高二化學反應(yīng)原理課時作業(yè)13：1.3.1原電池的工作原理

高二《化學反應(yīng)原理》PAGEPAGE1第3節(jié)化學能轉(zhuǎn)化為電能——電池第1課時原電池的工作原理題組一原電池的構(gòu)成及工作原理1．某小組為研究電化學原理，設(shè)計了如圖所示裝置。下列敘述不正確的是()A．a(chǎn)和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出B．a(chǎn)和b用導線連接時，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=CuC．無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液均從藍色逐漸變成淺綠色D．a(chǎn)和b用導線連接后，電流由鐵電極經(jīng)導線流向銅電極[答案]D[解析]a和b不連接時，F(xiàn)e和Cu2＋直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，鐵片上會有金屬銅析出，A項正確；若a和b用導線連接，則構(gòu)成原電池，此時鐵為負極，銅為正極，電極反應(yīng)式分別為Fe－2e－=Fe2＋，Cu2＋＋2e－=Cu，B項正確；分析選項A、B可知，選項C是正確的；在原電池中，電流應(yīng)由正極流出，經(jīng)導線流向負極，D項錯誤?？键c原電池的工作原理題點原電池的構(gòu)成與工作原理2.如圖，下列說法不正確的是()A．在①裝置中鋅棒逐漸變細，銅棒無變化B．在②裝置中鋅棒逐漸變細，銅棒逐漸變粗C．在②裝置中部分化學能轉(zhuǎn)化成了電能D．在①②裝置中鋅棒均被氧化[答案]B[解析]A項，在①裝置中鋅與氫離子反應(yīng)生成鋅離子和氫氣，鋅棒變細，銅不與氫離子反應(yīng)，銅棒沒有變化；B項，在②裝置中鋅棒與銅棒通過導線連接形成閉合回路，構(gòu)成原電池，鋅失去電子轉(zhuǎn)化為鋅離子，鋅棒變細，氫離子在銅棒上得電子生成氫氣，銅棒不會變粗；C項，②裝置實現(xiàn)了化學能到電能的轉(zhuǎn)化；D項，在①②裝置中，鋅均失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)?？键c原電池的工作原理題點原電池的構(gòu)成與工作原理3.如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導線連接的電極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()A．外電路的電流方向為X→外電路→YB．若兩電極分別為鐵和碳棒，則X為碳棒，Y為鐵C．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，則它們的活動性順序為X>Y[答案]D[解析]由圖可知，原電池外電路中電子由X極流向Y極，則X極為負極，Y極為正極?？键c原電池的工作原理題點原電池的構(gòu)成與工作原理4．下列關(guān)于原電池的敘述正確的是()A．在外電路中，電流由銅電極流向銀電極B．正極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=CuC．實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作D．將銅片直接浸入硝酸銀溶液中發(fā)生的化學反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同[答案]D[解析]該原電池中Cu做負極，Ag做正極，電極反應(yīng)為Cu－2e－=Cu2＋(負極)，2Ag＋＋2e－=2Ag(正極)，鹽橋起到了傳導離子、形成閉合回路的作用，電子是由負極流向正極，電流的方向和電子的流向相反。D選項正確?？键c原電池的工作原理題點鹽橋原電池5．如圖是某同學設(shè)計的原電池裝置，下列敘述中正確的是()A．電極Ⅰ上發(fā)生還原反應(yīng)，做原電池的負極B．電極Ⅱ的電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=CuC．該原電池的總反應(yīng)：2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋D．鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊膠，其作用是傳遞電子[答案]C[解析]該原電池所發(fā)生的反應(yīng)實質(zhì)是Fe3＋與Cu的反應(yīng)，C正確；電極Ⅰ上發(fā)生還原反應(yīng)，做正極，A錯；電極Ⅱ為負極，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，B錯；電子在負極上產(chǎn)生后經(jīng)導線聚集在正極后被吸收掉，不可能通過溶液和鹽橋，D錯?？键c原電池的工作原理題點鹽橋原電池題組二原電池電極的判斷和電極反應(yīng)式的書寫6．對于原電池的電極名稱，下列敘述錯誤的是()A．發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負極B．正極為電子流入的一極C．相對不活潑的金屬為負極D．電流流出的一極為正極[答案]C[解析]原電池中相對活潑的金屬為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)；相對不活潑的金屬(或非金屬導體)為正極，發(fā)生還原反應(yīng)?？键c原電池的工作原理題點原電池正極和負極的判斷7．鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)方程式為Li＋MnO2=LiMnO2，下列說法正確的是()A．Li是正極，電極反應(yīng)式為Li－e－=Li＋B．Li是負極，電極反應(yīng)式為Li－e－=Li＋C．MnO2是負極，電極反應(yīng)式為MnO2＋e－=MnOeq\o\al(－,2)D．Li是負極，電極反應(yīng)式為Li－2e－=Li2＋[答案]B[解析]由總反應(yīng)方程式Li＋MnO2=LiMnO2可知，Li元素在反應(yīng)后化合價升高(0→＋1)，Mn元素在反應(yīng)后化合價降低(＋4→＋3)。