高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池精品当堂达标检测题

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1．能运用电极反应式和定量计算等手段说明原电池的组成及其变化，能分析原电池中能量转化与物质性质关系。
2．能从不同角度认识原电池反应，能运用对立统一思想和定性定量结合的方式揭示原电池原理的本质特征；能对具体物质的性质和化学变化做出解释或预测，能运用原电池原理分析说明生产、生活实际中的化学变化。
3．能对复杂的化学问题情境中的关键要素进行分析并能解释原电池原理或解决复杂的化学问题。
一、原电池的工作原理
1.实验装置
（1）实验装置
（2）实验现象：①锌片溶解，________，CuSO4溶液颜色变浅；②电流表的指针________，装置中的能量变化是________。
（3）电极材料及电极反应
【特别提醒】外电路中由________产生电流，而电解质溶液内部只有离子的定向移动，没有电子的移动。
2. 原电池
（1）定义：_____________________________________________________________。
（2）电极名称及电极反应
①负极：________；
②正极：________。
（3）原电池的构成条件
①两个活泼性不同的电极（两种金属或一种________）。
②将电极插入________。
③构成闭合回路。
④能自发发生的________。
3. 工作原理
较活泼的金属做负极失电子发生氧化反应，电子由负极流向较不活泼的一极（正极）；溶液中氧化性较强的阳离子，在正极得电子，发生还原反应，内电路（电解质溶液）中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。
（1）电子流向：外电路中电子_____________________；
（2）电流流向：外电路中电流________，内电路（电解质溶液）中________
（3）离子流向：内电路中，_________________________________________；
①外电路：电子由锌电极经过导线流向铜电极，电流由铜电极流向锌电极。锌电极为负极，铜电极为正极。
②内电路：阳离子想得到电子，向正极移动，阴离子想失去电子，向负极移动。
如图所示（以铜锌原电池为例）：
二、原电池的电极判断
2．原电池正负极的判断的依据
（1）根据电子流向，电子流入的一极为正极，________；
（2）根据电极反应类型：________，发生氧化反应为负极；
（3）根据离子移动方向：________，阴离子移向的一极为负极；
（4）根据电极材料的性质确定正负极
①对于金属—非金属电极，与电解质溶液反应的活泼金属为负极，________；
②对于金属—非金属电极，金属是负极，________；
③对于金属—化合物电极，金属是负极，________。
④两不活泼的导体－石墨或Pt等，比如：燃料电池电极，通入燃料一极为负极，通入氧气一极为正极。
（5）根据电极变化确定正负极
①在原电池中某一电极若________，该电极发生氧化反应，为原电池的负极；
②原电池中某一电极上有________、电极的质量________或电极质量________，该电极发生还原反应，为原电池的正极。
【归纳提升】
三、电极反应式书写与判断
1.一般电极反应式的书写方法
(1)定电极，标得失。________；正极溶液中阳离子(或氧化性强的离子)得到电子，发生还原反应，充电时则正好相反。进而判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。
(2)看环境，配守恒。________在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据________、得失电子守恒等加以配平。两电极转移电子数守恒，符合正极反应加负极反应等于________的原则；
(3)两式加，验总式。注意电极产物是否与电解质溶液反应，若反应，一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。
2.已知总反应式，考查电极反应式
(1)分析化合价，确定________的反应物与反应产物。
(2)在电极反应式的左边写出________，使得失电子守恒。
(3)根据________配平电极反应式。
(4)复杂电极反应式＝总反应式－________。
3.书写电极反应式应注意的问题
(1)两电极________相等。
(2)电极反应式________而不用“ →”表示。
(3)电极反应式中若________；而弱电解质或难溶物均以化学式表示，其余以离子符号表示。
(4)书写电极反应式时要保证________，可在电极反应式一端根据需要添加 H＋、OH－或H2O。
(5)两电极反应式和电池总反应式中，若已知其中两个，可由反应式的加减得到第三个。
对于直接书写比价困难的电极反应，可以采用先书写简单电极反应，然后总化学方程式减去简单一极电极反应的方法。
【例1】（2023春·甘肃武威·高二统考阶段练习）下列装置可以构成原电池的是
A． B．
C．D．
【变式1-1】（2023春·甘肃武威·高二统考阶段练习）如图为某原电池装置示意图。下列说法正确的是
A．为负极B．片上发生氧化反应
C．溶液中浓度不变D．电子流向：导线
【变式1-2】（2021秋·湖南益阳·高二统考期末）锌铜原电池产生电流时，下列说法正确的是
A．阳离子和阴离子都移向Cu极B．阳离子移向Cu极，阴离子移向Zn极
C．阳离子和阴离子都移向Zn极D．阳离子移向Zn极，阴离子移向Cu极
【变式1-3】（2023春·甘肃白银·高二统考期末）某Mg-Al原电池的示意图如图，下列说法正确的是
A．M电极的材料为Mg
B．N电极上发生氧化反应，得到电子
C．电池工作时，向M电极移动
D．电池工作时，电路中电子的流动方向为N→导线→M→NaOH溶液→N
【变式1-4】（2023春·河南新乡·高二统考期中）Cu-Zn (假设起始时两电极质量完全相同)原电池的装置示意图如图，下列说法正确的是(不考虑水解反应)
A．M为Zn电极，发生还原反应，失去电子
B．电池工作一段时间后，溶液的pH保持不变
C．电池工作一段时间后，M和N两电极质量仍相同
D．每转移0.2 ml电子，同时生成2.24 L
【例2】（2023春·上海长宁·高二华东政法大学附属中学校考期中）铜锌原电池装置如图所示，下列分析不正确的是

