4.1原电池 同步练习 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

2024—2025学年高中化学人教版选择性必修第一册4.1原电池 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．下列有关说法中错误的是(盐桥是浸满饱和溶液的琼脂) A．锌是负极，发生氧化反应 B．铜电极的电极反应式为： C．电子经盐桥从锌电极流向铜电极 D．盐桥中流向右侧烧杯 2．锌溴液流电池是液流电池的一种，能够大容量、长时间的充放电。放电时总反应为Zn+Br2= ZnBr2。下列说法正确的是 A．放电时电极M为负极 B．放电时负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+ C．充电时ZnBr2溶液的浓度增大 D．电池中间使用阳离子交换膜或阴离子交换膜都可以 3．对于原电池的电极名称，下列叙述有错误的是（　　） A．发生氧化反应的为负极 B．正极为电子流入的一极 C．比较不活泼的金属为负极 D．电流的方向由正极到负极 4．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是 ①在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为： ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 ⑤流经盐桥进入负极溶液中 ⑥内电路中电流由正极流向负极 A．①②⑤ B．②③ C．②④ D．③④⑥ 5．下列有关化学电池的说法不正确的是 A．手机上用的锂离子电池属于二次电池 B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C．氢氧燃料电池可把化学能转化为电能 D．锌锰干电池中，锌电极是负极 6．如图所示的装置中，能形成原电池的是 A． B． C． D． 7．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是(　　)    A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏 C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 8．一种电池装置如图所示，它能溶解辉铜矿石(主要成分是)制得硫酸铜。下列说法正确的是    A．N极为负极 B．M极上的电极反应式为 C．为证明右侧产物，可取少量溶液于试管中加入铁氰酸钾溶液，观察是否有蓝色沉淀 D．外电路上每通过4mol电子，左室溶液增重64g 9．质子膜H2S燃料电池实现了H2S废气资源回收利用，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．电极a为负极 B．电池工作时H＋通过质子固体电解质膜向电极b移动 C．电极b上发生的电极反应： D．每消耗22.4L(标准状况)H2S气体，电路中转移4mole- 10．如图所示，将镁片、铝片平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线连成闭合回路，该装置在工作时，下列叙述中正确的是    A．镁比铝活泼，镁失去电子被氧化成Mg2+ B．铝是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成 C．该装置的内、外电路中，均是电子的定向移动形成 D．该装置开始工作时，铝片表面的氧化膜可不必处理 11．“软电池”采用一张薄层纸片作为传导体，一面镀Zn，另一面镀MnO2。电池总反应为Zn+2MnO2+H2O=2MnO(OH)+ZnO。下列说法正确的是（    ） A．该电池的正极为ZnO B．Zn电极附近溶液的pH不变 C．电池正极的电极反应为2MnO2+2e-+2H2O=2MnO(OH)+2OH- D．当0.1molZn完全溶解时，流经电解液的电子的物质的量为0.2mol 12．由质量均为 10 g 的铁片﹑铜片和足量的 CuSO4 溶液组成原电池装置，经过一段时间后，两电极的质量差变为 12 g，则下列说法正确的是（ ） A．铁片溶解了 12 g B．导线中通过了 0.2 mol 电子 C．铜片上析出了 6 g Cu D．铜片溶解了 6.4 g 13．2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是 A．a为电池的正极 B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi C．