2019-2020年高中化學(xué) 第四章 第一節(jié) 原電池學(xué)案 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 第四章 第一節(jié) 原電池學(xué)案 新人教版選修4 　1.了解原電池的工作原理。　2.能正確書寫電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式?！?.能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池。 知識(shí)點(diǎn)一　原電池工作原理 閱讀教材P71～P72，思考并填空。 1．原電池 (1)概念：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 (2)實(shí)質(zhì)：自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 2．原電池工作原理(以鋅銅原電池為例) 裝置 示意圖 現(xiàn)象 鋅片逐漸溶解，銅片上有紅色物質(zhì)析出，質(zhì)量增加，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) 電極 Zn電極 Cu電極 電極名稱 負(fù)極 正極 得失電子 失電子 得電子 電子流向 流出(填“出”或“入”) 流入(填“出”或“入”) 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 總反應(yīng)式 Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋ 3.鹽橋 (1)成分：含有瓊膠的KCl飽和溶液。 (2)離子移動(dòng)方向：Cl－移向ZnSO4溶液(負(fù)極區(qū))，K＋移向CuSO4溶液(正極區(qū))。 (3)作用：使兩個(gè)半電池形成通路，并保持兩溶液的電中性。 4．原電池形成的條件 (1)兩個(gè)活潑性不同的電極。 (2)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)。 (3)形成閉合回路(或兩極直接接觸)。 (4)能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 5．原電池兩極 負(fù)極：一般是活潑性較強(qiáng)的金屬，發(fā)生氧化反應(yīng)。 正極：一般是活潑性較弱的金屬(或?qū)щ姺墙饘?，發(fā)生還原反應(yīng)。 判斷正誤 (1)原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置。(　　) (2)原電池正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)。(　　) (3)不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過原電池裝置可以實(shí)現(xiàn)。(　　) (4)碳棒不能用來(lái)作原電池的電極。(　　) (5)反應(yīng)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋能以原電池的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。(　　) 答案：(1)√　(2)　(3)　(4)　(5)√ 原電池的工作原理及正負(fù)極的判斷 1．工作原理示意圖(以銅鋅原電池為例) 2．原電池電極的判斷 　正確理解原電池的負(fù)極 一般，在原電池反應(yīng)中活潑金屬作負(fù)極包含兩層含義：(1)“活潑”是指相對(duì)活潑而不是絕對(duì)活潑。 (2)在大部分原電池反應(yīng)中，金屬活動(dòng)性較強(qiáng)的一極作負(fù)極，另一電極作正極。但在某些特殊條件下例外，例如： ①冷的濃硝酸作電解質(zhì)溶液，金屬鐵或鋁與金屬銅作電極時(shí)，鐵或鋁在冷的濃硝酸中鈍化，金屬活動(dòng)性弱的銅與濃硝酸發(fā)生氧化反應(yīng)充當(dāng)負(fù)極。 ②NaOH溶液作電解質(zhì)溶液，金屬鎂與金屬鋁作電極時(shí)，因鋁能與NaOH溶液反應(yīng)，充當(dāng)負(fù)極，而金屬活動(dòng)性強(qiáng)的鎂只能充當(dāng)正極。 　有關(guān)右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．銅片上發(fā)生氧化反應(yīng) B．取出鹽橋后，電流計(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]　左池中Cu2＋放電，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)；取出鹽橋后，未形成閉合回路，無(wú)電流，B錯(cuò)；鹽橋中陽(yáng)離子向正極遷移，C對(duì)；左池中有銅析出，銅片質(zhì)量增加，D錯(cuò)。 [答案]　C 　對(duì)于例1： (1)若將銅片改為碳棒，電流表指針是否偏轉(zhuǎn)？若偏轉(zhuǎn)，請(qǐng)寫出原電池反應(yīng)的總離子方程式。 (2)原電池反應(yīng)中有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，正極析出銅的質(zhì)量為多少？ 答案：(1)偏轉(zhuǎn)；Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。 (2)正極析出銅3.2 g。 原電池工作原理的記憶方法 原電池工作原理主要考查：①正負(fù)極的判斷；②電子移動(dòng)方向；③離子移動(dòng)方向(陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極)；④反應(yīng)類型及電極反應(yīng)式書寫和現(xiàn)象判斷?？蓮目谠E記憶：原電池有兩極，活潑金屬作負(fù)極；負(fù)極氧化正還原，電子由負(fù)流向正。 　　　　　原電池的構(gòu)成 1．下列反應(yīng)不可用于設(shè)計(jì)原電池的是(　　) A．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O B．2CH3OH＋3O2―→2CO2＋4H2O C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ D．4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3 解析：選A。只有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池，中和反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)。 2．下列裝置中，電流表指針能發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是(　　) 解析：選D。A項(xiàng)中鋅電極和乙燒杯中的電解質(zhì)溶液不能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不能構(gòu)成原電池，錯(cuò)誤；B項(xiàng)中冰醋酸不導(dǎo)電，不能構(gòu)成原電池，錯(cuò)誤；C項(xiàng)中裝置符合構(gòu)成原電池的條件，但兩極直接接觸，相當(dāng)于短路，因此電路中無(wú)電流，錯(cuò)誤。 　　　　　原電池工作原理 3．如圖所示的裝置中，在產(chǎn)生電流時(shí)，以下說(shuō)法不正確的是(　　) A．Fe是負(fù)極，C是正極 B．負(fù)極反應(yīng)式為Fe－3e－===Fe3＋ C．內(nèi)電路中陰離子移向FeCl2溶液 D．電流由C電極流向Fe電極 解析：選B。Fe與C作為原電池的電極，則Fe為負(fù)極，C是正極；Fe在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2＋，因此B項(xiàng)錯(cuò)誤；且左邊燒杯中正電荷增加，必然使鹽橋中的陰離子移向FeCl2溶液；電子由Fe電極流向C電極，則電流由C電極流向Fe電極。 4.如右圖是Zn和Cu形成的原電池，某實(shí)驗(yàn)興趣小組做完實(shí)驗(yàn)后，在讀書卡片上記錄如下。在卡片上，描述合理的是(　　) 實(shí)驗(yàn)后的記錄： ①Zn為正極，Cu為負(fù)極 ②H＋向負(fù)極移動(dòng) ③電子流動(dòng)方向Zn―→Cu ④Cu極上有H2產(chǎn)生 ⑤若有1 mol電子流過導(dǎo)線，則產(chǎn)生H2為0.5 mol ⑥正極的電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋ A．①②③ B．③④⑤ C．④⑤⑥ D．②③④ 解析：選B。Zn比Cu活潑，Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，Cu為正極，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，每轉(zhuǎn) 移1 mol電子，產(chǎn)生0.5 mol H2，電子由負(fù)極Zn流出，經(jīng)導(dǎo)線流向正極銅片，溶液中H＋向正極移動(dòng)，SO向負(fù)極移動(dòng)。 知識(shí)點(diǎn)二　原電池原理的應(yīng)用 閱讀教材P72，思考并填空。 原電池的設(shè)計(jì) 從理論上講，能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)均可以設(shè)計(jì)成原電池，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1．外電路 負(fù)極(還原性較強(qiáng)的物質(zhì))正極(氧化性較強(qiáng)的物質(zhì))。 