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第一节 原电池
课后篇巩固提升
基础巩固
1.下列说法正确的是( )
A.原电池中,负极上发生的反应是还原反应
B.原电池中,电流的方向是负极—导线—正极
C.双液原电池中的盐桥是为了联通电路,所以也可以用金属导线代替
D.在原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极
解析 A项,原电池负极上发生氧化反应;B项,电流的方向应是正极—导线—负极;C项,盐桥不能用导线代替。
答案 D
2.某原电池反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑,则下列说法中正确的是( )
A.用HNO3作电解质溶液
B.用锌作原电池正极
C.用铁作负极,铁的质量不变
D.用铜作原电池正极
解析 根据原电池反应可以确定原电池负极为Fe,电解质溶液为稀盐酸或稀硫酸等,但不能为硝酸,若为稀硝酸,则原电池反应为3Fe+8H++2NO3-2NO↑+3Fe2++4H2O。
答案 D
3.将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是( )
A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极
C.两烧杯中溶液的pH均增大
D.产生气泡的速率甲比乙慢
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解析 图甲是一个原电池装置,负极(Zn):Zn-2e-Zn2+,正极(Cu):2H++2e-H2↑,形成原电池能加快产生氢气的速率;图乙中,Zn直接与稀硫酸反应生成H2:Zn+2H+Zn2++H2↑,甲、乙两烧杯中H2SO4均被消耗,溶液的pH均增大。
答案 C
4.图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是( )
A.甲中电池总反应的离子方程式为Cd(s)+Co2+(aq)Co(s)+Cd2+(aq)
B.反应2Ag(s)+Cd2+(aq)Cd(s)+2Ag+(aq)能够发生
C.盐桥的作用是形成闭合回路,并使两边溶液保持电中性
D.乙中有1 mol电子通过外电路时,正极有108 g Ag析出
解析 由甲可知Cd的活动性强于Co,由乙可知Co的活动性强于Ag,即Cd的活动性强于Ag,故Ag不能置换出Cd,B项错误。
答案 B
5.一种光化学电池的结构如图所示,当光照在表面涂有氯化银的银片上时,发生反应:AgCl(s)Ag(s)+Cl(AgCl)[Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面],Cl(AgCl)+e-Cl-(aq)。下列说法正确的是( )
A.光照时,外电路电流由Y流向X
B.光照时,Pt电极上发生的反应为2Cl--2e-Cl2↑
C.光照时,Cl-向Ag电极移动
D.光照时,电池总反应为AgCl(s)+Cu+(aq)Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl-(aq)
解析 由题意可知Ag电极上的反应为AgCl+e-Ag+Cl-,故Ag电极为正极,Pt电极为负极。A项,在原电池外电路中,电流由正极流向负极,错误。B项,Pt电极上Cu+失电子发生氧化反应Cu+-e-Cu2+,
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错误。C项,在原电池内电路中,阴离子向负极移动,错误。D项,正、负极反应相加即得电池总反应:AgCl(s)+Cu+(aq)Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl-(aq),正确。
答案 D
6.关于锌、铜和稀硫酸构成的原电池的下列说法中正确的是( )
A.锌是正极,铜是负极
B.电子从铜片经导线流向锌片
C.负极的反应式为2H++2e-H2↑
D.反应一段时间后,溶液的pH升高
解析 锌比铜活泼,应为原电池的负极,铜为正极,则A项错误;电子从负极流向正极,即电子从锌片经导线流向铜片,故B项错误;锌为负极,发生氧化反应,负极的反应式为Zn-2e-Zn2+,故C项错误;正极上氢离子得电子发生还原反应,则氢离子浓度减小,所以反应一段时间后,溶液的pH升高,D项正确。
答案 D
7.右图是某同学设计的原电池装置,下列叙述中正确的是( )
A.电极Ⅰ上发生还原反应,作原电池的负极
B.电极Ⅱ的电极反应为Cu2++2e-Cu
C.该原电池的总反应为2Fe3++CuCu2++2Fe2+
D.盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液,其作用是传递电子
解析 A项,该原电池中,电极Ⅱ为负极,负极发生氧化反应,电极反应为Cu-2e-Cu2+,A、B两项均错误;C项,正极反应为2Fe3++2e-2Fe2+,电池总反应为2Fe3++CuCu2++2Fe2+,C项正确;D项,盐桥的作用是形成闭合回路,通过阴、阳离子的移动平衡两溶液中的电荷,故传递的是阴、阳离子,而不是电子,D项错误。
答案 C
8.如图所示的原电池装置,X、Y为两电极,电解质溶液为稀硫酸,外电路中的电子流向如图所示,对此装置的下列说法正确的是( )
A.外电路的电流方向为:X→外电路→Y
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B.若两电极分别为Zn和石墨棒,则X为石墨棒,Y为Zn
C.若两电极都是金属,则它们的活动性为X>Y
D.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
解析 由图可知,电子的流动方向是X→外电路→Y,则电流的方向就为Y→外电路→X;X为原电池的负极,Y为正极,X的活动性比Y的强;X极应发生氧化反应,Y极应发生还原反应。
答案 C
9.银制器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理:在铝制容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是( )
A.处理过程中银器一直保持恒重
B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银
C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S6Ag+Al2S3
D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl
解析 根据电化学原理可知,Al为负极,电极反应为2Al-6e-2Al3+;银器为正极,电极反应为3Ag2S+6e-6Ag+3S2-;溶液中反应为2Al3++3S2-+6H2O2Al(OH)3↓+3H2S↑,三反应相加可知该过程的总反应为2Al+3Ag2S+6H2O2Al(OH)3+6Ag+3H2S↑,故B项正确,C、D两项错误;银器表面黑色的Ag2S变成了Ag,质量必然减小,A项错误。
