新教材高中化學課時作業(yè)4原電池的工作原理含解析蘇教版選擇性必修

PAGEPAGE10原電池的工作原理1．將純鋅片和純銅片按下圖所示方式插入相同濃度的稀硫酸中，一段時間后，下列敘述正確的是()A．兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生B．甲中銅片是正極，乙中銅片是負極C．兩燒杯中溶液的pH均增大D．甲中產(chǎn)生氣泡的反應速率比乙中的慢2．某化學興趣小組利用反應Zn＋2FeCl3=ZnCl2＋2FeCl2，設計了如圖所示的裝置，下列說法正確的是()A．Zn為負極，發(fā)生還原反應B．石墨電極上發(fā)生的反應為Fe3＋＋e－=Fe2＋C．電子流動方向為石墨電極→電流表→鋅電極D．鹽橋中K＋移向ZnCl2溶液，Cl－移向FeCl3溶液3．如圖所示的原電池裝置，X、Y為兩電極，電解質溶液為稀硫酸，外電路中的電子流向如圖所示，對此裝置下列說法正確的是()A．外電路的電流方向為：X→外電路→YB．若兩電極分別為Zn和石墨棒，則X為石墨棒，Y為ZnC．若兩電極都是金屬，則它們的活動性為X＞YD．X極上發(fā)生的是還原反應，Y極上發(fā)生的是氧化反應4．有a、b、c、d四種金屬電極，有關的反應裝置及部分反應現(xiàn)象如下：實驗裝置部分實驗現(xiàn)象a極質量減小，b極質量增加b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生電流計指示在導線中電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動性順序是()A．a(chǎn)＞b＞c＞dB．d＞a＞b＞cC．b＞c＞d＞aD．a(chǎn)＞b＞d＞c5．如圖是鋅、銅和稀硫酸形成的原電池，某實驗興趣小組同學做完實驗后，在讀書卡片上記錄如下：卡片上的描述合理的是()A．①②③B．③④⑤C．①⑤⑥D．②③④6．控制適合的條件，將反應2Fe3＋＋2I－?2Fe2＋＋I2設計成下圖所示的原電池，已知KI溶液過量。下列判斷正確的是()A.反應開始時，甲中石墨電極上Fe3＋發(fā)生氧化反應B．反應開始時，乙中石墨電極的反應式：I2＋2e－=2I－C.電流計讀數(shù)為零時，在甲中加入KSCN溶液，出現(xiàn)血紅色D．電流計讀數(shù)為零時，反應處于停止狀態(tài)7．利用如圖裝置設計原電池(a、b電極均為Pt電極)，下列說法正確的是A．b電極為負極，電子由b極從外電路到a極B．離子交換膜c為陰離子交換膜C．b極的電極反應式為：O2＋4e－＋4H＋=2H2OD．電路中轉移4mol電子，生成CO244g8．有關下圖裝置的說法中正確的是()A．氧化劑與還原劑必須直接接觸，才能發(fā)生反應B．乙池中電極反應式為NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋4H＋＋e－=NO2↑＋2H2OC．當銅棒質量減少6.4g時，甲池溶液質量增加6.4gD．當銅棒質量減少6.4g時，向乙池密封管中通入標準狀況下1.12LO2，將使氣體全部溶于水9．將鎂條、鋁條平行插入盛有一定濃度的NaOH溶液的燒杯中，用導線和電流表連接成原電池，裝置如圖所示。此電池工作時，下列敘述正確的是()A.Mg比Al活潑，Mg失去電子被氧化成Mg2＋B．鋁條表面雖有氧化膜，但可不必處理C．該電池的內(nèi)外電路中，電流均是由電子定向移動形成的D．Al是電池負極，開始工作時溶液中會立即有白色沉淀析出10．高錳酸鉀被廣泛用作氧化劑?，F(xiàn)有一個氧化還原反應的體系中共有KMnO4、MnSO4、H2O、Fe2(SO4)3、FeSO4、H2SO4、K2SO4七種物質。Ⅰ.寫出一個包含上述七種物質的氧化還原反應的化學方程式(需要配平)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.某研究性學習小組根據(jù)上述反應設計如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質的物質的量濃度均為1mol/L，溶液的體積均為200mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液?；卮鹣铝袉栴}：(1)此原電池的正極是石墨________(填“a”或“b”)，發(fā)生________反應。(2)電池工作時，鹽橋中的SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))移向________(填“甲”或“乙”)燒杯。