4.1.1原电池的工作原理 课时作业（含答案）

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1、第一节第一节 原电池原电池 第第 1 1 课时课时 原电池的工作原理原电池的工作原理 基础巩固 1.关于右图装置的叙述，正确的是( ) A.铜是负极，铜片上有气泡产生 B.铜片质量逐渐减少 C.电流从锌片经导线流向铜片 D.H 在铜片表面被还原后生成 H 2 解析 本题主要考查有关原电池的知识，由所给图示可知 Zn 为原电池负极，失 去电子被氧化质量逐渐减少； Cu 为原电池的正极。 电子从锌片经导线流向正极(Cu 极)，电流流向则与电子流向相反。溶液中的 H 在正极得到电子而被还原为 H 2。 答案 D 2.有关电化学知识的描述正确的是( ) A.CaOH2O=Ca(OH)2，可以放出大量的

2、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.某原电池反应为 Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥中可以是装有 含琼胶的 KCl 饱和溶液 C.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D.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 解析 CaOH2O=Ca(OH)2不是氧化还原反应；KCl 和 AgNO3反应生成 AgCl 沉淀易阻止原电池反应的发生；作电极的不一定是金属，如石墨棒也可作电极。 答案 D 3.如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极 X、Y，外电路中电子流向 如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( ) A.外电路的电

3、流方向为 X外电路Y B.若两电极分别为 Fe 和碳棒，则 X 为碳棒，Y 为 Fe C.X 极上发生的是还原反应，Y 极上发生的是氧化反应 D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为 XY 解析 由图示电子流向知 X 为负极，Y 为正极，则电流方向为 Y外电路X， 故 A 错；若两电极分别为 Fe 和碳棒，则 X 为 Fe，Y 为碳棒，B 错；负极上失去 电子发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应，C 错；若两电极均为金属， 活泼金属作负极，故有活动性 XY，D 对。 答案 D 4.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下 列有关叙述正确的是( ) A.铜电极上

4、发生氧化反应 B.电池工作一段时间后，甲池的 c(SO2 4)减小 C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 解析 Cu 作正极，电极上发生还原反应，A 错误；电池工作过程中，SO2 4不参 加电极反应，故甲池的 c(SO2 4)基本不变，B 错误；电池工作时，甲池反应为 Zn 2e =Zn2，乙池反应为 Cu22e=Cu，甲池中 Zn2会通过阳离子交换膜 进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有 64 g Cu 析 出， 则进入乙池的 Zn2 为 65 g， 溶液总质量略有增加， C 正确； 由题干信息可

5、知， 阴离子不能通过阳离子交换膜，D 错误。 答案 C 5.关于下图所示的原电池，下列说法正确的是( ) A.电子从锌电极通过电流表流向铜电极 B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移 C.锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是 2H 2e=H 2 D.取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变 解析 锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A 选项正确；盐桥中的 阴离子向负极移动，B 选项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电 极发生的反应为 Cu2 2e=Cu，C 选项错误；取出盐桥后不能形成原电池，铜 电极在反应后质量增加，D 选项错误。 答案 A 6.在

6、如图所示的装置中，a 的金属活动性比氢要强，b 为碳棒，下列关于此装置的 叙述不正确的是( ) A.碳棒上有气体放出，溶液 pH 变大 B.a 是正极，b 是负极 C.导线中有电子流动，电子从 a 极流向 b 极 D.a 极上发生了氧化反应 解析 本题考查原电池基本知识，难度不大，但概念容易混淆。电极 a、b 与电解 质溶液稀 H2SO4组成原电池。因活动性 ab(碳棒)，所以 a 为电池的负极，b 为正 极。电极反应式： a(负)极：ane =an(氧化反应) b(正)极：nH ne=n 2H2(还原反应) 由于正极消耗 H ，溶液中 c(H)减小，pH 增大。在外电路中，电子由 a 极流出

