資源簡介

第四章 化學反應與電能
第一節　原電池
第1課時　原電池
課后·訓練提升
基礎鞏固
1.下列關于原電池的敘述正確的是(　　)。
A.構成原電池的正極和負極必須是兩種不同的金屬
B.原電池是將化學能轉化為電能的裝置
C.原電池中電子流出的一極是負極,該極被還原
D.原電池工作時,電流的方向是從負極到正極
答案:B
解析:A項,構成原電池的正極和負極可能是兩種不同的金屬,也可能是導電的非金屬(如石墨棒)和金屬等,錯誤;B項,原電池是將化學能轉化為電能的裝置,正確;C項,在原電池中,負極上失去電子,發生氧化反應,正極上得到電子,發生還原反應,電子從負極沿導線流向正極,錯誤;D項,原電池放電時,電子從負極沿導線流向正極,電流的方向是從正極到負極,錯誤。
2.在如圖所示的8個裝置中,能實現化學能轉化為電能的是(　　)。
A.①④ B.③⑤
C.④⑧ D.②④⑥⑦
答案:D
解析:根據原電池的構成條件可知:①中只有一個電極,③中兩電極材料相同,⑤中酒精不是電解質,不能導電,⑧中兩電極材料相同且未形成閉合回路,故①③⑤⑧均不能構成原電池,不能實現化學能轉化為電能。
3.將鐵片和銀片用導線連接放置在同一稀鹽酸中,并經過一段時間后,下列敘述中正確的是(　　)。
A.負極有Cl2逸出,正極有H2逸出
B.負極附近Cl-的濃度減小
C.正極附近Cl-的濃度逐漸增大
D.溶液中Cl-的濃度基本不變
答案:D
解析:在該原電池中,Fe作負極,電極反應式為Fe-2e-Fe2+,Ag作正極,電極反應式為2H++2e-H2↑,所以負極無Cl2逸出,原電池中Cl-移向負極,所以負極附近Cl-的濃度增大,正極附近Cl-的濃度減小,但整個溶液中Cl-的濃度基本不變。
4.如圖所示,鹽橋中裝有含KCl飽和溶液的瓊膠。下列有關原電池的敘述中正確的是(　　)。
A.銅片上發生氧化反應
B.取出鹽橋后,電流計指針依然發生偏轉
C.反應中,鹽橋中的K+會移向CuSO4溶液
D.反應前后銅片質量不改變
答案:C
解析:左側Cu2+放電,發生還原反應,銅電極上有銅析出,銅片質量增大,A項、D項錯誤;取出鹽橋后,不能形成閉合回路,無電流,指針不偏轉,B項錯誤;原電池中,鹽橋中陽離子向正極移動,C項正確。
5.M、N、P、E四種金屬:①M+N2+N+M2+　②M、P用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面有大量氣泡　③N、E用導線連接放入E的硫酸鹽溶液中,電極反應為E2++2e-E,N-2e-N2+。四種金屬的還原性由強到弱的順序是(　　)。
A.P、M、N、E B.E、N、M、P
C.P、N、M、E D.E、P、M、N
答案:A
解析:由①知,金屬活動性M>N;M、P用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面產生氣泡,M作原電池正極,金屬活動性P>M;N、E構成的原電池中N作負極,金屬活動性N>E。
6.為將反應2Al+6H+2Al3++3H2↑的化學能轉化為電能,下列裝置能達到目的的是(鋁條均已除去了氧化膜)(　　)。
答案:B
解析:A項電解質溶液為NaOH溶液,Al與之反應實質不是與H+反應,生成物是[Al(OH)4]-而不是Al3+;C項Al與稀硝酸反應生成NO;D項沒有形成閉合回路,不能形成原電池。
7.下列反應不能用于設計原電池的是(　　)。
A.Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag
B.2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2
C.Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O
D.2H2+O22H2O
答案:C
解析:C項為吸熱反應,且是非氧化還原反應,不能用于設計原電池。
8.將等質量的兩份鋅粒a、b分別加入過量的稀硫酸中,同時向a中加少許膽礬晶體,下列各圖表示產生氫氣的體積V(L)與時間t(min)的關系正確的是(　　)。
答案:A
解析:向a中加入少許膽礬晶體,則有Zn+Cu2+Cu+Zn2+,消耗一部分Zn,所以產生H2的量較少,但生成的Cu與Zn又組成鋅銅原電池,增大反應速率,因此曲線的斜率大。
9.A、B、C、D四種金屬按下表中的裝置圖進行實驗。
編號 甲 乙 丙
裝置
現象 A不斷溶解,經檢驗生成二價離子 C的質量增大 A上有氣泡產生
根據實驗現象回答下列問題。
(1)裝置甲中負極的電極反應式為　　　　　　　　　　　　　。
(2)裝置乙中正極的電極反應式為　　　　　　　　　　　　　。
(3)裝置丙中溶液的pH　　　　(填“變大”“變小”或“不變”)。
(4)四種金屬活動性由強到弱的順序是　　　　　　　。
答案:(1)A-2e-A2+　(2)Cu2++2e-Cu　(3)變大　(4)D>A>B>C
解析:甲、乙、丙均為原電池裝置。依據原電池原理,甲中A不斷溶解,則A為負極、B為正極,活動性A>B;乙中C的質量增大,即析出Cu,則B為負極,活動性B>C;丙中A上有氣泡即H2產生,則A為正極,活動性D>A,隨著H+的消耗,溶液pH逐漸變大。
10.如圖所示為某實驗小組設計的原電池:
(1)該小組依據的氧化還原反應為　　　　　　　　　　　　　(寫離子方程式)。
(2)已知反應前電極質量相等,一段時間后,兩電極質量相差12 g,則導線中通過
　　　 mol電子。
(3)用吸管吸出鐵片附近溶液少許放入試管中,向其中滴加少量新制飽和氯水,發生反應的離子方程式為　　　　　　　,然后滴加幾滴KSCN溶液,溶液變紅。
答案:(1)Fe+Cu2+Fe2++Cu　(2)0.2
(3)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
解析:(1)題圖為原電池,Fe為負極,發生反應Fe-2e-Fe2+,石墨為正極,發生反應Cu2++2e-Cu,總反應式為Fe+Cu2+Fe2++Cu。
(2)一段時間后,兩電極質量相差12 g,則
Fe+Cu2+Fe2++Cu　　 兩極質量差Δm　 轉移電子
56 g 64 g 56 g+64 g=120 g 　2 mol
12 g 　n
n=0.2 mol。
(3)用吸管吸出鐵片附近溶液即含Fe2+的溶液,加入氯水發生反應:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,然后滴加幾滴KSCN溶液,溶液變紅。
能力提升
1.常溫下,將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃硝酸中組成原電池(圖1),測得原電池的電流(I)隨時間(t)的變化如圖2所示,已知O~t1,原電池的負極是Al片,反應過程中有紅棕色氣體產生,下列說法不正確的是(　　)。
圖1
圖2
A.O~t1,正極的電極反應式為2H++N+e-NO2↑+H2O
B.O~t1,溶液中的H+向Cu電極移動
