高中化學魯科版化學反應原理第一章化學反應原理與能量轉(zhuǎn)化單元測試學業(yè)分層測評5

學業(yè)分層測評(五)原電池的工作原理(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．理論上不能設(shè)計為原電池的化學反應是()A．CH4(g)＋2O2(g)eq\o(=,\s\up17(點燃),\s\do15())CO2(g)＋2H2O(l)ΔH<0B．HNO3(aq)＋NaOH(aq)=NaNO3(aq)＋H2O(aq)ΔH<0C．2H2(g)＋O2(g)eq\o(=,\s\up17(點燃),\s\do15())2H2O(l)ΔH<0D．2FeCl3(l)＋Fe(s)=3FeCl2(l)ΔH<0【解析】原電池的化學反應均是氧化還原反應，A、C、D均屬氧化還原反應，可以設(shè)計成原電池，而B中反應不是氧化還原反應，不能設(shè)計成原電池。【答案】B2．下列說法正確的是()A．構(gòu)成原電池正極和負極的材料必須是金屬B．在原電池中，電子流出的一極是負極，該電極被還原C．實驗室欲快速制取氫氣，可利用粗鋅與稀H2SO4反應D．原電池可以把物質(zhì)內(nèi)部的能量全部轉(zhuǎn)化為電能【解析】構(gòu)成原電池的材料可以是非金屬，如碳棒；電子流出的極為負極，發(fā)生氧化反應；粗鋅可與稀H2SO4構(gòu)成原電池加速反應的進行；原電池反應后，電極產(chǎn)物仍會具有一定的能量，故原電池不能把物質(zhì)中的能量全部轉(zhuǎn)化為電能。【答案】C3．用鋅片、銅片和硝酸銀組成的原電池，正極上發(fā)生的電極反應是()【導學號：05310029】A．2H＋＋2e－=H2↑B．Zn=Zn2＋＋2e－C．2H2O＋O2＋4e－=4OH－D．Ag＋＋e－=Ag【解析】題給原電池中，鋅片為負極，電極反應為：Zn－2e－=Zn2＋；銅片為正極，電極反應為：Ag＋＋e－=Ag。【答案】D4．如圖所示裝置中，觀察到電流計指針偏轉(zhuǎn)，M棒變粗，N棒變細，由此判斷下表中所列M、N、P物質(zhì)，其中可以成立的是()MNPA鋅銅稀硫酸溶液B銅鐵稀鹽酸C銀鋅硝酸銀溶液D鋅鐵硝酸鐵溶液【解析】本題通過電極變化來確定電極，N棒變細，即N極上發(fā)生氧化反應，應為負極，N棒金屬較活潑，A、D項錯誤；由M棒變粗，可知B項錯誤?！敬鸢浮緾5．在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是()A．正極附近的SOeq\o\al(2－,4)濃度逐漸增大B．電子通過導線由銅片流向鋅片C．正極有O2逸出D．銅片上有H2逸出【解析】A項正極的電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑，SOeq\o\al(2－,4)向負極移動，正極附近SOeq\o\al(2－,4)的濃度并不增大；B項電子應從鋅片(負極)經(jīng)導線流向銅片(正極)；C項正極上有H2逸出。【答案】D6．(2023·棗莊高二檢測)M、N、P、E四種金屬，①M＋N2＋=N＋M2＋②M、P用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡③N、E用導線連接放入E的硫酸溶液中，電極反應式為E2＋＋2e－=E，N－2e－=N2＋。四種金屬的還原性由強到弱順序是()【導學號：05310030】A．PMNE B．ENMPC．PNME D．EPMN【解析】由①知，活潑性M>N，M、P導線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面產(chǎn)生氣泡，構(gòu)成原電池正極，活潑性P>M；N、E構(gòu)成的原電池N作負極，活潑性N>E。【答案】A7．用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導線和鹽橋(裝有瓊脂—KNO3的U型管)構(gòu)成一個原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是()①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極②正極反應式為：Ag＋＋e－＝Ag③實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學反應與該原電池反應相同A．①② B．②③C．②④ D．③④【解析】該原電池中Cu作負極，Ag作正極，負極反應式：Cu－2e－=Cu2＋，正極反應式：2Ag＋＋2e－=2Ag。在外電路中，電子由Cu電極流向Ag電極，而電流方向與電子流向相反，①錯誤。沒有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，③錯誤?；瘜W反應相同，均為Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag，④正確。【答案】C8．若某電能與化學能的轉(zhuǎn)化裝置(電解池或原電池)中發(fā)生的總反應的離子方程式是Cu＋2H＋=Cu2＋＋H2↑，則下列關(guān)于該裝置的說法正確的是()A．該裝置可能是原電池，也可能是電解池B．該裝置只能是原電池，且電解質(zhì)溶液為HNO3溶液C．該裝置只能是電解池，且金屬銅為該電解池的陽極D．該裝置只能是原電池，電解質(zhì)溶液不可以是鹽酸【解析】從反應方程式可知該反應不是可自發(fā)進行的氧化還原反應，所以可確定該裝置不可能是原電池?！敬鸢浮緾9．將Fe片和石墨用導線相連，一組插入稀H2SO4中，一組插入FeCl3溶液中，分別形成了原電池。(1)這兩個原電池中，正極分別是________。A．石墨、石墨 B．石墨、Fe片C．Fe片、Fe片 D．Fe片、石墨(2)寫出插入稀H2SO4中形成原電池的正極反應式(用離子方程式表示)_______________________________________________________________。(3)寫出插入FeCl3溶液中形成原電池的電池總反應式(用離子方程式表示)_______________________________________________________________。