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- 2021-07-05 发布
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课时作业20 原电池
9
基础训练
1.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:A
2.有关电化学知识的描述正确的是( )
A.CaO+H2O===Ca(OH)2可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能
B.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成
C.从理论上讲,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池
D.原电池工作时,正极表面一定有气泡产生
答案:C
3.将铜片和银片用导线连接插入硝酸银溶液中,当线路中有0.2 mol的电子发生转移时,负极质量的变化是( )
A.增加6.4 g B.增加2.16 g
C.减轻6.4 g D.减轻2.16 g
解析:构成的原电池中负极是单质铜失去电子变成铜离子进入溶液,每mol铜失去2mol电子,所以负极有0.1 mol铜失去电子变成Cu2+进入溶液,质量减轻6.4 g。
答案:C
4.某原电池的电池反应为Fe+2Fe3+===3Fe2+,与此电池反应不符的原电池是( )
A.铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池
B.石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池
C.铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池
D.银片、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池
9
解析:由电池反应可知Fe作负极,与Fe相比不活泼的金属或石墨等作正极,电解质溶液中含有Fe3+,因为Zn比Fe活泼,故C不合理。
答案:C
5.M、N、P、E四种金属,已知:①M+N2+===N+M2+;②M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡逸出;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+。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )
A.P>M>N>E B.E>N>M>P
C.P>N>M>E D.E>P>M>N
解析:由①知,金属活动性:M>N;M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡逸出,说明M作原电池的正极,故金属活动性:P>M;N、E构成的原电池中,N作负极,故金属活动性:N>E。综合可知,金属活动性:P>M>N>E,A正确。
答案:A
6.如图是某同学设计的原电池装置,下列叙述中正确的是( )
A.电极Ⅰ上发生还原反应,作原电池的负极
B.电极Ⅱ的电极反应式为Cu2++2e-===Cu
C.该原电池的总反应为2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+
D.盐桥中装有含氯化钾的琼脂,其作用是传递电子
解析:该原电池的总反应为2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+;电极Ⅰ上发生还原反应,作原电池的正极,电极反应式为2Fe3++2e-===2Fe2+,电极Ⅱ为原电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为Cu-2e-===Cu2+;盐桥中装有含氯化钾的琼脂,其作用是传递离子。
答案:C
7.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( )
9
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.产生气泡的速率甲比乙慢
解析:甲是原电池装置,锌作负极,铜作正极,溶液中H+在铜表面得电子产生H2,A、B错误;甲、乙中反应离子方程式均为Zn+2H+===Zn2++H2↑,故溶液的pH均增大,C正确;形成原电池可加快反应速率,D错误。
答案:C
8.铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂,印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式____________________________。
(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请在方框中画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式。
正极反应_____________________________________________,
负极反应_____________________________________________。
解析:FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子反应方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,在该反应中Cu被氧化,应该是在负极上发生反应,Cu作负极材料最适宜,电极反应为Cu-2e-===Cu2+;Fe3+被还原,应该在正极上得电子发生反应,电极反应为2Fe3++2e-===2Fe2+,故正极只能是不如Cu活泼的金属(如Ag、Pt)或碳棒;电解质溶液显然是FeCl3溶液。
答案:(1)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(2)装置图
9
正极反应:2Fe3++2e-===2Fe2+
负极反应:Cu-2e-===Cu2+
提高训练
9.控制适合的条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是( )
A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应
B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原
C.电流表读数为零时,反应达到化学平衡状态
D.电流表读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中的石墨电极为负极
解析:由图示结合原电池原理分析可知,Fe3+得电子变成Fe2+被还原,I-失电子变成I2被氧化,A、B正确;电流表读数为零时,Fe3+得电子速率等于I-失电子速率,反应达到平衡状态,C正确;在甲中溶入FeCl2固体,平衡2Fe3++2I- 2Fe2++I2向左移动,I2被还原为I-,乙中石墨为正极,D不正确。
答案:D
10.用铜片、铝片、Cu(NO3)2溶液、导线构成一个原电池,以下有关该原电池的叙述不正确的是( )
A.不用导线连接铜片、铝片,不可能构成原电池
B.正极反应式为Cu2++2e-===Cu
C.其他条件不变,只将铜片改为银片,Cu(NO3)2溶液改为AgNO3溶液,通过等量电子时,
9
银片的质量变化大于Cu片的质量变化
D.其他条件不变,将Cu(NO3)2溶液改为FeCl3溶液,负极电极反应式为Al-3e-===Al3+