C.t1時,負極的電極反應式為Cu+2e-Cu2+
D.t1時,原電池中電子的流動方向發生改變是因為Al在濃硝酸中鈍化,氧化膜阻礙Al進一步反應
答案:C
解析:O~t1,Al在濃硝酸中發生鈍化,鋁氧化變為氧化鋁,Al為負極,Cu為正極,N放電生成NO2,正極電極反應式為2H++N+e-NO2↑+H2O,A正確;O~t1,Cu為正極,溶液中的H+向Cu電極移動,B正確;t1時,銅為負極,電極反應式為Cu-2e-Cu2+,C錯誤。
2.在通風櫥中進行下列實驗:
步驟
現象 Fe表面產生大量無色氣泡,液面上方氣體變為紅棕色 Fe表面產生少量紅棕色氣泡后,迅速停止 Fe、Cu接觸后,其表面均產生紅棕色氣泡
下列說法中不正確的是(　　)。
A.Ⅰ中氣體由無色變紅棕色的化學方程式為2NO+O22NO2
B.Ⅱ中的現象說明Fe表面形成致密的氧化膜,阻止Fe進一步反應
C.對比Ⅰ、Ⅱ中現象,說明稀硝酸的氧化性強于濃硝酸
D.針對Ⅲ中現象,在Fe、Cu之間連接電流計,可判斷Fe是否持續被氧化
答案:C
解析:Ⅰ中鐵和稀硝酸反應生成一氧化氮,一氧化氮遇空氣生成二氧化氮,反應的化學方程式為2NO+O22NO2,A項正確;常溫下,Fe遇濃硝酸易鈍化,表面形成致密的氧化層,阻止Fe進一步反應,B項正確;對比Ⅰ、Ⅱ中現象,說明濃硝酸的氧化性強于稀硝酸,C項錯誤;Ⅲ中構成原電池,在Fe、Cu之間連接電流計,通過電流計指針的偏轉方向可以判斷原電池的正、負極,進而判斷Fe是否持續被氧化,D項正確。
3.某潛航器使用新型鎂-過氧化氫燃料電池系統,其工作原理如圖所示。以下說法中錯誤的是(　　)。
A.當電路中有2 mol電子轉移時,鎂電極質量減小24 g
B.電池工作時,正極上有H2生成
C.工作過程中溶液的pH會增大
D.電池的總反應式為Mg+H2O2+2H+Mg2++2H2O
答案:B
解析:Mg為負極,電池的負極反應式為Mg-2e-Mg2+,有2 mol電子轉移時,鎂電極的質量減小24 g,A項正確。電池工作時,H+向正極移動,但正極反應為H2O2+2H++2e-2H2O,沒有氫氣生成,B項錯誤。電池總反應式為Mg+H2O2+2H+Mg2++2H2O,消耗氫離子,則電池工作一段時間后,溶液的pH增大,C、D項正確。
4.控制合適的條件,將反應2Fe3++2I-2Fe2++I2設計成如圖所示的原電池。下列判斷不正確的是(　　)。
A.反應開始時,乙中石墨電極上發生氧化反應
B.反應開始時,甲中石墨電極上Fe3+被還原
C.電流計讀數為零時,反應達到化學平衡狀態
D.電流計讀數為零后,在甲中溶入FeCl2固體,乙中石墨電極為負極
答案:D
解析:由總反應方程式知,I-失去電子(氧化反應),Fe3+得電子(被還原),故A、B項正確;當電流計讀數為零時,Fe3+得電子速率等于Fe2+失電子速率,可證明反應達平衡,C項正確;加入Fe2+,導致平衡逆向移動,則Fe2+失去電子生成Fe3+,甲中石墨作負極,D項錯誤。
5.ORP傳感器(如圖)測定物質的氧化性的原理:將Pt電極插入待測溶液中,Pt電極、Ag/AgCl電極與待測溶液組成原電池,測得的電壓越高,溶液的氧化性越強。向NaIO3溶液、FeCl3溶液中分別滴加2滴H2SO4,測得前者的電壓增大,后者的幾乎不變。下列說法不正確的是(　　)。
A.鹽橋中的Cl-移向Ag/AgCl電極
B.Ag/AgCl電極反應式是Ag-e-+Cl-AgCl
C.酸性越強,I的氧化性越強
D.向FeCl3溶液中滴加濃NaOH溶液至堿性,測得電壓幾乎不變
