专题09 原电池的原理及应用-【压轴题】2024-2025学年高一化学同步培优训练（鲁科版2019必修第二册）

专题9 原电池的原理及应用 解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试 一、原电池的工作原理 1．原电池的构成要素 (1)一个反应：________反应； (2)两个电极：相对活泼的金属做________，相对不活泼的金属或能导电的非金属做________； (3)两个导体：能提供自由移动的离子的电解质溶液作为________；用________ (即导线)连接成闭合回路。 2．原电池的工作原理 工作过程中电解质溶液中阳离子向________移动，阴离子向________移动，与外电路构成闭合回路。 3．原电池正负极判断 【特别提醒】一般而言，原电池负极金属活泼性大于正极金属，但也有特例，如Mg-Al-NaOH(aq)原电池中，Mg做正极，Al做负极；Fe-Cu-浓HNO3原电池中，Fe做正极，Cu做负极。 二、原电池原理的应用 1．比较金属的活动性强弱 一般原电池中活动性较强的金属做________，活动性较弱的金属做________ 2．加快化学反应 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的微粒运动时相互间的干扰小，使化学反应加快。 3．设计原电池 (1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。 (2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 三、常见的化学电源 1．一次电池 ①锌筒为________，电极反应是Zn－2e－===Zn2＋。 ②石墨棒为________，最终被还原的物质是二氧化锰。 ③NH4Cl糊的作用是作________ 2．二次电池(充电电池) 能量转化：化学能电能 铅酸蓄电池： ①________是Pb，________是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。 ②放电反应原理 负极反应式是Pb＋SO－2e－===PbSO4 ； 正极反应式是PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O ； 放电过程中，负极质量的变化是________，H2SO4溶液的浓度________ ③充电反应原理 阴极(还原反应)反应式是 PbSO4＋2e－===Pb＋SO ； 阳极(氧化反应)反应式是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO ； 充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接负极，正极接正极”。 铅酸蓄电池的充电过程与其放电过程相反。 【例1】如图所示，两电极一极为碳棒，一极为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是(　　) A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸 B．b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 C．a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸 D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 【例2】某普通锌锰干电池的结构如图所示。下列说法正确的是(　　) A．锌筒是原电池的正极 B．石墨电极上发生氧化反应 C．铵根离子流向石墨电极 D．电子经石墨电极沿电解质溶液流向锌筒 【例3】有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置图及部分反应现象如下： a极质量减小，b极质量增大 b极有气泡产生，c极无变化 d极溶解，c极有气泡产生 电流从a极流向d极 则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是(　　) A．a>b>c>d　　　　　　　　 B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 1．对下列有关装置的说法正确的是 A．装置Ⅰ中镁为原电池的负极 B．装置Ⅱ在工作时正负极质量均增加 C．装置Ⅲ能构成原电池 D．装置Ⅳ工作时，锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄 2．下列装置能形成原电池的是 ①②③④⑤⑥⑦ A．①②③⑦ B．①②⑤⑥ C．①②③④ D．①②③⑥⑦ 3．如图所示，电流计指针发生偏转，发现A极上有气泡产生，同时B极质量减少，C为电解质溶液，下列说法错误的是 A．A极为原电池的正极 B．C中阳离子向A极移动 C．B极发生氧化反应，电子从B极经外电路流向A极 D．A、B、C可能分别为石墨、铜、稀盐酸 4．实验探究是提高学习效果的有力手段。某同学用如图所示装置研究原电池原理。下列说法错误的是 A．若图1中的下端接触，可观察到片上有无色气泡产生 B．图2中向片移动 C．图1中气泡产生速度比图2快 D．图3中正极的电极反应式为 5．化学电池已经成为人类生产生活的重要能量来源之一，下列说法错误的是 A．锌锰干电池属于一次电池 B．原电池的正、负极材料必须一样 C．原电池反应的实质是自发进行的氧化还原反应 D．利用氢气的燃烧反应可设计成原电池 6．下列装置或设备属于原电池，且负极是金属失去电子的是 A． B． C． D． 7．“科学素养，从小培养”，一款深受孩子喜爱的“盐水小汽车”的结构和原理如图所示。下列说法正确的是 A．Mg片做电池的正极 B．空气中的氧气得到电子 C．化学能可直接转化为动能 D．溶液中的向石墨片移动 8．下列关于如图所示转置的叙述中，正确的是 A．