高中化学原电池专题同步练习

高中化学原电池专题同步练习同学们，原电池是氧化还原反应原理的重要应用，也是我们学习化学能与电能相互转化的桥梁。掌握原电池的工作原理，不仅能帮助我们深入理解氧化还原反应的本质，更能为后续电化学知识的学习奠定坚实基础。本次同步练习将围绕原电池的核心概念、构成条件、工作原理及电极反应式的书写等关键知识点展开，希望通过练习，大家能够查漏补缺，深化理解，熟练运用。一、核心知识梳理与回顾在开始练习之前，让我们简要回顾一下原电池的核心内容，这将有助于你更好地完成后续题目。1.原电池的定义：将化学能直接转化为电能的装置。其本质是利用自发进行的氧化还原反应。2.原电池的构成条件：*有两种活泼性不同的金属（或一种是金属，另一种是非金属导体如石墨）作电极。*电极材料均插入电解质溶液中。*两极之间形成闭合回路（包括导线连接或直接接触）。*能自发进行一个氧化还原反应。3.工作原理：*负极：较活泼的金属，发生氧化反应，电子流出。*正极：较不活泼的金属或导体，发生还原反应，电子流入。*电子流向：从负极经导线流向正极（与电流方向相反）。*离子移动：电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。4.电极反应式的书写：这是原电池学习的重点和难点。书写时需遵循电子守恒、电荷守恒和质量守恒。一般先写出总反应式，再根据总反应式中化合价的变化判断氧化反应（负极）和还原反应（正极）的物质，进而拆分写出电极反应式。二、同步练习（一）基础概念辨析1.判断题（对的打“√”，错的打“×”，并简要说明理由）*(1)原电池是把电能转化为化学能的装置。()*(2)任何氧化还原反应都可以设计成原电池。()*(3)原电池中，电子从正极流出，经导线流向负极。()*(4)原电池工作时，正极一定是不活泼金属。()*(5)在铜锌原电池（稀硫酸为电解质）中，铜片上有气泡产生，说明铜是负极。()2.选择题（每题只有一个正确选项）*(1)下列关于原电池的说法中，正确的是()A.原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强B.原电池工作时，负极上发生还原反应C.原电池工作时，正极得到电子D.原电池的电解质溶液中，阳离子向负极移动*(2)下列装置中，能构成原电池的是()（此处应有图示，假设选项为：A.两个铜电极插入稀硫酸；B.铜片和锌片用导线连接插入酒精；C.铜片和锌片用导线连接插入稀硫酸，并用盐桥连接；D.铜片和锌片直接接触插入稀硫酸）（二）基本原理应用3.对于铜锌原电池（电解质溶液为稀硫酸），回答下列问题：*(1)写出正、负极的电极材料名称：正极是______，负极是______。*(2)写出正极和负极上发生的电极反应式：正极：_________________________负极：_________________________*(3)电池工作时，溶液中的H⁺向______极移动，SO₄²⁻向______极移动。*(4)若有0.2mol电子通过导线，则理论上正极产生的气体在标准状况下的体积为______（注意：此处按要求不出现四位以上数字，故可描述为“约多少升”或用简单计算式表示）。4.请根据氧化还原反应：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，设计一个原电池。*(1)画出原电池的示意图（可不画，但需文字说明各部分）。*(2)指出正、负极材料及电解质溶液的名称：正极材料：______，负极材料：______，电解质溶液：______。*(3)写出电极反应式：正极：_________________________负极：_________________________（三）综合分析与拓展5.某同学设计了如下原电池：将铝片和镁片用导线连接，插入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中。*(1)该原电池的负极是______（填“铝片”或“镁片”），理由是_________________________。*(2)写出该原电池的总反应方程式和电极反应式。6.锂电池是一类重要的高能电池，某种锂电池的总反应可表示为：Li+MnO₂=LiMnO₂。若该反应设计为原电池，请分析：*(1)电池的负极材料是______，发生______反应（填“氧化”或“还原”）。*(2)正极材料可以选用______（填一种物质的类别或具体物质）。*(3)写出正极的电极反应式：_________________________。三、参考答案与解析（一）基础概念辨析1.判断题*(1)×解析：原电池是将化学能转化为电能的装置。*(2)×解析：只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。*(3)×解析：原电池中，电子从负极流出，经导线流向正极。*(4)×解析：原电池中，正极材料可以是不活泼金属，也可以是能导电的非金属（如石墨），关键看其是否发生还原反应。*(5)×解析：铜片上有气泡产生，说明H⁺在铜片上得到电子被还原，铜片应为正极；锌片失去电子，作负极。2.选择题*(1)C解析：A项，在某些特殊电解质溶液中，较活泼金属可能不发生反应，如镁、铝在氢氧化钠溶液中，铝作负极；B项，负极发生氧化反应；D项，阳离子向正极移动。*(2)C解析：构成原电池需要两个活泼性不同的电极、电解质溶液、闭合回路以及自发的氧化还原反应。A项两电极相同；B项酒精是非电解质；D项未形成闭合回路（导线连接）。C项符合条件，盐桥可形成闭合回路。（二）基本原理应用3.铜锌原电池（稀硫酸为电解质）*(1)铜片，锌片。*(2)正极：2H⁺+2e⁻=H₂↑；负极：Zn-2e⁻=Zn²⁺。*(3)正，负。*(4)2.24L（解析：由正极反应式可知，每转移2mol电子生成1molH₂，故0.2mol电子对应0.1molH₂，标准状况下体积为0.1mol×22.4L/mol=2.24L）。4.基于Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu的原电池设计*(1)（示意图文字说明：可选用铁作负极，铜或石墨作正极，硫酸铜溶液（或氯化铜溶液等含Cu²⁺的溶液）作电解质溶液，用导线将正负极连接起来。）*(2)正极材料：铜片（或石墨等），负极材料：铁片，电解质溶液：硫酸铜溶液。*(3)正极：Cu²⁺+2e⁻=Cu；负极：Fe-2e⁻=Fe²⁺。（三）综合分析与拓展5.铝片和镁片在氢氧化钠溶液中的原电池*(1)铝片；理由是在氢氧化钠溶液中，铝能与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应而失去电子，而镁与氢氧化钠溶液不反应（或反应很微弱）。*(2)总反应方程式：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑负极（铝片）：2Al-6e⁻+8OH⁻=2AlO₂⁻+4H₂O正极（镁片）：6H₂O+6e⁻=3H₂↑+6OH⁻（或2H⁺+2e⁻=H₂↑，这里的H⁺来自水的电离）6.锂电池（总反应Li+MnO₂=LiMnO₂）*(1)Li（锂），氧化。*(2)石墨（或其他能导电且不与锂和MnO₂及电解质反应的材料）。*(3)MnO₂+Li⁺+e⁻=LiMnO₂（解析：总反应中，Li失去电子生成Li⁺，MnO₂得到电子与Li⁺结合生成LiMnO₂）。四、总结与反思通过本次同步练习，我们对原电池的构成、工作原理、电极反应式书写等方面进行了系统的回顾和应用。希望同学们在练习过程中，不仅要关注答案的正确性，更要深入理解每一个现象背后的