原电池练习及答案.docx
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原电池练习及答案
4-1《原电池》课时练
双基练习
1．下列变化中，属于原电池反应的是（ ）
A．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层
B．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化
C．红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层
D．铁与稀H2SO4反应时，加入少量CuSO4溶液时，可使反应加速
解析：
A中Al在空气中的氧气直接发生氧化反应；B中的白铁中含Zn，Zn比Fe活泼，在构成原电池时Zn作负极，失去电子，阻止Fe进一步被氧化；C只是铁与H2O发生氧化还原反应，直接生成Fe3O4，不属于原电池反应；D中Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4，析出的Cu覆盖于Fe的表面，相互接触，构成原电池，故B、D均属于原电池反应。
答案：
BD
2．100mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是（ ）
A．加入适量的6mol/L的盐酸
B．加入数滴氯化铜溶液
C．加入适量的蒸馏水
D．加入适量的氯化钠溶液
解析：
增大氢离子浓度能加快反应速率，但由于是跟过量的锌片反应，所以再加入适量的6mol/L的盐酸会影响生成氢气的量，故A错误；加入数滴氯化铜溶液，锌置换出铜以后，就会构成原电池，从而加快反应速率，故B正确；加入适量蒸馏水或加入适量的氯化钠溶液都会减小氢离子浓度，从而减慢了反应速率。
答案：
B
3．把金属M放入盐N（NO3）2溶液中，发生如下反应，M＋N2＋===M2＋＋N，以下叙述正确的是（ ）
A．常温下金属M和N可跟水反应
B．M和N用导线连接放入稀H2SO4中，一定能构成原电池，且N极上有H2放出
C．M和N用导线连接并平行放入N（NO3）2溶液中，一定能构成原电池
D．由M和N构成的原电池，M一定是负极，且N极上一定产生H2
解析：
A项，M可以从N（NO3）2溶液中置换出N，说明常温下M和N都不与水反应；B项，M比N活泼但不一定能置换出酸中的H＋；C项，由于可以发生反应：
M＋N2＋===M2＋＋N，因此能构成原电池；D项，M和N构成的原电池，M不一定是负极，也不一定能产生H2，还需考虑电解质溶液的成分，如Fe、Cu放入浓硝酸中，Fe作正极。
答案：
C
电动势法测水泥初凝时间新课标第一网
4．普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca（OH）2，溶液呈碱性。
根据这一物理化学特点，科学家发明了电动势法测水泥初凝时间。
此方法的原理如图所示，反应的总方程式为：
2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag，下列有关说法正确的是（ ）
A．普通水泥的主要成分是2CaO·SiO2,3CaO·SiO2和3CaO·Al2O3
B．测量原理示意图中，Ag2O为负极
C．正极的电极反应为：
2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O
D．电池工作时，OH－向正极移动Xkb1.com
解析：
普通水泥的成分是硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙，A正确；在总反应中Ag2O作氧化剂，氧化剂在原电池中作正极，B错；原电池的正极得电子，C错；电池工作时电子由负极通过外电路流向正极，由电荷守恒可知，带负电荷的阴离子应该流向负极，D错。
答案：
A
5．下列烧杯中盛放的都是稀H2SO4，在Cu电极上产生大量气泡的是（ ）
A． B． C． D.
解析：
B、C中铜、银均不能跟稀H2SO4反应，而D没有形成原电池，只有A中Cu为正极，溶液中H＋在该电极上发生还原反应产生H2。
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答案：
A
6．在如图所示的装置中，a为金属（在金属活动顺序表中排在H前），b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是（ ）
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极流到b极
D．a极上发生了氧化反应
解析：
a比H活泼作负极发生氧化反应。
答案：
B
7．将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸。
同时向a中加入少量CuSO4溶液。
图中产生H2的体积VL与时间tmin的关系正确的是（ ）
A． B.
C． D.
