化学第四章电化学基础第1节原电池综合训练含解析新人教版选修4

化学第四章电化学基础第1节原电池综合训练含解析新人教版选修4

第1节 原电池 一、选择题 ‎1．下列装置中，电流表指针能发生偏转的是(　　)‎ 答案　D 解析　A项中锌电极和乙烧杯中的电解质溶液不能发生氧化还原反应，不能构成原电池，错误；B项中冰醋酸没有形成溶液而不导电，不构成原电池，错误；C项中装置符合构成原电池的条件，但两极直接接触，相当于短路，因此电路中无电流，错误。‎ ‎2．用稀硫酸作电解质溶液，下列反应可设计成原电池的是(　　)‎ A．H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O B．Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O C．AgNO3＋KCl===AgCl↓＋KNO3‎ D．2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑‎ 答案　B 解析　A、C两项中的反应均为非氧化还原反应，不能设计成原电池；D项，若将钠放入稀硫酸中，发生反应2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑，但钠与硫酸反应剧烈，故不能用于设计原电池。‎ ‎3．如图，下列说法不正确的是(　　)‎ A．在①装置中锌棒逐渐变细，铜棒无变化 B．在②装置中锌棒逐渐变细，铜棒逐渐变粗 C．在②装置中部分化学能转化成了电能 D．在①②装置中锌棒均被氧化 答案　B 解析　A项，在①装置中锌与氢离子反应生成锌离子和氢气，锌棒变细，‎ - 6 -‎ 铜不与氢离子反应，铜棒没有变化；B项，在②装置中锌棒与铜棒通过导线连接形成了闭合回路，构成了原电池，锌失去电子转化为锌离子，锌棒变细，氢离子在铜棒上得电子生成氢气，铜棒不会变粗；C项，②装置实现了化学能到电能的转化。D项，在①②装置中，锌均失去电子发生氧化反应。‎ ‎4．将等质量的两份锌粉装入A、B两试管中，分别加入过量的稀硫酸，并向A试管中加入少量CuSO4溶液。下列图像表示产生H2的体积V(相同状况下)与时间t的关系，其中正确的是(　　)‎ 答案　D 解析　A试管中加入少量CuSO4溶液，发生反应Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4，则Cu、Zn、稀硫酸构成原电池，加快产生H2的速率，但由于A试管中有少量Zn与CuSO4发生反应生成Cu，故A试管中参加反应生成H2的Zn比B试管中少，则A试管中产生H2的体积比B试管中小。‎ ‎5．‎ 实验发现，298 K时，在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置。下列有关说法中正确的是(　　)‎ A．该原电池的正极反应：Zn－2e－===Zn2＋‎ B．左边烧杯中溶液的红色逐渐褪去 C．该电池铂电极上有气泡出现 D．该电池总反应：3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋‎ 答案　B 解析　Zn失去电子，发生氧化反应，Zn为负极，A项错误；Fe3＋被还原为Fe2＋，溶液红色褪去，B项正确；铂电极作正极，无气泡放出，C项错误；该电池总反应：Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，D项错误。‎ - 6 -‎ ‎　原电池正、负极的判断方法 ‎(1)由组成原电池的两极材料判断 一般情况下，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。‎ ‎(2)根据电流方向或电子流向判断 外电路中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。‎ ‎(3)根据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断 在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。‎ ‎(4)根据原电池中两极发生的反应判断 原电池中，负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应。若给出一个总反应方程式，则可根据化合价升降来判断。‎ ‎(5)根据电极质量的变化判断 原电池工作后，一般某一电极质量增加，说明溶液中的阳离子在该电极上放电，即该极为正极；反之，如果某一电极质量减轻，则该电极溶解，即该电极为负极。‎ ‎6．根据如图所示的装置，可判断出下列离子方程式错误的是(　　)‎ 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　第一个原电池装置中，Cd作负极，Co作正极，自发进行的氧化还原反应是Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)；第二个原电池装置中，Co作负极，Ag作正极，自发进行的氧化还原反应是2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)。金属活动性：Cd>Co>Ag，因此B、C、D三项都正确。由于Cd2＋不能氧化Ag，所以A项不正确。‎ ‎7．有M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、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；③N、E用导线连接后放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。则四种金属的还原性由强到弱的顺序是(　　)‎ A．P、M、N、E B．E、N、M、P C．P、N、M、E D．E、P、M、N 答案　A 解析　由①知，还原性：M>N；由②知，M为原电池正极，故还原性：P>M；由③知，‎ - 6 -‎ N为原电池负极，故还原性：N>E。综上所述，还原性：P>M>N>E。‎ ‎8．