2019-2020年蘇教版高中化學(xué)選修4《原電池的工作原理》教案 一、選擇題 1．有關(guān)原電池下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．在外電路中電子由正極流向負(fù)極 B．在原電池中，只有金屬鋅作負(fù)極 C．原電池工作時(shí)，陽(yáng)離子向正極方向移動(dòng) D．原電池工作時(shí)，陽(yáng)離子向負(fù)極方向移動(dòng) 【解析】　在原電池中，電子由負(fù)極流向正極，陽(yáng)離子向正極方向移動(dòng)，陰離子向負(fù)極方向移動(dòng)。當(dāng)有比Zn活潑的金屬與Zn組成原電池時(shí)，一般Zn作正極。 【答案】　C 2．將鐵片和銀片用導(dǎo)線連接置于同一稀鹽酸中，并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，下列各敘述中正確的是(　　) A．負(fù)極有Cl2逸出，正極有H2逸出 B．負(fù)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 【解析】　Fe為負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋；Ag為正極；2H＋＋2e－===H2↑，Cl－的濃度基本不變。 【答案】　D 3．某原電池總反應(yīng)的離子方程式為2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是(　　) A．正極為銅，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液 B．正極為銅，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)2溶液 C．正極為鐵，負(fù)極為鋅，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液 D．正極為銀，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液 【解析】　由原電池總反應(yīng)式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，可知負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，正極反應(yīng)為2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，所以只有A項(xiàng)符合要求。 【答案】　A 4．某原電池，將兩金屬X、Y用導(dǎo)線連接，同時(shí)插入相應(yīng)的電解質(zhì)溶液中，發(fā)現(xiàn)Y電極質(zhì)量增加，則可能是下列情況中的(　　) A．X是負(fù)極，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液 B．X是負(fù)極，電解質(zhì)溶液為稀H2SO4溶液 C．X是正極，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液 D．X是正極，電解質(zhì)溶液為稀H2SO4溶液 【解析】　將金屬X、Y用導(dǎo)線連接，同時(shí)，插入相應(yīng)的電解質(zhì)溶液中，構(gòu)成原電池。負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，電子經(jīng)外電路流向正極，溶液中的陽(yáng)離子在正極得電子而被還原，若使Y極質(zhì)量增加，四個(gè)選項(xiàng)中，只有A正確；X是負(fù)極；Y是正極，電解質(zhì)是CuSO4溶液。 【答案】　A 5．理論上不能設(shè)計(jì)為原電池的化學(xué)反應(yīng)是(多選)(　　) A．CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH<0 B．HNO3(aq)＋NaOH(aq)===NaNO3(aq)＋H2O(l)　ΔH<0 C．CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH>0 D．2FeCl3(aq)＋Fe(s)===3FeCl2(aq)　ΔH<0 【解析】　只有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池，故A、D項(xiàng)可以；B項(xiàng)中是復(fù)分解反應(yīng)不可以；C項(xiàng)中ΔH>0為非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。 【答案】　BC 6．判斷下列裝置，哪些能形成原電池且電流計(jì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)(　　) 【解析】　原電池形成條件是①活潑性不同的金屬(或金屬與非金屬)作電極。②電解質(zhì)溶液。③外電路形成閉合回路，只要符合上述條件均可形成原電池。 要使電流計(jì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電子必須由導(dǎo)線流過(guò)形成電流。 【答案】　A 7．下列關(guān)于如下圖所示裝置的敘述，正確的是(　　) A．銅是陽(yáng)極，銅片上有氣泡產(chǎn)生 B．銅片質(zhì)量逐漸減少 C．電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片 D．氫離子在銅片表面被還原 【解析】　原電池只有正、負(fù)極之分，沒(méi)有陰、陽(yáng)極，故A錯(cuò)誤；鋅比銅活潑，作負(fù)極，電極本身溶解，銅作正極，氫離子在銅表面上得到電子被還原為氫氣，銅片質(zhì)量不變，B錯(cuò)誤；電流應(yīng)由正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極，C錯(cuò)誤。本題主要考查了原電池的構(gòu)成及基本工作原理。 【答案】　D 8．(xx年上海高考)茫茫黑夜中，航標(biāo)燈為航海員指明了方向。航標(biāo)燈的電源必須長(zhǎng)效、穩(wěn)定。我國(guó)科技工作者研制出以鋁合金、Pt—Fe合金網(wǎng)為電極材料的海水電池。在這種電池中(　　) ①鋁合金是陽(yáng)極?、阡X合金是負(fù)極?、酆Ｋ请娊庖骸、茕X合金電極發(fā)生還原反應(yīng) A．②③ B．②④ C．①③ D．①④ 【解析】　分析航標(biāo)燈的電源結(jié)構(gòu)，活潑金屬鋁合金作負(fù)極，相對(duì)不活潑金屬Pt—Fe合金作正極，電解質(zhì)溶液是海水。鋁合金作負(fù)極發(fā)生的是氧化反應(yīng)，故①④錯(cuò)誤；②③正確。 【答案】　A 9．如下圖所示，將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中，再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液，冷卻后形成瓊膠(離子在瓊膠內(nèi)可以移動(dòng))。下列敘述正確的是(　　) A．a(chǎn)中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色 B．b中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng) C．a(chǎn)中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng) D．b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生 【解析】　本題涉及原電池的有關(guān)知識(shí)。