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．下列说法正确的是 A．废旧电池可进行深埋处理 B．能构成电池的反应不一定是氧化还原反应 C．燃料电池中，通入气体的电极一定是电池负极 D．镁铝分别作电池负极，相同质量时铝释放的电子数比镁的多 2．某同学为了完成相应的实验目的，所采用的实验装置不合理的是 选项 A B 实验目的 分离溴苯与水 石油分馏 实验装置 选项 C D 实验目的 比较Zn与Cu的活泼性 铝热法制取少量的铁 实验装置 A．A B．B C．C D．D 3．碱性锌锰电池的总反应为： 。下列说法中正确的是 A．锌为负极，为正极 B．工作时没有发挥作用 C．工作时电子由经外电路流向。锌发生还原反应，发生氧化反应 D．锌发生还原反应，发生氧化反应 4．某原电池结构如图所示，下列有关该原电池的说法正确的是 A．能将电能转换成化学能 B．铁棒是正极 C．碳棒发生氧化的反应 D．电子从铁棒经外电路流向碳棒 5．如下图所示原电池的总反应为：Cu＋2Ag＋Cu2＋＋2Ag，下列叙述正确的是 A．电子从银电极经导线流向铜电极 B．工作一段时间后，右烧杯中电极重量减轻 C．电池工作时，Cu2＋向铜电极移动 D．反应过程中银电极上有气泡 6．高铁酸钾()是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料，由可组成碱性电池。下列关于该电池的说法中正确的是 A．Zn为负极，为正极 B．工作时将电能转为化学能 C．工作时碱性物质(如KOH)没有发挥作用 D．阴离子由负极迁移到正极 7．我国科学家利用电池，以水溶液作为锌离子电池的介质，可实现快速可逆的协同转化反应。如图所示，放电时该电池总反应为：。下列说法正确的是 A．放电时，为负极，发生氧化反应 B．放电时，参与反应，转移 C．充电时，通过阳离子交换膜从极移向极 D．充电时，阳极发生反应： 8．用微生物燃料电池处理含氨氮的废水，是一项重要的研究课题。某科研小组利用如图所示的装置模拟含氨氮废水的处理。 下列说法错误的是 A．附着微生物的石墨为负极 B．处理废水时，不宜在高温下进行 C．石墨电极的电极反应式： D．左右两侧电极附近溶液的pH均升高 9．下面是四个化学反应，你认为理论上不可以用于设计原电池的化学反应是 A． B． C． D． 10．一种气体报警器的结构如图所示，工作时被检测的气体在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号。常见的传感器(被检测气体/产物)有：、、等，下列说法中正确的是 A．上述气体被检测时，敏感电极均作电池正极 B．检测CO气体时，电解质溶液中的阳离子流向敏感电极 C．检测CH4气体时，对电极充入空气，该电极反应式可以为： D．检测Cl2气体时，电流离开对电极流向传感器 二、填空题 11．用Cu+2FeCl3 =CuCl2+2FeCl2反应，设计一个原电池。 (1)正极材料选用_______，正极反应式为_______负极材料选用_______，负极反应式为_______ (2)电解液为_______ (3)画出你设计的实验装置图并用箭头标出电子流动的方向，指出正负极的位置_____ 12．美国“阿波罗”宇宙飞船中使用的氢氧燃料电池，其构造如图所示： (1)KOH作电解质，其电极总反应为2H2+O2=2H2O，则负极通入的是________，电极反应式为______；正极通入的是____，电极反应式为______； (2)如把KOH溶液改为稀硫酸，则负极电极反应式为：_____，正极电极反应式为：______。 13．2023年全国政府工作报告指出，推动重点领域节能降碳减污。一种太空生命保障系统利用电解水供氧，生成的氢气与宇航员呼出的二氧化碳在催化剂作用下生成水和甲烷，水可循环使用。 (1)已知与的燃烧热分别为，，，写出与反应生成和的热化学方程式______。 (2)一定温度下，在恒容密闭容器中与反应生成和。 ①能说明该反应达到平衡状态的是___________(填字母)。 A． B．容器内压强一定 C．气体平均相对分子质量一定 D．气体密度一定 E．的体积分数一定 ②已知容器的容积为5 L，初始加入和，反应平衡后测得的转化率为50%，则该反应的平衡常数为___________。 ③温度不变，再加入、、、各，则___________(填“>”“<”或“=”)。 (3)工业上在一定条件下利用与可直接合成有机中间体二甲醚：。当时，实验测得的平衡转化率随温度及压强变化如图所示。 ①该反应的___________(填“>”或“<”)0。 ②图中压强(p)由大到小的顺序是___________。 (4)科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。 ①系统工作时，a极为___________极，b极区的电极反应式为___________。 ②系统工作时b极区有少量固体析出，可能的原因是___________。 14．A、B、C、D、E是中学化学中常见的四种短周期元素，有关位置及信息如下： A的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应生成离子化合物；C单质一般保存在煤油中；F单质是日常生活中用量最大的金属，易被腐蚀或损坏。 E A B C D 请回答下列问题： 元素的氢化物水溶液能使酚酞变红的原因用电离方程式解释为 ______ 。 、D的氢化物相互反应，产生白色固体，鉴定该固体需用到的试剂或试纸蒸馏水除外有 ______ 。 、C组成的某种化合物和B的某种氢化物反应可生成B的单质，则B、C组成的该化合物所含有的化学键为 ______ 。 与B可组成质量比为7：16的三原子分子，该分子释放在空气中其化学作用可能引发的后果有： ______ 。 ①酸雨 ②温室效应 ③光化学烟雾 ④臭氧层破坏 和C组成的一种离子化合物，能与水反应生成两种碱，该反应的化学方程式是 ______ 。 已知一定量的E单质能在 中燃烧，其可能的产物及能量关系如图1所示：请写出一定条件下 与反应生成的热化学方程式 ______ 。 若在D与F组成的某种化合物的溶液甲中，加入铜片，溶液会慢慢变为蓝色，依据产生该现象的反应原理，所设计的原电池如图2所示，其反应中正极出现的现象是 ______ ，负极的反应式为 ______ 。 15．利用电极反应可探究物质氧化性、还原性的变化规律。 已知：酸性介质中，1mol/L不同电对的电极电势见下表。电极电势越高，其氧化型物质的氧化性越强；电极电势越低，其还原型物质的还原性越强。 电对(氧化型/还原型) 电极电势/V 0.771 1.776 0.695 1.224 0.536 回答下列问题： I．探究的分解反应 催化分解反应过程包括i、ii两步： 反应i：___________(未配平) 反应ii： (1)反应i的离子方程式为___________。 (2)验证生成：反应过程中，加入___________溶液，产生蓝色沉淀，证明有生成。 (3)酸性条件下也可催化分解。结合表中数据判断，上述条件下、、的氧化性由强到弱的顺序为___________。 Ⅱ．探究物质氧化性变化对电化学反应方向的影响 用可逆反应设计电池，按图a装置进行实验，测得电压E()随时间t的变化如图b所示： (4)电池初始工作时，正极的电极反应式为___________。 (5)某小组从还原型物质浓度、氧化性变化的角度分析图b，提出以下猜想： 猜想1：增大，的氧化性减弱，正极的电极电势降低。 猜想2：减小，的氧化性增强，负极的电极电势升高。 ①时间后，按图a装置探究，验证上述猜想的合理性，完成表中填空。 