2021-2022学年下学期高一化学暑假巩固练习3 原电池与化学电源

例1．某种氢氧燃料电池的内部结构如图所示，下列有关该装置的说法不正确的是

A．将化学能转化为电能

B．电极a为电池的负极

C．电极b上发生的反应为O2-4e-+4H+=2H2O

D．工作时，电子由电极a通过导线流向电极b

例2．银锌纽扣电池的构造如图所示。其电池反应方程式为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2。下列说法正确的是

A．锌粉为正极

B．Ag2O发生氧化反应

C．电池工作时，电子从锌粉经过KOH溶液流向Ag2O

D．负极的电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2

1．用锌粒与1mol/L的硫酸溶液反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是

A．加热 B．滴加少量硫酸铜溶液

C．不用铁片，改用铁粉 D．改用18mol/L的硫酸

2．下列装置不能形成原电池的是

A．①⑤⑥⑦ B．①②③⑤ C．②④⑥⑦ D．①②③④

3．科学研究发现，火星存在大量，有科学家提出设想：利用火星上设计电池，电池反应为。下列说法错误的是

A．钠在负极发生氧化反应 B．在正极上生成C

C．放电时向正极迁移 D．参与反应时转移12mol电子

4．普通锌锰干电池的构造如图所示，其电池反应的方程式为：。下列说法正确的是

A．石墨作负极

B．锌发生还原反应

C．电池工作时，电子从石墨经导线流向锌

D．正极的电极反应为：

5．化学能与热能、电能等可相互转化。关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是

A．化学反应中能量变化的主要原因是物质状态的改变

B．铝与盐酸的反应中，反应物的总能量比生成物的总能量高

C．图I所示的装置能将化学能转变为电能

D．图II所示的反应为吸热反应

6．有A、B、C、D四种金属。将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B为正极。将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化。如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活泼性由强到弱的顺序是

A．D＞A＞B＞C B．B＞A＞D＞C C．D＞B＞A＞C D．D＞A＞C＞B

7．一种锂水电池以锂和钢板为电极，为电解质，使用时加入水即可放电，总反应为：。下列有关该电池的说法错误的是

A．锂极为负极 B．移向正极

C．为正极产物 D．电子由锂经导线流向钢板

8．将锌片和铜片用导线相连浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计（装置如右图），若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和铜片洗净干燥后称重，总质量为47g，则该过程中产生H2（标准状况下）的体积为

A．2.24L B．3.36L C．4.48L D．6.72L

9．利用微生物燃料电池原理，可以处理宇航员排出的粪便，同时得到电能。设计的方案是：用微生物中的芽孢杆菌来处理粪便产生氨气，氨气与氧气分别通入燃料电池两极，如图。下列说法错误的是

A．a电极是负极，b电极是正极

B．负极区发生的反应是2NH3 - 6e-=N2+6H+

C．正极区，每消耗标准状况下2.24 L O2，a向b电极转移0.4 mol电子

D．负极区，每消耗标准状况下2.24 LNH3，a向b电极转移0.6 mol电子

10．（双选）以铁片和铜片为电极，以稀硫酸为电解质溶液组成的原电池，当导线中通过电子时，下列叙述正确的是

A．铁片溶解1mol，铜片上析出1mol H2

B．两极上溶解和析出的物质的质量相等

C．铁片溶解2g，铜片上析出1g H2

D．铁片溶解1mol，硫酸消耗1mol

11．（双选）质量相同的铁棒、碳棒和足量CuCl2溶液组成的装置如图所示，下列说法正确的是

A．闭合K，电子通过CuCl2溶液移到碳棒上

B．闭合K，铁棒表面发生的电极反应为Cu2++2e-=Cu

C．闭合K，转移电子0.2mol时，理论上碳棒与铁棒的质量差为12g

D．打开K，与闭合K时发生的总反应相同

12．为探究Ag+与Fe3+氧化性的相关问题，某小组同学进行如下实验：

已知：相关物质的溶解度（20℃）AgCl：1.5×10-4 g ；Ag2SO4：0.796 g。

（1）甲同学的实验如下：

注：经检验黑色固体为Ag。

①白色沉淀的化学式是___________。

②甲同学得出Ag+氧化了Fe2+的依据是___________。

（2）乙同学为探究Ag+和Fe2+反应的程度，进行实验Ⅱ。

a．按如图连接装置并加入药品（盐桥中的物质不参与反应），发现电压表指针偏移。偏移的方向表明：电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，指针偏移减小。

b．随后向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电压表指针的变化依次为：偏移减小→回到零点→逆向偏移。

①a中甲烧杯里的电极反应式是_______________。

②b中电压表指针逆向偏移后，银为___________极（填“正”或“负”）。

③由实验得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式是_________________________。

