1.2.1原電池的工作原理同步練習-蘇教版高中化學選擇性必修1學校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________ 一、單選題1．雄黃()和雌黃()是提取砷的主要礦物原料，二者都難溶于水，在自然界中共生，且可以相互轉化。雌黃()能溶于，反應如下：。下列說法不正確的是A．生成，則反應中轉移電子的物質的量為B．若將該反應設計成原電池，可選用硝酸作電解質溶液、石墨作負極、作正極C．反應產生的可用溶液吸收D．雄黃轉化為雌黃過程需要氧化劑2．銀器的保護主要是維持它的原貌，對于輕微腐蝕蒙有硫化銀的銀器，可將其和鋁片接觸一起浸泡在稀NaOH溶液中，經一定時間污跡消失，取出后用水洗干凈，再用軟布或棉團擦光。有關敘述不正確的是A．溶液中的OH-向負極移動B．在銀表面上的反應為:Ag2S+2e-=2Ag+S2-C．在鋁表面的反應為:Al-3e-=Al3+D．在鋁表面的反應為:Al+4OH--3e-=AlO2－＋2H2O3．下列有關說法正確的是A．原電池是將電能轉化為化學能的裝置 B．電解質溶液導電過程是物理變化C．斷裂化學鍵的過程不一定發(fā)生化學變化 D．純水的pH一定等于74．2020年11月24日，我國用長征五號遙五運載火箭成功發(fā)射探月工程“嫦娥五號”探測器，開啟我國首次地外天體采樣返回之旅。下列有關說法錯誤的是A．制作降落傘使用的氮化硼纖維屬于有機高分子材料B．運載火箭發(fā)射常采用肼()、液氫等高能燃料C．制作五星紅旗用的芳綸為合成纖維D．為落地后的返回器保溫所貼的“暖寶寶”，主要成分含有鐵粉和炭粉5．研究發(fā)現(xiàn)，在酸性乙醇燃料電池中加入硝酸，可使電池持續(xù)大電流放電，其工作原理如下圖所示。下列說法錯誤的是 A．電池工作時正極區(qū)溶液的pH降低B．加入HNO3降低了正極反應的活化能C．負極反應為CH3CH2OH + 3H2O- 12e- =2CO2+ 12H+D．標準狀況下，當有2.24L O2被還原時，通過質子交換膜轉移的H+數(shù)目為0.4 NA6．如圖所示的裝置中，屬于原電池的是(　　)A． B． C． D． 7．如圖為番茄電池的示意圖，下列說法正確的是A．銅是負極，發(fā)生還原反應 B．正極反應為C．電子從銅片經導線流向鋅片 D．一段時間后，鋅片質量會減少8．某種微生物電池可用于降解鐵硫化物(以FeS2計)，其工作原理示意圖如圖。下列說法正確的是A．該微生物電池中，N極為正極B．M極的電極反應式為O2-4e-+4H+=2H2OC．電池工作時負極附近溶液pH減小D．該電池中電子經過電解質溶液由負極流向正極9．銀催化刻蝕硅晶片工藝是利用一定濃度的和刻蝕溶液，把銀薄膜覆蓋的硅晶片部分蝕掉，從而剩余部分就形成硅納米線的工藝，其反應原理如下圖所示。下列說法不正確的是A．該刻蝕裝置是由銀、和、硅組成微小的原電池B．隨著反應的進行，銀薄膜附近逐漸增大C．硅極是正極，電極反應為：D．晶體中含有鍵10．原電池電極的“正”與“負”不僅與電極材料的性質有關，也與電解質溶液有關.下列說法中不正確的是A．由Fe、Cu和溶液組成的原電池中，負極反應式為：B．由Zn、Cu和稀硫酸組成的原電池中，負極反應式為：C．由Al、Mg和NaOH溶液組成的原電池中，負極反應：D．由Al、Cu和濃溶液組成的原電池中，負極反應式為： 二、填空題11．為滿足不同的需要，人們應用原電池原理制作了多種電池。(1)有人以化學反應2Zn+O2+4H+=2Zn2++2H2O為基礎設計一種原電池，移入人體內作為心臟起搏器的能源，它們靠人體內血液中溶有一定濃度的O2、H+、Zn2+進行工作，則該原電池負極的電極反應為           。(2)FeCl3溶液常用于腐蝕印刷電路銅板，若將此反應設計成原電池，則負極所用電極材料為           ，正極反應為           。12．根據(jù)化學能轉化為電能的相關知識，回答下列問題：I.理論上，任何自發(fā)的氧化還原反應都可以設計成原電池。請利用反應“Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+”設計一種化學電池(正極材料用碳棒)，回答下列問題：(1)該電池的負極材料是    (填化學式)，電解質溶液是    (填化學式)溶液。(2)正極上發(fā)生的電極反應為    。(3)若導線上轉移的電子為1mol，則消耗的金屬銅的質量為    。II.甲、乙兩位同學均想利用原電池反應檢測金屬的活動性順序，兩人均用鎂片和鋁片作電極，但甲同學將電極放入稀硫酸中，乙同學將電極放入NaOH溶液中，實驗裝置如圖所示。(4)甲池中出現(xiàn)氣泡的電極材料為    。(5)乙中作負極的是    ，寫出負極上的電極反應式：    。(6)如果甲同學與乙同學均認為“構成原電池的電極材料都是金屬時，則構成負極材料的金屬應比構成正極材料的金屬活潑”，由此他們會得出不同的實驗結論，依據(jù)該實驗得出的結論中，正確的是    (填標號)。