2021年高二化學(xué)選修四第四章-第一節(jié)-原電池習(xí)題

1、名師精編歡迎下載第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)原電池 目標要求 1.懂得原電池的工作原理，能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式；2.明白半反應(yīng)、鹽橋、內(nèi)電路、外電路等概念；3.會判定原電池的正、負極，能夠利用氧化仍原反應(yīng)設(shè)計簡潔的原電池；一、原電池1. 原電池定義： 將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置；2. 實質(zhì)： 將氧化仍原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動；即將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能；3. 簡潔原電池的構(gòu)成條件：活潑性不同的兩個電極，電解質(zhì)溶液，形成閉合回路，能自發(fā)進行的氧化仍原反應(yīng)；二、原電池的工作原理工作原理： 利用氧化仍原反應(yīng)在不同區(qū)域內(nèi)進行，以適當方式連接起來，獲得電流；以銅鋅原電池為例：1. 在 znso

2、4溶液中， 鋅片逐步溶解， 即 zn 被氧化， 鋅原子失電子， 形成 zn 2 進入溶液，從鋅片上釋放的電子，經(jīng)過導(dǎo)線流向銅片；cuso4溶液中， cu2 從銅片上得電子，仍原成為金屬銅并沉積在銅片上；鋅為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為zn 2e =zn銅為正極，發(fā)生仍原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為cu 2 2e2 ；=cu；總反應(yīng)式為 zn cu2 =zn2 cu ，反應(yīng)是自發(fā)進行的；2. 閉合回路的構(gòu)成：外電路：電子從負極到正極，電流從正極到負極，內(nèi)電路：溶液中的陰離子移向znso4 溶液，陽離子移向cuso4 溶液；3. 鹽橋44鹽橋中通常裝有含瓊膠的kcl 飽和溶液；當其存在時，隨著反應(yīng)的進行

3、，zn 棒中的 zn 原子失去電子成為zn 2 進入溶液中，使znso溶液中 zn 2 過多，帶正電荷；cu2獲得電子沉積為 cu，溶液中 cu 2過少， so2 過多，溶液帶負電荷；當溶液不能保持電中性時，將阻止放電作用的連續(xù)進行； 鹽橋的存在就防止了這種情形的發(fā)生，其中 cl向 znso 4 溶液遷移，4k 向 cuso 溶液遷移，分別中和過剩的電荷，使溶液保持電中性，反應(yīng)可以連續(xù)進行；學(xué)問點一原電池1. 以下裝置中能構(gòu)成原電池產(chǎn)生電流的是答案b解析 a 、d 項中電極與電解質(zhì)溶液之間不發(fā)生反應(yīng)，不能構(gòu)成原電池； b 項符合原電池的構(gòu)成條件，兩電極發(fā)生的反應(yīng)分別是 zn 2e=zn 2 ，

4、2h 2e =h 2 ； c 項中酒精不是電解質(zhì)，故不能構(gòu)成原電池；2. 以下各裝置能形成原電池的是 答案d解析 判定一個裝置能否構(gòu)成原電池， 要看是否符合原電池的構(gòu)成條件： 電極材料 活動性不同的金屬、金屬與非金屬、金屬與金屬氧化物 ； 電解質(zhì)溶液； 構(gòu)成閉合回路； 能自發(fā)進行的氧化仍原反應(yīng)； a 裝置：由于兩個電極是同種金屬，不能形成原電池； b 裝置： 酒精不是電解質(zhì)溶液，不能構(gòu)成原電池； c 裝置：沒有形成閉合回路，不能形成原電池； d 裝置：符合原電池構(gòu)成的條件，能形成原電池；學(xué)問點二 原電池的原理3. 將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下表達正確選項 a 兩

5、燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生b 甲中銅片是正極，乙中銅片是負極c兩燒杯中溶液的ph 均增大d 產(chǎn)憤怒泡的速率甲比乙慢答案c解析因乙杯中鋅片和銅片沒有接觸，故不能構(gòu)成原電池， a 、b 皆錯； 因甲燒杯中 zn、cu 用導(dǎo)線連接后構(gòu)成原電池， 加快了 zn 的溶解， 故 d 錯；又因兩杯中的 zn 都能與稀 h 2so4 反應(yīng)產(chǎn)生 h2 而消耗 h ，故 c 正確；4. 把 a、 b、c、d 四塊金屬泡在稀 h2so4 中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池；a 、b 相連時， a 為負極； c、d 相連時， d 上有氣泡逸出； a 、c 相連時， a 極減輕； b、d相連時， b 為正極；就四種金