放电时，a极锂的化合价发生变化 D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移 14．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是（       ） A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏 C．铅蓄电池工作时，电能转化成化学能 D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 15．2021年我国科研人员以二硫化钼(MoS2)作为电极催化剂，研发出一种Zn-NO电池系统，该电池同时具备合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示。已知双极膜可将水解离为H+和OH-，并实现其定向通过，则下列说法错误的是 A．Zn/ZnO电极电势要比MoS2电极电势低 B．电池工作时NaOH溶液和Na2SO4浓度均变小 C．Zn/ZnO电极表面发生的反应为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O D．当电路通过1mol e-时，整个电池系统质量会增大3.0 g 二、填空题 16．电池内部的电解质是否参与电极反应？ 17．设计原电池 已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般 为负极材料(或在负极上被 )， (电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 例如，利用Cu+2AgNO3= Cu(NO3)2+2Ag的氧化还原反应可设计成如图所示的原电池，该原电池的电极反应式为： 负极(Cu)： (氧化反应) 正极(C)： (还原反应) 18．已知可逆反应：AsO+2I-+2H+AsO+I2+H2O。 (Ⅰ)如图所示，若向B中逐滴加入浓盐酸，发现电流表指针偏转。 (Ⅱ)若改为向B中滴加40%的NaOH溶液，发现电流表指针与(Ⅰ)中偏转方向相反。 试回答问题： (1)两次操作中电流表指针为什么会发生偏转？ 。 (2)两次操作过程中电流表指针偏转方向为什么相反？ 。 (3)操作(Ⅰ)中，C1棒上的反应为 。 (4)操作(Ⅱ)中，C2棒上的反应为 。 19．控制适合的条件，将反应2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。 请回答下列问题： (1)①反应开始时，乙中石墨电极上发生 (填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为 。甲中石墨电极上发生 (填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为 。 ②电流表读数为0时，反应达到平衡状态，此时在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作 (填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为 。 (2)利用反应2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为 。 三、计算题 20．由铜片、锌片和300 mL稀硫酸组成的原电池中，当铜片上放出3.36 L气体(标准状况)时，硫酸恰好用完，产生这些气体消耗锌 g，有 个电子通过导线，原硫酸的物质的量浓度为 mol·L－1。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2025年3月10日高中化学作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B C C B C C C D D 题号 11 12 13 14 15 答案 C B C C D 1．C 【分析】由图可知，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，铜为正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜。 【详解】A．由分析可知，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，A正确； B．由分析可知，铜为正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为，B正确； C．