答案:D
解析:Ag、Pt與待測溶液組成原電池,Ag的金屬活動性比Pt強,作負極,Pt作正極。在該電池中,Ag作負極,鹽橋中的Cl-移向Ag/AgCl電極,A正確;Ag/AgCl電極作負極,Ag失電子生成的Ag+與溶液中的Cl-反應生成AgCl,電極反應式是Ag-e-+Cl-AgCl,B正確;向NaIO3溶液中滴加2滴H2SO4,電壓增大,則表明酸性越強,I的氧化性越強,C正確;向FeCl3溶液中滴加濃NaOH溶液至堿性,生成NaCl和Fe(OH)3沉淀,溶液的氧化性減弱,測得的電壓減小,D錯誤。
6.某化學興趣小組的同學設計了如圖所示的裝置,回答下列問題。
(1)反應過程中,　　　　棒質量減小。
(2)負極的電極反應式為　　　　　　　　　　　　。
(3)反應過程中,當其中一個電極質量增大2 g時,另一電極減小的質量　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)2 g。
(4)鹽橋的作用是向甲、乙兩燒杯中提供N和Cl-,使兩燒杯溶液中保持電荷守恒。
①反應過程中N將進入　　　　(填“甲”或“乙”)燒杯。
②當外電路中轉移0.2 mol電子時,乙燒杯中濃度最大的陽離子是　　　　。
答案:(1)鋅　
(2)Zn-2e-Zn2+　
(3)大于
(4)①乙　②N
解析:(1)鋅作負極,失電子,質量減小。
(2)鋅失電子,發生反應Zn-2e-Zn2+。
(3)轉移0.2 mol電子時,銅棒質量增大6.4 g,鋅棒質量減小6.5 g,故反應過程中,當銅電極質量增大2 g時,另一電極減小的質量大于2 g。
(4)反應過程中,為了保持溶液的電中性,Cl-將進入甲燒杯,N進入乙燒杯。當外電路中轉移0.2 mol電子時,乙燒杯中有0.1 mol Cu2+消耗,還剩余0.1 mol Cu2+,有0.2 mol N進入乙燒杯,故乙燒杯中濃度最大的陽離子是N。
7.已知可逆反應:As+2I-+2H+As+I2+H2O。
(Ⅰ)如圖所示,若向B中逐滴加入濃鹽酸,發現電流表指針偏轉。
(Ⅱ)若改用向B中滴加40%的NaOH溶液,發現電流表指針與(Ⅰ)中偏轉方向相反。
請回答下列問題。
(1)兩次操作中電流表指針為什么會發生偏轉
　。
(2)兩次操作過程中電流表指針偏轉方向為什么相反
　。
(3)操作(Ⅰ)中,石墨棒1上的電極反應式為　 。
(4)操作(Ⅱ)中,石墨棒2上的電極反應式為　 。
答案:(1)兩次操作均組成原電池,所以電流表指針均發生偏轉　
(2)兩次操作中,電極相反,電子流向相反,因而電流表指針偏轉方向相反　
(3)2I--2e-I2
(4)As+2OH--2e-As+H2O
解析:(Ⅰ)滴入濃鹽酸,溶液中c(H+)增大,As+2I-+2H+As+I2+H2O平衡正向移動,I-失去電子變為I2,石墨棒1上電子流出,并沿外電路流向石墨棒2,As得電子變為As。
(Ⅱ)滴加40%的NaOH溶液將H+中和,溶液中c(H+)減小,As+2I-+2H+As+I2+H2O平衡逆向移動,石墨棒2上電子流出,并沿外電路流向石墨棒1,I2轉化為I-,As轉化為As。
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第1課時　原電池
目 標 素 養
1.以鋅銅原電池為例,了解原電池的工作原理及構成條件。
2.能正確判斷原電池的正、負極并熟練書寫電極反應式,會書寫常見化學電源的電極反應式。
3.能列舉常見的化學電源,并能利用相關的信息分析化學電源的工作原理。
