2025人教版高中化学选择性必修1
分层作业21 原电池的工作原理
A级 必备知识基础练
题组1.原电池的工作原理
1.(2024·浙江杭州联考)如图所示,a为锌片,b为铜片。下列关于该装置的说法不正确的是( )
A.a极发生还原反应,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+
B.若b电极上生成2 g气体,则转移电子数目为2NA
C.若将b改为镁条,a电极反应式为2H++2e-===H2↑
D.若将b改为碳棒,则电路中仍会产生电流,且电流的流向不变
2.锂电池是一代新型高能电池,它以质量轻、能量高而被重视,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,电极反应式为Li-e-===Li+
B.Li是负极,电极反应式为Li-e-Li+
C.MnO2是负极,电极反应式为MnO2+e-===Mn
D.Li是负极,电极反应式为Li-2e-===Li2+
3.铜锌原电池为电化学建构认识模型奠定了重要的基础。盐桥中装有琼脂凝胶,内含氯化钾。下列关于两种原电池的说法错误的是( )
A.原电池Ⅰ和Ⅱ的反应原理都是Zn+Cu2+===Zn2++Cu
B.电池工作时,导线中电子流向为Zn→Cu
C.正极反应为Zn-2e-===Zn2+,发生还原反应
D.电池工作时,盐桥中的K+向右侧烧杯移动,Cl-向左侧烧杯移动
4.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.电流从锌极经过导线移向铜极
B.铜电极上发生反应Cu-2e-===Cu2+
C.电池工作一段时间后,乙池的c(Cu2+)减小
D.电池工作一段时间后,甲池的c(Zn2+)增大
5.(2024·湖南长郡中学模拟)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
题组2.原电池工作原理的应用
6.某原电池总反应的离子方程式是2Fe3++Fe===3Fe2+,下列不能实现该反应的原电池是( )
A.正极是Cu,负极是Fe,电解质是FeCl3溶液
B.正极是C,负极是Fe,电解质是Fe(NO3)3溶液
C.正极是Fe,负极是Zn,电解质是Fe2(SO4)3溶液
D.正极是Ag,负极是Fe,电解质是FeCl3溶液
7.如图所示装置中,观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细。由此判断下列M、N、P物质可以成立的是( )
A.M为Mg,N为Al,P为NaOH溶液
B.M为Cu,N为Fe,P为稀盐酸
C.M为Zn,N为C(石墨),P为CuSO4溶液
D.M为Ag,N为Zn,P为AgNO3溶液
8.有A、B、C、D四块金属片,进行如下实验,据此判断四种金属的活动性顺序是( )
①A、B用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,A极为负极;
②C、D用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,电流由D→导线→C;
③A、C相连后,同时浸入稀硫酸中,C极产生大量气泡;
④B、D相连后,同时浸入稀硫酸中,D极发生氧化反应。
A.A>C>D>B B.A>B>C>D
C.C>A>B>D D.B>D>C>A
9.能源是现代社会发展的三大支柱之一,化学在提高能源的利用率和开发新能源中起到了重要的作用。电能是现代社会中应用最广泛的二次能源。
(1)下列装置中能够实现化学能转化为电能的是 (填字母)。
(2)写出所选装置正极反应的电极反应式: 。
(3)所选装置中溶液里的阴离子移向 (填电极的化学式)极。
(4)若所选装置中转移了0.2 mol电子,则理论上溶液增加的质量是 。
B级 关键能力提升练
10.(2024·湖南衡阳三校联考)如图是盐桥中吸附有饱和KCl溶液的原电池示意图。下列说法错误的是( )
A.该原电池的负极反应式为Cu-2e-===Cu2+
B.电子流向:Cu棒→盐桥→Pt棒→电流表→Cu棒
C.甲烧杯中的c(N)逐渐减小
D.盐桥中钾离子移向甲烧杯
