同步蘇教化學(xué)選修四新突破課時(shí)分層作業(yè)：3 原電池的工作原理 Word版含解析

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1、 課時(shí)分層作業(yè)(三)　原電池的工作原理 (建議用時(shí)：45分鐘) [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] 1．在理論上不能用于設(shè)計(jì)原電池的化學(xué)反應(yīng)是(　　) A．H2SO4(aq)＋BaCl2(aq)===2HCl(aq)＋BaSO4(s) 　ΔH<0 B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH<0 C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH<0 D．3Cu(s)＋8HNO3(aq)===3Cu(NO3)2(aq)＋2NO(g)＋4H2O(l) 　ΔH<0 A　[理論上放熱的氧化還原反應(yīng)能夠設(shè)計(jì)成原電池。]

2、 2．在如圖所示的水果電池中，外電路上的電流從X電極流向Y電極。若X為鐵，則Y可能是(　　) A．鋅　　　　　　 B．石墨 C．銀 D．銅 A　[電流的方向與電子的移動(dòng)方向相反，由已知條件知電子由Y電極流向X電極，因此Y電極的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于鐵，故Y電極只能為選項(xiàng)中的鋅。] 3．某原電池反應(yīng)的離子方程式為Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，則下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．HNO3為電解質(zhì)溶液 B．鋅為原電池正極 C．鐵質(zhì)量不變 D．銅為原電池正極 D　[由原電池反應(yīng)的離子方程式知，電池的負(fù)極為鐵，則正極應(yīng)是比鐵不活潑的金屬或非金屬(如C)(B被否定)，在反應(yīng)中負(fù)極不斷被消耗(C

3、被否定)，由于反應(yīng)中放出了氫氣并生成了Fe2＋，故知電解質(zhì)溶液不能是HNO3(A被否定)。由上分析可知正確選項(xiàng)為D。] 4．下列關(guān)于原電池的敘述正確的是(　　) A．在外電路中，電流由銅電極流向銀電極 B．正極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu C．實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作 D．將銅片直接浸入硝酸銀溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同 D　[該原電池中Cu作負(fù)極，Ag作正極，電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋(負(fù)極)，2Ag＋＋2e－===2Ag(正極)，鹽橋起到了傳導(dǎo)離子、形成閉合回路的作用，電子由負(fù)極流向正極，電流的方向和電子的流向相反。D選項(xiàng)正確。] 5．在如

4、圖所示的裝置中，a的金屬活動(dòng)性比氫要強(qiáng)，b為碳棒，關(guān)于此裝置的各項(xiàng)敘述不正確的是(　　) A．碳棒上有氣體放出，溶液pH變大 B．a(chǎn)是正極，b是負(fù)極 C．導(dǎo)線中有電子流動(dòng)，電子從a極流向b極 D．a(chǎn)極上發(fā)生了氧化反應(yīng) B　[電極a、b與電解質(zhì)溶液稀H2SO4組成原電池。因活動(dòng)性a＞b(碳棒)，所以a為原電池的負(fù)極，b為正極。電極反應(yīng)式為a(負(fù))極：a－ne－===an＋(氧化反應(yīng))，b(正)極：nH＋＋ne－===H2↑(還原反應(yīng))。由于正極放電消耗H＋，溶液中c(H＋)減小，pH增大，在外電路中，電子由a極流出經(jīng)電流計(jì)流向b極。] 6．如圖所示裝置中，觀察到電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，M棒變

5、粗，N棒變細(xì)，由此判斷下表中所列M、N、P物質(zhì)，其中可以成立的是(　　) 選項(xiàng) M N P A 鋅 銅 稀硫酸溶液 B 銅 鐵 稀鹽酸 C 銀 鋅 硝酸銀溶液 D 鋅 鐵 硝酸鐵溶液 C　[本題通過電極變化來(lái)確定電極，N棒變細(xì)，即N極上發(fā)生氧化反應(yīng)，N棒金屬較活潑，排除A、D，由M棒變粗，可知B不正確。] 7．以鋅片和銅片為兩極，以稀硫酸為電解質(zhì)溶液組成原電池，當(dāng)導(dǎo)線中通過2 mol電子時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．鋅片溶解了1 mol，銅片上析出1 mol H2 B．兩極上溶解和析出的物質(zhì)的質(zhì)量相等 C．鋅片溶解了31 g，銅片上析出

6、了1 g H2 D．鋅片溶解了1 mol，硫酸消耗了0.5 mol A　[在涉及原電池的有關(guān)計(jì)算中，關(guān)鍵是要把握住一點(diǎn)：即兩極得失電子數(shù)相等。利用這一特點(diǎn)，我們從電極反應(yīng)式看，負(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋；正極：2H＋＋2e－===H2↑。當(dāng)溶解1 mol鋅時(shí)失去2 mol電子，銅片上析出1 mol氫氣得到2 mol電子，得失電子守恒，這樣即可推出A正確。] 8.原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說(shuō)法中不正確的是(　　) A．由Al、Cu、稀硫酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Al－3e－===Al3＋ B．由Mg、Al、NaOH溶液組成原電池，其負(fù)極反

7、應(yīng)式為Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O C．由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式 Cu－2e－===Cu2＋ D．常溫下，由Al、Cu、濃硝酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－=== Cu2＋ C　[Al、Cu、稀硫酸組成的原電池中，較活潑金屬Al為負(fù)極，A正確；因?yàn)镸g與NaOH溶液不反應(yīng)，故Mg、Al、NaOH溶液組成的原電池中，Al為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B正確；因Fe比Cu活潑 ，F(xiàn)e、Cu、FeCl3溶液組成原電池時(shí)，F(xiàn)e失電子被氧化，負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，C錯(cuò)誤；因常溫下Al可被濃硝酸鈍化，故Al、Cu、濃硝酸原電池中，Cu為負(fù)

8、極，失電子被氧化，D正確。] 9．已知電極材料：鐵、銅、銀、石墨、鋅、鋁；電解質(zhì)溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、硫酸。按要求回答下列問題： (1)電工操作上規(guī)定：不能把銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線連接在一起使用。請(qǐng)說(shuō)明原因___________________________________________________________________。 (2)若電極材料選銅和石墨，電解質(zhì)溶液選硫酸鐵溶液，外加導(dǎo)線，能否構(gòu)成原電池？________。若能，請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式，負(fù)極：________________，正極：________________。(若不能，后兩空不填) (3)設(shè)

9、計(jì)一種以鐵和稀硫酸反應(yīng)為原理的原電池，要求畫出裝置圖(需標(biāo)明電極材料及電池的正、負(fù)極)。 解析：(1)當(dāng)Cu、Al導(dǎo)線連接時(shí)，接觸到潮濕的空氣就易形成原電池而被腐蝕。(2)因?yàn)镕eCl3能與Cu發(fā)生反應(yīng)：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，因此根據(jù)給出的條件可以設(shè)計(jì)成原電池，其負(fù)極為Cu，反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋，正極為石墨，電極反應(yīng)式為2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。 (3)因?yàn)榭偡磻?yīng)式為Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，所以負(fù)極為Fe，正極可為Cu、Ag或石墨等，電解質(zhì)為稀硫酸，由此即可畫出裝置圖。 答案：(1)二者連接在一起時(shí)，接頭處在潮濕的空氣中

10、形成原電池而被腐蝕 (2)能　Cu－2e－===Cu2＋　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ (3) 10．由鋅片、銅片和200 mL稀H2SO4組成的原電池如圖所示。 (1)原電池的負(fù)極反應(yīng)式是________________________________________， 正極反應(yīng)式是__________________________________________________。 (2)外電路中電流的方向是________________________________________。 (3)一段時(shí)間后，當(dāng)在銅片上放出2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí)，H2SO

11、4恰好消耗一半。則產(chǎn)生這些氣體的同時(shí)，共消耗________g鋅，此時(shí)轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為________，原硫酸的物質(zhì)的量濃度是________(設(shè)溶液體積不變)。 解析：(1)根據(jù)電極材料可知，鋅為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋，銅為正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑；(2)外電路中電流從正極流向負(fù)極；(3)當(dāng)正極上放出2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氫氣時(shí)，則有： Zn　＋　H2SO4===ZnSO4?。2↑　～　2e－ 65 g　　 1 mol　　　　　　　　22.4 L　　2 mol m　　　n(H2SO4)　　　　　　 2.24 L　　n(e－) 列

12、比例式，計(jì)算可得：m＝6.5 g，n(H2SO4)＝0.1 mol， n(e－)＝0.2 mol，c(H2SO4)＝＝1.0 mol·L－1。 答案：(1)Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑ (2)由Cu極流向Zn極 (3)6.5　0.2 mol　1.0 mol·L－1 [能力提升練] 11．將W、X、Y、Z四種金屬按下列裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法不正確的是(　　) 裝置 現(xiàn)象 金屬W不斷溶解 Y的質(zhì)量增加 W上有氣體產(chǎn)生 A．裝置甲中X電極附近有氣泡產(chǎn)生 B．裝置乙中Y電極上的反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu C．裝置丙中溶液的pH增

13、大 D．四種金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱順序?yàn)閃＞X＞Y＞Z D　[A.裝置甲中金屬W不斷溶解，則W為負(fù)極，X為正極，附近有氣泡產(chǎn)生，故A正確；B.Y上銅離子得電子生成Cu，則Y電極上的反應(yīng)式為Cu2＋＋ 2e－===Cu，故B正確；C.W上氫離子得電子生成氫氣，溶液中氫離子濃度減小，所以溶液的pH增大，故C正確；D.甲中W為負(fù)極，X為正極，則活動(dòng)性：W＞X；乙中X為負(fù)極，Y為正極，則活動(dòng)性：X＞Y；丙中Z為負(fù)極，W為正極，則活動(dòng)性：Z＞W(wǎng)，所以四種金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱順序?yàn)閆＞W(wǎng)＞X＞Y，故D錯(cuò)誤。] 12．控制適當(dāng)?shù)臈l件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。下列判斷不正

14、確的是(　　) A．反應(yīng)開始時(shí)，乙中電極反應(yīng)為2I－－2e－===I2 B．反應(yīng)開始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋被還原 C．電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) D．平衡時(shí)甲中加入FeCl2固體后，電流計(jì)讀數(shù)為零 D　[A項(xiàng)，反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極為負(fù)極，I－發(fā)生氧化反應(yīng)；B項(xiàng)，甲中石墨電極為正極，F(xiàn)e3＋發(fā)生還原反應(yīng)；C項(xiàng)，電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，各離子濃度不變，則該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)；D項(xiàng)，平衡時(shí)甲中加入FeCl2固體，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)中有電子轉(zhuǎn)移，電流計(jì)讀數(shù)不為零。] 13．(雙選)如圖所示，杠桿A、B兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球，調(diào)節(jié)杠桿并

15、使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入濃CuSO4溶液，一段時(shí)間后，下列有關(guān)杠桿的偏向判斷正確的是(實(shí)驗(yàn)過程中，不考慮兩球的浮力變化)(　　) A．當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí)，A端高B端低 B．當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí)，A端低B端高 C．當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A端低B端高 D．當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A端高B端低 AC　[當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)，構(gòu)成原電池，F(xiàn)e作負(fù)極，Cu作正極，電極反應(yīng)式分別為 負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋， 正極：Cu2＋＋2e－===Cu， 銅球增重，鐵球質(zhì)量減輕，杠桿A端低B端高。 當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí)，F(xiàn)e與Cu2＋直接發(fā)生置換反應(yīng)，F(xiàn)e上附著Cu，質(zhì)量增大，所以A端高B端低。]

16、 14．某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)反應(yīng)2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O設(shè)計(jì)如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為1 mol·L－1，溶液的體積均為200 mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。 回答下列問題： (1)此原電池的正極是石墨________(填“a”或“b”)，發(fā)生________反應(yīng)。 (2)電池工作時(shí)，鹽橋中的SO移向________(填“甲”或“乙”)燒杯。 (3)寫出兩燒杯中的電極反應(yīng)式： 甲________________，乙________________。 (4)若不考慮

17、溶液的體積變化，MnSO4濃度變?yōu)?.5 mol·L－1，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為________mol。 解析：(1)根據(jù)題目提供的總反應(yīng)方程式可知，KMnO4作氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，故石墨a是正極。(2)電池工作時(shí)，SO向負(fù)極移動(dòng)，即向乙燒杯移動(dòng)。(3)甲燒杯中的電極反應(yīng)式為MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O；乙燒杯中的電極反應(yīng)式為5Fe2＋－5e－===5Fe3＋。(4)溶液中的MnSO4濃度由1 mol·L－1變?yōu)? 1.5 mol·L－1，由于溶液的體積未變，則反應(yīng)過程中生成的MnSO4的物質(zhì)的量為0.5 mol·L－1×0.2 L＝0.1 mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.1 mol×5＝0.5 mol。 答案：(1)a　還原　(2)乙 (3)MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O 5Fe2＋－5e－===5Fe3＋　(4)0.5