人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池第1课时习题

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第1课时 原电池的工作原理
基础过关练
题组一 单液原电池
1.(2020江苏淮安教学协作体高二上联考)某兴趣小组设计的水果电池装置如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是( )
A.铜片为负极
B.锌片发生还原反应
C.将电能转化为化学能
D.电子由锌片经导线流向铜片
2.(2021广东珠海第二中学期中)如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是( )
A.铜片表面有气泡生成
B.如果将稀硫酸换成柠檬汁,导线中不会有电子流动
C.装置中存在“化学能→电能→光能”的转换
D.如果将锌片换成铁片,电路中的电流方向不变
题组二 双液原电池
3.(2021河北六校期中联考)某同学用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有含KNO3饱和溶液的琼胶)设计成一个原电池,装置示意图如图所示,下列判断中正确的是( )
A.该原电池的工作原理是Cu+2Ag+ 2Ag+Cu2+
B.实验过程中取出盐桥,原电池能继续工作
C.实验过程中,左侧烧杯中NO3-的浓度不变
D.实验过程中电子流向为Cu电极→Cu(NO3)2溶液→AgNO3溶液→Ag电极
4.(2020江西南昌十中高二上期末)某兴趣小组设计了如图所示原电池装置(盐桥中含有饱和K2SO4溶液)。下列说法正确的是( )
A.该原电池的正极反应是Cu2++2e- Cu
B.甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅
C.盐桥中的SO42-流向甲烧杯
D.若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸,电流表指针反向偏转
题组三 原电池工作原理的应用
5.(2020山东青岛平度九中高二上期中)a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成原电池。a、b相连时,电流由a经导线流向b;c、d相连时,电子由d到c;a、c相连时,a极上产生大量气泡;b、d相连时,H+移向d极。则四种金属的活动性由强到弱的顺序为 ( )
A.a>b>c>d
B.a>c>d>b
C.c>a>b>d
D.b>d>c>a
6.依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s) Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。
请回答下列问题:
(1)电极X的材料是 ;电解质溶液Y是 。
(2)银电极为电池的 极,电极反应式为 ;X电极上的电极反应式为 。
(3)外电路中的电子是从 极流向 极。
能力提升练

题组一 原电池工作原理的理解与应用
1.(2021山东师范大学附中第一次学业测评,)已知氧化性:Au3+>Ag+>Cu2+>Pb2+>Cr3+>Zn2+>Ti2+。现有如图所示的电化学装置,下列叙述中正确的是( )
A.若X为Ti,则Y极的电极反应式可能是Zn-2e- Zn2+
B.若X为Cr,则Y可以选Zn或Ti
C.若Y为Cu,则X极的电极反应式可能是Cr-3e- Cr3+
D.若Y为Pb,则左侧烧杯溶液中阴离子数会减少
2.(2021北京丰台期中,)如图为锌铜原电池的装置示意图,其中盐桥内装有含饱和KCl溶液的琼胶。请回答下列问题:
(1)Zn电极为电池的 (填“正极”或“负极”)。
(2)写出电极反应式:Zn电极 ,Cu电极 。
(3)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是 。
(4)若保持原电池的总反应不变,下列替换不可行的是 (填字母)。
A.用石墨替换Cu电极
B.用NaCl溶液替换ZnSO4溶液
C.用稀H2SO4代替CuSO4溶液
(5)请选择适当的材料和试剂,将反应2Fe3++2I- 2Fe2++I2设计成一个原电池,请填写表格:
在方框内画出简单的装置示意图,并标明使用的材料和试剂。
题组二 原电池正、负极的判断与电极反应式的书写
3.(2021福建福州高二检测,)交通运输部在南海华阳礁举行华阳灯塔和赤瓜灯塔竣工发光仪式,宣布两座大型多功能灯塔正式发光并投入使用。灯塔可用镁海水电池提供能源,其装置如图所示,下列有关该电池的说法正确的是( )
A.X电极材料可为铁、铜、石墨等
B.每转移2 ml电子,2 ml H+由交换膜左侧向右侧迁移
C.正极的电极反应式为H2O2+2e-+2H+ 2H2O
D.该电池能将化学能全部转化成电能
4.()某研究性学习小组根据反应2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4 2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O设计如下原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 ml·L-1,溶液的体积均为200 mL,盐桥中装有含饱和K2SO4溶液的琼胶。
回答下列问题:
(1)此原电池的正极是石墨 (填“a”或“b”),发生 反应。
(2)电池工作时,盐桥中的SO42-移向 (填“甲”或“乙”)烧杯。
(3)写出两烧杯中的电极反应式:
甲 ,
乙 。
(4)若不考虑溶液的体积变化,MnSO4浓度变为1.5 ml·L-1,则反应中转移的电子为ml。
答案全解全析
基础过关练
