20192020学人教版化学选修四导学同步练习第4章第1节原电池解析

第四章第一节基础巩固1．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(C)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。2．理论上不能设计为原电池的化学反应是(B)A．CH4(g)＋2O2(g)=====点燃CO2(g)＋2H2O(l)ΔH0B．HNO3(aq)＋NaOH(aq)===NaNO3(aq)＋H2O(aq)ΔH0C．2H2(g)＋O2(g)=====点燃2H2O(l)ΔH0D．2FeCl3(aq)＋Fe(s)===3FeCl2(aq)ΔH0解析：原电池反应均是氧化还原反应，A、C、D均属氧化还原反应，理论上可以设计成原电池，而B是非氧化还原反应，不能设计成原电池。3．(2019·山东潍坊)如图是某兴趣小组同学设计的原电池装置，下列叙述不正确的是(C)A．电极I作原电池的正极B．电极II的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋C．该原电池的总反应为Fe3＋＋Cu＝Cu2＋＋Fe2＋D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，K＋移向FeCl3溶液解析：A、铂电极上铁离子得电子发生还原反应，所以铂电极作正极，故A正确；B、铜电极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋，故B正确；C、该原电池负极上铜失电子，正极上铁离子得电子，所以其电池反应式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，故C错误；D、盐桥的作用是平衡正负极两池的电荷，盐桥中离子的定向移动形成电流，K＋移向FeCl3溶液，移向正极，故D正确；故选C。4．科研人员设想用下图所示装置生产硫酸，下列说法正确的是(D)A．a为正极，b为负极B．生产过程中H＋向a电极区域运动C．电子从b极向a极移动D．负极反应式为2H2O＋SO2－2e－===SO2－4＋4H＋解析：该图为原电池工作原理图，由a、b两极通入的气体可知，a极应为负极，反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋，b极应为正极，该极上O2得电子，所以外电路中电子从a极移向b极；生产过程中氢离子应移向b电极区域，D正确。5．100mL2mol·L－1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是(B)A．加入适量的6mol/L的盐酸B．加入数滴氯化铜溶液C．加入适量蒸馏水D．加入适量的氯化钠溶液解析：A项，加入6mol·L－1的盐酸，会使产生的H2总量增加；B项，加入CuCl2溶液后，Zn置换出Cu，Cu附着在Zn上，形成原电池，加快反应速率；C、D两项，蒸馏水和NaCl溶液都会稀释原盐酸溶液，使反应速率减慢。6．如图所示的装置，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中，使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是(D)A．铁圈和银圈左右摇摆不定B．保持平衡状况C．铁圈向下倾斜D．银圈向下倾斜解析：滴入CuSO4溶液后，形成原电池，Fe作负极，Ag作正极，在铁圈上：Fe－2e－===Fe2＋，使铁圈质量减少；在Ag圈上：Cu2＋＋2e－===Cu，生成的Cu附着在Ag上，使Ag圈质量增多，所以银圈向下倾斜。7．下列叙述正确的是(B)A．反应AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，可以设计成原电池B．Zn和稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液能加快产生H2的速率C．把Fe片和Cu片放人稀硫酸中，并用导线把二者相连，观察到Cu片上产生大量气泡，说明Cu与H2SO4能发生反应而Fe被钝化D．Zn—Cu原电池工作过程中，溶液中H＋向负极作定向移动解析：A项，属于非氧化还原反应，不能用于设计原电池；B项，锌与置换出来的铜在电解质溶液中构成原电池，加快产生H2的速率；C项，Cu与稀H2SO4不反应，Fe在稀H2SO4中不发生钝化；D项，H＋应向原电池的正极作定向移动。8．某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为__Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑__。方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。正极反应式：__2H＋＋2e－===H2↑__；负极反应式：__Fe－2e－===Fe2＋__。方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：__把铁片插入CuSO4溶液中，一段时间后，观察铁片表面是否生成红色物质(合理即可)__，用离子方程式表示其反应原理：__Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋__。9．设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。(1)写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：__2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋__。(2)若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：①负极：__Cu－2e－===Cu2＋__。②正极：__2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋__。(3)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：①不含盐桥②含盐桥________能力提升1．如图所示是Zn和Cu组成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上描述合理的是(D)①Cu为负极，Zn为正极②Cu极上有气泡产生，发生还原反应③SO2－4向Cu极移动④若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25mol气体⑤正极反应式：Cu－2e－===Cu2＋，发生氧化反应⑥电子的流向：Cu→ZnA．①②③B．②④⑥C．③④⑤D．