當(dāng)兩種金屬在電解質(zhì)溶液中形成原電池時(shí)，一般活潑金屬作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)， a中Fe的活動(dòng)性強(qiáng)于Cu，F(xiàn)e發(fā)生氧化反應(yīng)，銅絲上發(fā)生吸氧腐蝕，使得周圍顯堿性，酚酞變紅，A、C均錯(cuò)誤。b中Al的活動(dòng)性強(qiáng)于Fe，所以Al作負(fù)極被氧化成Al3＋，無(wú)氣體放出，F(xiàn)e作正極，鐵釘上氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。 【答案】　B 10．以鋅片和銅片為電極，以稀硫酸為電解質(zhì)溶液組成原電池，當(dāng)導(dǎo)線中通過(guò)2 mol電子時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是(多選)(　　) A．鋅片溶解了1 mol，銅片上析出1 mol氫氣 B．兩極上溶解和析出的物質(zhì)的質(zhì)量相等 C．鋅片溶解了1 g，銅片上析出1 g氫氣 D．鋅片溶解了1 mol，硫酸消耗了1 mol 【解析】　Zn、Cu作電極，以H2SO4為電解質(zhì)溶液的電池反應(yīng)為 Zn?。2SO4===ZnSO4＋H2↑　2e－ 1 mol 1 mol 1 mol 2 mol 65 g 2 g 故通過(guò)2 mol電子時(shí)，溶解1 mol Zn片，同時(shí)銅極產(chǎn)生1 mol H2，消耗1 mol H2SO4。 【答案】　AD 二、非選擇題 11．由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象填表。 裝置 現(xiàn)象 金屬A不 斷溶解 C的質(zhì)量 增加 A上有氣 體產(chǎn)生 正極反應(yīng)式 四種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序： 【解析】　由原電池的組成條件和反應(yīng)現(xiàn)象可知電極的活潑性：A>B，B>C，D>A，故D>A>B>C。①中正極為2H＋＋2e－===H2↑；②中正極Cu2＋＋2e－===Cu；③中正極反應(yīng)為：2H＋＋2e－===H2↑。 【答案】　2H＋＋2e－===H2↑　Cu2＋＋2e－===Cu 2H＋＋2e－===H2↑　D＞A＞B＞C 12．如圖所示的裝置，在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細(xì)絲，使之平衡。小心地從燒杯中央滴入CuSO4溶液。 (1)片刻后可觀察到的現(xiàn)象是(指懸吊的金屬圈)________。 A．鐵圈和銀圈左右搖擺不定 B．鐵圈和銀圈仍保持平衡狀態(tài)不變 C．鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜 D．銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜 (2)產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是__________________________________________________。 【解析】　該裝置是一個(gè)Fe為負(fù)極、Ag為正極、CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液的原電池。 【答案】　(1)D　(2)原電池反應(yīng)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，生成的銅附著在銀圈上 13．一個(gè)完整的氧化還原反應(yīng)方程式可以拆分，寫(xiě)成兩個(gè)“半反應(yīng)式”，一個(gè)是“氧化反應(yīng)”式，一個(gè)是“還原反應(yīng)”式。如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，可以寫(xiě)成：氧化反應(yīng)：Cu－2e－===Cu2＋；還原反應(yīng)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。 (1)根據(jù)以上信息將反應(yīng)3NO2＋H2O===2H＋＋2NO3－＋NO拆分為兩個(gè)“半反應(yīng)式”：氧化反應(yīng)式_________________________________________________________________； 還原反應(yīng)式__________________________。 (2)已知某一反應(yīng)的“半反應(yīng)式”為CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O；O2＋2H2O＋4e－===4OH－，則總反應(yīng)式為_(kāi)___________________________。 【解析】　(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，通過(guò)分析化合價(jià)變化，發(fā)生氧化反應(yīng)的為負(fù)極反應(yīng)，發(fā)生還原反應(yīng)的為正極反應(yīng)，因此“氧化反應(yīng)”式為2NO2＋2H2O－2e－===2NO3－＋4H＋，“還原反應(yīng)”式為NO2＋2H＋＋2e－===NO＋H2O。 (2)本題已給出了兩個(gè)“半反應(yīng)式”，因此據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等，將二式合并，即得總反應(yīng)式：CH4＋2O2＋2OH－===CO32－＋3H2O。 【答案】　(1)2NO2＋2H2O－2e－===2NO3－＋4H＋ NO2＋2H＋＋2e－===NO＋H2O (2)CH4＋2O2＋2OH－===CO32－＋3H2O 14．(能力PK題)(1)將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，兩電極間連接一個(gè)電流計(jì)。 鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)：________________； 銀片上發(fā)生的電極反應(yīng)：________________。 (2)若該電池中兩電極的總質(zhì)量為60 g，工作一段時(shí)間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質(zhì)量為47 g，試計(jì)算： ①產(chǎn)生氫氣的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)； ②通過(guò)導(dǎo)線的電量。(已知NA＝6.021023mol－1，電子電量為1.6010－19C) 【解析】　(1)由鋅片、銀片、稀H2SO4組成的原電池中很顯然鋅片為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋；銀片為正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑。 (2)兩電極的總質(zhì)量為60 g，工作一段時(shí)間后，取出洗凈干燥稱重為47 g，說(shuō)明鋅片反應(yīng)掉13 g，根據(jù)總反應(yīng)式可知消耗的Zn和產(chǎn)生的H2的物質(zhì)的量的比為1∶1。 ①V(H2)＝22.4 Lmol－1＝4.48 L ②通過(guò)導(dǎo)線的總電量＝26.021023 mol－11.610－19 C＝3.85104 C 【答案】　(1)Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑ (2)①4.48 L　②3.85104 C