实验 实验操作 电压E/V 结论 i 往烧杯A中加入适量Fe E___________0 猜想1成立 ii 往烧杯B中加入适量___________ E<0 猜想2成立 ②有同学认为，上述实验不足以证明猜想1成立。利用上述反应，从化学平衡移动的角度解释猜想1不足以成立的理由___________。 ③为进一步验证猜想1，进行实验Ⅱi，完成表中填空。 实验 实验操作 电压E/V 结论 iii 往烧杯A中加入适量___________ E<0 猜想1成立 结论：可逆氧化还原反应中，浓度的变化引起电对氧化性变化，从而改变电池反应方向。 【参考答案】 一、选择题 1．D 解析：A．废旧电池中含有铅等重金属，会污染地下水，不能深埋处理，A错误； B．化学能转化成电能，需要通过电子的转移来实现，因此能构成电池的反应一定是氧化还原反应，B错误； C．燃料电池中，通入气体的电极也可能是正极，C错误； D．转移1mol 电子时，消耗Mg、Al的质量分别为12g、9g， 当镁、铝质量相同时，铝释放的电子数比镁多，D正确。 故选D。 2．B 解析：A．溴苯与水是互不相溶的两种液体，静置分层，可用分液漏斗分离，故A正确； B．分馏或蒸馏时，为测定馏分的温度，温度计的水银球应置于支管口处，故B错误； C．将Zn与Cu构成以稀硫酸为电解质溶液的原电池，较活泼的Zn作负极，不活泼的Cu做正极，Cu表面有气泡冒出，故C正确； D．铝的活泼性大于铁，可用铝热法制取少量的铁，故D正确； 故答案选B。 3．A 解析：A．反应中锌失去电子化合价升高，做负极，锰元素化合价降低，为正极，A项正确； B．氢氧化钾是电解质，起导电作用，B项错误； C．工作时电子从锌流向二氧化锰，锌发生氧化反应，二氧化锰发生还原反应，C项错误； D．锌发生氧化反应，二氧化锰发生还原反应，D项错误。 故选A。 4．D 【分析】原电池是化学能转化为电能的装置，该装置中铁棒为负极，失电子生成亚铁离子，电子经导线流向正极，碳棒为正极，溶液中的氢离子得电子生成氢气。 解析：A．原电池是化学能转化为电能的装置，A错误； B．铁棒为负极，B错误； C．碳棒为正极，溶液中的氢离子得电子发生还原反应生成氢气，C错误； D．电子从铁棒经外电路流向碳棒，D正确； 故选D。 5．B 【分析】原电池的总反应为：Cu＋2Ag＋Cu2＋＋2Ag，Cu极作负极，电极方程式为：Cu-2e-= Cu2＋，Ag极作正极，电极方程式为：2Ag＋+2e-=2Ag，以此解答。 解析：A. Cu为负极Ag为正极，电子从负极Cu经导线流向正极Ag，故A错误； B. 右烧杯发生电极反应Cu-2e-= Cu2＋，电极重量减轻，故B正确； C. 电池工作时，阳离子向正极移动，Cu2＋向银电极移动，故C错误； D. Ag极作正极，电极方程式为：2Ag＋+2e-=2Ag，没有气泡产生，故D错误； 故选B。 6．A 解析：A．K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，是一种强氧化剂，Zn具有很强的还原性，则在电池中Zn为负极，为正极，故A正确； B．原电池工作时将化学能转化为电能，故B错误； C．电池的负极发生氧化反应，正极电极反应式为：FeO+3eˉ+4H2O=Fe(OH)3+5OH-；负极电极反应为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；工作时OH-作为带电离子，在原电池工作时起到导电的作用，故C错误； D．原电池中阴离子由正极迁移到负极，故D错误； 故选A。 7．D 解析：A．由总反应可知，放电时，Zn为负极，发生氧化反应，故A错误； B．由总反应可知，反应时生成2molBi，转移6mol电子，参与反应，转移，故B错误； C．充电时，Zn电极作阴极，极作阳极，溶液中阳离子向阴极移动，则通过阳离子交换膜从极移向极，故C错误； D．充电时的总反应为：，阳极发生反应：，故D正确； 故选：D。 8．D 解析：A．由图知，处理废水过程中，附着微生物的石墨一极反应物为CH4生成物为CO2，C元素化合价从-4升高为+4，失去电子，为负极，A项正确； B．微生物在高温下会死亡，无法进行硝化反应，所以不宜在高温下进行，B项正确； C．在石墨电极上得到电子被还原产生N2，则石墨电极的电极反应式是，C项正确； D．在附着微生物的石墨电极上CH4被氧化产生CO2气体，电极反应式是，反应产生H+使溶液酸性增强，溶液pH减小，D项错误。 故选D。 9．C 【分析】只有自发的氧化还原反应才能用于设计原电池。 解析：A．反应属于自发的氧化还原反应，可以设计为原电池，故A不符合题意； B．反应属于自发的氧化还原反应，能设计成氢氧燃料电池，故B不符合题意； C．反应前后元素化合价不变，不属于自发的氧化还原反应，不能设计成原电池，故C符合题意； D．反应属于自发的氧化还原反应，能设计成甲烷燃料电池，故D不符合题意。 综上所述，答案为C。 10．C 解析：A．得到电子发生还原反应的电极为正极，上述气体CO中碳化合价升高，氯气化合价降低，部分气体中元素化合价上升，部分气体中元素化合价降低，因此被检测时，敏感电极不一定作电池正极，故A错误； B．检测CO气体时，根据得到CO化合价升高，是原电池的负极，根据原电池“同性相吸”，则电解质溶液中的阳离子流向正极即对电极，故B错误； C．检测CH4气体时，根据得到电解质溶液为碱性环境，对电极充入空气，该电极反应式可以为：，故C正确； D．检测Cl2气体时，氯气得到电子生成氯离子，因此敏感电极为正极，电流从正极(敏感电极)流向负极(对电极)，故D错误。 综上所述，答案为C。 二、填空题 11． 石墨或惰性金属 Fe3++e-=Fe2+ Cu Cu-2e-=Cu2+ FeCl3溶液 【分析】根据方程式可知，在反应中铜元素化合价升高，失去电子，作负极，氯化铁中铁离子化合价降低，在正极反应，正极材料可用石墨或惰性金属（Pt、Au）。 解析：(1)根据分析，正极材料选用石墨，正极反应为Fe3++e-=Fe2+；负极材料用铜，负极反应为Cu-2e-=Cu2+； (2)根据方程式可知，正极Fe3+参与反应，所以溶液为FeCl3溶液； (3) 用铜作负极，石墨作正极，氯化铁为电解质溶液，电子从铜电极出来，经过导线流向石墨，故图为：。 12． H2 O2 解析：(1)由总反应可知，氢气失电子应在负极发生反应，氧气得电子应在正极发生反应，因电解质为KOH，则负极氢气失电子结合氢氧根生成水，电极反应为：；正极氧气得电子结合水生成氢氧根离子，电极反应为：，故答案为：H2；；O2；； (2)如把KOH溶液改为稀硫酸，则负极氢气失电子生成氢离子，电极反应为：，正极氧气得电子结合氢离子生成水，电极反应为：，故答案为：；。 13．(1) (2) BCE 625 > (3) < (4) 负 移向正极，遇到有可能形成的过饱和溶液，有固体析出 解析：（1）已知与的燃烧热分别为，，故有热化学方程式，①，②，③，根据盖斯定律分析，由②×4-①+③×2可得热化学方程式 。 （2）反应 ：①A．中没有说明反应速率的方向，不能确定到平衡；B．该反应前后气体的总物质的量不相等，故容器内压强一定说明反应到平衡；C．该反应前后气体的总物质的量不相等，气体平均相对分子质量一定能说明反应到平衡；D．该反应全是气体，且容器的体积不变，故气体密度始终不变，故密度一定不能说明反应到平衡；E．的体积分数一定能说明反应到平衡。故选BCE。 ②，则该反应的平衡常数为。 ③温度不变，再加入、、、各，，说明反应正向进行，则>。 （3）①从图分析，随着温度升高，二氧化碳的平衡转化率减小，说明升温，平衡逆向移动，则该反应为放热反应，<0。 ②在相同温度下，结合方程式，压强增大，平衡正向移动，二氧化碳的转化率增大，故图中压强(p)由大到小的顺序是。 （4）①系统工作时，a极为金属钠，钠只能失去电子，做负极，b极为正极，b极区二氧化碳和水反应转化为碳酸氢根离子和氢气，电极反应式为。 ②系统工作时钠离子作为阳离子向正极移动，遇到有可能形成的过饱和溶液，有固体析出。 14． 氢氧化钠溶液、红色石蕊试纸，硝酸银溶液、稀硝酸 离子键和共价键 ①③④ ； 黄色溶液慢慢变为浅绿色 【分析】A、B、C、D、E是中学化学中常见的四种短周期元素，A的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应生成离子化合物，该离子化合物为铵盐，则A为N元素；C单质一般保存在煤油中，则C为Na；F单质是日常生活中用量最大的金属，易被腐蚀或损坏，则F为Fe；由元素在周期表中的相对位置可知，E为C元素、B为O元素，D为Cl元素； 解析：为N元素，其氢化物水溶液中一水合氨发生电离：，溶液呈碱性，能使酚酞变红，故答案为：； 、D的氢化物相互反应，产生白色固体为，检验铵根离子用氢氧化钠和红色石蕊试纸，检验氯离子用稀硝酸和硝酸银；故答案为：氢氧化钠溶液、红色石蕊试纸，硝酸银溶液、稀硝酸； 、C组成的化合物和反应可生成，中所含有的化学键为离子键和共价键；故答案为：离子键和共价键； 与O可组成质量比为7：16的三原子分子，分子中N原子与氧原子数目之比：：2，该分子为，该分子释放在空气中其化学作用可能引发的后果有：酸雨、光化学烟雾、破坏臭氧层，二氧化碳等为导致温室效应，故答案为：； 和Na组成的一种离子化合物，能与水反应生成两种碱，该化合物为，该反应的化学方程式是：，故答案为：； 由图可知，与反应得到放出热量，该反应热化学方程式为：与反应得到放出热量，该反应热化学方程式为：根据盖斯定律，得：，故答案为：； 若在Cl与Fe组成的某种化合物的溶液甲中，加入铜片，溶液会慢慢变为蓝色，则甲为，两者反应的方程式为Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，设计如图所示的原电池，正极上黄色得电子生成浅绿色，则正极出现的现象是黄色溶液慢慢变为浅绿色，负极反应式为：，故答案为：黄色溶液慢慢变为浅绿色；。 15．(1) (2) (3)＞＞ (4) (5) ＜ AgNO3固体 加入铁粉后，同时造成增大，减小，都能使平衡逆移，使E＜0 FeCl2固体 【分析】已知：酸性介质中，1mol/L不同电对的电极电势越高，其氧化型物质的氧化性越强，结合表中数据判断，上述条件下氧化性由强到弱的顺序为＞＞Fe3+＞＞I2，还原性顺序为：I-＞＞Fe2+＞＞H2O； 要通过反应探究对电化学反应方向的影响，从某还原型物质浓度、氧化性变化的角度分析图b，对于2个猜想，只能通过改变一个变量观察是否使E＜0来探究——猜想1：增大，的氧化性减弱，正极的电极电势降低，故只能通过A烧杯加适量氯化亚铁固体，增加亚铁离子浓度，猜想2：减小，的氧化性增强，负极的电极电势升高，只能通过B烧杯加适量硝酸银固体减少碘离子浓度来实现。 解析：（1）结合分析可知，反应i中铁离子把双氧水氧化了，生成亚铁离子、氧气和水，离子方程式为。 （2）遇发生反应：，生成深蓝色沉淀，则反应过程中，加入溶液，产生蓝色沉淀，证明有生成。 （3）据分析，上述条件下、、的氧化性由强到弱的顺序为＞＞。 （4）电池初始工作时，由可知，铁离子得电子发生还原反应转变为亚铁离子，为正极，则正极的电极反应式为。 （5）①i．t1时，若往烧杯A中加入适量Fe，则铁与铁离子反应，结合猜想1，增大，的氧化性减弱，正极的电极电势降低，则E＜0； ii．②t1时，若往烧杯B中加入适量AgNO3固体，可使碘离子产生沉淀，使减小，的氧化性增强，负极的电极电势升高，使E＜0，猜想2成立。 ③iii．t1时，若往烧杯A中加入适量FeCl2固体， 增大，的氧化性减弱，正极的电极电势降低，使E＜0，猜想1成立。 学科网（北京）股份有限公司 $$