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．某高铁电池中和Zn分别在两极发生电极反应，KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是 A．电子由Zn电极流出，经KOH溶液流向正极 B．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 C．电池工作时向负极迁移 D．正极反应式为 2．“打赢蓝天保卫战”，近年来对大气污染防治的要求日益提高。二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制稀硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法错误的是 A．该电池放电时电子从电极经过外电路流到电极 B．电极附近发生的反应为 C．电极附近发生的反应为 D．相同条件下，放电过程中消耗的和的体积比为 3．10mL浓度为1mol/L的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能减慢反应速率但又不影响氢气生成的是 A．KNO3 B．NaCl C．CuSO4 D．Na2CO3 4．如图所示装置，能够组成原电池且产生电流的是（ ） A． 稀硫酸 B．稀硫酸 C．硫酸铜溶液 D．乙醇溶液 5．下列有关原电池的说法中，正确的是 A．铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中，镁片较活泼，作负极 B．铝片和铜片用导线连接后插入浓硝酸中，铜作负极 C．镀锌铁和镀锡铁的镀层破损后，前者较易被腐蚀 D．将反应2Fe3++Fe=3Fe2+设计为原电池，则可用锌片作负极，铁片作正极，FeCl3溶液作电解质 6．氢氧燃料电池的能量转化率较高，且产物是，无污染，是一种具有应用前景的绿色电源。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是 A．通入氢气的电极发生氧化反应 B．碱性电解液中阳离子向通入氢气的方向移动 C．放电过程中碱性电解液的pH不变 D．正极的电极反应式为 7．铝系金属复合材料能有效还原去除水体中的硝酸盐污染。在Al/Cu二元金属复合材料基础上引入Pd形成三元金属复合材料，其去除水体中硝酸盐的机理如图所示。 注：“水华”主要是指水中某些植物营养元素含量过高，以致藻类疯狂生长、水质恶化而造成的水体污染现象。 下列说法正确的是 A．该机理的实质是原电池原理，Cu作负极 B．在Pd表面，转化为的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶1 C．转化为的离子方程式为 D．该方法可彻底消除水体中氮元素造成的“水华”现象 8．下列叙述不正确的是 A．在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极 B．理论上，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池 C．一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高 D．原电池工作时，溶液中的阳离子向正极移动，盐桥中的阳离子向负极移动 9．某原电池总反应为，该原电池的组成物质中正确的是 选项 A B C D 正极 负极 电解质溶液 A．A B．B C．C D．D 10．某实验小组设计了如图所示装置，可观察到与铜导线连接的灵敏电流计指针明显偏转，烧杯a中裸露线头周边溶液蓝色逐渐加深，下列说法错误的是 A．b中导线与硫酸铜浓溶液构成正极区，发生还原反应 B．若a中滴加几滴稀NaOH溶液，降低溶液中Cu2+浓度，则有利于电极反应进行 C．当两侧溶液中Cu2+浓度相等时，灵敏电流计指针停止偏转 D．盐桥中的阴离子向烧杯b移动 二、填空题 11．完成下列小题 (1)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图1：电池工作时，外电路上电流的方向应从电极___________(“填A或B”)流向用电器。内电路中，向电极___________(“填A或B”)移动，电极A上CO参与的电极反应为___________。 (2)①利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2.紫外光照射时，在不同催化剂(I、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4产量随光照时间的变化见图2。在15小时内，CH4的平均生成速率I、Ⅱ和Ⅲ从大到小的顺序为___________(填序号)。 ②以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸(CH3COOH)。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系见图3。乙酸(CH3COOH)的生成速率主要取决于温度影响的范围是___________。 ③CO和H2在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下发生反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)获得甲醇。