苏教版 (2019)选择性必修1第二单元 化学能与电能的转化第1课时练习

第1课时　原电池的工作原理

必备知识基础练进阶训练第一层

知识点一原电池的工作原理

1.下列说法正确的是(　　)

A．构成原电池正极和负极的材料必须都是金属

B．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原

C．实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀H2SO4反应

D．原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能

2．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是(　　)

A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极

B．盐桥中的阴离子向CuSO4溶液中迁移

C．锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应

D．铜电极上发生的电极反应是

2H＋＋2e－===H2↑

3．下列各装置能形成原电池的是(　　)

知识点二原电池电极反应式的书写

4.实验室用铁片、铜片和AgNO3溶液组成原电池，则正极的电极反应式为(　　)

A.Fe－3e－===Fe3＋

B．Fe－2e－===Fe2＋

C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－

D．Ag＋＋e－===Ag

5．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．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋

B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag

C．电极放电时Cl－由正极向负极迁移

D．负极会发生副反应

Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑

知识点三  原电池原理的应用

6.X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出；X、Y和稀硫酸组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为(　　)

A．X>Y>Z    B．X>Z>Y

C．Y>X>Z    D．Y>Z>X

7．理论上不能设计为原电池的化学反应是(　　)

A．CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH<0

B．HNO3(aq)＋NaOH(aq)===NaNO3(aq)＋H2O(l)　ΔH<0

C．2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)　ΔH<0

D．2FeCl3(aq)＋Fe(s)===3FeCl2(aq)　ΔH<0

关键能力综合练进阶训练第二层

一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。

1．如图所示装置中，电流表指针发生偏转，a极逐渐变粗，b极逐渐变细，c为电解质溶液，则a、b、c应是下列选项中的(　　)

A．a是Zn、b是Cu、c为稀H2SO4

B．a是Cu、b是Zn、c为稀H2SO4

C．a是Fe、b是Ag、c为AgNO3溶液

D．a是Ag、b是Fe、c为AgNO3溶液

2．以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线中通过2 mol电子时，下列说法正确的是(　　)

A．锌片溶解了1 mol，铜片上析出1 mol H2

B．两极上溶解和析出的物质的质量相等

C．锌片溶解了32.5 g，铜片上析出了1 g H2

D．锌片溶解了1 mol，硫酸消耗了2 mol

3．原电池的应用极为广泛。利用如图所示原电池可测量空气中Cl2的含量，其中电解质是Ag＋可以自由移动的固体物质，下列分析正确的是(　　)

A.电流经外电路从Ag流向Pt电极

B．电池工作时，电解质中Ag＋数目增多

C．正极反应：Cl2＋2e－===2Cl－

D．空气中c(Cl2)越大，Ag极消耗速率越快

4．某原电池总反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，能实现该反应的原电池是(　　)

A．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液

B．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)2溶液

C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液

D．正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液

5．某原电池，将两金属X、Y用导线连接，同时插入相应的电解质溶液中，发现Y电极质量增加，则可能是下列情况中的(　　)

A．X是负极，电解质溶液为CuSO4溶液

B．X是负极，电解质溶液为稀H2SO4溶液

C．X是正极，电解质溶液为CuSO4溶液

D．X是正极，电解质溶液为稀H2SO4溶液

6．某教师为了让学生观察到明显的实验现象，采用了如图所示的铜锌双池原电池。下列说法不正确的是(　　)

A．铜电极是正极，发生还原反应

B．电池工作过程中甲池中c(Zn2＋)几乎不变

C．装置中发生的总反应是

Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋

D．电子从锌电极经溶液流向铜电极

7．将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入相同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　)

A．两个烧杯中铜片表面均无气泡产生

B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极

C．两个烧杯中溶液的pH均增大

D．产生气泡的速率甲比乙慢

8．有a、b、c、d四种金属电极，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

9．根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是(　　)

A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)

B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)

C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)

D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)

二、非选择题

10．为了避免锌片与Cu2＋直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如图装置，按要求回答下列问题。

(1)此装置工作时，可以观察到的现象是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，

电池总反应式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)以上电池中，锌和锌盐溶液组成________，铜和铜盐溶液组成________，中间通过盐桥连接起来。

(3)电池工作时，硫酸锌溶液中SO向________移动，硫酸铜溶液中SO向________移动。

(4)此盐桥内为饱和KCl溶液，盐桥是通过________的定向移动来导电的。在工作时，K＋移向________。

11．如图所示为某实验小组设计的原电池：

(1)该小组依据的氧化还原反应为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

(写离子方程式)。

(2)已知反应前电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，则导线中通过________ mol电子。

(3)用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，发生的离子反应为________________________________________，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红。

第1课时　原电池的工作原理

必备知识基础练

1．答案：C

解析：构成原电池的电极材料可以是导电的非金属，如碳棒，所以A错误。在原电池中，电子流出的一极是负极，失电子被氧化，所以B错误。粗锌中含有杂质可形成原电池，所以C正确。原电池中的能量除转化为电能外，还有部分转化为热能等，所以D错误。

2．答案：A

解析：该原电池中，Zn为负极，Cu为正极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电子由Zn电极流向Cu电极，故A项正确，C项错误；因电子由Zn电极流向Cu电极，故铜电极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，所以盐桥中的阳离子向CuSO4溶液中迁移，阴离子向ZnSO4溶液中迁移，故B、D项错误。

3．答案：D

解析：判断一个装置能否形成原电池，要看是否符合原电池的形成条件：①电极材料(两种活动性不同的金属或金属与能导电的非金属)；②电极插入电解质溶液；③构成闭合回路；④能自发进行的氧化还原反应。A装置：由于两个电极是同种金属，不能形成原电池；B装置：酒精不是电解质，不能形成原电池；C装置：没有形成闭合回路，不能形成原电池；D装置：符合原电池形成的条件，能形成原电池。

