2019_2020年高中化學(xué)課時(shí)分層作業(yè)3原電池的工作原理（含解析）蘇教版選修4.docx

課時(shí)分層作業(yè)(三)原電池的工作原理 (建議用時(shí)：45分鐘)基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練1在理論上不能用于設(shè)計(jì)原電池的化學(xué)反應(yīng)是()AH2SO4(aq)BaCl2(aq)=2HCl(aq)BaSO4(s) H0B2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l) H0C4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s) H0D3Cu(s)8HNO3(aq)=3Cu(NO3)2(aq)2NO(g)4H2O(l) H0A理論上放熱的氧化還原反應(yīng)能夠設(shè)計(jì)成原電池。2在如圖所示的水果電池中，外電路上的電流從X電極流向Y電極。若X為鐵，則Y可能是()A鋅B石墨C銀D銅A電流的方向與電子的移動(dòng)方向相反，由已知條件知電子由Y電極流向X電極，因此Y電極的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于鐵，故Y電極只能為選項(xiàng)中的鋅。3某原電池反應(yīng)的離子方程式為Fe2H=Fe2H2，則下列說法正確的是 ()AHNO3為電解質(zhì)溶液B鋅為原電池正極C鐵質(zhì)量不變D銅為原電池正極D由原電池反應(yīng)的離子方程式知，電池的負(fù)極為鐵，則正極應(yīng)是比鐵不活潑的金屬或非金屬(如C)(B被否定)，在反應(yīng)中負(fù)極不斷被消耗(C被否定)，由于反應(yīng)中放出了氫氣并生成了Fe2，故知電解質(zhì)溶液不能是HNO3(A被否定)。由上分析可知正確選項(xiàng)為D。4下列關(guān)于原電池的敘述正確的是()A在外電路中，電流由銅電極流向銀電極B正極反應(yīng)為Cu22e=CuC實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作D將銅片直接浸入硝酸銀溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同D該原電池中Cu作負(fù)極，Ag作正極，電極反應(yīng)為Cu2e=Cu2(負(fù)極)，2Ag2e=2Ag(正極)，鹽橋起到了傳導(dǎo)離子、形成閉合回路的作用，電子由負(fù)極流向正極，電流的方向和電子的流向相反。D選項(xiàng)正確。5在如圖所示的裝置中，a的金屬活動(dòng)性比氫要強(qiáng)，b為碳棒，關(guān)于此裝置的各項(xiàng)敘述不正確的是()A碳棒上有氣體放出，溶液pH變大Ba是正極，b是負(fù)極C導(dǎo)線中有電子流動(dòng)，電子從a極流向b極Da極上發(fā)生了氧化反應(yīng)B電極a、b與電解質(zhì)溶液稀H2SO4組成原電池。因活動(dòng)性ab(碳棒)，所以a為原電池的負(fù)極，b為正極。電極反應(yīng)式為a(負(fù))極：ane=an(氧化反應(yīng))，b(正)極：nHne=H2(還原反應(yīng))。由于正極放電消耗H，溶液中c(H)減小，pH增大，在外電路中，電子由a極流出經(jīng)電流計(jì)流向b極。6如圖所示裝置中，觀察到電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，M棒變粗，N棒變細(xì)，由此判斷下表中所列M、N、P物質(zhì)，其中可以成立的是()選項(xiàng)MNPA鋅銅稀硫酸溶液B銅鐵稀鹽酸C銀鋅硝酸銀溶液D鋅鐵硝酸鐵溶液C本題通過電極變化來確定電極，N棒變細(xì)，即N極上發(fā)生氧化反應(yīng)，N棒金屬較活潑，排除A、D，由M棒變粗，可知B不正確。7以鋅片和銅片為兩極，以稀硫酸為電解質(zhì)溶液組成原電池，當(dāng)導(dǎo)線中通過2 mol電子時(shí)，下列說法正確的是()A鋅片溶解了1 mol，銅片上析出1 mol H2B兩極上溶解和析出的物質(zhì)的質(zhì)量相等C鋅片溶解了31 g，銅片上析出了1 g H2D鋅片溶解了1 mol，硫酸消耗了0.5 molA在涉及原電池的有關(guān)計(jì)算中，關(guān)鍵是要把握住一點(diǎn)：即兩極得失電子數(shù)相等。利用這一特點(diǎn)，我們從電極反應(yīng)式看，負(fù)極：Zn2e=Zn2；正極：2H2e=H2。當(dāng)溶解1 mol鋅時(shí)失去2 mol電子，銅片上析出1 mol氫氣得到2 mol電子，得失電子守恒，這樣即可推出A正確。8.