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

4.1原电池同步练习题 一、选择题 1．下列有关原电池原理的叙述正确的是 A．原电池工作时，活泼金属一定作负极 B．原电池工作时，阳离子向负极移动 C．原电池工作时，电解质溶液不一定参加电极反应 D．原电池工作时，电子由负极经电解质溶液流向正极 2．镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下： 下列说法不正确的是 A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能 B．断开K1、合上K2，电极B为阳极，发生氧化反应 C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度增大 D．镍镉二次电池的总反应： 3．一种以(H元素为-1价)和为原料的新型电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电池的正极反应为 B．电池放电时从b极区移向a极区 C．电子从电极b经外电路流向电极a D．b极室的输出液经处理后可输入a极室循环利用 4．原电池工作时 A．正极发生氧化反应 B．负极发生氧化反应 C．电子从正极流出 D．负极质量一定减轻 5．1799年意大利物理学家伏打发明了伏打电池，其在早期被称为“电堆”。他把金属条浸入强酸溶液中时，发现在两个金属条间产生了稳定而又强劲的电流。他又用不同的金属进行实验，发现铜和锌是最合适的金属，并发明了伏打电池(即为原电池的原型)。如图是伏打电堆的一种，下列有关该电池的说法正确的是 A．若湿布片所含的为饱和食盐水，则在电池工作时，铜片附近会有产生 B．该电池正极电极反应式为 C．电池工作一段时间后，湿布片上可能会有产生 D．电池工作一段时间后，电池质量一定不会变 6．某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的催化还原，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是 A．电池工作过程中a极区附近溶液的增大 B．b极反应式： C．电池工作过程中，电子由a极流向极 D．每生成标况下，则处理 7．下列说法正确的是 A．化学电源均无害 B．化学电源即为可充电电池 C．太阳能电池不是化学电池 D．化学电池所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位 8．微生物电池的总反应为：C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是 A．放电时正极产生CO2气体 B．微生物所在电极区放电时发生氧化反应 C．电池工作时，质子移向O2所在电极 D．O2所在电极区发生反应为：O2＋4H+＋4e=2H2O 9．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法正确的是 A．燃料电池总反应和燃料燃烧方程式不相同 B．正极的电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+ C．质子通过交换膜从正极区移向负极区 D．葡萄糖在微生物的作用下将化学能转化为电能，形成原电池 10．现有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接浸入酸性电解质溶液，形成闭合电路，B易腐蚀，将A与D用导线连接浸入酸性电解质溶液电流从D流向A，若将C浸入B的盐溶液中，有金属B析出，这四种金属的活动性顺序为 A．C＞B＞A＞D B．D＞A＞B＞C C．D＞B＞A＞C D．D＞C＞A＞B 二、填空题 11．根据化学能转化电能的相关知识，回答下列问题： Ⅰ．理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“”设计一个化学电池(正极材料用碳棒)，回答下列问题： (1)该电池的负极材料是___________，发生___________(填“氧化”或“还原”)反应，电解质溶液是___________。 (2)正极上出现的现象是___________。 (3)若导线上转移电子，则消耗铜___________。 Ⅱ． 有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入的溶液中，乙同学将电极放入的溶液中，如图所示。 (4)写出甲中正极的电极反应式：___________。 (5)写出乙中总反应的离子方程式：___________。 12．回答下列问题 (1)原电池装置中，电子的流动方向是从_______极到_______极； (2)由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，正极是_______，发生_______反应，电极反应是_______； (3)负极是_______，发生_______反应，电极反应是_______。 13．甲醇燃料电池以甲醇为燃料。如图所示，在有水的条件下液态甲醇在负极上被氧化，产生二氧化碳和氢离子并流出电子氢离子经过质子交换膜，在正极上与氧气和流入的电子反应生成水。 甲醇燃料电池的工作原理示意图 写出上述过程中电极上发生的半反应及总反应。 (1)半反应：___________ (2)总反应：___________ 14．U、V、W、X、Y、Z原子序数依次增大，位于元素周期表三个短周期的主族元素。V元素的一种中子数为6的核素被用来作为相对原子质量和阿伏加德罗常数的标准。W元素的一种气态同素异形体位于平流层，可以吸收紫外线使人和生物免受紫外线的过度照射。X、Y、Z最高价氧化物对应的水化物两两间均能反应，Z的气态氢化物水溶液是一种强酸溶液。 (1)X、W按照原子个数比1：1形成的化合物与反应的化学方程式是___________。 (2)X、Z、W按照原子个数比1：1：1形成的化合物是一种常见的消毒剂，该消毒剂的水溶液在空气中能杀菌消毒的原因是___________(结合化学方程式解释)。 (3)我国首创的海洋电池以Y的单质为负极，铂网为正极，空气作氧化剂，海水作电解质溶液。电池的正极反应式为___________，电池总反应的化学方程式为___________。 (4)Z的单质和X的最高价氧化物的水化物反应时，生成的XZW和物质的量比是1：2，反应的离子方程式是___________。 (5)标准状况下，将4.48L 气体通入150mL 的XWU水溶液中反应后，离子浓度从大到小的顺序是___________。 15．氯化铁是重要的化工原料。针对氯化铁的实验室制备方法，回答下列问题： Ⅰ．的制备 制备流程图如下： (1)将废铁屑分批加入稀盐酸中，至盐酸反应完全。判断反应完全的现象为___________。含有少量铜的废铁屑比纯铁屑反应快，原因为___________。 (2)操作①所必需的玻璃仪器中，除烧杯外还有___________。 (3)检验溶液中是否残留的试剂是___________。 (4)为增大溶液的浓度，向稀溶液中加入纯Fe粉后通入。此过程中发生的主要反应的离子方程式为___________。 (5)操作②为___________。 Ⅱ．由制备无水 将与液体混合并加热，制得无水。已知沸点为77℃，反应方程式为：，装置如下图所示(夹持和加热装置略)。 (6)仪器A的名称为___________，其作用为___________。NaOH溶液的作用是___________。 (7)干燥管中无水不能换成碱石灰，原因是___________。 (8)由下列结晶水合物制备无水盐，适宜使用上述方法的是___________(填序号)。 a． b． c． 【参考答案】 一、选择题 1．C 【分析】原电池是把化学能转变为电能的装置，原电池放电时，负极上失去电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，电子从负极沿导线流向正极，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，据此回答判断。 解析：A．原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属（或非金属）作正极，活泼金属不一定作负极，故A错误； B．原电池放电时，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故B错误； C．原电池工作时，电解质溶液不一定参加电极反应如氢氧燃料电池，用硫酸钠作电解质的目的是增强溶液的导电性，故C正确； D．电子由负极经导线流向正极，故D错误； 故答案选C。 【点睛】本题考查了原电池原理，难度不大，会判断电子在外电路的流向及溶液中阴阳离子的移动方向。 2．C 【分析】由图可知，与直流电源负极相连的电极A为充电时的阴极、放电时的负极，电极B充电时为阳极、放电时为正极，放电时，Cd在负极上失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2，电极反应式为Cd—2e—+2OH—=Cd(OH)2，NiOOH在正极上得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，电极反应式为2NiOOH+2e—+2H2O=2Ni(OH)2+2OH—，二次电池的总反应为。 解析：A．由图可知，断开K2、合上K1，该装置为化学能转化为电能的原电池，故A正确； B．断开K1、合上K2，该装置为电解池，电极B为电解池的阳极，Ni(OH)2在阳极上失电子发生氧化反应生成NiOOH，故B正确； C．电极B发生氧化反应时，该装置为电解池，电解的总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O，反应生成水使氢氧化钾溶液的浓度减小，故C错误； D．由分析可知，二次电池的总反应为，故D正确； 故选C。 3．D 【分析】以硼氢化合物(B元素的化合价为+3价)和作原料的燃料电池，电解质溶液呈碱性，由工作原理装置图可知，左侧a极为负极，发生氧化反应，电极反应式为BH+8OH--8e-=BO+6H2O，右侧b极为正极，发生还原反应，得到电子被还原生成OH-，电极反应式为+2e-=2OH-，据此解答。 解析：A．由分析可知，正极发生反应为：+2e-=2OH-，故A错误； B．原电池放电时，阳离子移向正极b极，故B错误； C．电子由负极经外电路流向正极，应该从电极a经外电路流向电极b，故 C错误； D．b极电极反应式为：+2e-=2OH-，产生的氢氧化钠溶液可以循环使用，故D正确； 故答案选D。 4．