2019年高中化学专题15原电池难点大串讲学案新人教版选修4.doc

专题15 原电池 知识一 原电池 【例1】一个电池反应的离子方程式是zncu2=zn2cu，该反应的原电池正确组合是( )选项abcd正极zncucufe负极cuznznzn电解质溶液cucl2h2so4cuso4hcl【答案】c 【变式】1.(1)下列装置属于原电池的是_。 (2)在选出的原电池中，_是负极，发生_反应，_是正极，该极的现象是_。(3)此原电池反应的化学方程式为_。【答案】 (1)(2)fe 氧化 cu cu表面有气泡产生(3)feh2so4=feso4h2【解析】 (1)构成原电池的条件：两个活泼性不同的电极；电解质溶液；形成闭合回路；自发进行的氧化还原反应。根据此条件知，属于原电池。(2)(3)在中，fe为负极，发生氧化反应，cu为正极，发生还原反应，cu表面有气泡冒出，反应实质为feh2so4=feso4h2。2下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是( ) 【答案】a【解析】b、c选项均无化学反应；d选项zn与稀h2so4反应，但装置不能形成闭合回路，只有a符合要求。3下列有关原电池的说法中正确的是( )a在外电路中电子由正极流向负极b在原电池中，只有金属锌作为负极c原电池工作时，阳离子向正极方向移动d原电池工作时，阳离子向负极方向移动【答案】c 知识二 原电池正负极的判断 【例2】对于原电池的电极名称，叙述错误的是( )a发生氧化反应的一极为负极b正极为电子流入的一极c比较不活泼的金属为负极d电流流出的一极为正极【答案】c 【变式】1.在盛有稀h2so4的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片,下列叙述正确的是a. 正极附近的so42离子浓度逐渐增大b. 电子通过导线由铜片流向锌片c. 铜片上有h2逸出d. 正极有o2逸出【答案】c【解析】在盛有稀h2so4的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，构成原电池，锌片是负极、铜片是正极；原电池中阴离子移向负极，故a错误；电子通过导线由锌片流向铜片，故b错误；铜片是正极，电极反应式是，所以铜片上有h2逸出，故c正确；铜片是正极，正极有氢气逸出，故d错误。2某原电池装置如图所示，下列对该装置的说法正确的是（ ） a. 锌片作负极b. 铜片上发生氧化反应c. 电子由铜片沿导线流向锌片d. 该装置可将电能转化为化学能【答案】a 3关于下图所示装置，下列说法正确的是（ ） a. 该装置能将电能转化为化学能b. 电子由铜片通过导线流向铁片c. 铁片上发生的反应为cu2+ + 2e- = cud. 负极上发生的是氧化反应【答案】a【解析】 该装置是原电池，能将化学能转化为电能，a错误；b. 铁的金属性强于铜，铁是负极，电子由铁片通过导线流向铜片，b错误；c. 铁片上发生的反应为fe2e-fe2+，c错误；d. 负极上失去电子，发生的是氧化反应，d正确，答案选d。 知识三 原电池原理的运用运用一：判断金属活动性的强弱【例3-1】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极有气泡产生c极无变化实验装置部分实验现象d极溶解c极有气泡产生电流从a极流向d极由此判断这四种金属的活动性顺序是( )a.abcd b.bcdac.dabc d.abdc【答案】c 【变式】1.有a、b、c、d、e五块金属片，进行如下实验：a、b用导线相连后，同时浸入稀h2so4溶液中，a极为负极；c、d用导线相连后，同时浸入稀h2so4溶液中，电流由d导线c；a、c用导线相连后，同时浸入稀h2so4溶液中，c极产生大量气泡；b、d用导线相连后，同时浸入稀h2so4溶液中，d极发生氧化反应；用惰性电极电解含b离子和e离子的溶液，e先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是（ ）a.abcde b.acdbec.cabde d.bdcae【答案】b【解析】金属与稀h2so4溶液组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，h在正极电极表面得到电子生成h2，电子运动方向由负极正极，电流方向则由正极负极。在题述原电池中，ab原电池，a为负极；cd原电池，c为负极；ac原电池，a为负极；bd原电池，d为负极；e先析出，故e不活泼。综上可知，金属活动性：acdbe。运用二：加快反应速率【例3-2】实验室用锌粒和稀硫酸反应制取氢气，下列措施不能使反应速率加快的是a. 锌粉代替锌粒 b. 滴加少量硫酸铜溶液c. 滴加少量98%的浓硫酸 d. 降低反应温度【答案】d 【变式】1。把石灰石浸入盐酸中，下列措施能使反应速率增大的是( )加大盐酸用量 增大盐酸浓度 粉碎石灰石 增大体系压强a. b. c. d. 