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第四章 電化學基礎 第一節(jié) 原電池 1．在如圖所示的水果電池中，外電路上的電流從X電極流向Y電極。若X為鐵，則Y可能是(　　 ) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．鋅 B．石墨 C．銀 D．銅 解析：電流的方向與電子的移動方向相反，由已知條件知電子由Y電極流向X電極，因此Y電極的金屬活動性強于鐵，故Y電極只能為選項中的鋅。 答案：A 2．實驗室用鐵片、銅片和AgNO3溶液組成原電池，則正極的電極反應式為(　　 ) A．Fe－3e－===Fe3＋ B．Fe－2e－===Fe2＋ C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．Ag＋＋e－===Ag 解析：在此原電池中，鐵片、銅片分別為負極和正極。總反應為Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，正極的電極反應為Ag＋＋e－===Ag，D項正確。 答案：D 3．下圖為一原電池裝置，下列敘述中正確的是(　　 ) A．銅離子在銅片表面被還原 B．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液 C．電流從鋅片經導線流向銅片 D．銅是正極，銅片上有氣泡產生 解析：該原電池中，較活潑的金屬鋅作負極，發(fā)生氧化反應，較不活潑的銅作正極，發(fā)生還原反應，電子由負極鋅流出，經導線流向銅電極(電流的方向與之相反)，負極、正極的反應分別為負極：Zn－2e－===Zn2＋，正極：Cu2＋＋2e－===Cu；鹽橋中的陽離子向正極區(qū)CuSO4溶液中遷移，故A正確，B、C、D錯誤。 答案：A 4．100 mL濃度為2 molL－1的鹽酸跟過量的鋅片反應，為加快反應速率，又不影響生成H2的總量，可采用的方法是(　　 ) A．加入適量6 molL－1的鹽酸 B．加入幾滴CuCl2溶液 C．加入適量蒸餾水 D．加入適量的NaCl溶液 解析：Zn置換出CuCl2中的Cu，Cu、Zn、稀鹽酸構成原電池，加快了反應速率，同時也不影響產生H2的量。 答案：B 5．如圖所示裝置中，電流表A發(fā)生偏轉，a極逐漸變粗，同時b極逐漸變細，c為電解質溶液，則a、b、c應是下列各組中的(　　 ) A．a是Zn、b是Cu、c為稀H2SO4 B．a是Cu、b是Zn、c為稀H2SO4 C．a是Fe、b是Ag、c為AgNO3溶液 D．a是Ag、b是Fe、c為AgNO3溶液 解析：原電池工作時，a極逐漸變粗，同時b極逐漸變細，說明b極失去電子是負極，a極上金屬離子得電子是正極，電解質溶液中含有先于H＋放電的金屬陽離子。 答案：D 6．依據氧化還原反應：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設計的原電池如圖所示。請回答下列問題： (1)電極X的材料是________，電解質溶液Y是________。 (2)銀電極為電池的________極，發(fā)生的電極反應為___________ _____________________________________________________， X電極上發(fā)生的電極反應為________________________。 (3)外電路中的電子是從________電極流向________電極。 解析：原電池中負極上發(fā)生氧化反應，正極上發(fā)生還原反應，鹽橋起到平衡電荷的作用。由總反應方程式可知電極X的材料是銅，發(fā)生氧化反應，電解質溶液Y是可溶性銀鹽，常用硝酸銀。電極反應式表示為：負極：Cu－2e－===Cu2＋，正極：2Ag＋＋2e－===2Ag，電子由負極出發(fā)，經外電路流向正極。 答案：(1)銅(或Cu)　AgNO3溶液　 (2)正　2Ag＋＋2e－===2Ag　Cu－2e－===Cu2＋　(3)負(Cu)　正(Ag) (時間：40分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題包括6個小題，每小題8分，共48分。每小題只有一個選項符合題意) 1．下列說法正確的是(　　 ) A．構成原電池正極和負極的材料必須是金屬 B．在原電池中，電子流出的一極是負極，該電極被還原 C．實驗室欲快速制取氫氣，可利用粗鋅與稀H2SO4反應 D．原電池可以把物質內部的能量全部轉化為電能 解析：構成原電池的電極材料可以是非金屬如碳棒，所以A錯。在原電池中電子流出的一極失電子被氧化，所以B錯。粗鋅中含有雜質可形成Zn－Cu原電池所以C對。能量轉化率不可能達到100%，所以D錯。 答案：C 2．下列各裝置能形成原電池的是(　　 ) 解析：判斷一個裝置能否構成原電池，要看是否符合原電池的構成條件：①電極材料(活動性不同的金屬、金屬與非金屬、金屬與金屬氧化物)；②電解質溶液；③構成閉合回路；④能自發(fā)進行的氧化還原反應。A裝置：由于兩個電極是同種金屬，不能形成原電池；B裝置：酒精不是電解質溶液，不能構成原電池；C裝置：沒有形成閉合回路，不能形成原電池；D裝置：符合原電池構成的條件，能形成原電池。 答案：D 3．如圖所示的裝置中，在產生電流時，以下說法不正確的是(　　 ) A．Fe是負極，C是正極 B．負極反應式為：Fe－3e－===Fe3＋ C．內電路中陰離子移向FeCl2溶液 D．電流由石墨電極流向Fe電極 解析：Fe與C作為原電池的電極，則Fe為負極，C是正極。Fe在負極發(fā)生氧化反應生成Fe2＋，因此B項錯誤，且左邊燒杯中正電荷增加，必然使鹽橋中的陰離子移向FeCl2溶液，電子由Fe電極流向石墨電極，則電流由石墨電極流向Fe電極。 答案：B 4．