解析：
由于发生Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu。
发生的Cu附着在Zn上，与H2SO4溶液构成Cu－Zn/H2SO4原电池，反应速率加快，但由于Zn与CuSO4反应消耗了Zn，使产生H2的体积减少，图A中a反应速率大，产生的氢气少。
答案：
A
8．将铜片和银片用导线连接插入硝酸银溶液中，当线路中有0.2mol的电子发生转移时，负极质量的变化是（ ）
A．增加6.4g B．增加2.16g
C．减轻6.4gD．减轻2.16g
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，每摩尔铜失去2摩尔电子，所以负极有0.1mol铜失去电子变成Cu2＋进入溶液，质量减轻6.4g。
答案：
C
9．把A、B、C、D四块金属泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池，若A、B相连时，A为负极；C、D相连时，D上有气泡逸出；A、C相连时，A极减轻；B、D相连时，B为正极。
则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为（ ）www.xkb1.com
A．A＞B＞C＞DB．A＞C＞B＞D
C．A＞C＞D＞BD．B＞D＞C＞A
解析：
组成原电池时，相对活泼的金属失去电子作负极，相对不活泼的金属作正极，负极被氧化质量减轻，正极上发生还原反应，有气泡逸出，由题意得活泼性A＞B，A＞C，C＞D，D＞B。
故A＞C＞D＞B。
答案：
C
原材料名：
铁粉、水、活性炭、蛭石、食盐
10．（2011·山东德州高二检测）2010年1月，持续的低温大雪使我国北方地区的“暖宝宝”成为紧俏商品。
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（ ）
A．负极B．正极
C．阴极D．阳极
解析：
铁——活性炭——食盐构成的原电池中，铁作负极。
答案：
A
能力提升
11．称取三份锌粉，分别盛于甲、乙、丙三支试管中，按下列要求另加物质后，塞上塞子，定时测定生成氢气的体积。
甲加入50mLpH＝3的盐酸，乙加入50mLpH＝3的醋酸，丙加入50mLpH＝3的醋酸及少量胆矾粉末。
若反应终了，生成氢气的体积一样多，且没有剩余的锌。
请用“＞”“＝”或“＜”回答下列各题。
（1）开始时，反应速率的大小为__________。
（2）三支试管中参加反应的锌的质量为__________。
（3）反应终了，所需时间为__________。
（4）在反应过程中，乙、丙速率不同的理由是（简要说明）__________。
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解析：
三支试管产生H2的实质是：
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，开始c（H＋）相等，故开始时反应速率：
甲＝乙＝丙；产生H2的体积相等，则与酸反应消耗的Zn的质量相等，但丙同时发生了反应：
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。
故参加反应的Zn的质量：
甲＝乙＜丙；对于乙：
CH3COOHCH3COO－＋H＋，随着c（H＋）的减少，电离平衡向右移动，因此反应过程中c（H＋）乙＞c（H＋）甲，乙的反应速率大于甲；对于丙，因形成Zn－Cu原电池，使反应速率加快，故反应终了，所需时间：
甲＞乙＞丙。
答案：
（1）甲＝乙＝丙
（2）甲＝乙＜丙 （3）甲＞乙＞丙
（4）因丙形成原电池，加快了反应速率。
12．如上图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。
小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。
（1）片刻后可观察到的观察是（指悬吊的金属圈）__________。
A．铁圈和银圈左右摇摆不定
B．铁圈和银圈仍保持平衡状态不变
C．铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜
D．银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜
（2）产生上述现象的原因是__________。
解析：
此题表面上与原电池无关，需要我们透过表面现象，抓住本质，只要能分析出由铁、银、硫酸铜溶液能构成原电池，题目就迎刃而解。
答案：
（1）D
（2）形成原电池，铁作负极，溶解：
Fe－2e－===Fe2＋，质量减轻。
银作正极，电极上析出铜：
Cu2＋＋2e－===Cu，质量增加
13．根据下式所示的氧化还原反应设计一个原电池：
Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag
（1）装置可采用烧杯和盐桥，画出此原电池的装置简图。
（2）注明原电池的正极和负极。
（3）注明外电路中电子的流向。
（4）写出两个电极上的电极反应。
解析：
首先将已知的反应拆成两个半反应：
Cu－2e－===Cu2＋，2Ag＋＋2e－===2Ag，然后结合原电池的电极反应特点分析可知，该电池的负极应该用Cu作材料，正极材料为Ag。