②④解析：锌和铜组成原电池，锌为负极，铜为正极，故①错误，铜为正极，溶液中的氢离子得到电子生成氢气，发生还原反应，故②正确；硫酸根离子向锌极移动，故③错误；当有2mol电子转移时，生成1mol氢气，所以当有0.5mol电子转移时，生成0.25mol氢气，故④正确；铜为正极，H＋在正极发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故⑤错误；电子从锌电极经过导线流向铜电极，故⑥错误。2．(2019·山东济南)实验发现，298K时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是(D)A．该原电池的正极反应是Zn－2e－===Zn2＋B．该电池总反应为3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋C．该电池铂电极上有气泡出现D．左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去解析：A、该原电池的负极反应是Zn－2e－===Zn2＋，正极反应是Fe3＋＋e－===Fe2＋，选项A错误；B、该电池总反应为Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，选项B错误；C、铂电极上的反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，电极上没有气泡出现，选项C错误；D、左烧杯中反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，溶液的血红色逐渐褪去，选项D正确。答案选D。3．某同学根据离子反应方程式2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋来设计原电池。下列设计方案中可行的是(B)A．电极材料为Fe和Zn，电解质溶液为FeCl3溶液B．电极材料为Fe和石墨，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液C．电极材料为Fe和石墨，电解质溶液为FeCl2溶液D．电极材料为石墨，电解质溶液为FeCl3溶液解析：据反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋知，负极发生氧化反应的是Fe－2e－===Fe2＋，因此Fe作负极，正极应是活泼性比Fe弱的金属或碳棒，电解质溶液应是可溶性铁盐，B合适。4．为解决淀粉厂废水中BOD严重超标的问题，有人设计了电化学降解法。如图所示是利用一种微生物将有机物[废水中有机物主要成分是(C6H10O5)n]的化学能转化为电能的装置，下列说法中正确的是(C)A．N极是负极B．该装置工作时，H＋从右侧经阳离子交换膜移向左侧C．负极的电极反应为：(C6H10O5)n＋7H2O－24ne－===6nCO2↑＋24nH＋D．物质X是OH－解析：题图中的装置即为原电池，由图N极通O2，则N极为正极，发生还原反应，O2得电子结合H＋生成水，物质X为水，M极为负极，发生氧化反应，负极的电极反应为(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－===6nCO2↑＋24nH＋，原电池中阳离子移向正极。故A、B、D错误，C正确。5．在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池，印有如图所示的文字。下列有关说法错误的是(D)A．该电池是一次电池B．该电池工作时，电子由负极通过外电路流入正极C．该电池含有的金属元素中毒性最大的是HgD．该电池工作时，外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减少3.25g解析：电池工作时，锌失去电子，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，所以外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上应减少6.5g，所以D项错误。6．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是(C)A．铜电极上发生氧化反应B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO2－4)减小C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡解析：题中所述锌铜原电池中，Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；Cu为正极，电极反应式为Cu2＋＋2e===Cu，发生还原反应。Zn2＋通过阳离子交换膜向正极移动；乙池溶液中消耗的Cu2＋与由甲池迁移过来的Zn2＋的物质的量相同，则乙池溶液质量增加。溶液中的阴离子无法通过阳离子交换膜。故选C。7．某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2O2－7＞Fe3＋，设计了盐桥式的原电池，如图所示。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是(C)A．甲烧杯的溶液中发生还原反应B．乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2O2－7＋14H＋C．外电路的电流方向为从b到aD．电池工作时，盐桥中的SO2－4移向乙烧杯解析：A项，甲烧杯中发生的反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，为氧化反应，错误；B项，乙烧杯中发生还原反应，得到电子，错误；C项，a极为负极，b极为正极，外电路的电流由b→a，正确；D项，SO2－4向负极移动，即移向甲烧杯，错误。8．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__Mg－2e－===Mg2＋__，正极__2H＋＋2e－===H2↑__。(2)乙池中负极为__Al__。正极发生__还原__反应，总反应离子方程式为__2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑__。(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，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出__Mg__活动性更强，而乙会判断出__Al__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、D__。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