题型04 原电池工作原理及相关判断（期中真题汇编，广东专用）高一化学下学期

题型04 原电池工作原理及相关判断 1．(24-25高一下·广东深圳福田·期中)氮氧化物(NOx)能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。某科研机构设计方案利用原电池原理处理氮氧化合物(NOx)，其原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．电极为原电池的正极，发生还原反应 B．通过质子交换膜由极向极移动 C．该电池正极电极反应为 D．当电极转移时，两极共产生 【答案】B 【分析】由图可知，A极氨气失去电子发生氧化反应生成氮气，为负极；B极NO得到电子发生还原反应生成氮气，为正极。 【详解】A．由分析可知，A极氨气失去电子发生氧化反应生成氮气，为负极，A错误； B．原电池中阳离子向正极迁移，故通过质子交换膜由A极向B极移动，B正确； C．该电池正极电极反应为得到电子发生还原反应生成氮气，反应式为：，C错误； D．未指明是否处于标准状况，无法计算气体体积，D错误； 故选B。 2．(24-25高一下·广东高州·)氢燃料电池汽车由于具备五大优势：零排放、零污染、无噪音、补充燃料快、续航能力强，而备受关注。某新能源汽车上有一种质子交换膜燃料电池(质子交换膜仅允许通过)，工作原理如图所示，下列叙述正确的是 A．通入氧气的电极发生氧化反应 B．通入氢气的电极为正极 C．总反应式为 D．氢氧燃料电池由外设装备提供燃料 【答案】D 【详解】A．通入氧气的电极是正极，该电极上得电子，发生还原反应，A错误； B．通入燃料氢气的电极是负极，B错误； C．在燃料电池中，总反应即为燃料燃烧的化学方程式，但不需要点燃，方程式为，C错误； D．氢氧燃料电池需要外设装备提供燃料和，D正确； 故答案选D。 3．(24-25高一下·广东鹤山第一中学·)某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如表： 编号 电极材料 电解质溶液 灵敏电流计指针偏转方向 1 稀盐酸 偏向 2 稀硫酸 …… 3 石墨 稀盐酸 偏向石墨 4 溶液 偏向 试根据表中的实验现象分析下列说法正确的是 A．实验1、4中Al电极均作正极 B．实验2、3中原电池总反应的离子方程式相同 C．实验2中H+在Cu极上发生还原反应，电流表的指针偏向Al D．实验4中Al电极的电极方程式为 【答案】B 【详解】A．实验1中电流计指针偏向，为正极，实验4中电流计指针偏向Mg，Mg为正极，Al作负极，A错误； B．实验2中不和稀硫酸反应，总反应为2Al + 6H+=2Al3++ 3H2，实验3中石墨不和稀硫酸反应，总反应也是2Al + 6H+=2Al3++ 3H2，B正确； C．Al比Cu活泼，实验2中Al为负极，Cu为正极，H+在Cu极上得到电子发生还原反应，电流表的指针偏向Cu，C错误； D．不和NaOH溶液反应，Al和NaOH溶液反应生成，Al作负极发生氧化反应，电极反应为：，D错误； 故选B。 4．(24-25高一下·广东汕头·期中)Fe和Mg与H2SO4反应的实验记录如下： 实验 现象 Fe表面产生大量无色气泡 Fe表面产生少量气泡后迅速停止 Mg表面迅速产生大量气泡 Fe表面有大量气泡，Mg表面有少量气泡 关于上述实验说法不合理的是 A．Ⅰ中产生气体的原因是： B．取出Ⅱ中的铁棒放入CuSO4溶液立即析出亮红色固体 C．取出Ⅲ中的镁棒放入CuSO4溶液立即析出亮红色固体 D．Ⅳ中现象说明Mg的金属性比Fe强 【答案】B 【详解】A．铁和稀硫酸反应生成H2，因此铁表面产生大量无色气泡，离子方程式为：，A正确； B．常温下，铁和浓硫酸发生钝化反应，在铁的表面产生一层致密的氧化薄膜，阻碍反应的进行，因此取出Ⅱ中的铁棒放入硫酸铜溶液中不会立即析出亮红色固体，B错误； C．根据实验现象，镁表面迅速产生大量的气泡，说明镁和浓硫酸没有发生钝化反应，取出Ⅲ中的镁棒放入CuSO4溶液立即析出亮红色固体Cu，C正确； D．根据原电池的工作原理，正极上产生气泡，因此铁作正极，镁作负极，活泼金属作负极，Ⅳ中现象说明Mg的金属性比Fe强，D正确； 故选B。 5．(24-25高一下·广东深圳高级中学·期中)某小组进行了如下两组对比实验，下列说法正确的是   A．甲装置中锌电极上发生还原反应 B．甲装置可以将电能转化为化学能 C．甲中产生气泡的速率比乙快 D．一段时间后甲、乙烧杯中的氢离子浓度均增大 【答案】C 【详解】A．甲装置构成原电池，锌比铜活泼，锌作负极，负极上锌失电子发生氧化反应，不是还原反应，A错误； B．