向2L的恒容密闭容器中通入1molCO(g)和2molH2(g)，发生反应合成甲醇，反应过程中，CH3OH的物质的量(n)与时间(t)及温度的关系如图4所示。若在500℃恒压容器中发生反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)获得甲醇，请在图4中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图___________。 【已知压强增大CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)平衡右移，压强减小该平衡左移】 12．短周期主族元素X、Y、Z的原子序数依次增大，X的某种同位素不含中子，Y与Z同族，Z的原子序数是Y的两倍，l、m、p分别为元素X、Y、Z对应的单质，r、s、t、u、v为X、Y、Z形成的二元或三元化合物，这些物质有如下图所示转化关系（反应条件及部分产物已略去），回答下列问题： （1）r具有_________气味， r与s生成p和t的化学方程式为__________。 （2）r______（填“能”或“不能”）用v的浓溶液干燥，用化学方程式解释其原因_________。 （3）用r、空气和KOH溶液可以组成燃料电池，生成Z元素的+4价含氧酸正盐和水。电池工作时负极反应为_________（用离子方程式表示）。 （4）将10 mol s、5 mol m充入10 L的恒容密闭容器，在500 K条件下生成u气体，平衡时，反应物与生成物的物质的量相等，则s的平衡转化率为_________，该反应的平衡常数为___________。 13．将锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，并在中间串联一个电流表，装置如图所示。 (1)该装置可以将____能转化为___能。 (2)装置中的负极材料是___。 (3)铜片上的电极反应式是___，该电极上发生了___(填“氧化”或“还原”)反应。 (4)稀硫酸中的SO向___(填“锌”或“铜”)片移动。 14．A、B、C、D、E、F、G均为短周期元素，原子序数依次递增。A元素原子核内无中子，B元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，D是地壳中含量最多的元素，E是短周期中金属性最强的元素，F与G位置相邻，G是同周期元素中原子半径最小的主族元素。请回答下列问题： （1）C在元素周期表中的位置为______________，G的原子结构示意图是___________。 （2）D与E按原子个数比1:1形成化合物甲，其电子式为____________________，所含化学键类型为___________________。向甲中滴加足量水时发生反应的化学方程式是___________________________。 （3）E、F、G形成的简单离子，半径由大到小顺序是____________。（用离子符号表示） （4）用BA4、D2和EDA的水溶液组成燃料电池，电极材料为多孔惰性金属电极。在a极通入BA4气体，b极通入D2气体，则b极是该电池的_____极，负极的电极反应式为_______________________________ 15．下图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请根据原电池原理回答问题： (1)若电极a为Zn、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸，该装置工作时，SO42−向_____极(填a或b)移动，正极的电极反应式为_______________________________。 (2)若电极a为Mg、电极b为Al、电解质溶液为氢氧化钠溶液，该原电池工作时，电子从_____极(填a或b)流出。一段时间后，若反应转移3NA个电子，则理论上消耗Al的质量是________g。 【参考答案】 一、选择题 1．C 【分析】某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液，原电池发生工作时，发生反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，Zn被氧化，为原电池的负极，K2FeO4作氧化剂，在正极上发生还原反应，碱性条件下被还原生成Fe(OH)3，结合电极方程式以及离子的定向移动解答该题。 解析：A．电子不会在电解质溶液中流动，故A错误； B．由总方程式3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH可知，放电过程中消耗H2O，生成KOH，电解质溶液浓度变大，故B错误； C．电池工作时阴离子OH-向负极迁移，故C正确； D．KOH溶液为电解质溶液，则正极电极方程式为，故D错误； 故选C。 2．C 【分析】根据图示，电极通入SO2失电子生成，则电极为负极，电极反应为，电极为正极，酸性条件下，通入的氧气得电子生成水，发生的反应为，据此分析解答。 解析：A．放电时，电子从负极流向正极，电极为负极，电极为正极，则该电池放电时电子从电极经过外电路流到电极，故A正确； B．电极通入SO2，SO2在负极失电子生成，则电极反应为，故B正确； C．酸性条件下，氧气得电子生成水，则电极附近发生的反应为，故C错误； D．该电池的原理为二氧化硫与氧气的反应，即2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，所以放电过程中消耗的和的体积比为，故D正确； 答案选C。 3．B 解析：A．加入KNO3溶液，形成硝酸，不生成氢气，故A不符合； B．加入氯化钠溶液，溶液体积增加，氢离子浓度减小，所以速率减小，故B符合； C．加入CuSO4溶液，锌置换出CuSO4溶液中的铜，构成铜锌原电池，生成氢气的速率加快，故C不符合； D．加入Na2CO3溶液生成二氧化碳气体，氢离子物质的量减小，生成氢气的物质的量减少，故D不符合； 故选B。 4．C 解析：A．该装置的两个电极都是铜，不能组成原电池，没有电流产生，故A错误； B．该装置的两个电极都是锌，不能组成原电池，没有电流产生，故B错误； C．该装置的两个电极的活泼性不同，都能导电，且可以发生锌置换铜的氧化还原反应，故可以组成原电池且能产生电流，故C正确； D．乙醇属于非电解质，其溶液不能导电，故不能组成原电池，故D错误； 故选C。 5．B 解析：A．铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中，铝是两性金属，可以与NaOH溶液反应，而镁片与NaOH溶液不反应，所以铝作负极，A错误； B．铝片和铜片用导线连接后插入浓硝酸中，铝发生钝化，铜能与浓硝酸反应，所以铜作负极，B正确； C．镀锌铁和镀锡铁的镀层破损后，前者锌铁形成原电池，锌作负极被腐蚀从而保护铁，而锡铁原电池，铁的活泼性强于锡，铁作负极易被腐蚀，所以后者较易被腐蚀，C错误； D．锌片作负极，铁片作正极，FeCl3溶液作电解质形成的原电池中，锌参与反应生成锌离子，与2Fe3++Fe=3Fe2+ 的设计目标不符，D错误； 正确选项B。 【点睛】铝片和铜片用导线连接后插入硫酸溶液中，铝做负极，铜做正极；铝片和铜片用导线连接后插入浓硝酸中，铜作负极，铝做正极，这说明电解质溶液性质也决定着原电池的正负极的极反应。 6．B 解析：A．通入氢气的电极，H2失电子发生氧化反应，A正确； B．电解质溶液中的阳离子向正极移动，通入氢气的电极为负极，B错误； C．该原电池的总反应为2H2+O2=2H2O，且最终生成的水排出了装置，故碱性电解液的pH不变，C正确； D．正极上O2得电子结合H2O生成氢氧根离子，电极反应式为，D正确； 故答案选B。 7．C 解析：A．由题干图示信息可知，该机理的实质是原电池原理，Al比Cu活泼且Al失去电子发生氧化反应，故Al作负极，Cu作正极，A错误； B．由题干图示信息可知，在Pd表面，转化为的反应中，该反应方程式为：2+6H(ads)+2H+=N2+3H2O，反应中为氧化剂，H(ads)是还原剂，故氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3，B错误； C．由题干图示信息可知，转化为即中N得到Al失去的电子转化为NH3，Al失去电子转化为Al3+，根据氧化还原反应配平可得该反应的离子方程式为，C正确； D．由题干图示信息可知，该方法并不能将水体中硝酸盐全部转化为N2，还有部分转化为留在水体中，故不可彻底消除水体中氮元素造成的“水华”现象，D错误； 故答案为：C。 8．D 解析：A．在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极，A项正确； B．理论上，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池，B项正确； C．一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高，C项正确； D．内电路电流方向是负极正极，实际上是阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，D项错误； 答案选D。 9．B 解析：原电池总反应是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故负极为活泼性较强的Zn，失去电子生成Zn2+，正极反应为溶液中的铜离子在正极发生还原反应，生成铜单质，附在正极表面。 故选B。 10．D 【分析】根据图示装置，烧杯a中裸露线头周边溶液蓝色逐渐加深，说明烧杯a中生成了Cu2+，则电极为负极，电极方程式为：，右侧电极为正极，电极方程式为：，据此分析。 解析：A．由分析可知，烧杯b为正极区，发生还原反应，A项正确； B．烧杯a中滴加稀NaOH溶液消耗Cu2+，增加了两烧杯中Cu2+的浓度差，有利于电极反应的进行，B项正确； C．当两侧溶液中Cu2+浓度相等时，即浓度差为0，此时不再产生电流，灵敏电流计指针停止偏转，C项正确； D．盐桥中的阴离子向负极区移动，烧杯a为负极区，所以向烧杯a移动，D项错误； 故答案选D。 二、填空题 11．(1) B A CO-2e-+=2CO2 (2) Ⅱ>Ⅲ>I 300-400℃ 解析：（1）由燃料电池原理示意图可知，燃料通入电极A，氧气和二氧化碳通入电极B，则电极A作负极，电极B作正极，电池工作时，外电路上电流的方向应从正极流向负极，即从电极B→用电器→电极A；内电路中，向负极(电极A)移动；由原理知，CO反应后生成CO2，则电极A上CO参与的电极反应为。 （2）①相同时间甲烷的物质的量的变化量越大，表明平均速率越大，相同时间甲烷的物质的量的变化量越小，平均反应速率越小．