高一化学原电池习题集及解析

高一化学原电池习题集及解析一、基础巩固题核心考点：原电池的构成条件、正负极判断、简单电极反应式书写（一）选择题1.下列装置能构成原电池的是（）A.铜片、锌片直接接触放入水中B.铜片、锌片用导线连接放入酒精中C.铜片、锌片用导线连接放入稀硫酸中D.铜片、铜片用导线连接放入稀硫酸中答案：C解析：原电池的构成需满足4个条件：①两个活泼性不同的电极（金属或导体）；②电极插入电解质溶液；③形成闭合回路（导线连接或直接接触）；④自发的氧化还原反应。A：无电解质溶液（水为弱电解质，几乎不导电），无法形成离子回路，不能构成。B：酒精是非电解质，无法导电，不能构成。C：锌（活泼金属）与稀硫酸发生自发氧化还原反应（Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑），铜为另一电极，导线连接形成闭合回路，符合条件。D：两电极材料相同，无电势差，不能构成。（二）填空题2.锌铜原电池中，电解质溶液为硫酸铜溶液，写出下列反应式：（1）负极反应：__________（2）正极反应：__________（3）总反应：__________答案：（1）Zn-2e⁻=Zn²⁺（氧化反应）（2）Cu²⁺+2e⁻=Cu（还原反应）（3）Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu解析：原电池中，负极为较活泼金属（锌），失去电子发生氧化反应；正极为较不活泼金属（铜），电解质溶液中的阳离子（Cu²⁺）得到电子发生还原反应。总反应为负极与正极反应的叠加，消去电子。（三）简答题3.简述原电池正负极的判断方法（至少3种）。答案：（1）金属活动性：较活泼金属作负极（如锌铜原电池中锌为负极）；（2）电子流向：电子从负极流出（经导线），正极流入；（3）电流方向：电流从正极流出（与电子流向相反）；（4）电极反应类型：负极发生氧化反应（失电子），正极发生还原反应（得电子）；（5）现象：负极逐渐溶解（如锌片变薄），正极有物质析出（如铜片上析出红色铜）。二、能力提升题核心考点：陌生原电池分析、复杂电极反应式书写、金属腐蚀速率比较（一）选择题4.用铝片和镁片作电极，电解质溶液为氢氧化钠溶液，构成原电池。下列说法正确的是（）A.铝片作正极B.镁片作负极C.电子从铝片流向镁片D.正极反应为2H⁺+2e⁻=H₂↑答案：C解析：判断正负极需结合电解质溶液：铝能与氢氧化钠溶液发生自发氧化还原反应（2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑），而镁不能。因此铝为负极（失电子），镁为正极（得电子）。电子从负极（铝）流向正极（镁），正极反应为2H₂O+2e⁻=H₂↑+2OH⁻（而非H⁺得电子，因NaOH溶液中H⁺浓度极低）。（二）填空题5.甲烷（CH₄）燃料电池中，电解质溶液为稀硫酸（酸性），写出电极反应式：（1）负极反应：__________（2）正极反应：__________答案：（1）CH₄+2H₂O-8e⁻=CO₂+8H⁺（氧化反应）（2）2O₂+8H⁺+8e⁻=4H₂O（还原反应）解析：燃料电池中，燃料（CH₄）在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应。负极：CH₄被氧化为CO₂（碳元素化合价从-4→+4），需结合H₂O配平氧原子，再用H⁺配平电荷（酸性条件）；正极：O₂被还原为H₂O（氧元素化合价从0→-2），用H⁺配平电荷（酸性条件）。总反应为CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O（与燃烧反应一致）。（三）简答题6.比较下列金属在潮湿空气中的腐蚀速率：纯铁、镀锌铁（白铁）、镀锡铁（马口铁），并说明理由。答案：腐蚀速率：镀锡铁>纯铁>镀锌铁理由：镀锡铁：锡的金属活动性比铁弱，当镀层破损后，铁与锡形成原电池，铁作负极（失电子被腐蚀），加速铁的腐蚀；纯铁：无原电池反应，仅发生缓慢的吸氧腐蚀（Fe+O₂+H₂O→Fe(OH)₂→Fe(OH)₃→Fe₂O₃·xH₂O）；镀锌铁：锌的金属活动性比铁强，当镀层破损后，锌作负极（失电子被腐蚀），铁作正极（被保护），减缓铁的腐蚀（牺牲阳极的阴极保护法）。三、拓展应用题核心考点：原电池原理的实际应用（金属防护、电池充放电）（一）选择题7.下列金属防护方法中，属于牺牲阳极的阴极保护法的是（）A.铁制水管镀铬B.轮船外壳装锌块C.自行车钢圈涂油漆D.地下钢管接电源负极答案：B解析：牺牲阳极的阴极保护法：利用原电池原理，用比被保护金属更活泼的金属作阳极（负极），被保护金属作阴极（正极）。锌比铁活泼，轮船装锌块后，锌失电子被腐蚀，铁得到保护（B符合）；A、C：物理防护（隔绝氧气和水）；D：外加电流的阴极保护法（电解原理，被保护金属接负极）。（二）填空题8.铅蓄电池是常用的二次电池，放电时总反应为：Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O。充电时，阳极反应为__________，阴极反应为__________。答案：阳极：PbSO₄+2H₂O-2e⁻=PbO₂+4H⁺+SO₄²⁻（氧化反应）阴极：PbSO₄+2e⁻=Pb+SO₄²⁻（还原反应）解析：二次电池充电时为电解池，阳极对应原电池的正极（放电时发生还原反应，充电时发生氧化反应），阴极对应原电池的负极（放电时发生氧化反应，充电时发生还原反应）。原电池正极反应（放电）：PbO₂+4H⁺+SO₄²⁻+2e⁻=PbSO₄+2H₂O（还原反应），充电时阳极逆反应（氧化反应）；原电池负极反应（放电）：Pb+SO₄²⁻-2e⁻=PbSO₄（氧化反应），充电时阴极逆反应（还原反应）。（三）简答题9.解释“铁在潮湿空气中容易生锈”的原因，写出相关电极反应式和总反应式。答案：铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀（原电池原理），涉及以下反应：负极（铁）：Fe-2e⁻=Fe²⁺（氧化反应）；正极（碳，铁中的杂质）：O₂+2H₂O+4e⁻=4OH⁻（还原反应）；总反应：2Fe+O₂+2H₂O=2Fe(OH)₂；后续反应：4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃（氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁）；最终产物：Fe(OH)₃脱水形成Fe₂O₃·xH₂O（铁锈）。解析：潮湿空气提供了电解质溶液（水和CO₂形成的弱酸性溶液），铁中的碳杂质作为正极，与铁形成原电池，加速铁的氧化（腐蚀）。四、总结原电池的核心是氧化还原反应的定向电子转移，学习时需重点掌握：1