高中化學(xué)人教版化學(xué)反應(yīng)原理第四章電化學(xué)基礎(chǔ) 第4章第1節(jié)

第四章第一節(jié)基礎(chǔ)鞏固1．有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：實(shí)驗(yàn)裝置部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象a極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)68732670)(C)A．a(chǎn)>b>c>d B．b>c>d>aC．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>c解析：由第一個(gè)裝置可知a極溶解，故a極是負(fù)極，可知金屬活動(dòng)性a>b；第二個(gè)裝置依據(jù)氧化性，還原性的規(guī)律可知金屬活動(dòng)性b>c；由第三個(gè)裝置得金屬活動(dòng)性d>c；第四個(gè)裝置電子從d→a；故金屬活動(dòng)性d>a。2．理論上不能設(shè)計(jì)為原電池的化學(xué)反應(yīng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)68732671)(B)A．CH4(g)＋2O2(g)eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2(g)＋2H2O(l)ΔH<0B．HNO3(aq)＋NaOH(aq)=NaNO3(aq)＋H2O(aq)ΔH<0C．2H2(g)＋O2(g)eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2H2O(l)ΔH<0D．2FeCl3(l)＋Fe(s)=3FeCl2(l)ΔH<0解析：原電池反應(yīng)均是氧化還原反應(yīng)，A、C、D均屬氧化還原反應(yīng)，理論上可以設(shè)計(jì)成原電池，而B是非氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計(jì)成原電池。3．100mL2mol·L－1的鹽酸跟過量的鋅片反應(yīng)，為加快反應(yīng)速率，又不影響生成氫氣的總量，可采用的方法是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)68732672)(B)A．加入適量的6mol/L的鹽酸 B．加入數(shù)滴氯化銅溶液C．加入適量蒸餾水 D．加入適量的氯化鈉溶液解析：A項(xiàng)，加入6mol·L－1的鹽酸，會(huì)使產(chǎn)生的H2總量增加；B項(xiàng)，加入CuCl2溶液后，Zn置換出Cu，Cu附著在Zn上，形成原電池，加快反應(yīng)速率；C、D兩項(xiàng)，蒸餾水和NaCl溶液都會(huì)稀釋原鹽酸溶液，使反應(yīng)速率減慢。4．如圖所示裝置中觀察到電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，M棒變粗，N棒變細(xì)，由此判斷下表中所列M、N、P物質(zhì)，其中可以成立的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)68732673)(C)MNPA鋅銅稀硫酸溶液B銅鐵稀鹽酸溶液C銀鋅硝酸銀溶液D鋅鐵硝酸鐵溶液解析：N棒變細(xì)，說明被腐蝕，N極活潑性大于M極，A、D均不合題意。M棒變粗，說明有金屬單質(zhì)析出，B不合題意。5．(雙選)某小組為研究原電池原理，設(shè)計(jì)如圖裝置，下列敘述正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)68732674)(CD)A．裝置Ⅰ，銅片上有O2逸出B．裝置Ⅰ，鋅片溶解，發(fā)生還原反應(yīng)C．裝置Ⅱ，電池反應(yīng)為Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋CuD．裝置Ⅱ，外電路中，電子從鋅電極流向銅電極解析：裝置Ⅰ，銅片為正極，發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑，逸出H2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；裝置Ⅰ，鋅片為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；裝置Ⅱ的電池反應(yīng)實(shí)質(zhì)為Zn和CuSO4的置換反應(yīng)，C項(xiàng)正確；裝置Ⅱ，Zn為負(fù)極，Cu為正極，電子從鋅電極流出經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極，D項(xiàng)正確。6．如圖所示的裝置，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸吊在盛水的燒杯中，使之平衡。小心地向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)68732675)(D)A．鐵圈和銀圈左右搖擺不定 B．保持平衡狀況C．鐵圈向下傾斜 D．銀圈向下傾斜解析：滴入CuSO4溶液后，形成原電池，F(xiàn)e作負(fù)極，Ag作正極，在鐵圈上：Fe－2e－=Fe2＋，使鐵圈質(zhì)量減少；在Ag圈上：Cu2＋＋2e－=Cu，生成的Cu附著在Ag上，使Ag圈質(zhì)量增多，所以銀圈向下傾斜。7．依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計(jì)原電池如圖所示，其中鹽橋?yàn)榄傊柡蚄NO3鹽橋。請(qǐng)回答下列問題：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)68732676)(1)電極X的材料是__Cu__；電解質(zhì)溶液Y是__AgNO3溶液__。(2)銀電極為電池的__正__極，寫出兩電極的電極反應(yīng)式：銀電極：__2Ag＋＋2e－=2Ag__；X電極：__Cu－2e－=Cu2＋__。(3)外電路中電子是從__Cu__電極流向__Ag__電極。(4)鹽橋中向CuSO4溶液遷移的離子是__B__(填序號(hào))。A．K＋ B．NOeq\o\al(－,3)C．Ag＋ D．SOeq\o\al(2－,4)解析：由方程式可知銅的價(jià)態(tài)升高發(fā)生氧化反應(yīng)，應(yīng)該是原電池的負(fù)極，所以X是銅，電極反應(yīng)式為：Cu－2e－=Cu2＋；2Ag＋＋2e－=2Ag價(jià)態(tài)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2Ag＋2e－=2Ag；外電路的電子由銅片流向銀片。