高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池优秀随堂练习题

第四章  化学反应与电能

第一节  原电池

第1课时  原电池的工作原理

1.通过实验4-1，认识双池原电池相比普通原电池的优点，特别是盐桥的作用，培养宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想等学科核心素养。

2.依据带盐桥的锌铜原电池装置，学会分析电子、阴阳离子的移动方向，并以电极反应式的形式表达出来，培养证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想等学科核心素养。

知识点一、原电池的工作原理

1.构成条件

(1)具有两个　　　　　不同的电极。 

(2)合适的　　　　　溶液。 

(3)形成　　　　回路(两电极用导线相连或互相接触并插入电解质溶液中)。 

(4)能自发地发生　　　　　　　　反应。

2.装置图(以Zn-Cu原电池为例)

注：这种用盐桥连接的原电池也叫双液原电池。

3.工作原理(以上述原电池为例)

知识点二、原电池的设计

从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，实际设计时应注意以下几点：

1.外电路

负极(　　　　　较强的物质)正极(　　　　　较强的物质)。

2.内电路

将两电极浸入　　　　　　中，阴、阳离子作　　　　　　。

3.闭合回路

探究任务一  原电池工作原理

1.两种原电池的比较

甲装置所示原电池俗称单液原电池，锌片、铜片用导线相连后，都插入到稀硫酸中，所以，锌片上失去的电子一部分通过导线流向铜片，形成电流，还有一部分，直接传递给溶液中碰撞到锌片上的氢离子，这一部分电子不形成电流，这种原电池供电效率不高，且电流在较短时间内就会衰减。

乙装置所示原电池俗称双液原电池，锌片、铜片用导线相连后，锌片插入ZnSO4溶液中，铜片插入稀硫酸中，这样就避免了锌片与稀硫酸直接接触发生反应而造成的电能损失，锌失去的电子全部通过导线流向铜片，这种原电池供电效率高，且能提供较稳定的电流。

2.判断原电池正、负极的方法

3.盐桥的作用

盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼胶。当盐桥存在时，使两个半电池中的溶液连成一个通路。随着反应的进行，盐桥中的Cl-向硫酸锌溶液方向移动，K+向稀硫酸方向移动，使硫酸锌溶液和稀硫酸一直保持电中性，氧化还原反应得以继续进行，从而使电子不断从锌极流向铜极，能持续、稳定地产生电流。

【典例1】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，发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　；X电极上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　。

(3)外电路中的电子是从　　　　极流向　　　极。

【变式训练1】(2023·江苏大丰新丰中学高二检测)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是(　　)

A.铜电极上发生氧化反应

B.电池工作一段时间后，甲池的c(SO42-)减小

C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡

探究任务二  原电池原理的应用

(1)增大氧化还原反应速率

如实验室用Zn和稀硫酸反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率大。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池，增大了锌与稀硫酸的反应速率，使产生H2的速率增大。

(2)比较金属的活动性强弱

原电池中，负极一般为活动性较强的金属，正极一般为活动性较弱的金属。

(3)设计原电池

原电池的设计一定要满足构成原电池的几个条件。原电池是一种将化学能转化为电能的装置，因此只有放热的氧化还原反应才可以设计成原电池。在电池中，通过电极和导线将电子转移变成了电子的定向移动，将氧化反应和还原反应分到两个电极上进行，使其成为两个“半反应”。设计原电池思路：①电极材料的选择。负极一般是活动性强的金属材料，正极一般选用活动性比负极弱的金属材料或石墨等惰性电极。

②电解质溶液的选择。电解质溶液一般要能够与负极发生反应。③保证设计出的原电池装置中，还原剂在负极上发生反应，氧化剂在正极上发生反应。

(4)寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源。

【典例2】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Cu，负极为C，电解质为FeCl3溶液

B.正极为C，负极为Fe，电解质为Fe(NO3)3溶液

C.正极为Fe，负极为Zn，电解质为Fe2(SO4)3溶液

D.正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4溶液

【变式训练2】  利用反应Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2设计一个双液原电池。在下图方格内画出实验装置图，并注明电极材料，写出电极反应式。

正极材料为　　　　　，电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　； 

负极材料为　　　　　，电极反应式为　　　　　　　　　　　　　。 

1.下列反应不可用于设计成原电池的是(　　)

A．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O

B．2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O

C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑

D．4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3

2.下列关于原电池的叙述中正确的是(　　)

A.原电池能将化学能转变为电能

B.原电池负极发生的电极反应是还原反应

C.原电池在工作时其正极不断产生电子，并经外电路流向负极

D.原电池的电极只能由两种不同的金属构成

3. (2023·湖南长沙长郡中学高二检测)用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有含KCl饱和溶液的琼胶)构成一个原电池(如图)。以下有关该原电池的叙述正确的是(　　)

