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1、【导学案设计】2015版高中化学 2.2.1化学能与电能的相互转化巩固练习 新人教版必修21.原电池产生电流的本质原因是()。A.原电池中溶液能电离出自由移动的离子B.有导线将两个活泼性不同的电极连接C.正极发生了氧化反应,而负极发生了还原反应D.两电极上分别进行的氧化还原反应中有电子的转移【答案】D2.下列烧杯中盛放的都是稀H2SO4,在Cu电极上产生大量气泡的是()。【解析】铜与稀硫酸不反应,故铜电极上产生大量气泡应是构成原电池,且铜电极作正极。【答案】A3.下列关于原电池的叙述中错误的是()。A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B.原电池是将化学能转变为电能的装置C.在原电池中
2、,电子流出的一极是负极,发生氧化反应D.原电池放电时,电流的方向是从正极经外电路流入负极【答案】A4.下列各变化中属于原电池反应的是()。A.在空气中,金属铝表面迅速氧化形成保护层B.镀锌铁表面有划损时,锌被氧化C.红热的铁丝与冷水接触,表面形成蓝黑色保护层D.浓HNO3比稀HNO3更易氧化金属铜【解析】A项中铝直接通过化学反应被氧化成一层致密的氧化物保护膜;B项中Zn、Fe与电解质溶液构成原电池,Zn失电子被氧化;C项中铁与水直接反应生成了氧化物;D项说法正确,但不属于原电池反应。【答案】B5.X、Y、Z三种金属,若X、Y组成原电池,X作负极;把Y放在Z的硝酸盐溶液中,Y表面有Z析出。则X、
3、Y、Z的活动性顺序是()。A.XYZB.ZYXC.XZYD.YXZ【答案】A6.将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,下列叙述中正确的是()。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H+浓度均减小D.产生气泡的速度:甲比乙慢【答案】C7.将用导线连接的电极X、Y插入装有硫酸铜溶液的烧杯中(外电路中电子流向如图所示)。据此判断下列说法正确的是()。A.外电路中电流方向为XYB.若电极材料分别为锌片和铜片,则Y为锌片C.X极上发生还原反应D.若电极材料都是金属,则金属活动性:XY【解析】电子带负电荷,故电流方向与电子流动方向相反,A
4、项错误;电子从X极流出,经导线流向Y极,故X极为负极、Y极为正极,X比Y活泼,B项错误、D项正确;X极为负极,发生氧化反应,C项错误。【答案】D8.微型锂电池可作植入某些心脏病人体内的心脏起搏器所用的电源,这种电池中的电解质是固体电解质LiI,其中的导电离子是I-。下列有关说法正确的是()。A.正极反应:2Li-2e-2Li+B.负极反应:I2+2e-2I-C.总反应是:2Li+I22LiID.金属锂作正极【答案】C9.请结合原电池的工作原理填写下表:电极名称电子得失元素化合价反应类型电子得失总数关系负极正极【答案】电极名称电子得失元素化合价反应类型电子得失总数关系负极失去升高氧化反应 相等正
5、极得到降低 还原反应10.市场上出售的“热敷袋”中含有铁屑、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等。热敷袋启用前,用塑料袋和空气隔绝,启用时打开塑料袋,轻轻揉搓就会放出热量。(1)热敷袋产生热量的来源是。(2)炭粉的主要作用是。(3)加入NaCl的作用是。(4)“热敷袋”用完后会产生大量铁锈(Fe2O3nH2O),写出生成铁锈的总反应的化学方程式:。【解析】“热敷袋”工作时铁屑、炭粉、氧气和氯化钠溶液构成原电池,其负极反应为2Fe-4e-2Fe2+,正极反应为O2+4e-+2H2O4OH-,进而发生反应:Fe2+2OH-Fe(OH)2、4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,Fe(OH)3失去
6、部分水变成铁锈(Fe2O3nH2O),故总反应的化学方程式为4Fe+3O2+2nH2O2(Fe2O3nH2O)。【答案】(1)铁被氧化放出的热量(2)与铁屑、NaCl溶液构成原电池,加速铁屑的氧化(3)作电解质溶液(或导电)(4)4Fe+3O2+2nH2O2(Fe2O3nH2O)11.利用实验室常用的物品,根据电化学原理,可以设计原电池。请填写下列空白:(1)实验原理:Fe+2H+。(2)实验用品:电极(、)(填所用电极的名称)、稀硫酸、烧杯、导线、耳机(或电流计)。(3)实验装置如图所示。(4)原电池工作原理分析:该原电池工作时,负极为(填化学式),发生(填“氧化”或“还原”),其电极反应式
7、为,另一电极为正极,发生反应,其电极反应式为,外电路中电子流动方向为。【解析】(1)从反应物可知,设计该原电池是基于Fe与H+之间发生的氧化还原反应,生成物为Fe2+和H2。(2)铁失电子被氧化,所以铁作负极,正极可以是比铁不活泼的金属如铜、铂等,也可以是碳棒。(4)该电池工作时负极发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+,正极发生还原反应:2H+2e-H2,外电路中电子从负极流出,经过导线、耳机,流向正极。【答案】(1)Fe2+H2(2)铁钉(或铁片、铁丝等合理答案);铜丝(或其他合理答案)(4)Fe;氧化;Fe-2e-Fe2+;还原;2H+2e-H2;Fe耳机Cu(或其他合理答案)12.原电池的