甲装置是原电池，是将化学能转化为电能，而不是将电能转化为化学能，B错误； C．甲装置构成原电池，乙装置中锌、铜未构成原电池，原电池能加快反应速率，所以甲中产生气泡的速率比乙快，C正确； D．甲、乙装置中均发生反应，氢离子不断被消耗，一段时间后，甲、乙烧杯中的氢离子浓度均减小，D错误； 故选C。 6．(24-25高一下·广东江门新会第一中学·期中)下列四个常用电化学装置的叙述错误的是 图I水果电池 图II干电池 图III铅蓄电池图 IV氢氧燃料电池 A．图I所示电池中，水果中含有电解质溶液 B．图Ⅱ所示干电池中锌作负极，发生还原反应 C．图Ⅲ放电时负极的电极反应式为 D．图IV所示电池中正极反应为： 【答案】C 【详解】A．图I所示电池为水果电池，需满足原电池的形成条件，则水果中含有电解质溶液，A正确； B．干电池中，锌作负极失电子，被氧化，发生氧化反应，正极二氧化锰得电子，元素化合价降低，正极的电极反应为：，发生还原反应，B正确； C．图III为铅蓄电池，铅作负极，二氧化铅作正极，放电时负极的电极反应式为Pb-2e-＋=PbSO4，正极反应式为PbO2+ +4H++2e-=PbSO4+2H2O，C错误； D．图Ⅳ所示电池中氢离移向b电极，b电极是正极，a电极是负极，从n处通入O2，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，D正确； 故选C。 7．(24-25高一下·广东阳江第一中学（6校联考）·期中)某种锂离子电池如图所示，电解质为含的导电固体，电池总反应为。下列说法正确的是 A．b电极为正极，发生氧化反应 B．加入适量稀硫酸增强电解质导电性 C．电池工作时向b极移动 D．该电池的负极反应式为 【答案】C 【分析】由图和总反应可知，Li元素化合价升高，a极(石墨＋Li)为负极，电极反应式为，Fe元素化合价降低，b极为正极，电极反应式为，外电路电子由负极经导线流向正极，阳离子由负极移向正极，据此回答。 【详解】A．b电极为正极，发生还原反应，A错误； B．锂是活泼金属，能与稀硫酸发生反应，所以不能加入稀硫酸来增加电解质的导电性，B错误； C．电池工作时，阳离子向正极移动，向b极移动，C正确； D．该电池的负极反应式为，D错误； 故选C。 8．(24-25高一下·广东深圳外国语学校·期中)普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为。下列有关说法不正确的是 A．图中电子从Cu电极流向电极 B．正极的电极反应式为 C．与具有的总能量高于与具有的总能量 D．电池工作时，向负极移动 【答案】B 【分析】原电池反应的总方程式为。则铜失去电子被氧化，为负极，氧化银得到电子被还原为正极； 【详解】A．原电池工作时，电子从负极沿着导线流向正极，则图中电子从Cu电极流向电极，A不符合题意； B．正极氧化银得到电子被还原生成银、在水参与下同时生成氢氧根，电极反应式为Ag2O+2e−+H2O=2Ag+2OH−，B符合题意； C．原电池的构成条件之一为自发的放热的氧化还原反应，则与具有的总能量高于与具有的总能量，C不符合题意； D．原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，则该电池工作时，向负极移动，D不符合题意； 故选B。 9．(24-25高一下·广东东莞七校联考·期中)根据原电池原理，人们研制出了满足不同用电需要的化学电池。某原电池如图。下列说法不正确的是 A．该装置可使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行 B．锌片是负极，发生氧化反应 C．铜片上发生反应： D．溶液中向铜片方向移动 【答案】D 【分析】活泼金属锌为负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，铜为正极，电极反应式。 【详解】A．原电池的设计使得氧化反应和还原反应分别在负极和正极进行，从而产生电流，A正确； B．锌片在反应中失去电子，发生氧化反应，为负极，而铜片作为正极，B正确； C．在铜片上，氢离子得到电子，生成氢气，这是还原反应，电极反应式正确，C正确； D．根据原电池的工作原理，放电时阴离子向负极移动，向锌片方向移动，D错误； 答案选D。 10．(24-25高一下·广东广州邝维煜纪念中学·期中)下列四个常用电化学装置的叙述错误的是 A．图I所示干电池中，石墨电极发生还原反应 B．图Ⅰ所示干电池中，锌失去电子，作负极 C．图Ⅱ所示电池中正极反应为： D．图Ⅱ所示燃料电池中，其工作原理为燃烧氢气将化学能转化为电能 【答案】D 【分析】图Ⅰ为酸性锌锰干电池，Zn做负极失电子，石墨做正极，MnO2得电子；图Ⅱ为氢氧燃料电池，氢气作负极失电子，氧气作正极得电子，据此回答。 