鲁科版高中化学选修四第1课时原电池的工作原理.pdf

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1、 新学期 新成绩 新目标 新方向 桑水 高中化学学习材料 第 3 节 化学能转化为电能电池 第 1 课时 原电池的工作原理 经典基础题 1下列关于实验现象的描述不正确的是()A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B用锌片作负极，铜片作正极，在 CuSO4溶液中，铜片质量增加 C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出的速率加快 答案 C 解析 A 项：形成原电池，铜为正极，电极反应为 2H2e=H2，铜片表面出现气泡；B 项：锌片作负极，铜片作正极，发生反应 ZnCu2=Zn2Cu，在铜片上析出铜使其质量增加；

2、C 项：发生的反应是 Cu2Fe3=Cu22Fe2，没析出单质铁；D 项：发生反应 ZnCu2=Zn2Cu，置换出的Cu 与剩余的 Zn 接触，置于盐酸中，构成了原电池，放出 H2的速率加快。2在盛有稀 H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是()A正极附近的 SO24离子浓度逐渐增大 B电子通过导线由铜片流向锌片 C正极有 O2逸出 新学期 新成绩 新目标 新方向 桑水 D铜片上有 H2逸出 答案 D 解析 铜锌原电池中，锌为负极，铜为正极，原电池工作时，Zn 失电子被氧化而溶解，H在铜片上得电子逸出氢气，电解质溶液中 SO24向负极移动，电子沿导线由锌流向铜。3原电池

3、正、负电极的极性不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列由不同材料组成的原电池，电极反应正确的是()A由 Fe、Cu 与稀硫酸组成的原电池，其负极反应式为 Fe3e=Fe3 B由 Al、Mg 与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为 Mg2e2OH=Mg(OH)2 C由 Pb、Cu 与氯化铁溶液组成的原电池，其正极反应式为 Cu2e=Cu2 D由 Al、Cu 与浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为 Cu2e=Cu2 答案 D 解析 由 Fe、Cu 与稀硫酸组成的原电池，Fe 作负极，电极反应式为：Fe2e=Fe2，A 错；由 Al、Mg 与氢氧化钠溶液组成的原电池，电池总反应为 2A

4、l6H2O2NaOH=2NaAl(OH)43H2，Al 作负极，电极反应式为 Al3e4OH=Al(OH)4，B 错；由 Pb、Cu 与氯化铁溶液组成的原电池，正极为 Pb，电极反应式为 Fe3e=Fe2，C 错；由 Al、Cu 与浓硝酸组成的原电池，Al遇浓硝酸钝化，Cu 作负极，电极反应式为 Cu2e=Cu2，D 对。4用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂KNO3的 U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是()在外电路中，电流由铜电极流向银电极 正极反应为：Age=Ag 实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 将铜片浸入 AgNO3溶液中发生

5、的化学反应与该原电池的反应相同 A B C D 答案 C 解析 铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、盐桥构成原电池，Cu 作负极，新学期 新成绩 新目标 新方向 桑水 Ag 作正极，两极电极反应分别为：负极：Cu2e=Cu2，正极：2Ag2e=2Ag，盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用，电子的流向是由负极流向正极，电流的方向和电子的流向相反，因此 C 正确。5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锌片溶解了 1 mol，铜片上析出 1 mol H2 B两极上溶解和析出的物质质量相等 C锌片溶解 31 g，铜

6、片上析出 1 gH2 D锌片溶解了 1 mol，硫酸消耗 0.5 mol 答案 A 解析 根据两电极得失电子数相等计算。负极：Zn2e=Zn2；正极：2H2e=H2。当溶解 1 mol 锌时失去 2 mol 电子，铜片上析出 1 mol 氢气也得到 2 mol 电子，所以 A 正确。6下列各装置中，在铜电极上不能产生气泡的是()答案 B 解析 装置 A 和 C 中无外接电源，且构成原电池，稀 H2SO4作电解质溶液，铜做正极，放出 H2。装置 B 是电解池，铜做阳极，电极反应为 Cu2e=Cu2，无气体生成。装置 D 是电解池，铜做阴极，电极反应为 2H2e=H2。7 一个原电池的反应的离子方

7、程式是 ZnCu2=Zn2Cu，该反应的原电池的正确组成是()A B C D 新学期 新成绩 新目标 新方向 桑水 正极 Zn Cu Zn Fe 负极 Cu Zn Ag Zn 电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 CuCl2 答案 D 解析 从 ZnCu2=Zn2Cu 看，该电池负极反应为 Zn2e=Zn2，故负极一定为 Zn，正极反应为 Cu22e=Cu，电解质溶液应含 Cu2，正极活泼性比Zn 弱即可。8下列叙述是小明做完铜、锌原电池的实验后得出的结论和认识，你认为正确的是()A构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属 B由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极 C电子沿

8、外导线由锌流向铜，通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气 D铜锌原电池工作时，若有 13 克锌被溶解，电路中就有 0.4 mol 电子通过 答案 D 解析 活泼金属与非金属导体，如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池；在原电池中，活泼金属是负极，电子不能通过电解质溶液，应该是氢离子在铜极上得到由锌沿外导线转移过来的电子；铜锌原电池工作时，锌做负极失电子，电极反应为 Zn2e=Zn2，1 mol Zn 失去 2 mol 电子，所以 0.2 mol 锌(质量为 13 g)被溶解，电路中有 0.4 mol 电子通过。9根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是()A2Ag(s)Cd2(aq)=2Ag(

9、aq)Cd(s)BCo2(aq)Cd(s)=Co(s)Cd2(aq)新学期 新成绩 新目标 新方向 桑水 C2Ag(aq)Cd(s)=2Ag(s)Cd2(aq)D2Ag(aq)Co(s)=2Ag(s)Co2(aq)答案 A 解析 活泼金属作原电池负极，由图可知金属活泼性顺序为 CdCoAg，所以A 中 Ag 不能置换 Cd，故 B、C、D 正确，A 错。10某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是()Aa 和 b 不连接时，铁片上会有金属铜析出 Ba 和 b 用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu22e=Cu C无论 a 和 b 是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿

10、色 Da 和 b 分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动 答案 D 解析 a、b 不连接，未形成原电池，Cu2与 Fe 在接触面上直接反应，A 项正确；a、b 用导线连接，铜片作正极，Cu2在该电极上得电子，B 项正确；a、b 连接与否，溶液中的 Cu2均得电子发生还原反应生成 Cu，Fe 均失电子发生氧化反应生成 Fe2，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C 项正确；a 与电源正极相连时，Cu 片作阳极，Cu2向 Fe 电极移动，D 项错误。能力提升题 11某校化学研究性学习小组欲设计实验验证 Fe、Cu 的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：方

11、案：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为_ _。方案：有人利用 Fe、Cu 作电极设计成单池原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，新学期 新成绩 新目标 新方向 桑水 并写出电极反应式。正极反应式：_；负极反应式：_。方案：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证 Fe、Cu 活动性的简单实验方案(与方案、不能雷同)：_，用离子方程式表示其反应原理：_。答案 方案：Fe2H=Fe2H2 方案 2H2e=H2 Fe2e=Fe2 方案：将铁片置于 C

12、uSO4溶液中，一段时间后观察 Fe 表面是否有金属铜析出 FeCu2=Fe2Cu 解析 方案：铁与酸反应而铜与酸不反应。Fe2H=Fe2H2 方案：设计原电池时以铁、铜为电极，电解质溶液应能与电极反应，实验现象应比较明显。方案：设计简单实验时注意原理与方案及方案的原理不同，且现象明显，操作简单。12能量之间可以相互转化：电解食盐水制备 Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。新学期 新成绩 新目标 新方向 桑水(1)完成原电池的甲装置如右图

13、所示，并作相应标注。要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。(2)以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极_。(3)甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是_，其原因是_。答案(1)(装置图如右)(2)电极逐渐溶解变细(3)甲 可以避免活泼金属 Zn 和 CuSO4的接触，从而避免能量损失，并提供稳定电流 解析 由题给试剂，结合原电池的形成条件可知，组合的原电池可以是：锌与铜、锌与铁、铁与铜原电池。由图示所给电子移动方向可知，左边为负极(活泼金属)、右边为正极(不活泼金属)，则组装的原电池可以如下：当铜片做电极时

14、，铜片一定是正极，则负极是活泼的金属(失电子发生氧化反应)，反应的现象是电极逐渐溶解。以 Zn 和 Cu 做电极为例，如果不用盐桥则Zn 与 CuSO4反应，置换出的 Cu 附着在 Zn 表面，阻碍了 Zn 与 CuSO4的接触，不能提供稳定电流。13某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入 6 molL1的稀 H2SO4中，乙同学将电极放入 6 molL1的 NaOH 溶液中，如图所示。新学期 新成绩 新目标 新方向 桑水 (1)写出甲池中发生的有关电极反应的反应式：负极_，正极_。(2)写出乙池中发生的有关电极反应的反应

15、式：负极_，正极_。总反应离子方程式为_。答案(1)Mg2e=Mg2 2H2e=H2(2)2Al8OH6e=2Al(OH)4 6H2O6e=6OH3H2 2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2 解析(1)甲池中电池总反应方程式为 MgH2SO4=MgSO4H2，Mg 作负极，电极反应式为 Mg2e=Mg2，Al 作正极，电极反应式为 2H2e=H2。(2)乙池中电池总反应方程式为 2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2，负极上为 Al 被氧化生成 Al3后与 OH反应生成Al(OH)4，电极反应式为 2Al8OH6e=2Al(OH)4；正极产物为 H2，电极反应式为 6H2O6e=6OH3H2。