【答案】b【解析】固体和液体之间反应，加大盐酸用量，浓度未变，速率并不加快，错误；增大液体的浓度可以加快反应速率，正确；块状碳酸钙粉碎，可以增大接触面积，速率加快，正确；由于反应物中无气体，增大压强，并不改变反应物盐酸浓度，反应速率基本不受影响，错误；答案选b。2一定量铝片与过量的稀盐酸反应，为了加快反应速率，同时几乎不影响生成的氢气总量，不可以采取的措施是a. 加热，升高溶液温度 b. 将铝片改为等质量的铝粉c. 加入少量cuso4溶液 d. 加入浓度较大的盐酸【答案】c【解析】升高温度可加快反应速率，且不影响生成的氢气总量，a错误； 铝片改为等质量的铝粉，增大反应物与酸的接触面积，反应速率加快，b错误；加入少量cuso4溶液，铝与硫酸铜反应置换出铜，形成原电池，反应速率加快，由于铝片的量减少，所以影响了生成氢气总量，c正确；加入浓度较大的盐酸，速率加快，但不影响生成的氢气总量，d错误；正确答案：c。类型三 设计原电池【例3-3】可以将反应znbr2=znbr2设计成原电池，下列4个电极反应：br22e=2br，2br2e=br2，zn2e=zn2，zn22e=zn，其中表示放电时负极和正极反应的分别是( )a和b和c和d和【答案】c【解析】 放电时负极反应物为zn，失电子被氧化，正极反应物为br2，得电子被还原。【变式】1.某原电池总反应离子方程式为：2fe3fe=3fe2，不能实现该反应的原电池是( )a正极为cu，负极为fe，电解质溶液为fecl3溶液b正极为c，负极为fe，电解质溶液为fe(no3)3溶液c正极为ag，负极为fe，电解质溶液为fe2(so4)3溶液d正极为ag，负极为fe，电解质溶液为cuso4溶液【答案】d 2.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。 cuso4溶液 y 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_极流向_极。 【答案】 (1)铜(或cu) agno3溶液(2)正 age=ag cu2e=cu2(3)负(或cu) 正(或ag)【解析】 原电池中负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，盐桥起到形成闭合回路、平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极x的材料是铜，发生氧化反应，电解质溶液y是可溶性银盐溶液，常用硝酸银溶液。电极反应式表示为负极：cu2e=cu2，正极：age=ag，电子由负极(或cu)出发，经外电路流向正极(或ag)。知识四 原电池电极反应式的书写 【例4】.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应方程式为limno2=limno2，下列说法正确的是( )a.li是正极，电极反应式为lie=lib.li是负极，电极反应式为lie=lic.mno2是负极，电极反应式为mno2e=mnod.li是负极，电极反应式为li2e=li2【答案】b 【变式】1.将al片和cu片用导线连接,一组插入浓硝酸中,一组插入稀naoh溶液中,分别形成原电池。(1) 写出插入稀naoh溶液中形成原电池的负极反应_。(2) 写出插入浓硝酸中形成原电池的正极反应_。【答案】 al-3e-+4oh-al+2h2o no3+e-+2h+ =no2+ h2o (2)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，铝钝化，所以cu失电子作负极，cu-2e-=cu2+，总反应为cu+4h+2no3-=cu2+ +2no2+2h2o，因此正极反应式为no3+e-+2h+ =no2+ h2o，故答案为：no3+e-+2h+ =no2+ h2o。【例4-2】某原电池构造如下图所示。下列有关叙述正确的是（ ） a.在外电路中，电子由银电极流向铜电极b.取出盐桥后，电流表的指针仍发生偏转c.外电路中每通过0.1 mol电子，铜的质量理论上减小6.4 gd.原电池的总反应式为cu2agno32agcu（no3）2【答案】d 【变式】1.某新型电池，以nabh4(b的化合价为3)和h2o2作原料，该电池可用作深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 ( ) a. 电池工作时na从b极区移向a极区b. 每消耗3 mol h2o2，转移3 mol ec. b极上的电极反应式为：h2o22e2h=2h2od. a极上的电极反应式为：bh48oh8e=bo26h2o【答案】d【解析】该电池工作时，a极电极反应式为bh48oh8e=bo26h2o；b极电极反应式为4h2o28e=8oh；随着不断放电，a极负电荷减少，b极负电荷增多，故na从a极区移向b极区；每消耗3 mol h2o2转移6 mol e，故a、b、c错误，d正确。2.