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2019-2020年高中化學(xué) 第4章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第1節(jié) 原電池習(xí)題 新人教版選修4 一、選擇題 1．某同學(xué)根據(jù)離子反應(yīng)方程式2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋來(lái)設(shè)計(jì)原電池。下列設(shè)計(jì)方案中可行的是(　　) A．電極材料為Fe和Zn，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液 B．電極材料為Fe和石墨，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3溶液 C．電極材料為Fe和石墨，電解質(zhì)溶液為FeCl2溶液 D．電極材料為石墨，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液 解析：據(jù)反應(yīng)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋知，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)的是Fe－2e－===Fe2＋，因此Fe作負(fù)極，正極應(yīng)是活潑性比Fe弱的金屬或碳棒，電解質(zhì)溶液應(yīng)是可溶性鐵鹽，B合適。 答案：B 2．下圖是鋅、銅和稀硫酸形成的原電池，某實(shí)驗(yàn)興趣小組同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后，在讀書卡片上記錄如下： 卡片上的描述合理的是(　　) A．①②③　 B．③④⑤　 C．①⑤⑥　 D．②③④ 解析：構(gòu)成原電池的正極是Cu，負(fù)極是Zn，故①錯(cuò)誤；電子從負(fù)極Zn流出，流向正極Cu，H＋向正極移動(dòng)，在Cu上得電子：2H＋＋2e－===H2↑，故②錯(cuò)誤，③、④正確；此原電池負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是Zn－2e－===Zn2＋，⑥錯(cuò)誤；總反應(yīng)方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，當(dāng)有1 mol電子通過(guò)時(shí)，產(chǎn)生H2為0.5 mol。故⑤正確。 答案：B 3．有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下： 實(shí)驗(yàn) 裝置 部分 實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 a極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增加 b極有氣體產(chǎn)生，c極無(wú)變化 d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生 電流從a極流向d極 由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是(　　) A．a(chǎn)>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>c 解析：由第一個(gè)裝置可知a極溶解，故a極是負(fù)極，可知金屬活動(dòng)性a>b；第二個(gè)裝置依據(jù)氧化性，還原性的規(guī)律可知金屬活動(dòng)性b>c；由第三個(gè)裝置得金屬活動(dòng)性d>c；第四個(gè)裝置電子從d→a；故金屬活動(dòng)性d>a。 答案：C 4．理論上不能設(shè)計(jì)為原電池的化學(xué)反應(yīng)是(　　) A．CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH<0 B．HNO3(aq)＋NaOH(aq)===NaNO3(aq)＋H2O(aq) 　ΔH<0 C．2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)　ΔH<0 D．2FeCl3(l)＋Fe(s)===3FeCl2(l)　ΔH<0 解析：原電池反應(yīng)均是氧化還原反應(yīng)，A、C、D均屬氧化還原反應(yīng)，理論上可以設(shè)計(jì)成原電池，而B(niǎo)是非氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計(jì)成原電池。 答案：B 5．下列敘述正確的是(　　) A．反應(yīng)AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，可以設(shè)計(jì)成原電池 B．Zn和稀硫酸反應(yīng)時(shí)，加入少量CuSO4溶液能加快產(chǎn)生H2的速率 C．把Fe片和Cu片放人稀硫酸中，并用導(dǎo)線把二者相連，觀察到Cu片上產(chǎn)生大量氣泡，說(shuō)明Cu與H2SO4能發(fā)生反應(yīng)而Fe被鈍化 D．Zn—Cu原電池工作過(guò)程中，溶液中H＋向負(fù)極作定向移動(dòng) 解析：A項(xiàng)，屬于非氧化還原反應(yīng)，不能用于設(shè)計(jì)原電池；B項(xiàng)，鋅與置換出來(lái)的銅在電解質(zhì)溶液中構(gòu)成原電池，加快產(chǎn)生H2的速率；C項(xiàng)，Cu與稀H2SO4不反應(yīng)，F(xiàn)e在稀H2SO4中不發(fā)生鈍化；D項(xiàng)，H＋應(yīng)向原電池的正極作定向移動(dòng)。 答案：B 6．按下圖裝置實(shí)驗(yàn)，若x軸表示負(fù)極流出的電子的物質(zhì)的量，則y軸應(yīng)表示(　　) ①c(Ag＋)　②c(NO)?、踑棒的質(zhì)量?、躡棒的質(zhì)量 ⑤溶液的質(zhì)量 A．①③　　 B．③④　　 C．①②④　　 D．② 解析：在這個(gè)原電池中，負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋，正極：Ag＋＋e－===Ag，使b棒增重，溶液中c(NO)不變。 答案：D 7．100 mL 2 molL－1的鹽酸跟過(guò)量的鋅片反應(yīng)，為加快反應(yīng)速率，又不影響生成氫氣的總量，可采用的方法是(　　) A．加入適量的6 mol/L的鹽酸 B．加入數(shù)滴氯化銅溶液 C．加入適量蒸餾水 D．加入適量的氯化鈉溶液 解析：A項(xiàng)，加入6 molL－1的鹽酸，會(huì)使產(chǎn)生的H2總量增加；B項(xiàng)，加入CuCl2溶液后，Zn置換出Cu，Cu附著在Zn上，形成原電池，加快反應(yīng)速率；C、D兩項(xiàng)，蒸餾水和NaCl溶液都會(huì)稀釋原鹽酸溶液，使反應(yīng)速率減慢。 答案：B 8．如圖所示裝置中觀察到電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，M棒變粗，N棒變細(xì)，由此判斷下表中所列M、N、P物質(zhì)，其中可以成立的是(　　) M N P A 鋅 銅 稀硫酸溶液 B 銅 鐵 稀鹽酸溶液 C 銀 鋅 硝酸銀溶液 D 鋅 鐵 硝酸鐵溶液 解析：N棒變細(xì)，說(shuō)明被腐蝕，N極活潑性大于M極，A、D均不合題意。M棒變粗，說(shuō)明有金屬單質(zhì)析出，B不合題意。 答案：C 9．(雙選)某小組為研究原電池原理，設(shè)計(jì)如圖裝置，下列敘述正確的是(　　) A．裝置Ⅰ，銅片上有O2逸出 B．裝置Ⅰ，鋅片溶解，發(fā)生還原反應(yīng) C．裝置Ⅱ，電池反應(yīng)為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu D．裝置Ⅱ，外電路中，電子從鋅電極流向銅電極 解析：本題考查原電池裝置分析，意在考查考生對(duì)原電池工作原理的理解能力。裝置Ⅰ，銅片為正極，發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，逸出H2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；裝置Ⅰ，鋅片為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；裝置Ⅱ的電池反應(yīng)實(shí)質(zhì)為Zn和CuSO4的置換反應(yīng)，C項(xiàng)正確；裝置Ⅱ，Zn為負(fù)極，Cu為正極，電子從鋅電極流出經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極，D項(xiàng)正確。 答案：CD 10．(xx天津理綜)鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)。下列有關(guān)敘述正確的是 (　　) A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SO)減小 C．電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加 D．陰陽(yáng)離子分別通過(guò)交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡 解析：題中所述鋅銅原電池中，Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋；Cu為正極，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e===Cu，發(fā)生還原反應(yīng)。Zn2＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜向正極移動(dòng)；乙池溶液中消耗的Cu2＋與由甲池遷移過(guò)來(lái)的Zn2＋的物質(zhì)的量相同，則乙池溶液質(zhì)量增加。溶液中的陰離子無(wú)法通過(guò)陽(yáng)離子交換膜。故選C。 答案：C 二、非選擇題 11．某研究性學(xué)習(xí)小組欲探究原電池的形成條件，按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并得到下表實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 實(shí)驗(yàn)序號(hào) A B 燒杯中的液體 靈敏電流表指針是否偏轉(zhuǎn) 1 Zn Zn 乙醇 無(wú) 2 Zn Cu 稀硫酸 有 3 Zn Cu 稀硫酸 無(wú) 4 Zn Cu 苯 無(wú) 5 Cu C 氯化鈉溶液 有 6 Mg Al 氫氧化鈉溶液 有 分析上述實(shí)驗(yàn)，回答下列問(wèn)題： (1)實(shí)驗(yàn)2中電流由________極流向________極(填“A”或“B”)。 (2)實(shí)驗(yàn)6中電子由B極流向A極，表明負(fù)極是________(填“鎂”或“鋁”)電極。 (3)實(shí)驗(yàn)5表明________(填字母序號(hào)，下同)。 A．銅在潮濕空氣中不會(huì)被腐蝕 B．銅的腐蝕是自發(fā)進(jìn)行的 (4)分析上表有關(guān)信息，下列說(shuō)法不正確的是________。 A．相對(duì)活潑的金屬一定作負(fù)極 B．失去電子的電極是負(fù)極 C．燒杯中的液體必須是電解質(zhì)溶液 D．原電池中，浸入同一電解質(zhì)溶液中的兩個(gè)電極，是活潑性不同的兩種金屬(或其中一種非金屬) 答案：(1)B　A　(2)鋁　(3)B　(4)A 12．將Fe片和石墨用導(dǎo)線相連，一組插入稀硫酸中，一組插入FeCl3的溶液中，分別形成了原電池。 (1)這兩個(gè)原電池中，正極分別是________。 A．石墨、石墨 B．石墨、Fe片 C．Fe片、Fe片 D．Fe片、石墨 (2)寫出插入稀H2SO4中形成原電池的正極反應(yīng)式(用離子方程式表示) ______________________________________________________________________。 (3)寫出插入FeCl3溶液中形成原電池的電池總反應(yīng)式(用離子方程式表示) ____________________________________________________________________。 解析：當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀硫酸時(shí)，總反應(yīng)為Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，則負(fù)極為Fe，正極為石墨，正極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑；當(dāng)電解質(zhì)溶液為FeCl3時(shí)，總反應(yīng)為Fe＋2FeCl3===3FeCl2，離子方程式為Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，負(fù)極為Fe，正極為石墨。 答案：(1)A (2)2H＋＋2e－===H2↑ (3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 13．由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 裝置 現(xiàn)象 二價(jià)金屬A不斷溶解 C的質(zhì)量增加 A上有氣體產(chǎn)生 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問(wèn)題： (1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式是________。 (2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)式是________。 (3)裝置丙中溶液的pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)四種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是________。 解析：甲、乙、丙均為原電池裝置。依據(jù)原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負(fù)極、B為正極，活動(dòng)性A>B；乙中C極增重，即析出Cu，則B為負(fù)極，活動(dòng)性B>C；丙中A上有氣體即H2產(chǎn)生，則A為正極，活動(dòng)性D>A，隨著H＋的消耗，pH變大。 答案：(1)A－2e－===A2＋ (2)Cu2＋＋2e－===Cu (3)變大 (4)D>A>B>C 14．某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Fe、Cu的金屬活動(dòng)性，他們提出了以下兩種方案。請(qǐng)你幫助他們完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目： 方案Ⅰ：有人提出將大小相等的鐵片和銅片，分別同時(shí)放入稀硫酸(或稀鹽酸)中，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，據(jù)此確定它們的活動(dòng)性。該原理的離子方程式為_(kāi)_________________。 方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作電極設(shè)計(jì)成原電池，以確定它們的活動(dòng)性。試在下面的方框內(nèi)畫出原電池裝置圖，標(biāo)出原電池的電極材料和電解質(zhì)溶液，并寫出電極反應(yīng)式。 正極反應(yīng)式：___________________________________________________； 負(fù)極反應(yīng)式：___________________________________________________。 方案Ⅲ：結(jié)合你所學(xué)的知識(shí)，幫助他們?cè)僭O(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證Fe、Cu活動(dòng)性的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案(與方案I、Ⅱ不能雷同)：________________________________________________， 用離子方程式表示其反應(yīng)原理：_____________________________。 答案：方案Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 方案Ⅱ： 2H＋＋2e－===H2↑ Fe－2e－===Fe2＋ 方案Ⅲ：把鐵片插入CuSO4溶液中，一段時(shí)間后，觀察鐵片表面是否生成紅色物質(zhì)(合理即可) Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋ 15．(xx內(nèi)蒙古赤峰中學(xué)測(cè)試)有甲、乙兩位學(xué)生均想利用原電池反應(yīng)驗(yàn)證金屬的活動(dòng)性順序，并探究產(chǎn)物的有關(guān)性質(zhì)，分別設(shè)計(jì)了如下圖所示的原電池，請(qǐng)完成下列問(wèn)題： (1)甲池中正極上的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________。 (2)乙池中總反應(yīng)的離子方程式為：________。 (3)上述實(shí)驗(yàn)證明了“利用金屬活動(dòng)性順序表直接判斷原電池的正負(fù)極”，這種做法________(填“可靠”或“不可靠”)，如不可靠，請(qǐng)你提出另一種判斷原電池正負(fù)極的可行的方案________________________。(若你認(rèn)為可靠，此空可不作答) 解析：當(dāng)稀硫酸是電解液時(shí)，Mg作負(fù)極(活潑性Mg>Al)，Al作正極且電極上產(chǎn)生氣泡；當(dāng)NaOH是電解液時(shí)，Al作負(fù)極(因?yàn)镸g不與NaOH溶液反應(yīng))，總反應(yīng)為2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。 答案：(1)電極上產(chǎn)生氣泡 (2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ (3)不可靠　將兩種金屬電極連上電流計(jì)而構(gòu)成原電池，利用電流計(jì)檢測(cè)電流的方向，從而判斷電子流動(dòng)方向，由此確定原電池的正負(fù)極