高考化学一轮复习 第21讲 原电池练习 新人教版.doc

第21讲原电池【考纲要求】理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和电池反应方程式。考点一|原电池的工作原理(基础送分型自主学习)授课提示：对应学生用书第104页巩固教材知识1概念：把化学能转化为电能的装置。2构成条件(1)两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨)。(2)将电极插入电解质溶液中。(3)两电极间构成闭合回路。(4)能发生自发的氧化还原反应。3工作原理(以铜锌原电池为例)电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应zn2e=zn2cu22e=cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由zn沿导线流向cu盐桥中离子移向盐桥含饱和kcl溶液，k移向正极，cl移向负极4.正误判断，正确的打“”，错误的打“”。(1)在原电池中，发生氧化反应的一极是负极。()(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强。()(3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应。()(4)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长。()(5)任何氧化还原反应均可设计成原电池。()(6)放热反应通过一定的装置可以将化学能变为电能，构成原电池。()(7)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动。()(8)原电池放电时，电流方向为电池的负极正极。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)练透基础小题 题点一原电池的判断1下面装置中，能构成原电池的是_(填序号)。答案：题点二考查原电池的工作原理2用铜片、银片、cu(no3)2溶液、agno3溶液、导线和盐桥(装有琼脂kno3的u形管)构成一个原电池(如图)。下列有关该原电池的叙述正确的是()在外电路中，电子由铜电极流向银电极正极反应：age=ag实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将铜片浸入agno3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同abc d解析：该原电池中铜做负极，银做正极，在外电路中，电子由铜电极流向银电极，正确；该原电池中ag在正极上得到电子，电极反应为age=ag，正确；实验过程中取出盐桥，不能形成闭合回路，原电池不能继续工作，错误；该原电池的总反应为cu2ag=cu22ag，正确。答案：b3.如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡，小心地从烧杯中央滴入cuso4溶液，片刻后可观察到的现象是()a铁圈和银圈左右摇摆不定b保持平衡c铁圈向下倾斜d银圈向下倾斜解析：铁圈和银圈两种活动性不同的金属相互连接组成闭合回路，放入cuso4溶液中，构成了原电池，活泼金属铁做负极，失电子生成fe2进入溶液中质量减轻：fe2e=fe2，电子传给了银圈，溶液中的cu2在银圈上得电子生成铜单质而增重，cu22e=cu，所以铁圈向上倾斜，银圈向下倾斜。答案：d备考提醒原电池中的“3”个方向(1)电子方向：电子从负极流出经外电路流入正极；(2)电流方向：电流从正极流出经外电路流入负极；(3)离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。题点三原电池正、负极的判断4.如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，m棒变粗，n棒变细，由此判断表中所列m、n、p物质，其中可以成立的是()mnpazncu稀h2so4bcufe稀hclcagznagno3溶液dznfefe(no3)3溶液解析：在装置中电流计指针发生偏转，说明该装置构成了原电池，根据正负极的判断方法，溶解的一极为负极，增重的一极为正极，所以m棒为正极，n棒为负极，且电解质溶液能析出固体，则只有c项正确。