鹽橋中的K＋移向正極(Ag極)，NOeq\o\al(－,3)移向負(fù)極(Cu極)。8．某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Fe、Cu的金屬活動(dòng)性，他們提出了以下兩種方案。請(qǐng)你幫助他們完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)68732677)方案Ⅰ：有人提出將大小相等的鐵片和銅片，分別同時(shí)放入稀硫酸(或稀鹽酸)中，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，據(jù)此確定它們的活動(dòng)性。該原理的離子方程式為__Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑__。方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作電極設(shè)計(jì)成原電池，以確定它們的活動(dòng)性。試在下面的方框內(nèi)畫出原電池裝置圖，標(biāo)出原電池的電極材料和電解質(zhì)溶液，并寫出電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)式：__2H＋＋2e－=H2↑__；負(fù)極反應(yīng)式：__Fe－2e－=Fe2＋__。方案Ⅲ：結(jié)合你所學(xué)的知識(shí)，幫助他們?cè)僭O(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證Fe、Cu活動(dòng)性的簡單實(shí)驗(yàn)方案(與方案I、Ⅱ不能雷同)：__把鐵片插入CuSO4溶液中，一段時(shí)間后，觀察鐵片表面是否生成紅色物質(zhì)(合理即可)__，用離子方程式表示其反應(yīng)原理：__Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋__。素能拓展1．如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關(guān)于該裝置的下列說法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)68732678)(D)A．外電路的電流方向?yàn)椋篨→外電路→YB．若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為FeC．X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)D．若兩電極都是金屬，則它們的活動(dòng)性順序?yàn)閄>Y解析：由圖示電子流向知X為負(fù)極，Y為正極，則電流方向?yàn)閅→外電路→X，故A錯(cuò)；若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為Fe，Y為碳棒，B錯(cuò)；負(fù)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，C錯(cuò)；若兩電極均為金屬，活潑金屬作負(fù)極，故有活動(dòng)性X>Y。2．某同學(xué)根據(jù)離子反應(yīng)方程式2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋來設(shè)計(jì)原電池。下列設(shè)計(jì)方案中可行的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)68732679)(B)A．電極材料為Fe和Zn，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液B．電極材料為Fe和石墨，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3溶液C．電極材料為Fe和石墨，電解質(zhì)溶液為FeCl2溶液D．電極材料為石墨，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液解析：據(jù)反應(yīng)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋知，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)的是Fe－2e－=Fe2＋，因此Fe作負(fù)極，正極應(yīng)是活潑性比Fe弱的金屬或碳棒，電解質(zhì)溶液應(yīng)是可溶性鐵鹽，B合適。3．下圖是鋅、銅和稀硫酸形成的原電池，某實(shí)驗(yàn)興趣小組同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后，在讀書卡片上記錄如下：eq\x(\a\al(卡片：時(shí)間：實(shí)驗(yàn)后的記錄：,①Zn為正極，Cu為負(fù)極,②H＋向負(fù)極移動(dòng),③電子流動(dòng)方向?yàn)閆n→Cu,④Cu極有H2產(chǎn)生,⑤若有1mol電子流過導(dǎo)線，則產(chǎn)生的H2為mol,⑥正極反應(yīng)式：Zn－2e－=Zn2＋))卡片上的描述合理的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)68732680)(B)A．①②③ B．③④⑤C．①⑤⑥ D．②③④解析：構(gòu)成原電池的正極是Cu，負(fù)極是Zn，故①錯(cuò)誤；電子從負(fù)極Zn流出，流向正極Cu，H＋向正極移動(dòng)，在Cu上得電子：2H＋＋2e－=H2↑，故②錯(cuò)誤，③、④正確；此原電池負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是Zn－2e－=Zn2＋，⑥錯(cuò)誤；總反應(yīng)方程式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，當(dāng)有1mol電子通過時(shí)，產(chǎn)生H2為mol。故⑤正確。4．按下圖裝置實(shí)驗(yàn)，若x軸表示負(fù)極流出的電子的物質(zhì)的量，則y軸應(yīng)表示eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)68732681)(D)①c(Ag＋)②c(NOeq\o\al(－,3))③a棒的質(zhì)量④b棒的質(zhì)量⑤溶液的質(zhì)量A．①③ B．③④C．①②④ D．