有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現象如下： 實驗裝置 部分實驗現象 a極質量減??；b極質量增加 b極有氣體產生；c極無變化 d極溶解；c極有氣體產生 電流從a極流向d極 由此可判斷這四種金屬的活動性順序是(　　 ) A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 解析：由第一個裝置a極溶解，可知a極是負極，金屬活動性a>b，第二個裝置依據氧化性、還原性的規(guī)律金屬活動性b>c，故第三個裝置的金屬活動性d>c，由第四個裝置電流從a→d，則電子從d→a，故金屬活動性d>a。 答案：C 5．向等質量的兩份鋅粉a、b中分別加入過量的稀硫酸，同時向a中加少量的CuSO4溶液，產生H2的體積V(L)與時間t(min)的關系如下所示，正確的是(　　 ) 解析： Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，反應速率較快，若向a中加入少量的CuSO4溶液，則有：Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4，消耗一部分Zn，生成的Cu附于Zn上，又構成無數微小的Cu－Zn原電池，加快了Zn的反應速率，所以Zn與稀硫酸反應時，加入CuSO4則反應速率加快，應先反應完，但因Cu2＋消耗了一定量的Zn，生成H2的量要小于b。 答案：A 6．以鋅片和銅片為兩極，以稀硫酸為電解質溶液組成原電池，當導線中通過2 mol電子時，下列說法正確的是(　　 ) A．鋅片溶解了1 mol，銅片上析出1 mol H2 B．兩極上溶解和析出的物質的質量相等 C．鋅片溶解了31 g，銅片上析出了1 g H2 D．鋅片溶解了1 mol，硫酸消耗了0.5 mol 解析：在涉及原電池的有關計算中，關鍵是要把握住一點即兩極得、失電子數相等。利用這一特點，我們從電極反應式看：負極：Zn－2e－===Zn2＋；正極：2H＋＋2e－===H2↑。當溶解1 mol鋅時失去2 mol電子，銅片上析出1 mol氫氣得到 2 mol電子，得失電子守恒，這樣即可推出A正確。 答案：A 二、非選擇題(本題包括3個小題，共52分) 7．(18分)由鋅片、銅片和200 mL稀H2SO4組成的原電池如下圖所示。 (1)原電池的負極反應是__________，正極反應是_________。 (2)電流的方向是________。 (3)一段時間后，當在銅片上放出1.68 L(標準狀況)氣體時，H2SO4恰好消耗一半。則產生這些氣體的同時，共消耗________g鋅，有________個電子通過了導線。 解析：由題意得產生0.075 mol H2，通過0.075 mol2＝0.15 mol電子，消耗0.075 mol Zn和0.075 mol H2SO4。所以m(Zn)＝0.075 mol 65 gmol－1＝4.875 g，N(e－)＝0.15 mol6.021023 mol－1＝9.031022。 答案：(1)Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑ (2)由Cu極流向Zn極　(3)4.875　9.031022 8．(16分)A、B、C、D四種金屬按下表中的裝置圖進行實驗。 裝置 現象 二價金屬A不斷溶解 C的質量增加 A上有氣泡產生 根據實驗現象回答下列問題： (1)裝置甲中負極的電極反應是__________________。 (2)裝置乙中正極的電極反應是__________________。 (3)裝置丙中溶液的pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)四種金屬活動性由強到弱的順序是________。 解析：甲、乙、丙均為原電池裝置。依據原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負極、B為正極，活動性A>B；乙中C極質量增加，即析出Cu，則B為負極，活動性B>C；丙中A上有氣體即H2產生，則A為正極，活動性D>A，隨著H＋的消耗，溶液pH逐漸變大。 答案：(1)A－2e－===A2＋　(2)Cu2＋＋2e－===Cu　　(3)變大　(4)D>A>B>C 9．(18分)為了避免鋅片與Cu2＋直接接觸發(fā)生反應而影響原電池的放電效率，有人設計了如下裝置，按要求完成以下填空： (1)此裝置工作時，可以觀察到的現象是_________________，電池總反應式為_________________________________________。 (2)以上電池中，鋅和鋅鹽溶液組成________，銅和銅鹽溶液組成________，中間通過鹽橋連接起來。 (3)電池工作時，硫酸鋅溶液中SO向________移動，硫酸銅溶液中SO向________移動。 (4)此鹽橋內裝有含瓊膠的飽和KCl溶液，鹽橋是通過________移動來導電的。在工作時，K＋移向________。 解析：該裝置為鋅銅原電池，總反應式為：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋，電池工作時，觀察到①電流計指針發(fā)生偏轉，②鋅片不斷溶解，③銅片上有紅色物質析出，其中Zn與ZnSO4溶液組成鋅半電池，Cu與CuSO4溶液組成銅半電池。電池工作時，ZnSO4溶液中SO向負極(鋅電極)移動，CuSO4溶液中SO向鹽橋移動，而鹽橋中，K＋向正極區(qū)(CuSO4溶液)移動，Cl－向負極區(qū)(ZnSO4溶液)移動，這樣靠離子的移動形成閉合回路而導電。 答案：(1)電流計指針發(fā)生偏轉，鋅片逐漸溶解，銅片上有紅色物質析出　Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu (2)鋅半電池　銅半電池　(3)鋅電極　鹽橋　　 (4)離子　正極區(qū)(CuSO4溶液)