【详解】A．图Ⅰ为酸性锌锰干电池，锌为金属，锌作负极，石墨作正极，石墨电极发生还原反应，A正确； B．图Ⅰ为酸性锌锰干电池，锌为金属，锌作负极，失去电子发生氧化反应，B正确； C．图Ⅱ所示电池中正极反应为氧气得电子发生还原反应，电极反应为：，C正确； D．图Ⅱ所示燃料电池中，可将化学能转化为电能，其工作原理为氢气作负极失电子，氧气作正极得电子，并不是氢气燃烧，D错误； 故选D。 11．(24-25高一下·广东广州南海中学·期中)银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag。其工作示意图如图。下列说法不正确的是 A．电子流向：Zn电极→导线→Ag2O电极 B．Ag2O电极发生还原反应 C．Zn电极的电极反应式：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 D．放电前后电解质溶液的pH保持不变 【答案】D 【分析】活泼金属Zn为负极，电极反应式为：Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH)2，Ag2O为正极，电极反应式为：Ag2O+2e－＋H2O＝2Ag＋2OH－，据此分析； 【详解】A．活泼金属Zn为负极，Ag2O为正极，A正确； B．Ag2O电极为正极，正极上得到电子，发生还原反应，B正确； C．Zn为负极，电极反应式为：Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH)2，C正确； D．电极总反应式为：Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn(OH)2＋2Ag，放电后水消耗了，氢氧化钾的浓度增大，电解质溶液的pH增大，D错误； 故选D。 12．(24-25高一下·广东佛山南海区·期中)一种柠檬水果电池如图所示。下列说法不正确的是 A．铁片为电池的负极 B．铜片附近有气泡产生 C．电子流向：由铁片发光二极管铜片 D．将柠檬替换成蔗糖溶液，发光二极管仍然发亮 【答案】D 【分析】铁比铜活泼，在该装置中，铁失去电子，为负极，则铜为正极，以此解题。 【详解】A．由上述分析可知，铜片、铁片和柠檬水果构成的原电池工作时，Fe作负极，Cu作正极，故A正确； B．该原电池工作时，Cu作正极，正极上氢离子发生得电子的还原反应生成氢气，实验现象为铜片附近有气泡产生，故B正确； C．该原电池工作时，Fe作负极，Cu作正极，电子由负极经过外电路流向正极，即电子流向：由铁片→发光二极管→铜片，故C正确； D．蔗糖是非电解质，其水溶液不能导电，即将柠檬替换成蔗糖溶液，不能形成原电池，发光二极管不能发亮，故D错误； 故选D。 13．(24-25高一下·广东湛江·期中)热电化学电池，也称热电池，是一种电化学系统。热电化学电池由两个相同的电极和含有氧化/还原电对的电解液组成。一种以和的混合物溶液为电解液的热电化学电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极Y为负极，发生还原反应 B．外电路中，电流由电极X经过导线流向电极Y C．电池工作时，向电极Y移动 D．正极的电极反应式为 【答案】B 【分析】由图知，Y电极发生[Fe(CN)6]4−−e−=[Fe(CN)6]3−，因此电极Y为负极，电极X为正极； 【详解】A．中的Fe为+2价，中的Fe为+3价，因此电极X为正极，电极Y为负极，发生氧化反应，A项错误； B．外电路中，电流由正极即电极X经过导线流向负极即电极Y，B项正确； C．电池工作时，向正极即电极X移动，C项错误； D．正极发生还原反应，则电极反应式为，D项错误；、 选B。 14．(24-25高一下·广东惠州·期中)纸电池的组成与传统电池类似，主要包括电极(铜片和锌片)和浸泡了饱和溶液的隔离膜(如图所示)，电极和隔离膜均“嵌”在纸中，该电池工作时，总反应为：。下列说法不正确的是 A．该装置实现了化学能向电能的转化 B．电子从锌片经电解液流向铜片 C．锌片为负极，电极反应式为： D．纸电池具有轻薄柔软、可折叠等优点 【答案】B 【分析】该装置为原电池，Zn为负极，Cu为正极，NaCl是电解质。 【详解】A．该装置属于原电池装置，实现了化学能向电能的转化，A正确； B．Zn为负极，Cu为正极，电子从锌片经外电路流向铜片，电子不从电解液流过，B错误； C．锌片为负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为：，C正确； D．