A．使用盐桥可以清楚地揭示出电池中的化学反应
B．原电池工作时，Cu电极流出电子，发生氧化反应
C．原电池工作时，总反应为Zn＋Cu2+=Zn2+＋Cu
D．原电池工作一段时间，右侧容器中的溶液增重
【变式2-1】（2023春·四川成都·高二校联考期中）如图是带有盐桥的原电池装置图，正负极材料为活泼性不同的金属，盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液。下列说法正确的是
A．电极材料金属性强弱：正极＞负极
B．电池工作时，盐桥中的K+移向左边烧杯
C．将盐桥从装置中取出，电流表指针仍然发生偏转
D．负极区可由Cu和CuSO4溶液组成
【变式2-2】（2023春·四川成都·高二树德中学校考阶段练习）实验发现，298K时，在氯化铁酸性溶液中加少量锌粒后，立即被还原成。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是
A．盐桥中的阴离子往左侧烧杯移动
B．左侧烧杯中电极上发生还原反应，溶液的红色逐渐褪去
C．电子由Zn极流出到Pt电极，再经过溶液回到Zn极，形成闭合回路
D．该电池总反应为
【变式2-3】（2022秋·湖南·高二校联考阶段练习）纽扣电池是一种携带方便的微型银锌电池，其结构如图所示，下列有关说法错误的是
A．电池工作时，化学能转化成电能
B．电池工作一段时间后，电解质溶液的碱性减弱
C．锌作电池的负极
D．电池工作时，正极反应式为
【变式2-4】（2022春·新疆阿克苏·高二校考阶段练习）如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是
A．电子流动方向为：X→外电路→Y→溶液→X
B．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn
C．移向X电极，Y电极上有氢气产生
D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
【例3】某电池的总反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，能实现该反应的原电池是( )
【变式3-1】请书写下列物质的电极反应
（1）氢氧碱性燃料电池
（2）甲烷-氧气-KOH溶液燃料电池
（3）丁烷-氧气-熔融K2CO3燃料电池
【变式3-2】如图是甲醇燃料电池原理示意图，请回答下列问题：
（1）该燃料电池的电极反应式：
正极反应式：___________________________；
负极反应式：___________________________．
（2）电池工作一段时间后电解质溶液的pH （填“增大”、“减小”或“不变”）；
【变式3-3】某燃料电池以熔融的K2CO3（其中不含O2－和HCO3－）为电解质，以丁烷为燃料，空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。已知丁烷为燃料的反应方程式为：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O，则负极的电极反应为____________________________。
一、单选题
1．（2023春·北京西城·高一北京市第十三中学校考期中）汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，其结构如图所示。放电时的电池反应：PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O。下列说法中，正确的是