Li被氧化，在電池中做負極，電極反應(yīng)為Li－e－=Li＋，MnO2在正極上反應(yīng)，電極反應(yīng)為MnO2＋e－=MnOeq\o\al(－,2)。考點原電池的工作原理題點電極反應(yīng)式的書寫及正誤判斷8．原電池的電極反應(yīng)式不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法錯誤的是()A．由Fe、Cu、FeCl3溶液組成的原電池，負極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋B．由金屬Al、Cu和稀硫酸組成的原電池，負極反應(yīng)式為Al－3e－=Al3＋C．由Al、Mg、NaOH溶液組成的原電池，負極反應(yīng)式為Al＋4OH－－3e－=[Al(OH)4]－D．由金屬Al、Cu和濃硝酸組成的原電池，負極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋[答案]A[解析]鐵比銅活潑，鐵做負極，負極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，故A錯誤；鋁比銅活潑，鋁做負極，負極反應(yīng)式為Al－3e－=Al3＋，故B正確；雖然鎂比鋁活潑，但鎂不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，因此鋁做負極，負極反應(yīng)式為Al＋4OH－－3e－=[Al(OH)4]－，故C正確；Al與濃硝酸發(fā)生鈍化反應(yīng)，則銅做負極，負極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，故D正確。考點原電池的工作原理題點電極反應(yīng)式的書寫及正誤判斷題組三原電池工作原理的應(yīng)用9．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的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E2＋＋2e－=E，N－2e－=N2＋。四種金屬的還原性由強到弱的順序是()A．P、M、N、E B．E、N、M、PC．P、N、M、E D．E、P、M、N[答案]A[解析]由①知，金屬活動性：M＞N；M、P用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面產(chǎn)生氣泡，M做原電池正極，活動性：P＞M；N、E構(gòu)成的原電池中N做負極，活動性：N＞E?？键c原電池工作原理的應(yīng)用題點比較金屬活潑性強弱10．a(chǎn)、b兩個燒杯中均盛有100mL等濃度的稀H2SO4，將足量的兩份鋅粉分別加入兩個燒()[答案]B[解析]H2SO4的物質(zhì)的量相等、Zn粉過量，H2的量由H2SO4的物質(zhì)的量決定。a中部分Zn與CuSO4發(fā)生反應(yīng)置換出Cu并形成“Zn|H2SO4|Cu”原電池，反應(yīng)速率加快，但產(chǎn)生H2的體積相等?？键c原電池工作原理的應(yīng)用題點判斷化學反應(yīng)速率的大小11．某原電池的電池反應(yīng)為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，與此電池反應(yīng)不符的原電池是()A．銅片、鐵片、FeCl3溶液組成的原電池B．石墨、鐵片、Fe(NO3)3溶液組成的原電池C．鐵片、鋅片、Fe2(SO4)3溶液組成的原電池D．銅片、鐵片、Fe(NO3)3溶液組成的原電池[答案]C[解析]由電池反應(yīng)可知，鐵做負極，鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。C項中，由于鋅的活潑性大于鐵，故鋅做負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，與電池反應(yīng)不符?？键c原電池工作原理的應(yīng)用題點設(shè)計原電池12.某化學興趣小組利用反應(yīng)Zn＋2FeCl3=ZnCl2＋2FeCl2，設(shè)計了如圖所示的原電池裝置，下列說法正確的是()A．Zn為負極，發(fā)生還原反應(yīng)B．b電極反應(yīng)式為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋C．電子流動方向是a電極→FeCl3溶液→b電極D．電池的正極材料可以選用石墨、鉑電極，也可以用銅[答案]D[解析]根據(jù)Cl－的移動方向可知，b電極為負極，a電極為正極，根據(jù)電池反應(yīng)式可知，Zn發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即b電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋，A、B項錯誤；電子流動方向是b電極→導線→a電極，C錯誤；正極材料的活潑性應(yīng)比負極材料弱，D正確。考點原電池工作原理的應(yīng)用題點設(shè)計原電池13．設(shè)計兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)，銅片，鐵片，鋅片和導線。(1)完成原電池甲的裝置示意圖，并作相應(yīng)標注。要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。(2)銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極___________________________________________________________。(3)甲、乙兩種原電池中可更有效地將化學能轉(zhuǎn)化為電能的是________，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案](1)(下列三幅圖中，作出任意一幅即可)(2)電極逐漸溶解(3)甲乙池的負極可與CuSO4溶液直接發(fā)生反應(yīng)，導致部分化學能轉(zhuǎn)化為熱能；甲池的負極不與所接觸的電解質(zhì)溶液發(fā)生化學反應(yīng)，化學能在轉(zhuǎn)化為電能時損耗較小[解析](2)根據(jù)無鹽橋原電池的工作原理，Zn(負極)|CuSO4(aq)|Cu(正極)、Fe(負極)|CuSO4(aq)|Cu(正極)，都能構(gòu)成符合題目所要求的原電池。