该装置将电能转变为化学能 B．在铜片表面被氧化 C．电子从片经导线流向片 D．为原电池的负极 9．某实验小组设计如图装置探究化学能与电能的转化关系，下列说法正确的是 A．只有装置Ⅰ中电流表指针偏转 B．只有装置Ⅱ中电流表指针偏转 C．两个装置中电流表指针都发生偏转 D．两个装置中电流表指针都不发生偏转 10．教师在课堂上通过以下装置对原电池的工作原理和形成条件开展了实验探究，结合探究判断下列说法错误的是 A．装置①②③的能量主要转化形式相同 B．装置②能形成原电池，负极的电极反应式为 C．装置②③对比实验的目的是：探究原电池电极材料应满足的条件 D．对比①②中Cu片上是否有气泡，可预测②中电流表指针会偏转 11．关于如图所示装置的叙述正确的是 A．两装置均能将化学能转化为电能 B．两装置中铜片表面均有气泡生成 C．图2溶液中向铜片迁移 D．图2中溶解6.5g锌时溶液中转移电子0.2mol 12．仅用下列提供的各组物质不能组成原电池的是 选项 A B C D 电极材料 Cu、Cu 锌片、石墨棒 Al、Ag Cu、Fe 电解质溶液 稀 稀硫酸 溶液 溶液 A．A B．B C．C D．D 13．现代社会的一切活动都离不开能量，化学反应在发生物质变化的同时伴随有能量变化。电池是现代社会中不可缺的储能装置，电池的发展史见证了人类对能量储存的不断追求和创新。回答下列问题： (1)现有下列四个反应： A． B． C． D． ①上述四个反应中属于氧化还原反应且反应过程中能量变化符合下图所示的是 (填字母)。 ②上述四个反应中为放热反应且能设计成原电池是 (填字母)。 (2)为验证与氧化性强弱，某学习小组设计下图所示的四个装置，装置中既能观察到电流表指针发生了偏转又能达到实验目的是_______(填字母)。 A B C D A．A B．B C．C D．D (3)历史上第一个化学电源——伏打电堆(示意图如下图)，该电堆相当于多个原电池串联。如金属c为Zn，金属d为Cu，e为浸有稀的湿布片；则a是原电池的 极，负极的电极反应式为 。 (4)一种强碱性电解质的3D―Zn―NOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为。放电时正极的电极反应式为 。 (5)燃料电池是一种高效、对环境友好的供电装置，甲烷燃料电池原理示意图如下图所示。 ①负极的电极反应式为 。 ②已知甲烷与氧气完全反应时，每生成1mol液态水释放的能量约为400kJ。又知该甲烷燃料电池每提供1kW·h电能生成216g水，则该电池的能量转化率为 %()。 14．把化学能转化为电能的装置叫做原电池。 (1)装置①、②、③、④中能组成原电池的装置为 (填序号)。 (2)装置④中，正极材料是 ；负极的电极反应式为 ；电池工作时，总反应的离子方程式为 ；烧杯中向 电极移动(填“Cu”或“Ag”)；导线中电子的流动方向为 (填“Cu到Ag”或“Ag到Cu”)。 15．据统计，电动载人汽车、锂离子电池和太阳能电池等“新三样”产品合计出口1.06万亿。回答下列问题： (1)①太原市居民日常使用的电能主要来自 (填标号)。 A．火力发电    B．光伏发电    C．风力发电 ②化学电池是将 (填“化学能”或“电能”，下同)直接转化为 的装置。 (2)在学习了电池的发展历史和简单电化学知识后，我们自己动手做一个原电池。 ①下列化学反应适合设计成原电池的是 (填标号)。 A．    B． C．    D． ②了解原电池的原理之后，需要挑选自制原电池的材料。下面是同学们收集到的一些用品，请你挑选出可以用来制作原电池的用品并填到相应的位置(导线、烧杯、电流表等仪器已有)。 铜片、锌片、塑料片、纸片、酒精、食醋、水、番茄。 负极材料： ，正极材料： ，电解质溶液： 或 。 ③另一组同学在选取其他实验材料后，动手组装如下图所示的电池。为了向其他同学介绍这款电池，需要对其原理作分析，下列说法正确的是 (填标号)。 A．铁环作负极，发生反应： B．电池工作时，电子从铁环经LED灯流向b C．电池工作时，铁环变细，铜线变粗 D．电池工作一段时间后，柠檬的酸性变强 16．．(1)下列反应中，属于吸热反应的是 (填序号)。 ①物质燃烧　②炸药爆炸　③浓硫酸稀释　④二氧化碳通过炽热的碳　⑤硝酸铵溶于水吸热　⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应　⑦铁粉与稀盐酸反应 ．化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题： (2)根据构成原电池的本质判断，下列化学(或离子)方程式正确且能设计成原电池的是___________(填字母，下同)。 A．KOH+HCl=KCl+H2O B．Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ C．Na2O+H2O=2NaOH D．Cu+Fe3+=Fe2++Cu2+ (3)为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如图两个实验。有关反应一段时间后的实验现象，下列说法正确的是___________。 A．图中温度计的示数高于图的示数 B．图和图中温度计的示数相等，且均高于室温 C．图和图的气泡均产生于锌棒表面 D．图中产生气体的速率比快 (4)请利用反应“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”设计一个化学电池(正极材料用碳棒)，该电池的负极材料是 ，发生的电极反应是 ，电解质溶液是 。 (5)H2还原CO电化学法制备甲醇(CO＋2H2=CH3OH)的工作原理如图所示。 通入H2的一端是电池的 (填“正”或“负”)极，电池工作过程中H＋通过质子膜向 (填“左”或者“右”)移动，通入CO的一端发生的电极反应为 。 17．回答下列问题。 (1)下列装置能组成原电池的是 (填序号)。 (2)如上图④所示，若是原电池，请回答下列问题(若不是，则不用回答)。 ①正极材料是 。 ②负极的电极反应式为 。 ③电池工作时总反应的离子方程式是 。 ④阴离子的移动方向为 。 ⑤导线中电子的流向为 。 18．原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。将锌片和铜片插入相同浓度的稀硫酸中，如图所示。按要求回答下列问题： (1)下列说法正确的是 (填字母)。 a．甲、乙均为化学能转变为电能的装置 b．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极 c．甲、乙溶液中的pH均增大 d．若将稀硫酸换为硫酸铜溶液，则甲、乙中铜片的质量均增加 (2)甲、乙中构成原电池的正极电极反应式为 ，原电池工作过程中，电流由 (填“铜片”或“锌片”)经导线流向 (填“铜片”或“锌片”)。构成原电池的溶液中的向 (填“正极”或“负极”)移动。 (3)原电池工作一段时间后，若溶液质量增加63g，(进了锌离子出了氢气)则放出气体 mol。 (4)对甲、乙装置做如下变化后，可形成原电池的是 (填字母)。 a．甲中铜片换成锌片 b．乙中锌片和铜片相互倾斜至上端接触 c．甲中稀硫酸用乙醇代替 19．铁及铁的化合物应用广泛。 (1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 。 (2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图 ，标出电极名称及电极材料、电解质溶液、电流方向，并写出正极反应式 ，负极反应式 。 (3)高铁酸钾(K2FeO4)是一种理想的水处理剂，目前高铁电池的研制正在进行中。如图甲所示是高铁电池的模拟实验装置。                             甲                                                    乙 ①该电池放电时正极产生Fe(OH)3，正极电极反应为 。 ②电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择 作为电解质。 阳离子 阴离子 Li+ 4.07 4.61 Na+ 5.19 7.40 K+ 7.62 8.27 ③图乙为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 。 20．人们常常利用化学反应中的能量变化为人类服务。 (1)氢能是一种具有发展前景的理想清洁能源，氢气燃烧时放出大量的热。氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如下图所示： 根据上图可知，在化学反应中，不仅存在物质的变化，而且伴随着能量变化，1 mol完全燃烧生成1 mol时，释放的能量是 kJ。 (2)下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是______。 A． B． C． D． (3)下图是某兴趣小组设计的原电池示意图： ①请写出该电池的负极反应式 。 ②将稀换成溶液，电极质量增加的是 （填“锌极”或“铜极”，下同），溶液中移向 。 试卷第14页，共14页 试卷第13页，共13页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题9 原电池的原理及应用 解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试 一、原电池的工作原理 1．原电池的构成要素 (1)一个反应：氧化还原反应； (2)两个电极：相对活泼的金属做负极，相对不活泼的金属或能导电的非金属做正极； (3)两个导体：能提供自由移动的离子的电解质溶液作为离子导体；用电子导体(即导线)连接成闭合回路。 2．原电池的工作原理 工作过程中电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，与外电路构成闭合回路。 3．原电池正负极判断 【特别提醒】一般而言，原电池负极金属活泼性大于正极金属，但也有特例，如Mg-Al-NaOH(aq)原电池中，Mg做正极，Al做负极；Fe-Cu-浓HNO3原电池中，Fe做正极，Cu做负极。 二、原电池原理的应用 1．比较金属的活动性强弱 一般原电池中活动性较强的金属做负极，活动性较弱的金属做正极。 2．加快化学反应 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的微粒运动时相互间的干扰小，使化学反应加快。 3．设计原电池 (1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。 (2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 三、常见的化学电源 1．一次电池 ①锌筒为负极，电极反应是Zn－2e－===Zn2＋。 ②石墨棒为正极，最终被还原的物质是二氧化锰。 ③NH4Cl糊的作用是作电解质溶液。 2．二次电池(充电电池) 能量转化：化学能电能 铅酸蓄电池： ①负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。 ②放电反应原理 负极反应式是Pb＋SO－2e－===PbSO4 ； 正极反应式是PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O ； 放电过程中，负极质量的变化是增大，H2SO4溶液的浓度减小。 ③充电反应原理 阴极(还原反应)反应式是 PbSO4＋2e－===Pb＋SO ； 阳极(氧化反应)反应式是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO ； 充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接负极，正极接正极”。 铅酸蓄电池的充电过程与其放电过程相反。 