B 解析：试题分析：原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，正极得到电子，发生还原反应，B正确，A、C不正确；负极电极材料不一定失去电子，例如燃料电池中，电极不参与反应，D不正确，答案选B。 考点：考查原电池的有关判断 点评：本题是基础性知识的考查，主要是检验学生对原电池原理的理解掌握程度，培养学生的学习积极性。 5．C 解析：A．当湿布片所含的溶液为饱和食盐水时，铜片为正极，在铜片上得电子，铜片附近不会生成气体．A项错误； B．由于无法判断湿布片所含溶液酸碱性，所以无法判断电池具体的电极反应式，B项错误； C．当湿布片所含溶液为碱性时，负极会产生，由于在pH等于8.1时开始沉淀，所以湿布片上可能会产生沉淀，C项正确； D．若湿布片所含的是饱和食盐水，根据该原电池的工作原理可知，原电池在工作一段时间后，总质量会增加，增加的质量来自于，D项错误； 故选：C。 6．A 【分析】由图可知，a极乙酸生成二氧化碳和氢离子，发生氧化反应为负极，反应为；b极转化为，发生还原反应，为正极，反应为； 解析：A．电池工作过程中a极区生成氢离子，溶液的减小，故A错误； B．b极发生还原反应，电极式正确，故B正确； C．电池工作过程中，电子由负极流向正极，由a极流向极，故C正确； D．每生成标况下，二氧化碳的物质的量为1.5mol，转移电子6mol，根据电子守恒可知，处理，故D正确； 故选A。 7．C 解析：A．部分化学电源含有重金属离子，危害环境和人体健康，A错误； B．化学电源分为一次电源和二次电源，只有二次电源才是可充电电池，B错误； C．太阳能电池没有发生化学变化，不是化学电池，C正确； D．火力发电居于人类社会现阶段总耗电量的首位，不是化学电池，D错误； 答案选C。 8．A 【分析】葡萄糖在微生物的作用下将化学能转化为电能，形成原电池，根据图知，负极上C6H12O6失电子，正极上O2得电子和H＋反应生成水，负极的电极反应式为C6H12O6＋6H2O−24e−＝6CO2＋24H＋，正极的电极反应式为O2＋4e−＋4H＋═2H2O；原电池中，阳离子向正极移动，所以质子通过交换膜从负极区移向正极区，以此解答该题。 解析：A．据分析可知，放电时CO2气体在负极生成，故A错误； B．微生物所在电极区为负极，发生氧化反应，故B正确； C．据分析可知，负极上C6H12O6失电子，正极上O2得电子，质子通过交换膜从负极区移向正极区，故C正确； D．正极上O2得电子和H＋反应生成水，反应为：O2＋4H+＋4e=2H2O；故D正确； 故答案选A。 9．D 解析：A．燃料电池是根据燃料燃烧的方程式设计成的，所以燃料电池总反应和燃料燃烧方程式相同，A错误； B．正极反应是还原反应，负极是氧化反应，负极电极反应式为，B错误； C．内电路电流的方向是从负极到正极，所以质子通过交换膜从负极区移向正极区，C错误； D．葡萄糖在微生物的作用下发生氧化还原将化学能转化为电能，形成原电池，D正确； 故选D。 10．A 解析：两种活动性不同的金属和电解质溶液构成原电池，较活泼的金属作负极，负极上金属失电子，发生氧化反应被腐蚀，较不活泼的金属作正极。B易腐蚀，所以A的活动性小于B；原电池中电流由正极流向负极，电流从D流向A，所以D的活动性小于A；金属的置换反应中，较活泼金属能置换出较不活泼的金属，若将C浸入B的盐溶液中，有金属B析出，说明C的活动性大于B，所以金属的活动性顺序为：C＞B＞A＞D； 故答案选A。 二、填空题 11．(1) 氧化 (2)碳棒上出现银白色物质 (3) (4) (5) 解析：(1)根据电池反应方程式可知，铜元素的化合价升高，发生氧化反应，故该电池的负极材料是Cu，发生氧化反应，电解质溶液应该为可溶性银盐，故电解质溶液为是； (2)银离子在正极上发生还原反应生成银单质，则出现的现象是碳棒上出现银白色物质； (3)铜元素化合价由0价变为+2价，若导线上转移电子，则消耗铜0.05mol，质量为0.05mol×64g/mol=3.2g； (4)镁的金属性比铝活泼，故甲池中镁作负极，镁失电子生成镁离子，铝作正极，氢离子得电子生成氢气，故甲中正极的电极反应式为； (5)铝片与氢氧化钠发生氧化还原反应，镁不反应，故乙中总反应的离子方程式为。 12．(1) 负 正 (2)Cu 还原 2H++2e-=H2↑ (3) Zn 氧化 Zn-2e-=Zn2+ 【分析】由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，锌的活泼性大于铜，则Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，Cu为正极，发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑。 解析：（1）原电池中，电子由负极经导线流向正极，故答案为：负；正； （2）由上述分析可知，由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，正极是Cu，发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑，故答案为：Cu；还原；2H++2e-=H2↑； （3）由上述分析可知，由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，负极是Zn，负极发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，故答案为：Zn；氧化；Zn-2e-=Zn2+。 