电子不能进入内电路，电池工作时，电子从锌片通过导线流向铜片，C错误； D．锌为原电池的负极，铜为正极，则电池工作时，阳离子向正极移动，故盐桥中的进入右侧，D正确； 故选C。 2．B 【分析】根据图示，Zn2+由N极移向M极，N是负极、M是正极。 【详解】A．放电时，Zn2+由N极移向M极，电极N为负极，故A错误； B．放电时负极发生氧化反应，根据总反应Zn+Br2= ZnBr2，负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，故B正确； C．放电时总反应为Zn+Br2= ZnBr2，则充电时ZnBr2生成锌和溴单质，ZnBr2溶液的浓度减小，故C错误； D．根据图示，Zn2+由N极移向M极，电池中间需使用阳离子交换膜，故D错误； 选B。 3．C 【详解】 A．原电池中，失电子发生氧化反应的为负极，故A正确； B．原电池中电子由负极经外电路流向正极，则正极为电子流入的一极，故B正确； C．一般情况下，比较不活泼的金属为正极，活泼金属为负极，故C错误； D．原电池中电子由负极经外电路流向正极，电子与电流流向相反，电流的方向由正极到负极，故D正确； 答案选C。 【点睛】 原电池中，得电子发生还原反应的电极是正极，失电子发生氧化反应的电极是负极，电流从正极沿导线流向负极，电子与电流流向相反。 4．C 【分析】原电池中，较活泼的金属铜作负极，负极上金属铜失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属银作正极，正极上银离子得电子发生还原反应，外电路上，电子从负极沿导线流向正极。 【详解】①在外电路中，电流由银电极流向铜电极，故错误； ②正极上得电子发生还原反应，所以反应为：，故正确； ③实验过程中取出盐桥，不能构成闭合回路，所以原电池不能继续工作，故错误； ④该原电池的电极反应式为：负极：Cu-2e-=Cu2+，正极：，故总反应为Cu+2Ag+= Cu2++2Ag，铜片与硝酸银反应的离子方程式为Cu+2Ag+= Cu2++2Ag，与原电池的总反应相同，故正确； ⑤该电池工作过程中，盐桥中K+流向溶液中，故错误； ⑥铜为负极，银为正极，因此内电路中电流由负极流向正极，故错误； 综上所述，正确的是②④，故选C。 5．B 【详解】A．手机上用的锂离子电池能循环充放电使用，属于二次电池，故A正确； B．铜锌原电池中，锌易失电子作负极，铜作正极，电子从负极沿导线流向正极，即电子沿外电路从锌电极流向铜电极，故B错误； C．氢氧燃料电池属于原电池，是将化学能转变为电能的装置，故C正确； D．锌锰干电池中，锌易失电子发生氧化反应，锌作负极，故D正确，答案选B。 6．C 【详解】A．该装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，A错误； B．乙醇属于非电解质，乙醇溶液不是电解质溶液，不能形成原电池，B错误； C．该装置有自发的氧化还原反应，活泼性不同的两个电极，电解质溶液，且形成闭合回路，能形成原电池，C正确； D．铜和银均不与氢氧化钠溶液反应，该装置不存在自发的氧化还原反应，不能形成原电池，D错误； 故选C。 7．C 【详解】A．干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，A选项正确； B．在干电池中，Zn作负极，被氧化，因此长时间使用后，锌筒被破坏，B选项正确； C．铅蓄电池工作过程中，硫酸铅在负极上析出，该极质量应该增加而非减小，C选项错误； D．氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D选项正确； 答案选C。 【点睛】本题考查了原电池类型的分析判断，依据原电池原理判断电极和反应产物是解题关键，易错点为选项A，干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池。 8．C 【分析】该装置为原电池，Cu2S失去电子生成CuSO4，则M电极为负极，电极反应式为，N电极为正极，电极反应式为，原电池工作时，阳离子移向正极N，阴离子移向负极M。 【详解】A．M电极为负极，N电极为正极，A错误； B．Cu2S失去电子生成CuSO4，M电极为负极，电极反应式为，B错误； C．亚铁离子和铁氰酸钾溶液生成蓝色沉淀，故为证明右侧产物的亚铁离子，可取少量溶液于试管中加入铁氰酸钾溶液，观察是否有蓝色沉淀，C正确； D．负极反应式为，移向负极M，由电极方程式可知，转移10mole-时，负极区增重2mol铜离子（生成的），1mol硫离子（生成的），5mol硫酸根（从N电极移过来的），合计640g，故4mol e-时应该增重256g，D错误； 答案选C。 