2019-2020学年高中化学课时作业20原电池含解析 人教版选修4

2019-2020学年高中化学课时作业20原电池含解析 人教版选修4

课时作业20　原电池 9‎ 基础训练 ‎1．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是(　　)‎ 解析：B、C选项均无化学反应；D选项，Zn与稀H2SO4反应，但装置不能形成闭合回路，只有A符合要求。‎ 答案：A ‎2．有关电化学知识的描述正确的是(　　)‎ A．CaO＋H2O===Ca(OH)2可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能 B．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 C．从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 D．原电池工作时，正极表面一定有气泡产生 答案：C ‎3．将铜片和银片用导线连接插入硝酸银溶液中，当线路中有0.2 mol的电子发生转移时，负极质量的变化是(　　)‎ A．增加6.4 g B．增加2.16 g C．减轻6.4 g D．减轻2.16 g 解析：构成的原电池中负极是单质铜失去电子变成铜离子进入溶液，每mol铜失去2mol电子，所以负极有0.1 mol铜失去电子变成Cu2＋进入溶液，质量减轻6.4 g。‎ 答案：C ‎4．某原电池的电池反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，与此电池反应不符的原电池是(　　)‎ A．铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池 B．石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池 C．铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池 D．银片、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池 9‎ 解析：由电池反应可知Fe作负极，与Fe相比不活泼的金属或石墨等作正极，电解质溶液中含有Fe3＋，因为Zn比Fe活泼，故C不合理。‎ 答案：C ‎5．M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。则这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 解析：由①知，金属活动性：M＞N；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N＞E。综合可知，金属活动性：P>M>N>E，A正确。 ‎ 答案：A ‎6．如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是(　　)‎ A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极 B．电极Ⅱ的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu C．该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋‎ D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子 解析：该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋；电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，电极Ⅱ为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。‎ 答案：C ‎7．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　)‎ 9‎ A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中溶液的pH均增大 D．产生气泡的速率甲比乙慢 解析：甲是原电池装置，锌作负极，铜作正极，溶液中H＋在铜表面得电子产生H2，A、B错误；甲、乙中反应离子方程式均为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，故溶液的pH均增大，C正确；形成原电池可加快反应速率，D错误。‎ 答案：C ‎8．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂，印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。‎ ‎(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式____________________________。‎ ‎(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请在方框中画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。‎ 正极反应_____________________________________________，‎ 负极反应_____________________________________________。‎ 解析：FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子反应方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，在该反应中Cu被氧化，应该是在负极上发生反应，Cu作负极材料最适宜，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋；Fe3＋被还原，应该在正极上得电子发生反应，电极反应为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，故正极只能是不如Cu活泼的金属(如Ag、Pt)或碳棒；电解质溶液显然是FeCl3溶液。‎ 答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋‎ ‎(2)装置图 9‎ 正极反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋‎ 负极反应：Cu－2e－===Cu2＋‎ 提高训练 ‎9．控制适合的条件，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．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 解析：由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失电子变成I2被氧化，A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电子速率等于I－失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。‎ 答案：D ‎10．用铜片、铝片、Cu(NO3)2溶液、导线构成一个原电池，以下有关该原电池的叙述不正确的是(　　)‎ A．不用导线连接铜片、铝片，不可能构成原电池 B．正极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu C．其他条件不变，只将铜片改为银片，Cu(NO3)2溶液改为AgNO3溶液，通过等量电子时，‎ 9‎ 银片的质量变化大于Cu片的质量变化 D．