4．答案：D

解析：在此原电池中，铁片、铜片分别为负极和正极，总反应式为Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，正极的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，D项正确。

5．答案：B

解析：该电池中Mg作负极，失去电子发生氧化反应，生成Mg2＋，A项正确；正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，B项错误；电池放电时，Cl－从正极向负极迁移，C项正确；在负极，Mg会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，D项正确。

6．答案：C

解析：活动性强的金属能置换出活动性弱的金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，即活动性X>Z；在以稀硫酸为电解质溶液的原电池中，负极的活动性大于正极，X和Y组成原电池时，Y为电池的负极，即活动性Y>X，故C正确。

7．答案：B

解析：原电池反应均是自发进行的放热的氧化还原反应，选项A、C、D均属氧化还原反应，理论上可以设计成原电池，而选项B是非氧化还原反应，不能设计成原电池。

关键能力综合练

1．答案：D

解析：原电池工作时，a极逐渐变粗，b极逐渐变细，说明b极失去电子是负极，a极上金属离子得电子是正极，电解质溶液中含有先于H＋放电的金属阳离子。

2．答案：A

解析：原电池的有关计算中，两极得失电子数相等，从电极反应式看，负极：Zn－2e－===Zn2＋；正极：2H＋＋2e－===H2↑。当溶解1 mol锌时失去2 mol电子，铜片上析出1 mol氢气得到2 mol电子，得失电子守恒，故A正确。

3．答案：D

解析：在原电池中电子从负极Ag经外电路流向正极Pt，电流则从Pt经外电路流向Ag，A项错误；电池工作时，负极Ag失电子变为Ag＋，正极Cl2得电子变为Cl－，Cl－与电解质中的Ag＋结合生成AgCl，根据同一闭合回路中电子转移数目相等，可知电解质中Ag＋数目不变，B项错误；正极Cl2得电子生成Cl－，Ag＋与Cl－反应生成AgCl沉淀，正极反应式为Cl2＋2e－＋2Ag＋===2AgCl↓，C项错误；该电池的反应原理是Ag与Cl2反应，空气中c(Cl2)越大，Ag极消耗Ag的速率越快，D项正确。

4．答案：A

解析：由原电池总反应式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，可知负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，所以只有A项符合要求。

5．答案：A

解析：Y电极质量增加，可能是溶液中的阳离子得电子而在Y极(正极)上析出金属形成的。故只有A符合题意。

6．答案：D

解析：锌比铜活泼，所以铜电极是正极，发生还原反应，故A正确；电池工作过程中，锌失电子形成离子，但锌离子向正极移动，所以甲池中c(Zn2＋)几乎不变，故B正确；该装置中本质反应为锌置换铜的反应，所以装置中发生的总反应是Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋，故C正确；电子从负极Zn经导线流向正极Cu，故D不正确。

7．答案：C

解析：甲装置为原电池，锌片为负极，铜片为正极，铜片上(正极)反应为：2H＋＋2e－===H2↑，有气泡冒出，而乙未形成原电池，Zn与H2SO4直接接触发生化学反应，铜片上无气泡冒出，故A、B均错误；两个烧杯中均消耗H＋产生H2，而使c(H＋)减小，pH增大，C正确；甲因形成原电池而使反应速率加快，D错误。

8．答案：C

解析：装置一：发生电化学腐蚀，a极质量减小，b极质量增加，a极为负极，b极为正极，所以金属的活动性顺序a＞b；

装置二：发生化学腐蚀，b极有气体产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序b＞c；

装置三：发生电化学腐蚀，d极溶解，所以d是负极，c极有气体产生，所以c是正极，所以金属的活动性顺序d＞c；

装置四：发生电化学腐蚀，电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，所以金属的活动性顺序d＞a；

所以这四种金属的活动性顺序d＞a＞b＞c。

9．答案：A

解析：由第一个原电池装置中正、负极的标注可知，该装置在反应过程中Cd失去电子作负极，发生氧化反应，则Co电极在反应过程中就要发生还原反应，可知，Cd的金属性强于Co；由第二个原电池装置中正、负极的标注可知，Co在反应过程中失去电子，则Ag电极就要在反应过程中得电子，说明Co的金属性强于Ag；综上可知三者的金属性强弱顺序为Cd>Co>Ag。再根据在氧化还原反应中，由活泼性强的金属能将活泼性较弱的金属从其盐溶液中置换出来的规律可知，A项是错误的。

10．答案：(1)锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出，电流计指针发生偏转　Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

(2)锌半电池　铜半电池

(3)锌电极(或负极)　盐桥

(4)离子　正极区(或CuSO4溶液)

解析：(1)该装置为锌铜原电池，总反应式为Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋，电池工作时，观察到①锌片不断溶解，②铜片上有红色物质析出，③电流计指针发生偏转。

(2)Zn与ZnSO4溶液组成锌半电池，Cu与CuSO4溶液组成铜半电池。

(3)电池工作时，ZnSO4溶液中SO向负极或锌电极移动，CuSO4溶液中SO向盐桥移动。

(4)盐桥中，K＋向正极区或CuSO4溶液移动，Cl－向负极区或ZnSO4溶液移动，这样依靠离子的定向移动形成闭合回路而导电。

11．答案：(1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　(2)0.2

(3)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

解析：(2)一段时间后，原电池发生的反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，两电极质量相差12 g，设电子转移x mol，则64×0.5x＋56×0.5x＝12，计算得出x＝0.2。

(3)用吸管吸出铁片附近溶液，即含Fe2＋的溶液，加入氯水发生2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红。