4.能設計簡單的原電池。
知 識 概 覽
一、原電池
1.原電池的工作原理。
以鋅銅原電池為例,鹽橋中裝有含KCl飽和溶液的瓊脂,離子可在其中自由移動。如圖:
(1)實驗現象:接通電路時,電流表的指針　發生偏轉　,將鹽橋取出,電流表的指針　回到零點　。
(2)工作原理。
電極 Zn電極 Cu電極
電極名稱 ①　負極　 ②　正極　
得失電子 ③　失　電子 ④　得　電子
電子流向 ⑤　流出　 ⑥　流入　
電極反應式 ⑦ Zn-2e-====Zn2+ ⑧　Cu2++2e-====Cu　
反應類型 ⑨　氧化　反應 ⑩　還原　反應
總反應式 　Zn+Cu2+ ====Zn2++Cu　
鹽橋中的離
子移動方向 K+移向 　CuSO4　溶液( 　正　極區),Cl-移向 　ZnSO4　溶液( 　負　極區)
微思考 在原電池裝置中鹽橋有什么作用
提示:(1)通過離子在鹽橋中的定向移動,使兩個隔離的電解質溶液連接起來,可使電流持續傳導。(2)將兩個半電池完全隔開,使副反應減至最低程度,可以獲得單純的電極反應,有利于最大程度地將化學能轉化為電能,提高原電池效率。
2.原電池工作的一般條件。
(1)有能自發進行的　氧化還原　反應。
(2)有兩個活動性不同的電極(通常活動性較強的金屬作 負 極,活動性較弱的金屬或能導電的非金屬作　正　極),并插入
　電解質　溶液中,形成　閉合　回路。
二、原電池的設計
1.能設計為原電池的反應必須是自發進行的氧化還原反應。2.用　還原性較強　的物質作負極反應物,向外電路提供電子;用　氧化性較強　的物質作正極反應物,從外電路得到電子。
3.原電池輸出電能的能力,取決于組成原電池的反應物的
　氧化還原　能力。
微判斷 (1)任何自發的放熱反應均可設計成原電池。(　　)
(2)原電池將氧化反應和還原反應分在不同區域同時進行。(　　)
(3)鹽橋中的陰離子移向正極區域,使正極區溶液呈電中性。(　　)
(4)鐵、銅與硫酸銅溶液形成的原電池的負極反應為Fe-3e-══Fe3+。(　　)
(5)某原電池總反應為Cu+2AgNO3══Cu(NO3)2+2Ag,鹽橋中可以是裝有含KCl飽和溶液的瓊脂。(　　)
×
√
×
×
×
微訓練 1 .對于原電池的電極名稱,下列敘述錯誤的是(　　)。
A.發生氧化反應的一極為負極
B.正極為電子流入的一極
C.比較不活潑的金屬為負極
D.電流流出的一極為正極
答案:C
解析:原電池裝置中,一般活潑金屬作負極,較不活潑金屬或能導電的非金屬作正極;負極上發生氧化反應,正極上發生還原反應;外電路中電子由負極流向正極,電流由正極流向負極。
2.有下列裝置:
其中是原電池的是　　　,電極反應式分別為負極:　　　　,正極:　　　　　　　　。
答案:D　Zn-2e-══Zn2+　2H++2e-══H2↑
解析:A項,酒精不是電解質,不能導電;B項沒有形成閉合回路; C項電極材料相同;D項屬于原電池,且鋅作負極,失電子,發生氧化反應。
一、原電池工作原理
問題探究
如圖所示裝置露置在空氣中,經檢測,外電路中有電流產生。
1.請分析該裝置正、負極的電極反應。
提示:負極:2Fe-4e-══2Fe2+;
正極:空氣中的O2得電子,O2+2H2O+4e-══4OH-。
2.原電池中總反應是否就是負極與電解質溶液的反應
提示:不一定。如題圖裝置中的電池總反應為2Fe+O2+2H2O══2Fe(OH)2,而負極材料Fe與NaCl溶液不反應。
歸納總結
1.工作原理。
2.原電池正、負極判定思路。
3.含鹽橋原電池(雙液電池)。
(1)特點。
兩個燒杯中電解質溶液用鹽橋連接,電極材料一般與相應容器中的電解質溶液的陽離子相同。如:
(-)Zn|ZnSO4(1 mol·L-1)||CuSO4(1 mol·L-1)|Cu(+)。
(2)鹽橋的作用。
平衡電荷,溝通閉合回路。
(3)優點。
與不含鹽橋原電池相比,雙液電池效率高且電流平穩,放電時間長。
典例剖析
【例1】 如圖為雙液原電池裝置示意圖,下列敘述中正確的是
(　 )。
A.銅離子在銅片表面被還原
B.鹽橋中的K+移向ZnSO4溶液
C.電流從鋅片經導線流向銅片
D.銅是正極,銅片上有氣泡產生
答案:A
解析:在該原電池中,活動性較強的金屬鋅作負極,活動性較弱的銅作正極,電子由負極流出,經導線流向正極,電流的方向與電子的移動方向相反,C項錯誤;正極發生還原反應,電極反應式為Cu2++2e-══Cu,A項正確,D項錯誤;鹽橋中的陽離子移向正極區硫酸銅溶液,B項錯誤。
學以致用
1.用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導線和鹽橋(裝有瓊脂-KNO3的U形管)構成一個原電池。以下有關該原電池的敘述正確的是(　　)。
①在外電路中,電流由銅電極流向銀電極　②正極反應為Ag++e-══Ag　③實驗過程中取出鹽橋,原電池仍繼續工作　④將銅片直接浸入AgNO3溶液中發生的化學反應與該原電池反應相同
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
C
解析:銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導線、鹽橋構成一個原電池,Cu作負極,Ag作正極,電極反應為Cu-2e-══Cu2+(負極),2Ag++2e-══2Ag(正極),鹽橋起到了傳導離子、形成閉合回路的作用,電子是由負極流向正極,電流的方向和電子的流向相反。因此①③錯誤,②④正確。
2.如圖是某同學設計的原電池裝置,下列敘述正確的是( 　)。
A.氧化劑和還原劑必須直接
接觸才能發生反應
B.電極Ⅱ上發生還原反應,
電極Ⅱ作原電池的正極
C.該原電池的總反應式為
2Fe3++Cu══Cu2++2Fe2+
D.鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂,K+移向負極區
答案:C
解析:A項,該原電池反應中氧化反應和還原反應在兩個不同的燒杯中進行,因此氧化劑和還原劑沒有直接接觸,錯誤;B項, Cu電極為原電池的負極,發生氧化反應,電極反應式為Cu-2e-══Cu2+,錯誤;D項,正極發生反應:2Fe3++2e-══2Fe2+,正極區正電荷減少,K+移向正極補充正電荷,錯誤。
二、原電池原理的應用
問題探究
1.①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。①②相連時,外電路電流從②流向①;①③相連時,③為正極;②④相連時,②上有氣泡逸出;③④相連時,③的質量減少。則這四種金屬的活動性由強到弱的順序是怎樣的
提示:①>③>④>②
2.利用反應Zn+2FeCl3══ZnCl2+2FeCl2設計一個原電池。畫出實驗裝置圖(帶鹽橋、不帶鹽橋各畫一個),并寫出正、負極材料和電極反應式。
提示:正極為Pt(或石墨),電極反應式為2Fe3++2e-══2Fe2+;負極為Zn,電極反應式為Zn-2e-══Zn2+。
歸納總結
