第1章　第2节　第1课时　原电池的工作原理 试卷

第1章化学反应与能量转化

第2节　化学能转化为电能——电池

第1课时　原电池的工作原理

课后篇素养形成

必备知识基础练

1.对于原电池的电极名称,下列叙述有错误的是(　　)

A.发生氧化反应的为负极

B.正极为电子流入的一极

C.电解质溶液中阳离子移向负极

D.外电路中电流的方向由正极到负极

答案C

解析在原电池中,发生氧化反应的电极为负极,发生还原反应的电极为正极;原电池工作时,其外电路中电子流出的一极为负极,电子流入的一极为正极,电流的方向与电子流动的方向相反;电解质溶液中阳离子移向正极,阴离子移向负极。

2.(2021北京西城高二期末)铜锌原电池工作时,下列叙述不正确的是(　　)

A.负极电极反应为Zn-2e-Zn2+

B.电池总反应为Zn+Cu2+Zn2++Cu

C.在外电路中,电子从Zn极沿导线流向Cu极

D.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液

答案D

解析正极发生还原反应:Cu2++2e-Cu,负极发生氧化反应:Zn-2e-Zn2+;原电池总反应为Zn+Cu2+Zn2++Cu;电子从Zn极沿导线流向Cu极;由于Cu2+放电,为使CuSO4溶液保持电中性,则盐桥中的K+移向CuSO4溶液,Cl-移向ZnSO4溶液。故D错误。

3.如图所示装置中,观察到电流计指针发生偏转,M棒变粗,N棒变细。由此判断下表中所列M、N、P物质,其中可以成立的是(　　)

答案C

解析N棒变细,即N极上发生氧化反应,N棒金属较活泼,A、D不符合题意,由M棒变粗可知,B不符合题意。

4.茫茫黑夜中,航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中              (　　)

①铝合金是正极　②铝合金是负极　③海水是电解质溶液　④铝合金电极发生还原反应

A.②③ B.②④ C.①③ D.①④

答案A

解析原电池中较活泼的一极为负极,则题给原电池中铝合金为负极,①错,②对。电极在海水中,故海水为电解质溶液,③对。铝合金为负极,发生氧化反应,故④错。

5.按下图装置实验,若x轴表示流出负极的电子的物质的量,则y轴应表示(　　)

①c(Ag+)　②c(N)　③a棒的质量　④b棒的质量

⑤溶液的质量

A.①③ B.③④ C.①②④ D.②

答案D

解析在题给原电池中,负极反应为Fe-2e-Fe2+,正极反应为Ag++e-Ag,则a棒质量减轻、b棒质量增加,溶液中c(N)不变,溶液的质量减轻,从而可知D正确。

6.如图所示的装置,在铁圈和银圈的焊接处,用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中,使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液,片刻后可观察到的现象是(　　)

A.铁圈和银圈左右摇摆不定

B.保持平衡状况

C.铁圈向下倾斜

D.银圈向下倾斜

答案D

解析滴入CuSO4溶液后,形成原电池,Fe作为负极,Ag作为正极,在铁圈上发生反应Fe-2e-Fe2+,使铁圈质量减少;在Ag圈上发生反应Cu2++2e-Cu,生成的Cu附着在银圈上,使银圈质量增加,所以银圈向下倾斜,D正确。

7.在如图所示的装置中,a的金属活动性比Pb强,b为碳棒,下列关于此装置的叙述不正确的是(　　)

A.碳棒上有气体放出,溶液碱性增强

B.a是正极,b是负极

C.导线中有电子流动,电子从a极经导线流向b极

D.a极上发生了氧化反应

答案B

解析电极a、b与电解质溶液稀硫酸构成原电池。因活动性a>b(碳棒),所以a为电池的负极,b为正极,b极上有气体放出。由于正极消耗H+,溶液中c(H+)减小,溶液碱性增强。在外电路中,电子由a极流出经导线流向b极,由此可知B符合题意。

8.某小组为研究电化学原理,设计如图装置。下列叙述不正确的是(　　)

A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出

B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为:Cu2++2e-Cu

C.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色

D.a和b连接时,Cu2+向铁电极移动

答案D

解析a和b不连接时,不能构成原电池。铁与硫酸铜发生置换反应,生成的铜附着在铁片上,A项正确;a和b用导线连接,构成原电池,溶液中的Cu2+得到电子生成铜在铜片上析出,B项正确;无论a和b是否连接,都是铁片不断溶解生成Fe2+,溶液中的Cu2+不断得到电子生成Cu,溶液颜色从蓝色逐渐变成浅绿色,C项正确;a和b连接构成原电池,溶液中铜离子向正极(铜电极)移动,D项错误。

9.由锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池如图所示。

(1)原电池的负极反应是　　　　　　　　　　　　　　　,正极反应是　　　　　　　　　　　　。 

(2)外电路电流的方向是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)一段时间后,当在铜片上放出1.68 L(标准状况)气体时,右边烧杯中的H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时,共消耗　　　　　g锌,有　　　　　　　　　　　个电子通过了导线,原硫酸的物质的量浓度是　　　　　　　(设溶液体积不变)。 

答案(1)Zn-2e-Zn2+　2H++2e-H2↑

(2)由Cu极经导线流向Zn极　(3)4.875　9.03×1022

0.75 mol·L-1

解析(3)由题意可知,产生了0.075 mol H2,电路中通过0.075 mol×2=0.15 mol电子,消耗0.075 mol Zn和0.075 mol H2SO4。所以m(Zn)=0.075 mol×65 g·mol-1=4.875 g,N(e-)=0.15 mol×6.02×1023mol-1=9.03×1022,c(H2SO4)==0.75 mol·L-1。

