PAGEPAGE7原電池一、選擇題1．對于原電池的電極名稱，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解析：選C原電池中較活潑的金屬作負極，流出電子，發生氧化反應，較不活潑金屬或導電非金屬作正極，流入電子，發生還原反應。2．某同學依據離子方程式2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋設計原電池。下列設計方案中可行的是()A．電極材料為鐵和鋅，電解質溶液為FeCl3溶液B．電極材料為鐵和銅，電解質溶液為Fe(NO3)3溶液C．電極材料為鐵和石墨，電解質溶液為FeCl2溶液D．電極材料均為石墨，電解質溶液為FeCl3溶液解析：選B依據題給離子方程式和化合價改變可推斷，Fe失去電子發生氧化反應，即負極材料為Fe，解除D項；Fe3＋在正極發生還原反應，即電解質溶液中含有Fe3＋，解除C項；由于活動性：Zn>Fe，解除A項；活動性：Fe>Cu，且Fe(NO3)3為電解質溶液，B項可行。3．在如圖所示的水果電池中，外電路上的電流從X電極流向Y電極。若X為鐵，則Y可能是()A．鋅B．石墨C．銀D．銅解析：選A電流的方向與電子的移動方向相反，由已知條件知電子由Y電極流向X電極，因此Y電極的金屬活動性強于鐵，故Y電極只能為選項中的鋅。4．原電池的電極反應式不僅與電極材料的性質有關，也與電解質溶液有關。下列說法錯誤的是()A．由Fe、Cu、FeCl3溶液組成的原電池，負極反應式為Cu－2e－=Cu2＋B．由Al、Cu、稀硫酸組成的原電池，負極反應式為Al－3e－=Al3＋C．由Al、Mg、NaOH溶液組成的原電池，負極反應式為Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2OD．由Al、Cu、濃硝酸組成的原電池，負極反應式為Cu－2e－=Cu2＋解析：選A鐵比銅活潑，鐵作負極，負極反應式為Fe－2e－=Fe2＋，故A錯誤；鋁比銅活潑，鋁作負極，負極反應式為Al－3e－=Al3＋，故B正確；雖然鎂比鋁活潑，但鎂不與氫氧化鈉溶液反應，因此鋁作負極，負極反應式為Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，故C正確；Al與濃硝酸發生鈍化反應，則銅作負極，負極反應式為Cu－2e－=Cu2＋，故D正確。5．298K時，在FeCl3溶液中加少量鋅粒后，Fe3＋被還原成Fe2＋，據此某學習小組設計了如圖所示的原電池裝置。下列有關說法正確的是()A．正極反應為Zn－2e－=Zn2＋B．左邊燒杯中溶液的紅色變淺C．Pt電極上有氣泡出現D．該電池的總反應為3Zn＋2Fe3＋=3Zn2＋＋2Fe解析：選B在負極Zn失去電子，發生氧化反應，故A錯誤；Fe3＋在正極得電子被還原為Fe2＋，溶液紅色變淺，故B正確；鉑電極上Fe3＋被還原為Fe2＋，沒有氣體生成，故C錯誤；該電池總反應為Zn＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Zn2＋，沒有鐵單質生成，故D錯誤。6．可以將反應Zn＋Br2=ZnBr2設計成原電池，下列4個電極反應：①Br2＋2e－=2Br－②2Br－－2e－=Br2③Zn－2e－=Zn2＋④Zn2＋＋2e－=Zn其中分別表示放電時負極和正極反應的是()A．②和③B．②和①C．③和①D．④和①解析：選C放電時負極為Zn，失電子被氧化，正極為Br2，得電子被還原。7．如圖是某校試驗小組設計的一套原電池裝置，下列有關描述不正確的是()A．此裝置能將化學能轉變為電能B．石墨電極的反應式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．電子由Cu電極經導線流向石墨電極D．電池的總反應式：2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O解析：選B該裝置是原電池裝置，可以把化學能轉化為電能，A正確；石墨電極通入的是氧氣，氧氣發生還原反應，電解質溶液為鹽酸，所以電極反應式是O2＋4e－＋4H＋=2H2O，B錯誤；因為石墨電極發生還原反應，所以石墨作正極，則Cu作負極，電子由負極(Cu電極)經導線流向正極(石墨電極)，C正確；該電池的負極反應是Cu失去電子生成Cu2＋，所以電池的總反應式為2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O，D正確。8．[雙選]如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關于該裝置的下列說法正確的是()A．外電路的電流方向為X→外電路→YB．若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為FeC．X極上發生的是氧化反應，Y極上發生的是還原反應D．若兩電極都是金屬，則它們的活動性依次為X>Y解析：選CD由圖示電子流向知X為負極，Y為正極，則電流方向為Y→外電路→X，A錯誤；若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為Fe，Y為碳棒，B錯誤；負極上失去電子發生氧化反應，正極上得電子發生還原反應，C正確；若兩電極均為金屬，活潑金屬作負極，故有活動性依次X>Y，D正確。9．向等質量的兩份鋅粉a、b中分別加入過量的稀硫酸，同時向a中加少量的CuSO4溶液，產生H2的體積V(L)與時間t(min)的關系如圖所示，正確的是()解析：選AZn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑，反應速率較快，若向a中加入少量的CuSO4溶液，則有：Zn＋CuSO4=Cu＋ZnSO4，消耗一部分Zn，生成的Cu附于Zn上，又構成多數微小的Cu-Zn原電池，加快了Zn的反應速率，所以Zn與稀硫酸反應時，加入CuSO4則反應速率加快，應先反應完，但因Cu2＋消耗了肯定量的Zn，生成H2的量要小于b。10.如圖所示裝置中，視察到電流計指針偏轉，M棒變粗，N棒變細，由此推斷下表中所列M、N、P物質，其中可以成立的是()選項MNPAZnCu稀硫酸BCuFe稀鹽酸CAgZn硝酸銀溶液DZnFe硝酸鐵溶液解析：選C從題設條件，M棒變粗，N棒變細分析：M棒為原電池正極，N棒為原電池負極；N棒金屬材料的活潑性要大于M棒材料的活潑性；電解質溶液中所含陽離子必需能在M棒上析出。只有C項符合，負極材料Zn溶解，N棒變細；Ag＋被還原，Ag單質在正極材料Ag表面析出，M棒變粗。11．把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線相連組成原電池。若a、b相連時，a為負極。c、d相連時，電流由d到c。a、c相連時，c極上產生大量氣泡。b、d相連時，b極上有大量氣泡產生，則四種金屬的活動性依次由強到弱的為()A．a＞b＞c＞dB．a＞c＞d＞bC．c＞a＞b＞dD．b＞d＞c＞a解析：選B依據原電池原理，作為負極的金屬的活動性比正極金屬的活動性強。電子流淌方向是由負極流向正極，電流方向與電子流淌方向相反，溶液中的H＋在正極上得電子生成H2，因此可依次作出如下推斷：活動性a＞b，c＞d，a＞c，d＞b，綜合得到結論：金屬活動性依次為a＞c＞d＞b，所以B項正確。12．如圖所示，甲和乙均是雙液原電池裝置。推斷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1mol電子通過外電路時，正極有108gAg析出解析：選B依據甲、乙裝置分析可知A項正確，且可推知Cd的活潑性強于Ag，故Ag不能置換出Cd，B項錯誤。二、非選擇題13．為了避開鋅片與Cu2＋干脆接觸發生反應而影響原電池的放電效率，有人設計了如圖所示裝置，按要求完成以下填空：(1)此裝置工作時，可以視察到的現象是________________________________________，電池總反應式為____________________________________。(2)以上電池中，鋅和鋅鹽溶液組成________，銅和銅鹽溶液組成________，中間通過鹽橋連接起來。(3)電池工作時，硫酸鋅溶液中SOeq\o\al(2－,4)向________移動，硫酸銅溶液中SOeq\o\al(2－,4)向________移動。(4)此鹽橋內為飽和KCl溶液，鹽橋是通過________移動來導電的。在工作時，K＋移向________。解析：該裝置為鋅銅原電池，總反應式為Zn＋Cu2＋=Cu＋Zn2＋，電池工作時，視察到①電流計指針發生偏轉，②鋅片不斷溶解，③銅片上有紅色物質析出，其中Zn與ZnSO4溶液組成鋅半電池，Cu與CuSO4溶液組成銅半電池。電池工作時，ZnSO4溶液中SOeq\o\al(2－,4)向負極(鋅電極)移動，CuSO4溶液中SOeq\o\al(2－,4)向鹽橋移動，而鹽橋中，K＋向正極區(CuSO4溶液)移動，Cl－向負極區(ZnSO4溶液)移動，這樣靠離子的移動形成閉合回路而導電。