4.1 第1课时 原电池的工作原理(Word课后习题)-【满分思维】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册学生用书（人教版）

第四章　化学反应与电能 第一节　原电池 第1课时　原电池的工作原理 ◆ 学习任务一　原电池的工作原理 1.[2026·河北保定示范高中高二联考] 下列装置能构成原电池的是 (　) A　　B C　　D 2.某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是 (　) A.电池工作时,盐桥中的Cl-向负极移动 B.负极反应式:2H++2e-H2↑ C.工作一段时间后,两烧杯中溶液pH均不变 D.Fe作正极,发生氧化反应 3.两种电化学装置如图所示。 已知金属活泼性:Mn>Zn。 回答下列问题: (1)从能量的角度分析,装置B将　　　　能转化为　　　　能。  (2)①装置A工作时,Zn电极为　　　　(填“正极”或“负极”),电极反应式为　 　　　　　　　　　　　　。  ②利用装置A进行实验,发现锌片、锰片质量均减轻,说明装置中除了发生电化学反应,还发生非电化学反应,该反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。实验结束时测得电解质溶液质量增加32.8 g,电流表中通过1 mol电子,则锌溶解了　　　g。  (3)装置B工作时盐桥中的K+流向　　　(填“MnSO4”或“ZnSO4”)溶液。  ◆ 学习任务二　原电池原理的应用 4.现有M、N、P、E四种金属,已知:①M+N2+N+M2+;②M、P用导线连接放入稀硫酸中,M表面有大量气泡逸出;③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中,电极反应为E2++2e-E,N-2e-N2+。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是 (　) A.P>M>N>E B.E>N>M>P C.P>N>M>E D.E>P>M>N 5.已知氧化性:Au3+>Ag+>Cu2+>Pb2+>Cr3+>Zn2+>Ti2+。现有如图所示的电化学装置,下列叙述中正确的是 (　) A.若X为Ti,则Y极的电极反应式可能是Zn-2e-Zn2+ B.若X为Cr,则Y可以选Zn或Ti C.若Y为Cu,则X极的电极反应式可能是Cr-3e-Cr3+ D.若Y为Pb,则左侧烧杯溶液中阴离子数会减少 6.[2026·河北衡水高二期中] 通过原电池实验比较Ag+、I2的氧化性,装置如图所示。下列说法错误的是 (　) A.图中盐桥中的电解质可用KNO3 B.闭合K,电流表指针偏转,石墨2作负极 C.指针归零后,向右侧烧杯中滴加1 mol·L-1 AgNO3溶液或向左侧烧杯中滴加1 mol·L-1 KI溶液,指针均有偏转,说明Ag+(或I-)浓度越大,溶液的氧化性(或还原性)越强 D.已知AgI的Ksp=1×10-16,当等体积等浓度的AgNO3和KI溶液混合后,溶液中c(Ag+)和c(I-)很小,Ag+的氧化性和I-的还原性很弱,二者直接接触,不发生氧化还原反应 7.有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性强弱,两人均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入6 mol·L-1的H2SO4溶液中,乙同学将电极放入6 mol·L-1的NaOH溶液中,如图所示。 (1)写出甲池中负极的电极反应式: 　　　　 　　。  (2)写出乙池中负极的电极材料和总反应的离子方程式。负极材料:　　　　(填化学式);总反应的离子方程式:　 。  (3)甲池溶液中阳离子移向　　　(填“铝片”或“镁片”)。乙池外电路中电子的流动方向是　　　　　　　　。甲池中产生气泡的电极是　　　　;乙池外电路中电流的方向是　　　　　　　　。  (4)若甲同学与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属,则负极材料的金属应比正极材料的金属活泼”,则甲会判断出　　　　金属活动性更强,而乙会判断出　　　　　金属活动性更强。(填化学式)  (5)由此实验,可得到如下哪些正确结论?  (填字母)。 A.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质 B.镁的金属性不一定比铝的金属性强 C.该实验说明金属活动性顺序已过时,已没有实用价值 D.该实验说明化学研究对象复杂,反应受条件的影响较大,因此应具体问题具体分析 (6)丙同学依据甲、乙同学的思路,设计如下实验: 将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入稀NaOH溶液中,分别形成了原电池,在这两个原电池中,负极分别为　　　　　(填字母)。  A.铝片、铜片 B.铜片、铝片 C.铝片、铝片 D.铜片、铜片 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章　化学反应与电能 第一节　原电池 第1课时　原电池的工作原理 1.A　[解析] 装置中有Zn(活泼金属)和Cu(较不活泼金属)两种活泼性不同的电极,插入H2SO4电解质溶液中,且通过导线和电流计形成闭合回路,Zn能与H2SO4自发发生氧化还原反应(Zn+2H+Zn2++H2↑),满足原电池构成条件,A正确;装置中Zn和Cu电极虽插入H2SO4溶液,但未用导线连接,未形成闭合回路,无法构成原电池,B错误;装置中电解质溶液为C2H5OH(乙醇),乙醇是非电解质,不导电,且Zn、Cu与乙醇均不发生自发的氧化还原反应,不能构成原电池,C错误;装置中Zn和Cu电极分别在ZnSO4、CuSO4溶液中,但两溶液未通过盐桥连接,无法形成离子通路,未构成闭合回路,不能构成原电池,D错误。 