②解析：在這個(gè)原電池中，負(fù)極：Fe－2e－=Fe2＋，正極：Ag＋＋e－=Ag，使b棒增重，溶液中c(NOeq\o\al(－,3))不變。5．鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。下列有關(guān)敘述正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)68732682)(C)A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))減小C．電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D．陰陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡解析：題中所述鋅銅原電池中，Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋；Cu為正極，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e=Cu，發(fā)生還原反應(yīng)。Zn2＋通過陽離子交換膜向正極移動(dòng)；乙池溶液中消耗的Cu2＋與由甲池遷移過來的Zn2＋的物質(zhì)的量相同，則乙池溶液質(zhì)量增加。溶液中的陰離子無法通過陽離子交換膜。故選C。6．某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)如右圖裝置。下列敘述不正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)68732683)(D)A．a(chǎn)和b不連接時(shí)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為：Cu2＋＋2e－=CuC．無論a和b是否連接，鐵片均會(huì)溶解，溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色D．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時(shí)，SOeq\o\al(2－,4)向銅電極移動(dòng)解析：a和b不連接時(shí)，不能構(gòu)成原電池。鐵與銅發(fā)生置換反應(yīng)，生成的銅附著在鐵片上，A項(xiàng)正確；a和b用導(dǎo)線連接，構(gòu)成原電池，溶液中的Cu2＋得到電子生成銅在銅片上析出，B項(xiàng)正確；無論a和b是否連接，都是鐵片不斷溶解生成Fe2＋，溶液中的Cu2＋不斷得到電子生成Cu，溶液顏色從藍(lán)色逐漸變成淺綠色，C項(xiàng)正確；a和b連接時(shí)，構(gòu)成原電池，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。7．Mg－H2O2電池可用于驅(qū)動(dòng)無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如下。該電池工作時(shí)，下列說法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)68732684)(C)A．Mg電極是該電池的正極B．H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C．石墨電極附近溶液的pH增大D．溶液中Cl－向正極移動(dòng)解析：在原電池中活潑金屬做負(fù)極，A錯(cuò)；H2O2具有強(qiáng)氧化性，在反應(yīng)過程中發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)；石墨電極為電解池的正極，電極反應(yīng)式為H2O2＋2e－＋2H＋=2H2O，電極附近溶液pH增大，C正確；原電池電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，D錯(cuò)。8．某探究活動(dòng)小組想利用原電池反應(yīng)檢測(cè)金屬的活動(dòng)性順序，有甲、乙兩位同學(xué)均使用鎂片與鋁片作電極，但甲同學(xué)將電極放入6mol·L－1稀H2SO4中，乙同學(xué)將電極放入6mol·L－1的NaOH溶液中，如圖所示。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)68732685)(1)寫出甲池中發(fā)生的有關(guān)電極反應(yīng)式：負(fù)極__Mg－2e－=Mg2＋，正極__2H＋＋2e－=H2↑。(2)乙池中負(fù)極為__Al__。正極發(fā)生__還原__反應(yīng)，總反應(yīng)離子方程式為__2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑__。(3)如果甲與乙兩位同學(xué)均認(rèn)為“構(gòu)成原電池的電極材料若是金屬，則構(gòu)成負(fù)極材料的金屬應(yīng)比構(gòu)成正極材料的金屬活潑”，則甲會(huì)判斷出__Mg__活動(dòng)性更強(qiáng)，而乙會(huì)判斷出__Al__活動(dòng)性更強(qiáng)(填寫元素符號(hào))。(4)由此實(shí)驗(yàn)，可得到如下哪些結(jié)論？__A、D__。A．利用原電池反應(yīng)判斷金屬活動(dòng)性順序應(yīng)注意選擇合適的介質(zhì)B．鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強(qiáng)C．該實(shí)驗(yàn)說明金屬活動(dòng)性順序表已過時(shí)，已沒有實(shí)用價(jià)值D．該實(shí)驗(yàn)說明化學(xué)研究對(duì)象復(fù)雜，反應(yīng)條件多變，應(yīng)具體問題具體分析(5)上述實(shí)驗(yàn)也反過來證明了“利用金屬活動(dòng)性順序表直接判斷原電池中正負(fù)極”，這種做法__不可靠__(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，則請(qǐng)你提出另一個(gè)判斷原電池正負(fù)極可行的實(shí)驗(yàn)方案__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(cè)電流的方向，從而判斷電子的流動(dòng)方向，再來確定原電池的正、負(fù)極__。解析：(1)甲池中電池總反應(yīng)方程式為Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑；Mg作負(fù)極，電極反應(yīng)式為