（3）为进一步验证乙同学的结论，丙同学又进行了如下实验：

①实验Ⅲ___________（填“能”或“不能”）证明Fe3+氧化了Ag，理由是___________。

例1．【答案】C

【解析】该装置为氢氧燃料电池，根据图示中H+的移动方向可知，通入H2的电极a为负极，通入O2的电极b为正极，结合原电池原理作答。A．该装置为氢氧燃料电池，该装置属于原电池，工作时将化学能转化成电能，A项正确；B．H+向电极b移动，电极b为电池的正极，电极a为电池的负极，B项正确；C．电极b为正极，电极b上发生的反应为O2+4e-+4H+=2H2O，C项错误；D．电极a为负极，电极b为正极，工作时电子由电极a通过导线流向电极b，D项正确；答案选C。

例2．【答案】D

【解析】A．由总反应可知，锌元素化合价升高，失电子，锌粉作负极，A错误；B．由总反应可知，Ag2O中银元素化合价降低，作氧化剂被还原，发生还原反应，B错误；C．电子从负极经外电路流向正极，不会经过电解质溶液，C错误；D．锌作负极失电子生成锌离子，锌离子结合氢氧根离子生成氢氧化锌，负极的电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，D正确；答案选D。

1．【答案】D

【解析】A．对该反应体系加热，即升高温度反应速率加快，A不符合；B．滴加少量CuSO4溶液，铁置换出铜，构成原电池，反应速率加快，B不符合；C．改用铁粉，增大反应物的接触面积，反应速率加快，C不符合；D．改用浓度为18mol/L的浓硫酸，常温下铁在浓硫酸中钝化，得不到氢气，D符合；答案选D。

2．【答案】A

【解析】形成原电池的条件为有两个活性不同的电极、电解质溶液、闭合回路和自发进行的氧化还原反应。①没有形成闭合回路，不能形成原电池，故选；②Zn的活泼性比Cu强，Zn和硫酸铜能自发进行氧化还原反应生成Cu和硫酸锌，有闭合回路，能形成原电池，故不选；③Zn中含Fe杂质构成闭合回路，两者活泼性不同，稀硫酸是电解质，能发生氧化还原反应，能形成原电池，故不选；④Zn和醋酸能发生氧化还原反应，Zn和Pd金属活泼性不同，形成闭合回路，能形成原电池，故不选；⑤两个电极都是Zn，没有活泼性差异，不能形成原电池，故选；⑥蔗糖溶液不能导电，不是电解质溶液，不能形成原电池，故选；⑦缺少盐桥，不能形成闭合回路，不能形成原电池，故选；综上所述，选A。

3．【答案】D

【解析】A．负极失电子，元素化合价升高，发生氧化反应，由总反应可知，钠元素化合价升高，在负极发生氧化反应，A正确；B．由总反应可知，正极二氧化碳得电子生成单质碳，B正确；C．放电时，正极得电子，阳离子钠离子向正极移动，C正确；D．依据得失电子守恒知，当有3molCO2参与反应时，转移4mol电子，D错误；答案选D。

4．【答案】D

【解析】A．原电池中负极失电子，元素化合价升高，根据电池反应可知，锌元素化合价升高，则锌作负极，石墨作正极，A错误；B．锌作负极失电子，被氧化，发生氧化反应，B错误；C．电池工作时，电子从负极经导线流向正极，即电子从锌经导线流向石墨，C错误；D．正极得电子，元素化合价降低，由总反应可知，正极的电极反应为：，D正确；答案选D。

5．【答案】B

【解析】A．化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，化学反应中旧化学键断裂吸收的能量与新化学键生成放出的能量不同导致反应吸热或放热，故A错误；B．铝与盐酸反应为放热反应，反应物的总能量比生成物的总能量高，故B正确；C．该装置没有构成闭合回路，不能形成原电池，故C错误；D．根据图象知，反应物总能量大于生成物总能量，则该反应是放热反应，故D错误；答案选B。

6．【答案】A

【解析】两种活动性不同的金属和电解质溶液构成原电池，较活泼的金属作负极，负极上金属失电子发生氧化反应被腐蚀，较不活泼的金属作正极，将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中，B为正极，所以活动性A＞B。金属和相同的酸反应时，活动性强的金属反应剧烈，将A、D分别投入等浓度盐酸溶液中，D比A反应剧烈，所以活动性D＞A。金属的置换反应中，较活泼金属能置换出较不活泼的金属，将铜浸入B的盐溶液中，无明显变化，说明活动性B＞铜。如果把铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出，说明活动性Cu＞C，则活动性B＞Cu＞C；由上分析可知，金属的活动性顺序为D＞A＞B＞C，A选项符合题意；答案为A。

7．【答案】B

【解析】A．由方程式可知，Li失去电子，发生氧化反应，作负极，则钢板作正极，A项正确；B．负极上的电极方程式为：，可知移向负极，B项错误；C．正极上的电极方程式为：，可知氢气为正极产物，C项正确；D．电子会从负极流向正极，即电子由锂经导线流向钢板，D项正确；答案选B。