6、屬的活動性次序由大到小排列為a abcdb acbdc acdbd bdca答案c解析金屬組成原電池，相對活潑的金屬失去電子作負極，相對不活潑的金屬作正極；負極被氧化， 質(zhì)量減輕， 正極發(fā)生仍原反應(yīng)， 有物質(zhì)析出， 由題意得活動性 ab 、ac 、cd 、db ，故正確答案為 c；學(xué)問點三原電池的應(yīng)用5. 一種新型燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入koh 溶液中，然后分別向兩極通入乙烷和氧氣，就有關(guān)此電池推斷正確選項a 通入乙烷的電極為正極b 參與反應(yīng)的乙烷與氧氣的物質(zhì)的量之比為7 2c放電一段時間后， koh 的物質(zhì)的量濃度削減232d 負極反應(yīng)式為 c2h6 6h o 14e =2co 18

7、h答案c解析乙烷燃燒的化學(xué)方程式為2c2h6 7o2 4co2 6h 2o，在該反應(yīng)中氧氣得電子， 乙烷失電子，因此通入氧氣的電極為正極，而通入乙烷的電極為負極，故a 答案錯誤；反應(yīng)中參與反應(yīng)的乙烷與氧氣的物質(zhì)的量之比應(yīng)為2 7，故 b 答案錯誤； 考慮到該電池是以koh 為電解質(zhì)溶液的，生成的co 2 會和 koh 反應(yīng)轉(zhuǎn)化成k 2co 3，反應(yīng)中消耗 koh ， koh 的物質(zhì)的量濃度削減，故c 答案正確；由于該電池是以koh 溶液為電解液的，d 答案中負極生成的 h 明顯在溶液中是不能存在的，故d 答案錯誤；考慮到電解質(zhì)溶液的影響，此時該電池的總反應(yīng)式應(yīng)為2c2h6 8koh 7o 2

8、4k 2co3 10h 2o，正極反應(yīng)式為14h 2o 7o228e=28oh 正極氧氣得電子，理論上形成2 ，但該粒子在水中不穩(wěn)固，必需以oh o3形式存在 ，負極反應(yīng)式可用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式得到：2c2h 636oh 28e=4co2 24h 2o；6. 已知電極材料：鐵、銅、銀、石墨、鋅、鋁；電解質(zhì)溶液：cucl 2 溶液、 fe2so43 溶液、硫酸；按要求回答以下問題：(1) 電工操作上規(guī)定：不能把銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線連接在一起使用；請說明緣由 ；(2) 如電極材料選銅和石墨，電解質(zhì)溶液選硫酸鐵溶液，外加導(dǎo)線，能否構(gòu)成原電池？ ；如能，請寫出電極反應(yīng)式，負極： ，正極： ； 如不能，后

9、兩空不填 (3) 設(shè)計一種以鐵和稀硫酸反應(yīng)為原理的原電池，要求畫出裝置圖 需標明電極材料及電池的正、負極 ；答案1二者連接在一起時，接頭處在潮濕的空氣中形成原電池而被腐蝕2 能 cu2e=cu2 2fe3 2e =2fe23解析1當 cu、al 導(dǎo)線連接時，接觸到潮濕的空氣就易形成原電池而被腐蝕；(2) 由于 fecl3 能與 cu 發(fā)生反應(yīng)： 2fecl3 cu=2fecl 2 cucl 2，因此依據(jù)給出的條件可以設(shè)計成原電池，其負極為cu，反應(yīng)為 cu 2e =cu 2，正極為石墨，電極反應(yīng)式為2fe3 2e =2fe2 ；(3) 由于總反應(yīng)式為 feh 2so4=feso4 h2 ，所以