11.(2024·河南名校联考)已知氧化性:Au3+>Ag+>Cu2+>Pb2+>Cr3+>Zn2+>Ti2+。现有如图所示的电化学装置,下列叙述正确的是( )
A.若X为Ti,则Y极的电极反应式可能是Zn-2e-===Zn2+
B.若X为Cr,则Y可以选Zn或Ti
C.若Y为Cu,则X极的电极反应式可能是Cr-3e-===Cr3+
D.若Y为Pb,则Xn+(aq)中阴离子数会减少
12.(2024·辽宁沈阳五校联考)在如图装置中,观察到图1装置铜电极上产生大量无色气泡,而图2装置中铜电极上无气泡产生,铬电极上产生大量有色气泡。下列叙述不正确的是( )
A.图1装置中Cu电极上电极反应式为2H++2e-===H2↑
B.图2装置中Cu电极上电极反应式为Cu-2e-===Cu2+
C.图2装置中Cr电极上电极反应式为N+2H++e-===NO2↑+H2O
D.两个装置中,电子均由Cr电极经导线流向Cu电极
13.(2024·河北保定六校联考)某同学研究FeSO4溶液和AgNO3溶液的反应,设计如下对比实验。
实验 Ⅰ Ⅱ
现象 连通电路后,电流计指针向右偏转,分别取反应前和反应一段时间后甲烧杯中的溶液,滴加KSCN溶液,前者几乎无色,后者显红色 连通电路后,电流计指针向左发生微小的偏转,丙、丁烧杯中均无明显现象
下列说法正确的是( )
A.仅由Ⅰ中的现象可推知Ag+的氧化性强于Fe3+
B.Ⅱ中电流计指针向左偏转的原因是Fe2+氧化了银电极
C.Ⅱ中若将银电极换成石墨电极,电流表指针可能不再向左偏转
D.对比Ⅰ、Ⅱ可知,Ⅰ中N氧化了Fe2+
14.探究化学反应中的能量转化,实验装置(装置中的试剂及用量完全相同)及实验数据如下(注:50 mL注射器用于收集气体并读取气体体积)。
装置① 装置②
气体体 积/mL 溶液温 度/℃ 气体体 积/mL 溶液温 度/℃
0 0 22.0 0 22.0
8.5 30 24.8 50 23.8
10.5 50 26.0 — —
下列说法不正确的是( )
A.装置②中的Cu表面有气泡产生,而装置①中的Cu表面无气泡
B.装置①和②中发生反应的离子方程式都为Zn+2H+===Zn2++H2↑
C.原电池反应能加快化学反应速率,导致装置①中反应的平均速率比装置②中的小
D.由实验数据可知,原电池的化学能全部转化为电能
C级 学科素养拔高练
15.某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
(1)图1为某实验小组设计的原电池装置,反应前,电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12 g,导线中通过 mol 电子。
图1
(2)其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,石墨电极反应式为 ,用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,发生反应的离子方程式为 ,然后滴加几滴KSCN溶液,溶液变红,继续滴加过量新制氯水,颜色褪去,同学们对此进行了多种假设,某同学的假设是“溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态”。如果+3价铁被氧化为Fe,试写出该反应的离子方程式: 。
(3)其他条件不变,若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型,如图2所示。一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液,发现变红,学生猜测可能氧气在铁电极参加反应,则该电极的电极反应式为 。
图2
分层作业21 原电池的工作原理
1.A 解析 由于Zn比Cu活泼,则Zn电极作负极,发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+,A错误;若b电极上生成2 g气体,根据电极反应式2H++2e-===H2↑,则转移电子数目为2NA,B正确;若将b改为镁条,由于Mg比Zn活泼,则锌电极作正极,发生还原反应,电极反应式为2H++2e-===H2↑,C正确;若将b改为碳棒,同样形成原电池,电路中会产生电流,且均是b电极作正极,电流都是由b电极经导线流向a电极,D正确。