(3)乙燒杯中的電極反應式為________________________________________________________________________。(4)若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變?yōu)?.5mol·L－1，則反應中轉移的電子為________mol。11．某化學興趣小組的同學設計了如圖所示的裝置，完成下列問題：(1)反應過程中，________棒質量減少。(2)負極的電極反應式為________________________________________________________________________。(3)反應過程中，當其中一個電極質量增加2g時，另一電極減輕的質量________(填“大于”“小于”或“等于”)2g。(4)鹽橋的作用是向甲、乙兩燒杯中提供NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))和Cl－，使兩燒杯溶液中保持電荷守恒。①反應過程中NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))將進入________燒杯(填“甲”或“乙”)。②當外電路中轉移0.2mol電子時，乙燒杯中濃度最大的陽離子是________。12．(1)將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，兩電極間連接一個電流表。鋅片上發(fā)生的電極反應為________________________________________________________________________；銀片上發(fā)生的電極反應為________________________________________________________________________。(2)若該電池中兩電極的總質量為60g，工作一段時間后，取出鋅片和銀片洗凈經(jīng)干燥后稱重，總質量為47g，試計算：①產(chǎn)生氫氣的體積(標準狀況下)為________；②通過導線的總電量為________________________________________________________________________。(已知NA＝6.02×1023mol－1，1個電子所帶的電荷量為1.60×10－19C，結果保留三位有效數(shù)字)13．將反應IOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋5I－＋6H＋?3I2＋3H2O設計成如圖所示的原電池。(1)開始時向甲燒杯中加入少量濃硫酸，電流計指針向右偏轉，此時甲池中發(fā)生的電極反應式為________________________，工作過程中關于電流計的讀數(shù)，下列說法正確的是________(填字母)。a．電流計讀數(shù)逐漸減小b．電流計讀數(shù)有可能變?yōu)?c．電流計讀數(shù)一直不變d．電流計的讀數(shù)逐漸增大(2)如果在加濃硫酸后，甲、乙燒杯中都加入淀粉溶液，則溶液變藍的燒杯是________(填“甲”“乙”或“甲、乙”)。(3)工作一段時間后，如果再向甲燒杯中滴入濃NaOH溶液，此時乙池中發(fā)生的電極反應式為______________________________，電流計指針向________(填“左”或“右”)偏轉。14．甲、乙兩位同學均想利用原電池反應驗證金屬的活動性順序，并探究產(chǎn)物的有關性質。甲、乙同學設計的原電池如下圖所示，請回答下列問題：(1)a池中正極上的實驗現(xiàn)象是________________________________________________________________________。(2)b池中總反應的離子方程式為__________________________________________________________________________________________。(3)該實驗證明了“利用金屬活動性順序直接判斷原電池正負極”，這種做法________(填“可靠”或“不可靠”)，若不可靠，請?zhí)岢隽硪环N判斷原電池正負極的可行方案________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(若你認為可靠，此空可不作答)。