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第一节 原电池
一、单选题
1．下列反应不可用于设计原电池的是（　　）
A．NaOH+HCl=NaCl+H2O B．2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O
C．Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ D．4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3
2．化学与生活息息相关。下列叙述错误的是（　　）
A．杭州第19届亚运会主火炬采用甲醇作主火炬塔燃料，甲醇是可再生能源
B．节日燃放的焰火与原子核外电子跃迁释放能量有关
C．我国目前使用的主要能源是煤、水能、核能、风能和太阳能
D．手机电池放电时，化学能转化成电能、热能等
3．某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4=2MnSO4+5Fe2（SO4）3+K2SO4+8H2O设计如下原电池，盐桥中装有饱和溶液．下列说法正确的是（　　）
A．a电极上发生的反应为：MnO4﹣+8H++5e﹣═Mn2++4H2O
B．外电路电子的流向是从a到b
C．电池工作时，盐桥中的SO42﹣移向甲烧杯
D．b电极上发生还原反应
4．科研人员借助太阳能，将H2S转化为可再利用的S和H2的工作原理如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A．该电池能实现将光能转化为化学能
B．a电极的电极反应：2H++2e-=H2↑
C．光照后，b电极的电极反应：H2S-2e-=2H++S
D．a电极区溶液的pH不变
5．下列反应不可用于设计原电池的是（　　）
A．NaOH+HCl═NaCl+H2O B．2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O
C．Zn+2HCl═ZnCl2+H2↑ D．4Al+3O2+6H2O═4Al（OH）3
6．某小组用如图装置进行实验，下列说法正确的是（　　）
A．盐桥中的电解质可以用KCl
B．闭合K，石墨电极上只生成铜
C．当有0.1mol Fe溶解时，流经电解液的电子个数为1.204×1023
D．导线中流过0.3mol电子时，加入11.1gCu2（OH）2CO3，CuSO4溶液可恢复原组成
7．气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器．如图为电池的工作示意图：气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号．下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物．
待测气体 部分电极反应产物
NO2 NO
Cl2 HCl
CO CO2
H2S H2SO4
则下列说法中正确的是（　　）
A．上述气体检测时，敏感电极均作电池正极
B．检测Cl2气体时，敏感电极的电极反应为：Cl2+2e﹣═2Cl﹣
C．检测H2S气体时，对电极充入空气，对电极上的电极反应式为O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣
D．检测H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大小相同
8．按下图装置实验，若x轴表示流出负极的电子的物质的量，则y轴应表示（　　）
①c(Ag+) 　②c(NO3-)　 ③a棒的质量 　④b棒的质量 ⑤溶液的质量
A．①②⑤ B．③④
C．①②④ D．②
9．某化学兴趣小组为了探究铬和铁的活泼性，设计如图所示装置，下列推断合理的是（　　）
A．若铬比铁活泼，则电子经外电路由铁电极流向铬电极
B．若铬比铁活泼，则铁电极反应式为2H++2e﹣=H2↑
C．若铁比铬活泼，则溶液中H+向铁电极迁移
D．若铁电极附近溶液pH增大，则铁比铬活泼
10．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解液为硫酸，工作时的反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，下面结论正确的是（　　）
A．Pb为正极，被氧化 B．溶液的pH不断减小
C．SO42﹣只向PbO2处移动 D．电解液密度不断减小
二、多选题
11．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛使用，锌﹣锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为：Zn（s）+2MnO2（s）+H2O（l）═Zn（OH）2（s）+Mn2O3（s）下列说法错误的是（　　）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：2MnO2（s）+H2O（l）+2e﹣═Mn2O3（s）+2OH﹣（aq）
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.1mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
12．中国科学家构建水系级联二次电池，实现了在同一个反应腔体中耦合不同的氧化还原反应。如图所示电池以S、Zn为电极，以溶液和溶液为离子导体，分两步放电，在a极首先生成，后生成Cu。下列说法正确的是
A．放电过程中，每生成1mol 的同时消耗2mol Zn
B．充电时通过隔膜向b极移动
C．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗6.5g锌时，铅酸蓄电池消耗0.9g水
D．充电时a作阳极，Cu和失电子生成单质硫和
三、填空题
13．回答下列问题。
I.