原电池由两个半电池组成，铜和铜盐溶液组成铜半电池，银和银盐溶液组成银半电池，中间通过盐桥连接起来。
答案：
（1）
（2）（3）如图所示
（4）负极：
Cu－2e－===Cu2＋ 正极：
2Ag＋＋2e－===2Ag
14．一个完整的氧化还原反应可以拆写成两个“半反应”，一个是氧化反应，一个是还原反应。
如Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu的拆写结果是：
氧化反应：
Fe－2e－===Fe2＋，还原反应：
Cu2＋＋2e－===Cu，总反应是两个“半反应式”的加和。
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（1）请据此将反应3NO2＋H2O===2H＋＋2NO
＋NO拆写为两个“半反应”。
氧化反应为__________________________；还原反应为__________________________。
（2）请将离子反应MnO2＋4H＋＋2Cl－===Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O拆写为两个“半反应”。
氧化反应：
__________________________；还原反应为__________________________。
解析：
（1）根据题目提供的信息，还原剂失去电子作负极，发生氧化反应，氧化剂得到电子作正极发生还原反应，反应式为：
氧化反应：
2NO2＋2H2O－2e－===2NO
＋4H＋。
还原反应：
NO2＋2H＋＋2e－===NO＋H2O。
（2）同理可得：
氧化反应：
2Cl－－2e－===Cl2↑。
还原反应：
MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O。
答案：
（1）2NO2＋2H2O－2e－===2NO
＋4H＋。
NO2＋2H＋＋2e－===NO＋H2O。
（2）2Cl－－2e－===Cl2↑。
MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O。
15．已知反应AsO
＋2I－＋2H＋AsO
＋I2＋H2O是可逆反应。
设计如图装置（盐桥中的阴、阳离子可以自由移动，盐桥在原电池中不参与反应，只起导体作用），进行下述操作：
（Ⅰ）向（B）烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表指针偏转：
（Ⅱ）若改往（B）烧杯中滴加40%NaOH溶液，发现微安培表指针向前述相反方向偏转。
（1）两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反？
试用电极反应和化学平衡移动的原理解释此现象。
________________________。
（2）（Ⅰ）操作过程中C1棒上发生的电极反应为________。
（3）（Ⅱ）操作过程中C2棒上发生的电极反应为________。
解析：
（1）B中加盐酸，AsO
发生还原反应；当加入NaOH后，AsO
发生氧化反应；
（2）2I－－2e－===I2；（3）AsO
－2e－＋H2O===AsO
＋2H＋。
答案：
（1）B中反应为AsO
－2e－＋H2OAsO
＋2H＋，加盐酸，化学平衡左移，AsO
发生还原反应；加入NaOH后，化学平衡右移，AsO
发生氧化反应
（2）2I－－2e－===I2 （3）AsO
－2e－＋H2O===AsO
＋2H＋
3．例题精讲
1．确定金属活动性顺序
例1．（1993年上海高考化学题）有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。
据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为（）
A．D＞C＞A＞BB．D＞A＞B＞C
C．D＞B＞A＞CD．B＞A＞D＞C
解析：
根据原电池原理，较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，B不易被腐蚀，说明B为正极，金属活动性A＞B。
另可比较出金属活动性D＞A，B＞C。
故答案为B项。
2．比较反应速率
例2．（2000年北京春季高考化学题）100mL浓度为2mol·L-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（）
A．加入适量的6mol·L-1的盐酸
B．加入数滴氯化铜溶液
C．加入适量蒸馏水
D．加入适量的氯化钠溶液
解析：
向溶液中再加入盐酸，H+的物质的量增加，生成H2的总量也增加，A错。
加入氯化铜后，锌置换出的少量铜附在锌片上，形成了原电池反应，反应速率加快，又锌是过量的，生成H2的总量决定于盐酸的量，故B正确。
向原溶液中加入水或氯化钠溶液都引起溶液中H+浓度的下降，反应速率变慢，故C、D都不正确。
本题答案为B项。
3．书写电极反应式、总反应式
例3．（2000年全国高考理综题）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
阳极反应式：
2CO+2CO32--4e-==4CO2
阴极反应式：
_________________，
电池总反应式：
_______________。
解析：
作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。
