4.1原电池 同步练习题 2023-2024学年高二上学期人教版（2019）化学选择性必修1

4.1原电池同步练习题 一、选择题 1．将表面发黑(黑色物质为Ag2S)的银器浸入盛有食盐水的铝制容器中(如图)，一段时间后黑色褪去。有关说法正确的是 A．该处理过程中电能转化为化学能 B．铝质容器为阳极，其质量变轻 C．Ag2S溶解于食盐水生成了AgCl D．银器为正极，Ag2S被还原为单质银 2．纽扣电池可作计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和，用KOH溶液作电解质溶液，电池的总反应为。关于该电池下列叙述不正确的是 A．电池的正极发生了还原反应 B．Zn为负极，发生氧化反应，反应的过程中失去电子 C．电池工作时，电解质溶液中的阳离子移向正极 D．电池使用时，电子由Zn极经电解质溶液流向Ag2O极 3．锌铜原电池装置如图，下列说法不正确的是 A．锌电极上发生氧化反应 B．盐桥中的移向溶液 C．电子从锌片经电流计流向铜片 D．铜电极上发生反应： 4．A、B、C都是金属，把A放入C盐溶液中，A的表面附着一层C，A与B组成原电池时，A为电池的正极，则A、B、C三种金属的活动性顺序是（ ） A．A>B>C B．A>C>B C．B>A>C D．B>C>A 5．根据Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu的反应原理设计一个原电池，当铁为负极时，正极不可以选用的材料是 A．铂 B．石墨 C．铜 D．锌 6．某同学设计了如下一系列实验用于探究硫酸铜的量对锌与稀硫酸反应生成氢气速率的影响，该同学将表中所给的混合物分别加入6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，记录获得(已换算成标准状况)气体所需时间。忽略溶液体积和温度变化，下列说法错误的是 实验编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 混合物 溶液/mL 50 50 50 50 50 50 固体/g 0 0.5 2.5 5 10 20 时间/min 30 25 23 22 23 35 A．第②组实验从反应开始至收集到气体，反应的平均速率 B．加入适量的硫酸铜，反应生成的铜与锌形成了原电池，从而加快了锌与稀硫酸的反应速率 C．加入硫酸铜较多，生成的铜覆盖在锌表面，有可能会减缓锌与稀硫酸的反应速率 D．实验中将硫酸铜固体改为硫酸钠固体，浓度增大，也能达到加快反应速率的效果 7．页岩气的主要成分为CH4，是我国能源新希望。下列说法正确的是 A．页岩气属于新能源，子孙万代可长久开采 B．页岩气属于生物质能，是可再生能源 C．甲烷完全燃烧过程中，C-H键断裂而释放出热能 D．利用甲烷、氧气、稀硫酸可设计燃料电池 8．普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理、化学特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示，反应的总方程式为：2Cu+Ag2O=Cu2O+2Ag。下列有关说法错误的是 A．正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH- B．测量原理示意图中，电子从Cu经溶液流向Ag2O/Ag电极 C．电池工作时，OH-向Cu电极移动 D．2molCu和1molAg2O的总能量高于1molCu2O和2molAg的总能量 二、填空题 9．根据化学能转化为电能的相关知识，回答下列问题： I.有甲，乙两位同学设计了如图所示的原电池。 (1)写出甲中正极上反应产生的现象为：_______；溶液中的移向_______(填“铝片”或“镁片”) (2)乙中总反应的离子方程式为_______；其中负极电极反应式为_______。 Ⅱ.铅蓄电池是常用的化学电源。 (3)铅蓄电池属于_______(填“一次”或“二次”)电池。已知硫酸铅为不溶于水的白色固体，生成时附着在电极上。写出该电池放电时，正极上的电极反应式：_______。 (4)甲烷(CH4)燃料电池以30%KOH溶液为电解质溶液，该燃料电池放电时负极上的电极反应式为_______；正极附近溶液的碱性_______(填“增强”、“减弱”或“不变”)。 (5)若以上述甲烷燃料电池为电源为铅蓄电池充电，则通入甲烷的一极应与铅蓄电池的_______(填“Pb”或“PbO2”)电极相连。充电一段时间后，铅蓄电池的电极上生成了20.7g的Pb，理论上需要消耗_______L(标况下)的甲烷(假设充电过程中能量的总转化率为70%) 10．工作原理： (以Zn-H2SO4-Cu原电池为例) 电极材料 锌 铜 电极名称 电极反应 Zn-2e-=Zn2+ 2H++2e-=H2↑ 反应类型 _______反应 _______反应 外电路电子流向 由_______片 (_______极)沿导线流向_______片 (_______极) 内电路离子移向 溶液中_______向正极移动，在_______片上被还原为_______；溶液中_______向负极移动。 原电池总反应 Zn+2H+=Zn2++H2↑ 11．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3，可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 (1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：____。 (2)若将(1)中的反应设计成原电池，请写出电极反应式：正极反应：____，负极反应：____。 12．如图是一个原电池装置，请按要求填空。 (1)正极材料是___________，负极材料是___________。 (2)电子的流向是由___________(填“Fe”或“Cu”，不同)极经外电路流向___________极。 (3)写出电极反应式：负极___________，正极___________。 (4)该原电池中发生的总反应离子方程式为___________。 13．短周期五种元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大。A、B、C的单质在常温下都呈气态，C原子最外层电子数是电子层数的3倍，C和E位于同主族。1 mol DAx与足量的A2C反应生成44.8 L（标准状况）G气体。A、B的单质依次为G、T，在密闭容器中充入一定量的G、T，一定条件下发生反应G+T→W（未配平），测得各物质的浓度如表所示。 物质 T G W 10 min时，c/(mol/L) 0.5 0.8 0.2 20 min时，c/(mol/L) 0.3 0.2 0.6 回答下列问题： （1）A、B、C能组成既含离子键又含共价键的化合物，该化合物的化学式为_________。 （2）B、C、D、E的简单离子中，离子半径由大到小排序为__________（用离子符号表示）。 （3）J、L是由A、B、C、E四种元素组成的两种常见酸式盐，J、L混合可产生有刺激性气味的气体，写出这两种溶液发生反应的离子方程式__________；J、L中能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是_______（填化学式）。 （4）B2A4−C2碱性燃料电池放电效率高。该电池放电时生成B2和A2C，正极反应式为________；电池工作一段时间后，电解质溶液的pH_____（填“增大”“减小”或“不变”）。 14．物质的性质决定着反应的多样性。对于与的反应，Z同学就有着不同想法。为此，他设计了以下实验： (1)研究溶液与KI溶液反应 实验Ⅰ：向盛有1 mL 1 mol/L 溶液的试管中加入1 mL 1 mol/L KI溶液，振荡试管，静置。取上层清液，向其中加入___________，溶液无明显变化。 结论Ⅰ：二者混合只发生沉淀反应，无明显氧化还原反应。 (2)探究的氧化性强弱 实验Ⅱ：将打磨光亮的铁丝伸入1 mol/L 溶液中，一段时间后将铁丝取出。除去溶液中剩余的，取1~2 mL溶液于试管中，加入试剂X，振荡，溶液变为红色，证明溶液中存在。试剂X应为___________。 