【例1】如图所示，两电极一极为碳棒，一极为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是(　　) A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸 B．b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 C．a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸 D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 【答案】C 【解析】Fe、C形成的原电池中，负极铁失去电子，变成Fe2＋，由于a极上有大量气泡生成，所以正极(C)的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故a为正极，是碳棒；b为负极，是铁片；电解质溶液为硫酸。 【例2】某普通锌锰干电池的结构如图所示。下列说法正确的是(　　) A．锌筒是原电池的正极 B．石墨电极上发生氧化反应 C．铵根离子流向石墨电极 D．电子经石墨电极沿电解质溶液流向锌筒 【答案】C 【解析】锌锰干电池中，锌筒作负极，石墨电极作正极，A错误；锌锰干电池中，锌筒作负极，石墨电极作正极，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，B错误；原电池中阳离子定向移动到正极，故铵根离子流向石墨电极，C正确；电子经导线由负极锌筒流向石墨电极，D错误。 【例3】有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置图及部分反应现象如下： a极质量减小，b极质量增大 b极有气泡产生，c极无变化 d极溶解，c极有气泡产生 电流从a极流向d极 则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是(　　) A．a>b>c>d　　　　　　　　 B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 【答案】C 【解析】装置甲中，a极质量减小，b极质量增大，a极为负极，b极为正极，所以金属的活动性顺序：a>b；装置乙中，b极有气泡产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序：b>c；装置丙中，d极溶解，c极有气泡产生，d极为负极，c极为正极，所以金属的活动性顺序：d>c；装置丁中，电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，所以金属的活动性顺序：d>a；故这四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。 1．对下列有关装置的说法正确的是 A．装置Ⅰ中镁为原电池的负极 B．装置Ⅱ在工作时正负极质量均增加 C．装置Ⅲ能构成原电池 D．装置Ⅳ工作时，锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄 【答案】B 【详解】A．装置Ⅰ中电解质溶液为NaOH溶液，Al和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2，则Al为原电池的负极，Mg为正极，A错误； B．装置Ⅱ中Pb为负极，电极反应式为：Pb+-2e-=PbSO4，PbO2为正极，电极反应式为：，所以装置Ⅱ在工作时正负极质量均增加，B正确； C．装置Ⅲ中电极材料都是Zn，稀硫酸为电解质溶液，不能构成原电池，C错误； D．Zn为较活泼电极，锌筒作负极，发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，反应中锌溶解，则锌筒会变薄，D错误； 故选B。 2．下列装置能形成原电池的是 ①②③④⑤⑥⑦ A．①②③⑦ B．①②⑤⑥ C．①②③④ D．①②③⑥⑦ 【答案】A 【详解】①．铜和锌是活动性不同的导电金属，稀硫酸是电解质溶液，锌和稀硫酸反应为自发的氧化还原反应，而且铜和锌相连共同插入电解质溶液中形成闭合回路，故形成了原电池，故选； ②．铜和锌是活动性不同的导电金属，硫酸铜溶液是电解质溶液，锌和硫酸铜反应为自发的氧化还原反应，而且铜和锌相连共同插入电解质溶液中形成闭合回路，故形成了原电池，故选； ③．铁和碳是活动性不同的导电物质，稀硫酸是电解质溶液，铁和稀硫酸反应为自发的氧化还原反应，而且铁和碳相连共同插入电解质溶液中形成闭合回路，故形成了原电池，故选； ④．两个金属没有连接在同一个电解质溶液中，没有形成闭合回路，不能形成原电池，故不选； ⑤．没有两个活泼性不同的电极，不能形成原电池，故不选； ⑥．酒精不是电解质，酒精溶液不是电解质溶液，不能形成原电池，故不选； ⑦．铜和锌是活动性不同的导电金属，稀盐酸是电解质溶液，锌和稀盐酸反应为自发的氧化还原反应，而且铜和锌相连共同插入电解质溶液中形成闭合回路，故形成了原电池，故选； 3．如图所示，电流计指针发生偏转，发现A极上有气泡产生，同时B极质量减少，C为电解质溶液，下列说法错误的是 A．A极为原电池的正极 B．C中阳离子向A极移动 C．B极发生氧化反应，电子从B极经外电路流向A极 D．A、B、C可能分别为石墨、铜、稀盐酸 【答案】D 【详解】A．原电池中，负极金属失去电子发生氧化反应，质量减小，故B极是负极，A极是正极，A正确； B．原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，B正确； C．B极是负极，发生氧化反应，电子从负极经外电路流向正极，C正确； D．与稀盐酸不能发生反应，该物质组合不能形成原电池，D错误； 故选D。 4．实验探究是提高学习效果的有力手段。某同学用如图所示装置研究原电池原理。下列说法错误的是 A．若图1中的下端接触，可观察到片上有无色气泡产生 B．图2中向片移动 C．图1中气泡产生速度比图2快 D．图3中正极的电极反应式为 【答案】C 【详解】A．Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池，稀硫酸作电解质溶液，锌为负极、铜为正极，正极上氢离子得到电子生成氢气，所以Cu上可看到有气体产生，故A正确； B．氢离子带正电荷，向正极移动，即向Cu移动，故B正确； C．图1没有形成原电池、图2形成原电池，图1中气泡产生速度比图2慢，故C错误； D．图3中正极的电极反应为铜离子得到电子发生还原反应得到铜，，故D正确； 故选C。 5．化学电池已经成为人类生产生活的重要能量来源之一，下列说法错误的是 A．锌锰干电池属于一次电池 B．原电池的正、负极材料必须一样 C．原电池反应的实质是自发进行的氧化还原反应 D．利用氢气的燃烧反应可设计成原电池 【答案】B 【详解】A．锌锰干电池放电后无法重新充电，属于一次电池，故A正确； B．原电池的正、负极材料可以不一样，如铜锌原电池的负极是锌、正极是铜，故B错误； C．原电池反应的实质是自发进行的氧化还原反应，故C正确； D．氢气的燃烧反应是自发的氧化还原反应，利用氢气的燃烧反应可设计成原电池，故D正确； 选B。 6．下列装置或设备属于原电池，且负极是金属失去电子的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．铜、锌、番茄能构成原电池，Zn失电子生成Zn2+，作负极，故A选； B．氢气、氧气和电解质能构成原电池，氢气失电子生成H+，氢气为非金属单质，故B不选； C．气体燃料直接燃烧，没有构成原电池，故C不选； D．煤油不能传导电子，不能形成闭合回路，则该装置没有构成原电池，故D不选； 答案选A。 7．“科学素养，从小培养”，一款深受孩子喜爱的“盐水小汽车”的结构和原理如图所示。下列说法正确的是 A．Mg片做电池的正极 B．空气中的氧气得到电子 C．化学能可直接转化为动能 D．溶液中的向石墨片移动 【答案】B 【详解】A．镁为活泼金属，做电池的负极，失去电子发生氧化反应，A错误； B．溶解在食盐水中的氧气在石墨电极得到电子，发生还原反应，B正确； C．原电池将化学能转化为电能，小汽车将电能通过发动机转化为动能，C错误； D．溶液中的阴离子向原电池中负极镁片移动，D错误； 故选B。 8．下列关于如图所示转置的叙述中，正确的是 A．该装置将电能转变为化学能 B．在铜片表面被氧化 C．电子从片经导线流向片 D．为原电池的负极 【答案】D 【详解】A．该装置是将化学能转化为电能的原电池，A错误； B．氢离子在铜片表面被还原生成氢气，B错误； C．电子从负极锌片经导线流向正极铜片，C错误； D．锌为原电池负极，失去电子发生氧化反应生成锌离子，D正确； 故选D。 9．某实验小组设计如图装置探究化学能与电能的转化关系，下列说法正确的是 A．只有装置Ⅰ中电流表指针偏转 B．只有装置Ⅱ中电流表指针偏转 C．两个装置中电流表指针都发生偏转 D．两个装置中电流表指针都不发生偏转 【答案】B 【详解】A．装置Ⅰ不能形成原电池，电流表指针不发生偏转，A错误； B．装置Ⅱ构成原电池，电流表指针偏转，B正确； C．装置I没有形成闭合回路，不能形成原电池，电流表不发生偏转；装置II形成了原电池，有电流产生，电流表发生偏转，C错误； D．装置I没有形成闭合回路，不能形成原电池，电流表不发生偏转；装置II形成了原电池，有电流产生，电流表发生偏转，D错误； 答案选B。 10．教师在课堂上通过以下装置对原电池的工作原理和形成条件开展了实验探究，结合探究判断下列说法错误的是 A．装置①②③的能量主要转化形式相同 B．装置②能形成原电池，负极的电极反应式为 C．装置②③对比实验的目的是：探究原电池电极材料应满足的条件 D．对比①②中Cu片上是否有气泡，可预测②中电流表指针会偏转 【答案】A 【详解】A．装置①③是化学能转化为热能，而装置②是化学能转化为电能，A项错误； B．装置②满足形成原电池的条件，锌作负极，发生氧化反应，失去电子生成，电极反应式为，B项正确； C．装置②中锌、铜在稀硫酸中构成原电池，装置③中两电极都是锌电极，不能形成原电池，则装置②③对比实验的目的是探究原电池电极材料应满足的条件，C项正确； D．装置①没有构成闭合回路，不能形成原电池，锌片上有气泡逸出，铜片上没有气泡逸出，装置②中锌、铜在稀硫酸中构成原电池，锌片溶解，铜片上有气泡逸出，电流表指针会偏转，D项正确; 选A。 11．关于如图所示装置的叙述正确的是 A．两装置均能将化学能转化为电能 B．两装置中铜片表面均有气泡生成 C．图2溶液中向铜片迁移 D．图2中溶解6.5g锌时溶液中转移电子0.2mol 【答案】C 【详解】A．图1装置不能将化学能转化成电能，图1中主要化学能转化为热能，A项错误； B．图1装置不构成原电池，铜片表面无明显现象，B项错误； C．图2溶液中阳离子H+向正极铜片迁移，C项正确； D．图2溶解6.5g锌（即0.1molZn）时有0.2mol电子通过外电路，电子不能通过溶液，D项错误； 答案选C。 12．仅用下列提供的各组物质不能组成原电池的是 选项 A B C D 电极材料 Cu、Cu 锌片、石墨棒 Al、Ag Cu、Fe 电解质溶液 稀 稀硫酸 溶液 溶液 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．两个铜电极均会与稀硝酸发生氧化还原反应，不能产生电势差，不能组成原电池，故A符合题意； B．锌能与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，则锌片、石墨棒在稀硫酸中能产生电势差，能组成原电池，故B不符合题意； C．铝能与氢氧化钡溶液反应生成四羟基合铝酸钡和氢气，则铝、银在氢氧化钡溶液中能产生电势差，能组成原电池，故C不符合题意； D．铁能与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁，则铜、铁在氯化铁溶液中能产生电势差，能组成原电池，故D不符合题意； 故选A。 13．现代社会的一切活动都离不开能量，化学反应在发生物质变化的同时伴随有能量变化。