1.比較金屬活動性強弱。
方法是:將金屬a和b用導線連接后插入稀硫酸中,觀察到a溶解,b上有氣泡產生。據此推斷a是負極,b是正極,金屬活動性a>b。
該方法中,電解質溶液通常用稀硫酸或稀鹽酸,不能使用濃硝酸或NaOH溶液等試劑,否則可能得出相反的結論。
2.增大化學反應速率。
實驗室利用鋅與稀硫酸反應制取氫氣時,通常向稀硫酸中滴入幾滴硫酸銅溶液。
原理是:鋅與置換出的銅及稀硫酸組成原電池,使產生氫氣的速率增大。
3.設計原電池。
以Cu+2AgNO3══Cu(NO3)2+2Ag為依據,設計一個原電池。
(1)明確兩極反應。
(2)選擇電極材料。
(3)確定電解質。
(4)畫裝置圖:注明電極材料和電解質溶液成分。
典例剖析
【例2】 已知某原電池的電極反應是Fe-2e-══Fe2+,
Cu2++2e-══Cu,據此設計該原電池,并回答問題。
圖1
圖2
(1)若原電池裝置為圖1:
①電極材料A是　　　　,B是　　　　。(寫名稱)
②A電極觀察到的現象是　　　　　　　　　。
(2)若原電池裝置為圖2:
①電極材料X可以是　　　　(填字母,下同)。
A.鐵　　　　　 B.銅　　　　　 C.石墨
②電解質溶液Y是　　　　。
A.FeSO4溶液 B.CuSO4溶液 C.CuCl2溶液
答案:(1)①銅(或其他合理答案)　鐵　②有紅色物質析出　
(2)①BC　②BC
學以致用
3.有a、b、c、d四個金屬電極,有關的實驗裝置及部分實驗現象如下:
由此可判斷這四種金屬的活動性順序是(　　)。
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:由第一個裝置a極溶解,可知a極是負極,金屬活動性為a>b;對于第二個裝置,依據還原性規律知,金屬活動性為b>c;第三個裝置的金屬活動性為d>c;由第四個裝置電流從a→d,則電子從d→a,故金屬活動性為d>a,故C項符合題意。
4.3.25 g鋅與100 mL 1 mol·L-1的稀硫酸反應,為了增大反應速率而不改變H2的產量,可采取的措施是(　　)。
A.滴加幾滴濃鹽酸
B.滴加幾滴濃硝酸
C.滴加幾滴硫酸銅溶液
D.加入少量鋅粒
答案:A
解析:3.25 g Zn的物質的量n(Zn)= =0.05 mol,100 mL 1 mol·L-1的稀硫酸中n(H2SO4)=1 mol·L-1×0.1 L=0.1 mol,根據化學方程式Zn+H2SO4══ZnSO4+H2↑可知,二者反應的物質的量之比是1∶1,故稀硫酸過量,反應放出H2要以不足量的Zn為標準計算。滴加幾滴濃鹽酸,增大了溶液中的c(H+),反應速率增大,且H2的產量不變,A符合題意;
硝酸具有強氧化性,與Zn反應不能產生氫氣,B不符合題意;
Zn與CuSO4發生置換反應產生Cu和ZnSO4,Zn、Cu及稀硫酸構成原電池,使反應速率加快,但由于Zn被消耗,導致反應產生H2的量減少,C不符合題意;
加入少量的Zn,由于Zn是固體,濃度不變,因此反應速率不變,但由于Zn的量增加,產生的H2的量增多,D不符合題意。
1.下列有關圖甲和圖乙的敘述不正確的是(　　)。
A.均發生了化學能轉化為電能的過程
B.Zn和Cu既是電極材料又是反應物
C.工作過程中,電子均由Zn電極經
導線流向Cu電極
D.相同條件下,圖乙比圖甲的能量
利用效率高
答案:B
解析:兩個裝置都為原電池裝置,均發生化學能轉化為電能的過程,A項正確;根據原電池的工作原理,鋅比銅活潑,鋅作負極、銅作正極,銅本身不是反應物,B項錯誤;鋅作負極,電子從負極經外電路流向正極,C項正確;圖乙裝置產生的電流在一段時間內變化不大,但圖甲裝置產生的電流在較短時間內就會衰減,D項正確。