在這樣的原電池中，負極金屬失去電子被氧化。(3)在原電池甲中，負極不與CuSO4溶液直接接觸，所發(fā)生的化學反應(yīng)只有原電池反應(yīng)，而在原電池乙中，負極與CuSO4溶液直接接觸，所發(fā)生的化學反應(yīng)除原電池反應(yīng)以外，還有非原電池反應(yīng)，因此，在原電池甲和乙中，甲可更有效地將化學能轉(zhuǎn)化為電能?？键c原電池工作原理的應(yīng)用題點設(shè)計原電池14．某研究性學習小組根據(jù)反應(yīng)2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O設(shè)計如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為1mol·L－1，溶液的體積均為200mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液?；卮鹣铝袉栴}：(1)此原電池的正極是石墨________(填“a”或“b”)，發(fā)生________反應(yīng)。(2)電池工作時，鹽橋中的SOeq\o\al(2－,4)移向________(填“甲”或“乙”)燒杯。(3)寫出兩燒杯中的電極反應(yīng)式：甲：________________________________________________________________________，乙：________________________________________________________________________。(4)若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變?yōu)?.5mol·L－1，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為________mol。[答案](1)a還原(2)乙(3)MnOeq\o\al(－,4)＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O5Fe2＋－5e－=5Fe3＋(4)0.5[解析](1)根據(jù)題目提供的總反應(yīng)方程式可知，KMnO4為氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，故石墨a是正極。(2)電池工作時，SOeq\o\al(2－,4)向負極移動，即向乙燒杯移動。(3)甲燒杯中的電極反應(yīng)式為MnOeq\o\al(－,4)＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O；乙燒杯中的電極反應(yīng)式為5Fe2＋－5e－=5Fe3＋。(4)溶液中的MnSO4濃度由1mol·L－1變?yōu)?.5mol·L－1，由于溶液的體積未變，則反應(yīng)過程中生成的MnSO4的物質(zhì)的量為0.5mol·L－1×0.2L＝0.1mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.1mol×5＝0.5mol?？键c原電池工作原理的應(yīng)用題點設(shè)計原電池15．如圖所示，甲池中電池反應(yīng)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(yīng)(填“氧化”或“還原”)。(2)寫出乙池的電極反應(yīng)式：陽極反應(yīng)式為_____________________________________________________________；陰極反應(yīng)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－1(忽略反應(yīng)過程中溶液體積的變化)，C電極上產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積為________L。[答案](1)負銅氧化(2)2Cl－－2e－=Cl2↑2H＋＋2e－=H2↑(3)0.10.224[解析]由題知，甲池為原電池，A為負極，電極材料為Cu；乙池為電解池，C為陽極，電極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，D為陰極，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑。A極有0.64gCu反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子0.02mol，乙池C極上轉(zhuǎn)移0.02mole－時生成0.01molCl2，溶液中生成0.02molOH－，C極產(chǎn)生氣體標況下體積為0.01mol×22.4L·mol－1＝0.224L?？键c原電池的相關(guān)綜合題點原電池的綜合應(yīng)用16．常溫下，將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入電解質(zhì)A溶液中組成原電池，如圖1所示：(1)若A為稀鹽酸，則Al片做________極，該電極的電極反應(yīng)式為________________________，Cu片電極反應(yīng)式為_____________________________________________________________。(2)若A為NaOH溶液，則Al片做________極，該電極的電極反應(yīng)式為__________________。(3)若A為濃HNO3，測得原電池的電流強度(I)隨時間(t)的變化如圖2所示，反應(yīng)過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生。0～t1s時，原電池的負極是________，正極的電極反應(yīng)式為________________________