A．鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強B．該實驗說明金屬活動性順序表已過時，沒有實用價值了C．利用原電池反應判斷金屬活動性順序時應注意選擇合適的電解質溶液D．該實驗說明化學研究對象復雜、反應受條件影響較大，因此具體問題應具體分析13．(1)某研究性學習小組為探究Fe3＋與Ag反應，進行如下實驗：按下圖連接裝置并加入藥品(鹽橋中的物質不參與反應)。①K閉合時，指針向左偏轉，石墨作     (填“正極”或“負極”)。②當指針歸零后，向左側U形管中滴加幾滴FeCl2濃溶液，發(fā)現(xiàn)指針向右偏轉，寫出此時銀電極的反應式：          ③結合上述實驗分析，寫出Fe3＋和Ag反應的離子方程式：               。④丙同學進一步驗證其結論：當指針歸零后，向右側U形管中滴加數(shù)滴飽和NaCl溶液，可觀察到的現(xiàn)象是                                     。(2)PbSO4熱激活電池可用作火箭、導彈的工作電源。基本結構如圖所示，其中作為電解質的無水LiCl—KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應為PbSO4+2LiCl+Ca=CaCl2＋Li2SO4+Pb。①放電過程中，Li＋向        填(“負極”或“正極”)移動。②負極反應式為                                         。③電路中每轉移0.2 mol電子，理論上生成         g Pb。(Pb的相對原子質量207)14．如圖所示是原電池的裝置圖。請回答：(1)若C為稀H2SO4，電流表指針發(fā)生偏轉，B電極材料為Fe且作負極，則A電極上發(fā)生的電極反應式為        ；反應進行一段時間后溶液酸性將        (填“增強”“減弱”或“基本不變”)。(2)若需將反應：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+設計成如圖所示的原電池裝置，則A(正極)極材料為       ，B(負極)極材料為        ，溶液C為          。(3)CO與H2反應還可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質子交換膜燃料電池的結構示意圖如圖：電池總反應為2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，則d電極是      (填“正極”或“負極”)。若線路中轉移1mol電子，則上述CH3OH燃料電池消耗的O2在標準狀況下的體積為    L。15．鐵是應用最廣泛的金屬，鐵的鹵化物、氧化物以及高價鐵的含氧酸鹽均為重要化合物。(1)現(xiàn)有一含有FeCl2和FeCl3的混合物樣品；采用上述方法測得n(Fe)∶n(Cl)＝1∶2.1，則該樣品中FeCl3的物質的量分數(shù)為        。(2)FeCl3與KClO在強堿性條件下反應可制取K2FeO4，其反應的離子方程式為        ；與MnO2--Zn電池類似，K2FeO4--Zn也可以組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，其電極反應式為                               ；16．鐵炭混合物(鐵屑和活性炭的混合物)在水溶液中可形成許多微電池。在相同條件下，測量總質量相同、鐵的質量分數(shù)不同的鐵炭混合物對水中Cu2+和Pb2+的去除率，結果如題圖所示。(1)當鐵炭混合物中鐵的質量分數(shù)為0時，也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+，其原因是          。(2)當鐵炭混合物中鐵的質量分數(shù)大于50%時，隨著鐵的質量分數(shù)的增加Cu2+和Pb2+的去除率不升反降，其主要原因是            。17．金屬鐵、鋁可用于含鉻(主要成份是)酸性污水的處理。(1)鋁在含鉻污水中將還原為Cr3+，再調節(jié)pH生成Cr(OH)3沉淀除去。用鋁處理不同初始pH的酸性含鉻污水，去除率與反應時間的關系如圖1。①基態(tài)Cr3+的核外電子排布式為           。②鋁處理酸性含鉻污水發(fā)生反應的離子方程式為           。③鋁處理初始pH=3的污水，前180min污水中的還原較慢，180min后變快，其原因是           。(2)將鐵屑裝入玻璃管中制成如圖2所示污水處理柱。以同樣的流速緩慢通入不同高度的處理柱進行酸性含鉻污水處理實驗，處理柱失活的時間與處理柱中鐵屑高度的關系如圖3。①鐵屑的高度為27cm時，處理柱的失活時間不增反降，其可能的原因是           。