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2019-2020年高中化學(xué) 第一章 第3節(jié) 第1課時(shí) 原電池的工作原理 化學(xué)電源課時(shí)作業(yè) 魯科版選修4 一、選擇題（本題包括7小題，每小題6分，共42分） 1. 下列各裝置中，不能構(gòu)成原電池的是（電解質(zhì)都為稀硫酸）( ) A. B. C. D. 答案：D 解析：原電池的構(gòu)成條件：（1）有活潑性不同的兩種材料作為電極材料；（2）兩電極和電解質(zhì)溶液共同構(gòu)成一個(gè)閉合電路；（3）必須有能夠自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生。D沒有形成閉合回路，故選D。 2. 關(guān)于下圖所示的裝置敘述正確的是（ ） A．裝置A 是電解池，裝置B是原電池 B．裝置A 是原電池，裝置B是電解池 C．電子由裝置A中碳棒流向B 裝置中碳棒 D．工作一段時(shí)間后，A 裝置中稀H2SO4溶液質(zhì)量減輕，B裝置中CuCl2溶液質(zhì)量減輕 【答案】B 【解析】依據(jù)電極可推知A是原電池，則B為電解池， A池中Fe為負(fù)極，F(xiàn)e溶解，失去電子，電子由A池中Fe流向B 裝置中碳棒，而溶液的質(zhì)量增加。 3.關(guān)于如下圖所示裝置的敘述，正確的是（ ） A．銅是陽極，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 答案：D 解析：從圖中可以看出這是原電池，原電池的電極名稱應(yīng)說是正、負(fù)極，故A錯(cuò)；而原電池是活潑金屬被消耗，故B錯(cuò)；負(fù)極（Zn）的電子經(jīng)導(dǎo)線流向正極（Cu），故電流方向與電子流向相反，故C錯(cuò)。 4.下列說法中，正確的是（ ） A.構(gòu)成原電池兩個(gè)電極的材料必須是兩種金屬 B.由銅，鋅作電極與硫酸銅溶液組成的原電池中銅是正極 C.電子通過外導(dǎo)線由鋅流向銅，通過硫酸溶液被氫離子得到放氫氣 D.銅、鋅原電池工作時(shí)，若有13g鋅溶解，電路中有0.2mol電子通過 答案：B 解析：構(gòu)成原電池電極的材料也可以是碳棒，A錯(cuò)； 原電池中金屬性弱的做原電池的正極，B正確；電子由鋅流向銅，H+在銅電極上得電子放出氫氣，C錯(cuò)；銅、鋅原電池工作時(shí)，若有13g鋅溶解，電路中有0.4mol電子通過，D錯(cuò)。 5.關(guān)于鉛蓄電池的說法正確的是( ) A．在放電時(shí)，正極發(fā)生的反應(yīng)是 B．在放電時(shí)，該電池的負(fù)極材料是鉛板 C．在充電時(shí)，電池中硫酸的濃度不斷變小 D．在充電時(shí)，陽極發(fā)生的反應(yīng)是 答案：B 解析：鉛蓄電池的放電和充電反應(yīng)為：，放電過程是原電池原理，充電過程是電解池原理，選B。 6.氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上自發(fā)進(jìn)行時(shí)，便能構(gòu)成原電池反應(yīng)，下列氧化還原反應(yīng)在一定條件下不能構(gòu)成原電池反應(yīng)的是(　　) A.2FeCl2＋Cl2===2FeCl3 B.Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag C.Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O D.2H2＋O2===2H2O 答案：C 解析：A、B、D項(xiàng)所示反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)，且氧化劑和還原劑分別屬于不同的物質(zhì)，符合題意.C項(xiàng)雖是氧化還原反應(yīng)，但氧化劑和還原劑均為Na2S2O3，不合題意。 7. 甲乙兩位同學(xué)一起做水果電池的實(shí)驗(yàn)，測得數(shù)據(jù)如下： 甲同學(xué)提出的問題，乙同學(xué)解釋不正確的是 【答案】C 【解析】水果電池的電壓與電極的材料也有很大的關(guān)系，C錯(cuò)。 二、非選擇題（本題包括4個(gè)大題，共58分） 8.Zn-MnO2干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。 （1）該電池的負(fù)極材料是　　　　。電池工作時(shí)，電子流向　　　　（填“正極”或“負(fù)極”）。 （2）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2+，會(huì)加速某電極的腐蝕，其主要原因是　　　　。欲除去Cu2+，最好選用下列試劑中的　　　　（填代號）。 a.NaOH b.Zn　　　　c.Fe d.NH3H2O (3)MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應(yīng)式是 　　　　。若電解電路中通過2mol電子，MnO2的理論產(chǎn)量為　　　　。 答案：（1）Zn（或鋅） 正極 （2）鋅與還原出來的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕 b （3）2H++2e-→H2 ,87g 解析：（1）負(fù)極上是失電子的一極 Zn失電子有負(fù)極經(jīng)外電路流向正極。 （2）鋅與還原出來的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。除雜的基本要求是不能引入新雜質(zhì)，所以應(yīng)選Zn將Cu2+ 置換為單質(zhì)而除去。 （3）陰極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)， H+得電子生成氫氣。因?yàn)镸nSO4～MnO2～2 e-,通過2mol電子產(chǎn)生1molMnO2，質(zhì)量為87g。 9.燃料電池是使氣體燃料氧化直接產(chǎn)生電流的裝置，燃料電池的研究是本世紀(jì)最具挑戰(zhàn)性的課題之一。最近有人制造了一種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入丁烷，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y2O3(三氧化二釔)的ZrO2(二氧化鋯)晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－。