2．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)。 3．閉合回路 如圖為某小組為研究電化學(xué)原理設(shè)計(jì)的裝置。將銅棒和碳棒插入FeCl3溶液中用導(dǎo)線連接，并滴入幾滴硫氰化鉀溶液，反應(yīng)一段時(shí)間后，下面說(shuō)法正確的是(　　) A．銅的金屬活動(dòng)性較弱，作正極，電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋ B．電子從碳棒流向銅棒 C．碳棒上發(fā)生的反應(yīng)為2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ D．溶液中的Fe3＋向銅棒移動(dòng) 解析：選C。該原電池中C作正極，電極反應(yīng)式為2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋；Cu作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，電子從銅棒流向碳棒。溶液中的Fe3＋向碳棒(正極)移動(dòng)。 原電池原理的應(yīng)用 1．加快氧化還原反應(yīng)的速率 例如：在鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液，能使產(chǎn)生H2的速率加快。 2．比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱 3．用于金屬的保護(hù) 請(qǐng)見本章第四節(jié)知識(shí)點(diǎn)二。 4．設(shè)計(jì)化學(xué)電池 例如：以2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2為依據(jù)，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。 (1)將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，分別作原電池的負(fù)極和正極的電極反應(yīng)式。 負(fù)極：Cu－2e－===Cu2＋， 正極：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。 (2)確定電極材料 若發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可用該金屬直接作負(fù)極；若發(fā)生氧化反應(yīng)的為氣體(如H2)或溶液中的還原性離子，可用惰性電極(如Pt、碳棒)作負(fù)極。 發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料一般不如負(fù)極材料活潑。 本例中可用銅棒作負(fù)極，用鉑絲或碳棒作正極。 (3)確定電解質(zhì)溶液 一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可，如本例中可用FeCl3溶液作電解液。 (4)構(gòu)成閉合回路：將電極用導(dǎo)線連接，使之構(gòu)成閉合回路。 　(1)為獲得持續(xù)、穩(wěn)定、較強(qiáng)的電流，所選用的電解質(zhì)溶液一般能與負(fù)極發(fā)生氧化還原反應(yīng)，而且使用鹽橋?qū)蓚€(gè)半電池連通。 (2)設(shè)計(jì)原電池時(shí)，若氧化還原方程式中無(wú)明確的電解質(zhì)溶液，可用水作為電解質(zhì)，但為了增強(qiáng)其導(dǎo)電性，通常加入強(qiáng)堿或一般的強(qiáng)酸，如燃料電池，水中一般要加入KOH或H2SO4。 　設(shè)計(jì)原電池Zn＋2Fe3＋===Zn2＋＋2Fe2＋，在方框中畫出能形成穩(wěn)定電流的裝置圖(標(biāo)出電極材料、電解質(zhì)溶液)。 負(fù)極：________，電極反應(yīng)：________________________________________________________________________。 正極：________，電極反應(yīng)：________________________________________________________________________。 [解析]　由題意知所要求設(shè)計(jì)的裝置圖中有鹽橋，分析元素化合價(jià)的變化可知，Zn為負(fù)極，比Zn活潑性差的金屬或非金屬石墨等作正極，選擇與電極材料有相同離子的溶液作電解質(zhì)溶液。 [答案]　見下圖 (合理即可) Zn　Zn－2e－===Zn2＋　Pt　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 　在設(shè)計(jì)原電池裝置時(shí)，由自發(fā)的氧化還原反應(yīng)方程式，如何確定原電池的正、負(fù)極，如反應(yīng)：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。 