答案 B
10.用A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置
甲
乙
丙
现象
A不断溶解形成二价金属离子
C的质量增大
A上有气泡产生
根据实验现象回答下列问题:
(1)装置甲中负极的电极反应式是 。
(2)装置乙中正极的电极反应式是 。
(3)装置丙中溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)四种金属的活动性由强到弱的顺序是 。
解析 装置甲、乙、丙均为原电池。甲中A不断溶解,则A为负极、B为正极,活动性A>B;乙中C的质量增大,即C电极上析出Cu,则B为负极,活动性B>C;丙中A上有气泡产生,则A为正极,活动性D>A,随着溶液中H+的消耗,溶液的pH变大。
答案 (1)A-2e-A2+
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(2)Cu2++2e-Cu
(3)变大
(4)D>A>B>C
能力提升
11.(2018浙江考试,17)锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.金属锂作负极,发生氧化反应
B.Li+通过有机电解质向水溶液处移动
C.正极的电极反应:O2+4e-2O2-
D.电池总反应:4Li+O2+2H2O4LiOH
解析 A选项,锂失电子,化合价升高发生氧化反应,所以正确,不符合题意;B选项,阳离子向正极移动,正极在水溶液中,因此锂离子向水溶液处移动,所以正确,不符合题意;C选项,氧离子在水溶液中不能存在,而是与水分子结合生成氢氧根离子,因此正极反应为O2+4e-+2H2O4OH-,所以错误,符合题意;D选项,该电池反应为锂与氧气、水反应生成氢氧化锂,所以正确,不符合题意。
答案 C
12.控制适合的条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是( )
A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应
B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原
C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态
D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中石墨电极为负极
解析 由总反应方程式知,I-失去电子(氧化反应),Fe3+得电子(被还原),故A、B项正确。当电流计读数为零时,即说明没有电子发生转移,可证明反应达平衡,C项正确。加入Fe2+,导致平衡逆向移动,则Fe2+失去电子生成Fe3+,甲中石墨作负极,D项错误。
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答案 D
13.如图所示,杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向水槽中央滴入浓硫酸铜溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中,不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)( )
A.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端高B端低
B.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端低B端高
C.当杠杆为绝缘体时,A端低,B端高;为导体时,A端高,B端低
D.当杠杆为绝缘体时,A端高,B端低;为导体时,A端低,B端高
解析 若杠杆为导体则构成原电池,铁作负极失电子而溶解:Fe-2e-Fe2+,溶液中Cu2+在正极(铜极)得电子生成铜,质量增大而下降,A端低,B端高;若杠杆为绝缘体,则铁球和CuSO4溶液发生置换反应生成Cu覆于表面,质量增加,下降,A端高,B端低。
答案 D
14.某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性强弱,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 mol·L-1稀硫酸中,乙同学将电极放入6 mol·L-1 NaOH溶液中,如图所示。
(1)写出甲池中发生的有关电极反应式:
负极 ,
正极 。
(2)乙池中负极为 。正极发生 反应,总反应离子方程式为 。
(3)如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出 活动性更强,而乙会判断出 活动性更强(填写元素符号)。
(4)由此实验,可得到如下哪些结论? 。
A.利用原电池反应判断金属活动性顺序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表已过时,已没有实用价值
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D.该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变,应具体问题具体分析
(5)上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池中正负极”,这种做法 (填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠,则请你提出另一个判断原电池正负极可行的实验方案 。
解析 (1)甲池中电池总反应方程式为Mg+H2SO4MgSO4+H2↑,Mg作负极,电极反应式为Mg-2e-Mg2+,Al作正极,电极反应式为2H++2e-H2↑。
(2)乙池中电池总反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,所以负极为Al,正极为Mg,正极上发生还原反应。
(3)甲池中Mg为负极,Al为正极;乙池中Al为负极,Mg为正极,若根据负极材料金属比正极活泼,则甲判断Mg活动性强,乙判断Al活动性强。
(4)Mg的金属活动性一定比Al强,金属活动性顺序是正确的,应用广泛。
(5)判断正负极可根据回路中电流方向或电子流向等进行判断,直接利用金属活动性顺序判断原电池的正负极是不可靠的。
答案 (1)Mg-2e-Mg2+ 2H++2e-H2↑
(2)Al 还原 2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑
(3)Mg Al
(4)AD
(5)不可靠 根据电路中电流的方向或电子转移的方向
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