其他条件不变，将Cu(NO3)2溶液改为FeCl3溶液，负极电极反应式为Al－3e－===Al3＋‎ 解析：首先根据Cu、Al和Cu(NO3)2溶液的性质，判断出电池的正、负极，并写出相应的电极反应式，然后分析选项C、D时要注意改变电极材料和电解质溶液对电极反应的影响。选项A，将铜片、铝片直接接触并浸入Cu(NO3)2溶液也可形成原电池。选项B，因Al的活泼性大于Cu的活泼性，所以Al失去电子，Al作电源负极：Al－3e－===Al3＋，溶液中Cu2＋在正极获得电子而析出Cu：Cu2＋＋2e－===Cu。选项C，1 mol Cu2＋得到2 mol电子，Cu片质量增加64 g，若2 mol Ag＋得到2 mol电子，银片质量增加216 g，故正确。选项D，在FeCl3溶液中，Cu失电子的能力小于Al失电子的能力，所以铝片作原电池的负极，故正确。‎ 答案：A ‎11．如下图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是(　　)‎ 解析：N棒变细，即N发生氧化反应为负极，N棒金属较活泼，排除A、D项；由M棒变粗，可排除B项，故选C项。‎ 答案：C ‎12．(2019年辽宁沈阳模拟)某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O，盐桥中装有饱和K2SO4溶液，下列叙述中正确的是(　　)‎ 9‎ A. 外电路的电流方向是从a到b B. 甲烧杯中溶液的pH逐渐减小 C. 电池工作时，盐桥中的SO42－移向甲烧杯 D. 乙烧杯中发生还原反应 解析：由上述分析可知，a为正极，b为负极，则电流从a到b，故A正确；甲烧杯中发生反应为：MnO4－＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O，氢离子浓度减小，导致溶液的pH增大，故B错误；C.阴离子向负极移动，则盐桥中的SO42－移向乙烧杯中，故C错误；D.甲烧杯中(a电极)发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为MnO4－＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O，b电极亚铁离子失去电子发生氧化反应，故D错误。‎ 答案：A ‎ 13.将两份过量的锌粉a、b分别加入一定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系正确的是(　　)‎ 解析：加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率，由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多。‎ 答案：B ‎14．(2019年辽宁省沈阳市期中)常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，下列说法正确的是(　　)‎ 9‎ A．0～t1时，原电池的负极是铜片 B．0～t1时，正极的电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑‎ C．t1时刻，电流方向发生变化的原因是Al 在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻止了Al进一步反应 D．tl时刻后，电子从铝经过导线流向铜 解析：0～t1时，铜为正极，负极为铝，A错误；0～t1时，正极电极反应式为2H＋＋NO3－＋e－===NO2↑＋H2O，B错误；随着反应进行铝表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行，氧化膜阻止了Al进一步反应，因此铜做负极，Al为正极，C正确；t1时刻后，铜为负极，电子从铜经导线流向铝，D错误。‎ 答案：C ‎15．某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果如下。试根据下表中的实验现象回答下列问题：‎ 编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向 ‎1‎ Mg、Al 稀盐酸 偏向Al ‎2‎ Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu ‎3‎ Al、石墨 稀盐酸 偏向石墨 ‎4‎ Mg、Al NaOH 偏向Mg ‎5‎ Al、Zn 浓硝酸 偏向Al ‎(1)实验1、2中Al所作的电极__________(填“相同”或“不相同”)‎ ‎(2)实验3中的电极反应式为负极：______________，正极：__________________，电池总反应方程式____________________________。‎ 9‎ ‎(3)实验4中Al作__________极，其电极反应式是______________________，判断电极的依据是________________________________________。‎ ‎(4)解释实验5中电流计指针偏向Al的原因_______________________________________________________________________________________________________。‎ ‎(5)根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是作负极受到哪些因素的影响？‎ ‎____________________________________________。‎ 解析：一般情况下，较活泼的金属作原电池的负极，根据实验1、2的结果，可得出1中Al作正极，2中Al作负极，但在NaOH溶液中Al反应、Mg不反应，Al作负极，在浓硝酸中由于Al发生钝化，Zn作负极。‎ 答案：(1)不相同 ‎(2)Al－3e－===Al3＋　2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑‎ ‎(3)负　Al＋4OH－－3e－===AlO2－＋2H2O　因为Al能与NaOH溶液反应，而Mg不反应 ‎(4)实验5中由于Al在浓硝酸中发生钝化，所以Zn为负极 ‎(5)与另一电极材料的活泼性、电解质溶液的酸碱性以及电解质溶液的氧化性强弱等因素有关 探究创新 ‎16．Li－SOCl2电池可用于心脏起博器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质溶液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)电池的负极材料为________，发生的电极反应为____________________________。‎ ‎(2)电池正极发生的电极反应为__________________________。‎ ‎(3)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 ‎___________________________________________________‎ ‎(已知SOCl2与水发生反应)。‎ 解析：根据电池总反应及负极发生氧化反应、正极发生还原反应判断：负极材料是锂，电极反应是Li－e－===Li＋，正极反应为2SOCl2＋4e－===S＋SO2＋4Cl－；组装该电池必须在无水、无氧条件下进行，原因是锂是活泼金属，易与氧气、水反应；SOCl2遇水也可发生反应。‎ 答案：(1)锂　Li－e－===Li＋‎ 9‎ ‎(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2‎ ‎(3)锂是活泼金属，易与氧气、水反应；SOCl2也可与水反应 9‎ 10‎