(4)一段時間后，乙學生將b池兩極取出，然后取少許b池溶液于燒杯中，向其中逐滴滴加6mol·L－1H2SO4溶液直至過量，可能觀察到的現(xiàn)象是________________________________________________________________________________________，各階段對應的離子方程式分別是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。課時作業(yè)4原電池的工作原理1．解析：甲中形成了原電池，氫氣在銅極放出，而乙不能形成閉合回路，不能產(chǎn)生電流，銅片不是負極，A、B項錯誤；甲中產(chǎn)生氣泡的反應速率比乙中的快，因為甲中鋅失去的電子流向銅，銅周圍生成氫氣，乙中只是鋅參加反應，反應過程中會使鋅片周圍產(chǎn)生大量的ZnSO4，H＋濃度下降，從而使反應速率減小，D項錯誤。答案：C2．解析：Zn為負極，發(fā)生氧化反應，A項錯誤；石墨為正極，F(xiàn)e3＋在正極得電子發(fā)生還原反應，生成Fe2＋，B項正確；電子從負極(鋅電極)流出，經(jīng)電流表流向正極(石墨電極)，C項錯誤；由于Fe3＋在石墨電極上得到電子生成Fe2＋，右側燒杯中正電荷減少，所以鹽橋中的陽離子(K＋)移向FeCl3溶液(陽向正)，陰離子(Cl－)移向ZnCl2溶液(陰向負)，D項錯誤。答案：B3．答案：C4．解析：裝置甲是原電池，a極質量減小，b極質量增加，則a極為負極，b極為正極，所以金屬活動性順序：a＞b。裝置乙不能構成原電池，b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，所以金屬活動性順序：b＞c。裝置丙是原電池，d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生，則d是負極，c是正極，所以金屬活動性順序：d＞c。裝置丁是原電池，電流從a極流向d極，則a極為正極，d極為負極，所以金屬活動性順序：d＞a。因此這四種金屬的活動性順序：d＞a＞b＞c。答案：B5．解析：構成原電池的正極是Cu，負極是Zn，故①錯誤；電子從負極Zn流出，流向正極Cu，H＋向正極移動，在Cu上得電子：2H＋＋2e－=H2↑，故②錯誤，③、④正確；此原電池負極上發(fā)生的反應是Zn－2e－=Zn2＋，⑥錯誤；總反應方程式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，當有1mol電子通過時，產(chǎn)生H2為0.5mol，故⑤正確。答案：B6．解析：根據(jù)所給原電池的反應可知，F(xiàn)e3＋在正極發(fā)生還原反應，甲池中存在Fe3＋，故A錯誤；乙池中的電極為負極，失電子的物質是I－，B錯誤；此反應是可逆反應，電流計的讀數(shù)為零時說明反應處于平衡狀態(tài)，但c(Fe3＋)≠0，故C正確，D錯誤。答案：C7．解析：b極上氧氣得電子生成H2O，發(fā)生還原反應作正極，a極上CH4失電子轉變成CO2，失電子發(fā)生氧化反應作負極，電子由負極經(jīng)導線流向正極，即從a極流向b極，故A錯誤；由圖示可知氫離子可以通過離子交換膜由a極區(qū)進入b極區(qū)，則離子交換膜應為陽離子交換膜或質子交換膜，故B錯誤；b極上氧氣得電子生成H2O，且電解質環(huán)境為酸性，發(fā)生的電極反應為：O2＋4e－＋4H＋=2H2O，故C正確；負極發(fā)生的反應為：CH4＋2H2O－8e－=CO2＋8H＋，由反應可知每轉移8mol電子生成1mol二氧化碳，則轉移4mol電子，生成CO20.5mol，質量為22g，故D錯誤。答案：C8．解析：該原電池中氧化反應與還原反應是在兩個不同的燒杯中完成的，因此氧化劑與還原劑沒有直接接觸，A項錯誤；乙池是正極，溶液中的NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))得到電子，電極反應式為NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2H＋＋e－=NO2↑＋H2O，B項錯誤；當銅棒質量減少6.4g(即0.1mol)時，甲池溶液中Cu2＋增加0.1mol，但由于鹽橋中Cl－向甲池中移動，所以溶液增加的質量大于6.4g，C項錯誤；當銅棒質量減少6.4g(即0.1mol)時，轉移電子的物質的量是0.2mol，所以根據(jù)電極反應式NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2H＋＋e－=NO2↑＋H2O可知，生成NO2的物質的量是0.2mol，則根據(jù)反應式4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3可知需要氧氣的物質的量是0.05mol，其在標準狀況下的體積是1.12L，D項正確。