原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法中不正確的是()A由Al、Cu、稀硫酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Al3e=Al3B由Mg、Al、NaOH溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Al3e4OH=AlO2H2OC由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式 Cu2e=Cu2D常溫下，由Al、Cu、濃硝酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2CAl、Cu、稀硫酸組成的原電池中，較活潑金屬Al為負(fù)極，A正確；因?yàn)镸g與NaOH溶液不反應(yīng)，故Mg、Al、NaOH溶液組成的原電池中，Al為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B正確；因Fe比Cu活潑 ，F(xiàn)e、Cu、FeCl3溶液組成原電池時(shí)，F(xiàn)e失電子被氧化，負(fù)極反應(yīng)為Fe2e=Fe2，C錯(cuò)誤；因常溫下Al可被濃硝酸鈍化，故Al、Cu、濃硝酸原電池中，Cu為負(fù)極，失電子被氧化，D正確。9已知電極材料：鐵、銅、銀、石墨、鋅、鋁；電解質(zhì)溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、硫酸。按要求回答下列問題：(1)電工操作上規(guī)定：不能把銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線連接在一起使用。請(qǐng)說明原因_。(2)若電極材料選銅和石墨，電解質(zhì)溶液選硫酸鐵溶液，外加導(dǎo)線，能否構(gòu)成原電池？_。若能，請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式，負(fù)極：_，正極：_。(若不能，后兩空不填)(3)設(shè)計(jì)一種以鐵和稀硫酸反應(yīng)為原理的原電池，要求畫出裝置圖(需標(biāo)明電極材料及電池的正、負(fù)極)。解析：(1)當(dāng)Cu、Al導(dǎo)線連接時(shí)，接觸到潮濕的空氣就易形成原電池而被腐蝕。(2)因?yàn)镕eCl3能與Cu發(fā)生反應(yīng)：2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，因此根據(jù)給出的條件可以設(shè)計(jì)成原電池，其負(fù)極為Cu，反應(yīng)為Cu2e=Cu2，正極為石墨，電極反應(yīng)式為2Fe32e=2Fe2。(3)因?yàn)榭偡磻?yīng)式為FeH2SO4=FeSO4H2，所以負(fù)極為Fe，正極可為Cu、Ag或石墨等，電解質(zhì)為稀硫酸，由此即可畫出裝置圖。答案：(1)二者連接在一起時(shí)，接頭處在潮濕的空氣中形成原電池而被腐蝕(2)能Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2(3)10由鋅片、銅片和200 mL稀H2SO4組成的原電池如圖所示。(1)原電池的負(fù)極反應(yīng)式是_，正極反應(yīng)式是_。(2)外電路中電流的方向是_。(3)一段時(shí)間后，當(dāng)在銅片上放出2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí)，H2SO4恰好消耗一半。則產(chǎn)生這些氣體的同時(shí)，共消耗_g鋅，此時(shí)轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為_，原硫酸的物質(zhì)的量濃度是_(設(shè)溶液體積不變)。解析：(1)根據(jù)電極材料可知，鋅為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2，銅為正極，電極反應(yīng)式為2H2e=H2；(2)外電路中電流從正極流向負(fù)極；(3)當(dāng)正極上放出2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氫氣時(shí)，則有：ZnH2SO4=ZnSO4H22e65 g 1 mol22.4 L2 molmn(H2SO4) 2.24 Ln(e)列比例式，計(jì)算可得：m6.5 g，n(H2SO4)0.1 mol，n(e)0.2 mol，c(H2SO4)1.0 molL1。答案：(1)Zn2e=Zn22H2e=H2(2)由Cu極流向Zn極(3)6.50.2 mol1.0 molL1能力提升練11將W、X、Y、Z四種金屬按下列裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下列說法不正確的是()裝置現(xiàn)象金屬W不斷溶解Y的質(zhì)量增加W上有氣體產(chǎn)生A裝置甲中X電極附近有氣泡產(chǎn)生B裝置乙中Y電極上的反應(yīng)式為Cu22e=CuC裝置丙中溶液的pH增大D四種金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱順序?yàn)閃XYZDA.裝置甲中金屬W不斷溶解，則W為負(fù)極，X為正極，附近有氣泡產(chǎn)生，故A正確；B.Y上銅離子得電子生成Cu，則Y電極上的反應(yīng)式為Cu22e=Cu，故B正確；C.W上氫離子得電子生成氫氣，溶液中氫離子濃度減小，所以溶液的pH增大，故C正確；D.