（1）原电池是将　 　能转化为　 　能的装置。
（2）在铜、锌原电池中，以稀硫酸为电解质溶液(如图)，则此原电池中锌电极上发生的是　 　反应(“氧化”或“还原”)；铜为　 　极，电极反应式是　 　；若电路中有0.4mol电子通过时，负极质量会变化　 　克。
II.利用下列反应：设计一个原电池，请选择适当的材料和试剂。
（3）请写出你选用的正极材料、负极材料、电解质溶液(写化学式)：负极为　 　，正极为　 　，电解质溶液：　 　。
（4）负极反应式：　 　；正极反应式：　 　。
（5）溶液中向　 　极移动，电子从　 　极流向　 　极。
14．I.甲是厨房用的天然气报警器，核心是气体传感器。当传感器遇到的甲烷达到一定浓度时，随之产生电信号并联动报警。工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所示。其中O2-可以在固体电解质ZrO2—Na2O中自由移动。回答下列问题。
（1）报警器触发工作时，多孔电极a极的电极反应式为　 　。
（2）O2-在传感器中移向电极　 　(填“a”或“b”)，当标准状况下56 mL的甲烷在多孔电极a完全反应时，流入传感控制器电路的电子有　 　mol。
II.电解饱和食盐水探究实验。小组同学以铜、石墨为电极，设计三种装置电解饱和食盐水(如图)。
（3）从环保角度考虑，图甲、图乙装置共同的缺点是　 　。
（4）在图甲、图乙装置基础上，设计了图丙装置。利用图丙装置电解饱和食盐水一段时间，阴、阳极收集气体的体积为、。
【发现问题】理论预测，；实验测得。
【分析问题】
①同学A认为的原因是　 　(答一条)。
同学B认为的原因是随着减小，增大，放电能力大于，产生。
【提出猜想】小组同学根据同学B分析认为，、浓度大小会影响放电顺序。
【设计实验】在相同温度、电极及电流强度下，对实验1~4中的溶液进行电解，并用溶解氧传感器测定0~t s内阳极区溶液中溶解氧的浓度变化，测得数据如下表所示。
实验 5.0 mol·L-1NaCl溶液体积/mL 5.0 mol·L-1NaOH溶液体积/mL 蒸馏水体积/mL 溶解氧浓度的起始时刻和最后时刻变化/(mg·L-1)
1 0 0 20.0 8.3
2 4.0 0 16.0 8.3~10.5
3 4.0 4.0 12.0 a
4 0 4.0 16.0 8.3~15.5
已知：实验前，各溶液中溶解氧的浓度相同，各组溶液在所测定的时间段内阳极区溶液上方气体中O2浓度几乎不变。
【分析与结论】
②实验2中溶解氧浓度随时间的变化如图(0-900 s)所示，检测到阳极区溶液上方气体中氧气浓度略微增加，则溶解氧浓度先减小后增大的原因是　 　。
③实验结论：当OH-、Cl-的浓度达到某一值时，OH-放电能力大于Cl-，即Cl-、OH-的浓度会影响放电顺序，则a的取值范围为　 　。
15．H可与C、N、O、S、Cl等元素形成多种酸分子，回答下列问题。
I．
（1）C元素位于元素周期表的　 　区(选填“s”、“p”、“d”、“ds”或“f”)。
元素 H B C N O Si
电负性 2.1 2.0 x 3.0 3.5 1.8
通过分析表中的电负性变化规律，确定C元素电负性x的最小范围是　 　。
Ⅱ．已知25℃时，醋酸、碳酸、氢氰酸的电离平衡常数如下表：
化学式 CH3COOH H2CO3 HCN
电离平 衡常数 Ka=1.8×10-5 Ka1=4.3×10-7 Ka2=5.6×10-11 Ka=6.2×10-10
回答下列问题：
（2）25℃时，pH相等的三种溶液①CH3COONa溶液、②Na2CO3溶液、③NaCN溶液，浓度由大到小的顺序为　 　(填序号)。
（3）常温下，向浓度为0.1mol·L-1、体积为VL的氨水中逐滴加入一定浓度的盐酸，用pH计测溶液的pH，变化曲线如图所示，d点两种溶液恰好完全反应。根据图中信息回答下列问题：
该温度时NH3·H2O的电离常数Kb≈　 　；b、c、d三点的溶液中，由水电离出的c(H+)由大到小的顺序为　 　；根据以上滴定曲线判断点d所示溶液中：c(Cl-)=c(NH3·H2O)+　 　。
（4）近期我国科技工作者研发了一种“酸碱混合硝酸”锌电池，其工作原理如图所示。图中“双极膜”中间层中的H2O解离为H+和OH-，并在电场作用下分别向两极迁移。其中，M膜是　 　(阴，阳)离子交膜，正极区的反应式为　 　。
16．某小组探究溶液中与、的反应，实验方案及现象如下：
实验I 试剂 现象
滴管 试管
溶液() 溶液() a.滴入1滴溶液，溶液变黄色，继续滴加，溶液变为棕色。2小时后，无明显变化
溶液(加NaOH溶液至) b.持续滴加溶液，无明显变化。
已知：在溶液中呈棕色。
I．分析现象a中黄色溶液的成因。
（1）用KSCN溶液检验出溶液中含有，现象是　 　。
（2）甲同学认为溶液中　 　和，均能将氧化为；乙同学认为不是主要原因，理由是　 　。
（3）为进一步验证产生的原因，乙同学设计如下方案。
实验装置 实验现象
电流表指针有偏转；左侧烧杯中溶液颜色只变为黄色；右侧电极上产生无色气泡，后变为红棕色。
①甲溶液是　 　，写出右侧电极反应方程式　 　。
