学年高中化学课时提升作业十五41原电池新人教版选修4.docx
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学年高中化学课时提升作业十五41原电池新人教版选修4
课时提升作业（十五）
原 电 池
（25分钟·50分）
一、选择题（本题包括7小题，每小题4分，共28分）
1.（2015·洛阳高二检测）下列装置不可以组成原电池的是（ ）
【解析】选C。
C中的装置不能形成闭合回路。
2.（2015·嘉兴高二检测）①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。
①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少，据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是（ ）
A.①③②④ B.①③④②
C.③④②①D.③①②④
【解析】选B。
由原电池原理判断金属活动性，①②相连，外电路电流从②流向①，②为正极，金属活动性①>②；①③相连，③为正极，金属活动性①>③；②④相连，②上有气泡（H2）逸出，②为正极，金属活动性④>②；③④相连，③的质量减少，③为负极，则金属活动性③>④，即金属活动性顺序为①>③>④>②，B正确。
3.（2015·桂林高二检测）理论上不能设计为原电池的化学反应是（ ）
A.CH4（g）+2O2（g）
CO2（g）+2H2O（l） ΔH<0
B.HNO3（aq）+NaOH（aq）
NaNO3（aq）+H2O（l） ΔH<0
C.2H2（g）+O2（g）
2H2O（l） ΔH<0
D.2FeCl3（aq）+Fe（s）
3FeCl2（aq） ΔH<0
【解析】选B。
任何自发的氧化还原反应从理论上都可以设计成原电池。
B项不是氧化还原反应。
4.（双选）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，下列关于该装置的说法正确的是（ ）
A.外电路的电流方向为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极上发生的是氧化反应，Y极上发生的是还原反应
D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y
【解析】选C、D。
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为铁，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正确；若两电极均为金属，活泼金属作负极，故有活动性X>Y。
【互动探究】
（1）放电一段时间后，溶液的pH如何变化？
提示：
放电一段时间后，H+浓度降低，pH升高。
（2）若将电解质溶液换为NaOH溶液，电极X可选用什么材料？
提示：
可选用铝片。
5.（2015·承德高二检测）X、Y两根金属棒插入Z溶液中构成如图的装置，实验中电流表指针发生偏转，同时X棒变粗，Y棒变细，则X、Y、Z可能是下列中的
（ ）
编号
X
Y
Z
A
Zn
Cu
稀硫酸
B
Cu
Zn
稀硫酸
C
Cu
Ag
硫酸铜溶液
D
Ag
Zn
硝酸银溶液
【解析】选D。
由题意可知该装置是原电池，X棒变粗，Y棒变细，说明X为正极，Y为负极，且电解质溶液中要有离子在X极析出使X棒变粗，还要使Y极溶解。
D项中Zn棒溶解，X极上析出Ag，符合题目要求。
【互动探究】
（1）若线路中共转移2mol电子，则两极的质量差变化多少？
提示：
D项中。
转移2mol电子时，溶解的Zn为1mol，析出的Ag为2mol，两极的质量差变化为2mol×108g·mol—1+1mol×65g·mol—1=281g。
（2）若将“X棒变粗”改为“X棒有气泡产生”应该选哪个选项？
提示：
选B。
由题意知X为正极，应该为较不活泼的金属，有气泡产生则电解质为酸，故选B。
6.（2015·西安高二检测）下图甲和乙是双液原电池装置。
由图可判断下列说法错误的是（ ）
A.甲图电池反应的离子方程式为Cd（s）+Co2+（aq）
Co（s）+Cd2+（aq）
B.2Ag（s）+Cd2+（aq）
Cd（s）+2Ag+（aq）反应能够发生