结论Ⅱ：___________。 已知氧化性大于，则证明可与发生氧化还原反应。 (3)①X同学测得常温下该溶液的pH为5.5，于是对结论Ⅱ提出质疑，认为可能是酸性条件下体现了氧化性。 为了验证其质疑是否正确，他设计了一个对比实验：将打磨光亮的铁丝伸入___________溶液中，一段时间后将铁丝取出。取1~2 mL溶液于试管中，加入试剂X，观察溶液是否呈红色。 ②同时，X同学考虑到溶液与KI溶液反应体系中存在竞争反应。所以，他设计了以下实验来探究与的氧化还原反应 根据此装置，盐桥中可选择___________作为电解质。 a．KCl b． c． 在此实验中，可通过___________(填实验现象)证明与一定发生了氧化还原反应。 (4)X同学查阅资料，得知常温下， 、 ，试从速率和平衡两个方面解释溶液与KI溶液混合只发生沉淀反应而无明显氧化还原反应的可能原因：___________。 【参考答案】 一、选择题 1．D 【分析】将表面发黑的银器浸入盛有食盐水的铝制容器中，形成原电池装置，铝做负极失电子，Ag2S做正极得电子生成Ag。 解析：A．该处理过程利用了原电池的原理，化学能转化为电能，A错误； B．铝质容器为负极，铝失电子转化为铝离子，质量变轻，B错误； C．Ag2S做正极得电子转化为Ag从而使银器表面黑色褪去，不是因为其溶解于食盐水中生成了AgCl，C错误； D．银器为正极，Ag2S得电子被还原为Ag单质，D正确； 故答案选D。 2．D 解析：A．电池正极发生的是还原反应，故A正确； B．根据电池的总反应可知，Zn的化合价升高，失去电子，作负极，发生氧化反应，故B正确； C．电池工作时，根据异性相吸原理，电解质溶液中的阳离子移向正极，故C正确； D．电子由负极经导线流向正极，电子不能进入电解质溶液中，故D错误； 故选D。 3．B 解析：分析：由图可知，该装置为原电池，比活泼，作负极，电极反应式为，作正极，电极反应式为，据此作答。 A．Zn作负极失电子发生氧化反应，故A正确； B．原电池工作时，阳离子向正极移动，因而钾离子移向硫酸铜溶液，故B错误； C．原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，故C正确； D．作正极，电极反应式为，故D正确； 故选：B。 4．C 解析：由题意可知，A可以置换出C，所以A的活动性大于C，A与B组成原电池，A为正极，所以B大于A，所以活动性顺序B>A>C； 故答案为C。 5．D 解析：当铁做负极时，正极的金属材料的金属活动性应该弱于铁的金属活动性，所以锌不可选，D项符合题意。 6．D 解析：A．收集到气体，标况下为，消耗的氢离子物质的量为，浓度为,根据速率公式计算：，A正确； B．加入适量的硫酸铜，发生反应：，反应生成的铜与锌形成了原电池，从而加快了锌与稀硫酸的反应速率，B正确； C．若加入硫酸铜较多，生成的铜覆盖在锌表面，减少了硫酸和锌的接触面，会减缓锌与稀硫酸的反应速率，C正确； D．该反应是，与无关，浓度增大，不能改变反应速率，D错误； 故选D。 7．D 解析：A．页岩气属于化石能源，是不可再生资源，不是新能源，故A错误； B．页岩气属于化石能源，是不可再生资源，故B错误； C．断裂化学键要吸收能量，C-H 键断裂吸收热能，同时形成新化学键释放能量，故C错误； D．甲烷和氧气的反应属于自发的氧化还原反应，稀硫酸为电解质溶液，所以利用甲烷、氧气、稀硫酸可设计燃料电池，故D正确； 综上所述答案为D。 8．B 解析：A．由总反应知Ag2O得电子变为Ag，则正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，A正确； B．Cu失去电子，为负极，则Ag2O/Ag为正极，电子从Cu经外电路流向Ag2O/Ag电极，电子不能通过溶液，B错误； C．阴离子向负极移动，故OH-向Cu电极移动，C正确； D．此装置能量转化为化学能转化为电能，即反应物总能量高于生成物总能量，故2molCu和1molAg2O的总能量高于1molCu2O和2molAg的总能量，D正确； 故答案为B。 二、填空题 9．(1) 有气泡冒出 镁片 (2) 2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑ Al-3e-+4OH- =+2H2O (3) 二次 PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2O (4) CH4-8e-+10OH-=+7H2O 增强 (5) Pb极 0.8 解析：（1）甲中镁的金属性强于铝，形成原电池时镁为负极，铝为正极，正极上氢离子得电子产生氢气，反应产生的现象为：有气泡冒出；原电池中阴离子向负极移动，故溶液中的移向负极镁片； （2）乙中铝、镁氢氧化钠溶液形成原电池，相当于自发进行的反应铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，故总反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑；其中负极上铝负电子产生偏铝酸根离子，电极反应式为Al-3e-+4OH- =+2H2O； （3）铅蓄电池可以反复充电、放电，属于二次电池；已知硫酸铅为不溶于水的白色固体，生成时附着在电极上。该电池放电时，正极上二氧化铅得电子产生硫酸铅，电极反应式为：PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2O； （4）在原电池中负极失去电子，发生氧化反应。所以甲烷在负极通入。由于电解质是氢氧化钾，所以负极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O；正极上水得电子产生氧气和氢氧根离子，正极附近溶液的碱性增强； （5）甲烷燃料电池为电源为铅蓄电池充电，则通入甲烷的一极为负极，应与铅蓄电池的阴极相连，即与Pb电极相连； 充电一段时间后，铅蓄电池的电极上生成了20.7g的Pb，即0.1mol，转移电子数为0.2mol，根据反应CH4-8e-+10OH-=+7H2O，理论上需要消耗0.8L(标况下)的甲烷(假设充电过程中能量的总转化率为70%)。 10． 氧化 还原 锌 负 铜 正 H+ 铜 H2 SO 解析：锌作负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，即溶液中氢离子发生还原反应；电子的流向和电流的方向相反，因此外电路电子流向为由负极即锌片沿导线流向正极，即铜片；内电路离子移向为溶液中阳离子即氢离子向正极移动，在铜片上被还原为氢气；溶液中阴离子即SO向负极移动。 11．(1)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ (2) 2Fe3+2e-=2Fe2+ Cu-2e-=Cu2+ 解析：（1）有强氧化性，能把金属铜氧化成铜离子，自身被还原成，反应方程式为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，故答案为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。 （2）设计成原电池时，负极_上发生氧化反应，正极上发生还原反应，该电池反应中三价铁离子得电子发生还原反应，所以正极＝上的电极反应式为，铜失电子发生氧化反应，所以负极上的电极反应式为；电池反应中发生氧化反应的金属作负极，所以铜作负极，不如负极活泼的金属或导电的非金属作正极，可选石墨作正极，发生还原反应的电解质溶液作原电池的电解质溶液，故答为：；。 12． Cu Fe Fe Cu Fe-2e-=Fe2+ Cu2++2e-=Cu Fe+Cu2+=Fe2++Cu 解析：(1)金属活动性Fe>Cu，装置中存在总反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，Fe失电子，为负极，Cu为正极，故答案为：Cu；Fe； (2)电子的流向是由负极经外电路流向正极，即电子由铁电极流出经外电路流向铜电极，故答案为：Fe；Cu； (3) Fe为负极，失电子，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+，Cu为正极，正极反应式Cu2++2e-=Cu，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；Cu2++2e-=Cu； (4)金属活动性Fe>Cu，装置中存在总反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，故答案为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu。 