2017-2018學(xué)年高中化學(xué) 專題1 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 第二單元 第一課時(shí) 原電池的工作原理學(xué)案 蘇教版選修4.doc

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第一課時(shí)　原電池的工作原理 ————————————————————————————————————— [課標(biāo)要求] 1．了解原電池的工作原理和構(gòu)成原電池的條件。 2．能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。 3．能根據(jù)提供的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池。 1.原電池構(gòu)成“四條件”：①活潑性不同的兩電極；②浸入電解質(zhì)溶液中；③形成閉合回路；④能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。 2.原電池正、負(fù)極判斷的“五招”： (1)正極：①活潑性較弱的金屬或非金屬；②流入電子或電流流出；③發(fā)生還原反應(yīng)；④陽(yáng)離子流向的極；⑤電極增重或有氣體產(chǎn)生的極。 (2)負(fù)極：①活潑性較強(qiáng)的金屬；②流出電子或電流流入；③發(fā)生氧化反應(yīng)；④陰離子流向的極；⑤電極不斷溶解(質(zhì)量減少)的極。 原電池的工作原理 1．銅鋅原電池的工作原理 裝置 電極 Zn Cu 反應(yīng)現(xiàn)象 逐漸溶解 銅片上有紅色物質(zhì)析出 電極名稱 負(fù)極 正極 得失電子 失電子 得電子 電子流向 電子流出 電子流入 電流方向 電流流入 電流流出 反應(yīng)類型 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 電極反應(yīng)式 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 總電池反應(yīng)式 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 2.原電池的構(gòu)成條件 3．鹽橋的成分及作用 1．銅鋅原電池中正、負(fù)極材料是什么？寫出正、負(fù)極反應(yīng)式。 提示：Zn作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋；Cu作正極，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu。 2．原電池裝置中，鹽橋中離子移動(dòng)的方向是什么？ 提示：鹽橋中的Cl－移向負(fù)極(ZnSO4溶液)，K＋移向正極(CuSO4溶液)。 3．原電池裝置中，鹽橋的作用是什么？ 提示：①形成閉合回路；②保持兩溶液呈電中性，使電池反應(yīng)能持續(xù)發(fā)生。 1．原電池工作原理圖解 2．原電池正、負(fù)極的判斷 (1)判斷方法 ①由電極材料判斷。一般是較活潑的金屬為負(fù)極，活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。 ②由電流方向或電子流向判斷。電流是由正極流向負(fù)極；電子是由負(fù)極流向正極。 ③由電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向判斷。陽(yáng)離子移向的極是正極，陰離子移向的極是負(fù)極。 ④由原電池兩極發(fā)生反應(yīng)的類型判斷。發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的電極是正極。 ⑤根據(jù)電極現(xiàn)象判斷。溶解的一極為負(fù)極，增重或有氣泡放出的一極為正極。 (2)注意事項(xiàng) 原電池的電極類型不僅跟電極材料有關(guān)，還與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)有關(guān)。如鎂鋁電極在稀硫酸中構(gòu)成原電池，鎂為負(fù)極，鋁為正極；而鎂鋁電極在氫氧化鈉溶液中構(gòu)成原電池，鋁為負(fù)極，鎂為正極；FeCu濃HNO3構(gòu)成的原電池，F(xiàn)e鈍化，而Cu作負(fù)極。 3．帶鹽橋原電池裝置中兩個(gè)“半電池” 以鋅銅原電池為例，如圖所示： (1)ZnZnSO4半電池：在ZnSO4溶液中，鋅片逐漸溶解，即Zn被氧化，鋅原子失去電子，形成Zn2＋進(jìn)入溶液，即Zn－2e－===Zn2＋；從鋅片上釋放出的電子，經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向銅片。 (2)CuCuSO4半電池：CuSO4溶液中的Cu2＋從銅片上得到電子，還原為銅單質(zhì)并沉積在銅片上，即Cu2＋＋2e－===Cu。 (3)鹽橋的作用：電池工作時(shí)，鹽橋中的Cl－會(huì)移向ZnSO4溶液，K＋移向CuSO4溶液，使兩溶液均保持電中性。當(dāng)取出鹽橋后，形成斷路，反應(yīng)停止。 1.關(guān)于如圖所示裝置的敘述，正確的是(　　) A．銅是負(fù)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：選D　由所給圖示可知，Zn為原電池負(fù)極，失去電子被氧化，電子經(jīng)導(dǎo)線流向正極銅電極，溶液中的氫離子在正極得到電子而被還原為H2；電流方向與電子流動(dòng)的方向相反。 