答案：由反應(yīng)方程式根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理先確定好負(fù)極，如該反應(yīng)中Fe發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，確定Fe為負(fù)極，正極應(yīng)為活潑性弱于Fe的金屬材料或能導(dǎo)電的石墨。 原電池的設(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，所以正極和負(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。 (3)電解質(zhì)溶液的選擇 電解質(zhì)溶液是為正極提供放電的物質(zhì)，一般能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。 (4)形成閉合回路。 　　　　　利用原電池判斷金屬的活潑性 1．M、N、P、E四種金屬：①M(fèi)＋N2＋===N＋M2＋?、贛、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡?、跱、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是(　　) A．P、M、N、E B．E、N、M、P C．P、N、M、E D．E、P、M、N 解析：選A。由①知，金屬活動(dòng)性M＞N；M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面產(chǎn)生氣泡，M作原電池正極，活動(dòng)性P＞M；N、E構(gòu)成的原電池N作負(fù)極，活動(dòng)性N＞E。 2．鋅與100 mL 1 mol/L鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，若設(shè)想向溶液中加入少量的①醋酸鈉，②溴化銅，③醋酸銅(均為可溶性鹽)，并測(cè)定生成H2的速率(mL/min)，預(yù)計(jì)三種方案的速率大小可能是(　　) A．①＞③＞② B．③＞②＞① C．②＞③＞① D．①＞②＞③ 解析：選C。醋酸鈉與鹽酸反應(yīng)減小了氫離子濃度，反應(yīng)速率減慢；溴化銅與鋅反應(yīng)置換出銅，形成銅鋅原電池，加快了反應(yīng)速率；醋酸銅既有減小反應(yīng)速率的因素又有加快反應(yīng)速率的因素，不好判斷以哪個(gè)因素為主。由②的速率最大可確定答案為C。 　　　　　設(shè)計(jì)原電池 3．根據(jù)下式所表示的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池：Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag。 (1)裝置采用燒杯和鹽橋，畫出此原電池的裝置圖，注明原電池的正、負(fù)極和外電路中電子的流向。 (2)寫出兩個(gè)電極上的電極反應(yīng)。 解析：首先將已知反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng)：Cu－2e－===Cu2＋，2Ag＋＋2e－===2Ag，然后結(jié)合原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)分析可知，該電池的負(fù)極材料為Cu，正極材料為Ag。原電池由兩個(gè)半電池組成，銅和銅鹽溶液組成銅半電池，銀和銀鹽溶液組成銀半電池，中間通過鹽橋連接起來(lái)。 答案：(1)如圖所示 (2)負(fù)極(Cu極)：Cu－2e－===Cu2＋， 正極(Ag極)：2Ag＋＋2e－===2Ag。 4．在制作印刷電路板的過程中常利用的反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________________________。 依據(jù)該反應(yīng)，設(shè)計(jì)一個(gè)鹽橋原電池，畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖，指出正、負(fù)極并寫出電極反應(yīng)式，標(biāo)出電子流動(dòng)方向。 解析：常用FeCl3溶液刻蝕電路板，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。該反應(yīng)中，發(fā)生氧化反應(yīng)的是Cu，Cu作負(fù)極；發(fā)生還原反應(yīng)的是Fe3＋，在正極獲得電子，轉(zhuǎn)化為Fe2＋。因此，應(yīng)選用Cu作負(fù)極，浸入CuCl2溶液中；選用石墨作正極，浸入FeCl3溶液中。 