13． NH4NO3或NH4NO2 S2－> N3－>O2－>Mg2＋ HSO3－＋H＋=SO2↑＋H2O NH4HSO3 O2＋2H2O＋4e－=4OH－ 减小 【分析】C原子最外层电子数是电子层数的3倍，推知C为氧，C和E位于同主族，故E为硫，A、B的单质在常温下都呈气态，且A、B、C原子序数递增，故A为氢，B为氮，1 mol DAx与足量的A2C（水）反应生成44.8 L（标准状况）G（氢气）气体，可知D为金属，DAx中氢显负价，失电子，则x=2，D显+2价，A、B、C、D、E的原子序数依次增大，故D为镁， 综上所述，A为氢，B为氮，C为氧，D为镁，E为硫，G为氢气，T为氮气，W为氨气。 解析：（1）A为氢，B为氮，C为氧，组成的离子化合物可能为 或， 故答案为： 或； （2）B为氮，C为氧，D为镁，E为硫，原子核外有三层电子半径最大，、、电子层数均为两层，核外电子排布相同，质子数越多半径越小，故离子半径， 故答案为：； （3） 由氢、氮、氧、硫四种元素组成的两种常见酸式盐，混合可产生有刺激性气味的气体，推测两种盐分别为和，产生的气体为二氧化硫，二者反应的离子方程式为： ，和中能还原高锰酸钾使其褪色， 故答案为：；； （4）碱性燃料电池中，正极发生还原反应，氧气生成氢氧根，电极反应式为：，电池总反应为：，反应中没有消耗溶液中的氢氧根，但是产生了水，造成溶液体积增大，碱性减弱，pH减小， 故答案为：；减小。 14．(1)淀粉溶液 (2) KSCN溶液 银离子具有强氧化性，和铁反应生成铁离子 (3) NaNO3 b 电极b上析出金属银，电极a附近溶液变紫红色 (4)Ag＋与I−生成沉淀反应的平衡常数远比氧化还原反应的平衡常数大，Ag＋与I−生成沉淀反应的反应速率远比氧化还原反应的反应速率大 解析：（1）向盛有1mL1mol/LAgNO3溶液的试管中加入1mL1mol/LKI溶液，振荡试管，静置，取上层清液，向其中加入淀粉溶液，溶液无明显变化，则二者混合只发生沉淀反应，无明显氧化还原反应，故答案为淀粉溶液。 （2）将打磨光亮的铁丝伸入1mol/LAgNO3溶液中，一段时间后将铁丝取出，除去溶液中剩余的Ag＋，取1～2mL溶液于试管中，加入试剂KSCN溶液，振荡，溶液变为红色，证明溶液中存在Fe3＋，则试剂X应为KSCN溶液，得到结论Ⅱ：银离子具有强氧化性，和铁反应生成铁离子，故答案为KSCN溶液；银离子具有强氧化性，和铁反应生成铁离子。 （3）①为验证是否为银离子氧化铁生成铁离子的主要原因，将打磨光亮的铁丝伸入NaNO3溶液中，一段时间后将铁丝取出，取1～2mL溶液于试管中，加入试剂X，观察溶液若不呈红色，这样离子浓度保持不变，就可以进行比较得到结论Ⅱ正确，故答案为NaNO3； ②X同学考虑到AgNO3溶液与KI溶液反应体系中存在竞争反应，设计了实验来探究Ag＋与I−的氧化还原反应，盐桥中可选择KNO3溶液，氯化钾中氯离子会结合银离子生成沉淀，硫酸钾溶液中硫酸根离子也会结合银离子形成沉淀，会干扰实验，在此实验中，电极a为原电池的负极，电极反应：2I−−2e−＝I2，电极b为原电池的正极，电极反应：Ag＋＋e−＝Ag，可通过电极b上析出金属银，电极a附近溶液变紫红色现象，证明Ag＋与I−一定发生了氧化还原反应，故答案为b；电极b上析出金属银，电极a附近溶液变紫红色。 （4）从所给的数据可知，两种溶液混合时，Ag＋与I−生成沉淀反应的平衡常数远比氧化还原反应的平衡常数大，且Ag＋与I−生成沉淀反应的反应速率远比氧化还原反应的反应速率大，故答案为Ag＋与I−生成沉淀反应的平衡常数远比氧化还原反应的平衡常数大，Ag＋与I−生成沉淀反应的反应速率远比氧化还原反应的反应速率大。 学科网（北京）股份有限公司 $$