答案：c5分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()a中mg做负极，中fe做负极b中mg做正极，电极反应式为6h2o6e=6oh3h2c中fe做负极，电极反应式为fe2e=fe2d中cu做正极，电极反应式为2h2e=h2解析：中mg不与naoh溶液反应，而al能和naoh溶液反应失去电子，故al是负极；中fe在浓硝酸中钝化，cu和浓hno3反应失去电子做负极，a、c错；中电池总反应为2al2naoh2h2o=2naalo23h2，负极反应式为2al8oh6e=2alo4h2o，二者相减得到正极反应式为6h2o6e=6oh3h2，b正确；中cu是正极，电极反应式为o22h2o4e=4oh，d错。答案：b备考提醒原电池正、负极判断方法说明：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定做负极的思维定式。考点二|盐桥原电池(重点保分型师生共研)授课提示：对应学生用书第105页核心知识大通关1盐桥的组成：盐桥中装有饱和的kcl、kno3等溶液和琼胶制成的胶冻。2盐桥的作用(1)使整个装置构成闭合回路，代替两溶液直接接触。(2)平衡电荷。3单池原电池和盐桥原电池的对比(1)相同点：电极反应、原电池总反应均分别相同。(2)不同点图1中zn在cuso4溶液中直接接触cu2，会有一部分zn与cu2直接反应；除化学能转化为电能外，还有较多的化学能转化为热能。图2中不存在zn与cu2直接反应的过程；化学能转化为电能的效率较图1高；盐桥中的离子不断释放到两个池中，逐渐失去导电作用，需定期更换盐桥。考向精练提考能考向一借助盐桥原电池考查原电池的工作原理1.如图为一种原电池，下列有关说法正确的是()a甲中盛硫酸锌溶液，乙中盛硫酸铜溶液，锌为阴极b乙中盛硫酸铜溶液，铜离子在铜电极上被氧化c电池工作时，盐桥中的阳离子移向甲，阴离子移向乙，溶液仍保持电中性d取出盐桥，电流表指针即回到零点解析：锌为负极，不是阴极，a错误；cu2在乙中得电子，被还原成cu，b错误；甲中阳离子增多，故盐桥中阴离子进入甲，同理，盐桥中阳离子进入乙，c错误；取出盐桥后，不能构成闭合回路，故电路中无电流通过，即电流表指针回到零点，d正确。答案：d2.实验发现，298 k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()a该原电池的正极反应是zn2e=zn2b左侧烧杯中溶液的血红色逐渐褪去c该电池的铂电极上有气泡出现d该电池总反应为3zn2fe3=2fe3zn2解析：该电池的总反应为zn2fe3=2fe2zn2，所以左烧杯中pt电极为正极，电极反应为fe3e=fe2，右烧杯中zn电极为负极，电极反应为zn2e=zn2。由于左烧杯中的fe3被还原为fe2，所以左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去。答案：b考向二平衡移动与“盐桥”的作用3.控制适合的条件，将反应2fe32i2fe2i2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是()a反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应b反应开始时，甲中石墨电极上fe3被还原c电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态d电流表读数为零后，在甲中溶入fecl2固体，乙中的石墨电极为负极解析：由图示结合原电池原理分析可知，fe3得电子变成fe2被还原，i失去电子变成i2被氧化，所以a、b正确；电流表读数为零时，fe3得电子速率等于fe2失电子速率，反应达到平衡状态，c正确；d项在甲中溶入fecl2固体，平衡2fe32i2fe2i2向左移动，i2被还原为i，乙中石墨为正极，d不正确。答案：d4(2017山东省实验中学质检)如图、分别是甲、乙两组同学将反应“aso2i2hasoi2h2o”设计成的原电池装置，其中c1、c2均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图b烧杯中逐滴加入适量40% naoh溶液。(注：na3aso3和na3aso4的溶液均为无色)下列叙述中正确的是()a甲组操作时，电流表(a)指针发生偏转b甲组操作时，溶液颜色变浅c乙组操作时，c2做正极d乙组操作时，c1上发生的电极反应为i22e=2i解析：图不能构成原电池，a项错误；图烧杯中加入盐酸后，题给可逆反应向正向进行，c(i2)增大，溶液颜色加深，b项错误；图b烧杯中加入naoh溶液后，题给反应向逆向进行，其中c2发生aso2oh2e=asoh2o，为负极，c1发生i22e=2i，故c项错误，d项正确。答案：d练后反思1当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时，可逆反应达到化学平衡状态，电流表指针示数为零；当电流表指针往相反方向偏转，暗示电路中电子流向相反，说明化学平衡移动方向相反。