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．放热的氧化还原反应可以设计成原电池， 下列反应可以设计成原电池的是 A．氯气和氢气的燃烧反应 B．炽热的碳和CO2的反应 C．酸碱中和反应 D．氯化铵和氢氧化钠的反应 2．宏观—微观—符号是化学的三重表征，下列有关化学符号表征正确的是 A．铅蓄电池中充电时阳极反应： B．用白醋和淀粉KI试纸检验加碘盐中的： C．侯氏制碱法中晶体的制备： D．和不能大量共存： 3．一种新型微生物电池工作原理如图所示(a、b极均为情性电极，隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜)。下列说法正确的是 A．a极的电势高于b极 B．图示装置能实现海水淡化 C．升高温度可提高电池工作效率 D．1molCH3COO-被还原时有4molNa+进入b极区 4．科学家近年发明了一种新型水介质电池，该电池可将转化为HCOOH。下列说法正确的是 A．Zn为正极 B．发生还原反应 C．电子由正极流向负极 D．电能转化为化学能 5．下列电池不属于二次电池的是 A B C D 手机用锂电池 电动汽车用电池 铅酸蓄电池 锌锰干电池 A．A B．B C．C D．D 6．下列有关电池的说法不正确的是 A．手机用的锂离子电池属于二次电池 B．锌锰干电池中锌电极是负极 C．氢氧燃料电池可把化学能转化为电能 D．汽车所用的铅蓄电池可以无限次的反复放电、充电 7．一种新型的锂-空气电池的工作原理如图所示。下列说法中正确的是 A．金属锂作正极，发生氧化反应 B．可将有机电解液改为水溶液 C．电池总反应为 D．当有被还原时，溶液中有向多孔碳电极移动 8．一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列说法正确的是 A．电子从电极A经熔融碳酸盐转移到电极B B．熔融碳酸盐中CO向电极B移动 C．CH4在电极A放电生成CO2 D．反应过程熔融盐中CO的物质的量不变 9．2019年诺贝尔化学奖是关于锂电池研究的。我国科学家研制出的新型铝锂石墨烯电池具有耐热、抗冻等优良特性，有广泛的应用前景。电池反应原理为AlLi+C6(PF6) Al+C6+Li++PF− 6，下列说法正确的是 A．放电时外电路中电子向铝锂电极移动 B．放电时负极反应为AlLi-e−=Al+Li+ C．充电时，应将石墨烯电极与电源负极相连 D．充电时，若电路中转移1 mol电子，则阴极质量增加9g 10．把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀H2SO4中，用导线两两相连，可以组成各种原电池。若a、b相连，a为负极；c、d相连，c为负极；a、c相连，c为正极；b、d相连，b为正极，则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A．a>c>d>b B．a>d>c>b C．a>b>d>c D．a>b>c>d 二、填空题 11．亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]俗名黄血盐，可溶于水，不溶于乙醇，应用广泛。工业上可以用电镀厂排放的含NaCN废液为主要原料制备黄血盐；常温下，HCN的电离常数Ka=6.2×10-10。回答下列问题： (1)实验室配制一定浓度的NaCN溶液时，将NaCN溶解于一定浓度的NaOH溶液中，加水稀释至指定浓度，其操作的目的是___________。浓度均为0.5mol·L−1的NaCN和HCN的混合溶液显___________(填“酸”“碱”或“中”)性，通过计算说明：___________。 (2)工业生产中NaCN、FeSO4、KCl等物质经过一系列操作可转化为K4[(Fe(CN)6]，相同温度下溶解度：Na4[Fe(CN)6]___________K4[Fe(CN)6](填“大于”、“小于”或“等于”)。 (3)实验室中，K4[(Fe(CN)6]可用于检验Fe3+，生成的难溶盐KFe[Fe(CN)6]可用于治疗可溶性盐Tl2SO4中毒，得到K2SO4及另外一种复杂难溶物，试写出上述治疗Tl2SO4中毒的离子方程式：______。 (4)一种太阳能电池的工作原理如图所示，电解质为铁氰化钾K3[(Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K4[(Fe(CN)6]的混合溶液。 ①K+移向催化剂___________(填“a”或“b”)。 ②催化剂a表面发生的反应为___________。 12．发生化学反应时，物质变化的同时常常伴随有能量变化。 (1)将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，用温度计测量。随反应进行，温度升高，说明化学能转变为_____能。 (2)将Zn片和Cu片用导线连接，并串联一个电流表，插入稀硫酸中，如图所示。 ①证实化学能转化为电能的现象是_____。 ②解释Cu片表面产生气泡的原因：_____。 (3)已知：键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。 化学键 H－H O=O H－O 键能/kJ•mol-1 436 498 463 当H2和O2化合生成2molH2O(g)时，放出_____kJ的能量。 (4)利用H2与O2的反应设计氢氧燃料电池，装置如图所示。 ①通入O2的电极是电池的_____(填“正”或“负”)极。 ②通入H2的电极反应式是_____。 13．比较金属的活动性强弱 原电池中，一般活动性强的金属为_______极，活动性弱的金属为_______极。 例如有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性_______。 14．A、B、C、D为短周期元素，其相关信息如下表。回答下列问题。 元素 相关信息 A 原子最外层电子数是电子层数的3倍 B 元素最高价与最低价的代数和为6 C C单质在A单质中燃烧，产物是造成酸雨的主要原因 D 最高价氧化物对应水化物能电离出电子数相等的阴、阳离子 (1)工业上用电解法制取B单质，其反应方程式为_______。 (2)B、C的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱为_______(用化学式表示)。 (3)铁元素与B元素可组成两种化合物，下列说法正确的是_______(填标号)。 a．实验室可直接用水溶解固体配制其溶液 b．不能通过单质直接化合产生 c．铜片、碳棒和溶液构成原电池，电流由铜片沿导线流向碳棒 d．可用氢氧化钠溶液鉴别和溶液 (4)由A、C、D组成还原性较强的化合物，常用于氧化还原滴定。 ①实验室需要溶液，现用固体配制该溶液，所需玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外，还需_______。 ②为了测定某废液中氯的含量(其他物质不参与氧化还原反应)，现取100.00mL废液，用溶液进行滴定，已知C元素被氧化为最高价。经平行实验测定，消耗标准溶液12.00mL，该废液中含氯量为_______(含氯量以计算)。 15．为了研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，某同学设计了如下一系列的实验：将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的容器中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。 A B C D E F 4mol/LH2SO4溶液(mL) 30 V1 V2 V3 V4 V5 饱和CuSO4溶液(mL) 0 0.5 2.5 5 V6 20 H2O(mL) V7 V8 V9 V10 10 0 (1)请完成此实验设计，其中V7=______，V9=______。 (2)在D组实验中，按照反应发生的先后顺序写出发生反应的离子方程式：①______、②_____。 (3)该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因：___。 【参考答案】 一、选择题 1．A 解析：根据题意，反应可以设计成原电池要具备两个要求：一是氧化还原反应，二是为放热反应； A．氯气和氢气的燃烧反应属于放热反应，反应中有元素化合价变化，是氧化还原反应，能设计成原电池，故A符合题意； B．炽热的碳和CO2的反应属于吸热反应，故B不符合题意； C．酸碱中和反应是放热反应，但不是氧化还原反应，不能设计成原电池，故C不符合题意； D．氯化铵和氢氧化钠的反应不是氧化还原反应且反应吸热，不能设计成原电池，故D不符合题意； 答案选A。 2．C 解析：A．铅蓄电池中充电时阳极发生氧化反应：，A错误； B．碘离子、碘酸根离子在酸性条件下生成碘单质，，B错误； C．侯氏制碱法中晶体的制备反应为饱和氨盐水吸收二氧化碳生成碳酸氢钠晶体和氯化铵：，C正确； D．和反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸根离子，，D错误； 故选C。 3．B 【分析】a极为原电池的负极，醋酸跟变为二氧化碳和氢离子，电极反应式为：CH3COO--8e-+2H2O=CO2↑+7H+，同时可实现海水淡化，所以隔膜一为阴离子交换膜，海水中氯离子透过离子交换膜，实现海水淡化。 解析：A．图中a极变为，表明发生氧化反应，a极为负极，则b极为正极，故a极的电势低于b极，A项错误； B．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，结合原电池原理和电极判断，NaCl溶液中向右移动，向左移动，将NaCl溶液替换为海水可实现海水淡化，B项正确； C．升高温度，可能会使微生物的蛋白质变性，造成电池工作效率降低，C项错误； D．a极的电极反应式为，故被氧化时有进入b极区，D项错误。 故选B。 4．B 【分析】新型水介质电池，该电池可将转化为HCOOH，二氧化碳发生还原反应，为正极，则锌为负极； 解析：A．由分析可知，锌为负极，A错误； B．发生还原反应为原电池的正极，B正确； C．原电池中电子由负极流向正极，C错误； D．原电池是化学能转化为电能的装置，D错误； 故选B。 5．D 解析：A．手机用锂电池，可充电，属于二次电池，故A不选； B．电动汽车用电池，可充电，属于二次电池，故B不选； C．铅酸蓄电池，可充电，属于二次电池，故C不选； D．锌锰干电池不可充电，属于一次电池，故D选； 故选D。 6．D 解析：A．锂离子电池可以充电，再次使用，属于二次电池，A正确； B．锌锰干电池中锌电极是负极，B正确； C．原电池的实质是化学能转化成电能，C正确； D．汽车所用的铅蓄电池可以放电、充电，但不能无限制的反复充放电，D错误。 答案选D。 7．C 解析：A．金属锂作负极，失去电子，发生氧化反应；故A错误； B．金属锂可以与水反应，不能将有机电解液改为水溶液，故B错误； C．锂-空气电池中，负极的电极方程式为，正极的电极方程式为，则电池总反应为；故C正确； D．气体状况不知，无法计算，故D错误； 故答案选C。 8．D 【分析】由图可知，CO、H2在A电极失电子生成CO2、H2O，电极A是负极，电极B是正极。 解析：A．电极A是负极，电极B是正极，电子不能经过内电路，故A错误； B．A是负极、B是正极，熔融碳酸盐中CO向电极A移动，故B错误； C．CO、H2在电极A放电生成CO2、H2O，故C错误； D．电池总反应为，反应过程熔融盐中CO的物质的量不变，故D正确； 选D。 9．B 解析：A．放电时电子由负极经过外电路流向正极，所以放电时外电路中电子由负极铝锂电极流出，故A错误； B．放电时负极发生氧化反应，所以电极反应式： AlLi -e-=Al +Li+，故B正确； C．充电时，应将负极铝锂电极与电源负极相连，故C错误； D．充电时，阴极锂离子发生还原反应，电极反应为：Al＋Li+ +e-=AlLi，所以若电路中转移1mol电子，阴极电极将增重7g，故D错误； 故选B。 10．A 解析：把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池，若a、b相连时，a为溶解，则a为负极，为活泼金属，b为正极，是较活泼的金属，因此活泼性a＞b；c、d相连时c为负极，则c为活泼金属，d为正极，是较活泼金属，因此活泼性c＞d；a、c相连时c为正极，则c为较活泼金属，a为负极，是活泼金属，因此活泼性a＞c；b、d相连时b为正极，则b为较活泼金属，d为负极，是活泼金属，因此活泼性d＞b，则这四种金属活动性顺序a＞c＞d＞b，故答案为A。 二、填空题 11．(1) 抑制CN−水解 碱 Kh= 1.6×10−5＞6.2×10−10，即水解平衡常数大于电离平衡常数，所以溶液呈碱性 (2)大于 (3)KFe[Fe(CN)6](s)+Tl+(aq)=TlFe[Fe(CN)6](s)+K+(aq) (4) b Fe(CN) − e−=Fe(CN) 解析：（1）由于CN−要发生水解，因此将NaCN溶解于一定浓度的NaOH溶液中，加水稀释至指定浓度，其操作的目的是抑制CN−水解。HCN的电离常数Ka=6.2×10−10，Kh= 1.6×10−5＞6.2×10−10，即水解平衡常数大于电离平衡常数，因此浓度均为0.5mol·L−1的NaCN和HCN的混合溶液显所以溶液呈碱性；故答案为：抑制CN−水解；碱；Kh= 1.6×10−5＞6.2×10−10，即水解平衡常数大于电离平衡常数，所以溶液呈碱性。 （2）工业生产中NaCN、FeSO4、KCl等物质经过一系列操作可转化为K4[(Fe(CN)6]，反应都是向离子浓度减小的方向进行，因此相同温度下溶解度：Na4[Fe(CN)6] 大于K4[Fe(CN)6]；故答案为：大于。 （3）实验室中，K4[(Fe(CN)6]可用于检验Fe3+，生成的难溶盐KFe[Fe(CN)6]可用于治疗可溶性盐Tl2SO4中毒，得到K2SO4及另外一种复杂难溶物TlFe[Fe(CN)6]，其治疗Tl2SO4中毒的离子方程式：KFe[Fe(CN)6](s)+Tl+(aq)=TlFe[Fe(CN)6](s)+K+(aq)；故答案为：KFe[Fe(CN)6](s)+Tl+(aq)=TlFe[Fe(CN)6](s)+K+(aq)。 （4）①根据题中得到催化剂a为负极，b为正极，根据原电池“同性相吸”原理，因此K+移向正极即催化剂b；故答案为：b。②催化剂a是负极，失去电子，因此催化剂a表面发生的反应为Fe(CN)−e−=Fe(CN)；故答案为：Fe(CN)−e−=Fe(CN)。 12．(1)热 (2) 电流表指针发生偏转 铜极上氢离子发生还原反应生成氢气 (3)482 (4) 正 H2-2e-=2H+ 解析：（1）将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，用温度计测量。锌片与稀硫酸发生氧化还原反应，是放热反应，反应方程式为：Zn+2H+=Zn2++H2↑，随反应进行，温度升高，化学能转化热能。