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- 2021-08-06 发布
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第1节 原电池
一、选择题
1.下列装置中,电流表指针能发生偏转的是( )
答案 D
解析 A项中锌电极和乙烧杯中的电解质溶液不能发生氧化还原反应,不能构成原电池,错误;B项中冰醋酸没有形成溶液而不导电,不构成原电池,错误;C项中装置符合构成原电池的条件,但两极直接接触,相当于短路,因此电路中无电流,错误。
2.用稀硫酸作电解质溶液,下列反应可设计成原电池的是( )
A.H2SO4+2NaOH===Na2SO4+2H2O
B.Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O
C.AgNO3+KCl===AgCl↓+KNO3
D.2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
答案 B
解析 A、C两项中的反应均为非氧化还原反应,不能设计成原电池;D项,若将钠放入稀硫酸中,发生反应2Na+2H+===2Na++H2↑,但钠与硫酸反应剧烈,故不能用于设计原电池。
3.如图,下列说法不正确的是( )
A.在①装置中锌棒逐渐变细,铜棒无变化
B.在②装置中锌棒逐渐变细,铜棒逐渐变粗
C.在②装置中部分化学能转化成了电能
D.在①②装置中锌棒均被氧化
答案 B
解析 A项,在①装置中锌与氢离子反应生成锌离子和氢气,锌棒变细,
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铜不与氢离子反应,铜棒没有变化;B项,在②装置中锌棒与铜棒通过导线连接形成了闭合回路,构成了原电池,锌失去电子转化为锌离子,锌棒变细,氢离子在铜棒上得电子生成氢气,铜棒不会变粗;C项,②装置实现了化学能到电能的转化。D项,在①②装置中,锌均失去电子发生氧化反应。
4.将等质量的两份锌粉装入A、B两试管中,分别加入过量的稀硫酸,并向A试管中加入少量CuSO4溶液。下列图像表示产生H2的体积V(相同状况下)与时间t的关系,其中正确的是( )
答案 D
解析 A试管中加入少量CuSO4溶液,发生反应Zn+CuSO4===Cu+ZnSO4,则Cu、Zn、稀硫酸构成原电池,加快产生H2的速率,但由于A试管中有少量Zn与CuSO4发生反应生成Cu,故A试管中参加反应生成H2的Zn比B试管中少,则A试管中产生H2的体积比B试管中小。
5.
实验发现,298 K时,在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粒后,Fe3+立即被还原成Fe2+。某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置。下列有关说法中正确的是( )
A.该原电池的正极反应:Zn-2e-===Zn2+
B.左边烧杯中溶液的红色逐渐褪去
C.该电池铂电极上有气泡出现
D.该电池总反应:3Zn+2Fe3+===2Fe+3Zn2+
答案 B
解析 Zn失去电子,发生氧化反应,Zn为负极,A项错误;Fe3+被还原为Fe2+,溶液红色褪去,B项正确;铂电极作正极,无气泡放出,C项错误;该电池总反应:Zn+2Fe3+===2Fe2++Zn2+,D项错误。
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原电池正、负极的判断方法
(1)由组成原电池的两极材料判断
一般情况下,较活泼的金属为负极,较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。
(2)根据电流方向或电子流向判断
外电路中,电流由正极流向负极,电子由负极流向正极。
(3)根据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断
在原电池电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。
(4)根据原电池中两极发生的反应判断
原电池中,负极总是发生氧化反应,正极总是发生还原反应。若给出一个总反应方程式,则可根据化合价升降来判断。
(5)根据电极质量的变化判断
原电池工作后,一般某一电极质量增加,说明溶液中的阳离子在该电极上放电,即该极为正极;反之,如果某一电极质量减轻,则该电极溶解,即该电极为负极。
6.根据如图所示的装置,可判断出下列离子方程式错误的是( )
A.2Ag(s)+Cd2+(aq)===2Ag+(aq)+Cd(s)
B.Co2+(aq)+Cd(s)===Co(s)+Cd2+(aq)
C.2Ag+(aq)+Cd(s)===2Ag(s)+Cd2+(aq)
D.2Ag+(aq)+Co(s)===2Ag(s)+Co2+(aq)
答案 A
解析 第一个原电池装置中,Cd作负极,Co作正极,自发进行的氧化还原反应是Co2+(aq)+Cd(s)===Co(s)+Cd2+(aq);第二个原电池装置中,Co作负极,Ag作正极,自发进行的氧化还原反应是2Ag+(aq)+Co(s)===2Ag(s)+Co2+(aq)。金属活动性:Cd>Co>Ag,因此B、C、D三项都正确。由于Cd2+不能氧化Ag,所以A项不正确。
7.有M、N、P、E四种金属,已知:①M+N2+===N+M2+;②M、P用导线连接后放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡产生;③N、E用导线连接后放入E的硫酸盐溶液中,电极反应为E2++2e-===E,N-2e-===N2+。则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
答案 A
解析 由①知,还原性:M>N;由②知,M为原电池正极,故还原性:P>M;由③知,
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N为原电池负极,故还原性:N>E。综上所述,还原性:P>M>N>E。
8.理论上,自发进行的氧化还原反应均可设计成原电池。已知电池反应:N2H4+O2===N2+2H2O,则其电极反应不可能是( )
A.O2+4H++4e-===2H2O
B.O2+2H2O+4e-===4OH-
C.N2H4+4OH--4e-===N2+4H2O
D.N2H4+4H++2e-===2NH
答案 D
解析 D项,N2H4得到电子,被还原为NH,而在电池反应中,N2H4失去电子,被氧化为N2,故D项错误。
9.