9．D 【分析】根据装置图可判断总反应为2H2S(g)+O2(g)＝S2(s)+2H2O，负极H2S失电子发生氧化反应，正极O2得电子发生还原反应，以此解答该题。 【详解】A．a极上硫化氢失电子生成S2和氢离子，发生氧化反应，则a为负极，故A正确； B．由分析可知，电极b是正极，a为负极，原电池中阳离子向正极移动，则H＋通过质子固体电解质膜向电极b移动，故B正确； C．由分析可知，电极b是正极，发生还原反应：，故C正确； D．2molH2S参与反应，失去4mol电子，每消耗22.4L(标准状况)H2S气体，即1mol H2S气体，电路中转移2mol电子，故D错误； 故选D。 10．D 【详解】A．在NaOH溶液中，铝能与NaOH溶液发生氧化还原反应，在该反应中，铝失电子作原电池的负极，而镁和氢氧化钠溶液不能发生氧化还原反应，故A错误； B．在NaOH溶液中，铝能与NaOH溶液发生氧化还原反应，在该反应中，铝失电子作原电池的负极，由于电池开始工作时，生成的铝离子的量较少，NaOH过量，此时不会有Al(OH)3白色沉淀生成，故B错误； C．该装置外电路，是由电子的定向移动形成电流，而内电路，则是由溶液中自由移动的离子的定向移动形成电流，故C错误； D．由于铝片表面的氧化膜也能与NaOH溶液反应，故其不必处理，故D正确； 故答案为D。 11．C 【分析】根据电池总反应Zn+2MnO2+H2O=2MnO(OH)+ZnO分析可知，Zn化合价升高，失去电子，故Zn为原电池负极，发生反应为Zn-2e-+2OH-===ZnO+H2O，MnO2的Mn化合价降低，得到电子，作正极，发生的电极反应为：2MnO2+2e-+2H2O=2MnO(OH)+2OH-，结合选项即可分析解答问题。 【详解】A．根据上述分析，电极为电源正极，A选项错误； B．Zn为原电池负极，发生反应为Zn-2e-+2OH-===ZnO+H2O，则电极附近溶液的降低，B选项错误； C．MnO2作原电池正极，发生的电极反应为：2MnO2+2e-+2H2O=2MnO(OH)+2OH-，C选项正确； D．电子只能在外电路中流动，不能流经电解液，D选项错误； 答案选C。 【点睛】D选项为易错选项，在解答原电池问题时需要注意：电子只能在外电路中转移，离子只能在电解质溶液（内电路）中转移。 12．B 【详解】负极发生：Fe-2e-=Fe2+，正极发生：Cu2++2e-=Cu，设有xmolFe在负极上反应，则正极生成xmolCu，则(10+64x)-(10g-56x)=12，x=0.1mol，则 A．m(Fe)=0.1mol×56g/mol=5.6g，故A错误； B．x=0.1mol，则转移的电子的物质的量为0.2mol，故B正确； C．m(Cu)=0.1mol×64g/mol=6.4g，故C错误； D．在正极上析出m(Cu)=0.1mol×64g/mol=6.4g，而不是溶解，故D错误； 答案选B。 13．C 【详解】A、Li发生氧化反应，所以Li为负极，故A正确； B、电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2Ox+xLi，故B正确； C、放电时，b极锂的化合价升高发生氧化反应，故C错误； D、a为正极，放电时溶液中Li+从b向a迁移，故D正确。答案选C。 14．C 【详解】A.干电池属于一次电池，铅蓄电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，A正确； B.在干电池中，锌作电池的负极，不断消耗，从而长时间使用后会被破坏，B正确； C.铅蓄电池工作时，将化学能转化为电能，C错误； D.氢氧燃料电池从外部补充反应物，且唯一产物是无污染的水，故是一种具有应用前景的绿色电源，D正确； 答案选C。 15．D 【详解】A．电极为负极，电极为正极，正极电势高于负极电势，故A正确； B．负极的反应式为，正极的反应式为，双极膜中OH-和H+分别向负极、正极移动，补充消耗的阴、阳离子，两电极均有水生成，溶液体积变大，则NaOH溶液和Na2SO4浓度均变小，故B正确； C．电极为负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为，故C正确； D．正极的反应式为，由反应式可知，转化为1mol，转移电子，整个电池系统质量会增大30g-17g=13 g，故当电路通过时，理论上可以转化的物质的量为，整个电池系统质量会增大130.2g=2.6g，故D错误； 故答案为D。 16．电池外电路中通过电子导电，在电池内部通过离子导电；而离子只要导电就需要得失电子，故电池内部的电解质离子一定参与电极反应 【详解】电池外电路中通过电子导电，在电池内部通过离子导电；而离子只要导电就需要得失电子，故电池内部的电解质离子一定参与电极反应。 