1.D 电池工作时,Zn失去电子,为负极,A错误;锌是负极,发生氧化反应,B错误;原电池中化学能转化为电能,C错误;Zn为负极,电子由锌片经导线流向铜片,D正确。
2.B 铜片为正极,H+在其表面得到电子生成H2,其表面有气泡生成,A正确;如果将稀硫酸换成柠檬汁,柠檬汁也有较强的酸性,仍能形成原电池,导线中也会有电子流动,B错误;该装置属于原电池,化学能转化为电能,LED灯发光时,电能又转化为光能,存在“化学能→电能→光能”的转换,C正确;如果将锌片换成铁片,铁片仍为负极,电路中的电流方向不变,D正确。
3.A Cu电极为负极,Ag电极为正极,该原电池的工作原理是Cu+2Ag+ 2Ag+Cu2+,A正确;实验过程中取出盐桥,不能形成闭合回路,因此原电池不能继续工作,B错误;实验过程中,盐桥中的NO3-不断向左侧迁移,因此左侧烧杯中NO3-的浓度增大,C错误;实验过程中电子流向为Cu电极→导线→Ag电极,电子不能通过电解液,D错误。
4.B 该原电池反应为Cu+2FeCl3 2FeCl2+CuCl2,正极发生还原反应,为Fe3++e- Fe2+,A错误;甲烧杯中发生反应Fe3++e- Fe2+,则甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅,B正确;阴离子向负极移动,C错误;若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸,Cu仍为负极,Pt仍为正极,电流表指针偏转方向不变,D错误。
5.D a、b相连时,电流由a经导线流向b,则a为正极,b的金属活动性强于a;c、d相连时,电子由d到c,所以c上得电子发生还原反应,故d的金属活动性强于c;a、c相连时,a极上产生大量气泡,a上得电子发生还原反应,所以c上失电子发生氧化反应,故c的金属活动性强于a;b、d相连时,H+移向d极,所以d是正极,b是负极,b的金属活动性强于d,所以a、b、c、d四种金属的活动性由强到弱的顺序为b>d>c>a。
6.答案 (1)Cu AgNO3溶液
(2)正 Ag++e- Ag Cu-2e- Cu2+
(3)负(Cu) 正(Ag)
解析 原电池中负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应,盐桥起到形成闭合回路、平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极X的材料是Cu,发生氧化反应,电解质溶液Y是可溶性银盐的溶液,常用AgNO3溶液。负极反应式为Cu-2e- Cu2+,正极反应式为Ag++e- Ag,电子由负极(Cu)流出,经外电路流向正极(Ag)。
能力提升练
1.C 根据装置图可知,X电极是负极,失去电子发生氧化反应,Y电极是正极,得到电子发生还原反应。若X为Ti,由于Y电极是正极,应得到电子发生还原反应,A不正确;若X为Cr,则Y的金属性需要弱于Cr的金属性,Zn和Ti的金属性均强于Cr的金属性,则Y不能选Zn或Ti,可以选择Cu或Pb等,B不正确;若Y为Cu,由于X是负极,则X的金属性要强于Cu,所以可以选择Cr,因此负极反应式可能是Cr-3e- Cr3+,C正确;若Y为Pb,由于X电极是负极,失去电子,发生氧化反应,因此左侧烧杯溶液中阴离子数会增加,D不正确。
2.答案 (1)负极 (2)Zn-2e- Zn2+ Cu2++2e- Cu (3)K+ (4)C (5)石墨 KI溶液 石墨 FeCl3溶液 导线 盐桥
解析 (1)该装置是原电池,Zn易失去电子作负极。
(2)Zn作负极,负极反应式为Zn-2e- Zn2+,Cu作正极,正极反应式为Cu2++2e- Cu。
(3)原电池工作时,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子应是K+。
(4)若将Cu换成石墨,锌仍然为负极,石墨为正极,电池总反应仍为Zn+Cu2+ Zn2++Cu,A可行;用NaCl溶液替换ZnSO4溶液,NaCl溶液作电解质溶液,还是Zn失去电子,电池总反应仍为Zn+Cu2+ Zn2++Cu,B可行;若将CuSO4溶液换成稀H2SO4,电池总反应变成Zn+2H+ Zn2++H2↑,C不可行。
(5)在反应2Fe3++2I- 2Fe2++I2中,碘元素由-1价变为0价,I-失去电子,发生氧化反应,负极反应物可选KI溶液,铁元素由+3价降低为+2价,Fe3+得到电子,发生还原反应,正极反应物可选FeCl3溶液,正、负极均用石墨作电极材料,连接导线,用盐桥形成闭合回路,组成原电池。
3.C 该电池的负极材料是金属镁,正极X的材料的活泼性需要比金属镁的弱,但是铁、铜都可以和H2O2、H2SO4的混合溶液反应,故不能用铁、铜作正极,A错误;阳离子会移向正极,则每转移2 ml电子,2 ml H+由交换膜右侧向左侧迁移,B错误;原电池的正极上发生得电子的还原反应:H2O2+2e-+2H+ 2H2O,C正确;该电池能将化学能部分转化成电能,部分转化为热能,D错误。
4.答案 (1)a 还原
(2)乙
(3)MnO4-+5e-+8H+ Mn2++4H2O 5Fe2+-5e- 5Fe3+
(4)0.5
解析 (1)根据题目提供的总反应方程式可知,KMnO4作氧化剂,发生还原反应,故石墨a是正极。(2)电池工作时,SO42-向负极移动,即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为MnO4-+5e-+8H+ Mn2++4H2O;乙烧杯中的电极反应式为5Fe2+-5e- 5Fe3+。(4)溶液中的MnSO4浓度由1 ml·L-1变为1.5 ml·L-1,由于溶液的体积未变,则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 ml·L-1×0.2 L=0.1 ml,故转移的电子为0.1 ml×5=0.5 ml。
设计思路
负极
负极材料
负极反应物
正极
正极材料
正极反应物
电子导体
离子导体