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原电池建议用时45分钟[学业达标]1.暖宝宝如图所示采用的是铁的“氧化放热”原理,使其发生原电池反应,铁粉在原电池中充当 原材料名铁粉、水、活性炭、蛭石、食盐A.正极 B.负极C.阳极D.阴极【解析】 铁粉与活性炭作为原电池的电极,食盐水作为电解质溶液,加快铁粉的氧化,即铁粉失电子作负极【答案】 B2.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 【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【答案】 A3.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【解析】 在原电池外电路中,电子从负极流向正极;原电池中活泼的金属作负极,而不一定是Zn;随着反应的进行,阳离子在正极被还原,电解质溶液中的阳离子向正极移动,而阴离子向负极移动【答案】 C4.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【解析】 甲装置是铜锌原电池,乙不能形成原电池装置所以乙烧杯中铜表面无气泡生成,则甲中铜表面有气泡生成,A错;乙中Cu片不可能是负极,B错;甲、乙两装置发生的反应均是Zn+2H+H2↑+Zn2+,所以两烧杯中溶液的pH均增大,C对;因甲是原电池装置,所以甲烧杯中产生H2的速度快,D错【答案】 C5.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【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Cu2++FeCu+Fe2+,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【答案】 B6.可以将反应Zn+Br2ZnBr2设计成原电池,下列4个电极反应
①Br2+2e-2Br-,
②2Br--2e-Br2,
③Zn-2e-Zn2+,
④Zn2++2e-Zn,其中表示放电时负极和正极反应的分别是 A.
②和
③B.
②和
①C.
③和
①D.
④和
①【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【答案】 C7.某原电池总反应离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+,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FeNO33溶液C.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为Fe2SO43溶液D.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为CuSO4溶液【解析】 由2Fe3++Fe3Fe2+得出负极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极反应式为2Fe3++2e-2Fe2+,可知负极材料为铁,正极材料为比铁不活泼的导体,电解质溶液中必须有Fe3+,故D选项不能满足要求【答案】 D8.M、N、P、E四种金属
①M+N2+N+M2+
②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡
③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中,电极反应为E2++2e-E,N-2e-N2+四种金属的还原性由强到弱的顺序是 A.P、M、N、EB.E、N、M、PC.P、N、M、ED.E、P、M、N【解析】 由
①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作原电池正极,活动性PM;N、E构成的原电池N作负极,活动性NE【答案】 A9.在如图所示装置中,观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细,由此判断下表中所列M、N、P物质,其中可以成立的是 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【解析】 本题通过电极变化来确定原电池的正负电极,N棒变细,即N极上发生氧化反应,N棒金属较活泼,排除A、D,由M棒变粗,可知B不正确【答案】 C10.依据氧化还原反应2Ag+aq+CusCu2+aq+2Ags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【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Cu-2e-Cu2+,正极Ag++e-Ag,电子由负极或Cu出发,经外电路流向正极或Ag【答案】 1铜或Cu AgNO3溶液2正 Ag++e-Ag Cu-2e-Cu2+3负或Cu 正或Ag11.A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题1装置甲中负极的电极反应式是_______________________________________________2装置乙中正极的电极反应式是_______________________________________________3装置丙中溶液的pH________填“变大”、“变小”或“不变”4四种金属活动性由强到弱的顺序是_______________________________________________【解析】 甲、乙、丙均为原电池装置依据原电池原理,甲中A不断溶解,则A为负极、B为正极,活动性AB;乙中C极增重,即析出Cu,则B为负极,活动性BC;丙中A上有气体即H2产生,则A为正极,活动性DA,随着H+的消耗,pH变大【答案】 1A-2e-A2+2Cu2++2e-Cu3变大 4DABC12.