高中化学第四章电化学基础4.1原电池b测试选修4解析

1第四章电化学基础4.1原电池b基础中档稍难原电池工作原理和正负极的判断1、2、39、10原电池工作原理的应用4、5、67、8综合提升11121.在如图所示的8个装置中，属于原电池的是()A．①④B．③④⑤C．④⑧D．②④⑥⑦解析：根据原电池的构成条件可知：①中一个电极，③中两电极材料相同，⑤中酒精为非电解质，⑧中两电极材料相同且未形成闭合回路，故①③⑤⑧均不能构成原电池。答案：D2．下图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某实验兴趣小组同学做完实验后，在读书卡片上记录如下：2卡片：No.28'时间：2014.03.20实验后的记录：①Zn为正极，Cu为负极②H＋向负极移动③电子流动方向为Zn―→Cu④Cu极有H2产生⑤若有1mol电子流过导线，则产生的H2为0.5mol⑥正极反应式：Zn－2e－===Zn2＋卡片上的描述合理的是()A．①②③B．③④⑤C．①⑤⑥D．②③④解析：构成原电池的正极是Cu，负极是Zn，故①错误；电子从负极Zn流出，流向正极Cu，H＋向正极移动，在Cu上得电子：2H＋＋2e－===H2↑，故②错误，③、④正确；此原电池负极上发生的反应是Zn－2e－===Zn2＋，⑥错误；总反应方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，当有1mol电子通过时，产生H2为0.5mol，故⑤正确。答案：B3．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小，b极质量增加b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()A．abcdB．bcdaC．dabcD．abdc解析：由第一个装置可知a极溶解，故a极是负极，可知金属活动性ab；第二个装置依据氧化性、还原性的规律可知金属活动性bc；由第三个装置得金属活动性dc；第四个装置电子从d→a；故金属活动性da。答案：C4．[2014·威海市模拟]下图为两个原电池装置图，由此判断下列说法错误的是()A．当两电池转移相同电子时，生成和消耗Ni的物质的量相同3B．两装置工作时，盐桥中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动C．由此可判断能够发生2Cr3＋＋3Ni===3Ni2＋＋2Cr和Ni2＋＋Sn===Sn2＋＋Ni的反应D．由此可判断Cr、Ni、Sn三种金属的还原性强弱顺序为：Cr＞Ni＞Sn解析：根据题给原电池装置可判断左图中Ni作正极，正极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，右图Ni作负极，电极反应式为Ni－2e－===Ni2＋，由此可看出当两电池转移相同电子时，生成消耗Ni的物质的量相同，A项正确；盐桥中阴离子移向负极，阳离子移向正极，B项正确；在左图中Cr作负极，Ni作正极，发生反应为2Cr＋3Ni2＋===3Cr3＋＋3Ni，右图中Ni作负极，Sn作正极，发生反应Ni＋Sn2＋===Ni2＋＋Sn，由两反应可看出三种金属的还原性Cr＞Ni＞Sn，故C项错误，D项正确。答案：C5．向两份等质量的铁粉a、b中分别加入过量的稀硫酸，同时向b中加入少量的CuSO4溶液，下列各图表示的是产生H2的体积V(同温同压下测定)与时间t的关系，其中正确的是()ABCD4解析：本题主要考查了原电池知识，意在考查考生挖掘隐含信息的能力和分析图象的能力。因为b中有一部分铁粉与硫酸铜反应生成Cu，Fe、Cu和稀硫酸构成原电池，使反应速率加快，反应完成所需的时间缩短，但产生氢气的体积小于a，本题选B。答案：B6．按下图装置实验，若x轴表示负极流出的电子的物质的量，则y轴应表示()①c(Ag＋)②c(NO－3)③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的质量A．①③B．③④C．①②④D．②解析：在这个原电池中，负极：Fe－2e－===Fe2＋，使a棒质量减少；正极：Ag＋＋e－===Ag，使b棒增重，溶液中c(NO－3)不变。答案：D7．[2014·东北三校联考]有关下图装置的说法中正确的是()A．氧化剂与还原剂必须直接接触，才能发生反应B．乙池中电极反应式为NO－3＋4H＋＋e－===NO2↑＋2H2OC．当铜棒质量减少6.4g时，甲池溶液质量增加6.4gD．当铜棒质量减少6.4g时，向乙池密封管中通入标准状况下1.12LO2，将使气体全部溶于水解析：氧化剂为浓HNO3，在乙池，还原剂为Cu，在甲池，无须直接接触，A项错误；乙池中NO－3发生还原反应：NO－3＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O，B项错误；铜棒质量减少6.4g，则5有6.4gCu2＋进入甲池，同时盐桥中有Cl－进行入甲池，因此甲池溶液增加的质量大于6.4g，C项错误，铜棒质量减少6.4g，失去0.2mol电子，则乙池中产生0.2molNO2，根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3知，气体全部溶于水所需标准状况下O2的体积为0.2mol×14×22.4L·mol－1＝1.12L，D项正确。答案：D8．[2014·邯郸二模]气体的自动化检测中常应用原电池原理的传感器。下图为电池的工作示意图：待测气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号。下表列出了待测气体及敏感电极上的部分反应产物。下列说法正确的是(假设气体流速相同)()待测气体部分电极反应产物NO2NOCl2HClCOCO2H2SH2SO4A．上述气体检测时，敏感电极均作电池正极B．检测Cl2气体时，敏感电极上的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－C．检测H2S气体时，对电极充入空气，对电极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．检测H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大小相同解析：在检验CO、H2S气体时，敏感电极作负极，A错误；在检验H2S气体时，会生成H2SO4，故电极反应不可能生成OH－，C错误；检验H2S、CO气体时，相同物质的量的CO、H2S转移电子不同，产生的电流大小不同，D错误。答案：B69.依据氧化还原反应2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是________，电解质溶液Y是________。