②分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中的溶液，同时滴加KSCN溶液，现象是　 　，证明可将氧化为。
II．探究酸性条件下，溶液中与、的反应。
序号 操作 现象
i 取的溶液，加醋酸至，加入溶液 溶液立即变为棕色
ii 取的溶液，加醋酸至，加入溶液 无明显变化
iii 分别取的溶液与的溶液，混合，沿试管内壁缓慢滴加0.5 mL浓硫酸 液体分为两层，稍后，在两层液体界面上出现棕色环
（4）根据iii中的实验现象，下列说法正确的是　 　(填序号)。
a.两层溶液密度存在差异
b.两层液体界面处较大，可将还原为NO
c.若振荡溶液，会导致体系温度升高，棕色环消失
（5）经检验，i中含氮产物只有一种，补全i中反应的离子方程式：　 　。
综合上述实验可知，、的氧化性与溶液的酸碱性等有关。
四、解答题
17．某小组设计实验探究某常见金属M与硝酸反应。
实验(一)M与浓硝酸反应。
取金属 M片和铜片在浓硝酸中构成原电池，如图所示。
步骤 操作及现象 记录
① 安装如图装置，加入试剂进行反应，电流表指针偏转 电流强度(I)为 a (a>0)
② 随着反应进行，电流表指针偏转角度减小 时电流强度(I)为0
③ 电流表指针向反方向偏转 电流强度(I)为b
（1）步骤③中电流表指针反向偏转的原因可能是________。
（2）步骤③中，负极的电极反应式为________。符合条件的金属M除铁之外还有________(填1种金属的化学式即可)。
（3）若M为铁，探究铁极表面的物质组成。实验完毕，用蒸馏水清洗铁电极后，将该铁电极浸泡于盐酸中一段时间，将得到的溶液分成甲乙两份，进行如下实验：
实验 操作 现象
i 向甲中滴加NH4SCN溶液 无明显现象
ii 向乙中滴加 溶液 产生蓝色沉淀
则下列关于铁极表面的物质的推断合理的是_______(填字母)。
A. 一定是 B. 一定不含+3价铁
C. 一定是 FeO D. 可能是Fe3O4
实验(二)铁与极稀硝酸反应。
已知： (棕色)。
实验发现，装置B中溶液变棕色，装置D中黑色粉末变为红色，装置E中白色粉末变为蓝色。实验完毕后，取少量装置A中溶液，加入浓NaOH溶液，加热，产生的气体使湿润的红色石蕊试纸变蓝色。
（4）根据装置D、E现象可知 ，装置A中还原产物有________(填化学式)，产生该气体的原因是________。(用离子方程式表示)
（5）假设上述实验生成三种还原产物且物质的量之比为 1 ：1 ：1 ，且11.2g Fe完全反应转移0.6mol电子。写出该反应的离子方程式：________。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】原电池工作原理及应用
2．【答案】C
【知识点】使用化石燃料的利弊及新能源的开发；焰色反应；原电池工作原理及应用
3．【答案】A
【知识点】原电池工作原理及应用
4．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
5．【答案】A
【知识点】原电池工作原理及应用
6．【答案】D
【知识点】原电池工作原理及应用
7．【答案】B
【知识点】原电池工作原理及应用
8．【答案】D
【知识点】原电池工作原理及应用
9．【答案】B
【知识点】原电池工作原理及应用
10．【答案】D
【知识点】常见化学电源的种类及其工作原理
11．【答案】C,D
【知识点】常见化学电源的种类及其工作原理
12．【答案】A,D
【知识点】氧化还原反应；原电池工作原理及应用
13．【答案】化学；电；氧化；正；；13；Fe；Cu或者石墨（合理即可）；FeCl3；；；正；负；正
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
14．【答案】CH4-8e-+4O2- =CO2+2H2O；a；0.02；产物排入空气，污染环境；Cl2与NaOH反应或Cl2更易溶于水；电解产生Cl2使溶解氧减少，随着c(OH-)增大，c(Cl-)减小，电解OH-产生O2，溶解氧浓度增大；
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
15．【答案】p；2.0③>②；10-5；d>c>b；；阴；
【知识点】元素电离能、电负性的含义及应用；电极反应和电池反应方程式；离子浓度大小的比较
16．【答案】溶液变红；；两个实验中均有参与，但是溶液中滴加溶液，无明显变化；溶液；；工作一段时间后的溶液比工作前溶液红色更深；abc；
【知识点】电极反应和电池反应方程式；离子方程式的书写
17．【答案】(1) M比铜活泼，与浓硝酸开始发生氧化还原反应，M作负极，铜为正极；随着M表面生成一层致密的氧化物薄膜发生钝化，此时铜作负极，M作正极；
(2)
(3) D
(4) H2
(5)
【知识点】氧化还原反应方程式的配平；电极反应和电池反应方程式
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
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