某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性,他们提出了以下两种方案请你帮助他们完成有关实验项目方案Ⅰ有人提出将大小相等的铁片和铜片,分别同时放入稀硫酸或稀盐酸中,观察产生气泡的快慢,据此确定它们的活动性该原理的离子方程式为_________________________________________________方案Ⅱ有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池,以确定它们的活动性试在下面的方框内画出原电池装置图,标出原电池的电极材料和电解质溶液,并写出电极反应式正极反应式_______________________________________________;负极反应式_______________________________________________方案Ⅲ结合你所学的知识,帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同______________________________________________________________________________________________,用离子方程式表示其反应原理______________________________________________________________________________________________【解析】 比较或验证金属活动性的方案有很多,可以利用金属与酸反应的难易来判断或验证,也可利用原电池原理负极是较活泼的金属,也可利用金属单质间的置换反应来完成【答案】 方案ⅠFe+2H+Fe2++H2↑方案Ⅱ2H++2e-H2↑ Fe-2e-Fe2+方案Ⅲ把铁片插入CuSO4溶液中,一段时间后,观察铁片表面是否生成红色物质其他答案合理即可Fe+Cu2+Cu+Fe2+[能力提升]13.将等质量的两份锌粒a、b分别加入过量的稀硫酸中,同时向a中加少许胆矾晶体,下列各图表示产生氢气的体积VL与时间tmin的关系正确的是 【解析】 向a中加入少许胆矾晶体,则有Zn+Cu2+Cu+Zn2+,消耗一部分Zn,所以产生H2的量较少,但生成的Cu附于Zn上又组成铜锌原电池,加快反应速率,因此曲线a的斜率大于曲线b的斜率【答案】 A14.2013·安徽高考热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiClKCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能该电池总反应为PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb下列有关说法正确的是 A.正极反应式Ca+2Cl--2e-CaCl2B.放电过程中,Li+向负极移动C.每转移
0.1mol电子,理论上生成
20.7gPbD.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转【解析】 仔细分析题给信息,结合原电池工作原理进行分析判断A.分析电池总反应,Ca在反应中失电子,所以Ca应作负极;PbSO4中的Pb2+得电子生成单质铅,所以正极反应物应是PbSO4,所以A项错误B.放电过程中,负极失电子,电子通过导线流向正极,所以正极表面聚集大量电子,能够吸引电解质中的阳离子向正极移动,所以B项错误C.根据方程式知,每转移
0.1mol电子,生成
0.05mol铅,其质量为
10.35g,所以C项错误D.根据题给信息,该电池为热激活电池,常温下,无水LiClKCl为固态,没有自由移动的离子,该装置不能形成闭合回路,处于非工作状态,所以没有电流产生,即电流表或检流计的指针不会发生偏转【答案】 D
15.2014·福建高考某原电池装置如右图所示,电池总反应为2Ag+Cl22AgCl下列说法正确的是 A.正极反应为AgCl+e-Ag+Cl-B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变D.当电路中转移
0.01mole-时,交换膜左侧溶液中约减少
0.02mol离子【解析】 根据电池总反应可以看出Cl2得电子,Ag失电子,所以在原电池中Cl2在正极上发生还原反应,Ag在负极上发生氧化反应正极反应为Cl2+2e-2Cl-,A项错误因为电解质溶液为盐酸,所以负极上Ag失电子生成的Ag+随即与附近的Cl-反应生成白色沉淀,B项错误用氯化钠代替盐酸后,电极反应不发生改变,C项错误当电路中转移
0.01mole-时,负极生成
0.01molAg+,由于Ag++Cl-AgCl↓,所以消耗
0.01molCl-,由于电荷守恒,同时有
0.01molH+通过阳离子交换膜转移至右侧,D项正确【答案】 D16.已知可逆反应AsO+2I-+2H+AsO+I2+H2OⅠ如图所示,若向B中逐滴加入浓盐酸,发现电流表指针偏转Ⅱ若改用向B中滴加40%的NaOH溶液,发现电流表指针与Ⅰ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Ⅰ中,C1棒上的反应为__________________________________4操作Ⅱ中,C2棒上的反应为__________________________________【解析】 Ⅰ滴入浓盐酸,溶液中cH+增大,题给可逆反应平衡正向移动,I-失去电子变为I2,C1棒上产生电子,并沿外电路流向C2棒,AsO得电子变为AsOⅡ滴加40%的NaOHaq将H+中和,溶液中cH+减小,题给可逆反应平衡逆向移动,电子在C2棒上产生,并沿外电路流向C1棒,I2得电子变为I-,AsO变为AsO【答案】 1两次操作中均发生原电池反应,所以电流表指针均发生偏转2两次操作中,电极相反,电子流向相反,因而电流表指针偏转方向相反32I--2e-I24AsO+2OH--2e-AsO+H2OPAGE8。