②鐵屑中摻入一定量炭黑，污水的處理效果明顯提高，炭黑的作用是           。③鐵處理后的廢水加入石灰調節(jié)pH=9，同時通入適量的空氣，其目的是           。18．分別放在0.1 mol?L-1H2SO4溶液中的四塊相同的純鋅片，其連接情況如圖所示：(1)其腐蝕速率由快到慢的順序是        ；(2)寫出②號內正極發(fā)生的電極反應式         ；(3)若③號燒杯內的電解質溶液為NaCl溶液，則Zn電極發(fā)生的電極反應式為      。19．鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有Cr2O的酸性廢水通過鐵炭混合物，在微電池正極上Cr2 O轉化為Cr3+，其電極反應式為           。20．甲醇是一種性能優(yōu)良的車用燃料，1g液態(tài)甲醇完全燃燒生成和放出22.7kJ熱量。(1)寫出甲醇的電子式           。(2)寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式           。(3)寫出甲醇燃料電池(強酸性電解質溶液)的負極電極反應式           。 三、實驗題21．某實驗小組通過實驗驗證“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”為可逆反應。已知：AgSCN、AgNO2均為白色沉淀。(1)實驗I：用葡萄糖與銀氨溶液反應制備銀鏡，向附有銀鏡的試管中加入5mL0.1mol?L-1Fe(NO3)3溶液(pH=1.6)，觀察到銀鏡很快消失。①銀氨溶液配制過程中，溶液的pH逐漸     (填“增大”、“減小”或“不變”)。②為證實該過程Fe3+氧化了Ag，需要用到的試劑是    。③試管內還觀察到有少許白色沉淀生成，空氣中放置一段時間不變色，生成白色沉淀的離子方程式為    。(2)實驗II：向1mL0.1mol?L-1FeSO4溶液中加入1mL0.1mol?L-1AgNO3溶液，開始時，溶液無明顯變化。幾分鐘后，出現(xiàn)大量灰黑色沉淀，反應過程中溫度幾乎無變化。測得溶液中Ag+濃度隨時間的變化如圖所示。幾分鐘后迅速出現(xiàn)灰黑色沉淀的可能原因是    。綜合實驗I和實驗II，證實“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”為可逆反應。(3)實驗III：采用電化學裝置從平衡移動角度進行驗證。寫出操作及現(xiàn)象    。(4)實驗IV：向硝酸酸化的0.05mol?L-1硝酸銀溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉，發(fā)生反應“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”，靜置后取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，同時發(fā)現(xiàn)有白色沉淀生成，說明溶液中存在     (填離子符號)；隨靜置時間延長，產生白色沉淀的量越來越少，溶液紅色先變深后變淺，請結合離子方程式解釋實驗現(xiàn)象產生的原因     (反應過程忽略NO和空氣中氧氣的氧化作用)。22．Ⅰ.某化學小組在學習元素周期律后，對鹵素單質和擬鹵素的性質遞變規(guī)律進行探究，利用如圖裝置可驗證它們的性質規(guī)律。(1)儀器A的名稱為      ；干燥管D的作用為      。(2)若A中加濃HSCN，B中加，已知，C中加淀粉碘化鉀混合溶液，如果試管C中溶液變藍，即可證明還原性      (填“”、“”、“”)。寫出試管C中發(fā)生反應的離子方程式：      。Ⅱ.在探究的性質實驗時，做了以下3個實驗：實驗序號試劑實驗步驟實驗現(xiàn)象1試管1中加2mL 0.05溶液加入1mL KSCN溶液溶液變?yōu)檠t色2試管2中加2mL 0.05溶液I加入0.15g銅粉黃色溶液變?yōu)槌吻逋该鞯臏\藍色ii 再加入1滴0.1 KSCN溶液液滴接觸上方變?yōu)榧t色，下方有白色沉淀生成3試管3中加2mL 0.1溶液加入1mL KSCN溶液溶液變成綠色(3)試管1中反應的離子方程式為      。(4)實驗2前，小組同學預測經過步驟ii后溶液不應該呈現(xiàn)紅色，依據(jù)是      (結合方程式說明)。(5)實驗小組對白色沉淀的產生進行了深入探究，查閱資料：i.CuSCN為難溶于水的白色固體；ii.被稱為擬鹵素離子，性質與鹵素離子相似。經過實驗測定白色固體為CuSCN，查閱資料后小組同學猜測CuSCN的生成有如下兩種可能：猜測①：與KSCN發(fā)生了氧化還原反應，該反應的離子方程式      ；猜測②：亞鐵離子將其還原，(6)根據(jù)實驗3，得知猜測①是錯誤的。