答案：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ 實(shí)驗(yàn)裝置和電子流向如圖所示 負(fù)極為Cu：Cu－2e－===Cu2＋， 正極為石墨：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。 重難易錯(cuò)提煉 1.構(gòu)成原電池的“四條件” (1)正、負(fù)兩個(gè)電極。 (2)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)。 (3)形成閉合回路。 (4)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。 2.判斷原電池正、負(fù)極的“四方法” (1)負(fù)極 ①活潑性較強(qiáng)的金屬；②流出電子的一極；③發(fā)生氧化反應(yīng)的一極；④陰離子移向的一極。 (2)正極 ①活潑性較弱的金屬或?qū)щ姷姆墙饘?碳棒)；②流入電子的一極；③發(fā)生還原反應(yīng)的一極；④陽(yáng)離子移向的一極。 3.利用原電池原理可加快化學(xué)反應(yīng)速率。 課后達(dá)標(biāo)檢測(cè) [基礎(chǔ)鞏固] 1．在理論上可設(shè)計(jì)成原電池的化學(xué)反應(yīng)是(　　) A．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH>0 B．Ba(OH)28H2O(s)＋2NH4Cl(s)===BaCl2(aq)＋2NH3H2O(l)＋8H2O(l)　ΔH＞0 C．CaC2(s)＋2H2O(l)===Ca(OH)2(s)＋C2H2(g)　ΔH＜0 D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＜0 解析：選D。能設(shè)計(jì)成原電池的化學(xué)反應(yīng)屬于能自發(fā)進(jìn)行的放出能量的氧化還原反應(yīng)。A為吸熱的非自發(fā)氧化還原反應(yīng)，B、C不屬于氧化還原反應(yīng)，D為能自發(fā)進(jìn)行的放出能量的氧化還原反應(yīng)。 2．如圖所示的裝置能夠組成原電池產(chǎn)生電流的是(　　) 解析：選B。依據(jù)構(gòu)成原電池的四個(gè)必要條件分析：A中兩電極相同；C中沒有構(gòu)成閉合回路；D中酒精是非電解質(zhì)。 3．有甲、乙兩位同學(xué)，他們一起做了水果電池的實(shí)驗(yàn)，測(cè)得數(shù)據(jù)如下： 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 電極材料 水果品種 電極間距/cm 電壓/mV 1 鋅 銅 菠蘿 3 900 2 鋅 銅 蘋果 3 650 3 鋅 銅 柑橘 3 850 4 鋅 銅 西紅柿 3 750 5 鋅 鋁 菠蘿 3 650 6 鋅 鋁 蘋果 3 450 下列對(duì)于甲同學(xué)提出的問題，乙同學(xué)解釋不正確的是(　　) ①甲：實(shí)驗(yàn)6中的負(fù)極反應(yīng)式如何寫？ 乙：鋁為負(fù)極，Al－3e－===Al3＋。 ②甲：實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)5電流方向?yàn)槭裁聪喾矗? 乙：實(shí)驗(yàn)1中鋅為負(fù)極，電流由銅經(jīng)導(dǎo)線流向鋅；實(shí)驗(yàn)5中鋁為負(fù)極，電流由鋅經(jīng)導(dǎo)線流向鋁。 ③甲：水果電池的電壓與哪些因素有關(guān)？ 乙：只跟水果的類型有關(guān)。 A．③　　　　　　　　　　 B．① C．①②③ D．②③ 解析：選A。實(shí)驗(yàn)6中Al為負(fù)極，故負(fù)極反應(yīng)式為Al－3e－===Al3＋，①正確；實(shí)驗(yàn)1中Zn為負(fù)極，實(shí)驗(yàn)5中Al為負(fù)極，②正確；對(duì)比實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)5可發(fā)現(xiàn)水果類型相同時(shí)，電極材料不同，電壓也不相同，③不正確。 4．X、Y、Z、W四塊金屬分別用導(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潑性順序是(　　) A．X＞Z＞W(wǎng)＞Y B．Z＞X＞Y＞W(wǎng) C．W＞X＞Y＞Z D．Y＞W(wǎng)＞Z＞X 解析：選A。在原電池中，一般較活潑的金屬作負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；較不活潑的金屬作正極，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，與電流的方向相反。X、Y相連時(shí)，X為負(fù)極，則活潑性X＞Y；Z、W相連時(shí)，電流方向是W→Z，則活潑性Z＞W(wǎng)；X、Z相連時(shí)，Z極上產(chǎn)生大量氣泡，則活潑性X＞Z；W、Y相連時(shí)，W極發(fā)生氧化反應(yīng)，則活潑性W＞Y。