本题中CO为还原剂，空气中O2为氧化剂，电池总反应式为：
2CO+O2==2CO2。
用总反应式减去电池负极（即题目指的阳极）反应式，就可得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：
O2+2CO2+4e-==2CO32-。
4．分析电极反应
例4．（1999年全国高考化学题）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。
氢镍电池的总反应式是：
（1/2）H2+NiO（OH）Ni（OH）2
根据此反应式判断下列叙述中正确的是（）
A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大
B．电池放电时，镍元素被氧化
C．电池充电时，氢元素被还原
D．电池放电时，H2是负极
解析：
电池的充、放电互为相反的过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。
根据氢镍电池放电时的总反应式可知，电解质溶液只能是强碱性溶液，不能是强酸性溶液，因为在强酸性溶液中NiO（OH）和Ni（OH）2都会溶解。
这样可写出负极反应式：
H2+2OH--2e-==2H2O，H2为负极，附近的pH应下降。
放电时镍元素由+3价变为+2价，被还原，充电时氢元素由+1价变为0价，被还原。
故答案为C、D项。
例5．（2000年全国高考理综题）钢铁
发生电化学腐蚀时,负极发生的反应（）
A．2H++2e-==H2B．2H2O+O2+4e-==4OH-
C．Fe-2e-==Fe2+D．4OH-+4e-==2H2O+O2
解析：
钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，负极为铁，正极为碳，电解质溶液为溶有O2或CO2等气体的水膜。
当水膜呈弱酸性或中性时发生吸氧腐蚀，负极反应为：
Fe-2e-==Fe2+，正极反应为：
2H2O+O2+4e-==4OH-；当水膜呈酸性时发生析氢腐蚀，负极反应为：
Fe-2e-==Fe2+，正极反应为：
2H++2e-==H2。
钢铁的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。
故答案为C项。
5．判断原电池的电极
例6．（2001年广东高考化学题）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：
由此可知，该电池放电时的负极材料是（）
A．Cd（OH）2B．Ni（OH）2
C．CdD．NiO（OH）
解析：
此电池放电时为原电池反应，所列反应由右向左进行，Cd元素由0价变为+2价，失去电子，被氧化，故Cd是电池的负极反应材料。
本题答案为C项。
例7．（2001年上海高考化学题）铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是（）
A．阴极B．正极C．阳极D．负极
解析：
铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池，由于金属活动性Zn＞Cu，故Zn为负极。
答案为D项。
6．原电池原理的综合应用
例8．（2004年天津高考理综题）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（）
A．a电极是负极
B．b电极的电极反应为：
4OH--4e-==2H2O+O2↑
C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
解析：
分析氢氧燃料电池原理示意图，可知a极为负极，其电极反应为：
2H2-4e-==4H+，b极为正极，其电极反应为：
O2+2H2O+4e-==4OH-，电池总反应式为：
2H2+O2==2H2O。
H2为还原剂，O2为氧化剂，H2、O2不需全部储藏在电池内。
故答案为B项。
例9．（2004年江苏高考化学题）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。
锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
Zn（s）+2MnO2（s）+H2O（l）==
Zn（OH）2（s）+Mn2O3（s）
下列说法错误的是（）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：
2MnO2（s）+H2O
（1）+2e-==Mn2O3（s）+2OH-（aq）
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
解析：
该电池的电解液为KOH溶液，结合总反应式可写出负极反应式：
Zn（s）+2OH-（aq）-2e-==Zn（OH）2（s），用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：
2MnO2（s）+H2O
（1）+2e-==Mn2O3（s）+2OH-（aq）。
Zn为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。
1molZn失去2mol电子，外电路中每通过O.2mol电子，Zn的质量理论上减小6.5g。
故答案为C项。