C.盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性
D.乙图当有1mol电子通过外电路时，正极有108gAg析出
【解析】选B。
甲图中Co为正极，Cd为负极，所以离子反应方程式为Cd（s）+Co2+（aq）
Co（s）+Cd2+（aq），正确；从乙图分析，银作正极，Co为负极，所以Co能置换出银，错误；盐桥可以将两个烧杯中的溶液连接形成闭合回路，保证离子移动，使溶液保持电中性，正确，乙图中当有1mol电子转移时有1mol银析出，即108克银，正确。
7.（2015·东营高二检测）Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgCl+Mg
Mg2++2Ag+2Cl-。
有关该电池的说法正确的是
（ ）
A.Mg为电池的正极
B.负极反应为AgCl+e-
Ag+Cl-
C.Cl-向含有AgCl的电极移动
D.可用于海上应急照明供电
【解析】选D。
根据题意知Mg为还原剂，是负极、失电子，所以A、B都错误，原电池中阴离子向负极移动，C错误。
【方法规律】解答陌生原电池题的基本方法
（1）分析给出的氧化还原反应中的化合价变化，确定还原剂和氧化剂。
（2）还原剂在负极失去电子，发生氧化反应，氧化剂在正极得到电子，发生还原反应，且若还原剂是金属单质，则金属必作负极。
（3）电子和离子的移动方向按一般的原电池原理进行分析，电子在外电路由负极流向正极，溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极。
二、非选择题（本题包括2小题，共22分）
8.（10分）（2015·武汉高二检测）将Fe片和石墨用导线相连，一组插入稀硫酸中，一组插入FeCl3溶液中，分别形成了原电池。
（1）这两个原电池中，正极分别是________。
A.石墨、石墨 B.石墨、Fe片
C.Fe片、Fe片D.Fe片、石墨
（2）写出插入稀硫酸中形成原电池的正极反应式（用离子方程式表示）_________
_________________________。
（3）写出插入FeCl3溶液中形成原电池的电池总反应式（用离子方程式表示）____
__________________________。
【解析】当电解质溶液为H2SO4时，总反应为Fe+H2SO4
FeSO4+H2↑，则负极为Fe，正极为石墨，正极反应式为2H++2e-
H2↑；当电解质溶液为FeCl3时，总反应为Fe+2FeCl3
3FeCl2，离子方程式为Fe+2Fe3+
3Fe2+，负极为Fe，正极为石墨。
答案：
（1）A
（2）2H++2e-
H2↑
（3）2Fe3++Fe
3Fe2+
9.（12分）（2015·宜昌高二检测）某实验小组的同学对电化学原理进行了一系列探究活动，某实验小组依据氧化还原反应：
Fe+Cu2+
Fe2++Cu，设计的原电池装置如图所示：
请回答下列问题：
（1）铁电极是原电池的________极，电极反应式为________________________，
（2）石墨电极是原电极的____________极，电极反应式为__________________。
（3）反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差18g，则导线中通过________mol电子。
【解析】
（1）Fe作原电池的负极，电极反应式为Fe-2e-
Fe2+。
（2）石墨作原电池的正极，电极反应式为Cu2++2e-
Cu。
（3）若线路中有2mol电子转移时，开始两电极的质量相等，负极质量减小56g，则正极质量增加64g，两极的质量差为56g+64g=120g，所以当两电极质量相差18g时，有
mol=0.15mol，Fe失去电子，则转移电子的物质的量是
0.3mol。
答案：
（1）负 Fe-2e-
Fe2+
（2）正 Cu2++2e-
Cu （3）0.3
（30分钟·50分）
一、选择题（本题包括6小题，每小题5分，共30分）
1.（2015·无锡高二检测）将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸中，并经过一段时间后，下列叙述中正确的是（ ）
A.负极有Cl2逸出，正极有H2逸出
B.负极附近Cl-的浓度减小