綜上所述，可以得出金屬的活潑性順序是X＞Z＞W(wǎng)＞Y。 5．某原電池總反應(yīng)為Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是(　　) 選項(xiàng) A B C D 電極 材料 Cu、Zn Cu、C Fe、Zn Cu、Ag 電解液 FeCl3 Fe(NO3)2 CuSO4 Fe2(SO4)3 答案：D 6．在如圖所示的裝置中，觀察到電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，M棒變粗，N棒變細(xì)，由此判斷表格中所列M、N、P物質(zhì)，其中可以成立的是(　　) M N P A Zn Cu 稀硫酸 B Cu Fe 稀鹽酸 C Ag Zn 硝酸銀溶液 D Zn Fe 硝酸鐵溶液 解析：選C。從題設(shè)條件，M棒變粗，N棒變細(xì)分析：M棒為原電池正極，N棒為原電池負(fù)極；N棒金屬材料的活潑性要大于M棒材料的活潑性；電解質(zhì)溶液中所含陽(yáng)離子必須能在M棒上析出。只有C項(xiàng)符合，負(fù)極材料Zn溶解，變細(xì)；Ag＋被還原，在正極材料Ag表面析出，變粗。 7．100 mL濃度為2 mol/L的鹽酸跟過量的鋅片反應(yīng)，為加快反應(yīng)速率，又不影響生成H2的總量，可采用的方法是(　　) A．加入適量6 mol/L的鹽酸 B．加入幾滴CuCl2溶液 C．加入適量蒸餾水 D．加入適量的NaCl溶液 解析：選B。Zn置換出CuCl2中的Cu，Cu－Zn－稀鹽酸構(gòu)成原電池，加快了反應(yīng)速率，同時(shí)也不影響產(chǎn)生H2的總量。 8．在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關(guān)于該裝置的下列說(shuō)法正確的是(　　) A．外電路的電流方向?yàn)閄→○A →Y B．若兩極分別為鐵和碳棒，則X為碳棒，Y為鐵 C．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) D．若兩電極都是金屬，則它們的活動(dòng)性順序?yàn)閄＞Y 解析：選D。外電路電子流向?yàn)閄→○A →Y，電流方向與其相反；X極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，Y極發(fā)生的是還原反應(yīng)；若兩極分別為鐵和碳棒，則Y為碳棒，X為鐵。 9．已知某原電池的電極反應(yīng)是Fe－2e－===Fe2＋、Cu2＋＋2e－===Cu，據(jù)此設(shè)計(jì)原電池，并回答下列問題。 (1)若原電池裝置為上圖甲所示： ①電極材料A是________，B是________。(寫名稱) ②A電極觀察到的現(xiàn)象是________________________________________________________________________。 (2)若原電池裝置為上圖乙所示： ①電極材料X是________(填序號(hào)，下同)。 a．鐵 　　　　　b．銅 　　　　　c．石墨 ②電解質(zhì)Y是________。 a．FeSO4 b．CuSO4 c．CuCl2 解析：(1)結(jié)合氧化還原反應(yīng)的知識(shí)可知Fe－2e－===Fe2＋是負(fù)極反應(yīng)，故Fe作負(fù)極，即為B；Cu2＋＋2e－===Cu是正極反應(yīng)，故A可以是銅，現(xiàn)象是看到有紅色物質(zhì)析出。(2)不含鹽橋的原電池中正極材料是比負(fù)極金屬活潑性差的金屬或?qū)щ姷姆墙饘偌纯?，故此時(shí)正極是銅或石墨，但負(fù)極只能是鐵，電解質(zhì)溶液是含不活潑金屬離子的鹽溶液，可為硫酸銅、氯化銅或硝酸銅。 答案：(1)①銅(答案合理即可)　鐵?、谟屑t色物質(zhì)析出 (2)①bc?、赽c [能力提升] 10．下圖中甲和乙均是鹽橋原電池裝置。判斷下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．甲中電池總反應(yīng)的離子方程式為Cd(s)＋Co2＋(aq)===Co(s)＋Cd2＋(aq) B．反應(yīng)2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===Cd(s)＋2Ag＋(aq)能夠發(fā)生 C．鹽橋的作用是形成閉合回路，并使兩燒杯中溶液保持電中性 D．乙電池中有1 mol電子通過外電路時(shí)，正極有108 g Ag析出 解析：選B。根據(jù)甲、乙裝置分析可知A項(xiàng)正確，且可推知Cd的活潑性強(qiáng)于Ag，故Ag不能置換出Cd，B項(xiàng)錯(cuò)誤。 11．下列敘述正確的是 (　　) A．反應(yīng)AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，可以設(shè)計(jì)成原電池 B．