8．【答案】C

【解析】由题意可知，该原电池中，锌易失电子发生氧化反应而作负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑，则负极上锌生成锌离子进入溶液而导致质量减少，正极上氢离子得电子生成氢气，所以正极质量不变，两个电极减少的质量是锌的质量。锌和稀硫酸反应离子方程式为2H++Zn=Zn2++H2↑，根据反应化学方程式得氢气的物质的量n(H2)=n(Zn)==0.2mol，标况下H2的体积为V(H2)=0.2mol×22.4L/mol=4.48L，C选项符合题意；答案为C。

9．【答案】D

【解析】A．根据图中信息可知，左边为失去电子，作负极，右边得到电子，作正极，因此a电极是负极，b电极是正极，故A正确；B．氨气在负极反应变为氮气，因此负极区发生的反应是2NH3- 6e-= N2+6H+，故B正确；C．正极区，每消耗标准状况下2.24 L O2即物质的量为0.1 mol，得到0.4mol电子，因此a向b电极转移0.4 mol电子，故C正确；D．负极区，发生的电极反应为：2NH3- 6e-= N2+6H+，每消耗标准状况下2.24 LNH3，即物质的量为0.1 mol，失去0.3mol电子，a向b电极转移0.3 mol电子，故D错误；答案为D。

10．【答案】AD

【解析】电池反应的离子方程式为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，当导线中通过2mol电子时，生成1mol气体，溶解1molFe。A．由上述分析可知，铁片溶解了1mol，铜片上析出1mol氢气，故A正确；B．两极上溶解和析出的物质的质量分别为56g、2g，不相等，故B错误；C．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，正极反应为2H++2e-=H2↑，转移2mol电子溶解1molFe，且生成1molH2，则铁片溶解了65g，铜片上析出了2g H2，故C错误；D．由Fe+2H+=H2↑+Fe2+，可知，铁片溶解了1mol，消耗1mol硫酸，故D正确；故选AD。

11．【答案】CD

【解析】A．闭合K，电子由铁通过导线到达正极碳棒上，故A错误；B．闭合K，该装置构成原电池，Fe易失电子作负极、C作正极，铁棒表面发生的电极反应为Fe-2e-═Fe2+，故B错误；C．该装置为原电池，当电路中转移电子0.2mol时，析出n(Cu)=×1mol=0.1mol，m(Cu)=0.1mol×64g/mol=6.4g，Fe电极上溶解的质量=56g/mol×0.1mol=5.6g，理论上碳棒与铁棒的质量差为6.4g+5.6g=12g，故C正确；D．打开K，反应为CuCl2+Fe=Cu+FeCl2，闭合K时该装置为原电池，电池的总反应为CuCl2+Fe=Cu+FeCl2，发生的总反应相同，故D正确；故选CD。

12．【答案】（1）Ag2SO4     有黑色固体（Ag）生成，加入KSCN溶液后变红    

（2）Fe2+-e-=Fe3+     负     Fe2+＋Ag+Fe3+＋Ag    

（3）不能     因为Fe(NO3)3溶液呈酸性，酸性条件下NO也可能氧化Ag

【解析】（1）将2mL 1mol/L AgNO3溶液加入到1mL 1mol/L FeSO4溶液中发生复分解反应会生成硫酸银白色沉淀，银离子具有强氧化性会氧化Fe2+为Fe3+，银离子被还原为黑色固体金属单质银；取上层清液，滴加KSCN溶液溶液变红说明有铁离子生成；

①上述分析可知白色沉淀为硫酸银，它的化学式是Ag2SO4，故答案为：Ag2SO4；

②甲同学得出Ag+氧化了Fe2+的依据是实验现象中，银离子被还原为黑色固体金属单质银，取上层清液，滴加KSCN溶液溶液变红说明有铁离子生成，故答案为：有黑色固体（Ag）生成，加入KSCN溶液后变红。

（2）在Fe2+与Ag+反应构成的原电池中，银发生还原反应作正极，则石墨作负极，当指针归零后，逆向偏移，Fe3+和Ag反应生成银离子和亚铁离子，银单质被氧化，银作负极；

①根据上面的分析可知，K闭合时，电子由石墨经导线流向银，石墨作负极，亚铁离子失去电子，发生氧化反应，方程式为Fe2+-e-=Fe3+；故答案为：Fe2+-e-=Fe3+；

②电子由石墨经导线流向银，石墨作负极，银电极为正极，当指针归零后，指针逆向偏转，石墨作正极，银电极为负极；故答案为：负；

③由实验得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式为Fe2+＋Ag+Fe3+＋Ag，故答案为：Fe2+＋Ag+Fe3+＋Ag。

（3）①将2mL 2mol/L Fe(NO3)3溶液加入有银镜的试管中，现象说明银溶解完全，由于酸性条件下硝酸根也有强的氧化性，银溶解完全，不能证明是三价铁氧化了银单质；故答案为：不能；因为Fe(NO3)3溶液呈酸性，酸性条件下NO也可能氧化Ag。