故答案为：热； （2）①证实化学能转化为电能的现象是电流表指针发生偏转。故答案为：电流表指针发生偏转； ②锌片、铜片原电池，活泼的锌是负极，铜是正极，电子从负极流向正极，负极发生氧化反应，锌失去电子，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+；铜极上氢离子发生还原反应生成氢气，Cu片表面产生气泡。故答案为：铜极上氢离子发生还原反应生成氢气； （3）ΔH=反应反应物的总键能-生成物的总键能=(436kJ•mol-1×2+498kJ•mol-1-463kJ•mol-1×4)kJ/mol=-482kJ/mol，当H2和O2化合生成2molH2O(g)时，放出482kJ的能量。故答案为：482； （4）①利用H2与O2的反应设计氢氧燃料电池，正极发生还原反应，通入O2的电极是电池的正极。故答案为：正； ②氢气在负极失电子发生氧化反应，通入H2的电极反应式是H2-2e-=2H+。故答案为：H2-2e-=2H+。 13． 负 正 A>B 解析：原电池中，一般活动性强的金属容易失去电子发生氧化反应，为负极；活动性弱的金属为正极； 例如有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，说明A失去电子发生氧化反应为电源负极，B极上有气泡产生为电源正极，由原电池原理可知，金属活动性A大于B。 14． bd 胶头滴管、500mL容量瓶 340.8 【分析】A原子最外层电子数是电子层数的3倍，则其为氧(O)；B元素最高价与最低价的代数和为6，则其最外层电子数为7，B为氯(Cl)；C单质在A单质中燃烧，产物是造成酸雨的主要原因，则C为硫(S)；D的最高价氧化物对应水化物能电离出电子数相等的阴、阳离子，则其为钠(Na)。从而得出A、B、C、D分别为O、Cl、S、Na。 解析：(1)工业上用电解饱和食盐水的方法制取Cl2，其反应方程式为。答案为：； (2)B、C的最高价氧化物对应水化物分别为HClO4和H2SO4，因非金属性Cl＞S，所以其酸性强弱为。答案为：； (3)铁元素与B元素可组成FeCl2、FeCl3两种化合物。 a．为防止FeCl3水解，实验室配制FeCl3溶液时，应将其固体先溶解在浓盐酸中，再加水稀释，a不正确； b．Fe与Cl2反应一定生成FeCl3，所以FeCl2不能通过单质直接化合产生，b正确； c．铜片与FeCl2溶液不反应，所以铜片、碳棒、FeCl2溶液不能构成原电池，c不正确； d．FeCl2和FeCl3溶液与NaOH溶液反应分别生成白色沉淀和红褐色沉淀，所以二者可用氢氧化钠溶液鉴别，d正确； 故选bd。答案为：bd； (4)①实验室需要480mL0.01mol/LNa2S2O3溶液，现用Na2S2O3固体配制该溶液，应选择500mL的容量瓶，则所需玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外，还需胶头滴管、500mL容量瓶。 ②由得失电子守恒，可得出如下关系式：Na2S2O3——4Cl2，n(Na2S2O3)= 0.01mol/L×0.012L=1.2×10-4mol，则该废液中含氯量为=340.8。答案为：胶头滴管、500mL容量瓶；340.8。 15．17.5 Zn+Cu2+=Zn2++Cu Zn+2H+=Zn2++H2↑ 生成的Cu覆盖在Zn的表面，Zn与H2SO4的接触面积减小，反应速率减慢 解析：(1)由实验目的为研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响可知，实验时需要控制硫酸铜的量为唯一变量，则每组实验中硫酸的量要相同，溶液的总体积也应该相同；由A组中硫酸溶液体积为30mL可知，其他组中硫酸溶液的体积也都为30mL；由F组实验数据可知，溶液的总体积为50mL；由题给数据可知，V7=(50—30—0)mL=20mL、V9=(50—30—2.5)mL=17.5mL，故答案为：20；17.5； (2)铜离子的氧化性强于氢离子，在混合溶液中，铜离子会优于氢离子与锌反应，则在D组实验中，锌会先与硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸锌，直至硫酸铜消耗完才与稀硫酸反应生成氢气和硫酸锌，反应的离子方程式为Zn+Cu2+=Zn2++Cu、Zn+2H+=Zn2++H2↑，故答案为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu；Zn+2H+=Zn2++H2↑； (3) 铜离子的氧化性强于氢离子，在混合溶液中，铜离子会优于氢离子与锌反应，当加入少量硫酸铜溶液时，反应生成的铜和锌在稀硫酸溶液中构成锌铜原电池，原电池反应使生成氢气的速率大大提高；当加入的硫酸铜溶液超过一定量时，生成的铜会沉积在锌粒表面，阻碍锌粒与稀硫酸反应，导致氢气的生成速率下降，故答案为：生成的Cu覆盖在Zn的表面，Zn与H2SO4的接触面积减小，反应速率减慢。 学科网（北京）股份有限公司 $$