【精品】2019学年高中化学第四章电化学基础4.1原电池同步测试新人教版选修4

第一节原电池

基础巩固

1下列反应可用于设计原电池的是( )

A.H2SO4+2NaOH Na2SO4+2H2O

B.2FeCl3+Fe3FeCl2

C.Mg3N2+ 6H2O3Mg(OH)2↓+ 2NH3↑

D.NaCl+AgNO3NaNO3+AgCl↓

答案B

2有关原电池的下列说法中正确的是( )

A.在外电路中电子由正极流向负极

B.在原电池中,只能用金属锌作负极

C.原电池工作时,阳离子向正极方向移动

D.原电池工作时,阳离子向负极方向移动

答案C

3有关如图所示原电池的叙述,正确的是(盐桥中装有含琼脂的KCl饱和溶液)( )

A.铜片上发生氧化反应

B.取出盐桥后,电流计依然发生偏转

C.反应中,盐桥中的K+会移向CuSO4溶液

D.反应前后铜片质量不改变

答案C

4某原电池反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑,则下列说法中正确的是( )

A.可以用HNO3作电解质溶液

B.可以用锌作原电池正极

C.可以用铁作负极,铁的质量不变

D.可以用铜作原电池正极

答案D

5根据原电池的有关知识,下列反应不能用于原电池的是( )

A.2H2+O22H2O

B.2CH3OH+3O22CO2+4H2O

C.Zn+2HCl ZnCl2+H2↑

D.NaOH+HCl NaCl+H2O

解析原电池反应必须是放出能量的自发氧化还原反应,选项D是非氧化还原反应,故它不可以用于原电池。

答案D

6下列叙述正确的是( )

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

答案B

7在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片,下列叙述正确的是( )

A.正极附近的S浓度逐渐增大

B.电子通过导线由铜片流向锌片

C.正极有O2逸出

D.铜片上有H2逸出

解析题干所述装置属于原电池装置,负极反应式:Zn-2e-Zn2+,正极反应式:2H++2e-H2↑,电子由负极流出经过外电路流向正极。为形成闭合回路,溶液中的阴离子向负极移动,阳离子向正极移动。

答案D

8如图所示的原电池装置,X、Y为两电极,电解质溶液为稀硫酸,外电路中的电子流向如图所示,对此装置的下列说法正确的是( )

A.外电路的电流方向为:X→外电路→Ｙ

B.若两电极分别为Zn和石墨棒,则X为石墨棒,Y为Zn

C.若两电极都是金属,则它们的活动性为X>Y

D.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应

解析由图可知,电子的流动方向是X→外电路→Y,则电流的方向就为Y→外电路→X;X为原电池的负极,Y为正极,X的活动性比Y的强;X极应发生氧化反应,Y极应发生还原反应。

答案C

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,反应达到化学平衡状态

D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中石墨电极为负极

解析由总反应方程式知,I-失去电子(氧化反应),Fe3+得电子(被还原),故A、B项正确;当电流计读数为零时,即说明没有电子发生转移,可证明反应达平衡,C项正确;加入Fe2+,导致平衡逆向移动,则Fe2+失去电子生成Fe3+,甲中石墨作负极,D项错误。

答案D

10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( )

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

解析乙烧杯中锌与铜没有接触,不能构成原电池,但锌可以与稀硫酸直接反应,放出H2;甲烧杯中铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池,由于金属活动性Zn>Cu,所以锌为负极,铜片上有H2放出,加快了锌的溶解。

答案C

11下图所示原电池正极的反应式为

。

解析该原电池中,Cu比Ag活泼,所以Cu作负极,Ag作正极,电池总反应是Cu与Ag+发生置换反应生成Ag单质,所以正极反应式为Ag++e-Ag。

答案Ag++e-Ag

12酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种

化工原料。回答下列问题:

(1)该电池的正极反应式为,电池反应的离子方程式为。

(2)维持电流强度为0.5 A,电池工作5分钟,理论上消耗锌 g。(已知F=96 500 C·mol-1) 解析(1)电池正极发生还原反应,所以正极反应式为MnO2+H++e-MnOOH,负极反应式为Zn-2e-Zn2+,所以电池反应为Zn+2MnO2+2H+Zn2++2MnOOH。