A．Pb作电池的负极
B．PbO2作电池的负极
C．PbO2得电子，被氧化
D．电池放电时，溶液酸性增强
2．（2023春·浙江·高二期中）我国科学家最近发明了一种电池，电解质为、和KOH，通过a和b两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域，结构示意图如下。下列说法不正确的是
A．a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜
B．电子由Zn电极经过外电路流向电极
C．放电时，Zn电极反应为
D．消耗6.5gZn的同时，电极理论上应增重3.2g
3．（2023秋·山西大同·高二统考期末）火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极。放电时，下列说法正确的是
A．将电能转化为化学能
B．工作时Na+通过电解质移向正极
C．该新型固态电池电解质可以选择水溶液环境
D．负极上发生还原反应
4．（2023秋·浙江金华·高二统考期末）已知熔融碳酸盐燃料电池的工作原理示意图如下，下列说法中正确的是
A．放电时，正极的电极反应为
B．放电时，负极的电极反应为
C．放电时，移向负极
D．充电时，A电极与外接电源的正极相连
5．（2023春·福建福州·高二福建省福州格致中学校考期中）某同学为研究原电池原理，设计了如图所示的两种装置，溶液A、溶液B均为硫酸盐溶液，闭合开关、后，装置①和装置②中小灯泡均可以发光。下列有关说法错误的是
A．Zn电极的电势低于Cu电极
B．②中Cu电极区的电极反应可能为：
C．①中离子向Zn电极迁移，②中盐桥向Cu电极迁移
D．消耗相同质量的金属Zn，装置②产生的电能比装置①更多
6．（2023春·四川成都·高二四川省成都市新都一中校联考期中）NOx是主要大气污染物，利用反应NO2 + NH3 →N2 + H2O消除NO2污染的电化学装置如图所示。下列说法错误的是

A．外电路的电流方向为b→a
B．b极的电极反应为：4H2O + 2NO2 + 8e− = N2 + 8OH−
C．若离子交换膜为阴离子交换膜，则左池NaOH溶液浓度将增大
D．电路中转移4 ml电子时理论上可消除标准状况下1 ml NO2的污染
7．（2023秋·广西玉林·高二统考期末）高铁电池是一种新型高能高容量电池，某高铁电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．M电极为阴极
B．电池工作时，电流方向为：
C．极的电极反应式为
D．电池工作一段时间后，正极区中的浓度增大
8．（2023春·北京海淀·高二清华附中校考期中）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示，质子交换膜只允许质子和水通过。下列有关微生物电池的说法不正确的是
A．微生物促进了反应中电子的转移
B．正极反应中有生成
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．正极的电极反应式为
9．（2023春·湖北·高一荆州中学校联考期中）碱性锌锰电池是普通干电池升级换代的高性能产品，有五号和七号两种型号。电池总反应方程式为：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)。当电池工作时，下列说法正确的是
A．电能转化为化学能
B．锌电极附近的溶液碱性增强
C．正极的电极反应式为MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-
D．外电路中每通过1ml电子，锌的质量理论上减小65g
10．（2023秋·广东广州·高二广州市白云中学校考期末）依据氧化还原反应设计的原电池如图所示。下列说法正确的是