試回答下列問題： (1)該電池放電時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為： ________________________________________________________________________。 (2)該燃料電池的電極反應(yīng)式為： 正極：13O2＋52e－―→26O2－ 負(fù)極：2C4H10＋26O2－－52e－―→8CO2＋10H2O 則固體電解質(zhì)中的O2－向________極移動(dòng)(填“正”或“負(fù)”)。 (3)某金屬的相對原子質(zhì)量為52.00，用上述電池電解該金屬的一種含氧酸鹽的酸性水溶液時(shí)，陽極每放出3 360 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氧氣，陰極析出金屬10.4 g，在該含氧酸鹽中金屬的化合價(jià)為________，在該實(shí)驗(yàn)中，若不考慮能量的損失，電池中消耗丁烷的質(zhì)量最少是____________g(結(jié)果精確至0.01 g)。 答案：(1)2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O　(2)負(fù)　(3)＋3　1.34 解析：(1)2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O； (2)根據(jù)電極反應(yīng)式可知氧離子由正極移向負(fù)極； (3)設(shè)金屬的化合價(jià)為x，則根據(jù)得失電子守恒關(guān)系可得4＝x 所以可得x＝3，故此過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.6 mol，所以消耗的丁烷的質(zhì)量為1.34 g。 10.新型高能鈉硫電池以熔融的鈉、硫?yàn)殡姌O，以導(dǎo)電的陶瓷為固體電解質(zhì)。該電池放電時(shí)為原電池，充電時(shí)為電解池，反應(yīng)原理為：2Na＋xSNa2Sx。 (1)放電時(shí)Na發(fā)生________反應(yīng)，S作________極。 (2)充電時(shí)Na所在電極與直流電源的________極相連。 (3)放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為 ________________________________________________________________________； 充電時(shí)陽極反應(yīng)為 ________________________________________________________________________。 (4)用此電池作電源電解飽和NaCl溶液，當(dāng)陽極產(chǎn)生33.6 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí)，消耗金屬Na的質(zhì)量為______。 答案： (1)氧化　正　(2)負(fù)　(3)Na－e－―→Na＋　S－2e－―→xS　(4)69 g 解析：該題考查化學(xué)“兩池”(原電池、電解池)的原理及應(yīng)用，以新的科技成果即新型高能鈉硫電池為背景，要求考生學(xué)會(huì)應(yīng)用原電池的原理解釋新問題、新現(xiàn)象。主要考查對知識的應(yīng)用能力、計(jì)算能力、推理能力等。解答本題要仔細(xì)審題，尋找突破口——“電池放電時(shí)為原電池”，根據(jù)原電池的知識，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極；得電子，發(fā)生還原反應(yīng)的電極是正極。(1)Na作負(fù)極，S作正極。負(fù)極反應(yīng)為Na－e－―→Na＋；(2)“充電時(shí)為電解池”，根據(jù)電解的知識，陽極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；陰極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。因此Na所在的電極是陰極，與直流電源的負(fù)極相連，S所在的電極是陽極，與直流電源的正極相連，陽極反應(yīng)式為 S－2e－―→xS。(4)電解飽和NaCl溶液陽極產(chǎn)生的氣體是Cl2，由2Cl－－2e－―→Cl2，又2Na－2e－―→2Na＋，可列式求得Na的質(zhì)量為69克。 11.依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Fe3＋(aq)＋Fe(s) ＝ 3Fe2＋(aq)，設(shè)計(jì)原電池并完成如圖所示實(shí)驗(yàn)。 請回答下列問題： (1)電極X的材料是 ；石墨電極為電池的 極。 (2)B裝置中發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為 ；（2分）表面皿中溶質(zhì)Na2SO4的作用是 。 (3)銅絲b與濾紙接觸處的現(xiàn)象為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；此處電極反應(yīng)方程式為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 答案：(1)鐵 正 (2)Fe3＋＋e－＝Fe2＋ 增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性 (3)濾紙變?yōu)榧t色 O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 解析：將2Fe3＋(aq)＋Fe(s) ＝ 3Fe2＋(aq)拆成兩個(gè)半反應(yīng)，氧化反應(yīng)Fe－2e－＝Fe2＋，還原反應(yīng)F2e3＋＋2e－＝2Fe2＋，可知負(fù)極材料為鐵，則X為鐵，石墨電極為原電池的正極。銅絲a為陽極，b為陰極，活性電極作陽極，陰極水中的H＋放電生成H2和OH－。 ■反思總結(jié)—自我學(xué)習(xí)評價(jià) □錯(cuò)題序號xx □錯(cuò)因分析及對策