新教材2021-2022学年苏教版化学选择性必修1课时检测121原电池的工作原理wORD版含解析

课时跟踪检测(四)原电池的工作原理题型一化学能与电能的转化1．下列装置工作时，将化学能转化为电能的是()A.风力发电机B.硅太阳能电池C.纽扣式银锌电池D.电解熔融氯化钠解析：选C该装置将风能转化为电能，A错误；该装置将太阳能转化为电能，B错误；该装置将化学能转化为电能，C正确；该装置将电能转化为化学能，D错误。题型二原电池的工作原理2．下列说法正确的是()A．原电池中，负极上发生的反应是还原反应B．原电池中，电流的方向是负极—导线—正极C．双液原电池中的盐桥是为了连通电路，所以也可以用金属导线代替D．在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极解析：选DA项，负极上发生氧化反应；B项，电流的方向应是正极—导线—负极；C项，盐桥不能用导线代替。3．铜锌原电池工作原理如图所示，下列说法正确的是()A.锌片上的电极反应为Zn－2e－=Zn2＋B．负极上发生还原反应C．外电路中，电子从铜片经导线流向锌片D．铜是正极，铜片上有气泡产生解析：选A金属锌是负极，发生氧化反应，电极反应为Zn－2e－=Zn2＋，故A正确；原电池负极发生氧化反应，故B错误；Zn为负极，Cu为正极，外电路中，电子从锌片经导线流向铜片，故C错误；铜是正极，铜片上铜离子放电，有铜析出，无气体生成，故D错误。4．由锌片、铜片和200mL稀H2SO4组成的原电池如图所示。(1)原电池的负极反应式是_________________________________________________，正极反应式是_________________________________________________________。(2)外电路中电流的方向是_______________________________________。(3)一段时间后，当在铜片上放出2.24L(标准状况)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗________g锌，此时转移的电子的物质的量为________，原硫酸的物质的量浓度是__________(设溶液体积不变解析：(1)根据电极材料可知，锌为负极，电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋，铜为正极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；(2)外电路中电流从正极流向负极；(3)当正极上放出2.24L(标准状况)氢气时Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑～2e－65g1mol22.4Lmn(H2SO4)2.24Ln(e计算可得：m＝6.5g，n(H2SO4)＝0.1mol，n(e－)＝0.2mol，则c(H2SO4)＝eq\f(0.1mol×2,0.2L)＝1.0mol·L－1。答案：(1)Zn－2e－=Zn2＋2H＋＋2e－=H2↑(2)由Cu极流向Zn极(3)6.50.2mol1.0mol·L－1题型三原电池原理的应用5．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极由此判断这四种金属的活动性顺序是()A．a>b>c>d B．b>c>d>aC．d>a>b>c D．a>b>d>c解析：选C由第一个装置中a极溶解可知a为负极，金属活动性：a>b；第二个装置依据金属活动顺序可知金属活动性：b>c；同理由第三个装置中d极溶解可知d极为负极，金属活动性：d>c；由第四个装置中电流从a极流向d极可知电子从d极流向a极，故金属活动性：d>a；综上分析，则选项C符合题意。6．一个电池反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，该反应的原电池的正确组合是()选项ABCD正极ZnCuCuFe负极CuZnZnZn电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl解析：选C该原电池负极为Zn，正极为比Zn不活泼的金属或石墨等，电解质溶液中含有Cu2＋，故只有C选项正确。7．根据反应KMnO4＋FeSO4＋H2SO4→MnSO4＋Fe2(SO4)3＋K2SO4＋H2O(未配平)设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol·L－1，溶液的体积均为200mL，盐桥中装有琼脂凝胶，内含K2SO4。下列说法不正确的是()A．石墨b是原电池的负极，发生氧化反应B．甲烧杯中的电极反应式：MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2OC．电池工作时，盐桥中的阴、阳离子分别向乙、甲烧杯中移动，保持溶液中的电荷平衡D．忽略溶液体积变化，Fe2(SO4)3浓度变为1.5mol·L－1时，反应中转移的电子的物质的量为0.1mol解析：选D根据题给反应可知，Fe2＋的化合价升高，则石墨b为负极，发生氧化反应，故A正确；石墨a为正极，发生还原反应，电极反应式为MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O，故B正确；盐桥的作用是形成闭合回路，同时保持溶液中的电荷平衡，根据原电池工作原理知，阳离子向正极移动，即K＋向甲烧杯移动，SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))向乙烧杯移动，故C正确；负极的电极反应式为Fe2＋－e－=Fe3＋，生成的Fe3＋的物质的量为(200×10－3×1.5×2－200×10－3×1×2)mol＝0.2mol，因此外电路中转移电子的物质的量为0.2mol，故D错误。8．根据下图，判断下列说法中错误的是()A．导线上电子由Ag极流向石墨极B．负极电极反应式：Fe3＋＋e－=Fe2＋C．盐桥中阴离子移向AgNO3溶液D．电池反应为Fe3＋＋Ag=Fe2＋＋Ag＋解析：选B银作原电池的负极，电子从银极流向石墨极，正确，不选A；负极是银极，银失去电子生成银离子，错误，选B；盐桥中的阴离子移向负极，即向硝酸银溶液移动，正确，不选C；电池反应为银与铁离子反应生成银离子和亚铁离子，正确，不选D。9．将反应Cu(s)＋2Ag＋(aq)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计成如图所示的原电池，下列叙述正确的是()A．KNO3盐桥中的K＋移向Cu(NO3)2溶液B．该原电池可使用KCl盐桥C．工作一段时间后，Cu(NO3)2溶液中c(Cu2＋)增大D．取出盐桥后，电流表的指针依然发生偏转解析：选C该原电池中Cu为负极，Cu极的电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋，Ag为正极，Ag极的电极反应式为Ag＋＋e－=Ag。A项，KNO3盐桥中的K＋移向正极，即移向AgNO3溶液，错误；B项，KCl与AgNO3反应会生成AgCl沉淀，不能使用KCl盐桥，错误；C项，由于负极反应生成的Cu2＋进入Cu(NO3)2溶液中，故工作一段时间后，Cu(NO3)2溶液中c(Cu2＋)增大，正确；D项，取出盐桥后，不能形成闭合回路，电流表的指针不会发生偏转，错误。10．原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是()A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋B．由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，负极的电极反应式为Al－3e－=Al3＋C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋2H2OD．