2电子流向的分析方法改变条件，平衡移动；平衡移动，电子转移；电子转移，判断区域；根据区域，判断流向；根据流向，判断电极。考点三|原电池原理的“四”个基本应用(重点保分型师生共研)授课提示：对应学生用书第106页考向精练提考能考向一加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在zn与稀h2so4反应时加入少量cuso4溶液能使产生h2的反应速率加快。1将过量的两份锌粉a、b分别加入一定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的cuso4溶液，请画出产生h2的体积v(l)与时间t(min)的关系图像。答案：2将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的cuso4溶液。请画出产生h2的体积v(l)与时间t(min)的关系图像。答案：3将第2题中的cuso4溶液改成ch3coona溶液，其他条件不变，请画出产生h2的体积v(l)与时间t(min)的关系图像。答案：练后反思改变zn与h反应速率的方法1加入cu或cuso4，形成原电池，加快反应速率，加入cu不影响zn的量，但加入cuso4，zn的量减少，是否影响产生h2的量，应根据zn、h的相对量多少判断。2加入强碱弱酸盐，由于弱酸根与h反应，使c(h)减小，反应速率减小，但不影响生成h2的量。考向二设计原电池1首先将氧化还原反应分成两个半反应。2根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。解析：将题给化学方程式改为离子方程式：2fe3cu=2fe2cu2；由cucu2：知电极反应应为cu2e=cu2，为负极反应，铜为负极材料(另一电极材料应比铜不活泼，如石墨等)；由fe3fe2：知电极反应应为fe3e=fe2，为正极反应，电解质溶液必为fecl3溶液(参照题给方程式)。答案：5某校化学兴趣小组进行探究性活动：将氧化还原反应：2fe32i2fe2i2，设计成带盐桥的原电池。提供的试剂：fecl3溶液、ki溶液；其他用品任选。请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料，电极名称及电解质溶液。答案：练后反思画原电池装置图常见失分点1不注明电极材料名称或元素符号。2不画出电解质溶液(或画出但不标注)。3误把盐桥画成导线。4不能连成闭合回路。考向三比较金属活动性强弱两种金属分别做原电池的两极时，一般做负极的金属比做正极的金属活泼。6有a、b、c、d、e五块金属片，进行如下实验：(1)a、b用导线相连后，同时浸入稀h2so4溶液中，a极为负极，活动性：_；(2)c、d用导线相连后，同时浸入稀h2so4溶液中，电流由d导线c，活动性：_；(3)a、c相连后，同时浸入稀h2so4溶液中，c极产生大量气泡，活动性：_；(4)b、d相连后，同时浸入稀h2so4溶液中，d极发生氧化反应，活动性：_；(5)用惰性电极电解含b离子和e离子的溶液，e先析出，活动性：_。综上所述，这五种金属的活动性由强到弱的顺序为_。答案：(1)ab(2)cd(3)ac(4)db(5)beacdbe7有a、b、c、d四种金属，做如下实验：将a与b用导线连接起来，浸入电解质溶液中，b不易腐蚀；将a、d分别投入等物质的量浓度的盐酸中，d比a反应剧烈；将铜浸入b的盐溶液里，无明显变化，如果把铜浸入c的盐溶液里，有金属c析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是()aabcdbcdabcdabc dabdc答案：c考向四金属的防护使被保护的金属制品做原电池正极，而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌做原电池的负极。8为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有()a与石墨棒相连 b与铜板相连c埋在潮湿、疏松的土壤中 d与锌板相连解析：a项，石墨棒与铁构成原电池，铁活泼，失电子做负极，被腐蚀；b项，铜板与铁构成原电池，铁比铜活泼，失电子做负极，被腐蚀；c项，在潮湿、疏松的土壤中，铁与土壤中的碳、水、空气构成原电池，氧气得电子做正极，铁失电子做负极，被腐蚀；d项，锌板与铁构成原电池，锌比铁活泼，锌失电子做负极，锌被腐蚀，铁被保护。答案：d9.利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若x为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关k应置于_处。