2020_2021学年高中化学第四章电化学基础1原电池课时作业含解析新人教版选修4

2020_2021学年高中化学第四章电化学基础1原电池课时作业含解析新人教版选修4

课时作业18　原电池 时间：45分钟　　满分：100分 一、选择题(每小题4分，共48分)‎ ‎1．右图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是(　C　)‎ 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．盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液，其作用是传递电子 解析：A项，该原电池中，电极Ⅱ为负极，负极发生氧化反应，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，A、B两项均错误；C项，正极反应为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，电池总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，C项正确；D项，盐桥的作用是形成闭合回路，通过阴、阳离子的移动平衡两溶液中的电荷，故传递的是阴、阳离子，而不是电子，D项错误。‎ ‎2．将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，并经过一段时间后，下列叙述中正确的是(　D　)‎ A．负极有Cl2逸出，正极有H2逸出 B．负极附近Cl－的浓度减小 C．正极附近Cl－的浓度逐渐增大 D．溶液中Cl－的浓度基本不变 解析：在该原电池中，Fe为负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋；Ag为正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，Cl－移向负极，但整个溶液中Cl－的浓度基本保持不变，选项D正确。‎ ‎3．理论上不能设计为原电池的化学反应是(　B　)‎ A．CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH<0‎ B．HNO3(aq)＋NaOH(aq)===NaNO3(aq)＋H2O(l)　ΔH<0‎ 8‎ C．2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)　ΔH<0‎ D．2FeCl3(aq)＋Fe(s)===3FeCl2(aq)　ΔH<0‎ 解析：原电池反应均是自发进行的氧化还原反应，选项A、C、D均属氧化还原反应，理论上可以设计成原电池，而选项B是非氧化还原反应，不能设计成原电池。‎ ‎4．下列叙述正确的是(　B　)‎ A．反应AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，可以设计成原电池 B．Zn和稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液能加快产生H2的速率 C．把Fe片和Cu片放入稀硫酸中，并用导线把二者相连，观察到Cu片上产生大量气泡，说明Cu与H2SO4能发生反应而Fe被钝化 D．Zn－Cu原电池工作过程中，溶液中H＋向负极作定向移动 解析：选项A属于非氧化还原反应，不能用于设计原电池，A错；选项B中锌与置换出来的铜在电解质溶液中构成原电池，加快产生H2的速率，B对；选项C中Cu与稀H2SO4不反应，Fe在稀H2SO4中不发生钝化，Fe片和Cu片放入稀硫酸中，并用导线把二者相连，Fe为负极，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，Cu为正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，Cu片上产生气泡，C错；选项D中H＋应向原电池的正极作定向移动，D错。‎ ‎5．某原电池的总反应的离子方程式是Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag，该原电池的组成正确的是(　C　)‎ A B C D 正极 Fe Pt Ag Ag 负极 Ag Cu Fe Fe 电解质溶液 AgNO3‎ H2SO4‎ AgNO3‎ FeCl2‎ 解析：对该反应进行分析知负极为Fe，则正极的活泼性比Fe差，溶液中阳离子为Ag＋，对照各选项只有选项C符合。‎ ‎6．下列关于实验现象的描述不正确的是(　C　)‎ A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B．用锌片作负极，铜片作正极，在CuSO4溶液中，铜片质量增加 C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 D．Al和Cu分别作为两电极，用导线连接插入浓硝酸中，铜溶解，溶液变成蓝色 解析：铜片和铁片紧靠并浸入稀H2SO4中，铜片上的H＋获得由铁片传递过来的电子，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，所以可观察到铜片表面出现气泡，选项A正确；锌片作负极，铜片作正极，发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，生成的Cu在铜片上析出使其质量增加，选项B正确；铜片插入FeCl3溶液中，发生的反应是Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋‎ 8‎ ‎，没有单质铁的析出，选项C不正确；由于Al与浓硝酸常温下发生钝化，所以Cu为负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，选项D正确。