2．銅鋅原電池(如下圖)工作時(shí)，下列敘述正確的是(　　) A．正極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋ B．電池反應(yīng)為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu C．在外電路中，電子從負(fù)極流向正極 D．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液 解析：選BC　A項(xiàng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn－2e－===Zn2＋；B項(xiàng)，由正、負(fù)兩極發(fā)生的電極反應(yīng)合并得總反應(yīng)：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu；C項(xiàng)，電子流向?yàn)樨?fù)極沿導(dǎo)線到正極；D項(xiàng)，由于Cu2＋放電，為使CuSO4溶液保持電中性，則鹽橋中的K＋移向CuSO4溶液，Cl－移向ZnSO4溶液。 原電池原理的應(yīng)用 1．加快化學(xué)反應(yīng)速率 構(gòu)成原電池的反應(yīng)速率比直接接觸的反應(yīng)速率快。如實(shí)驗(yàn)室制H2時(shí)，粗鋅比純鋅與稀硫酸反應(yīng)快，或向溶液中滴入幾滴CuSO4溶液，反應(yīng)加快。 2．比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱 (1)對(duì)于酸性電解質(zhì)，一般是作負(fù)極的金屬活動(dòng)性強(qiáng)，作正極的金屬活動(dòng)性較弱。 (2)常用比較方法 3．設(shè)計(jì)原電池 Ⅰ.一般思路 (1)理論上，自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，可以設(shè)計(jì)成原電池。 (2)外電路。 (3)內(nèi)電路：將兩電極浸入電解質(zhì)溶液中，陰、陽(yáng)離子作定向移動(dòng)。 Ⅱ.設(shè)計(jì)方法——“兩極一液一連線” (1)根據(jù)電池總反應(yīng)寫出電極反應(yīng)式。 (2)電極材料的選擇：電池的電極必須導(dǎo)電。一般電池中的負(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，容易失去電子，因此負(fù)極一般是活潑的金屬材料；正極和負(fù)極不能用同一種材料，兩個(gè)電極可以是活潑性不同的兩種金屬，或一種金屬和非金屬。例如，銅鋅原電池中，鋅板作電池的負(fù)極，銅板作電池的正極。 (3)電解質(zhì)溶液的選擇：電解質(zhì)溶液是為負(fù)極提供放電的物質(zhì)，因此，電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。例如：ZnCu稀H2SO4形成的原電池中，Zn與稀H2SO4能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 (4)形成閉合回路。 1．有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下： 實(shí)驗(yàn)裝置 部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 a極質(zhì)量減??；b極質(zhì)量增加 b極有氣體產(chǎn)生；c極無(wú)變化 d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生 電流從a極流向d極 由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是(　　) A．a(chǎn)>b>c>d　　　　　　 B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>c 解析：選C　由第一個(gè)裝置a極溶解，可知a極是負(fù)極，金屬活動(dòng)性a>b，第二個(gè)裝置依據(jù)氧化性、還原性的規(guī)律知金屬活動(dòng)性b>c，故第三個(gè)裝置的金屬活動(dòng)性d>c，由第四個(gè)裝置電流從a→d，則電子從d→a，故金屬活動(dòng)性d>a。 2．將2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)反應(yīng)設(shè)計(jì)的原電池如下圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)電極X的材料是________，電解質(zhì)溶液Y是________。 (2)外電路中的電子是從________電極流向________電極。 (3)銀電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________。 解析：由總反應(yīng)知負(fù)極反應(yīng)：Cu－2e－===Cu2＋；正極反應(yīng)：2Ag＋＋2e－===2Ag。(1)由圖示分析知X作負(fù)極，電極材料是銅，Y中電解液中含Ag＋，只能是AgNO3溶液。(2)在外電路中，電子從負(fù)極流向正極，故電子從X電極流向Ag電極。 答案：(1)Cu　AgNO3　(2)X(或Cu)　Ag (3)2Ag＋＋2e－===2Ag [三級(jí)訓(xùn)練節(jié)節(jié)過(guò)關(guān)]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．有關(guān)原電池的下列說(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：選C　在原電池工作時(shí) ，電子由負(fù)極流向正極，A錯(cuò)誤；在原電池中，活潑金屬作負(fù)極，不一定是鋅，B錯(cuò)誤；原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，C正確，D錯(cuò)誤。 2．在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是(　　) A．負(fù)極附近的SO濃度逐漸增大 B．電子通過(guò)導(dǎo)線由銅片流向鋅片 C．正極有O2逸出 D．銅片上有H2逸出 解析：選AD　在ZnCuH2SO4組成的原電池中，Zn為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，正極上產(chǎn)生H2，電子由鋅片流向銅片，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。 3．事實(shí)證明，原電池中發(fā)生的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)。利用下列化學(xué)反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池的是(　　) A．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH>0 B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH<0 C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH<0 D．CaCO3(s)＋2HCl(aq)===CaCl2(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)　ΔH<0 解析：選C　原電池反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，由條件知是放熱反應(yīng)，A為吸熱反應(yīng)，B、D不是氧化還原反應(yīng)。 4．一個(gè)原電池總反應(yīng)的離子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，該反應(yīng)的原電池的正確組成是(　　) 選項(xiàng) A B C D 正極 Zn Cu Cu Mg 負(fù)極 Cu Zn Zn Zn 電解質(zhì)溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 CuCl2 解析：選C　根據(jù)Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu知，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)，Zn－2e－===Zn2＋，是電池負(fù)極；正極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，故正極材料可以是石墨或Cu等，電解質(zhì)溶液應(yīng)是可溶性銅鹽溶液，C項(xiàng)符合。 5．(1)下列裝置屬于原電池的是________。 (2)在選出的原電池中，________是負(fù)極，發(fā)生________反應(yīng)，________是正極，該極的現(xiàn)象是________________________________________________________________________。 (3)此原電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________。 解析：(1)根據(jù)構(gòu)成原電池的條件判斷：⑤屬于原電池。(2)(3)在⑤原電池中，F(xiàn)e為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，Cu表面有氣泡產(chǎn)生，反應(yīng)為Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。 答案：(1)⑤　(2)Fe　氧化　Cu　Cu表面有氣泡產(chǎn)生 (3)Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ 6．(1)事實(shí)證明，能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)成原電池的是________(填字母，下同)。 a．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH>0 b．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH<0 c．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH<0 若以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，依據(jù)所選反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，其正極的電極反應(yīng)為_(kāi)_____________________。 (2)某同學(xué)用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂－KNO3的U形管)設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池，如圖所示，下列判斷中正確的是________。 a．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，左側(cè)燒杯中NO濃度不變 b．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池能繼續(xù)工作 c．若開(kāi)始時(shí)用U形銅代替鹽橋，裝置中無(wú)電流產(chǎn)生 d．若開(kāi)始時(shí)用U形銅代替鹽橋，U形銅的質(zhì)量不變 解析：(1)根據(jù)題中信息，設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，排除a，根據(jù)已學(xué)知識(shí)，原電池反應(yīng)必是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，排除c。原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，由于是堿性介質(zhì)，則電極反應(yīng)中不應(yīng)出現(xiàn)H＋，故正極的電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。(2)該原電池的工作原理是Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，鹽橋起形成閉合回路和平衡電荷的作用，因此當(dāng)電池工作時(shí)，鹽橋中的NO向負(fù)極移動(dòng)，因此左側(cè)燒杯中NO的濃度將增大，a錯(cuò)誤。當(dāng)取出鹽橋，不能形成閉合回路，電池處于斷路狀態(tài)，不能繼續(xù)工作，b錯(cuò)誤。若開(kāi)始時(shí)用U形銅代替鹽橋，則左側(cè)燒杯相當(dāng)于電解裝置，而右側(cè)燒杯相當(dāng)于原電池裝置，電極反應(yīng)從左往右依次為陽(yáng)極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，負(fù)極：Cu－2e－===Cu2＋，正極Ag＋＋e－===Ag，由此可知c錯(cuò)誤、d正確。 答案：(1)b　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　(2)d 一、單項(xiàng)選擇題 1．下列裝置中，能構(gòu)成原電池的是(　　) 解析：選D　酒精為非電解質(zhì)，A錯(cuò)誤；選項(xiàng)B中未使用鹽橋，沒(méi)有形成閉合回路；C項(xiàng)中兩個(gè)電極材料相同，不能形成原電池。依據(jù)原電池的構(gòu)成條件可知D正確。 2．下列四位同學(xué)的說(shuō)法正確的是(　　) 解析：選A　在原電池中，較活潑的金屬作負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線流向正極，內(nèi)電路中，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，故只有A項(xiàng)正確。 3.有關(guān)如圖所示原電池的敘述，正確的是(鹽橋中裝有含瓊膠的KCl飽和溶液)(　　) A．銅片上有氣泡逸出 B．取出鹽橋后，檢流計(jì)依然發(fā)生偏轉(zhuǎn) C．反應(yīng)中，鹽橋中的K＋會(huì)移向CuSO4溶液 D．反應(yīng)前后銅片質(zhì)量不改變 解析：選C　由題圖可得知，Cu為正極，電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，則銅片上應(yīng)有固體析出，反應(yīng)后銅片質(zhì)量增加，所以A、D均錯(cuò)誤；取出鹽橋后，原電池成斷路，因此檢流計(jì)不會(huì)再發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B錯(cuò)誤；鹽橋中的K＋會(huì)移向正極即移向CuSO4溶液，C正確。 4.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，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 解析：選D　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，負(fù)極反應(yīng)Fe－2e－===Fe2＋，正極反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu，因此，鐵圈質(zhì)量減小，銀圈質(zhì)量 增大。 5．X、Y、Z、W四種金屬分別用導(dǎo)線兩兩相連浸入稀硫酸中組成原電池。X、Y相連時(shí)，X為負(fù)極，Z、W相連時(shí)，電流方向是W→Z；X、Z相連時(shí)，Z極上產(chǎn)生大量氣泡，W、Y相連時(shí)，W極發(fā)生氧化反應(yīng)。據(jù)此判斷四種金屬的活動(dòng)性順序是(　　) A．X>Z>W>Y　　　　　 B．Z>X>Y>W C．X>Y>Z>W D．Y>W>Z>X 解析：選A　X、Y相連，X為負(fù)極，活動(dòng)性X>Y；Z、W相連，電流W→Z，活動(dòng)性Z>W；X、Z相連，Z放氣泡，活動(dòng)性X>Z；W、Y相連，W被氧化，活動(dòng)性W>Y。則活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)閄>Z>W>Y。 二、不定項(xiàng)選擇題 6.如圖所示的原電池裝置，X、Y為兩電極，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，外電路中的電子流向如圖所示，對(duì)此裝置的下列說(shuō)法正確的是(　　) A．外電路的電流方向?yàn)閅→外電路→X B．若兩電極分別為Zn和石墨棒，則X為石墨棒，Y為Zn C．若兩電極都是金屬，則它們的活潑性為X>Y D．X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng) 解析：選AC　由圖可知，電子的流動(dòng)方向是X→外電路→Y，則電流的方向?yàn)閅→外電路→X；X為原電池的負(fù)極，Y為正極，X的活動(dòng)性比Y的強(qiáng)；X極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)，Y極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)，B、D錯(cuò)誤，A、C正確。 7．實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備較快地制取氫氣，可采用的方法是(　　) A．用純鋅與稀H2SO4溶液反應(yīng) B．用純鋅與濃HCl溶液反應(yīng) C．用粗鋅與HNO3溶液反應(yīng) D．用在CuSO4溶液中浸泡過(guò)的鋅與稀H2SO4溶液反應(yīng) 解析：選D　B項(xiàng)會(huì)混入大量的HCl；C項(xiàng)不產(chǎn)生H2；D項(xiàng)中鋅表面有置換出的銅，放入稀H2SO4溶液時(shí)，會(huì)構(gòu)成原電池而加快H2的逸出，故A錯(cuò)誤、D正確。 8．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：選D　Fe為負(fù)極，F(xiàn)e－2e－===Fe2＋；Ag為正極：2H＋＋2e－===H2↑，Cl－的濃度基本不變。 三、非選擇題 9．A、B、C、D四種金屬按下表中的裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 裝置 現(xiàn)象 二價(jià)金屬A不斷溶解 C的質(zhì)量增加 A上有氣泡產(chǎn)生 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問(wèn)題： (1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)是_________________________________________。 (2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)是________________________________________。 (3)裝置丙中溶液的pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)四種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是____________________________________。 解析：甲、乙、丙均為原電池裝置。依據(jù)原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負(fù)極、B為正極，活動(dòng)性A>B；乙中C極質(zhì)量增加，即析出Cu，則B為負(fù)極，活動(dòng)性B>C；丙中A上有氣體即H2產(chǎn)生，則A為正極，活動(dòng)性D>A，隨著H＋的消耗，溶液pH逐漸變大。 答案：(1)A－2e－===A2＋ (2)Cu2＋＋2e－===Cu (3)變大　(4)D>A>B>C 10．為了避免鋅片與Cu2＋直接接觸發(fā)生反應(yīng)而影響原電池的放電效率，有人設(shè)計(jì)了如下裝置，按要求完成以下填空： (1)此裝置工作時(shí)，可以觀察到的現(xiàn)象是____________________________________ ________________________________________________________________________， 電池總反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________________________。 (2)以上電池中，鋅和鋅鹽溶液組成__________，銅和銅鹽溶液組成__________，中間通過(guò)鹽橋連接起來(lái)。 (3)電池工作時(shí)，硫酸鋅溶液中SO向________移動(dòng)，硫酸銅溶液中SO向________移動(dòng)。 (4)此鹽橋內(nèi)為飽和KCl溶液，鹽橋是通過(guò)________移動(dòng)來(lái)導(dǎo)電的。在工作時(shí)，K＋移向________。 解析：該裝置為鋅銅原電池，總反應(yīng)式為Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋，電池工作時(shí)，觀察到：①電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，②鋅片不斷溶解，③銅片上有紅色物質(zhì)析出，其中Zn與ZnSO4溶液組成鋅半電池，Cu與CuSO4溶液組成銅半電池。電池工作時(shí)，ZnSO4溶液中SO向負(fù)極(鋅電池)移動(dòng)，CuSO4溶液中SO向鹽橋移動(dòng)，而鹽橋中，K＋向正極區(qū)(CuSO4溶液)移動(dòng)，Cl－向負(fù)極區(qū)(ZnSO4溶液)移動(dòng)，這樣靠離子的移動(dòng)形成閉合回路而導(dǎo)電。 答案：(1)電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，鋅片逐漸溶解，銅片上有紅色物質(zhì)析出　Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu (2)鋅半電池　銅半電池　(3)鋅電極　鹽橋 (4)離子　正極區(qū)(CuSO4溶液) 一、單項(xiàng)選擇題 1．有關(guān)電化學(xué)知識(shí)的描述正確的是(　　) A．CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的熱，故可把該反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，把其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B．某原電池反應(yīng)為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋中可以是由KCl飽和溶液制得的瓊脂 C．因?yàn)殍F的活動(dòng)性強(qiáng)于銅，所以將鐵、銅用導(dǎo)線連接后放入濃硝酸中，若能組成原電池，必是鐵作負(fù)極，銅作正極 D．理論上說(shuō)，任何能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可被設(shè)計(jì)成原電池 解析：選D　CaO＋H2O===Ca(OH)2不是氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計(jì)成原電池，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)中會(huì)發(fā)生反應(yīng)：KCl＋AgNO3===AgCl↓＋KNO3，生成的AgCl會(huì)使鹽橋的導(dǎo)電性減弱，所以鹽橋中不能使用KCl，可換成KNO3，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于鐵遇到濃硝酸會(huì)發(fā)生鈍化，而銅可與之發(fā)生反應(yīng)：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，Cu失電子被氧化，作原電池的負(fù)極，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．將純鋅片和純銅片按圖所示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時(shí)間，以下敘述正確的是(　　) A．兩燒杯中銅片表面均無(wú)氣泡產(chǎn)生 B．甲中銅片是正極，乙中銅片是負(fù)極 C．兩燒杯中溶液的H＋濃度均減小 D．產(chǎn)生氣泡的速度甲比乙慢 解析：選C　由題目中所給圖示可知，甲中形成閉合回路，符合形成原電池的條件，其中銅作正極，發(fā)生電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑；乙不能構(gòu)成閉合回路，不能形成原電池，只在鋅片上發(fā)生反應(yīng)Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，兩者都消耗H＋。由于原電池的形成，故甲的反應(yīng)速率比乙快。 3．結(jié)合下圖判斷，下列敘述不正確的是(　　) A．Ⅰ、Ⅱ的反應(yīng)原理均是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu B．Ⅰ、Ⅱ中均有電子轉(zhuǎn)移，均是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 C．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，Ⅰ、Ⅱ中CuSO4溶液顏色均漸漸變淺 D．取a中溶液，加足量Ba(NO3)2溶液，過(guò)濾后向?yàn)V液中加AgNO3溶液，有沉淀產(chǎn)生 解析：選B?、裰邪l(fā)生的是化學(xué)反應(yīng)，沒(méi)有電能產(chǎn)生，Ⅱ中發(fā)生的是電化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，但二者的反應(yīng)原理都是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，Ⅰ、Ⅱ中(Cu2＋)逐漸減小，溶液顏色均漸漸變淺，C項(xiàng)正確；在原電池工作過(guò)程中，鹽橋中的Cl－移向負(fù)極，即a中溶液含有Cl－故取a中溶液，加足量Ba(NO3)2溶液，過(guò)濾后向?yàn)V液中加AgNO3溶液，有AgCl沉淀產(chǎn)生，D項(xiàng)正確。 4.298 K時(shí)，在FeCl3溶液中加少量鋅粒后，F(xiàn)e3＋被還原成Fe2＋。據(jù)此某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如圖所示的原電池裝置。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．正極電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋ B．左邊燒杯中溶液的紅色變淺 C．Pt電極上有氣泡出現(xiàn) D．該電池的總反應(yīng)為3Zn＋2Fe3＋===3Zn2＋＋2Fe 解析：選B　A項(xiàng)，反應(yīng)Zn－2e－===Zn2＋為負(fù)極反應(yīng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，左邊燒杯中發(fā)生反應(yīng)Fe3＋＋e－===Fe2＋，F(xiàn)e3＋濃度減小，溶液的紅色變淺，正確；C項(xiàng)，Pt電極上發(fā)生的反應(yīng)為Fe3＋＋e－===Fe2＋，沒(méi)有氣泡出現(xiàn)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，根據(jù)題目所給信息知，該電池總反應(yīng)為Zn＋2Fe3＋===Zn2＋＋2Fe2＋，錯(cuò)誤。 5．如圖所示裝置中，可觀察到檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，M棒變粗，N棒變細(xì)，由此判斷下表中所列M、N、P物質(zhì)，其中可以成立的是(　　) 選項(xiàng) M N P A 鋅 銅 稀硫酸溶液 B 銅 鋅 稀鹽酸 C 銀 鋅 硝酸銀溶液 D 鋅 鐵 硝酸鐵溶液 解析：選C　N棒變細(xì)，說(shuō)明N為較活潑金屬作負(fù)極，M棒變粗，說(shuō)明M為正極，電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子得電子析出金屬。 二、不定項(xiàng)選擇題 6.用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂KNO3的U形管)構(gòu)成一個(gè)原電池(如圖)。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是(　　) A．在外電路中，電流由銅電極流向銀電極 B．正極反應(yīng)為Ag＋＋e－===Ag C．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作 D．將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同 解析：選BD　由于活動(dòng)性：Cu>Ag，則Cu作負(fù)極，電解質(zhì)溶液為Cu(NO3)2溶液；Ag作正極，電解質(zhì)溶液為AgNO3溶液，鹽橋形成閉合回路。A在外電路中，電流由銀電極流向銅電極，錯(cuò)誤；B正極為溶液中Ag＋得到電子被還原變?yōu)锳g，電極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag，正確；C實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，因?yàn)椴荒苄纬砷]合回路，所以原電池不能繼續(xù)工作，錯(cuò)誤；D將銅片浸入AgNO3溶液中，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同，正確。 7．某原電池裝置如圖所示。下列有關(guān)敘述中，正確的是(　　) A．Fe作正極，發(fā)生還原反應(yīng) B．負(fù)極反應(yīng)：Al－3e－＋3OH－===Al(OH)3↓ C．工作一段時(shí)間后，盛有稀硫酸溶液的燒杯中pH不變 D．鹽橋中的Cl－向左邊燒杯中移動(dòng)，使該燒杯中溶液保持電中性 解析：選AD　A項(xiàng)，鋁的金屬性強(qiáng)于鐵，則鋁是負(fù)極，鐵是正極，鐵上發(fā)生還原反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，鋁是負(fù)極，失去電子，電極反應(yīng)式為Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，工作一段時(shí)間后，盛有稀硫酸溶液的燒杯中氫離子放電，濃度降低，則pH增大，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，鋁是負(fù)極，則鹽橋中的Cl－向左邊燒杯中移動(dòng)，使該燒杯中溶液保持電中性，D正確。 8．有關(guān)下圖裝置的說(shuō)法中正確的是(　　) A．氧化劑與還原劑必須直接接觸，才能發(fā)生反應(yīng) B．乙池中電極反應(yīng)式為NO＋4H＋＋e－===NO2↑＋2H2O C．當(dāng)銅棒質(zhì)量減少6.4 g時(shí)，甲池溶液質(zhì)量增加6.4 g D．當(dāng)銅棒質(zhì)量減少6.4 g時(shí)，向乙池密封管中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12 L O2，將使氣體全部溶于水 解析：選D　A項(xiàng)，該原電池中氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)是在兩個(gè)不同的燒杯中完成的，因此氧化劑與還原劑沒(méi)有直接接觸，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，乙池是正極，溶液中的NO得到電子，電極反應(yīng)式為NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，當(dāng)銅棒質(zhì)量減少6.4 g(即0.1 mol)時(shí)，甲池溶液中Cu2＋增加0.1 mol，但由于鹽橋中Cl－向甲池中移動(dòng)，所以溶液增加的質(zhì)量大于6.4 g，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，當(dāng)銅棒質(zhì)量減少6.4 g(即0.1 mol)時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.2 mol，所以根據(jù)電極反應(yīng)式NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O可知，生成NO2的物質(zhì)的量是0.2 mol，則根據(jù)反應(yīng)式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知需要氧氣的物質(zhì)的量是0.05 mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是1.12 L，D項(xiàng)正確。 三、非選擇題 9．由鋅片、銅片和200 mL稀H2SO4組成的原電池如圖所示。 (1)原電池的負(fù)極反應(yīng)是________________，正極反應(yīng)是________________。 (2)電流的方向是________________。 (3)一段時(shí)間后，當(dāng)在銅片上放出1.68 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí)，H2SO4恰好消耗一半。則產(chǎn)生這些氣體的同時(shí)，共消耗________g鋅，有________個(gè)電子通過(guò)了導(dǎo)線，原硫酸的物質(zhì)的量濃度是________(設(shè)溶液體積不變)。 解析：n(H2)＝1.68 L/22.4 Lmol－1＝0.075 mol產(chǎn)生0.075 mol H2，通過(guò)0.075 mol2＝0.15 mol電子，消耗0.075 mol Zn和0.075 mol H2SO4，m(Zn)＝0.075 mol65 gmol－1＝4.875 g，n(e－)＝0.15 mol6.021023mol－1＝9.031022，c(H2SO4)＝＝0.75 molL－1。 答案：(1)Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑ (2)由Cu極流向Zn極 (3)4.875　9.031022　0.75 molL－1 10．將反應(yīng)IO＋5I－＋6H＋3I2＋3H2O設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。 (1)開(kāi)始時(shí)向甲燒杯中加入少量濃硫酸，電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，此時(shí)甲池中發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)___________________，工作過(guò)程中關(guān)于電流計(jì)的讀數(shù)，下列說(shuō)法正確的是______(填編號(hào))。 a．電流計(jì)讀數(shù)逐漸減小 B．電流計(jì)讀數(shù)有可能變?yōu)? c．電流計(jì)讀數(shù)一直不變 D．電流計(jì)的讀數(shù)逐漸增大 (2)如果在加濃硫酸前， 甲、乙燒杯中都加入淀粉溶液，則溶液變藍(lán)的燒杯是______(填“甲”“乙”或“甲、乙”)。 (3)工作一段時(shí)間后，如果再向甲燒杯滴入濃NaOH溶液，此時(shí)乙池中發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________，電流計(jì)指針向______(填“左”或“右”)偏轉(zhuǎn)。 解析：(1)根據(jù)題中信息，I－失電子被氧化，說(shuō)明乙池中石墨作負(fù)極，其電極反應(yīng)式為 2I－－2e－===I2，則甲池中石墨作正極，其電極反應(yīng)式為2IO＋12H＋＋10e－===I2＋6H2O，隨反應(yīng)的進(jìn)行，碘離子和碘酸根離子的量減小，通過(guò)的電量減小，電流計(jì)讀數(shù)不斷減小，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，電流計(jì)的讀數(shù)為0，故a、b說(shuō)法正確。(2)根據(jù)(1)的分析，兩燒杯中都有I2的存在，加入淀粉后，都變藍(lán)；(3)甲燒杯中滴入NaOH溶液，消耗H＋，促使反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，乙池中電極反應(yīng)式：I2＋2e－===2I－，則甲池中電極反應(yīng)式：I2＋12OH－－10e－===2IO＋6H2O，甲池失電子，電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)。 答案：(1)2IO＋10e－＋12H＋===I2＋6H2O　a、b　(2)甲、乙　(3)I2＋2e－===2I－　左