比起传统电池而言纸电池具有轻薄柔软、可折叠等优点，D正确； 答案选B。 15．(24-25高一下·广东广州第八十九中学·期中)化学反应中的能量变化是化学研究的重要内容。原电池原理的发现是化学对人类的一项重大贡献。 (1)常温下，拆开1molH-H键，1molN-H键，键分别需要吸收的能量为436kJ，391kJ，946kJ。写出常温时与反应生成的热化学方程式______；事实上，与足量反应放出的热量总小于理论值，原因是______。 (2)以镁片、铝片为电极，KOH溶液为电解质溶液构成的原电池装置如下图。 ①写出铝片上发生的电极反应：______。 ②将该装置中的KOH溶液换成稀硫酸，镁片处可观察到的现象为______。 (3)某种甲烷—氧气燃料电池装置如图。 ①气体A为______（填“”或“”）。 ②电池工作时，K+移向电极______（填“a”或“b”），电池工作一段时间后，电解质溶液的pH______（填“增大”“减小”或“无变化”）。 ③假设该电池能量转化率为90%，当消耗标况下时，导线中转移电子的物质的量为______mol。 【答案】(1) N2(g)+3H2(g)2NH3 (g)ΔH=-92kJ∙mol-1 合成氨的反应是可逆反应，反应物不能完全转化，导致反应的热量总小于理论值 (2) 镁片逐渐溶解 (3) b 减小 3.6 【详解】（1）氮气与氢气反应生成氨气的方程式可以表示为N2 + 3H2 2NH3，结合断开化学键需要吸热，形成化学键需要放热，则断开化学键吸收的热量=946 kJ+3×436 kJ=2254 kJ，形成化学键放出的热量=6×391 kJ=2346 kJ，该反应为放热反应，1 mol N2生成NH3放出的热量为2346 kJ-2254 kJ=92kJ，则与反应生成的热化学方程式为：N2(g)+3H2(g)2NH3 (g)ΔH=-92kJ∙mol-1；合成氨的反应是可逆反应，反应物不能完全转化，导致反应的热量总小于理论值； （2）①以镁片、铝片为电极，溶液为电解质溶液构成的原电池装置中，自发的氧化还原反应为，铝片为负极，发生氧化反应，其电极反应为； ②将上述装置中的溶液换成稀硫酸，自发的氧化还原反应为，则镁片处可观察到的现象为镁片逐渐溶解； （3）如图所示是甲烷燃料电池的原理示意图，根据电子的转移方向可知，a电极为负极，通入，发生反应：，通入的b电极为正极，发生反应：，电解质溶液为碱性环境，由此解答。 ①由分析可知，气体A为； ②原电池工作时，阳离子移向正极，则移向电极b；总反应为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，电池工作一段时间后，会消耗溶液中的，则电解质溶液的pH会减小； ③当消耗标况下时，即消耗0.5mol甲烷，该电池能量转化率为90%，则转移电子物质的量为。 16．(24-25高一下·广州黄埔区·期中)任何化学反应都伴随着能量的变化，通过化学反应，化学能可转化为热能、电能等不同形式的能量。 Ⅰ．已知：①  kJ·mol-1 ②  kJ·mol-1 (1)请写出用和生产总反应的热化学方程式___________。 (2)反应①中的___________(选填“是”或“不是”)的燃烧热，因为___________。 Ⅱ．Mg、Al设计成如图所示原电池装置： (3)若溶液为硫酸溶液，Mg为___________极，正极电极反应式为___________。 (4)若溶液为氢氧化钠溶液，负极的电极反应为___________。 Ⅲ．电化学法处理：是目前研究的热点。利用过氧化氢吸收可消除污染，设计装置如图所示。 (5)石墨1为___________(填“正极”或“负极”)。 (6)正极的电极反应式为___________。 (7)若11.2L(标准状况))参与反应，则从通入的一极迁移出的物质的量为___________。 【答案】(1)H2(g)＋O2(g)=H2O2(l)△H=－188kJ/mol (2) 不是 该氢气燃烧的热化学方程式中氢气不是1mol (3) 负 2H++2e-=H2↑ (4)Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]- (5)负极 (6) (7)1mol 【详解】（1）①2H2(g)+O2(g) =2H2O(l)，ΔH1=-572 kJ·mol-1 ②2H2O2(l) = 2H2O(l)+O2(g)，ΔH2=-196 kJ·mol-1 根据盖斯定律知：H2(g)＋O2(g)=H2O2(l)△H可以根据(①－②)计算，得到[－572－(－196)]=－188kJ/mol； 