甲中W為負(fù)極，X為正極，則活動(dòng)性：WX；乙中X為負(fù)極，Y為正極，則活動(dòng)性：XY；丙中Z為負(fù)極，W為正極，則活動(dòng)性：ZW，所以四種金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱順序?yàn)閆WXY，故D錯(cuò)誤。12控制適當(dāng)?shù)臈l件，將反應(yīng)2Fe32I2Fe2I2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。下列判斷不正確的是()A反應(yīng)開始時(shí)，乙中電極反應(yīng)為2I2e=I2B反應(yīng)開始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3被還原C電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)D平衡時(shí)甲中加入FeCl2固體后，電流計(jì)讀數(shù)為零DA項(xiàng)，反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極為負(fù)極，I發(fā)生氧化反應(yīng)；B項(xiàng)，甲中石墨電極為正極，F(xiàn)e3發(fā)生還原反應(yīng)；C項(xiàng)，電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，各離子濃度不變，則該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)；D項(xiàng)，平衡時(shí)甲中加入FeCl2固體，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)中有電子轉(zhuǎn)移，電流計(jì)讀數(shù)不為零。13(雙選)如圖所示，杠桿A、B兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球，調(diào)節(jié)杠桿并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入濃CuSO4溶液，一段時(shí)間后，下列有關(guān)杠桿的偏向判斷正確的是(實(shí)驗(yàn)過程中，不考慮兩球的浮力變化)()A當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí)，A端高B端低B當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí)，A端低B端高C當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A端低B端高D當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A端高B端低AC當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)，構(gòu)成原電池，F(xiàn)e作負(fù)極，Cu作正極，電極反應(yīng)式分別為負(fù)極：Fe2e=Fe2，正極：Cu22e=Cu，銅球增重，鐵球質(zhì)量減輕，杠桿A端低B端高。當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí)，F(xiàn)e與Cu2直接發(fā)生置換反應(yīng)，F(xiàn)e上附著Cu，質(zhì)量增大，所以A端高B端低。14某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)反應(yīng)2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3K2SO48H2O設(shè)計(jì)如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為1 molL1，溶液的體積均為200 mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。回答下列問題：(1)此原電池的正極是石墨_(填“a”或“b”)，發(fā)生_反應(yīng)。(2)電池工作時(shí)，鹽橋中的SO移向_(填“甲”或“乙”)燒杯。(3)寫出兩燒杯中的電極反應(yīng)式：甲_，乙_。(4)若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變?yōu)?.5 molL1，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為_mol。解析：(1)根據(jù)題目提供的總反應(yīng)方程式可知，KMnO4作氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，故石墨a是正極。(2)電池工作時(shí)，SO向負(fù)極移動(dòng)，即向乙燒杯移動(dòng)。(