若x为锌，开关k置于m处，该电化学防护法称为_。解析：铁被保护，可以是做原电池的正极，或者电解池的阴极。故若x为碳棒，开关k应置于n处，fe做阴极受到保护；若x为锌，开关k置于m处，铁作正极，锌做负极，称为牺牲阳极的阴极保护法。答案：n牺牲阳极的阴极保护法真题发掘知识串联串线索固双基回扣关键知识以“银器翻新”为载体串联原电池的相关知识授课提示：对应学生用书第108页高考载体(全国高考新课标卷)银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了ag2s的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。知识串联高考还可以这样考(1)银质器皿日久表面变黑，是由于空气中的o2、h2s与ag作用生成了ag2s的缘故，对应的化学方程式为_。(2)画出题给原电池装置图，并在图中标出电子的流向。_。(3)用题给方法处理彻底的银质器皿的质量与未变黑之前比关系如何？_。(4)理论上，消耗27 g铝能处理掉ag2s的质量为_g。答案：(1)4ago22h2s=2ag2s2h2o(2)(3)质量相等(4)372课时作业(授课提示：对应学生用书第285页)1.(2016深圳模拟)如图是课外活动小组设计的用化学电源使led灯发光的装置。下列说法错误的是()a铜片表面有气泡生成b装置中存在“化学能电能光能”的转换c如果将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动d如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变解析：铜锌原电池中，cu做正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以cu上有气泡生成，故a正确；原电池中化学能转化为电能，led灯发光时，电能转化为光能，故b正确；柠檬汁显酸性也能做电解质溶液，所以将硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电池，所以导线中有电子流动，故c错误；金属性cu比zn、fe弱，cu做正极，电路中的电流方向不变，仍然由cu流向负极，故d正确。答案：c2x、y、z、m、n代表五种金属，有以下反应：y与m用导线连接放入稀硫酸中，m上冒气泡；m、n为电极，与n的盐溶液组成原电池，电子从m极流出，经过外电路，流入n极；z2h2o(冷水)=z(oh)2h2；水溶液中，xy2=x2y。则这五种金属的活动性由强到弱的顺序为()azxymnbzyxmnczxynm dxymnz答案：a3用a、b、c、d四种金属按表中所示的装置进行实验，下列叙述正确的是()实验装置甲乙丙现象a不断溶解c的质量增加a上有气泡产生a.装置甲中的b金属是原电池的负极b装置乙中的c金属是原电池的阴极c装置丙中的d金属是原电池的正极d四种金属的活泼性顺序：dabc解析：甲中a不断溶解说明a是负极，活动性：ab，a错误；原电池用正极或负极命名电极，b错误，由乙中现象知活动性：bc；丙中d是负极，活动性：da，c错误；综上可知d正确。答案：d4(2017宁夏中卫质检)如图所示，杠杆ab两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓cuso4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验中不考虑两球的浮力变化)()a杠杆为导体或绝缘体时，均为a端高b端低b杠杆为导体或绝缘体时，均为a端低b端高c当杠杆为导体时，a端低b端高；杠杆为绝缘体时，a端高b端低d当杠杆为导体时，a端高b端低；杠杆为绝缘体时，a端低b端高解析：杠杆为导体时，向水槽中滴入浓cuso4溶液，构成原电池，fe为负极，发生反应fe2e=fe2，cu为正极，发生反应cu22e=cu，则a端低b端高；杠杆为绝缘体时，发生fe与硫酸铜溶液的反应，在fe的表面附着cu，铁球质量变大，则a端高b端低，c项正确。答案：c5.铜锌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()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(so)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：a项，cu做正极，电极上发生还原反应，错误；b项，电池工作过程中，so不参加电极反应，故甲池的c(so)基本不变，错误；c项，电池工作时，甲池反应为zn2e=zn2，乙池反应为cu22e=cu，甲池中zn2会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g cu析出，则进入乙池的zn2为65 g，溶液总质量略有增加，正确；d项，由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。