2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)1原電池課時作業(yè)含解析新人教版選修4

PAGEPAGE8課時作業(yè)18原電池時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(每小題4分，共48分)1．右圖是某同學(xué)設(shè)計的原電池裝置，下列敘述中正確的是(C)A．電極Ⅰ上發(fā)生還原反應(yīng)，作原電池的負(fù)極B．電極Ⅱ的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=CuC．該原電池的總反應(yīng)為2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋D．鹽橋中裝有含瓊膠的氯化鉀飽和溶液，其作用是傳遞電子解析：A項，該原電池中，電極Ⅱ為負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Cu－2e－=Cu2＋，A、B兩項均錯誤；C項，正極反應(yīng)為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋，電池總反應(yīng)為2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋，C項正確；D項，鹽橋的作用是形成閉合回路，通過陰、陽離子的移動平衡兩溶液中的電荷，故傳遞的是陰、陽離子，而不是電子，D項錯誤。2．將鐵片和銀片用導(dǎo)線連接置于同一稀鹽酸溶液中，并經(jīng)過一段時間后，下列敘述中正確的是(D)A．負(fù)極有Cl2逸出，正極有H2逸出B．負(fù)極旁邊Cl－的濃度減小C．正極旁邊Cl－的濃度漸漸增大D．溶液中Cl－的濃度基本不變解析：在該原電池中，F(xiàn)e為負(fù)極，電極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋；Ag為正極，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，Cl－移向負(fù)極，但整個溶液中Cl－的濃度基本保持不變，選項D正確。3．理論上不能設(shè)計為原電池的化學(xué)反應(yīng)是(B)A．CH4(g)＋2O2(g)eq\o(=,\s\up17(點燃))CO2(g)＋2H2O(l)ΔH<0B．HNO3(aq)＋NaOH(aq)=NaNO3(aq)＋H2O(l)ΔH<0C．2H2(g)＋O2(g)eq\o(=,\s\up17(點燃))2H2O(l)ΔH<0D．2FeCl3(aq)＋Fe(s)=3FeCl2(aq)ΔH<0解析：原電池反應(yīng)均是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，選項A、C、D均屬氧化還原反應(yīng)，理論上可以設(shè)計成原電池，而選項B是非氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計成原電池。4．下列敘述正確的是(B)A．反應(yīng)AlCl3＋4NaOH=NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，可以設(shè)計成原電池B．Zn和稀硫酸反應(yīng)時，加入少量CuSO4溶液能加快產(chǎn)生H2的速率C．把Fe片和Cu片放入稀硫酸中，并用導(dǎo)線把二者相連，視察到Cu片上產(chǎn)生大量氣泡，說明Cu與H2SO4能發(fā)生反應(yīng)而Fe被鈍化D．Zn－Cu原電池工作過程中，溶液中H＋向負(fù)極作定向移動解析：選項A屬于非氧化還原反應(yīng)，不能用于設(shè)計原電池，A錯；選項B中鋅與置換出來的銅在電解質(zhì)溶液中構(gòu)成原電池，加快產(chǎn)生H2的速率，B對；選項C中Cu與稀H2SO4不反應(yīng)，F(xiàn)e在稀H2SO4中不發(fā)生鈍化，F(xiàn)e片和Cu片放入稀硫酸中，并用導(dǎo)線把二者相連，F(xiàn)e為負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，Cu為正極，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，Cu片上產(chǎn)生氣泡，C錯；選項D中H＋應(yīng)向原電池的正極作定向移動，D錯。5．某原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Fe＋2Ag＋=Fe2＋＋2Ag，該原電池的組成正確的是(C)ABCD正極FePtAgAg負(fù)極AgCuFeFe電解質(zhì)溶液AgNO3H2SO4AgNO3FeCl2解析：對該反應(yīng)進(jìn)行分析知負(fù)極為Fe，則正極的活潑性比Fe差，溶液中陽離子為Ag＋，比照各選項只有選項C符合。6．下列關(guān)于試驗現(xiàn)象的描述不正確的是(C)A．把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出現(xiàn)氣泡B．用鋅片作負(fù)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，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵D．Al和Cu分別作為兩電極，用導(dǎo)線連接插入濃硝酸中，銅溶解，溶液變成藍(lán)色解析：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，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，所以可視察到銅片表面出現(xiàn)氣泡，選項A正確；鋅片作負(fù)極，銅片作正極，發(fā)生反應(yīng)Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，生成的Cu在銅片上析出訪其質(zhì)量增加，選項B正確；銅片插入FeCl3溶液中，發(fā)生的反應(yīng)是Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋，沒有單質(zhì)鐵的析出，選項C不正確；由于Al與濃硝酸常溫下發(fā)生鈍化，所以Cu為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，選項D正確。