2.某原電池裝置如圖所示,鹽橋中裝有含KCl飽和溶液的瓊脂。下列有關敘述中正確的是(　　)。
A.電池工作中,鹽橋中的Cl-向負極移動
B.負極反應式:2H++2e-══H2↑
C.工作一段時間后,兩燒杯中溶液pH均不變
D.Fe作正極,發生氧化反應
答案:A
解析:根據原電池工作原理,陽離子向正極移動,陰離子向負極移動,鹽橋的作用是構成閉合回路和平衡兩燒杯中的電荷,所以Cl-向負極移動,A項正確。鐵作負極:Fe-2e-══Fe2+,正極反應式為2H++2e-══H2↑,B項錯誤。左燒杯中溶液的pH基本不變,右燒杯中消耗H+,c(H+)減小,pH增大,C項錯誤。總電極反應式為Fe+2H+══Fe2++H2↑,鐵作負極,發生氧化反應,D項錯誤。
3.鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,下列有關敘述正確的是(　　)。
A.銅電極上發生氧化反應
B.電池工作一段時間后,甲池的
c( )減小
C.電池工作一段時間后,乙池溶液
的總質量增加
D.陰、陽離子分別通過交換膜向
負極和正極移動,保持溶液中電荷平衡
C
解析:Cu作正極,電極上發生還原反應,A項錯誤;電池工作過程中, 不參與電極反應,故甲池中的c( )基本不變,B項錯誤;電池工作時,甲池反應為Zn-2e-══Zn2+,乙池反應為Cu2++2e-══Cu,甲池中Zn2+會通過陽離子交換膜進入乙池,以維持溶液中電荷平衡,由電極反應式可知,乙池中每有64 g Cu析出,則進入乙池的Zn2+為65 g,溶液總質量略有增加,C項正確;由題干信息可知,陰離子不能通過陽離子交換膜,D項錯誤。
4.如圖所示,甲和乙均是雙液原電池裝置。
下列說法不正確的是(　　)。
A.甲中電池總反應的離子方程式為
Cd(s)+Co2+(aq)══Co(s)+Cd2+(aq)
B.反應2Ag(s)+Cd2+(aq)══Cd(s)+2Ag+(aq)能夠發生
C.鹽橋的作用是形成閉合回路,并使兩邊溶液保持電中性
D.乙電池中有1 mol電子通過外電路時,正極有108 g Ag析出
解析:根據甲、乙裝置分析可知A項正確,且可推知Cd的活動性強于Ag,故Ag不能置換出Cd,B項錯誤。
B
5.利用反應Cu+2Ag+══2Ag+Cu2+設計了如圖所示的原電池。回答下列問題。
(1)該原電池的負極材料是　　　　　　,發生　　　　　(填“氧化”或“還原”)反應;
(2)X是　　　　　,Y是　　　　　;
(3)正極上出現的現象是　　　　　　　　　　　　　　;
(4)在外電路中,電子從　　　　　(填寫電極材料,下同)極流向　　　　　極。
答案:(1)銅　氧化
(2)CuSO4溶液[CuCl2、Cu(NO3)2等可溶性銅鹽溶液也可]　AgNO3溶液
(3)銀棒上有銀白色物質析出
(4)Cu　Ag
解析:在反應Cu+2Ag+══2Ag+Cu2+中,Cu作還原劑,即為原電池的負極材料,失去電子,發生氧化反應;Ag+作氧化劑,在原電池的正極得電子,故銀棒上有銀白色物質析出。左右兩個燒杯中的電解質溶液依據其中的電極材料選擇,在雙液原電池中,電極材料中的金屬元素一般與電解質溶液中的相同,故X是CuSO4溶液或其他可溶性銅鹽溶液,Y是AgNO3溶液。

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