【解析】當電解質(zhì)溶液為稀H2SO4時，總反應為Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑，則負極為Fe，正極為石墨，正極反應式為：2H＋＋2e－=H2↑；當電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液時，總反應為：Fe＋2FeCl3=3FeCl2，離子方程式為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，負極為Fe，正極為石墨。【答案】(1)A(2)2H＋＋2e－=H2↑(3)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋10．為了避免鋅片與Cu2＋直接接觸發(fā)生反應而影響原電池的放電效率，有人設(shè)計了如下裝置，按要求完成以下填空：【導學號：05310031】(1)此裝置工作時，可以觀察到的現(xiàn)象是_______________________________________________________________________________________，電池反應式為________________________________________________________________________。(2)電池工作時，硫酸鋅溶液中SOeq\o\al(2－,4)向________移動，硫酸銅溶液中SOeq\o\al(2－,4)向________移動。(3)此鹽橋內(nèi)為飽和KCl溶液，鹽橋是通過________移動來導電的。在工作時，K＋移向________?！窘馕觥吭撗b置為鋅銅原電池，總反應式為：Zn＋Cu2＋=Cu＋Zn2＋，電池工作時，觀察到①電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，②鋅片不斷溶解，③銅片上有紅色物質(zhì)析出。電池工作時，ZnSO4溶液中SOeq\o\al(2－,4)向負極(鋅電極)移動，CuSO4溶液中SOeq\o\al(2－,4)向鹽橋移動，而鹽橋中，K＋向正極區(qū)(CuSO4溶液)移動，Cl－向負極區(qū)(ZnSO4溶液)移動，這樣靠離子的移動形成閉合回路而導電?！敬鸢浮?1)電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，鋅片逐漸溶解，銅片上有紅色物質(zhì)析出Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu(2)鋅電極鹽橋(3)離子正極區(qū)(CuSO4溶液)11．由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置圖進行實驗。裝置現(xiàn)象二價金屬A不斷溶解C極質(zhì)量增加A上有氣泡產(chǎn)生根據(jù)實驗現(xiàn)象回答下列問題：(1)裝置甲中負極的電極反應式是______________________________。(2)裝置乙中正極的電極反應式是_______________________________。(3)裝置丙中溶液的c(H＋)________(填“變大”“變小”或“不變”)。(4)四種金屬活動性由強到弱的順序是____________________________。【解析】甲、乙、丙均為原電池裝置。依據(jù)原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負極、B為正極，活動性A>B；乙中C極增重，即析出Cu，則B為負極，活動性B>C；丙中A上有氣體即H2產(chǎn)生，則A為正極，活動性D>A，隨著H＋的消耗，c(H＋)減小?！敬鸢浮?1)A－2e－=A2＋(2)Cu2＋＋2e－=Cu(3)變小(4)D>A>B>C[能力提升]12．分析如圖所示的四個原電池裝置，其中結(jié)論正確的是()A．①②中Mg作為負極，③④中Fe作為負極B．②中Mg作為正極，電極反應式為6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑C．③中Fe作為負極，電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋D．④中Cu作為正極，電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑【解析】Mg比Al活潑，在①中Mg作負極，但在NaOH溶液中，Mg不反應，而Al可以反應，故②中Al是負極。在濃硝酸中鐵會鈍化，故Cu為負極、Fe為正極。在④中由于不斷向Cu極附近通入空氣，而O2比溶液中的H＋得電子能力強，故Fe失去的電子，在Cu極O2到得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－。【答案】B13．某小組利用如圖裝置進行電化學實驗，下列實驗操作及預期現(xiàn)象正確的是()【導學號：05310032】A．X和Y與電流表連接，電子由Cu極流向Zn極B．X和Y與電流表連接，將Zn換成Fe測得電流更大C．X和Y分別與電源“－”、“＋”極相連，Cu極質(zhì)量減輕D．X和Y分別與電源“－”、“＋”極相連，Zn極質(zhì)量減輕【解析】A項，在原電池中較活潑的一極做負極，電子由負極流向正極；B項，兩極活潑性差距越大，反應速率越快，而Zn比Fe更活潑，故Zn產(chǎn)生的電流更大；C項，X和Y分別與電源“－”、“＋”極相連，Cu做電解池的陽極，Cu失電子變成Cu2＋，故質(zhì)量減輕。【答案】C14．如圖所示，甲池中電池反應式為2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，已知B電極質(zhì)量不變，C、D為石墨電極，乙池中為200mL飽和NaCl溶液?；卮鹣铝袉栴}：(1)A極為________極(填“正”或“負”)，電極材料為________，發(fā)生________反應(填“氧化”或“還原”)。(2)寫出乙池的電極反應式：陽極反應式為_________________________________________________；陰極反應式為___________________________________________________。(3)A電極質(zhì)量減少0.64g時，此時乙池中電解液中c(OH－)＝________mol·L－