(2)银电极为电池的________极，发生的电极反应为________。X电极上发生的电极反应为________。(3)外电路中的电子是从________电极流向________电极。解析：该原电池的电池总反应为2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)，由此可知X极是铜，作负极，银作正极，Y应是AgNO3溶液。电子从电池的负极经导线流向正极，即从铜电极流向银电极。答案：(1)Cu'AgNO3溶液'(2)正'Ag＋＋e－===AgCu－2e－===Cu2＋'(3)X(Cu)'Ag10．[2014·北京朝阳期末]钠硫电池作为一种新型储能电池，其应用逐渐得到重视和发展。(1)Al(NO3)3是制备钠硫电池部件的原料之一。由于Al(NO3)3容易吸收环境中的水分，需要对其进行定量分析。具体步骤如下图所示：①加入试剂a后发生反应的离子方程式为____________________________。②操作b为____________，操作c为__________。③Al(NO3)3待测液中，c(Al3＋)＝______mol·L－1(用m、V表示)。(2)钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Na＋)为电解质，其反应原理如下图所示：7①根据下表数据，请你判断该电池工作的适宜温度应控制在________范围内(填字母序号)。物质NaSAl2O3熔点/℃97.81152050沸点/℃892444.62980a.100℃以下b．100℃～300℃c.300℃～350℃d.350℃～2050℃②放电时，电极A为__________极。③放电时，内电路中Na＋的移动方向为________(填“从A到B”或“从B到A”)。解析：(1)①由操作流程可知实验原理是Al(NO3)3和氨水反应生成Al(OH)3，试剂a为氨水，反应的方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4；②Al(OH)3经过滤、洗涤、灼烧后生成Al2O3，冷却后称量，故答案为过滤；洗涤、灼烧(或加热)、冷却；③n(Al2O3)＝mg102g·mol－1＝m102mol，则n[Al(NO3)3]＝2n(Al2O3)＝m51mol，c[Al(NO3)3]＝m51molV×10－3L＝1000m51Vmol·L－1。(2)①原电池工作时，控制的温度应满足Na、S为熔融状态，则温度应高于115℃而低于444.6℃，只有c符合，故答案为c；②放电时，Na被氧化，应为原电池负极；③阳离子向正极移动，即从A到B。答案：(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4②过滤洗涤、灼烧(或加热)、冷却③1000m51V(2)①c②负③从A到B11．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。8装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是________________________________________________________________________。(2)装置乙中正极的电极反应式是________________________________________________________________________。(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是________。解析：甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性AB；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性BC；丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，活泼性DA，随着H＋的消耗，pH变大。答案：(1)A－2e－===A2＋(2)Cu2＋＋2e－===Cu(3)变大(4)DABC12．某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol·L－1稀H2SO4中，乙同学将电极放入6mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。(1)写出甲池中发生的有关电极反应式：负极________________________________________________，正极______________________________________________。(2)乙池中负极为________。正极发生________反应，总反应离子方程式为___________________________________________。(3)如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的9金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出________活动性更强(填写元素符号)。(4)由此实验，可得到如下哪些结论？________。A．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质B．镁的金属性不一定比铝的金属性强C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值D．该实验说明化学研究对象复杂，反应条件多变，应具体问题具体分析(5)上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序表直接判断原电池中正负极”，这种做法________(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，则请你提出另一个判断原电池正负极可行的实验方案________________。解析：(1)甲池中电池总反应方程式为Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑；Mg作负极，电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋；Al作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。(2)乙池中电池总反应方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，所以负极为Al，正