小組查閱資料并討論后得出：溶液中離子在反應時所表現(xiàn)的氧化性強弱與相應還原產物的價態(tài)和狀態(tài)有關。由此分析生成CuSCN沉淀使的氧化性增強，根據(jù)學過的原電池原理設計成以下原電池裝置，在左側燒杯中滴入      溶液，若電流計      ，則可以證明以上分析正確。23．某化學興趣小組為了探索鋁電極在原電池中的作用，設計并進行了以下一系列實驗，實驗結果記錄如下：編號電極材料電解質溶液電流計指針偏轉方向1Mg、Al稀鹽酸偏向A12A1、Cu稀鹽酸偏向Cu3A1、石墨稀鹽酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg試根據(jù)上表中的實驗現(xiàn)象回答下列問題：(1)實驗1、2中，Al電極的作用是否相同？     (填“相同”或“不同”)(2)在實驗中3，鋁作     極，其電極反應式為     ；石墨為     極，電極反應式為：     ；該電池總反應方程式為：     。(3)實驗4中的鋁作     極，試解釋原因     ，寫出鋁電極的反應方程式：     。(4)根據(jù)以上實驗結果，在原電池中相對活潑的金屬作正極還是作負極受哪些因素的影響？     。
參考答案：1．B2．C3．C4．A5．B6．B7．D8．C9．C10．D11．(1)Zn-2e-=Zn2+(2)     Cu     Fe3++e-=Fe2+ 12．(1)     Cu     Fe2(SO4)3(或FeCl3)(2)Fe3++e-=Fe2+(3)32g(4)鋁片(5)     鋁片     A1-3e-+4OH-=AlO+2H2O(6)CD 13．(1)     正極     Ag++e-=Ag     Ag+Fe3+Ag++Fe2+     出現(xiàn)白色沉淀，電流計指針向左偏轉(2)     正極     Ca+2Cl--2e-=CaCl2     20.7 14．     2H++2e-=H2↑     減弱     石墨     Cu     FeCl3溶液     正極     5.615．(1)10%(2)     2Fe(OH)3+3ClO-+ 4OH-=2+3Cl-+5H2O     +3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH- 16．     活性炭具有吸附作用，可以吸附少量Cu2+和Pb2+     鐵的質量分數(shù)增加，鐵炭混合物中微電池數(shù)目減少17．(1)     1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3     2Al++14H+=2Al3++2Cr3++7H2O     180min前Al表面的氧化膜沒有完全溶解，180min后溶解了氧化膜的Al與反應(2)     反應時間延長，造成溶液的pH升高，Cr3+等金屬離子會生成沉淀，附著在鐵屑表面，使處理柱失去處理活性     炭黑和鐵屑形成原電池，加快反應的速率     通入空氣，O2將Fe2+氧化為Fe3+，生成Fe(OH)3膠體，與Cr(OH)3共沉淀，Cr(OH)3沉淀更完全 18．     ④＞③＞①＞②     2H++2e-=H2↑     Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)219．Cr2O+6e—+14H+=2Cr3++7H2O20．(1)  (2)(3) 21．(1)     增大     鐵氰化鉀溶液或K3[Fe(CN)6]溶液     2Ag＋2H＋＋NO＝AgNO2↓＋Ag＋＋H2O(2)反應生成的Ag或Fe3＋催化了Fe2＋與Ag＋的反應(3)閉合K，Ag電極上有灰黑色固體析出，電流表指針發(fā)生偏轉，一段時間后指針歸零；再向左側燒杯中加入較濃的Fe2(SO4)3溶液，Ag電極上固體逐漸減少，指針逆向偏轉(4)     Ag＋、Fe3＋     溶液中存在反應：①Fe＋2Ag＋＝Fe2＋＋2Ag，②Ag＋＋Fe2＋＝Ag＋Fe3＋，③Fe＋2Fe3＋＝3Fe2＋。反應開始時以反應①、②為主，c(Ag＋)減小，c(Fe3＋)增大；一段時間后，以反應③為主，c(Fe3＋)減小 22．     分液漏斗     防倒吸                    根據(jù)銅粉過量，不應有存在          硫氰化鉀     示數(shù)變化增大23．(1)不相同、實驗1中鋁作正極，實驗2中鋁作負極(2)     負極          正極     ；     (3)     負極     鋁能與NaOH溶液反應，而鎂不能     (4)在原電池中，相對活潑的金屬作正極還是負極，除了與金屬本身的還原性有關外，還與電解質的成分有關  

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