如图所示甲、乙两个装置，所盛溶液体积和浓度均相同且足量，当两装置电路中通过的电子都是1 mol时，下列说法不正确的是 a. 溶液的质量变化：甲减小，乙增大b. 溶液ph变化：甲减小，乙增大c. 相同条件下产生气体的体积：v甲v乙d. 电极反应式：甲中阴极：cu2+2e=cu，乙中负极：mg2e=mg2+【答案】c=m3某高能电池以稀硫酸作为电解质溶液,其总反应式为ch2=ch2+o2=ch3cooh。下列说法正确的是（ ）a. 在电池工作过程中,溶液中的so42-向正极移动b. 随着反应的进行,正极区域附近溶液的ph变小c. 当转移4 mol电子时,溶液中的ch3cooh分子数为na(na为阿伏加德罗常数的值)d. 负极的电极反应式为ch2=ch2-4e-+2h2o=ch3cooh+4h+【答案】d【解析】a、根据原电池的工作原理，阴离子向负极移动，即so42向负极移动，故a错误；b、电解质是硫酸，正极反应式为o24h4e=2h2o，正极区域ph增大，故b错误；c、负极反应式为ch2=ch22h2o4e=ch3cooh4h，当转移4mol电子时，生成1molch3cooh，但ch3cooh属于弱电解质，部分电离，因此溶液ch3cooh分子的物质的量小于1mol，故c错误；d、根据电池总反应，电解质是硫酸，因此负极反应式为ch2=ch22h2o4e=ch3cooh4h，故d正确。g2+，故d正确。4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( ) 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【答案】c 1锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( ) a. 正极反应为zn2e=zn2b. 电池反应为zncu2=zn2cuc. 盐桥中的k移向znso4溶液d. 在外电路中，电流从负极流向正极【答案】b【解析】a、该装置是原电池，较不活泼的金属铜作正极，正极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为：cu2+2e-=cu，选项a错误；b、该原电池中，负极上锌失电子发生氧化反应，正极上铜离子得电子发生还原反应，所以电池反应式为：zn+cu2+=zn2+cu，选项b正确；c、该原电池放电时，盐桥中阳离子向正极移动，所以k+移向cuso4溶液，选项c错误；d、原电池放电时，在外电路中电子从负极沿导线流向正极，选项d错误；答案选b。2将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 ( ) a两烧杯中铜片表面均无气泡产生b甲中铜片是正极，乙中铜片是负极c两烧杯中溶液的ph均增大d产生气泡的速度甲比乙慢【答案】c 3用铁片与稀硫酸反应制氢气时，下列不能使氢气生成速率加快的是( )a加热b不用稀硫酸，改用98%浓硫酸c加少量硫酸铜溶液d不用铁片，改用铁粉【答案】b【解析】加热升高温度和增大固体反应物的接触面积都能加快化学反应速率，a、d正确；铁在浓硫酸中钝化，不产生氢气，b错误；加入少量硫酸铜溶液，由于cu2fe=cufe2，则构成铜铁稀硫酸原电池，加快了铁片与稀硫酸反应制氢气的速率，c正确。4m、n、p、e四种金属：mn2=nm2 m、p用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，m表面有大量气泡 n、e用导线连接放入e的硫酸盐溶液中，电极反应为e22e=e，n2e=n2。四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )ap、m、n、ebe、n、m、pcp、n、m、ede、p、m、n【答案】a【解析】由知，金属活动性mn；m、p用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，m表面产生气泡，m做原电池正极，活动性pm；n、e构成的原电池n做负极，活动性ne。5在如图所示装置中，观察到电流计指针发生偏转，m棒变粗，n棒变细，由此判断下表中所列m、n、p物质，其中可以成立的是( )选项mnpa锌铜稀硫酸溶液b铜铁稀盐酸c银锌硝酸银溶液d锌铁硝酸铁溶液 【答案】c 6控制合适的条件，将反应2fe32i2fe2i2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是 a. 反应开始时，甲中石墨电极上fe3被还原b. 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应c. 电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态d. 