13．(1)负极：CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+；正极：4H++O2+4e-=2H2O。 (2)2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O 解析：（1）根据图示可知，电池负极上甲醇失电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+；正极上氢离子得电子与氧气反应生成水，电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O。 （2）根据题意可知，电池总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。 14．(1) (2)NaClO溶液与空气中反应生成强氧化性的HClO， (3) (4) (5) 【分析】V元素的一种中子数为6的核素被用来作为相对原子质量和阿伏加德罗常数的标准，则V是碳元素。W元素的一种气态同素异形体位于平流层，可以吸收紫外线使人和生物免受紫外线的过度照射，则W为氧元素。X、Y、Z最高价氧化物对应的水化物两两间均能反应，Z的气态氢化物水溶液是一种强酸溶液，则X、Y、Z分别为钠、铝和氯元素。U、V、W、X、Y、Z位于元素周期表三个短周期的主族元素、原子序数依次增大，则U为氢元素，据此分析解答。 解析：（1）钠、氧按照原子个数比1：1形成的化合物为Na2O2，Na2O2与CO2反应生成碳酸钠和氧气，反应的化学方程式是。 （2）H、Cl、O按照原子个数比1：1：1形成的化合物为次氯酸，是一种常见的消毒剂，其水溶液在空气中能杀菌消毒的原因是NaClO溶液与空气中反应生成强氧化性的HClO，。 （3）以Al的单质为负极，铂网为正极，空气作氧化剂，海水作电解质溶液。铝为负极，铝失电子发生氧化反应，正极氧气得电子发生还原反应，电极反应式为，电池总反应的化学方程式为。 （4）Cl2和NaOH反应生成NaClO、NaClO3和NaCl，当生成的NaClO和NaClO3物质的量比是1：2时，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒，写出反应的离子方程式是。 （5）标准状况下，4.48LCO2的物质的量为0.2mol，150mL 的NaOH的物质的量为0.3mol，二者在溶液中反应后得到含0.1molNaHCO3和0.1molNa2CO3的混合溶液，由于碳酸根离子水解生成碳酸氢根离子，且溶液呈碱性，水解程度微弱，则溶液中离子浓度从大到小的顺序是。 15．(1) 不再有气泡产生 Fe、Cu在稀盐酸中形成原电池，加快反应速率 (2)漏斗、玻璃棒 (3)溶液 (4)、 (5)在HCl气流中蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥得到晶体 (6) 球形冷凝管 冷凝回流 吸收、HCl等尾气，防止污染 (7)碱石灰与、HCl气体反应，失去干燥作用 (8)a 【分析】稀盐酸中加入废铁屑，不断反应，铜不与盐酸反应，过滤，向滤液中通入氯气反应生成氯化铁，稀氯化铁溶液再加入铁反应生成氯化亚铁，氯化亚铁和氯气反应生成氯化铁，浓氯化铁溶液制备，稀氯化铁溶液在HCl气流中蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥得到晶体。将与液体混合并加热来制备无水。 解析：（1）将废铁屑分批加入稀盐酸中，至盐酸反应完全，由于废铁屑与盐酸反应不断产生气泡，因此判断反应完全的现象为不再有气泡产生。含有少量铜的废铁屑比纯铁屑反应快，原因为Fe、Cu在稀盐酸中形成原电池，加快反应速率；故答案为：不再有气泡产生；Fe、Cu在稀盐酸中形成原电池，加快反应速率。 （2）操作①是过滤，所必需的玻璃仪器中，除烧杯外还有玻璃棒、漏斗；故答案为：漏斗、玻璃棒。 （3）铁离子和溶液反应生成蓝色沉淀，因此检验溶液中是否残留的试剂是溶液；故答案为：溶液。 （4）为增大溶液的浓度，向稀溶液中加入纯Fe粉后通入，先是铁和铁离子反应生成亚铁离子，再是亚铁离子被氯气氧化为铁离子，此过程中发生的主要反应的离子方程式为、；故答案为：、。 （5）操作②是氯化铁溶液到晶体，由于铁离子加热时要发生水解生成氢氧化铁，因此在整个过程中要通入HCl气体防止铁离子水解，其操作过程为晶体；故答案为：在HCl气流中蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥得到晶体。 （6）根据图中信息得到仪器A的名称为球形干燥管，由于沸点为77℃，为充分利用，不能使其逸出，因此球形冷凝管的作用为冷凝回流。由于二氧化硫、HCl会逸出污染环境，因此NaOH溶液的作用是吸收、HCl等尾气，防止污染；故答案为：球形干燥管；冷凝回流；吸收、HCl等尾气，防止污染。 （7）无水的作用是干燥气体，不是与二氧化硫、HCl气体反应，干燥管中无水不能换成碱石灰，原因是碱石灰与、HCl气体反应，失去干燥作用；故答案为：碱石灰与、HCl气体反应，失去干燥作用。 （8）根据装置图信息，该装置可以用于制取能水解的盐酸盐晶体，由下列结晶水合物制备无水盐，适宜使用上述方法的是a；故答案为：a。 学科网（北京）股份有限公司 $$