10、負極為 fe，正極可為 cu、ag 或石墨，電解質(zhì)為稀硫酸，即可畫出裝置圖；練基礎(chǔ)落實1. 以下關(guān)于試驗現(xiàn)象的描述不正確選項a 把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面顯現(xiàn)氣泡b 用鋅片作負極，銅片作正極，在cuso4 溶液中，銅片質(zhì)量增加c把銅片插入三氯化鐵溶液中，在銅片表面顯現(xiàn)一層鐵d 把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，氣泡放出的速率加快答案c解析銅片和鐵片緊靠并浸入稀h2so4 中，銅片上的 h 獲得由鐵片傳遞過來的電子： 2h 2e =h 2 ，所以可觀看到銅片表面顯現(xiàn)氣泡；鋅片作負極，銅片作正極，發(fā)生反應(yīng)zn cu 2=zn2 cu，生成的 cu 在銅片上析出訪其質(zhì)

11、量增加；銅片插入 fecl3 溶液中， 發(fā)生的反應(yīng)是 cu 2fe3 =cu 2 2fe2 ，并沒有單質(zhì)鐵的析出；向盛有鋅粒和鹽酸的試管中2fe滴入幾滴 cucl 2 溶液， 發(fā)生反應(yīng) zn cu2=zn2 cu ，置換出的 cu 與剩余的 zn 接觸， 置于鹽酸中，構(gòu)成了原電池，加速2h 2e =h2 反應(yīng)，可觀看到氣泡放出的速率加快；2. 掌握適合的條件，將反應(yīng)2fe3 2i 2 i2 設(shè)計成如下圖所示的原電池；以下判定不正確選項 a 反應(yīng)開頭時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)b 反應(yīng)開頭時，甲中石墨電極上的fe3 被仍原c電流計讀數(shù)為零時，反應(yīng)達到化學(xué)平穩(wěn)狀態(tài)d 電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入

12、fecl2 固體，乙中的石墨電極為負極答案d解析由反應(yīng) 2fe3 2i 2fe2 i 2 可知，反應(yīng)開頭時，甲中fe3發(fā)生仍原反應(yīng)，乙中 i發(fā)生氧化反應(yīng)； 當電流計讀數(shù)為零時，就反應(yīng)達到了平穩(wěn)狀態(tài)， 此時在甲中溶入 fecl2 固體，平穩(wěn)向逆反應(yīng)方向移動，乙中i 2 發(fā)生仍原反應(yīng)，就乙中石墨電極為正極；應(yīng)選d；3. 以鋅片和銅片為兩極，以稀硫酸為電解質(zhì)溶液組成原電池，當導(dǎo)線中通過2 mol 電子時，以下說法正確選項a 鋅片溶解了1 mol ，銅片上析出1 mol h 2b 兩極上溶解和析出的物質(zhì)的質(zhì)量相等c鋅片溶解了 31 g，銅片上析出了 1 g h2d 鋅片溶解了1 mol ，硫酸消耗了0

13、.5 mol答案a解析 在涉及原電池的有關(guān)運算中，關(guān)鍵是要把握住一點即兩極得、失電子數(shù)相等；利用這一特點，我們從電極反應(yīng)式看：負極： zn 2e =zn2 ；正極： 2h 2e =h2 ；當溶解 1 mol 鋅時失去 2 mol 電子， 銅片上析出 1 mol 氫氣得到 2 mol 電子， 得失電子守恒， 這樣即可推出 a 正確；練方法技巧4. 以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如下列圖；關(guān)于該電池的表達正確選項 a 該電池能夠在高溫下工作b 電池的負極反應(yīng)式為c6h 12o6 6h2o 24e =6co2 24hc放電過程中， h從正極區(qū)向負極區(qū)遷移d 在電池反應(yīng)中，每消耗1 mol

14、氧氣，理論上能生成標準狀況下co 2答案b氣體 22.4l6解析由葡萄糖微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖可知，此燃料電池是以葡萄糖為燃料，以氧氣為氧化劑， 以質(zhì)子交換膜為隔膜， 以惰性材料為電極的一種燃料電池；由于是微生物電池， 而微生物的生存溫度有肯定的范疇，所以高溫下微生物不肯定能夠生存，a 錯誤；放電時， 負極： c6h12o6 被微生物分解成co 2、 h 和電子，電極反應(yīng)式：c6h 12o6 6h 2o 24e=6co2 24h ， b 正確；負極產(chǎn)生的h 透過質(zhì)子交換膜進入正極室，c 錯誤；負極產(chǎn)生的電子沿外電路從負極流向正極，在正極室與h和氧氣發(fā)生反應(yīng)生成水；總反應(yīng)方程式 為 c6h12