电流计读数为零后，在甲中溶入fecl2固体，乙中石墨电极为负极；【答案】d【解析】根据常温下能自动发生的氧化还原反应都可设计成原电池，再利用正反应2fe32i2fe2i2可知，铁元素的化合价降低，而碘元素的化合价升高，则图中甲烧杯中的石墨作正极，乙烧杯中的石墨作负极，利用负极发生氧化反应，正极发生还原反应，并利用平衡移动来分析解答。【详解】a、由总反应方程式知，fe3+被还原成fe2+，则甲中石墨电极上fe3被还原，发生还原反应，a正确；b、因乙中i-失去电子放电，元素的化合价升高，发生氧化反应，乙中石墨电极上发生氧化反应，电极反应式为：2i-2e-i2，b正确；c、当电流计为零时，说明没有电子发生转移，则反应达到平衡，c正确；d、当加入fe2+，导致平衡逆向移动，则fe2+失去电子生成fe3+，作为负极，而乙中石墨成为正极，d错误；答案选d。7根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是( ) a2ag(s)cd2(aq)=2ag(aq)cd(s)bco2(aq)cd(s)=co(s)cd2(aq)c2ag(aq)cd(s)=2ag(s)cd2(aq)d2ag(aq)co(s)=2ag(s)co2(aq)【答案】a 8锌与100 ml 1 mol/l盐酸反应的实验中，若设想向溶液中加入少量的醋酸钠，溴化铜，醋酸铜(均为可溶性)，并测定生成h2的速率(ml/min)，预计三种方案的速率大小是( )abcd【答案】c【解析】醋酸钠与盐酸反应减小了氢离子浓度，反应速率减慢；溴化铜与锌反应置换出铜，形成铜锌原电池，加快了反应速率；醋酸铜既有减小反应速率的因素又有加快反应速率的因素，不好判断以哪个因素为主。由的速率最大可确定答案为c。910 ml浓度为1 mol/l的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是( )ak2so4bnaclccuso4dna2co3【答案】a【解析】zn与稀盐酸发生反应：zn2hcl=zncl2h2，若加入物质使反应速率降低，则c(h)减小。但是不影响产生氢气的物质的量，说明最终电离产生的n(h)不变。a.k2so4是强酸强碱盐，不发生水解，溶液显中性，溶液中的水对盐酸起稀释作用，使c(h)减小，但没有消耗h，因此n(h)不变，符合题意，正确。b.nacl与hcl不发生反应：不能减慢反应速率，错误。c.加入cuso4溶液会与zn发生置换反应：cuso4zn=cuznso4，产生的cu与zn和盐酸构成原电池，会加快反应速率，与题意不符合，错误；d.若加入na2co3溶液，会与盐酸发生反应：na2co32hcl=2naclh2oco2，使溶液中的c(h)减小，但由于逸出了co2气体，因此使n(h)也减小，产生氢气的物质的量减小，不符合题意，错误。 10关于如图所示的原电池，下列说法正确的是 a. 电子从锌电极通过电流计流向铜电极b. 盐桥的作用是让电子通过构成闭合回路c. 锌电极质量增重，铜电极质量减轻d. 盐桥可以用铜导线代替【答案】a 11 四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )abcd【答案】b【解析】利用原电池的形成和工作原理解决问题。在外电路中，电流从正极流向负极，则作原电池的负极，作正极，故活动性；活动性相对较差的金属作原电池的正极，故金属的活动性；有气泡产生的电极发生的反应为2h2e=h2，为原电池的正极，故活动性；质量减少的电极发生氧化反应生成金属离子而溶解，为负极，故活动性，由此可得金属活动性：。 12如图，在盛有稀 h2so4 的烧杯中放入用导线连接的电极x、y，外电路中电子流向如图， 下列说法正确的是( ) a外电路的电流方向为：x外电路yb若两电极分别为fe和碳棒，则x为碳棒，y为fecx极上发生的是还原反应，y极上发生的是氧化反应d若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为xy【答案】d 13某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为al，其他电极均为cu，则( ) a工作一段时间后，c烧杯的ph减小b电极发生还原反应c盐桥中的k移向a烧杯d电流方向：电极电极【答案】d【解析】由题意可知，该装置的 、 是原电池的两极， 是负极， 是正极，、是电解池的两极，其中 是阳极，是阴极；装置c是电镀池，硫酸铜浓度不变，c烧杯的ph不变，a错误；电极 是原电池的负极，发生氧化反应，故b错误；原电池中阳离子移向正极，盐桥中的k移向b烧杯，故c错误；电流方向：电极 电极 ，故d正确。14已知可逆反应：aso2i2hasoi2h2o。()如图所示，若向b中逐滴加入浓盐酸，发现电流表指针偏转。 ()若改为向b中滴加40%的naoh溶液，发现电流表指针与()中偏转方向相反。试回答问题： (1)两次操作中电流表指针为什么会发生偏转？_。(2)两次操作过程中电流表指针偏转方向为什么相反？_。(3)操作()中，c 1棒上的反应为_。(4)操作()中，c 2棒上的反应为_。