C.正极附近Cl-的浓度逐渐增大
D.溶液中Cl-的浓度基本不变
【解析】选D。
在该原电池中，Fe为负极，电极反应为Fe-2e-
Fe2+，正极为Ag，电极反应为2H++2e-
H2↑，整个溶液中Cl-的浓度基本保持不变，故D正确。
2.可以将反应Zn+Br2
ZnBr2设计成原电池，下列4个电极反应：
①Br2+2e-
2Br-，②2Br--2e-
Br2，
③Zn-2e-
Zn2+，④Zn2++2e-
Zn，
其中表示该电池工作时负极和正极反应的分别是（ ）
A.②和③ B.②和①
C.③和①D.④和①
【解析】选C。
该电池工作时负极反应物为Zn，失电子被氧化，正极反应物为Br2，得电子被还原。
3.下列叙述正确的是（ ）
A.反应AlCl3+4NaOH
NaAlO2+3NaCl+2H2O，可以设计成原电池
B.Zn和稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液能加快产生H2的速率
C.把Fe片和Cu片放入稀硫酸中，并用导线把二者相连，观察到Cu片上产生大量气泡，说明Cu与H2SO4能发生反应而Fe被钝化
D.在原电池中，活泼金属一定作负极
【解析】选B。
A项，反应为非氧化还原反应，不能设计成原电池，错误；B项，Zn和CuSO4溶液反应生成Cu，构成Zn-Cu-H2SO4原电池，加快产生H2的速率，正确；C项，构成原电池，Fe片作负极发生氧化反应，Cu片作正极，H+发生还原反应，错误；D项，在Al-Mg-NaOH原电池中，Al作负极，错误。
【易错提醒】判断电极时，不能简单依据金属的活泼性来判断，要注意以下特例：
（1）在Al、Mg、强碱溶液构成的原电池中，Al作负极，Mg作正极。
（2）在Fe（或Al）、Cu、浓硝酸构成的原电池中，由于Fe、Al被钝化作正极，Cu作负极。
4.下列事实不能说明Al的金属活动性比Cu强的是（ ）
A.常温下将铝投入CuSO4溶液中
B.常温下将铝和铜用导线连接一起放入稀盐酸中
C.常温下将铝和铜不用导线连接一起放入稀盐酸中
D.常温下将铝和铜用导线连接一起放入氢氧化钠溶液中
【解析】选D。
A项，铝表面析出红色物质，说明铝把铜置换出来，即铝比铜活泼；B项，构成原电池，铝作负极，铜作正极，说明铝比铜活泼；C项，铝与盐酸剧烈反应，铜不反应，说明铝比铜活泼；D项，在氢氧化钠溶液中能反应生成气体的金属，其活动性不一定强，如Mg和Al。
5.（2015·日照高二检测）如图所示的装置中，在产生电流时，以下说法正确的是（ ）
A.Fe是正极，C是负极
B.负极反应式为Fe-3e-
Fe3+
C.盐桥中阴离子移向FeCl3溶液
D.导线中的电流由石墨电极流向Fe电极
【解析】选D。
由于Fe+2FeCl3
3FeCl2，所以Fe为负极，C为正极。
负极：
Fe-2e-
Fe2+，正极：
2Fe3++2e-
2Fe2+。
盐桥中的阴离子移向负极区域。
【互动探究】
（1）若线路中转移1mol电子时，溶解铁的质量是多少？
提示：
28g
（2）将上题中的铁棒换成铜棒，是否有电流产生？
提示：
是。
发生的原电池反应为Cu+2FeCl3
2FeCl2+CuCl2，为氧化还原反应，可构成原电池。
6.（2015·常德高二检测）如图所示的原电池可测量空气中Cl2的含量（原电池的电解质是含有自由移动Ag+的固体物质）。
下列分析不正确的是（ ）
A.电子由Ag电极经外电路流向Pt电极
B.空气中c（Cl2）越大，Ag极消耗速率越快
C.正极反应：
Cl2+2e-+2Ag+
2AgCl
D.原电池工作时电解质中Ag+数目减少
【解析】选D。
正极为Pt电极，负极为Ag电极，总反应式为Cl2+2Ag
2AgCl，负极反应为2Ag-2e-
2Ag+，正极反应为Cl2+2e-+2Ag+
2AgCl，电子从负极流向正极，电流从正极流向负极。
空气中c（Cl2）越大，反应速率越快，Ag极消耗速率越快。
负极为Ag电极，溶液中的Ag+数目不变。
二、非选择题（本题包括2小题，共20分）
7.（10分）由A、B、C、D四种金属按表中装置图进行实验。
装置
现象
二价金属A不断地溶解
C的质量增加
A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题：
（1）装置甲中负极的电极反应式是_______________________________。