A．X电极上发生的电极反应为：
B．电极X的材料是Cu，电解质溶液Y是CuSO4溶液
C．银电极为电池的负极，被氧化
D．盐桥中K+移向CuSO4溶液
11．（2023春·江苏南京·高二南京市雨花台中学校考期中）苯酚是一种重要的化工原料，广泛用于制造酚醛树脂、染料、医药、农药等。我国目前工业上采用磺化法和异丙苯法制取苯酚。化工厂的含酚废水对生物具有毒害作用，会对水体造成严重污染。对于高浓度的酚类废水，可以通过萃取或吸附等方法对酚类物质进行提取回收，浓度非常小没有回收价值的废水，可以使用生物处理法或化学法进行处理。苯酚在芳香烃和酯类溶剂中的分配系数分别为1.2 -2.0，27~50(分配系数指苯酚在萃取剂和水中的浓度比)。利用K2Cr2O7处理含苯酚废水的装置如下图所示，其中a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜。处理后的废水毒性降低且不引入其它杂质。工作一段时间后，下列说法错误的是
A．正极区溶液的pH变大
B．高温下处理含苯酚废水的效率更高
C．中间室NaCl的物质的量保持不变
D．M极的电极反应式：C6H5OH + 11H2O-28e-=6CO2↑+28H+
12．（2022秋·陕西西安·高二统考期末）燃料电池是利用燃料(如、、等)跟氧气反应从而将化学能转化成电能的装置。下列关于甲烷燃料电池(溶液作电解质)的说法中正确的是
A．正极反应为：
B．负极反应为：
C．放电时负极发生氧化反应，电子从负极经电解质溶液流向正极
D．随着放电的进行，溶液的pH保持不变
二、原理综合题
13．（2023春·四川乐山·高二四川省峨眉第二中学校校考期中）完成下列题目。
(1)有一纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2，Zn发生___________反应，电极反应式___________。
(2)宇宙飞船上的氢氧燃料电池，其电池反应为：2H2+O2＝2H2O。试写出电解质溶液为盐酸时的电极反应式，负极反应式为___________；正极反应式为___________：
(3)一定条件下，按如图连接装置，电压计指针发生偏转。该原电池工作一段时间后，两电极质量均增大。
①请写出负极反应式 ___________。
②盐桥中的向 ___________方向移动(填左或右)。
14．（2023春·广东广州·高一广东番禺中学校考期中）回答下列问题
(1)如图所示是一种原电池的装置图。请回答：

若溶液C为氯化铁溶液，电流表指针发生偏转，A、B电极材料分别为铜和银，则A、B电极上发生的电极反应分别为___________、___________
(2)与反应还可制备，可作为燃料使用，用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图所示：

电池总反应为，a口通入的物质是___________，若线路中转移电子，则消耗的在标准状况下的体积为___________L。
(3)家用液化气中主要成分之一是丁烷。当丁烷气体完全燃烧并生成和气态水时，放出热量。每摩尔水气化时吸收的热量，试写表示丁烷燃烧热的热化学方程式：___________。
三、填空题
15．（2023秋·安徽阜阳·高二统考期末）原电池揭示了氧化还原反应的本质是电子转移，实现了化学能转化成电能，使氧化还原反应在现代生活中获得重大应用，从而改变了人们的生活方式。某兴趣小组为探究原电池工作原理，利用金属Zn与稀H2SO4反应，通过如图所示装置A、B进行实验，实验过程中装置A内溶液的温度升高，装置B的电流计指针发生偏转。
根据所学知识，完成下列各题：
(1)装置B为原电池，则Cu作______(填“正”或“负”)极，Zn电极上的电极反应式为_____。
(2)一般把金属导线称为“电子导体”，把电解质溶液称为“离子导体”。装置B中电池工作时“电子导体”中电子的流动方向可描述为______。
(3)从能量转化的角度来看，装置A中反应物的总能量______(填“高于”、“低于”或“=”)生成物的总能量；从反应速率的角度上看，可以观察到A中反应比B中______(填“快”或“慢”)。
(4)该小组同学由此得出的结论错误的是______。(多选)
A．任何自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池
B．装置B中Cu电极不可用碳棒代替
C．原电池的负极发生还原反应
D．原电池装置中化学能全部转化为电能
负极
正极
电极材料
________
________
电极反应
________
________
反应类型
________
________
电池反应
________
电子流向
________
离子移向
阳离子移向________极，阴离子移向________极
盐桥作用
构成闭合回路，使离子通过，传导电流
正极
负极
电解质溶液
A
Cu
Fe
FeCl3溶液
B
C
Fe
Fe(NO3)2溶液
C
Fe
Zn
Fe2(SO4)3溶液
D
Ag
Fe
CuSO4溶液