答案：D9．解析：鋁能與NaOH溶液發(fā)生氧化還原反應，而鎂與NaOH溶液不能發(fā)生反應，鋁失電子，作原電池的負極，A錯誤；由于鋁片表面的氧化膜也能與NaOH溶液反應，故可不必處理，B正確；該裝置外電路是由電子的定向移動形成電流，而內(nèi)電路則是由溶液中自由移動離子的定向移動形成電流，C錯誤；電池開始工作時，負極上鋁與NaOH溶液反應生成AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))，此時不會有Al(OH)3白色沉淀生成，D錯誤。答案：B10．解析：Ⅰ.KMnO4有強氧化性，在硫酸溶液中能氧化具有還原性的FeSO4生成Fe2(SO4)3，本身被還原為MnSO4，則發(fā)生反應的化學方程式為2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O。Ⅱ.(1)根據(jù)上述反應的化學方程式可知，KMnO4做氧化劑，發(fā)生還原反應，故石墨a是正極。(2)電池工作時，SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))向負極移動，即向乙燒杯移動。(3)乙燒杯中的電極反應式為Fe2＋－e－=Fe3＋。(4)溶液中的MnSO4濃度由1mol·L－1變?yōu)?.5mol·L－1，由于溶液的體積未變，則反應過程中生成的MnSO4的物質的量為0.5mol·L－1×0.2L＝0.1mol，轉移的電子為0.1mol×5＝0.5mol。答案：Ⅰ.2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2OⅡ.(1)a還原(2)乙(3)Fe2＋－e－=Fe3＋(4)0.511．解析：(3)轉移0.2mol電子時，銅棒質量增加6.4g，鋅棒質量減少6.5g，故反應過程中，當銅電極質量增加2g時，另一電極減少的質量大于2g。(4)反應過程中，為了保持溶液的電中性，Cl－將進入甲燒杯，NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))進入乙燒杯。當外電路中轉移0.2mol電子時，乙燒杯中有0.1molCu2＋消耗，還剩余0.1molCu2＋，有0.2molNHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))進入乙燒杯，故乙燒杯中濃度最大的陽離子是NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))。答案：(1)鋅(2)Zn－2e－=Zn2＋(3)大于(4)①乙②NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))12．解析：(1)該原電池中鋅片作負極，電極反應為Zn－2e－=Zn2＋；銀片作正極，電極反應為2H＋＋2e－=H2↑。(2)由電極反應不難看出該電池中溶解Zn和產(chǎn)生H2的物質的量之比為1∶1。①鋅片與銀片減少的質量等于生成氫氣所消耗的鋅的質量，m(Zn)＝60g－47g＝13g，設產(chǎn)生的氫氣在標準狀況下的體積為x。Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑65g22.4L13gx解得x＝4.48L。②通過導線的總電量＝eq\f(13g,65g·mol－1)×2×6.02×1023mol－1×1.60×10－19C≈3.85×104C。答案：(1)Zn－2e－=Zn2＋2H＋＋2e－=H2↑(2)①4.48L②3.85×104C13．解析：(1)根據(jù)題中信息，I－失電子被氧化，說明乙池中石墨做負極，其電極反應式為2I－－2e－=I2，則甲池中石墨做正極，其電極反應式為2IOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋12H＋＋10e－=I2＋6H2O，隨反應的進行，碘離子和碘酸根離子的量減小，通過的電量減小，電流計讀數(shù)不斷減小，當反應達到平衡后，電流計的讀數(shù)為0，故a、b說法正確。(2)根據(jù)(1)的分析，兩燒