答案：(1)電流計指針發生偏轉，鋅片漸漸溶解，銅片上有紅色物質析出Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu(2)鋅半電池銅半電池(3)鋅電極鹽橋(4)離子正極區(CuSO4溶液)14．A、B、C、D四種金屬按下表中的裝置圖進行試驗。裝置現象二價金屬A不斷溶解C的質量增加A上有氣泡產生依據試驗現象回答下列問題：(1)裝置甲中負極的電極反應是_________________________________________。(2)裝置乙中正極的電極反應是_________________________________________。(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依次是________________________________________________________________________。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，活潑性：A>B；乙中C極質量增加，即析出Cu，則B為負極，活潑性：B>C；丙中A上有氣體即H2產生，則A為正極，活潑性：D>A，隨著H＋的消耗，溶液pH漸漸變大。答案：(1)A－2e－=A2＋(2)Cu2＋＋2e－=Cu(3)變大(4)D>A>B>C15．依據氧化還原反應：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)，設計一個最簡潔的原電池。(1)在下邊方框內畫出試驗裝置圖，并指出正極為________，電極反應式為__________________________________________________；負極為________，電極反應式為__________________________________________________。(2)該反應還可設計成能量轉化效率更高的原電池裝置，如圖所示：請回答下列問題：①電極X的材料是________，Y的材料是________，電解質溶液Z是________。②鹽橋的作用是___________________________________________。③外電路中的電子是從________電極流向________電極。解析：(1)依據已知的氧化還原反應設計原電池的思路：首先將已知的反應拆成兩個半反應(即氧化反應和還原反應)：Cu－2e－=Cu2＋，2Ag＋＋2e－=2Ag；然后結合原電池的電極反應特點，分析可知，該電池的負極應當用Cu作材料，正極要保證Ag＋得到負極失去的電子，電解質溶液只能用含Ag＋的電解質溶液，如AgNO3溶液。而正極材料的活潑性比Cu弱。(2)在考慮帶鹽橋的原電池中的半電池的組成時，留意電極材料與溶液中的離子一般要相對應，如Cu2＋/Cu或Ag＋/Ag。答案：(1)試驗裝置圖如圖：Pt(合理即可)2Ag＋＋2e－=2AgCuCu－2e－=Cu2＋(2)①CuAgAgNO3②將兩個隔離的電解質溶液連接起來，形成閉合回路③CuAg[實力提升]16．由鋅片、銅片和200mL稀H2SO4組成的原電池如圖所示。(1)原電池的負極反應式是_______________________________________________，正極反應式是_____________________________________________________。(2)電流的方向是___________________________________________。(3)一段時間后，當在銅片上放出1.68L(標準狀況下)氣體時，H2SO4恰好消耗一半。則產生這些氣體的同時，共消耗________g鋅，有________個電子通過了導線，原硫酸的物質的量濃度是______________。解析：產生eq\f(1.68L,22.4L·mol－1)＝0.075molH2，通過0.075mol×2＝0.15mol電子，消耗0.075molZn和0.075molH2SO4。所以m(Zn)＝0.075mol×65g·mol－1＝4.875g，N(e－)＝0.15mol×6.02×1023mol－1＝9.03×1022，c(H2SO4)＝eq\f(0.075mol×2,0.2L)＝0.75mol·L－1。答案：(1)Zn－2e－=Zn2＋2H＋＋2e