2.B 解析 根据锂电池的总反应方程式Li+MnO2===LiMnO2,失电子的金属Li为负极,电极反应式为Li-e-===Li+,A、D错误,B正确;MnO2是正极,电极反应式为MnO2+e-===Mn,C错误。
3.C 解析 原电池Ⅰ和Ⅱ中,Zn为负极,Cu为正极,CuSO4溶液为电解质溶液,工作原理都是Zn+Cu2+===Zn2++Cu,A正确;在原电池中,负极锌失去电子,经外电路流向正极铜,B正确;正极反应为Cu2++2e-===Cu,发生还原反应,C错误;在原电池内部,阳离子移向正极,阴离子移向负极,装置Ⅱ中,右侧烧杯中的铜为正极,左侧烧杯中的锌为负极,故盐桥中的K+向右侧烧杯移动,Cl-向左侧烧杯移动,D正确。
4.C 解析 Zn作负极失电子发生氧化反应,电子从锌极经过导线移向铜极,A错误;铜离子在Cu表面得电子发生还原反应,电极上发生反应Cu2++2e-===Cu,B错误;铜电极上发生反应Cu2++2e-===Cu,电池工作一段时间后,乙池的c(Cu2+)减小,C正确;阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,甲池电极反应为Zn-2e-===Zn2+,甲中锌离子通过阳离子交换膜移向乙池,结合电荷守恒,c(Zn2+)不变,D错误。
5.B 解析 由图甲可知Cd的活动性强于Co,由图乙可知Co的活动性强于Ag,则Cd的活动性强于Ag,故Ag不能置换出Cd,B错误。
6.C 解析 根据2Fe3++Fe===3Fe2+知,铁失电子而作负极,则不如铁活泼的金属或导电的非金属可作正极,可为Cu、Ag等,铁离子得电子发生还原反应,故电解质溶液为可溶性的铁盐溶液,可为FeCl3溶液、Fe(NO3)3溶液、Fe2(SO4)3溶液等,A、B、D正确;锌比铁活泼,形成原电池时Zn作负极,C错误。
7.D 解析 该装置是原电池;M棒变粗,N棒变细,说明N极失电子作负极,M极得电子作正极;M棒变粗,所以溶液中的金属阳离子析出生成金属单质,电解质溶液中的阳离子为金属阳离子且活动性小于N。A中N极铝是负极,M极H+放电生成H2,所以M极质量不变,A错误;B中N极铁是负极,M极H+放电生成H2,所以M极质量不变,B错误;C中M极Zn易失电子作负极,变细,N极石墨上析出Cu而变粗,C错误;D中N极Zn溶解,M极Ag上有银析出,所以M棒变粗,N棒变细,D正确。
8.A 解析 ①A、B用导线相连后,同时插入稀硫酸中,A极为负极,则活动性:A>B;②C、D用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,电流由正极D→导线→负极C,则活动性:C>D;③A、C相连后,同时浸入稀硫酸中,C极产生大量气泡,说明C为原电池的正极,较不活泼,则活动性:A>C;④B、D相连后,同时浸入稀硫酸中,D极发生氧化反应,说明D为原电池的负极,则活动性:D>B;综上所述,可得金属的活动性顺序为A>C>D>B。
9.答案 (1)C (2)2H++2e-===H2↑ (3)Zn (4)6.3 g
解析 (1)C装置符合构成原电池的条件,故C装置正确。
(2)C装置中Ag作正极,正极上H+得电子生成H2,其电极反应式为2H++2e-===H2↑,负极为Zn失电子生成Z,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+;总反应式为2H++Zn===Zn2++H2↑。
(3)在该原电池中,阴离子移向负极锌。
(4)装置中转移了0.2 mol电子,根据总反应式:2H++Zn===Zn2++H2↑,则理论上溶液质量增重(0.1×65-0.1×2) g=6.3 g。
10.B 解析 Cu比Pt活泼,则Cu作原电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为Cu-2e-===Cu2+,A正确;电子只能在电极和导线中移动,不能进入电解质溶液,故电子流向为Cu棒→电流表→Pt棒,B错误;Pt电极是正极,电极反应式为N+4H++3e-===NO↑+2H2O,反应消耗N,则甲烧杯中c(N)逐渐减小,C正确;盐桥中阳离子向正极移动,则K+移向甲烧杯,D正确。