答案：c6.mgh2o2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图。该电池工作时，下列说法正确的是()amg电极是该电池的正极bh2o2在石墨电极上发生氧化反应c石墨电极附近溶液的ph增大d溶液中cl向正极移动解析：根据题意可知电池的总反应为mgh2o22h=mg22h2o。mg电极是该电池的负极，a错误。h2o2在正极发生还原反应，b错误。石墨电极的电极反应式为h2o22h2e=2h2o，由于水电离出的h不断被消耗，所以该电极附近溶液的ph增大，c正确。在原电池中，阴离子向负极移动，d错误。答案：c7.如图为某原电池的结构示意图，下列说法不正确的是()a原电池工作时的总反应为zncu2=zn2cu，该反应一定为放热反应b原电池工作时，zn电极流出电子，发生氧化反应c原电池工作时，cu电极上发生氧化反应，cuso4溶液蓝色变深d如果将cu电极换为fe电极，zn电极仍然做负极解析：zn电极做原电池负极，发生氧化反应，cu电极做原电池正极，发生还原反应，cuso4溶液蓝色变浅，故c项错；d项，zn比fe活泼，所以zn电极仍然做负极。答案：c8某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池：2kmno410feso48h2so4=2mnso45fe2(so4)3k2so48h2o，盐桥中装有饱和k2so4溶液。下列叙述正确的是()a乙烧杯中发生还原反应b甲烧杯中溶液的ph逐渐减小c电池工作时，盐桥中的so移向甲烧杯d外电路的电流方向是从a到b答案：d9.控制适合的条件，将反应：fe3agfe2ag设计成如图所示的原电池(盐桥装有琼脂硝酸钾溶液；灵敏电流计的0刻度居中，左右均有刻度)。已知接通后观察到电流计指针向右偏转。下列判断正确的是()a在外电路中，电子从石墨电极流向银电极b盐桥中的k移向乙烧杯c一段时间后，电流计指针反向偏转，越过0刻度，向左边偏转d电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，电流计指针将向左偏转答案：d10(1)观察如图四个装置，回答下列问题：装置a中铝为_极，装置b中铝为_极。装置c中产生气泡的电极为_电极(填“铁”或“铜”)，装置d中铜为_极。(2)观察如图两装置，图甲装置中铜电极上产生大量的无色气泡，图乙装置中铜电极上无气体产生，而铬电极上产生大量的有色气体。根据上述现象试推测金属铬具有的两种重要化学性质为_、_。答案：(1)正负铁正(2)金属铬的活动性比铜的强且能和稀硫酸反应生成h2金属铬易在稀硝酸中发生钝化11(1)事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是_(填字母，下同)。ac(s)h2o(g)=co(g)h2(g)h0b2h2(g)o2(g)=2h2o(l)h0cnaoh(aq)hcl(aq)=nacl(aq)h2o(l)h0若以koh溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应为_。(2)某同学用铜片、银片、cu(no3)2溶液、agno3溶液、导线和盐桥(装有琼脂kno3的u形管)设计成一个原电池，如图所示，下列判断中正确的是_。a实验过程中，左侧烧杯中no浓度不变b实验过程中取出盐桥，原电池能继续工作c若开始时用u形铜代替盐桥，装置中无电流产生d若开始时用u形铜代替盐桥，u形铜的质量不变解析：(1)根据题中信息，设计成原电池的反应通常是放热反应，排除a，根据已学知识，原电池反应必是自发进行的氧化还原反应，排除c。原电池正极发生还原反应，由于是碱性介质，则电极反应中不应出现h，故正极的电极反应为o24e2h2o=4oh。(2)该原电池的工作原理是cu2ag=2agcu2，盐桥起形成闭合回路和平衡电荷的作用，因此当电池工作时，盐桥中的no向负极移动，因此左侧烧杯中no的浓度将增大，a错误。当取出盐桥，不能形成闭合回路，电池处于断路状态，不能继续工作，b错误。若开始时用u形铜代替盐桥，则左侧烧杯相当于电解装置，而右侧烧杯相当于原电池装置，电极反应从左往右依次为阳极：4oh4e=2h2oo2，阴极：cu22e=cu，负极：cu2e=cu2，正极：age=ag，由此可知c错误、d正确。答案：(1)bo22h2o4e=4oh(2)d12称取三份锌粉，分别盛于甲、