2020-2021学年高中化学课堂讲义(人教版选修四)配套试题：第四章-第一节-原电池.docx

第一节　原电池

[经典基础题]
题组1　原电池的工作原理
1．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联通电路，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
答案　D
解析　A项，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。
2．在铜—锌—硫酸构成的原电池中，当导线中有1 mol电子通过时，理论上的两极变化是 (　　)
①锌片溶解32.5 g　②锌片增重32.5 g　③铜片上析出1 g H2　④铜片上析出1 mol H2
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
答案　A
解析　负极：Zn　－　2e－===Zn2＋。
0.5 mol 1 mol
正极：2H＋＋2e－===H2↑
1 mol 0.5 mol
所以Zn溶解32.5 g，铜片上析出1 g H2，①③正确。
3. 如图所示装置，电流计G发生偏转，同时A极渐渐变粗、B极渐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的 (　　)
A．A是Zn，B是Cu，C为稀H2SO4
B．A是Cu，B是Zn，C为稀H2SO4
C．A是Fe，B是Ag，C为AgNO3液
D．A是Ag，B是Fe，C为AgNO3液
答案　D
解析　依据电极现象可以推断，A为正极，B为负极，电解质溶液必需为不活泼金属的盐溶液，D项符合。
4．某原电池的总反应离子方程式为：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，不能实现该反应的原电池为 (　　)
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液
B．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
C．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
答案　B
解析　依据2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可以推断，铁作负极，比Fe活泼性弱的Cu、Ag或C棒作正极，电解质溶液中含有Fe3＋，B不符合。
5．如图所示的装置中，在产生电流时，以下说法正确的是(　　)
A．Fe是阴极，C是阳极
B．负极反应式为：Fe－3e－===Fe3＋
C．盐桥中阴离子移向FeCl3溶液
D．导线中的电流由石墨电极流向Fe电极
答案　D
解析　由于Fe＋2FeCl3===3FeCl2，所以Fe为负极，C为正极。负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。盐桥中的阴离子移向负极区域。
6．理论上不能设计为原电池的化学反应是 (　　)
A．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＜0
B．HNO3(aq)＋NaOH(aq)===NaNO3(aq)＋H2O(l)　ΔH＜0
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＜0
D．2FeCl3(aq)＋Fe(s)===3FeCl2(aq)　ΔH＜0
答案　B
解析　任何自发的氧化还原反应从理论上都可以设计成原电池。B项不是氧化还原反应。
题组2　原电池的应用
7．依据下图，可推断出下列离子方程式中错误的是 (　　)

A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)
B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)
C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)
D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)
答案　A
解析　依据原电池学问，金属活动性：负极＞正极，可得三种金属的活动性挨次应为：Cd＞Co＞Ag，则选项中符合此关系的置换反应成立。
8．银质器皿日久表面会渐渐变黑，这是生成了Ag2S的原因。依据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发觉黑色会褪去。下列说法正确的是 (　　)
A．处理过程中银器始终保持恒重
B．银器为正极，Ag2S被还原生成单质银
C．该过程中总反应为2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3
D．黑色褪去的缘由是黑色Ag2S转化为白色AgCl
答案　B
解析　电极反应式为：负极：2Al－6e－===2Al3＋，正极：3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－，会发生2Al3＋＋3S2－＋6 H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑，所以总反应式为：2Al＋3Ag2S＋6 H2O===2Al(OH)3＋3H2S↑＋6Ag，所以B项正确。
题组3　原电池中电极反应式的书写
9．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是 (　　)
A．由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，其负极反应式为Al－3e－===Al3＋
B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO2－＋2H2O
C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
答案　C
解析　原电池正、负极的推断不能完全依靠金属的活动性挨次，由于可能会消灭特殊状况：浓硝酸使铁、铝钝化；铝与NaOH溶液反应，而镁不能与NaOH溶液反应等。
10．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应方程式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是 (　　)
A．Li是正极，电极反应为Li－e－===Li＋
B．Li是负极，电极反应为Li－e－===Li＋
C．MnO2是负极，电极反应为MnO2＋e－===MnO2－
D．Li是负极，电极反应为Li－2e－===Li2＋
答案　B
解析　由总反应i＋nO2===nO2可知，Li元素在反应后化合价上升(0→＋1)，Mn元素在反应后化合价降低(＋4→＋3)。Li被氧化，在电池中作负极，电极反应为Li－e－===Li＋，MnO2在正极上反应，电极反应为MnO2＋e－===MnO2－。
[力量提升题]
11．某争辩性学习小组欲探究原电池的形成条件，按如图所示装置进行试验并得到下表试验结果：
分析上述试验，回答下列问题：
(1)试验2中电流由________极流向________极(填“A”或“B”)。
(2)试验6中电子由B极流向A极，表明负极是________(填“镁”或“铝”)电极。
(3)试验5表明________。
A．铜在潮湿空气中不会被腐蚀
B．铜的腐蚀是自发进行的
(4)分析上表有关信息，下列说法不正确的是________。
A．相对活泼的金属肯定作负极
B．失去电子的电极是负极
C．烧杯中的液体必需是电解质溶液
D．原电池中，浸入同一电解质溶液中的两个电极，是活泼性不同的两种金属(或其中一种非金属导体)
答案　(1)B　A　(2)铝　(3)B　(4)A
解析　(1)电流是由正极流向负极，试验2中，Cu为正极，Zn为负极；(2)电子由负极流向正极，试验6中电子由B极流向A极，表明负极是B(Al)；(3)试验5是铜的吸氧腐蚀，说明铜的腐蚀是自发进行的；(4)推断原电池负极时，不能简洁地比较金属的活动性，要看反应的具体状况，如Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；在原电池中负极失去电子，发生氧化反应；必需有电解质溶液形成闭合回路；活泼性不同的两种金属，或一种金属和一种能导电的非金属都可以作电极。
12．一个完整的氧化还原反应方程式可以拆分，写成两个“半反应式”，一个是“氧化反应”式，一个是“还原反应”式。例如，2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，可以写成：氧化反应：Cu－2e－===Cu2＋；还原反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。
请回答下列问题：
(1)依据以上信息将反应3NO2＋H2O===2H＋＋2NO3－＋NO拆分为两个“半反应式”：
氧化反应式：______________________________________________________；
还原反应式：_____________________________________________________。
(2)已知某一反应的“半反应式”为CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O；O2＋2H2O＋4e－===4OH－，则总反应式为_________________________________。
答案　(1)2NO2＋2H2O－2e－===2NO3－＋4H＋
NO2＋2H＋＋2e－===NO＋H2O
(2)CH4＋2O2＋2OH－===CO32－＋3H2O
13．某校化学争辩性学习小组欲设计试验验证Fe、Cu金属活动性的相对强弱，他们提出了以下两种方案。请你挂念他们完成有关试验项目：
方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观看产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们活动性的相对强弱。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。

