第四章 第一节 第1课时 原电池的工作原理（Word）-【满分思维·同步精炼】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册同步测试学生用书（人教版）

第四章　化学反应与电能 第一节　原电池 第❶课时　 原电池的工作原理 　 原电池的构成条件 1.下列有关电化学知识的描述正确的是（　　） A.反应CaO＋H2OCa（OH）2可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能 B.某原电池反应为Cu＋2AgNO3Cu（NO3）2＋2Ag，装置盐桥中不能用含琼胶的KCl饱和溶液代替含琼胶的KNO3饱和溶液 C.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D.碳棒不能用来作原电池的正极 原电池的工作原理 2.（链接教材P96图4-1）锌铜原电池为电化学建构认识模型奠定了重要的基础，懂得原理才能真正做到举一反三，应用到其他复杂的电池分析中。盐桥中装有琼脂凝胶，内含氯化钾饱和溶液。下面关于两种原电池的说法错误的是（　　） A.原电池 Ⅰ 和 Ⅱ 的反应原理都是Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu B.电池工作时，导线中电子流向为Zn→Cu C.正极反应为Zn－2e－Zn2＋，发生还原反应 D.电池Ⅱ工作时，盐桥中的K＋向右侧烧杯移动，Cl－向左侧烧杯移动 3.（2026·浙江杭州高二期末）如图所示为某同学探究金属与浓硝酸反应设计的原电池实验装置，该实验在常温下进行，实验时先放入铁片，直到无气泡后再放入铜片，连接好装置。下列说法不正确的是（　　） A.铜电极上发生氧化反应 B.铁比铜活泼，铁作负极 C.溶液中阴离子移向铜片，阳离子移向铁片 D.铁片附近产生红棕色气体，电极反应式为2H＋＋N＋e－NO2↑＋H2O 原电池原理的应用 4.（2026·上海高二质检）把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连可以组成原电池。a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流方向为d→c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，d极发生氧化反应。四种金属的还原性由强到弱的顺序为（　　） A.a＞c＞d＞b B.a＞d＞c＞b C.c＞a＞d＞b D.c＞a＞b＞d 5.一定量的锌粉和过量稀盐酸反应，当向其中加入少量的下列物质时，能够加快反应速率，但不影响产生H2的总量的是（　　） ①铜粉　②铁粉　③石墨粉　④CuO　⑤浓盐酸　⑥碳酸钠　⑦硫酸铜 A.①③⑤ B.②③⑤⑦ C.①②③⑤ D.①③⑤⑦ 6.某同学根据离子方程式2Fe3＋＋Fe3Fe2＋来设计原电池。下列设计方案可行的是（　　） A.电极材料为铁和锌，电解质溶液为氯化铁溶液 B.电极材料为铁和铜，电解质溶液为硫酸铁溶液 C.电极材料为铁和石墨，电解质溶液为氯化亚铁溶液 D.电极材料为石墨，电解质溶液为氯化铁溶液 有关原电池的计算 7.（2026·浙江高二练习）以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线中通过2 mol电子时，下列说法正确的是（　　） A.溶解1 mol锌片，铜片上析出1 mol H2 B.两极上溶解和析出的物质的质量相等 C.溶解32.5 g锌片，铜片上析出22.4 L H2 D.溶解1 mol锌片，消耗0.5 mol硫酸 　 突出真实情境　倡导学以致用 1.纸电池由电极、电解液和隔离膜组成（如图所示），电极和电解液均“嵌”在纸中。某学生根据纸电池的结构示意图，利用氯化钠、蒸馏水和滤纸制备了电解液和隔离膜，用铜片与锌片制作了一个简易电池，用电流表测试指针发生偏转[总反应为2Zn＋O2＋2H2O2Zn（OH）2]。下列说法不正确的是（　　） A.该原电池电解液是NaCl溶液 B.纸电池减小电极间距离，可增大电流 C.电子从锌片经电解液流向铜片 D.Zn片为负极，正极电极反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－ 2.我国科技工作者研发了一种“酸碱混合硝酸”锌电池，其工作原理如图所示。图中“双极膜”中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在电场作用下分别向两极迁移。下列说法不正确的是（　　） A.负极区的反应式：Zn－2e－＋4OH－[Zn（OH）4]2－ B.电池工作一段时间后，两侧电解质溶液的pH不变 C.电流从锌电极经电解质溶液流向催化电极 D.催化电极表面产生0.1 mol 时，锌电极质量会减少26 g 3.