①在外电路中，电子由铜电极流向银电极

②正极反应为Ag++e- =Ag

③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作

④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同

A.只有①② B.①②④ C.只有②③ D.①③④

4.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(NO3-)　③a棒的质量　④b棒的质量　⑤溶液的质量

A.①③ B.③④

C.①②④ D.②

5.由锌片、铜片和200 mL稀硫酸组成的原电池如右图所示。

(1)原电池的负极反应式为                           　， 

正极反应式为                      　。 

(2)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，右侧烧杯中的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，原稀硫酸中c(H2SO4)=　　　　　　　(设溶液体积不变)。 

6.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，以便完成下列反应：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。画出原电池的示意图并写出电极反应和电池总反应。

1．下列装置不可以组成原电池的是(　　)

2．如图所示装置，下列说法正确的是(　　)

A．Cu为正极，Cu片上发生还原反应

B．Cu为正极，Cu片上发生氧化反应

C．Cu为负极，Cu片上发生还原反应

D．Cu为负极，Cu片上发生氧化反应

3.下列说法正确的是(　　)

A.原电池中，负极上发生的反应是还原反应

B.原电池中，电流的方向是负极—导线—正极

C.双液原电池中的盐桥也可以用金属导线代替

D.在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极

4.某原电池反应的离子方程式为Fe+2H+==Fe2++H2↑，则下列说法中正确的是(　　)

A.用稀硝酸作电解质溶液

B.用锌作原电池正极

C.用铁作负极，铁的质量不变

D.用铜作原电池正极

5.镁-H2O2酸性电池采用海水作为电解质溶液(加入一定量的酸),下列说法正确的是(　　)

A.电池总反应的离子方程式为:Mg+H2O2+2H+==Mg2++2H2O

B.负极的电极反应为H2O2+2H++2e-==2H2O

C.工作时,正极周围海水的pH减小

D.电池工作时,溶液中的H+向负极移动

6. (2023·辽宁盘锦第二高级中学高二月考)右图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是(　　)

A.电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极

B.电极Ⅱ的电极反应为Cu2++2e-==Cu

C.该原电池的总反应为2Fe3++Cu==Cu2++2Fe2+

D.盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼胶，其作用是传递电子

7.下列关于实验现象的描述不正确的是(　　)

A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡

B.把镁条和铝条紧靠在一起浸入氢氧化钠溶液中，镁条表面出现气泡

C.把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁

D.把锌粒放入盛有稀盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率增大

8.用A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。

根据实验现象回答下列问题：

(1)装置甲中负极的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)装置乙中正极的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)装置丙中溶液的pH　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 

(4)四种金属的活动性由强到弱的顺序是　　　　　　　　　　　。 

9．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不易腐蚀。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。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是(　　)

A．D>C>A>B   B．D>A>B>C

C．D>B>A>C  D．B>A>D>C

10. (2023·河南郑州外国语学校高二检测)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.外电路的电流方向为：X→外电路→Y

B.若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn

C.若两电极都是金属，则它们的活动性为X>Y

D.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应

11.图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是(　　)

A.甲中电池总反应的离子方程式为Cd(s)+Co2+(aq)==Co(s)+Cd2+(aq)

B.反应2Ag(s)+Cd2+(aq)==Cd(s)+2Ag+(aq)能够发生

C.盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性

D.乙中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出

12．(1)利用反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2设计成如下图所示的原电池，回答下列问题：

①写出电极反应式：

正极________________________________________________________________________；

负极________________________________________________________________________。

②图中X溶液是________，Y溶液是________。

③原电池工作时，盐桥中的________(填“阳”、“阴”)离子向X溶液方向移动。

(2)控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。

请回答下列问题：

①反应开始时，乙中石墨电极上发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为________________。甲中石墨电极上发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为________________________________________________________________________。

②电流表读数为0时，反应达到平衡状态，此时在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作________(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为________________。

(3)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为__________________________________。

13．(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。

锌片上发生的电极反应：______________________________；

银片上发生的电极反应：________________________________。

(2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：

①产生氢气的体积(标准状况)；

②通过导线的电量。(已知NA＝6.02×1023/mol，1个电子所带的电量为1.60×10－19C)

14.某研究性学习小组欲探究原电池的形成条件，按如下图所示装置进行实验并得到下表实验结果：

分析上述实验，回答下列问题：

(1)实验2中电流由________极流向________极(填“A”或“B”)。

(2)实验6中电子由B极流向A极，表明负极是________(填“镁”或“铝”)电极。

(3)实验5表明________。

A．铜在潮湿空气中不会被腐蚀

B．铜的腐蚀是自发进行的

(4)分析上表有关信息，下列说法不正确的是________。

A．相对活泼的金属一定作负极

B．失去电子的电极是负极

C．烧杯中的液体必须是电解质溶液

D．原电池中，浸入同一电解质溶液中的两个电极，是活泼性不同的两种金属(或其中一种非金属)