故答案为：H2(g)＋O2(g)=H2O2(l)△H=－188kJ/mol； （2）燃烧热要求可燃物必须是1mol且生成指定的氧化物，△H1表示的不是燃烧热；故答案为：不是；该氢气燃烧的热化学方程式中氢气不是1mol； （3）若溶液为硫酸溶液，Mg比Al活泼，镁与稀硫酸反应，镁失去电子发生氧化反应，则镁作负极，氢离子得到电子，正极反应为：2H++2e-=H2↑，故答案为：负；2H++2e-=H2↑； （4）若溶液为氢氧化钠溶液，镁不与NaOH反应，Al与NaOH反应，Al作负极，铝失去电子发生氧化反应生成四羟基合铝酸根离子，电极反应为：Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]-； （5）过氧化氢具有强氧化性，过氧化氢吸收SO2生成硫酸根离子和水，二氧化硫发生氧化反应，则石墨1为负极； （6）正极的过氧化氢得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为； （7）若11.2L(标准状况为0.5mol)SO2参与反应，二氧化硫中硫化合价由+4变为+6，转移电子0.5mol×2=1.0mol，则迁移H+的物质的量为1mol。 17．(24-25高一下·广东广州南海中学·期中)回答下列问题： (1)键能是表征化学键强度的物理量，可以用键断裂时所需能量的大小来衡量。从断键和成键的角度分析反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g)中能量的变化，化学键的键能如表所示： 化学键 H—H O=O H—O 键能(kJ•mol-1) 436 496 463 则生成1molH2O(g)可以 ______(填“放出”或“吸收”) ______kJ热量。 (2)有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下： 实验装置 甲 乙 丙 丁 部分实验现象 a极质量减小，b极质量增加 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流计指示在导线中电流从a极流向d极 根据实验现象回答下列问题： ①装置甲中正极的电极反应式为 ______。 ②装置丙溶液中的阴离子移向 ______(填“c”或“d”)极。 ③四种金属活动性由强到弱的顺序是 ______。 (3)为减少汽车尾气的污染，逐步向着新能源汽车发展。肼—空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景，工作原理如图所示。 ①该燃料电池中正极通入的物质是 ______。 ②负极发生的反应式为 ______。 ③当电池工作时通过电路对外提供了1mol电子，计算标准状况下负极生成气体的体积 ______。 【答案】(1) 放出 242 (2) Cu2++2e-=Cu d d>a>b>c (3) 空气 5.6L 【详解】（1）根据反应热ΔH的计算公式：ΔH=反应物总键能−生成物总键能，，生成1 molH2O(g)时，放出热量为：。 （2）①装置甲：a极质量减小，说明a极是负极，发生氧化反应： b极质量增加，说明b极是正极，发生还原反应： 。 ②在装置丙中，d是负极，c是正极。原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。因此，阴离子应移向d极。 ③装置甲：a极质量减小，说明a极是负极，发生氧化反应： b极质量增加，说明b极是正极，发生还原反应： 结论：a > b。装置乙：b极有气体产生，说明b极与稀硫酸反应，c极无变化，说明c极未参与反应，结论：b > c。装置丙：d极溶解，说明d极是负极，发生氧化反应：c极有气体产生，说明c极是正极，结论：d > c。装置丁：电流从a极流向d极，说明a是正极，d是负极。负极d更活泼，发生氧化反应，结论：d > a。综上，活动性顺序为：d > a > b > c。 （3）分析：a电极通入N2H4，生成N2，说明N2H4被氧化，因此a电极为负极；b电极通入空气，发生还原反应，因此b电极为正极。 ①在燃料电池中，正极通常通入氧化剂，负极通入燃料（如N2H4）。根据图示，b电极通入的是空气，因此正极通入的物质是空气。 ②负极上N2H4被氧化为N2，N的化合价从-2升高到0，每个N2H4分子失去4个电子。负极反应式为：。 ③根据负极反应式，每转移4 mol电子，生成1 mol N2。当转移1 mol电子时，生成的N2物质的量为：，在标准状况下，气体体积为：。 18．(24-25高一下·广东领航高中联盟·)某化学学习小组进行一系列实验探究原电池的原理。 I.探究原电池构成要素 按图1组装好装置，并进行相应的实验。 (1)①用导线将、与电流表相连，立刻观察电流表，发现指针发生偏转。此时反应瓶内上的现象为______，d发生了______(填“氧化”或“还原”)反应，a电极的电极反应式为_______。 ②用导线将、与电流表相连，立刻观察电流表，未发现指针发生偏转，该实验说明构成原电池的条件之一为_______；用导线将a、c与电流表相连，未观察到电流表指针发生偏转，该实验说明构成原电池的条件之一为_______。 (2)翻转装置，此时装置如图2。 用导线将、与电流表相连，电流表指针未发生偏转，对此时装置未能形成原电池的原因，同学们提出了如下猜想： 猜想1：不属于电解质 猜想2：属于电解质，但是锌和铜均不与反应 为了验证猜想，甲同学进行了如下实验： 实验编号 实验操作及现象 1 往两支试管中分别加入，再加入洁净的铜片和锌片，两支试管均无明显现象，后铜片和锌片质量均未发生改变 2 用电导率测定仪测量的电导率为 已知：电导率越大，溶液导电性越强。 根据实验1、2，甲同学得出结论：猜想_______正确。 乙同学认为甲同学结论不严谨，并补做了下列实验，证明了甲同学结论正确，请补充实验3的操作和现象：_______。 3 4 将与蒸馏水混合，充分振荡，测量上层液体的电导率为 II.探究原电池中离子移动方向 (3)按图3组装好装置后，加入米粒大小的高锰酸钾，观察到溶液中紫色往棒扩散的速率更快，说明在原电池中，阴离子移向_______极，该实验用硫酸而不选择盐酸作电解质溶液的原因可能是_______。 【答案】(1) 锌棒变细或逐渐溶解 氧化 能（自发）发生氧化还原反应 需要构成闭合回路 (2) 1 取蒸馏水，测其电导率为 (3) 负 盐酸会与反应，干扰实验 【分析】通过对比实验，可探究原电池形成的条件，结合原电池原理对实验装置进行分析。 【详解】（1）①用导线将、与电流表相连，形成了锌铜原电池，锌棒为负极，发生氧化反应：，锌棒会变细；铜棒为正极，发生反应：； ②用导线将、与电流表相连，未观察到电流表指针发生偏转，但此时有电解质溶液且构成了闭合回路，而石墨与铜均不会自发与硫酸铜溶液反应，故可得出形成原电池的条件之一是能自发发生氧化还原反应；用导线将a、c与电流表相连，玻璃试管使电路断路，从而没有形成原电池，故可得出形成原电池的条件之一为形成闭合回路 （2）实验2说明猜想1正确，实验1说明锌和铜均不与反应，综合分析可知猜想1正确、猜想2错误；电解质在水中或熔融态时能电离，乙同学补做实验是为了证明在水中不会电离，故实验3为取蒸馏水，测其电导率为； （3）呈紫色，移向棒（负极），说明在原电池中，阴离子移向负极；盐酸会与反应生成、、和，干扰实验。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型04 原电池工作原理及相关判断 1．(24-25高一下·广东深圳福田·期中)氮氧化物(NOx)能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。某科研机构设计方案利用原电池原理处理氮氧化合物(NOx)，其原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．电极为原电池的正极，发生还原反应 B．通过质子交换膜由极向极移动 C．该电池正极电极反应为 D．当电极转移时，两极共产生 2．(24-25高一下·广东高州·)氢燃料电池汽车由于具备五大优势：零排放、零污染、无噪音、补充燃料快、续航能力强，而备受关注。某新能源汽车上有一种质子交换膜燃料电池(质子交换膜仅允许通过)，工作原理如图所示，下列叙述正确的是 A．通入氧气的电极发生氧化反应 B．通入氢气的电极为正极 C．总反应式为 D．氢氧燃料电池由外设装备提供燃料 3．(24-25高一下·广东鹤山第一中学·)某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如表： 编号 电极材料 电解质溶液 灵敏电流计指针偏转方向 1 稀盐酸 偏向 2 稀硫酸 …… 3 石墨 稀盐酸 偏向石墨 4 溶液 偏向 试根据表中的实验现象分析下列说法正确的是 A．实验1、4中Al电极均作正极 B．实验2、3中原电池总反应的离子方程式相同 C．实验2中H+在Cu极上发生还原反应，电流表的指针偏向Al D．实验4中Al电极的电极方程式为 4．(24-25高一下·广东汕头·期中)Fe和Mg与H2SO4反应的实验记录如下： 实验 现象 Fe表面产生大量无色气泡 Fe表面产生少量气泡后迅速停止 Mg表面迅速产生大量气泡 Fe表面有大量气泡，Mg表面有少量气泡 关于上述实验说法不合理的是 A．Ⅰ中产生气体的原因是： B．取出Ⅱ中的铁棒放入CuSO4溶液立即析出亮红色固体 C．取出Ⅲ中的镁棒放入CuSO4溶液立即析出亮红色固体 D．Ⅳ中现象说明Mg的金属性比Fe强 5．(24-25高一下·广东深圳高级中学·期中)某小组进行了如下两组对比实验，下列说法正确的是   A．甲装置中锌电极上发生还原反应 B．甲装置可以将电能转化为化学能 C．甲中产生气泡的速率比乙快 D．一段时间后甲、乙烧杯中的氢离子浓度均增大 6．(24-25高一下·广东江门新会第一中学·期中)下列四个常用电化学装置的叙述错误的是 图I水果电池 图II干电池 图III铅蓄电池图 IV氢氧燃料电池 A．图I所示电池中，水果中含有电解质溶液 B．图Ⅱ所示干电池中锌作负极，发生还原反应 C．图Ⅲ放电时负极的电极反应式为 D．图IV所示电池中正极反应为： 7．(24-25高一下·广东阳江第一中学（6校联考）·期中)某种锂离子电池如图所示，电解质为含的导电固体，电池总反应为。下列说法正确的是 A．b电极为正极，发生氧化反应 B．加入适量稀硫酸增强电解质导电性 C．电池工作时向b极移动 D．该电池的负极反应式为 8．(24-25高一下·广东深圳外国语学校·期中)普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为。下列有关说法不正确的是 A．图中电子从Cu电极流向电极 B．正极的电极反应式为 C．与具有的总能量高于与具有的总能量 D．电池工作时，向负极移动 9．(24-25高一下·广东东莞七校联考·期中)根据原电池原理，人们研制出了满足不同用电需要的化学电池。某原电池如图。下列说法不正确的是 A．该装置可使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行 B．锌片是负极，发生氧化反应 C．铜片上发生反应： D．溶液中向铜片方向移动 10．(24-25高一下·广东广州邝维煜纪念中学·期中)下列四个常用电化学装置的叙述错误的是 A．图I所示干电池中，石墨电极发生还原反应 B．图Ⅰ所示干电池中，锌失去电子，作负极 C．图Ⅱ所示电池中正极反应为： D．图Ⅱ所示燃料电池中，其工作原理为燃烧氢气将化学能转化为电能 11．(24-25高一下·广东广州南海中学·期中)银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag。其工作示意图如图。下列说法不正确的是 A．电子流向：Zn电极→导线→Ag2O电极 B．Ag2O电极发生还原反应 C．Zn电极的电极反应式：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 D．放电前后电解质溶液的pH保持不变 12．(24-25高一下·广东佛山南海区·期中)一种柠檬水果电池如图所示。下列说法不正确的是 A．铁片为电池的负极 B．铜片附近有气泡产生 C．电子流向：由铁片发光二极管铜片 D．将柠檬替换成蔗糖溶液，发光二极管仍然发亮 13．(24-25高一下·广东湛江·期中)热电化学电池，也称热电池，是一种电化学系统。热电化学电池由两个相同的电极和含有氧化/还原电对的电解液组成。一种以和的混合物溶液为电解液的热电化学电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极Y为负极，发生还原反应 B．外电路中，电流由电极X经过导线流向电极Y C．电池工作时，向电极Y移动 D．正极的电极反应式为 14．(24-25高一下·广东惠州·期中)纸电池的组成与传统电池类似，主要包括电极(铜片和锌片)和浸泡了饱和溶液的隔离膜(如图所示)，电极和隔离膜均“嵌”在纸中，该电池工作时，总反应为：。下列说法不正确的是 A．该装置实现了化学能向电能的转化 B．电子从锌片经电解液流向铜片 C．锌片为负极，电极反应式为： D．纸电池具有轻薄柔软、可折叠等优点 15．(24-25高一下·广东广州第八十九中学·期中)化学反应中的能量变化是化学研究的重要内容。原电池原理的发现是化学对人类的一项重大贡献。 (1)常温下，拆开1molH-H键，1molN-H键，键分别需要吸收的能量为436kJ，391kJ，946kJ。写出常温时与反应生成的热化学方程式______；事实上，与足量反应放出的热量总小于理论值，原因是______。 (2)以镁片、铝片为电极，KOH溶液为电解质溶液构成的原电池装置如下图。 ①写出铝片上发生的电极反应：______。 ②将该装置中的KOH溶液换成稀硫酸，镁片处可观察到的现象为______。 (3)某种甲烷—氧气燃料电池装置如图。 ①气体A为______（填“”或“”）。 ②电池工作时，K+移向电极______（填“a”或“b”），电池工作一段时间后，电解质溶液的pH______（填“增大”“减小”或“无变化”）。 ③假设该电池能量转化率为90%，当消耗标况下时，导线中转移电子的物质的量为______mol。 16．(24-25高一下·广州黄埔区·期中)任何化学反应都伴随着能量的变化，通过化学反应，化学能可转化为热能、电能等不同形式的能量。 Ⅰ．已知：①  kJ·mol-1 ②  kJ·mol-1 (1)请写出用和生产总反应的热化学方程式___________。 (2)反应①中的___________(选填“是”或“不是”)的燃烧热，因为___________。 Ⅱ．Mg、Al设计成如图所示原电池装置： (3)若溶液为硫酸溶液，Mg为___________极，正极电极反应式为___________。 (4)若溶液为氢氧化钠溶液，负极的电极反应为___________。 Ⅲ．电化学法处理：是目前研究的热点。利用过氧化氢吸收可消除污染，设计装置如图所示。 (5)石墨1为___________(填“正极”或“负极”)。 (6)正极的电极反应式为___________。 (7)若11.2L(标准状况))参与反应，则从通入的一极迁移出的物质的量为___________。 17．(24-25高一下·广东广州南海中学·期中)回答下列问题： (1)键能是表征化学键强度的物理量，可以用键断裂时所需能量的大小来衡量。从断键和成键的角度分析反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g)中能量的变化，化学键的键能如表所示： 化学键 H—H O=O H—O 键能(kJ•mol-1) 436 496 463 则生成1molH2O(g)可以 ______(填“放出”或“吸收”) ______kJ热量。 (2)有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下： 实验装置 甲 乙 丙 丁 部分实验现象 a极质量减小，b极质量增加 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流计指示在导线中电流从a极流向d极 根据实验现象回答下列问题： ①装置甲中正极的电极反应式为 ______。 ②装置丙溶液中的阴离子移向 ______(填“c”或“d”)极。 ③四种金属活动性由强到弱的顺序是 ______。 (3)为减少汽车尾气的污染，逐步向着新能源汽车发展。肼—空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景，工作原理如图所示。 ①该燃料电池中正极通入的物质是 ______。 ②负极发生的反应式为 ______。 ③当电池工作时通过电路对外提供了1mol电子，计算标准状况下负极生成气体的体积 ______。 18．(24-25高一下·广东领航高中联盟·)某化学学习小组进行一系列实验探究原电池的原理。 I.探究原电池构成要素 按图1组装好装置，并进行相应的实验。 (1)①用导线将、与电流表相连，立刻观察电流表，发现指针发生偏转。此时反应瓶内上的现象为______，d发生了______(填“氧化”或“还原”)反应，a电极的电极反应式为_______。 ②用导线将、与电流表相连，立刻观察电流表，未发现指针发生偏转，该实验说明构成原电池的条件之一为_______；用导线将a、c与电流表相连，未观察到电流表指针发生偏转，该实验说明构成原电池的条件之一为_______。 (2)翻转装置，此时装置如图2。 用导线将、与电流表相连，电流表指针未发生偏转，对此时装置未能形成原电池的原因，同学们提出了如下猜想： 猜想1：不属于电解质 猜想2：属于电解质，但是锌和铜均不与反应 为了验证猜想，甲同学进行了如下实验： 实验编号 实验操作及现象 1 往两支试管中分别加入，再加入洁净的铜片和锌片，两支试管均无明显现象，后铜片和锌片质量均未发生改变 2 用电导率测定仪测量的电导率为 已知：电导率越大，溶液导电性越强。 根据实验1、2，甲同学得出结论：猜想_______正确。 乙同学认为甲同学结论不严谨，并补做了下列实验，证明了甲同学结论正确，请补充实验3的操作和现象：_______。 3 4 将与蒸馏水混合，充分振荡，测量上层液体的电导率为 II.探究原电池中离子移动方向 (3)按图3组装好装置后，加入米粒大小的高锰酸钾，观察到溶液中紫色往棒扩散的速率更快，说明在原电池中，阴离子移向_______极，该实验用硫酸而不选择盐酸作电解质溶液的原因可能是_______。 / 学科网（北京）股份有限公司 $