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第1节原电池[综合训练]对应学生用书P57一、选择题1．下列装置中，电流表指针能发生偏转的是()答案D解析A项中锌电极和乙烧杯中的电解质溶液不能发生氧化还原反应，不能构成原电池，错误；B项中冰醋酸没有形成溶液而不导电，不构成原电池，错误；C项中装置符合构成原电池的条件，但两极直接接触，相当于短路，因此电路中无电流，错误。2．用稀硫酸作电解质溶液，下列反应可设计成原电池的是()A．H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2OB．Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2OC．AgNO3＋KCl===AgCl↓＋KNO3D．2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑答案B解析A、C两项中的反应均为非氧化还原反应，不能设计成原电池；D项，若将钠放入稀硫酸中，发生反应2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑，但钠与硫酸反应剧烈，故不能用于设计原电池。3．如图，下列说法不正确的是()A．在①装置中锌棒逐渐变细，铜棒无变化B．在②装置中锌棒逐渐变细，铜棒逐渐变粗C．在②装置中部分化学能转化成了电能D．在①②装置中锌棒均被氧化答案B解析A项，在①装置中锌与氢离子反应生成锌离子和氢气，锌棒变细，铜不与氢离子反应，铜棒没有变化；B项，在②装置中锌棒与铜棒通过导线连接形成了闭合回路，构成了原电池，锌失去电子转化为锌离子，锌棒变细，氢离子在铜棒上得电子生成氢气，铜棒不会变粗；C项，②装置实现了化学能到电能的转化。D项，在①②装置中，锌均失去电子发生氧化反应。4．将等质量的两份锌粉装入A、B两试管中，分别加入过量的稀硫酸，并向A试管中加入少量CuSO4溶液。下列图像表示产生H2的体积V(相同状况下)与时间t的关系，其中正确的是()答案D解析A试管中加入少量CuSO4溶液，发生反应Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4，则Cu、Zn、稀硫酸构成原电池，加快产生H2的速率，但由于A试管中有少量Zn与CuSO4发生反应生成Cu，故A试管中参加反应生成H2的Zn比B试管中少，则A试管中产生H2的体积比B试管中小。5．实验发现，298K时，在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置。下列有关说法中正确的是()A．该原电池的正极反应：Zn－2e－===Zn2＋B．左边烧杯中溶液的红色逐渐褪去C．该电池铂电极上有气泡出现D．该电池总反应：3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋答案B解析Zn失去电子，发生氧化反应，Zn为负极，A项错误；Fe3＋被还原为Fe2＋，溶液红色褪去，B项正确；铂电极作正极，无气泡放出，C项错误；该电池总反应：Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，D项错误。原电池正、负极的判断方法(1)由组成原电池的两极材料判断一般情况下，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。(2)根据电流方向或电子流向判断外电路中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。(3)根据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。(4)根据原电池中两极发生的反应判断原电池中，负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应。若给出一个总反应方程式，则可根据化合价升降来判断。(5)根据电极质量的变化判断原电池工作后，一般某一电极质量增加，说明溶液中的阳离子在该电极上放电，即该极为正极；反之，如果某一电极质量减轻，则该电极溶解，即该电极为负极。6．根据如图所示的装置，可判断出下列离子方程式错误的是()A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)答案A解析第一个原电池装置中，Cd作负极，Co作正极，自发进行的氧化还原反应是Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)；第二个原电池装置中，Co作负极，Ag作正极，自发进行的氧化还原反应是2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)。金属活动性：CdCoAg，因此B、C、D三项都正确。由于Cd2＋不能氧化Ag，所以A项不正确。7．有M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接后放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡产生；③N、E用导线连接后放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。则四种金属的还原性由强到弱的顺序是()A．P、M、N、EB．E、N、M、PC．P、N、M、ED．E、P、M、N答案A解析由①知，还原性：MN；由②知，M为原电池正极，故还原性：PM；由③知，N为原电池负极，故还原性：NE。综上所述，还原性：PMNE。8．理论上，自发进行的氧化还原反应均可设计成原电池。已知电池反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O，则其电极反应不可能是()A．O2＋4H＋＋4e－===2H2OB．O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2OD．N2H4＋4H＋＋2e－===2NH＋4答案D解析D项，N2H4得到电子，被还原为NH＋4，而在电池反应中，N2H4失去电子，被氧化为N2，故D项错误。9．控制合适的条件，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，反应达到平衡状态D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，则乙中的石墨电极为负极答案D解析由反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2可知，反应开始时甲中Fe3＋被还原，乙中I－被氧化，A、B两项正确；当电流计读数为零时，则反应达到平衡状态，此时在甲中溶入FeCl2固体，则平衡向逆反应方向移动，乙中I2被还原，则乙中的石墨电极为正极，甲中的石墨电极为负极，故C项正确，D项错误。10．科研人员设想用右图所示装置生产硫酸，下列说法正确的是()A．a为正极，b为负极B．生产过程中H＋向a电极区域运动C．电子从b极向a极移动D．负极反应式为2H2O＋SO2－2e－===SO2－4＋4H＋答案D解析该图为原电池工作原理图，由a、b两极通入的气体可知，a极应为负极，反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋，b极应为正极，该极上O2得电子，所以外电路中电子从a极移向b极；生产过程中氢离子应移向b电极区域。二、非选择题11．某实验室备有如下实验用品：铁片、铜片、锌片、碳棒、FeCl3溶液、ZnCl2溶液、CuCl2溶液、NaCl溶液以及部分导线。试回答下列问题：(1)若选用铜片、碳棒、FeCl3溶液及导线，________(填“能”或“不能”)构成原电池。①若能，请判断该电池的正极材料是________，负极材料是________，正极反应式是______________________，负极反应式是________________________，电池总反应是______________________________。②若不能，请说明原因________________________________________________________________________。(2)若选用铜片、铁片、NaCl溶液及导线并外加电流计，________(填“能”或“不能”)组成原电池装置，现象：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)能①碳棒铜片2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋Cu－2e－===Cu2＋2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(2)能电流计指针有明显变化解析本题考查原电池的构成条件和工作原理，在分析构成条件时，要特别注意三个因素：①活泼程度不同的金属作电极(也可以是金属和导电非金属)；②要有电解质溶液；③要形成闭合回路。第(1)、(2)题中所涉及的装置均符合条件能组成原电池。12．某兴趣小组为了提高电池的效率设计了如图所示的原电池。请回答下列问题。(1)若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，写出电极名称及对应电极反应式：Al片()______________________________，Cu片()______________________________。(2)若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，写出电极名称及对应电极反应式：Al片()______________________________，Cu片()______________________________。答案(1)负极Al－3e－===Al3＋正极2H＋＋2e－===H2↑(2)正极NO－3＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O负极Cu－2e－===Cu2＋解析(1)若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，实质上是由Al－稀硫酸－Cu组成的原电池，由于Al比Cu活泼，所以Al作负极，Al失电子被氧化为Al3＋，Cu作正极，溶液中的H＋得电子被还原为H2。(2)若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，实质上是由Al－浓硝酸－Cu组成的原电池，由于Al遇浓硝酸发生钝化，Al作正极，Cu作负极，Cu失电子被氧化为Cu2＋。原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关。如镁－铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极，但若以氢氧化钠溶液为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极；再如Al－Cu在浓HNO3中Cu作负极(常温下Al在浓HNO3中钝化)，在稀HNO3中Al作负极。