关键能力提升练

10.图1是铜锌原电池示意图。图2中,x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y轴表示(　　)

A.铜棒的质量 B.c(Zn2+)

C.c(H+) D.c(S)

答案C

解析题给装置构成原电池,Zn是负极,Cu是正极。在正极Cu上溶液中的H+获得电子变为氢气,Cu棒的质量不变,A项错误;由于Zn是负极,不断发生反应Zn-2e-Zn2+,所以溶液中c(Zn2+)增大,B项错误;由于反应不断消耗H+,所以溶液的c(H+)逐渐降低,C项正确;S不参加反应,其浓度不变,D项错误。

11.如图是一原电池装置,下列有关说法正确的是(　　)

A.该电池负极反应为Fe2+-e-Fe3+

B.当有6.02×1023个电子转移时,Fe电极减少56 g

C.石墨电极上发生氧化反应

D.盐桥中K+移向右侧FeCl3溶液

答案D

解析根据题意可知,活泼金属Fe为负极,负极电极反应为Fe-2e-Fe2+,发生氧化反应,A、C错误;根据负极电极反应可知,当转移1 mol电子时,参与反应的Fe有0.5 mol,其质量为28 g,B错误;石墨电极为正极,正极反应为Fe3++e-Fe2+,溶液中Fe3+减少,为使FeCl3溶液保持电中性,盐桥中的K+移向右侧FeCl3溶液,D正确。

12.(双选)如图所示为锌铜原电池。下列叙述正确的是 (　　)

A.盐桥的作用是传导离子

B.外电路电子由铜片流向锌片

C.锌片上的电极反应式为Zn2++2e-Zn

D.外电路中有0.2 mol电子通过时,铜片表面质量增加约6.4 g

答案AD

解析题给原电池中,盐桥连接左、右两个烧杯中的溶液,盐桥可传导离子,起到导电的作用,A正确;锌的活泼性强于铜,则锌片是负极,铜片是正极;在外电路中,电子由负极流向正极,则电子由锌片流向铜片,B错误;锌片是负极,发生失去电子的氧化反应,电极反应为Zn-2e-Zn2+,C错误;铜片是正极,电极反应为Cu2++2e-Cu,外电路中通过0.2 mol电子时,铜片上析出0.1 mol Cu,其质量为0.1 mol×64 g· mol-1=6.4 g,D正确。

13.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.负极反应为Mg-2e-Mg2+

B.正极反应为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+2H2OMg(OH)2+H2↑

答案B

解析分析Mg-AgCl电池可知,负极反应为Mg-2e-Mg2+,正极反应为2AgCl+2e-2Ag+2Cl-,A项正确,B项错误;在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极,C项正确;Mg是活泼金属,能和H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2,D项正确。

14.电子计算机所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银,电解质溶液为KOH溶液,其电极反应分别为:Zn+2OH--2e-ZnO+H2O;Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-。下列判断正确的是(　　)

A.锌为正极,Ag2O为负极

B.锌为负极,Ag2O为正极

C.原电池工作时,将电能转化成化学能

D.原电池工作时,负极区溶液的pH增大

答案B

解析根据化合价变化可知Zn被氧化,应为原电池的负极,则正极为Ag2O,故A错误,B正确;原电池是将化学能转化为电能的装置,故C错误;题给原电池工作时,负极发生反应Zn+2OH--2e-ZnO+H2O,溶液的pH减小,故D错误。

15.有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:

由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　)

A.a>b>c>d B.b>c>d>a

C.d>a>b>c D.a>b>d>c

答案C

解析把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④,则由实验①可知,a是原电池负极,b是原电池正极,金属活动性:a>b;由实验②可知,b极有气体产生,c极无变化,则活动性:b>c;由实验③可知,d极溶解,则d是原电池负极,c是正极,活动性:d>c;由实验④可知,电流从a极流向d极,则d极为原电池负极,a极为原电池正极,活动性:d>a。综合以上分析可知活动性:d>a>b>c。

16.(双选)某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性:Cr2>Fe3+,设计了含盐桥的原电池,如图。盐桥中装有琼脂凝胶(含K2SO4)。下列叙述正确的是(　　)

A.甲烧杯的溶液中发生还原反应

B.乙烧杯中发生的电极反应为:Cr2+14H++6e-2Cr3++7H2O

C.外电路的电流方向是从b到a

D.电池工作时,盐桥中的S移向乙烧杯

答案BC

解析甲烧杯的溶液中发生氧化反应:Fe2+-e-Fe3+,A项错误;乙烧杯的溶液中发生还原反应,Cr2得到电子生成Cr3+,B项正确;a极为负极,b极为正极,外电路中电流由b到a,C项正确;S向负极移动,即移向甲烧杯,D项错误。

学科素养拔高练

17.十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”,意味着对大气污染防治比过去要求更高。二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合,原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.该电池放电时质子从电极b移向电极a

B.电极a附近发生的电极反应为SO2+2H2O-2e-H2SO4+2H+

C.电极b附近发生的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-

D.相同条件下,放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1

答案D

解析原电池放电时,质子向正极移动,根据题意分析可知电极a为负极,则该电池放电时质子从电极a移向电极b,A项错误;电极a为负极,发生氧化反应,电极反应为SO2+2H2O-2e-S+4H+,硫酸应当拆为离子形式,B项错误;酸性条件下,氧气得电子与氢离子反应生成水,电极b附近发生的电极反应为O2+4H++4e-2H2O,C项错误;电池总反应为2SO2+O2+2H2O2S+4H+,则放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1,D项正确。