17． 还原剂 氧化 氧化剂 Cu-2e-=Cu2+ 2Ag++2e-= 2Ag 【详解】已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂失去电子，发生氧化反应为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 Cu+2AgNO3= Cu(NO3)2+2Ag的氧化还原反应可设计成如图所示的原电池： 负极(Cu)：铜失去电子发生氧化反应生成铜离子：Cu-2e-=Cu2+，(氧化反应)。 正极(C)：银离子得到电子发生还原反应生成银单质：2Ag++2e-= 2Ag，还原反应)。 18．(1)两次操作中均发生原电池反应，所以电流表指针均发生偏转 (2)两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而电流表指针偏转方向相反 (3)2I--2e-=I2 (4)AsO+2OH--2e-=AsO+H2O 【详解】（1）两次操作中电流表指针会发生偏转，是由于两次操作中均发生原电池反应，实现了化学能向电能的转化，所以电流表指针均发生偏转； （2）在两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而电流表指针偏转方向相反； （3）在操作(Ⅰ)中，C1棒为负极，I-失去电子发生氧化反应产生I2，故C1电极的反应为2I--2e-=I2； （4）操作(Ⅱ)中，C2棒上AsO失去电子发生氧化反应变为AsO，所以C2电极为负极，则C2电极的反应为AsO+2OH--2e-=AsO+H2O。 19． 氧化 2I-－2e-=I2 还原 2Fe3++2e-=2Fe2+ 正 I2+2e-=2I- O2+4e-+4H+=2H2O 【分析】(1)①反应开始时，乙中碘离子失电子发生氧化反应，Fe3+发生还原反应，据此分析解答； ②反应达到平衡后，向甲中加入适量FeCl2固体，Fe2+浓度增大，结合平衡的移动分析解答； (2)反应中Cu元素化合价由0价变为+2价、O元素化合价由0价变为-2价，要将该反应设计成原电池，Cu应该作负极，通入氧气的电极为正极，结合溶液显酸性分析解答。 【详解】(1)①反应开始时，乙中碘离子失电子发生氧化反应，电极反应式为：2I--2e-=I2；甲中Fe3+转化成Fe2+，发生还原反应，电极反应式为：Fe3++e-=Fe2+，故答案为：氧化；2I--2e-=I2；还原；Fe3++e-=Fe2+； ②反应达到平衡后，向甲中加入适量FeCl2固体，Fe2+浓度增大，2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2平衡逆向移动，则Fe2+失去电子生成Fe3+，发生2Fe2+-2e-=2Fe3+，因此甲中的石墨为负极，则乙中的石墨作正极，正极的电极反应式为：I2+2e-=2I-，故答案为：正；I2+2e-=2I-； (2) 用反应2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O可制备CuSO4，反应中Cu元素化合价由0价变为+2价、O元素化合价由0价变为-2价，要将该反应设计成原电池，Cu应该作负极，正极上氧气得电子发生还原反应，因为在酸性条件下，反应生成水，正极的电极反应式为4H++O2+4e-═2H2O，故答案为：4H++O2+4e-═2H2O。 【点睛】本题的易错点为(2)，要注意电解质溶液的酸碱性对电极反应式的影响。 20． 9.75 1.806×1023 0.5 【分析】由于金属活动性Zn>Cu，所以在该原电池中Zn为负极，Cu为正极。根据原电池的电极反应式以及电池的两极得失电子守恒、c=，n=、n=、n=进行计算。 【详解】该原电池总反应的离子方程式为Zn+2H＋=Zn2＋+H2↑，n(H2)=，则n(Zn)=n(H2)=0.15mol，m(Zn)=n·M=0.15mol×65g/mol=9.75g；由反应方程式可知：每有1molH2产生，会转移2mol电子，由于n(H2)=0.15mol，则n(e-)=2×0.15mol=0.3mol，则转移电子的数目为N(e-)=n·NA=0.3mol×6.02×1023/mol=1.806×1023；硫酸是二元强酸，每有1mol硫酸发生反应，会产生1mol氢气，则n(H2SO4)= n(H2)=0.15mol，硫酸溶液的体积为300mL，则硫酸溶液的浓度为c(H2SO4)==0.5mol/L。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$