5Fe3(4)0.5