由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极的电极反应式为Al－3e－=Al3＋解析：选D铁比铜活泼，铁作负极，负极的电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，故A正确；铝比铜活泼，铝作负极，负极的电极反应式为Al－3e－=Al3＋，故B正确；虽然镁比铝活泼，但镁不与氢氧化钠溶液反应，因此铝作负极，负极的电极反应式为Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋2H2O，故C正确；Al遇浓硝酸发生钝化，则铜作负极，负极的电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋，故D错误。11．按下图装置实验，若x轴表示流出负极的电子的物质的量，则y轴应表示()①c(Ag＋)②c(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的质量A．①③⑤ B．③④C．①②④ D．②解析：选D在这个原电池中，负极：Fe－2e－=Fe2＋，使a棒质量减轻；正极：Ag＋＋e－=Ag，使b棒增重，但溶液中c(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))不变；反应过程中每溶解56g铁，析出216g银，12．某校化学兴趣小组为了探究原电池工作原理，进行如下系列实验。请分析实验结果并回答相应问题。(1)实验一中，铜片、锌片表面均有红色物质析出，电流表指针偏转，但较短时间内电流明显减小。实验结束时测得锌片减少了3.94g，铜片增重了3.84g，则该原电池的工作效率是________((2)实验二中，刚将铜片、锌片插入溶液中时电流表指针偏转，但立即就归零了。为什么锌的电子不能持续通过导线流向铜极给Cu2＋？____________________________。(3)实验三中，盐桥中K＋移向________(填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液，如果Zn的消耗速率为1×10－3mol·s－1，则K＋的迁移速率为________mol·s－1。与实验一比较，实验三原电池的工作效率大大提高________________________________________________________________________。(4)根据实验一、二、三可得出的结论是_____________________________________________________________________________________________________(写出两点即可)。解析：(1)铜片、锌片表面均有红色物质铜析出，固体减小的质量为3.94g－3.84根据反应关系式：Zn～CuΔm(减小)656416.5g参加反应的锌的质量为6.5g，根据电子守恒得，参加原电池反应的锌的物质的量为n(Zn)＝n(Cu)＝eq\f(3.84g,64g·mol－1)＝0.06mol，该原电池的工作效率为eq\f(0.06mol×65g·mol－1,6.5g)×100%＝60%。(2)由于锌失电子形成Zn2＋进入溶液，使其显正电性，Cu2＋得电子使溶液显负电性，这两种因素均阻碍电子流向铜板，未形成闭合回路。(3)实验三中，铜为正极，锌为负极，电流在外电路由铜流向锌，溶液中电流由锌流向铜，所以钾离子移向CuSO4溶液，氯离子移向硫酸锌溶液；根据电荷守恒可知，如果Zn的消耗速率为1×10－3mol·s－1，则K＋的迁移速率为2×10－3mol·s－1；实验一中Zn直接和硫酸铜接触，有少量的铜离子在锌的表面得电子发生反应，而实验三中氧化剂和还原剂互不接触，电子只能通过导线发生转移，所以工作效率大大提高。(4)根据实验一、二、三可得出的结论是Zn的活泼性比Cu的强、原电池的两极需要形成闭合回路才能产生电流、有盐桥的原电池可以提高工作效率。答案：(1)60%(2)未形成闭合回路(3)CuSO42×10－3氧化剂和还原剂互不接触，电子只能通过导线发生转移(4)Zn的活泼性比Cu的强、原电池的两极需要形成闭合回路才能产生电流、有盐桥的原电池可以提高工作效率(其他答案合理也可)13．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的稀H2SO4中，乙同学将电极放入6mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。(1)写出甲池中发生的原电池反应的电极反应式：负极：______________________________________________________________，正极：___________________________________________________________________。(2)写出乙池中发生的原电池反应的电极反应式：负极：_________________________________________________________________，正极：_________________________________________________________________。电池反应方程式为________________________________________________________。(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，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________的活动性更强，而乙会判断出________的活动性更强。(填写元素符号)(4)由此实验，可得到如下哪些结论？________(填字母)。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直接判断原电池中正、负极”的做法________(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)乙池中电池反应方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，负极上为Al与OH－反应生成AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))，电极反应式为2Al－6e－＋8OH－=2AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋4H2O；正极产物为H2，电极反应式为6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑。(3)甲池中Mg为负极，Al为正极；乙池中Al为负极，Mg为正极，若根据负极材料金属比正极材料金属活泼判断，则甲会判断出Mg的活动性更强，乙会判断出Al的活动性更强。(4)Mg的金属活动性一定比Al强，金属活动性顺序是正确的，应用广泛。(5)判断原电池的正、负极可根据回路中电流的流向或电子的流向等进行判断，直接利用金属活动性顺序判断原电池的正、负极是不可靠的。答案：(1)Mg－2e－=Mg2＋2H＋＋2e－=H2↑(2)2Al＋8OH－－6e－=2AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋4H2O6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋3H2↑(3)MgAl(4)AD(5)不可靠将两种金属电极连上电流表而构成原电池，利用电流表检测电流的方向，从而判断电子