电池是现代社会中不可缺的储能装置，电池的发展史见证了人类对能量储存的不断追求和创新。回答下列问题： (1)现有下列四个反应： A． B． C． D． ①上述四个反应中属于氧化还原反应且反应过程中能量变化符合下图所示的是 (填字母)。 ②上述四个反应中为放热反应且能设计成原电池是 (填字母)。 (2)为验证与氧化性强弱，某学习小组设计下图所示的四个装置，装置中既能观察到电流表指针发生了偏转又能达到实验目的是_______(填字母)。 A B C D A．A B．B C．C D．D (3)历史上第一个化学电源——伏打电堆(示意图如下图)，该电堆相当于多个原电池串联。如金属c为Zn，金属d为Cu，e为浸有稀的湿布片；则a是原电池的 极，负极的电极反应式为 。 (4)一种强碱性电解质的3D―Zn―NOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为。放电时正极的电极反应式为 。 (5)燃料电池是一种高效、对环境友好的供电装置，甲烷燃料电池原理示意图如下图所示。 ①负极的电极反应式为 。 ②已知甲烷与氧气完全反应时，每生成1mol液态水释放的能量约为400kJ。又知该甲烷燃料电池每提供1kW·h电能生成216g水，则该电池的能量转化率为 %()。 【答案】(1) B C (2)B (3) 正 Zn-2e-=Zn2+ (4) (5) 75% 【详解】（1）①图示过程中，反应物总能量小于生成物总能量，图示为吸热反应； A．没有化合价改变，属于非氧化还原反应，故不选A； B．，碳元素化合价改变，属于氧化还原反应，该反应吸热，故选B； C．是放热反应，故不选C； D．没有化合价改变，属于非氧化还原反应，故不选D； 选B。 ②放热的氧化还原反应能设计为原电池，上述四个反应中为放热反应且能设计成原电池是，选C。 （2）A、A构成原电池，发生反应Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+，不能证明与氧化性强弱，故不选A； B、B构成原电池，Cu的活泼性大于Ag，Cu是负极，发生反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，能证明与氧化性强弱，故选B； C、C构成原电池，铁在浓硝酸中钝化，铜做负极，发生反应Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，不能证明与氧化性强弱，故不选C； D、D两个电极相同，不能形成原电池，电流表指针不能发生偏转，故不选D； 选B。 （3）金属c为Zn，金属d为Cu，e为浸有稀的湿布片；锌的活泼性大于铜，铜为原电池正极，则a是原电池的正极，负极锌失电子变为锌离子，负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+。 （4）电池总反应为。放电时正极得电子发生还原反应，正极的电极反应式为。 （5）①负极甲烷失电子生成碳酸根离子，负极的电极反应式为 。 ②甲烷与氧气完全反应时，每生成1mol液态水释放的能量约为400kJ。该甲烷燃料电池每提供1kW·h电能生成216g水，每提供1kW·h电能生成12mol水，则该电池的能量转化率为。 14．把化学能转化为电能的装置叫做原电池。 (1)装置①、②、③、④中能组成原电池的装置为 (填序号)。 (2)装置④中，正极材料是 ；负极的电极反应式为 ；电池工作时，总反应的离子方程式为 ；烧杯中向 电极移动(填“Cu”或“Ag”)；导线中电子的流动方向为 (填“Cu到Ag”或“Ag到Cu”)。 【答案】(1)②④ (2) Ag Cu-2e-=Cu2+ Cu+2 Ag+= Cu2++ 2Ag Cu Cu到 Ag 【分析】原电池中，负极上是活泼金属失电子的氧化反应，正极上是得电子的还原反应，总反应式自发氧化还原反应，电子从负极流向正极，电流方向和电子方向相反，溶液中的阴离子移向负极； 【详解】（1）根据原电池的构成条件分析，原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应；装置①中，酒精是非电解质，不能构成原电池，③中是断路，不能形成闭合回路，不能组成原电池，能组成原电池的是装置②④，故答案为：②④； （2）装置④中，金属铜可以和硝酸银之间发生反应，构成原电池，金属铜是负极，发生失电子的氧化应：Cu-2e-=Cu2+，正极是金属银，电极上是银离子得电子的还原反应，电池工作时，总反应的离子方程式为：Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+，烧杯中移向负极，即向着Cu电极移动，电子从负极流向正极，即Cu到Ag，故答案为：Ag；Cu-2e-=Cu2+；Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+；Cu；Cu到Ag； 15．据统计，电动载人汽车、锂离子电池和太阳能电池等“新三样”产品合计出口1.06万亿。回答下列问题： (1)①太原市居民日常使用的电能主要来自 (填标号)。 A．火力发电    B．光伏发电    C．风力发电 ②化学电池是将 (填“化学能”或“电能”，下同)直接转化为 的装置。 (2)在学习了电池的发展历史和简单电化学知识后，我们自己动手做一个原电池。 ①下列化学反应适合设计成原电池的是 (填标号)。 A．    B． C．    D． ②了解原电池的原理之后，需要挑选自制原电池的材料。下面是同学们收集到的一些用品，请你挑选出可以用来制作原电池的用品并填到相应的位置(导线、烧杯、电流表等仪器已有)。 铜片、锌片、塑料片、纸片、酒精、食醋、水、番茄。 负极材料： ，正极材料： ，电解质溶液： 或 。 ③另一组同学在选取其他实验材料后，动手组装如下图所示的电池。为了向其他同学介绍这款电池，需要对其原理作分析，下列说法正确的是 (填标号)。 A．铁环作负极，发生反应： B．电池工作时，电子从铁环经LED灯流向b C．电池工作时，铁环变细，铜线变粗 D．