解析:首先根据Cu、Al和Cu(NO3)2溶液的性质,判断出电池的正、负极,并写出相应的电极反应式,然后分析选项C、D时要注意改变电极材料和电解质溶液对电极反应的影响。选项A,将铜片、铝片直接接触并浸入Cu(NO3)2溶液也可形成原电池。选项B,因Al的活泼性大于Cu的活泼性,所以Al失去电子,Al作电源负极:Al-3e-===Al3+,溶液中Cu2+在正极获得电子而析出Cu:Cu2++2e-===Cu。选项C,1 mol Cu2+得到2 mol电子,Cu片质量增加64 g,若2 mol Ag+得到2 mol电子,银片质量增加216 g,故正确。选项D,在FeCl3溶液中,Cu失电子的能力小于Al失电子的能力,所以铝片作原电池的负极,故正确。
答案:A
11.如下图所示装置中,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( )
解析:N棒变细,即N发生氧化反应为负极,N棒金属较活泼,排除A、D项;由M棒变粗,可排除B项,故选C项。
答案:C
12.(2019年辽宁沈阳模拟)某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池:2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4===2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O,盐桥中装有饱和K2SO4溶液,下列叙述中正确的是( )
9
A. 外电路的电流方向是从a到b
B. 甲烧杯中溶液的pH逐渐减小
C. 电池工作时,盐桥中的SO42-移向甲烧杯
D. 乙烧杯中发生还原反应
解析:由上述分析可知,a为正极,b为负极,则电流从a到b,故A正确;甲烧杯中发生反应为:MnO4-+8H++5e-===Mn2++4H2O,氢离子浓度减小,导致溶液的pH增大,故B错误;C.阴离子向负极移动,则盐桥中的SO42-移向乙烧杯中,故C错误;D.甲烧杯中(a电极)发生还原反应,Mn元素的化合价降低,电极反应为MnO4-+8H++5e-===Mn2++4H2O,b电极亚铁离子失去电子发生氧化反应,故D错误。
答案:A
13.将两份过量的锌粉a、b分别加入一定量的稀硫酸,同时向a中加入少量的CuSO4溶液,产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系正确的是( )
解析:加入CuSO4溶液,Zn置换出Cu,形成原电池,加快反应速率,由于H2SO4定量,产生H2的体积一样多。
答案:B
14.(2019年辽宁省沈阳市期中)常温下,将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1),测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示,下列说法正确的是( )
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A.0~t1时,原电池的负极是铜片
B.0~t1时,正极的电极反应式是2H++2e-===H2↑
C.t1时刻,电流方向发生变化的原因是Al 在浓硝酸中发生钝化,氧化膜阻止了Al进一步反应
D.tl时刻后,电子从铝经过导线流向铜
解析:0~t1时,铜为正极,负极为铝,A错误;0~t1时,正极电极反应式为2H++NO3-+e-===NO2↑+H2O,B错误;随着反应进行铝表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行,氧化膜阻止了Al进一步反应,因此铜做负极,Al为正极,C正确;t1时刻后,铜为负极,电子从铜经导线流向铝,D错误。
答案:C
15.某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果如下。试根据下表中的实验现象回答下列问题:
编号
电极材料
电解质溶液
电流计指针偏转方向
1
Mg、Al
稀盐酸
偏向Al
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向Cu
3
Al、石墨
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg、Al
NaOH
偏向Mg
5
Al、Zn
浓硝酸
偏向Al
(1)实验1、2中Al所作的电极__________(填“相同”或“不相同”)
(2)实验3中的电极反应式为负极:______________,正极:__________________,电池总反应方程式____________________________。
9
(3)实验4中Al作__________极,其电极反应式是______________________,判断电极的依据是________________________________________。
(4)解释实验5中电流计指针偏向Al的原因_______________________________________________________________________________________________________。
(5)根据实验结果总结:在原电池中金属铝作正极还是作负极受到哪些因素的影响?
____________________________________________。
解析:一般情况下,较活泼的金属作原电池的负极,根据实验1、2的结果,可得出1中Al作正极,2中Al作负极,但在NaOH溶液中Al反应、Mg不反应,Al作负极,在浓硝酸中由于Al发生钝化,Zn作负极。
答案:(1)不相同
(2)Al-3e-===Al3+ 2H++2e-===H2↑
2Al+6H+===2Al3++3H2↑
(3)负 Al+4OH--3e-===AlO2-+2H2O 因为Al能与NaOH溶液反应,而Mg不反应
(4)实验5中由于Al在浓硝酸中发生钝化,所以Zn为负极
(5)与另一电极材料的活泼性、电解质溶液的酸碱性以及电解质溶液的氧化性强弱等因素有关
探究创新
16.Li-SOCl2电池可用于心脏起博器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解质溶液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl2===4LiCl+S+SO2。
请回答下列问题:
(1)电池的负极材料为________,发生的电极反应为____________________________。
(2)电池正极发生的电极反应为__________________________。
(3)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是
___________________________________________________
(已知SOCl2与水发生反应)。
解析:根据电池总反应及负极发生氧化反应、正极发生还原反应判断:负极材料是锂,电极反应是Li-e-===Li+,正极反应为2SOCl2+4e-===S+SO2+4Cl-;组装该电池必须在无水、无氧条件下进行,原因是锂是活泼金属,易与氧气、水反应;SOCl2遇水也可发生反应。
答案:(1)锂 Li-e-===Li+
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(2)2SOCl2+4e-===4Cl-+S+SO2
(3)锂是活泼金属,易与氧气、水反应;SOCl2也可与水反应
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