‎ ‎7．在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示。下列关于该装置的判断正确的是(　B　)‎ A．外电路的电流方向为X→外电路→Y B．若两电极分别为Fe和石墨棒，则X为Fe，Y为石墨棒 C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D．溶液中阳离子向X极移动，阴离子向Y极移动 解析：电子由负极经外电路流向正极，可知X为负极，发生氧化反应，Y为正极，发生还原反应。电流流向与电子流向相反，外电路的电流方向为Y→外电路→X，溶液中阳离子移向正极(即Y极)得电子。‎ ‎8.下列关于右图所示原电池的说法正确的是(　B　)‎ A．当a为Cu，b为含有碳杂质的Al，c为稀硫酸时，b极上观察不到气泡产生 B．当a为石墨，b为Fe，c为浓硫酸时，不能产生连续的稳定电流 C．当a为Mg，b为Al，c为NaOH溶液时，根据现象可推知Al的活动性强于Mg D．当a为石墨，b为Cu，c为FeCl3溶液时，a、b之间没有电流通过 解析：A项，因为b为含有碳杂质的Al，C、Al、稀硫酸可构成原电池，溶液中的H＋在该极上获得电子而产生H2，所以在b极上可观察到气泡产生。B项，开始时，能形成原电池，有短暂的电流产生，但Fe被浓硫酸钝化后，铁表面生成致密的氧化膜，内部的铁不再失去电子而不能形成电流。C项，由于Al可与NaOH溶液反应，所以Al为原电池的负极，实际上，Mg的活动性强于Al的，故不能据此判断Al的活动性强于Mg的。D项，Cu能与FeCl3发生氧化还原反应，形成原电池而产生电流。‎ 8‎ ‎9．如图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某实验兴趣小组同学做完实验后，在读书卡片上记录如下：‎ 卡片上的描述合理的是(　B　)‎ A．①②③　　　　　　　　 B．③④⑤‎ C．①⑤⑥ D．②③④‎ 解析：构成原电池的正极是Cu，负极是Zn，故①错误；电子从负极Zn流出，流向正极Cu，H＋向正极移动，在Cu上得电子：2H＋＋2e－===H2↑，故②错误，③、④正确；此原电池负极上发生的反应是Zn－2e－===Zn2＋，⑥错误；总反应方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，当有1 mol电子通过时，产生H2为0.5 mol，故⑤正确。‎ ‎10. ‎ 如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中央滴入浓硫酸铜溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)(　D　)‎ A．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低 B．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高 C．当杠杆为绝缘体时，A端低，B端高；为导体时，A端高，B端低 D．当杠杆为绝缘体时，A端高，B端低；为导体时，A端低，B端高 8‎ 解析：若杠杆为导体则构成原电池，铁作负极失电子而溶解：Fe－2e－===Fe2＋，溶液中Cu2＋在正极(铜极)得电子生成铜，质量增大而下降，A端低，B端高；若杠杆为绝缘体，则铁球和CuSO4溶液发生置换反应生成Cu覆于表面，质量增加，下降，A端高，B端低。‎ ‎11．图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是(　B　)‎ 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 解析：由甲可知Cd的活动性强于Co，由乙可知Co的活动性强于Ag，即Cd的活动性强于Ag，故Ag不能置换出Cd，B项错误。‎ ‎12.如右图所示，X为单质硅，Y为金属铁，a为NaOH溶液，组装成一个原电池，下列说法正确的是(　C　)‎ A．X为负极，电极反应为：Si－4e－===Si4＋‎ B．X为正极，电极反应为：4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑‎ C．X为负极，电极反应为：Si＋6OH－－4e－===SiO＋3H2O D．Y为负极，电极反应为：Fe－2e－===Fe2＋‎ 解析：硅、铁、NaOH溶液组成原电池时，Si为负极：Si－4e－＋6OH－===SiO＋3H2O；铁为正极：4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑，总反应式：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。‎ 二、非选择题(52分)‎ 8‎ ‎13．(16分)有甲、乙两位同学均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序，并探究产物的有关性质，分别设计了如图所示的原电池，请完成下列问题：‎ ‎(1)甲池中正极上的实验现象是产生气泡。