理论上，自发进行的氧化还原反应均可设计成原电池。已知电池反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O，则其电极反应不可能是(　　)‎ A．O2＋4H＋＋4e－===2H2O B．O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O D．N2H4＋4H＋＋2e－===2NH 答案　D 解析　D项，N2H4得到电子，被还原为NH，而在电池反应中，N2H4失去电子，被氧化为N2，故D项错误。‎ ‎9．‎ 控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　)‎ A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流计读数为零时，反应达到平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，则乙中的石墨电极为负极 答案　D 解析　由反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2可知，反应开始时甲中Fe3＋被还原，乙中I－被氧化，A、B两项正确；当电流计读数为零时，则反应达到平衡状态，此时在甲中溶入FeCl2固体，则平衡向逆反应方向移动，乙中I2被还原，则乙中的石墨电极为正极，甲中的石墨电极为负极，故C项正确，D项错误。‎ ‎10．科研人员设想用右图所示装置生产硫酸，下列说法正确的是(　　)‎ A．a为正极，b为负极 - 6 -‎ B．生产过程中H＋向a电极区域运动 C．电子从b极向a极移动 D．负极反应式为2H2O＋SO2－2e－===SO＋4H＋‎ 答案　D 解析　该图为原电池工作原理图，由a、b两极通入的气体可知，a极应为负极，反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，b极应为正极，该极上O2得电子，所以外电路中电子从a极移向b极；生产过程中氢离子应移向b电极区域。‎ 二、非选择题 ‎11．某实验室备有如下实验用品：铁片、铜片、锌片、碳棒、FeCl3溶液、ZnCl2溶液、CuCl2溶液、NaCl溶液以及部分导线。试回答下列问题：‎ ‎(1)若选用铜片、碳棒、FeCl3溶液及导线，________(填“能”或“不能”)构成原电池。‎ ‎①若能，请判断该电池的正极材料是________，负极材料是________，正极反应式是______________________，负极反应式是________________________，电池总反应是______________________________。‎ ‎②若不能，请说明原因________________________________________________________________________。‎ ‎(2)若选用铜片、铁片、NaCl溶液及导线并外加电流计，________(填“能”或“不能”)组成原电池装置，现象：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)能　①碳棒　铜片 ‎2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Cu－2e－===Cu2＋‎ ‎2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋‎ ‎(2)能　电流计指针有明显变化 解析　本题考查原电池的构成条件和工作原理，在分析构成条件时，要特别注意三个因素：①活泼程度不同的金属作电极(也可以是金属和导电非金属)；②要有电解质溶液；③要形成闭合回路。第(1)、(2)题中所涉及的装置均符合条件能组成原电池。‎ ‎12．某兴趣小组为了提高电池的效率设计了如图所示的原电池。请回答下列问题。‎ ‎(1)若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，写出电极名称及对应电极反应式：‎ - 6 -‎ Al片(　　)______________________________，‎ Cu片(　　)______________________________。‎ ‎(2)若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，写出电极名称及对应电极反应式：‎ Al片(　　)______________________________，Cu片(　　)______________________________。‎ 答案　(1)负极　Al－3e－===Al3＋　正极　2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎(2)正极　NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O　负极　Cu－2e－===Cu2＋‎ 解析　(1)若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，实质上是由Al－稀硫酸－Cu组成的原电池，由于Al比Cu活泼，所以Al作负极，Al失电子被氧化为Al3＋，Cu作正极，溶液中的H＋得电子被还原为H2。‎ ‎(2)若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，实质上是由Al－浓硝酸－Cu组成的原电池，由于Al遇浓硝酸发生钝化，Al作正极，Cu作负极，Cu失电子被氧化为Cu2＋。‎ ‎　原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关。如镁－铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极，但若以氢氧化钠溶液为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极；再如Al－Cu在浓HNO3中Cu作负极(常温下Al在浓HNO3中钝化)，在稀HNO3中Al作负极。‎ - 6 -‎