电池工作一段时间后，柠檬的酸性变强 【答案】(1) A 化学能 电能 (2) D 锌片 铜片 食醋 番茄 B 【详解】（1）①火力发电是电能的主要来源，太原市居民日常使用的电能主要来自火力发电，故选A。 ②化学电池是将化学能直接转化为电能的装置； （2）①自发的氧化还原反应能够设计为原电池，ABC都不是氧化还原反应，Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag为氧化还原反应，故选D。 ②将活泼性不同的两个电极插入电解质溶液中形成闭合回路形成原电池，则负极材料：锌片，正极材料：铜片，电解质溶液：食醋或者番茄； ③A．铁环作负极，发生反应：，A错误； B．电池工作时，电子从负极流向正极，故由铁环经 LED 灯流向铜线，B正确； C．电池工作时，铁环失去电子生成亚铁离子，变细；铜线做正极，氢离子得到电子发生还原反应，铜线不变粗，C错误； D．电池工作结束后柠檬中氢离子被消耗，酸性变弱，D错误； 故选B。 16．．(1)下列反应中，属于吸热反应的是 (填序号)。 ①物质燃烧　②炸药爆炸　③浓硫酸稀释　④二氧化碳通过炽热的碳　⑤硝酸铵溶于水吸热　⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应　⑦铁粉与稀盐酸反应 ．化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题： (2)根据构成原电池的本质判断，下列化学(或离子)方程式正确且能设计成原电池的是___________(填字母，下同)。 A．KOH+HCl=KCl+H2O B．Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ C．Na2O+H2O=2NaOH D．Cu+Fe3+=Fe2++Cu2+ (3)为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如图两个实验。有关反应一段时间后的实验现象，下列说法正确的是___________。 A．图中温度计的示数高于图的示数 B．图和图中温度计的示数相等，且均高于室温 C．图和图的气泡均产生于锌棒表面 D．图中产生气体的速率比快 (4)请利用反应“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”设计一个化学电池(正极材料用碳棒)，该电池的负极材料是 ，发生的电极反应是 ，电解质溶液是 。 (5)H2还原CO电化学法制备甲醇(CO＋2H2=CH3OH)的工作原理如图所示。 通入H2的一端是电池的 (填“正”或“负”)极，电池工作过程中H＋通过质子膜向 (填“左”或者“右”)移动，通入CO的一端发生的电极反应为 。 【答案】(1)④⑥ (2)B (3)AD (4) Cu Cu-2e-=Cu2+ AgNO3 (5) 负 左 CO+4e-+4H＋=CH3OH 【详解】（1）①物质燃烧为放热反应；②炸药爆炸为放热反应；③浓硫酸稀释为放热过程，不是化学变化；④二氧化碳通过炽热的碳为吸热反应；⑤硝酸铵溶于水吸热为吸热过程，不是化学反应；⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应为吸热反应；⑦铁粉与稀盐酸反应为放热反应；故属于吸热反应的为：④⑥； （2）原电池是将化学能转变为电能的装置，只有自发的氧化还原反应才有电子的转移被设计成原电池；B、D为氧化还原反应，但反应D离子方程式电荷不守恒，AC为非氧化还原反应，不可以设计成原电池，故答案为B； （3）图Ⅰ锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，离子方程式为Zn+2H+=Zn2++H2↑；稀硫酸和锌的反应是放热反应导致溶液温度逐渐升高，化学能转化为热能；图Ⅱ该装置构成原电池，Zn易失电子作负极，Cu作正极，正极上氢离子得电子生成氢气；温度计指示的温度变化不明显，是因为化学能没有全部转化为热能，大多数转化为电能，所以图Ⅰ中气泡产生在锌棒表面，Ⅱ中产生在铜棒表面；构成原电池加快化学反应速率，则图Ⅱ中产生气体的速度比Ⅰ快；图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数，故答案为：AD； （4）原电池中失电子的物质作负极，负极发生氧化反应，根据反应方程式知，Cu作负极，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，电解质溶液中含有得电子的Ag+，可用AgNO3溶液作电解质溶液； （5）由图可知，氢气失去电子发生氧化反应为负极，则左侧电极为正极，CO得到电子发生还原反应生成甲醇：CO+4e-+4H＋=CH3OH；原电池中阳离子向正极移动，故氢离子向左移动。 17．回答下列问题。 (1)下列装置能组成原电池的是 (填序号)。 (2)如上图④所示，若是原电池，请回答下列问题(若不是，则不用回答)。 ①正极材料是 。 ②负极的电极反应式为 。 ③电池工作时总反应的离子方程式是 。 ④阴离子的移动方向为 。 ⑤导线中电子的流向为 。 【答案】(1)②④ (2) Ag Cu-2e-=Cu2＋ Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag 移向铜电极 铜电极到银电极 【详解】（1）①酒精不是电解质，因此不能组成原电池； ②Fe与稀硫酸发生置换反应生成氢气，且装置符合原电池的构成条件，因此可以组成原电池； ③未形成闭合回路，因此不能组成原电池； ④Cu与AgNO3溶液发生置换反应生成单质银，且装置符合原电池的构成条件，因此可以组成原电池； 答案选②④。 （2）①图④所示装置为原电池，Cu比Ag活泼，因此Cu为负极，正极材料为Ag； ②Cu为负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu-2e-=Cu2＋； ③电池工作时，总反应为Cu与AgNO3溶液发生置换反应生成单质银，因此总反应的离子方程式是Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag； ④原电池中阴离子向负极移动，即阴离子的移动方向为移向铜电极； ⑤导线中电子从负极流向正极，即电子的流向为铜电极到银电极。 