（2026·浙江高二质检）通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是（　　） A.Pt电极作正极，发生还原反应 B.O2－由Pt电极向NiO电极移动 C.NiO电极上的电极反应为NO－2e－＋O2－NO2 D.O2－迁移的数量等于导线上通过电子的数量 创新命题设计　培育创新思维 4.某同学用如图所示实验来探究构成原电池的一般条件，下列说法正确的是（　　） A.左瓶的灯泡发光 B.左瓶：Fe－2e－Fe2＋ C.右瓶中铜棒变粗 D.右瓶装置能将电能转化为化学能 5.如图是利用盐桥电池从某些含碘物质中提取碘的两个装置，下列说法正确的是（　　） A.两个装置中，石墨Ⅰ和石墨Ⅱ作负极 B.碘元素在装置①中被还原，在装置②中被氧化 C.装置①中MnO2电极的电极反应式为MnO2＋2H2O＋2e－Mn2＋＋4OH－ D.装置①、②中的反应生成等量的I2时，导线上通过的电子数之比为1∶5 6.（2026·天津高二阶段练习）某同学利用如下装置探究可逆反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，已知离子交换膜只允许相应类型的离子通过。下列说法不正确的是（　　） A.电极A上发生的电极反应为Fe2＋－e－Fe3＋ B.Na＋向电极B迁移 C.反应达平衡时电路中的电流最大 D.反应一段时间后，向硫酸亚铁溶液中加入一定量硫酸铁固体，可使电流反向流动 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 [教材知识——一遍过] 1.B　能设计成原电池的反应必须是自发进行的氧化还原反应，氧化钙与水生成氢氧化钙的反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，A错误；某原电池反应为Cu＋2AgNO3Cu（NO3）2＋2Ag，装置中的盐桥应装有含琼胶的KNO3饱和溶液，因KCl会与AgNO3反应生成AgCl沉淀，使盐桥的导电能力减弱，所以不能使用含琼胶的KCl饱和溶液代替含琼胶的KNO3饱和溶液，B正确；原电池的两极不一定是由活动性不同的两种金属组成，也可以是金属和能导电的非金属（如石墨）组成，C错误；原电池的电极可由两种不同的金属构成，也可由金属和能导电的非金属构成，碳棒可以导电，能够作原电池的正极，D错误。 2.C　原电池Ⅰ和Ⅱ中，Zn为负极，Cu为正极，工作原理都是Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu，A正确；在原电池中，负极锌失去电子，经外电路流向正极铜，B正确；正极反应为Cu2＋＋2e－Cu，发生还原反应，C错误；在原电池内部，阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以盐桥中的K＋向右侧烧杯移动，Cl－向左侧烧杯移动，D正确。 3.B　常温下，先放入铁片后，铁片遇浓硝酸钝化，连接好装置后，总反应为Cu与浓硝酸的反应，铜为负极，发生氧化反应，A项正确；钝化的铁片作正极，B项错误；为平衡电荷使溶液呈电中性，阴离子移向负极，阳离子移向正极，C项正确；铁片为正极，N在H＋作用下被还原为红棕色气体NO2，电极反应式为2H＋＋N＋e－NO2↑＋H2O，D项正确。 4.A　在原电池中一般较活泼的金属为负极，较不活泼的金属为正极，故把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连可以组成原电池。a、b相连时，a为负极，可知活泼性：a＞b；c、d相连时，电流方向为d→c，即d为正极，c为负极，故活泼性：c＞d；a、c相连时，c极上产生大量气泡，即c电极上发生还原反应：2H＋＋2e－H2↑，即c为正极，a为负极，即活泼性：a＞c；b、d相连时，d极发生氧化反应，则d为负极，b为正极，故活泼性：d＞b，故四种金属的还原性由强到弱的顺序为a＞c＞d＞b。 5.A　加入铜粉，构成原电池，反应速率加快，不影响锌粉的量，不影响产生H2的总量，故①符合题意；加入铁粉，构成原电池，反应速率加快，锌反应完毕，铁可以与盐酸反应生成氢气，产生H2的总量增大，故②不符合题意；加入石墨粉，构成原电池，反应速率加快，不影响锌粉的量，不影响产生H2的总量，故③符合题意；加入CuO，与盐酸反应生成氯化铜，氯化铜与锌反应生成铜，形成原电池，加快反应速率，但与盐酸反应的锌的量减少，生成氢气的总量减少，故④不符合题意；加入浓盐酸，氢离子浓度增大，反应速率加快，不影响锌粉的量，不影响产生H2的总量，故⑤符合题意；加入碳酸钠，碳酸钠与盐酸反应，反应速率减小，故⑥不符合题意；加入硫酸铜，硫酸铜与锌反应生成铜，形成原电池，加快反应速率，但与盐酸反应的锌的量减少，生成氢气的总量减少，故⑦不符合题意；①③⑤符合题意。 6.B　根据电池反应式知，Fe失电子发生氧化反应，则Fe作负极，不如Fe活泼的金属或导电的非金属作正极，可溶性铁盐作电解质，Zn的活泼性大于Fe，所以不能用Zn作正极，故A错误；Fe的活泼性大于Cu，且Fe2（SO4）3是可溶性铁盐，故B正确；Fe的活泼性大于石墨，但FeCl2是亚铁盐，不是铁盐，故C错误；两个电极材料不能都是石墨，否则不能构成原电池，故D错误。 