2.A　[解析] 根据原电池工作原理,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,盐桥的作用是构成闭合回路和平衡两烧杯中的电荷,所以Cl-向负极移动,故A正确;铁作负极:Fe-2e-Fe2+,正极反应式为2H++2e-H2↑,故B错误;左侧烧杯中pH基本不变,右侧烧杯中消耗H+,c(H+)减小,pH增大,故C错误;电池总反应式为Fe+2H+Fe2++H2↑,铁作负极,发生氧化反应,故D错误。 3.(1)化学　电 (2)①正极　2H++2e-H2↑　②Zn+2H+Zn2++H2↑　6.5 (3)ZnSO4 [解析] (1)由图可知,装置B为原电池,可以把化学能转化为电能。 (2)①由锰的金属性强于锌可知,电池A工作时,锰作原电池的负极,失去电子发生氧化反应生成锰离子,锌极为正极,电极反应式为2H++2e-H2↑。②利用装置A进行实验,发现锌片、锰片质量均减轻,说明装置中除了发生电化学反应,还发生非电化学反应,即正极材料与稀硫酸接触反应,该反应的离子方程式为Zn+2H+Zn2++H2↑。电流表中通过1 mol电子,Mn失电子发生电化学反应使溶液质量增加55 g·mol-1×0.5 mol-2 g·mol-1×0.5 mol=26.5 g,则发生反应Zn+2H+Zn2++H2↑,溶液质量增加32.8 g-26.5 g=6.3 g,65 g·mol-1×n(Zn)-2 g·mol-1×n(H2)=6.3 g,n(Zn)=n(H2)=0.1 mol,则锌溶解了0.1 mol×65 g·mol-1=6.5 g。 (3)装置B是原电池,在原电池中阳离子向正极移动,在装置B中锌电极为正极,故K+流向ZnSO4溶液。 4.A　[解析] ①M+N2+N+M2+,所以还原性:M>N;②M、P用导线连接放入稀硫酸中,M表面有大量气泡逸出,则M为正极,P为负极,还原性:P>M;③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中,电极反应为E2++2e-E,N-2e-N2+,则N为负极,E为正极,还原性:N>E;所以金属的还原性:P>M>N>E,A正确。 5.C　[解析] 根据装置图可知,X极是负极,失去电子发生氧化反应,Y极是正极,得到电子发生还原反应。若X为Ti,由于Y极是正极,应得到电子发生还原反应,A不正确;若X为Cr,则Y的金属性需要弱于Cr的金属性,Zn和Ti的金属性均强于Cr的金属性,则Y不能选Zn或Ti,可以选择Cu或Pb等,B不正确;若Y为Cu,由于X极是负极,则X的金属性要强于Cu,可以选择Cr,因此负极反应式可能是Cr-3e-Cr3+,C正确;若Y为Pb,由于X极是负极,失去电子,发生氧化反应,盐桥中阴离子会移向左侧烧杯溶液,因此左侧烧杯溶液中阴离子数会增加,D不正确。 6.B　[解析] 盐桥中电解质需不与两侧溶液反应,KNO3的K+和N均不与KI中的I-或AgNO3中的Ag+反应,可作盐桥电解质,A正确;闭合K后,Ag+氧化性强于I2,在石墨2(右侧,AgNO3溶液)发生还原反应Ag++e-Ag,为正极,石墨1(左侧,KI溶液)中I-发生氧化反应2I--2e-I2,为负极,故石墨2作正极,B错误;指针归零达平衡后,右侧滴加1 mol·L-1 AgNO3溶液(增大Ag+浓度)使正极电势升高,或左侧滴加1 mol·L-1 KI溶液(增大I-浓度)使负极电势降低,均导致电势差重新产生,指针偏转,说明浓度影响氧化性或还原性,C正确;等体积等浓度AgNO3和KI溶液混合生成AgI沉淀,c(Ag+)=c(I-)==1×10-8 mol·L-1,浓度极低导致Ag+的氧化性和I-的还原性极弱,无法发生氧化还原反应,D正确。 7.(1)Mg-2e-Mg2+ (2)Al　2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑ (3)铝片　铝片流向镁片　铝片　镁片流向铝片 (4)Mg　Al　(5)AD　(6)B [解析] 原电池中首先考虑自发进行的氧化还原反应,再分析两极反应:负极发生失电子的氧化反应,正极发生得电子的还原反应。 (1)甲池中自发进行的氧化还原反应为2H++MgMg2++H2↑,镁易失电子作负极、Al作正极,负极上镁发生氧化反应、正极上氢离子发生还原反应,负极反应为Mg-2e-Mg2+。 (2)乙池中铝能与氢氧化钠溶液反应,铝失电子作负极,负极反应为Al+4OH--3e-[Al(OH)4]-,镁作正极,正极发生还原反应,总反应的离子方程式为2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑。 (3)甲池溶液中Mg作负极、Al作正极,阳离子的移动方向是移向铝片;乙池中Mg作正极、Al作负极,电子从负极经外电路流向正极,外电路中电子的流动方向是由铝片流向镁片;甲池中Al作正极,氢离子得电子生成氢气,产生气泡的电极是铝片;外电路中,电流从正极流向负极,乙池外电路中电流的方向是由镁片流向铝片。 (4)甲中镁作负极、乙中铝作负极,根据作负极的金属活动性强判断,则甲会判断出Mg活动性更强,而乙会判断出Al活动性更强。 (5)根据甲、乙中电极反应式知,原电池正负极与电解质溶液有关,A正确;镁的金属性大于铝,但失电子难易程度与电解质溶液有关,B错误;该实验说明电解质溶液性质影响电极的正负极,不能说明金属活动性顺序没有实用价值,C错误;该实验说明化学研究对象复杂,反应与条件有关,电极材料相同、反应条件不同,导致其产物不同,因此应具体问题具体分析,D正确。 (6)将铝片和铜片用导线相连,插入浓硝酸中,铝片发生钝化,铜片作负极;二者插入稀NaOH溶液中,铝失电子,作负极。 学科网（北京）股份有限公司 $