18．原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。将锌片和铜片插入相同浓度的稀硫酸中，如图所示。按要求回答下列问题： (1)下列说法正确的是 (填字母)。 a．甲、乙均为化学能转变为电能的装置 b．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极 c．甲、乙溶液中的pH均增大 d．若将稀硫酸换为硫酸铜溶液，则甲、乙中铜片的质量均增加 (2)甲、乙中构成原电池的正极电极反应式为 ，原电池工作过程中，电流由 (填“铜片”或“锌片”)经导线流向 (填“铜片”或“锌片”)。构成原电池的溶液中的向 (填“正极”或“负极”)移动。 (3)原电池工作一段时间后，若溶液质量增加63g，(进了锌离子出了氢气)则放出气体 mol。 (4)对甲、乙装置做如下变化后，可形成原电池的是 (填字母)。 a．甲中铜片换成锌片 b．乙中锌片和铜片相互倾斜至上端接触 c．甲中稀硫酸用乙醇代替 【答案】(1)c (2) 铜片 锌片 负极 (3)1 (4)b 【详解】（1）a．乙没有构成原电池，乙不能将化学能转变为电能，故a错误； b．乙没有构成原电池，乙中铜片不是正极，故b错误； c．甲、乙中都放出氢气，溶液中的pH均增大，故c正确； d．乙没有构成原电池，若将稀硫酸换为硫酸铜溶液，乙中铜片的质量不变，故d错误； 选c。 （2）甲构成原电池，锌的活泼性大于铜，锌是负极、铜是正极，正极氢离子得电子生成氢气，电极反应式为，原电池工作过程中，电流由正极流向负极，电流由铜片经导线流向锌片。溶液中阴离子移向负极，构成原电池的溶液中的向负极移动。 （3）原电池工作一段时间后，若溶液质量增加63g，生成氢气的质量为xg。 x=2g，则放出气体1mol。 （4）a．甲中铜片换成锌片，两个电极相同，不能构成原电池，故不选a； b．乙中锌片和铜片相互倾斜至上端接触，形成闭合电路，构成原电池，故选b； c．乙醇是非电解质，乙醇溶液不能导电，甲中稀硫酸用乙醇代替，不能共存原电池，故不选c。 19．铁及铁的化合物应用广泛。 (1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 。 (2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图 ，标出电极名称及电极材料、电解质溶液、电流方向，并写出正极反应式 ，负极反应式 。 (3)高铁酸钾(K2FeO4)是一种理想的水处理剂，目前高铁电池的研制正在进行中。如图甲所示是高铁电池的模拟实验装置。                             甲                                                    乙 ①该电池放电时正极产生Fe(OH)3，正极电极反应为 。 ②电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择 作为电解质。 阳离子 阴离子 Li+ 4.07 4.61 Na+ 5.19 7.40 K+ 7.62 8.27 ③图乙为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 。 【答案】(1) (2) (或) (3) KNO3 使用时间长、工作电压稳定 【详解】（1）FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：； （2） 以为反应原理设计原电池，其中Cu应作负极，FeCl3溶液作电解质溶液，C作正极，装置如图：；该反应负极电极反应：，正极电极反应：(或)； （3）①根据装置图，Zn作负极，石墨作正极，高铁算价中Fe元素化合价显+6价，发生还原反应生成氢氧化铁，电极反应：； ②盐桥中阴、阳离子不与溶液中物质发生化学反应，并且电迁移率应尽可能相近，根据表中数据，盐桥中应选择KNO3； ③图乙为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。 20．人们常常利用化学反应中的能量变化为人类服务。 (1)氢能是一种具有发展前景的理想清洁能源，氢气燃烧时放出大量的热。氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如下图所示： 根据上图可知，在化学反应中，不仅存在物质的变化，而且伴随着能量变化，1 mol完全燃烧生成1 mol时，释放的能量是 kJ。 (2)下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是______。 A． B． C． D． (3)下图是某兴趣小组设计的原电池示意图： ①请写出该电池的负极反应式 。 ②将稀换成溶液，电极质量增加的是 （填“锌极”或“铜极”，下同），溶液中移向 。 【答案】(1)245 (2)AC (3) 铜极 锌极 【详解】（1）1 mol完全燃烧生成1 mol时，释放的能量是； （2）能设计成原电池的反应是能自发进行的氧化还原反应， A．是能自发进行的氧化还原反应，能设计成原电池，A符合题意； B．不是氧化还原反应，不能设计成原电池，B不符合题意； C．是能自发进行的氧化还原反应，能设计成原电池，C符合题意； D．不是氧化还原反应，不能设计成原电池，D不符合题意； 故选AC。 （3）①在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn作负极，电极反应式为：； ②将稀换成溶液，正极为Cu，电极反应式为：，电极质量增加；溶液中移向负极，即锌极。 试卷第14页，共21页 试卷第15页，共21页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$