Zn和稀硫酸反應(yīng)時(shí)，加入少量CuSO4溶液能加快產(chǎn)生H2的速率 C．把鐵片和銅片放入稀硫酸中，并用導(dǎo)線把二者相連，觀察到銅片上產(chǎn)生大量氣泡，說(shuō)明Cu與H2SO4能發(fā)生反應(yīng)而Fe被鈍化 D．Zn－Cu原電池工作過程中，溶液中H＋向負(fù)極做定向移動(dòng) 解析：選B。A項(xiàng)，該反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)，不能用于設(shè)計(jì)原電池；B項(xiàng)，鋅與置換出來(lái)的銅在電解質(zhì)溶液中構(gòu)成原電池，加快產(chǎn)生H2的速率；C項(xiàng)，Cu與稀硫酸不反應(yīng)，F(xiàn)e在稀硫酸中不發(fā)生鈍化；D項(xiàng)，H＋應(yīng)向原電池的正極做定向移動(dòng)。 12．鎂及其化合物一般無(wú)毒(或低毒)、無(wú)污染，且鎂原電池放電時(shí)電壓高而平穩(wěn)，使鎂原電池成為人們研制綠色原電池的關(guān)注焦點(diǎn)。其中一種鎂原電池的反應(yīng)為xMg＋Mo3S4MgxMo3S4，在鎂原電池放電時(shí)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (　　) A．Mg2＋向正極遷移 B．Mo3S4得到電子 C．Mo3S4發(fā)生氧化反應(yīng) D．負(fù)極反應(yīng)為Mg－2e－===Mg2＋ 解析：選C。該原電池反應(yīng)中鎂是還原劑，作原電池的負(fù)極，失去電子，電極反應(yīng)是Mg－2e－===Mg2＋； Mo3S4在反應(yīng)中是氧化劑，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)；溶液中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，故A、B、D正確，C錯(cuò)誤。 13．由鋅片、銅片和200 mL稀H2SO4組成的原電池如下圖所示： (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)電子通過了導(dǎo)線，原硫酸的物質(zhì)的量濃度是__________。 解析：(3)產(chǎn)生0.075 mol H2，通過0.075 mol2＝0.15 mol電子，消耗0.075 mol Zn和0.075 mol H2SO4。所以m(Zn)＝0.075 mol65 gmol－1＝4.875 g，N(e－)＝0.15 mol6.021023 mol－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 14．控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。 回答下列問題： (1)反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生__________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)，鹽橋中的陰離子移向__________(填“甲”或“乙”)燒杯。 (2)反應(yīng)開始時(shí)，甲中石墨電極上的電極反應(yīng)式為______________________。 (3)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，電流計(jì)指針是否偏轉(zhuǎn)？__________(填“是”或“否”)。 (4)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，在甲中溶入FeCl2固體，則乙中石墨電極為__________極。 解析：(1)由反應(yīng)方程式可知，開始時(shí)乙中石墨為負(fù)極，負(fù)極上應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)。鹽橋中的陰離子移向乙燒杯(負(fù)極)。 (2)開始時(shí)，甲中石墨電極為正極，F(xiàn)e3＋發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式：Fe3＋＋e－===Fe2＋。 (3)平衡狀態(tài)時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等，則能量轉(zhuǎn)化為0，電流計(jì)不再偏轉(zhuǎn)。 (4)平衡后，甲中加入FeCl2固體，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2逆向移動(dòng)，則Fe2＋失電子，甲中石墨作負(fù)極；I2得電子，乙中石墨作正極。 答案：(1)氧化　乙　(2)Fe3＋＋e－===Fe2＋　(3)否　(4)正