重点突破
一.直击考点：
考点一原电池的工作原理
该考点经常以选择题题型出现。
判断一个装置是否构成原电池的关键就是抓好“一看二标”，即看是否有自发的氧化还原反应存在，以构成原电池的三个条件为标准：
两个活泼性不同的电极、插入电解质溶液、形成闭合回路。
形成闭合回路的方式有多种，可以是用导线连接两个电极，也可以是两电极直接接触。
【例1】在下图所示的装置中，能够发生原电池反应的是（）
考点二原电池正负极的判断方法
该考点经常以选择题题型出现。
原电池正负极的判断方法：
1.据组成原电池的两极的材料判断：
一般为活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极；
2.据电流方向或电子流动方向判断：
电流是由正极流向负极，而电子流动方向是由负极流向正极；
3.据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向判断：
在原电池的电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；
4.据原电池两极发生的变化判断：
原电池的负极总是失电子发生氧化反应，而正极总是得电子发生还原反应；
5.据现象判断：
溶解的一极为负极，增重或者有气泡放出的一极为正极。
【例2】某原电池由M、N两根电极导线和电解质溶液组成，工作时，M电极变粗，N电极变细，由此判断该电池中电极材料和电解质溶液可能是（）
M电极
N电极
电解质溶液
A
锌
铜
稀硫酸
B
铜
铁
稀盐酸
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液
考点三电极反应式的书写
该考点经常以选择题或填空题题型出现。
在书写电极反应式时，首先根据装置或电池反应式，确定好原电池的两极，分析列出两极上反应物，标出反应前后的化合价变化和相同数目的电子得失；然后结合题目给出的电解质溶液，分析电极反应物是否和电解质溶液中的离子共存。
不能共存时，需将电解质溶液中的该成分写入反应的电极反应式中。
【例3】一种甲醇燃料电池中发生的化学反应为：
在碱性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。
该电池负极发生的反应是（）
A．CH3OH（g）+O2（g）=H2O
（1）+CO2（g）+2H+（aq）+2e－
B．O2（g）+4H+（aq）+4e－=2H2O
（1）
C．2CH3OH（g）+12OH-（aq）=2CO2（g）+10H2O
（1）+12e－
D．O2（g）+2H2O
（1）+4e－=4OH－
【解析】准确标注甲醇中碳的化合价是解答的关键。
该燃料电池发生的反应就是甲醇与氧气反应的化学方程式为：
2CH3OH＋3O2
2CO2＋4H2O，分析可知其中化合价升高的为“C”元素，故此在负极上甲醇失电子放电，其电极反应式为：
2CH3OH（g）+12OH-（aq）=2CO2（g）+10H2O
（1）+12e－。
【答案】C
考点四金属的腐蚀和防护
该考点经常以选择题、填空题、实验探究题型出现。
（1）金属的腐蚀过程中化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，但是以后者为主。
其主要的两种形式：
析氢腐蚀与吸氧腐蚀比较如下：
分类
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强（弱酸）
水膜酸性较弱或呈中性
负极反应
Fe–2e-===Fe2+
2Fe–4e-===2Fe2+
正极反应
2H++2e-===H2↑
2H2O+O2+4e-==4OH-
总反应式
Fe+2H+==Fe2++H2↑
2Fe+2H2O+O2==2Fe（OH）2↓
4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3↓
（2）书写电化学腐蚀的电极反应式时，首先分析清楚发生的腐蚀的类型；然后进一步分析得出电极反应式，特别是负极反应式始终是金属失电子而发生氧化反应。
【例4】将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下放入右图所示装置中，下列叙述正确的是（）
A．过一段时间，右端试管中，导管内水柱上升
B．过一段时间，右端试管中，导管内有气泡产生
C．铁钉在该装置中被腐蚀的情况随时间的延长而加快
D．如果把右端的试管中的水换成煤油，则导管不会有任何现象产生
二.走出误区：
误区一机械地认为活泼金属作负极
判断电池的正负极不仅要考虑两极材料的相对活泼性，还要根据电解质溶液的性质来综合考虑，无论是什么类型的原电池：
负极始终发生氧化反应，正极始终发生还原反应。
【例1】将Al片和Cu片用导线联接，一组插入浓硝酸中，一组插入稀氢氧化钠溶液中，分别形成原电池，在这两个原电池中，负极分别为（）
A．Al片、Cu片B．Cu片、Al片
C．Al片、Al片D．Cu片、Cu片
【例2】银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：
此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ）
A.AgB.Zn（OH）2C.Ag2OD.Zn
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