7、经 电流表流向 b 极。 答案 B 7.如图所示，烧杯内盛有浓 HNO3，在烧杯中放入用铜线相连的铁、铅两个电极， 已知原电池停止工作时，Fe、Pb 都有剩余。下列有关说法正确的是( ) A.Fe 比 Pb 活泼，始终作负极 B.Fe 在浓 HNO3中钝化，始终不会溶解 C.电池停止工作时，烧杯中生成了 Fe(NO3)3 D.利用浓 HNO3作电解质溶液不符合“绿色化学”思想 解析 开始时，电解质溶液是浓 HNO3，Fe 在浓 HNO3中钝化，所以开始时 Pb 是负极：Pb2e =Pb2；随着反应的进行，浓 HNO 3变成稀 HNO3，Fe 变为原 电池的负极：Fe2e =Fe2。由于最终 F

8、e 有剩余，所以不会生成 Fe(NO 3)3。根 据 Pb 与浓 HNO3反应：Pb4HNO3(浓)=Pb(NO3)22NO22H2O，过量的 Fe 与稀 HNO3发生反应：3Fe8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O，可知反应 产生了有害气体 NO2、NO，会污染环境，不符合“绿色化学”思想。故选 D。 答案 D 8.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说 法中不正确的是( ) A.由 Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，其负极反应式为 Al3e =Al3 B.由 Mg、 Al、 NaOH 溶液组成的原电池， 其负极反应式为 Al3e 4OH=AlO 2

9、 2H2O C.由 Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，其负极反应式为 Cu2e =Cu2 D.由 Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为 Cu2e =Cu2 解析 原电池正、负极的判断不能完全依赖金属的活动性，因为可能会出现特殊 情况：浓硝酸使铁、铝钝化；铝与 NaOH 溶液反应，而镁不能与 NaOH 溶液反应 等。 答案 C 9.锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( ) A.正极反应为 Zn2e =Zn2 B.电池反应为 ZnCu2 =Zn2Cu C.在外电路中，电流从负极流向正极 D.盐桥中的 K 移向 ZnSO 4溶液 解析 在原电池中， 相对活泼的金属材料作负极，

10、 相对不活泼的金属材料作正极， 负极反应为 Zn2e =Zn2，正极反应为 Cu22e=Cu，因 Zn 失电子生成 Zn2 ，为使 ZnSO 4溶液保持电中性，盐桥中的 Cl 移向 ZnSO 4溶液。 答案 B 10.如图所示装置中，电流表 A 发生偏转，a 极逐渐变粗，同时 b 极逐渐变细，c 为电解质溶液，则 a、b、c 应是下列各组中的( ) A.a 是 Zn、b 是 Cu、c 为稀 H2SO4 B.a 是 Cu、b 是 Zn、c 为稀 H2SO4 C.a 是 Fe、b 是 Ag、c 为 AgNO3溶液 D.a 是 Ag、b 是 Fe、c 为 AgNO3溶液 解析 原电池工作时，a 极逐

11、渐变粗，同时 b 极逐渐变细，说明 b 极失去电子是 负极，a 极上金属离子得电子是正极，电解质溶液中含有先于 H 放电的金属阳离 子。 答案 D 11.某学生利用如图实验装置探究盐桥式原电池的工作原理(Cu 元素的相对原子质 量为 64)。按照实验步骤依次回答下列问题： (1)导线中电子流向为_(用 a、b 表示)。 (2)若装置中铜电极的质量增加 0.64 g，则导线中转移的电子数目为_(用 “NA”表示)。 (3)装置中盐桥中除添加琼脂外，还要添加 KCl 的饱和溶液，电池工作时，对盐桥 中的 K 、Cl的移动方向的表述正确的是_(填字母)。 A.盐桥中的 K 向左侧烧杯移动、Cl向右侧

12、烧杯移动 B.盐桥中的 K 向右侧烧杯移动、Cl向左侧烧杯移动 C.盐桥中的 K 、Cl几乎都不移动 (4)若 将 反应 2Fe3 Cu=Cu2 2Fe2 设计成原电池，其正极反应为 _。 (5)下列是用化学方程式表示的化学变化，请在每小题后的横线上注明能量的转化 形式。 电池总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag： _； 2C2H25O2 点燃 4CO22H2O：_ _； 6H2O6CO2 光 叶绿体C6H12O6(葡萄糖)6O2：_。 解析 (1)锌铜原电池中，锌比铜活泼，故锌为负极，铜为正极。原电池中，电子 由负极流向正极，故电子的流向为 ab。(2)0.64 g 铜的物质的量