由图2可知反应开始后的15小时内，在第Ⅱ种催化剂的作用下，收集的CH4最多，Ⅲ次之，Ⅰ最少，故答案为Ⅱ>Ⅲ>I； ②根据图像3可知，当温度大于300℃时，线的斜率变化较大，也就是温度对化学反应速率的影响较大，故答案为300℃～400℃； ③反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H，正反应为气体体积减小的反应，恒容条件下随着反应进行压强逐渐减小，恒压条件下压强不变，与恒容条件相比，相当于增大压强平衡正向移动，且反应速率比恒容条件下大，则反应达到平衡时间缩短，生成的甲醇物质的量增大，所以其图像为。 12． 臭鸡蛋 2H2S+SO2=3S↓+2H2O 不能 H2S+H2SO4(浓) =S↓+SO2↑+2H2O H2S+8OH−−6e−=+5H2O 60% 11.25或45/4 【分析】X的某种同位素不含中子，则X为氢元素；Y与Z同族，Z的原子序数是Y的两倍，则Y为氧元素，Z为硫元素。r、s、t、u、v分别为H2S、SO2、H2O、SO3、H2SO4。 解析：（1）由分析可知，r为H2S，具有臭鸡蛋气味， H2S与SO2反应生成S和H2O，化学方程式为：2H2S+SO2=3S↓+2H2O，故答案为：臭鸡蛋；2H2S+SO2=3S↓+2H2O； （2）浓H2SO4具有强氧化性，能氧化H2S，生成S、SO2和H2O，化学方程式为H2S+H2SO4(浓) =S↓+SO2↑+2H2O，故答案为：不能；H2S+H2SO4(浓) =S↓+SO2↑+2H2O； （3）H2S为负极反应物，根据信息可知生成亚硫酸盐，电极反应为H2S+8OH−−6e−=+5H2O，故答案为：H2S+8OH−−6e−=+5H2O； （4） 2SO2(g) + O2(g)2SO3(g) c0(mol·L−1) 1 0.5 0 Δc(mol·L−1) 2x x 2x [c] (mol·L−1) 1−2x0.5−x2x 1−2x+0.5−x = 2x，解得x = 0.3 (SO2) =×100%= 60%，K ==11.25，故答案为：60%；11.25或45/4。 13． 化学 电 锌 2H++2e-=H2↑ 还原 锌 解析：(1)该装置中，锌失去电子、氢离子得到电子，由于氧化反应和还原反应分开进行，故是原电池装置，可以将化学能转化为电能。 (2)装置中锌失去电子被氧化，为负极，锌是导体，故负极材料是锌。 (3)铜是正极，氢离子在铜片上得电子，电极反应式是2H++2e-=H2↑，该电极上发生了还原反应。 (4)原电池中，阴离子向负极移动，则稀硫酸中的SO向锌片移动。 14． 第二周期ⅤA族 离子键和非极性共价键（或离子键和共价键） 2Na2O2＋2H2O==4NaOH＋O2↑ S2-＞Cl－＞Na+ 正 CH4 -8e- + 10OH- = CO32- + 7H2O 解析：A、B、C、D、E、F、G均为短周期元素，原子序数依次递增．A元素原子核内无中子，则A为氢元素；B元素原子核外最外层电子数是次外层电子数的2倍，则B有2个电子层，最外层有4个电子，则B为碳元素；D元素是地壳中含量最多的元素，则D为氧元素；C原子序数介于碳、氧之间，故C为氮元素；E元素是短周期元素中金属性最强的元素，则E为Na；F与G的位置相邻，G是同周期元素中原子半径最小的元素，可推知F为S元素、G为Cl元素． (1)C是氮元素，原子有2个电子层，最外层电子数为5，在元素周期表中的位置：第二周期第VA族，G为Cl元素，原子结构示意图是 ，故答案为第二周期第VA族；； (2)D与E按原子个数比1：1形成化合物甲为Na2O2，其电子式为，所含化学键类型为：离子键、共价键，向过氧化钠中滴加足量水时发生反应的化学方程式是：2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑，故答案为；离子键、共价键；2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑； (3)电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，离子电子层越多离子半径越大，故离子半径由大到小的顺序是：S2-＞Cl-＞Na+，故答案为S2-＞Cl-＞Na+； (4)用CH4、O2和NaOH的水溶液组成燃料电池，电极材料为多孔惰性金属电极．在a极通入CH4气体，b极通入O2气体，甲烷发生氧化反应，则a极是该电池的负极，b为正极，氧气在正极获得电子，碱性条件下生成氢氧根离子，正极的电极反应式为：O2+2H2O+4e-═4OH-，负极的反应式为CH4 -8e- + 10OH- = CO32- + 7H2O，故答案为正；CH4 -8e- + 10OH- = CO32- + 7H2O。 15． a 2H++2e－＝H2↑ b 27 【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，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应，据此解答。 解析：（1）若电极a为Zn、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸，由于金属性Zn＞Cu，则锌是负极，铜是正极，所以该装置工作时，SO42-向负极即显a极移动，正极上氢离子放电，电极反应式为2H++2e－＝H2↑。 （2）若电极a为Mg、电极b为Al、电解质溶液为氢氧化钠溶液，由于铝能与氢氧化钠溶液反应，则铝是负极，镁是正极，因此该原电池工作时，电子从b极流出。1mol铝在反应中失去3mol电子，一段时间后，若反应转移3NA个电子，则理论上消耗Al的物质的量是1mol，质量是27g。 学科网（北京）股份有限公司 $$