‎ ‎(2)乙池中总反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。‎ ‎(3)上述实验证明了“利用金属活动性顺序表可直接判断原电池正负极”，这种做法不可靠(“可靠”或“不可靠”)，如不可靠，请你提出另一种判断原电池正负极的可行的方案将两种金属电极连上电流表而构成原电池，利用电流表检测电流的方向，从而判断电子流动方向，由此确定原电池正负极(若你认为可靠，此空可不作答)。‎ ‎(4)一段时间后，乙学生将乙池两极取出，然后取少许乙池溶液逐滴滴加6 mol·L－1稀硫酸直至过量，可能观察到的现象是开始无明显现象，过一段时间产生白色沉淀，沉淀逐渐溶解最后消失，各阶段对应的离子方程式分别是H＋＋OH－===H2O，AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。‎ 解析：当稀硫酸是电解质溶液时，Mg作负极(活泼性Mg>Al)，Al作正极，电极上产生气泡；当NaOH是电解质溶液时，Al作负极(Mg不与NaOH溶液反应)，总反应为：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。通过本题可知原电池的两极与电解质溶液有关，电解质溶液不同，导致两极发生改变(正、负极变化)；将乙池两极取出，电解液中含有AlO，是NaOH和NaAlO2的混合溶液，所以逐滴滴加H2SO4，应该先中和掉NaOH，再与NaAlO2反应生成沉淀，当硫酸过量时，Al(OH)3沉淀逐渐消失。‎ ‎14．(12分)某化学兴趣小组的同学设计了如图所示的装置，完成下列问题：‎ 8‎ ‎(1)反应过程中，锌棒质量减少。‎ ‎(2)正极的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu。‎ ‎(3)反应过程中，当一电极质量增加2 g，另一电极减轻的质量大于(填“大于”、“小于”或“等于”)2 g。‎ ‎(4)盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供NH和Cl－，使两烧杯溶液中保持电荷守恒。‎ ‎①反应过程中Cl－将进入甲(填“甲”或“乙”)烧杯。‎ ‎②当外电路中转移0.2 mol电子时，乙烧杯中浓度最大的阳离子是NH。‎ 解析：(3)转移0.2 mol电子时，铜棒质量增加6.4 g，锌棒质量减少6.5 g，故反应过程中，当铜电极质量增加2 g时，另一电极减少的质量大于2 g。‎ ‎(4)反应过程中，溶液为了保持电中性，Cl－将进入甲烧杯，NH进入乙烧杯。当外电路中转移0.2 mol电子时，乙烧杯中有0.1 mol Cu2＋消耗，还剩余0.1 mol Cu2＋，有0.2 mol NH进入乙烧杯，故乙烧杯中浓度最大的阳离子是NH。‎ ‎15．(12分)由锌片、铜片和200 mL稀H2SO4组成的原电池如下图所示。‎ ‎(1)原电池的负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。‎ ‎(2)电流的方向是由Cu极流向Zn极。‎ ‎(3)一段时间后，当在铜片上放出1.68 L(标准状况)气体时，H2SO4‎ 8‎ 恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗4.875 g锌，有9.03×1022个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是0.75_mol·L－1(设溶液体积不变)。‎ 解析：产生0.075 mol H2，通过0.075×2＝0.15 mol电子，消耗0.075 mol Zn和0.075 mol H2SO4，所以m(Zn)＝0.075 mol×65 g·mol－1＝4.875 g，N(e－)＝0.15 mol×6.02×1023 mol－1＝9.03×1022，c(H2SO4)＝＝0.75 mol·L－1。‎ ‎16．(12分)已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、盐酸。按要求回答下列问题：‎ ‎(1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中形成原电池而被腐蚀。‎ ‎(2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？能。若能，请写出电极反应式，负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。(若不能，后两空不填)‎ ‎(3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求画出装置图(需标明电极材料及电池的正、负极)。‎ 答案： ‎ 解析：(1)当Cu、Al导线连接时，接触到潮湿的空气就易形成原电池而被腐蚀。‎ ‎(2)因为FeCl3能与Cu发生反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，因此根据给出条件可以设计成原电池，其负极为Cu，反应为Cu－2e－===Cu2＋，正极为石墨，电极反应为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。‎ ‎(3)因为反应为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，所以负极为Fe，正极可为Cu、Ag或石墨，电解质为稀硫酸，即可画出装置图。‎ 8‎