13、为 0.01 mol，由 电极反应式 Cu2 2e=Cu 可知， 生成 0.01 mol 铜， 导线中转移 0.02 mol 电子， 电子数目为 0.02NA。(3)左侧烧杯中锌失电子变成锌离子，使得锌电极附近带正电 荷，吸引阴离子向左侧烧杯移动，右侧烧杯中铜离子得到电子变成铜，使得铜电 极附近带负电荷，吸引阳离子向右侧烧杯移动，故盐桥中的 K 向右侧烧杯移动、 Cl 向左侧烧杯移动。(4)由方程式 2Fe3Cu=Cu22Fe2可知，Cu 被氧化， 为原电池的负极，电极反应式为 Cu2e =2Cu2，正极 Fe3被还原，电极反应 式为 2Fe3 2e=2Fe2。(5)放电是通过原电池装置把化学

14、能转化为电能。 燃烧是剧烈的氧化还原反应，把化学能转化为热能。绿色植物在叶绿体内，吸 收和利用光能把二氧化碳和水合成葡萄糖，同时放出氧气。 答案 (1)ab (2)0.02NA (3)B (4)2Fe3 2e=2Fe2 (5)化学能转化为 电能 化学能转化为热能 太阳能(光能)转化为化学能 能力提升 12.某校化学研究性学习小组欲设计实验验证 Fe、Cu 金属活动性的相对强弱，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：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： 有人利用 F

15、e、 Cu 作电极设计成原电池， 以确定它们活动性的相对强弱。 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：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证 Fe、Cu 活动性相对强弱 的简单实验方案(与方案、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相对强弱的方案有很多，可以利用金属与酸反应的 难易来判断或验证，也可以利用原电池原理(负极是较活泼的金属)，也可以利用 金属单质间的置换反应来完成。 答案 方案：Fe2H =Fe2H 2 方案： 2H 2e=H 2 Fe2e =F

16、e2 方案：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(合理即可) FeCu2 =CuFe2 13.(1)控制合适的条件， 将反应 2Fe3 2I 2Fe2 I 2设计成如图所示的原电池。 请回答下列问题： 反应开始时，乙中石墨电极上发生_(填“氧化”或“还原”)反应，电 极反应式为_。 甲中石墨电极上发生_(填“氧化”或“还 原”)反应，电极反应式为_。 电流表读数为 0 时，反应达到平衡状态，此时在甲中加入 FeCl2固体，则乙中 的 石 墨 作 _( 填 “ 正 ” 或 “ 负 ”) 极 ， 该 电 极 的 电 极 反 应 式 为 _。 (2)利用反应 2C

17、uO22H2SO4=2CuSO42H2O 可制备 CuSO4，若将该反应设 计为原电池，其正极电极反应式为_。 解析 (1)根据反应 2Fe3 2I 2Fe2 I 2，原电池的电极反应：负极：2I 2e =I 2，发生氧化反应。正极：2Fe3 2e=2Fe2，发生还原反应。 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应；当电流表读数为 0 时反应已平 衡，此时，在甲中加入 FeCl2固体，反应 2Fe3 2I 2Fe2 I 2向左移动。因 此，右侧石墨作正极，电极反应式为：I22e =2I；左侧石墨作负极，电极反 应式为 2Fe2 2e=2Fe3。 (2)Cu 作负极，O2在正极上得电子：O24e

18、4H=2H 2O。 答案 (1)氧化 2I 2e=I 2 还原 2Fe3 2e=2Fe2 正 I 22e =2I (2)O 24e 4H=2H 2O 14.已知可逆反应：AsO3 42I 2H AsO3 3I2H2O。 ()如图所示，若向 B 中逐滴加入浓盐酸，发现电流表指针偏转。 ()若改为向 B 中滴加 40%的 NaOH 溶液，发现电流表指针与()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()中，C1棒上的反应为 _ _。 (4)操作()中，C2棒上的反应为 _ _。

19、解析 ()滴入浓盐酸，溶液中 c(H )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， AsO3 4得电子变为 AsO3 3。 ()滴加 40%的 NaOH(aq)将 H 中和，溶液中 c(H)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 ，AsO3 3变为 AsO3 4。 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 (3)2I 2e=I 2 (4)AsO3 32OH 2e=AsO3 4H2O