7．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。下列關(guān)于該裝置的推斷正確的是(B)A．外電路的電流方向為X→外電路→YB．若兩電極分別為Fe和石墨棒，則X為Fe，Y為石墨棒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．溶液中陽離子向X極移動，陰離子向Y極移動解析：電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，可知X為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，Y為正極，發(fā)生還原反應(yīng)。電流流向與電子流向相反，外電路的電流方向為Y→外電路→X，溶液中陽離子移向正極(即Y極)得電子。8.下列關(guān)于右圖所示原電池的說法正確的是(B)A．當(dāng)a為Cu，b為含有碳雜質(zhì)的Al，c為稀硫酸時，b極上視察不到氣泡產(chǎn)生B．當(dāng)a為石墨，b為Fe，c為濃硫酸時，不能產(chǎn)生連續(xù)的穩(wěn)定電流C．當(dāng)a為Mg，b為Al，c為NaOH溶液時，依據(jù)現(xiàn)象可推知Al的活動性強于MgD．當(dāng)a為石墨，b為Cu，c為FeCl3溶液時，a、b之間沒有電流通過解析：A項，因為b為含有碳雜質(zhì)的Al，C、Al、稀硫酸可構(gòu)成原電池，溶液中的H＋在該極上獲得電子而產(chǎn)生H2，所以在b極上可視察到氣泡產(chǎn)生。B項，起先時，能形成原電池，有短暫的電流產(chǎn)生，但Fe被濃硫酸鈍化后，鐵表面生成致密的氧化膜，內(nèi)部的鐵不再失去電子而不能形成電流。C項，由于Al可與NaOH溶液反應(yīng)，所以Al為原電池的負(fù)極，事實上，Mg的活動性強于Al的，故不能據(jù)此推斷Al的活動性強于Mg的。D項，Cu能與FeCl3發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成原電池而產(chǎn)生電流。9．如圖是鋅、銅和稀硫酸形成的原電池，某試驗愛好小組同學(xué)做完試驗后，在讀書卡片上記錄如下：卡片上的描述合理的是(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錯誤；電子從負(fù)極Zn流出，流向正極Cu，H＋向正極移動，在Cu上得電子：2H＋＋2e－=H2↑，故②錯誤，③、④正確；此原電池負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是Zn－2e－=Zn2＋，⑥錯誤；總反應(yīng)方程式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，當(dāng)有1mol電子通過時，產(chǎn)生H2為0.5mol，故⑤正確。10.如圖所示，杠桿AB兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球，調(diào)整杠桿并使其在水中保持平衡，然后當(dāng)心地向水槽中心滴入濃硫酸銅溶液，一段時間后，下列有關(guān)杠桿的偏向推斷正確的是(試驗過程中，不考慮鐵絲反應(yīng)及兩球的浮力變更)(D)A．杠桿為導(dǎo)體和絕緣體時，均為A端高B端低B．杠桿為導(dǎo)體和絕緣體時，均為A端低B端高C．當(dāng)杠桿為絕緣體時，A端低，B端高；為導(dǎo)體時，A端高，B端低D．當(dāng)杠桿為絕緣體時，A端高，B端低；為導(dǎo)體時，A端低，B端高解析：若杠桿為導(dǎo)體則構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極失電子而溶解：Fe－2e－=Fe2＋，溶液中Cu2＋在正極(銅極)得電子生成銅，質(zhì)量增大而下降，A端低，B端高；若杠桿為絕緣體，則鐵球和CuSO4溶液發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu覆于表面，質(zhì)量增加，下降，A端高，B端低。11．圖甲和圖乙均是雙液原電池裝置。下列說法不正確的是(B)A．甲中電池總反應(yīng)的離子方程式為Cd(s)＋Co2＋(aq)=Co(s)＋Cd2＋(aq)B．反應(yīng)2Ag(s)＋Cd2＋(aq)=Cd(s)＋2Ag＋(aq)能夠發(fā)生C．鹽橋的作用是形成閉合回路，并使兩邊溶液保持電中性D．乙中有1mol電子通過外電路時，正極有108gAg析出解析：由甲可知Cd的活動性強于Co，由乙可知Co的活動性強于Ag，即Cd的活動性強于Ag，故Ag不能置換出Cd，B項錯誤。12.如右圖所示，X為單質(zhì)硅，Y為金屬鐵，a為NaOH溶液，組裝成一個原電池，下列說法正確的是(C)A．X為負(fù)極，電極反應(yīng)為：Si－4e－=Si4＋B．X為正極，電極反應(yīng)為：4H2O＋4e－=4OH－＋2H2↑C．X為負(fù)極，電極反應(yīng)為：Si＋6OH－－4e－=SiOeq\o\al(2－,3)＋3H2OD．Y為負(fù)極，電極反應(yīng)為：Fe－2e－=Fe2＋解析：硅、鐵、NaOH溶液組成原電池時，Si為負(fù)極：Si－4e－＋6OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋3H2O；鐵為正極：4H2O＋4e－=4OH－＋2H2↑，總反應(yīng)式：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。二、非選擇題(52分)13．