11.C 解析 根据装置图可知,X电极是负极,失去电子发生氧化反应;Y电极是正极,得到电子发生还原反应。若X为Ti,由于Y电极是正极,得到电子发生还原反应,因此A不正确;若X为Cr,则Y电极的金属活动性要弱于Cr的金属活动性,Zn或Ti的金属活动性强于Cr的金属活动性,则Y不能选Zn或Ti,B错误;若Y为Cu,由于X是负极,则X电极的金属活动性要强于Cu的金属活动性,所以可以选择Cr,则负极电极反应式可能是Cr-3e-===Cr3+,C正确;若Y为Pb,由于X电极是负极,失去电子发生氧化反应,因此Xn+(aq)中阴离子数会增加,D错误。
12.D 解析 图1为原电池装置,铜为正极,氢离子得电子生成氢气,电极反应式是2H++2e-===H2↑,A正确;图2装置中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量有色气体,说明铜为负极,铬电极为正极,负极反应为Cu-2e-===Cu2+,B正确;图2装置中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量有色气体,正极上应是硝酸被还原生成二氧化氮气体,电极反应式为N+2H++e-===NO2↑+H2O,C正确;图1中,电子由Cr电极经导线流向Cu电极,图2中电子由Cu电极经导线流向Cr电极,D错误。
13.C 解析 若Ag+的氧化性强于Fe3+,则Ⅰ中电池总反应为Ag++Fe2+===Fe3++Ag,而实验Ⅱ随着反应进行丁烧杯中也能生成Ag+,也可以构成原电池,生成Fe3+,溶液颜色会改变,但是实验Ⅱ中无明显现象,故Ⅰ中的现象是空气中的氧气氧化Fe2+导致,A错误;由上述分析可知,实验Ⅱ中,空气中的氧气氧化银电极,B错误;Ⅱ中若将银电极换成石墨电极,石墨为惰性电极,不能失去电子,不能形成原电池,电流计指针可能不再向左偏转,C正确;若Ⅰ中N氧化了Fe2+,则Ⅱ中的Fe2+也会被N氧化,但实验Ⅱ中无明显现象,D错误。
14.D 解析 装置①为锌与稀硫酸的反应,装置②为Zn、Cu与稀硫酸形成的原电池。装置②中的Cu表面有气泡产生,是原电池的正极,而装置①中的Cu表面无气泡,Zn表面有气泡,故A正确;装置①为锌与稀硫酸的反应,装置②为Zn、Cu与稀硫酸形成的原电池,离子方程式均为Zn+2H+===Zn2++H2↑,故B正确;根据表格数据可知,收集相同体积的气体,装置②需要的时间更短,证明原电池反应能加快化学反应速率,故C正确;形成原电池时,化学能有一部分转化为热能,而不是全部转化为电能,表现在溶液的温度升高,故D错误。
15.答案 (1)0.2 (2)2H++2e-===H2↑ 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- 2Fe3++3Cl2+8H2O===2Fe+6Cl-+16H+ (3)O2+2H2O+4e-===4OH-
解析 (1)该原电池的总反应为Fe+Cu2+===Cu+Fe2+,设转移电子的物质的量为x mol,则有64×0.5x+56×0.5x=12,计算得出x=0.2。
(2)氯化铵溶液中,铵根离子水解导致溶液显示酸性,实质是N+H2ONH3·H2O+H+,正极的电极反应为2H++2e-===H2↑;用吸管吸出铁片附近溶液即含Fe2+的溶液,加入少量新制饱和氯水发生反应2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;若Fe3+被氧化为Fe,发生反应2Fe3++3Cl2+8H2O===2Fe+6Cl-+16H+。
(3)若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型,甲装置中铁为负极,铜为正极,滴加酚酞溶液,溶液变红,说明有OH-生成,则该电极的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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