8、电极反应不仅与电极材料的性质有关,还与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是()。A.由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池,其负极反应式为Al-3e-Al3+B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池,其负极反应式为Al-3e-+4OH-Al+2H2OC.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池,其负极反应式为Cu-2e-Cu2+D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池,其负极反应式为Cu-2e-Cu2+【解析】本题考查原电池中的电极反应。A项,铝比铜活泼,且可与稀硫酸反应,所以铝作负极,正确;B项,只有Al能与NaOH反应,故Al为负极,正确;C项,Fe比Cu活泼,故Fe先于Cu与Fe3+反应,而作负极
9、,错误;D项,Al虽比Cu活泼,但由于其与浓HNO3发生钝化反应,故Cu作负极,正确。【答案】C13.有a、b、c、d四个金属电极,有关的反应装置及部分反应现象如下:实验装置部分实验现象a极质量减小,b极质量增加b极有气气产生,c极无变化d极溶解,c极有气体产生电流计指示的导线中电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()。A.abcdB.bcdaC.dabcD.abdc【解析】第一个装置能形成原电池,a极质量减小,说明a极是负极,因此可知金属活动性为ab。第二个装置不符合构成原电池的条件,只是两种金属b、c分别与稀硫酸反应,从现象上分析,金属b能置换出酸中的氢,而c不能,因此金属
10、活动性为bc。第三个装置能形成原电池,从现象上分析得金属活动性为dc。第四个装置同样能形成原电池,电流的方向与电子移动的方向相反,可判断d作负极,金属活动性为da,由此可知C项正确。【答案】C14.某化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性,他们提出了以下两种方案,请完成有关问题。方案:将形状和大小均相同的铁片和铜片,分别同时放入100 mL 2.0 molL-1稀硫酸中,观察反应的情况,据此确定它们的金属活动性。方案:利用Fe、Cu作电极设计成原电池,以确定它们的金属活动性。(1)方案中发生反应的离子方程式为。(2)在方框内画出方案中的原电池装置图,注明电解质溶液名称和正、负极
11、材料,标出电子流动方向,并写出电极反应式:正极:;负极:。(3)结合你所学的知识,请你再设计一个与方案、不同的验证Fe、Cu活动性的简单实验方案:,用离子方程式表示其反应原理:。【解析】比较金属的活动性,可以利用原电池原理,即用两种金属作电极组成原电池,根据发生的电极反应或反应现象等确定正、负极,一般情况下,负极的金属活动性强于正极金属活动性;除此之外,利用金属之间的置换、比较相应金属阳离子的氧化性、比较其最高价氧化物对应水化物的碱性强弱等方法都可以。【答案】(1)Fe+2H+Fe2+H2(2);2H+2e-H2;Fe-2e-Fe2+(其他合理答案均可)(3)将铁片置于CuSO4溶液中,一段时
12、间后观察Fe表面有红色的金属铜析出,即可以证明金属铁的活动性强于金属铜;Fe+Cu2+Fe2+Cu(其他合理答案均可)15.某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下:编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Mg、Al稀盐酸偏向Al2Al、Cu稀盐酸偏向Cu3Al、石墨稀盐酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg根据上表中的实验现象回答下列问题:(1)实验1、2中Al所作的电极是否相同?。(2)写出实验3中的电极反应式和电池总反应式:铝为极,电极反应式为;石墨为极,电极反应式为;电池总反应式:。(3)实验4中的铝作(填“正”或“负”)极,原因是。写出铝电极的电极反应式:。(4)根据实验结果总结:在原电池中相对活泼的金属作正极还是作负极受到哪些因素的影响?。【答案】(1)不同,实验1中铝作正极,实验2中铝作负极(2)负;2Al-6e-2Al3+;正;6H+6e-3H2;2Al+6HCl2AlCl3+3H2(3)负;在NaOH溶液中铝比镁更活泼;Al+4OH-3e-Al+2H2O(4)除了与金属本身的还原性有关外,还与电解质溶液的成分有关- 5 -