15、o6 6o2=6co2 6h 2o，由總反應(yīng)方程式可知：每消耗1 mol 氧氣，理論上可以生成標準狀況下co 2 氣體 22.4 l ，d 錯誤；5. 據(jù)報道， 我國擁有的完全自主產(chǎn)權(quán)的氫氧燃料電池車已在北京奧運會期間為運動員提供了服務(wù)；某種氫氧燃料電池的電解液為koh溶液，以下有關(guān)該電池的表達不正確選項a 正極反應(yīng)式為 o2 2h2o 4e =4ohb 工作一段時間后，電解液中koh 的物質(zhì)的量不變c該燃料電池的總反應(yīng)方程式為2h 2 o2=2h 2od 用該電池電解 cucl 2 溶液，產(chǎn)生 2.24 l cl 2標準狀況 時，有 0.1 mol 電子轉(zhuǎn)移答案d解析此題考查燃料電池的工作原

16、理；氧氣在正極發(fā)生仍原反應(yīng)，a 正確；該燃料電池中氫氣與氧氣反應(yīng)生成水，koh 沒有消耗，也沒有生成，故koh 的物質(zhì)的量不變，但其溶電解液濃度變小， b 正確； h2 和 o2 反應(yīng)生成水是該電池發(fā)生的反應(yīng)，c 正確； cucl 2=cucl 2 ， 2cl 2e=cl 2 ， ncl 2 2.24 l/22.4 l誤；mol 1 0.1 mol ， ne 0.2 mol ，d 錯練綜合拓展6. 某探究活動小組想利用原電池反應(yīng)檢測金屬的活動性次序，有甲、乙兩位同學(xué)均使用 1鎂片與鋁片作電極， 但甲同學(xué)將電極放入6 mol l的稀 h 2so4 中，乙同學(xué)將電極放入6 mol l 1 的 na

17、oh 溶液中，如下列圖；(1) 寫出甲池中發(fā)生的有關(guān)電極反應(yīng)的反應(yīng)式：負極， 正極；(2) 寫出乙池中發(fā)生的有關(guān)電極反應(yīng)的反應(yīng)式：負極， 正極；總反應(yīng)離子方程式為；(3) 假如甲與乙兩位同學(xué)均認為“構(gòu)成原電池的電極材料如是金屬，就構(gòu)成負極材料的金屬應(yīng)比構(gòu)成正極材料的金屬活潑”，就甲會判定出 活動性更強，而乙會判定出 活動性更強 填寫元素符號 ；(4) 由此試驗，可得到如下哪些結(jié)論？ ；a 利用原電池反應(yīng)判定金屬活動性次序應(yīng)留意挑選合適的介質(zhì)b 鎂的金屬性不肯定比鋁的金屬性強c該試驗說明金屬活動性次序表已過時，已沒有有用價值d 該試驗說明化學(xué)討論對象復(fù)雜、反應(yīng)條件多變，應(yīng)詳細問題詳細分析(5)

18、上述試驗也反過來證明白“利用金屬活動性次序表直接判定原電池中正、負極”的做法 填“牢靠”或“不行靠”；如不行靠，就請你提出另一個判定原電池正、負極2可行的試驗方案；答案1mg 2e =mg 22h 2e =h 22al 8oh 6e =2alo 2 4h 2o6h 2o 6e =6oh 3h22al 2oh 2h 2o=2alo 2 3h23mgal4ad5 不行靠將兩種金屬電極連上電流表而構(gòu)成原電池，利用電流表檢測電流的方向，從而判定電子的流淌方向，再來確定原電池的正、負極解析1甲池中電池總反應(yīng)方程式為mg h2so4=mgso 4h 2 ， mg 作負極，電極反應(yīng)式為 mg 2e =mg 2 ， al 作正極，電極反應(yīng)式為2h 2e =h2 ；(2) 乙池中電池總反應(yīng)方程式為2al 2naoh 2h 2o=2naalo