(16分)有甲、乙兩位同學(xué)均想利用原電池反應(yīng)驗證金屬的活動性依次，并探究產(chǎn)物的有關(guān)性質(zhì)，分別設(shè)計了如圖所示的原電池，請完成下列問題：(1)甲池中正極上的試驗現(xiàn)象是產(chǎn)生氣泡。(2)乙池中總反應(yīng)的離子方程式為2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。(3)上述試驗證明白“利用金屬活動性依次表可干脆推斷原電池正負(fù)極”，這種做法不行靠(“牢靠”或“不行靠”)，如不行靠，請你提出另一種推斷原電池正負(fù)極的可行的方案將兩種金屬電極連上電流表而構(gòu)成原電池，利用電流表檢測電流的方向，從而推斷電子流淌方向，由此確定原電池正負(fù)極(若你認(rèn)為牢靠，此空可不作答)。(4)一段時間后，乙學(xué)生將乙池兩極取出，然后取少許乙池溶液逐滴滴加6mol·L－1稀硫酸直至過量，可能視察到的現(xiàn)象是起先無明顯現(xiàn)象，過一段時間產(chǎn)生白色沉淀，沉淀漸漸溶解最終消逝，各階段對應(yīng)的離子方程式分別是H＋＋OH－=H2O，AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓，Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O。解析：當(dāng)稀硫酸是電解質(zhì)溶液時，Mg作負(fù)極(活潑性Mg>Al)，Al作正極，電極上產(chǎn)生氣泡；當(dāng)NaOH是電解質(zhì)溶液時，Al作負(fù)極(Mg不與NaOH溶液反應(yīng))，總反應(yīng)為：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。通過本題可知原電池的兩極與電解質(zhì)溶液有關(guān)，電解質(zhì)溶液不同，導(dǎo)致兩極發(fā)生變更(正、負(fù)極變更)；將乙池兩極取出，電解液中含有AlOeq\o\al(－,2)，是NaOH和NaAlO2的混合溶液，所以逐滴滴加H2SO4，應(yīng)當(dāng)先中和掉NaOH，再與NaAlO2反應(yīng)生成沉淀，當(dāng)硫酸過量時，Al(OH)3沉淀漸漸消逝。14．(12分)某化學(xué)愛好小組的同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置，完成下列問題：(1)反應(yīng)過程中，鋅棒質(zhì)量削減。(2)正極的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu。(3)反應(yīng)過程中，當(dāng)一電極質(zhì)量增加2g，另一電極減輕的質(zhì)量大于(填“大于”、“小于”或“等于”)2g。(4)鹽橋的作用是向甲、乙兩燒杯中供應(yīng)NHeq\o\al(＋,4)和Cl－，使兩燒杯溶液中保持電荷守恒。①反應(yīng)過程中Cl－將進(jìn)入甲(填“甲”或“乙”)燒杯。②當(dāng)外電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，乙燒杯中濃度最大的陽離子是NHeq\o\al(＋,4)。解析：(3)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，銅棒質(zhì)量增加6.4g，鋅棒質(zhì)量削減6.5g，故反應(yīng)過程中，當(dāng)銅電極質(zhì)量增加2g時，另一電極削減的質(zhì)量大于2g。(4)反應(yīng)過程中，溶液為了保持電中性，Cl－將進(jìn)入甲燒杯，NHeq\o\al(＋,4)進(jìn)入乙燒杯。當(dāng)外電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，乙燒杯中有0.1molCu2＋消耗，還剩余0.1molCu2＋，有0.2molNHeq\o\al(＋,4)進(jìn)入乙燒杯，故乙燒杯中濃度最大的陽離子是NHeq\o\al(＋,4)。15．(12分)由鋅片、銅片和200mL稀H2SO4組成的原電池如下圖所示。(1)原電池的負(fù)極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋；正極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑。(2)電流的方向是由Cu極流向Zn極。(3)一段時間后，當(dāng)在銅片上放出1.68L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時，H2SO4恰好消耗一半。則產(chǎn)生這些氣體的同時，共消耗4.875g鋅，有9.03×1022個電子通過了導(dǎo)線，原硫酸的物質(zhì)的量濃度是0.75_mol·L－1(設(shè)溶液體積不變)。解析：產(chǎn)生0.075molH2，通過0.075×2＝0.15mol電子，消耗0.075molZn和0.075molH2SO4，所以m(Zn)＝0.075mol×65g·mol－1＝4.875g，N(e－)＝0.15mol×6.02×1023mol－1＝9.03×1022，c(H2SO4)＝eq\f(0.075mol×2,0.2L)＝0.75mol·L－1。16．(12分)已知電極材料：鐵、銅、銀、石墨、鋅、鋁；電解質(zhì)溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、鹽酸。按要求回答下列問題：(1)電工操作上規(guī)定：不能把銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線連接在一起運用。請說明緣由二者連接在一起時，接頭處在潮濕的空氣中形成原電池而被腐蝕。(2)若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？能。若能，請寫出電極反應(yīng)式，負(fù)極：Cu－2e－=Cu2＋，正極：2Fe3＋＋