正极反应式：_____________________________________________________；
负极反应式：_____________________________________________________。
方案Ⅲ：结合你所学的学问，挂念他们再设计一个验证Fe、Cu活动性相对强弱的简洁试验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：_____________________________
_________________________________________________________________，
用离子方程式表示其反应原理：_____________________________________。
答案　方案Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
方案Ⅱ：

2H＋＋2e－===H2↑　Fe－2e－===Fe2＋
方案Ⅲ：把铁片插入CuSO4溶液中，一段时间后，观看铁片表面是否生成红色物质(合理即可)
Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
解析　比较或验证金属活动性相对强弱的方案有很多，可以利用金属与酸反应的难易来推断或验证；也可以利用原电池原理(负极是较活泼的金属)，也可以利用金属单质间的置换反应来完成。
14．Ⅰ.某化学活动小组利用如下甲装置对原电池进行争辩，请回答下列问题：(其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂)

(1)在甲图装置中，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中的离子移动方向为：K＋移向________烧杯，(填“A”或“B”)。
(2)锌电极为电池的________极，发生的电极反应式为
_________________________________________________________________；
铜电极上发生的电极反应式为_______________________________________；
Ⅱ.该小组同学提出设想：假如将试验中的盐桥换为导线(铜制)，电流计指针是否也发生偏转呢？带着疑问，该小组利用图乙装置进行了试验，发觉电流计指针同样发生偏转。回答下列问题：
(3)对于试验中产生电流的缘由，该小组进了深化探讨，后经老师提示留意到使用的是铜导线，烧杯A实际为原电池，B成了用电器。对于图乙烧杯A实际是在原电池的问题上，该小组成员发生了很大分歧：
①一部分同学认为是由于ZnSO4溶液水解显酸性，此时原电池实际是由Zn、Cu做电极，H2SO4溶液作为电解质溶液而构成的原电池。假如这个观点正确，那么原电池的正极反应式为：_______________________________________。
②另一部分同学认为是溶液酸性较弱，由于溶解在溶液中的氧气的作用，使得Zn、Cu之间形成原电池。假如这个观点正确，那么原电池的正极反应式为：________________________________________。
(4)若第(3)问中②观点正确，则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。其具体装置为以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，最终铝变成氢氧化铝。请写出该电池工作时总反应的化学方程式
_________________________________________________________________。
答案　(1)B　(2)负　Zn－2e－===Zn2＋　Cu2＋＋2e－===Cu
(3)①2H＋＋2e－===H2↑　②O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(4)4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
解析　Ⅰ.电极反应式为
负极：Zn－2e－===Zn2＋
正极：Cu2＋＋2e－===Cu
所以K＋应移向正极区域即移向B。
Ⅱ(3)①若是酸性引起的，电极反应式为：
负极：Zn－2e－===Zn2＋
正极：2H＋＋2e－===H2↑
②若是O2作用引起的，电极反应式为：
负极：2Zn－4e－===2Zn2＋
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
(4)Al作负极，石墨为正极，海水作为电解质溶液，电极反应式为：
负极：4Al－12e－===4Al3＋
正极：3O2＋12e－＋6H2O===12OH－
总反应式为：
4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3。