控制合适的条件,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.电流计读数为零时,反应达到平衡状态
D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,则乙中的石墨电极为负极
答案 D
解析 由反应2Fe3++2I-2Fe2++I2可知,反应开始时甲中Fe3+被还原,乙中I-被氧化,A、B两项正确;当电流计读数为零时,则反应达到平衡状态,此时在甲中溶入FeCl2固体,则平衡向逆反应方向移动,乙中I2被还原,则乙中的石墨电极为正极,甲中的石墨电极为负极,故C项正确,D项错误。
10.科研人员设想用右图所示装置生产硫酸,下列说法正确的是( )
A.a为正极,b为负极
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B.生产过程中H+向a电极区域运动
C.电子从b极向a极移动
D.负极反应式为2H2O+SO2-2e-===SO+4H+
答案 D
解析 该图为原电池工作原理图,由a、b两极通入的气体可知,a极应为负极,反应式为SO2+2H2O-2e-===SO+4H+,b极应为正极,该极上O2得电子,所以外电路中电子从a极移向b极;生产过程中氢离子应移向b电极区域。
二、非选择题
11.某实验室备有如下实验用品:铁片、铜片、锌片、碳棒、FeCl3溶液、ZnCl2溶液、CuCl2溶液、NaCl溶液以及部分导线。试回答下列问题:
(1)若选用铜片、碳棒、FeCl3溶液及导线,________(填“能”或“不能”)构成原电池。
①若能,请判断该电池的正极材料是________,负极材料是________,正极反应式是______________________,负极反应式是________________________,电池总反应是______________________________。
②若不能,请说明原因________________________________________________________________________。
(2)若选用铜片、铁片、NaCl溶液及导线并外加电流计,________(填“能”或“不能”)组成原电池装置,现象:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)能 ①碳棒 铜片
2Fe3++2e-===2Fe2+ Cu-2e-===Cu2+
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(2)能 电流计指针有明显变化
解析 本题考查原电池的构成条件和工作原理,在分析构成条件时,要特别注意三个因素:①活泼程度不同的金属作电极(也可以是金属和导电非金属);②要有电解质溶液;③要形成闭合回路。第(1)、(2)题中所涉及的装置均符合条件能组成原电池。
12.某兴趣小组为了提高电池的效率设计了如图所示的原电池。请回答下列问题。
(1)若X是AlCl3溶液,Y是稀硫酸,写出电极名称及对应电极反应式:
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Al片( )______________________________,
Cu片( )______________________________。
(2)若X是浓硝酸,Y是NaCl溶液,写出电极名称及对应电极反应式:
Al片( )______________________________,Cu片( )______________________________。
答案 (1)负极 Al-3e-===Al3+ 正极 2H++2e-===H2↑
(2)正极 NO+2H++e-===NO2↑+H2O 负极 Cu-2e-===Cu2+
解析 (1)若X是AlCl3溶液,Y是稀硫酸,实质上是由Al-稀硫酸-Cu组成的原电池,由于Al比Cu活泼,所以Al作负极,Al失电子被氧化为Al3+,Cu作正极,溶液中的H+得电子被还原为H2。
(2)若X是浓硝酸,Y是NaCl溶液,实质上是由Al-浓硝酸-Cu组成的原电池,由于Al遇浓硝酸发生钝化,Al作正极,Cu作负极,Cu失电子被氧化为Cu2+。
原电池的电极类型不仅跟电极材料有关,还与电解质溶液的性质有关。如镁-铝电极在稀硫酸中构成原电池,镁为负极,铝为正极,但若以氢氧化钠溶液为电解质溶液,则铝为负极,镁为正极;再如Al-Cu在浓HNO3中Cu作负极(常温下Al在浓HNO3中钝化),在稀HNO3中Al作负极。
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