7.A　负极：Zn－2e－Zn2＋；正极：2H＋＋2e－H2↑。当溶解1 mol锌时失去2 mol电子，铜片上析出1 mol氢气时得到 2 mol电子，由得失电子守恒，即可推出A正确。 [高考趋向——全练通] 1.C　根据总反应方程式2Zn＋O2＋2H2O2Zn（OH）2可知，Zn为负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2；Cu片作正极，发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－。溶液中阳离子向正极定向移动，阴离子向负极定向移动。该原电池使用氯化钠和蒸馏水制备电解液，因此电解液为NaCl溶液，A正确；减小电极间距离可缩短离子移动路径，从而降低了电池的内阻，电流增大，B正确；电子只能通过外电路流动，在电解液中是离子定向移动，电子不能经电解液传递，C错误；Zn比Cu活泼，Zn作负极，Cu作正极，正极上O2得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－，D正确。 2.B　根据题图知，锌电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－＋4OH－；催化电极为正极，发生还原反应，电极反应式为10H＋＋N＋8e－O，据此回答。负极上锌失去电子发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－＋4OH－[Zn（OH）4]2－，A正确。碱性溶液侧：根据电极反应式，负极反应消耗4 mol OH－，转移2 mol e－，双极膜解离出2 mol OH－向负极迁移补充，OH－浓度减小，pH减小；酸性溶液侧：正极反应消耗10 mol H＋，转移8 mol e－，双极膜解离出8 mol H＋向正极迁移补充，H＋浓度减小（不考虑溶液体积变化），pH增大，B错误。电流方向：正极（催化电极）→用电器→负极（锌电极）→电解质溶液→正极（催化电极），C正确。结合分析，催化电极表面产生0.1 mol 时，转移0.8 mol电子，负极消耗0.4 mol Zn，锌电极质量减少0.4 mol×65 g·mol－1＝26 g，D正确。 3.D　Pt电极上氧气得到电子，发生还原反应，则Pt电极为正极，NiO电极为原电池的负极，以此解答该题。结合分析可知，Pt电极作正极，发生还原反应，A正确；结合分析可知，NiO电极为原电池的负极，Pt电极为原电池的正极，原电池中阴离子向负极移动，则O2－由Pt电极向NiO电极移动，B正确；结合分析可知，NiO电极为负极，则NiO电极的电极反应式为NO＋O2－－2e－NO2，C正确；根据NO＋O2－－2e－NO2分析，每转移2 mol电子，有1 mol O2－迁移到负极，即O2－迁移的数量不等于导线上通过电子的数量，D错误。 4.C　左瓶中煤油不能导电，不能形成原电池，左瓶的灯泡不亮，故A错误；左瓶不能形成原电池，且铁不与硫酸铜溶液接触，左瓶里没有发生反应，故B错误；右瓶可形成原电池，Fe作负极，Cu作正极，正极电极反应式：Cu2＋＋2e－Cu，右瓶的铜棒变粗，故C正确；右瓶装置能将化学能转化为电能，故D错误。 5.D　A项，装置①中碘离子失去电子，石墨Ⅰ为负极；装置②中碘酸根离子得电子，石墨Ⅱ作正极，所以两个装置中，石墨Ⅰ作负极而石墨Ⅱ作正极。B项，装置①中碘离子失去电子，被氧化；在装置②中碘酸根离子得电子被还原。C项，酸性介质中不可能生成氢氧根离子，所以装置①中MnO2电极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－Mn2＋＋2H2O。D项，装置①中碘离子失去电子，1 mol碘化钠生成碘单质失去1 mol电子；装置②中碘酸根离子得电子，1 mol 碘酸钠生成碘单质得到5 mol电子，所以反应①、②中生成等量的I2时，导线上通过的电子数之比为1∶5。 6.C　该装置为原电池，根据电子流向可知，电极A为负极，失去电子发生氧化反应，电极B为正极，得到电子发生还原反应。电极A电解液为硫酸亚铁溶液，发生Fe2＋失电子转化为Fe3＋的反应，电极反应式为Fe2＋－e－Fe3＋，A正确；原电池中阳离子向正极迁移，故Na＋向正极（电极B）迁移，B正确；可逆反应达平衡时，正、逆反应速率相等，无净电子转移，电路中电流为0，并非最大，C错误；反应一段时间后，加入Fe3＋使可逆反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2正向进行，此时Fe3＋得电子为正极（电极A）、I－失电子为负极（电极B），电极正、负极反转，电流反向流动，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $