高二化学原电池工作原理考试卷(含答案和解释)

第1章 第3节 第1课时
(45分钟　100分)
(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．如图所示的装置能够组成原电池产生电流的是
解析：　构成原电池的条件：(1)有活泼性不同的两个电极；(2)电解质溶液；(3)形成闭合回路；(4)能发生自发的氧化还原反应。依据构成原电池的条件A中两电极相同，C中没有构成闭合回路。D中酒精是非电解质，只有B符合条件。
答案：　B
2．下列叙述正确的是(　　)
①原电池是把化学能转化成电能的一种装置　②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应　③不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可实现　④碳棒不能用来作原电池的正极　⑤反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，能以原电池的形式来实现
A．①⑤ B．①④⑤
C．②③④ D．②⑤
解析：　原电池反应必须是能够自发进行的氧化还原反应，在原电池的正极发生还原反应，负极发生氧化反应，碳棒可作原电池的正极。
答案：　A
3．以锌棒、铁棒、硫酸铜溶液组成原电池，正极上发生的反应为(　　)
A．Fe?→Fe2＋＋2e－ B．Cu2＋＋2e－?→Cu
C．Fe?→Fe3＋＋3e－ D．Zn?→Zn2＋＋2e－
解析：　该原电池中，锌棒为负极，发生电极反应为Zn?→Zn2＋＋2e－；铁棒为正极，其电极反应为Cu2＋＋2e－?→Cu。
答案：　B
4．可以将反应Zn＋Br2===ZnBr2组成原电池。有下列四个电极反应：
①Br2＋2e－?→2Br－；②2Br－?→Br2＋2e－；
③Zn?→Zn2＋＋2e－；④Zn2＋＋2e－?→Zn。
负极和正极的反应式分别为(　　)
A．②③ B．②①
C．③① D．④①
解析：　Zn＋Br2===ZnBr2组成原电池，负极反应：Zn?→2e－＋Zn2＋，正极反应：Br2＋2e－?→2Br－。
答案：　C
5．(2014?泉州高二质检)在如图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是(　　)
A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大
B．a是正极，b是负极
C．导线中有电子流动，电子从a极流向b极
D．a极上发生了氧化反应
解析：　本题考查原电池基本知识，难度不大，但概念容易混淆。没有扎实的基础知识容易搞错，显然，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。因活泼性a>b(碳棒)，所以a为电池的负极，b为正极。电极反应式：
a(负)极：a－ne－===an＋(氧化反应)
b(正)极：nH＋＋ne－===n2H2(还原反应)
由于正极放电消耗H＋，溶液中[H＋]减小，pH增大，在外电路中，电子由a极流出经电流计A流向b极。
答案：　B
6．(2014?吴忠高二质检)关于如图所示的原电池，下列说法正确的是(　　)
A．电子从铜电极通过检流计流向锌电极
B．盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移
C．锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应
D．铜电极上发生的电极反应是2H＋＋2e－?→H2↑
解析：　此原电池中锌为负极，铜为正极，原电池中，电子从负极流向正极，A项错误；原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，B项正确；原电池负极失电子，发生氧化反应，正极得电子，发生还原反应，C项错误；铜电极上的电极反应为：Cu2＋＋2e－?→Cu。
答案：　B
7．如图所示的原电池装置，X、Y为两个电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是(　　)
A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y
B．若两个电极分别为Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为Zn
C．若两电极都是金属，则它们的活动性为X>Y
D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
解析：　由图可知电子的流动方向是X→外电路→Y，则电流的方向应该为Y→外电路→X；X为原电池的负极，Y为正极，X的活动性比Y强；X极发生氧化反应，Y极发生还原反应。
答案：　C
8．(2014?延安高二质检)下列关于实验现象的描述不正确的是(　　)
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．用锌片作负极，铜片作正极，在CuSO4溶液中，铜片质量增加
C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快
解析：　铜片和铁片紧靠并浸入稀H2SO4中，铜片上的H＋获得由铁片传导过来的电子2H＋＋2e－===H2↑，所以可观察到铜片表面出现气泡；锌片作负极，铜片作正极，发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，生成的Cu在铜片上析出使其质量增加；铜片插入FeCl3溶液，发生的反应是Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，并没有单质铁的析出；向盛有锌粒和盐酸的试管中，滴入几滴CuCl2溶液，发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，置换出的Cu与剩余的Zn接触，置于盐酸中，构成了原电池，加速2H＋＋2e－===H2↑反应，可观察到气泡放出速率加快。
答案：　C
9．将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　)
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大D．产生气泡的速度甲比乙慢
解析：　由题目中所给图示可知，甲中形成闭合回路，符合形成原电池的条件。其中铜的活泼性不如锌强，故铜作正极，发生电极反应为：2H＋＋2e－?→H2↑；乙不能构成闭合回路，不能形成原电池，只在锌片上发生反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，由于两者都消耗H＋，故溶液的pH都增大。由于原电池的形成，故甲的反应速率比乙快。
答案：　C
10．(2014?清远高二质检)下图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某实验兴趣小组同学做完实验后，在读书卡片上记录如下：
序号：28　时间：2010.11.5实验后的记录：①Zn为正极，Cu为负极②H＋向负极移动③电子流动方向为Zn→Cu④Cu极有H2产生⑤若有1 mol电子流过导线，则产生的H2为0.5 mol⑥正极反应式：Zn?→Zn2＋＋2e－
卡片上的描述合理的是(　　)
A．①②③ B．③④⑤
C．①⑤⑥ D．②③④
解析：　构成原电池的正极是Cu，负极是Zn，故①错误；电子从负极Zn流出，流向正极Cu，H＋向正极移动，在Cu上得电子：2H＋＋2e－?→H2↑，故②错误、③、④正确；此原电池负极上发生的反应是Zn?→Zn2＋＋2e－，⑥错误；总反应方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，当有1 mol e－通过时，产生H2为0.5 mol，故⑤正确。
答案：　B
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(12分)根据如图所示的装置回答下列问题：
(1)铁片与铜片不用导线连接，有何现象发生？写出反应的化学方程式。
(2)用导线把金属片连接起来，现象有什么不同？用最恰当的化学方程式表示发生的反应。
解析：　第(1)种情况，铜片不起作用，铁与H＋反应，但速率较小。铁片越纯，表面越光滑，反应速率越小。第(2)种情况，用导线连接后构成了原电池，正极产生氢气，所以气泡从铜片表面逸出。原电池的形成使电子得以顺利转移，且H＋在Cu表面得到电子并以H2逸出。这比铁表面容易得多，所以反应速率增大，氢气逸出速率增大，铁的溶解速率也增大。
答案：　(1)铁片与铜片不用导线连接，则铁片表面有气泡产生但速率较慢。Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。
(2)用导线连接后现象不同：①气泡不从铁片表面而是从铜片表面逸出；②产生氢气的速率明显加大。电极反应式：
负极：Fe?→Fe2＋＋2e－。
正极：2H＋＋2e－?→H2↑。
12．(10分)如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。
(1)片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈)______。
A．铁圈和银圈左右摇摆不定B．铁圈和银圈仍保持平衡状态不变
C．铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D．银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜
(2)产生上述现象的原因是_________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：　该装置是一个Fe为负极、Ag为正极、CuSO4溶液为电解质溶液的原电池。
答案：　(1)D　(2)原电池反应Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，生成的铜附着在银圈上，银圈质量增大，铁圈质量减小
13．(10分)将洁净的金属片A、B、C、D分别放置在浸有食盐溶液的滤纸上面并压紧(如右图所示)，在每次实验时，记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下：
金属电流方向电压/V
ACu?→A＋0.78
BB?→Cu－0.15
CCu?→C＋1.35
DCu?→D＋0.30
已知：构成两电极的金属活动性相差越大，电压表读数越大。
请依据表中数据判断：
(1)________金属可能是最强的还原剂；
(2)________金属一定不能从硫酸铜溶液中置换出铜。
解析：　(1)两极金属活动性相差越大，电压表读数越大，表中四个原电池，电压数值绝对值C最大，且C中电子流动方向由C?→Cu，故C的还原性最强。
(2)B中电压为负值，证明电流方向应Cu←B，构成原电池后，Cu做负极。故B不会与CuSO4发生置换反应。
答案：　(1)C　(2)B
14．(18分)(2014?阳江高二质检)(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反_______________________________________________________；
银片上发生的电极反应：_________________________________________________。
(2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：
①产生氢气的体积(标准状况)；
②通过导线的电量。(已知NA＝6.02×1023mol－1，电子电量为1.60×10－19C)
解析：　(1)由锌片、银片、稀硫酸组成的原电池中，锌片作负极，其电极反应式为Zn?→Zn2＋＋2e－；银片作正极，其电极反应式为2H＋＋2e－?→H2↑。电池总反应式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
(2)根据电极反应式找出已知量与电量之间的定量关系进行计算。①锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量，设产生的氢气体积为x。
Zn ＋2H＋ === Zn2＋＋ H2↑
65 g 22.4 L
60 g－47 g＝13 g x
x＝13 g×22.4 L65 g＝4.48 L
②反应消耗的锌为13 g65 g?mol－1＝0.20 mol
1 mol Zn变为Zn2＋时，转移2 mol e－，则0.20 mol Zn变为Zn2＋时，通过的电量为0.20 mol×2×6.02×1023mol－1×1.6×10－19C＝3.9×104C。
答案：　(1)Zn?→Zn2＋＋2e－　2H＋＋2e－?→H2↑
(2)①4.48 L　②3.9×104C


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