(2)因电流强度I=,所以Q=It=0.5 A×5 min×60 s·min-1=150 C

所以通过电子物质的量为

所以消耗Zn的质量为:×65 g·mol-1=0.05 g。

答案(1)MnO2+H++e-MnOOH 2MnO2+Zn+2H+2MnOOH+Zn2+[注:式中Zn2+可写为Zn(NH3、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为N]

(2)0.05

13有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性强弱,两人均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入 6 mol·Ｌ-1的H2SO4溶液中,乙同学将电极放入 6 mol·Ｌ-1的NaOH溶液中,如下图所示:

(1)写出甲池中负极的电极反应式: 。

(2)写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式:负极;总反应的离子方程式。

(3)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属,则构成负极材料的金属应比

构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出活动性更强,而乙会判断出活动性更强。(填写元素符号)

(4)由此实验,可得到如下哪些正确结论。

A.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质

B.镁的金属性不一定比铝的金属性强

C.该实验说明金属活动性顺序已过时,已没有实用价值

D.该实验说明化学研究对象复杂,反应受条件的影响较大,因此应具体问题具体分析

(5)丙同学依据甲、乙同学的思路,设计如下实验:

将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入稀NaOH溶液中,分别形成了原电池。

①在这两个原电池中,负极分别为。

A.铝片、铜片

B.铜片、铝片

C.铝片、铝片

D.铜片、铜片

②写出插入浓硝酸中形成原电池的电极反应式。

解析原电池中利用电流计测定电流的方向,从而判断电子流向,再确定原电池的正负极。甲中Mg 作负极,乙中Al作负极。同理,铝片和铜片插入浓硝酸中,Al钝化,铜片作负极;铝片和铜片插入稀NaOH溶液中,铝与NaOH溶液反应,铝作负极。

答案(1)Mg-2e-Mg2+

(2)2Al+8OH--6e-2Al+4H2O 2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑

(3)Mg Al (4)AD

(5)①B ②负极:Cu-2e-Cu2+;

正极:4H++2N+2e-2NO2↑+2H2O

能力提升

1(2016全国甲)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是

( )

A.负极反应式为Mg-2e-Mg2+

B.正极反应式为Ag++e-Ag

C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移

D.负极会发生副反应Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑

解析Mg-AgCl海水电池中,Mg为活泼金属,作负极,发生反应:Mg-2e-Mg2+,A项正确;AgCl在正极反应:AgCl+e-Ag+Cl-,B项错误;原电池中,阴离子向负极移动,C项正确;Mg可与H2O缓慢反应,D 项正确。

答案B

2可以将反应Zn+Br2ZnBr2设计成原电池,下列4个电极反应:

①Br2+2e-2Br-②2Br--2e-Br2

③Zn-2e-Zn2+④Zn2++2e-Zn

其中表示放电时负极和正极反应的分别是( )

A.②和③

B.②和①

C.③和①

D.④和①

解析放电时负极反应物为Zn,失电子被氧化,正极反应物为Br2,得电子被还原。

答案C

3M、N、P、E四种金属,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③N、E用导线连接放入E的硫酸溶液中,电极反应为E2++2e-E,N-2e-N2+。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,还原性M>N,M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面冒气泡,为原电池正极,故还原性P>M;N、E构成的原电池中N作负极,故还原性N>E。

答案A

★4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)( )

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

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。

答案D

★5常温下,将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓硝酸中组成原电池(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。反应过程中有红棕色气体产生。

图1

图2

0~t1时,原电池的负极是铝片,此时,正极的电极反应式是,溶液中的H+向极移动。t1时,原电池中电子流动方向发生改变,其原因是。

解析在0~t1时,正极上是N得电子后结合H+生成NO2和H2O;在原电池中,阳离子向正极移动,故H+向正极移动;由于Al与浓硝酸反应后在表面生成了致密的氧化膜阻止了Al的进一步反应,t1时发生Cu与浓硝酸的反应,Cu作负极,原电池中电子流动方向发生了改变。

答案2H++N+e-NO2↑+H2O 正Al在浓硝酸中发生钝化,氧化膜阻止了Al的进一步反应