（2）装置乙中正极的电极反应式是_______________________________。
（3）装置丙中溶液的pH______（填“变大”“变小”或“不变”）。
（4）四种金属活泼性由强到弱的顺序是____________________________。
【解析】甲、乙、丙均为原电池装置。
依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性A>B；乙中C的质量增加，即析出Cu，则B为负极，活泼性B>C；丙中A上有气体即有H2产生，则A为正极，活泼性D>A，随着H+的消耗，pH变大。
答案：
（1）A-2e-
A2+
（2）Cu2++2e-
Cu
（3）变大 （4）D>A>B>C
【互动探究】
（1）请写出丙装置的正极反应式。
提示：
2H++2e-
H2↑。
（2）若用A、B为电极与硫酸铜溶液组成原电池，则哪个是负极？
正极反应式是什么？
提示：
由原题解析知金属活泼性A大于B，故A、B组成的原电池，A是负极，B是正极。
正极反应式为Cu2++2e-
Cu。
8.（10分）（2015·常州高二检测）Ⅰ.某化学活动小组利用如下甲装置对原电池进行研究，请回答下列问题：
（其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂）
（1）在图甲装置中，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中的离子移动方向为K+移向________（填“A”或“B”）烧杯。
（2）锌电极为电池的________极，发生的电极反应式为___________________；
铜电极上发生的电极反应式为________________________________________；
Ⅱ.该小组同学提出设想：
如果将实验中的盐桥换为导线（铜制），电流计指针是否也发生偏转呢？
带着疑问，该小组利用图乙装置进行了实验，发现电流计指针同样发生偏转。
回答下列问题：
（3）对于实验中产生电流的原因，该小组进了深入探讨，后经老师提醒注意到使用的是铜导线，烧杯A实际为原电池，烧杯B成了用电器。
对于图乙烧杯A实际是原电池的问题上，该小组成员发生了很大分歧：
①一部分同学认为是由于ZnSO4溶液水解显酸性，此时原电池实际是由Zn、Cu作电极，H2SO4溶液作为电解质溶液而构成的原电池。
如果这个观点正确，那么原电池的正极反应式为____________________________________________。
②另一部分同学认为是溶液酸性较弱，由于溶解在溶液中的氧气的作用，使得Zn、Cu之间形成原电池。
如果这个观点正确，那么原电池的正极反应式为___
___________________________________________。
（4）若第（3）问中②观点正确，则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。
其具体装置为以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，最终铝变成氢氧化铝。
请写出该电池工作时总反应的化学方程式_______________。
【解析】Ⅰ.电极反应式为
负极：
Zn-2e-
Zn2+ 正极：
Cu2++2e-
Cu
所以K+应移向正极区域即移向B烧杯。
Ⅱ.（3）①若是酸性引起的，电极反应式为
负极：
Zn-2e-
Zn2+ 正极：
2H++2e-
H2↑
②若是O2作用引起的，电极反应式为
负极：
2Zn-4e-
2Zn2+
正极：
O2+4e-+2H2O
4OH-
（4）Al作负极，石墨为正极，海水作为电解质溶液，电极反应式为
负极：
4Al-12e-
4Al3+
正极：
3O2+12e-+6H2O
12OH-
总反应式为
4Al+3O2+6H2O
4Al（OH）3。
答案：
（1）B
（2）负 Zn-2e-
Zn2+
Cu2++2e-
Cu
（3）①2H++2e-
H2↑
②O2+2H2O+4e-
4OH-
（4）4Al+3O2+6H2O
4Al（OH）3
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