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一、选择题(本题包括7小题,每小题3分,共21分)
1.(2022·德州高二检测)暖宝宝(如图所示)接受的是铁的“氧化放热”原理,使其发生原电池反应,铁粉在原电池中充当( )
A.负极 B.正极
C.阴极 D.阳极
解析:依据暖宝宝是利用铁的“氧化放热”原理,推知铁在原电池中失去电子,作原电池的负极。
答案:A
2.原电池中发生的反应肯定是( )
A.化合反应 B.置换反应
C.非氧化还原反应 D.氧化还原反应
解析:原电池反应实质上是氧化还原反应,但不肯定是置换反应;化合反应不肯定是氧化还原反应。
答案:D
3.可以将反应Zn+Br2===ZnBr2设计成原电池,下列4个电极反应:
①Br2+2e-===2Br-, ②2Br--2e-===Br2,
③Zn-2e-===Zn2+, ④Zn2++2e-===Zn,
其中表示放电时负极和正极反应的分别是( )
A.②和③ B.②和①
C.③和① D.④和①
解析:放电时负极为Zn,失电子被氧化,正极为Br2,得电子被还原。
答案:C
4.(2022·苏州模拟)将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中,并经过一段时间后,下列叙述中正确的是( )
A.负极有Cl2逸出,正极有H2逸出
B.负极四周Cl-的浓度减小
C.正极四周Cl-的浓度渐渐增大
D.溶液中Cl-的浓度基本不变
解析:在该原电池中,Fe为负极,电极反应为Fe-2e-===Fe2+;Ag为正极,电极反应为2H++2e-===H2↑,Cl-移向负极,但整个溶液中Cl-的浓度基本保持不变,D正确。
答案:D
5.理论上不能设计为原电池的化学反应是( )
A.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l);ΔH<0
B.HNO3(aq)+NaOH(aq)===NaNO3(aq)+H2O(aq);ΔH<0
C.2H2(g)+O2(g)2H2O(l);ΔH<0
D.2FeCl3(l)+Fe(s)===3FeCl2(l);ΔH<0
解析:原电池反应均是氧化还原反应,A、C、D均属氧化还原反应,理论上可以设计成原电池,而B是非氧化还原反应,不能设计成原电池。
答案:B
6.下列叙述正确的是( )
A.反应AlCl3+4NaOH===NaAlO2+3NaCl+2H2O,可以设计成原电池
B.Zn和稀硫酸反应时,加入少量CuSO4溶液能加快产生H2的速率
C.把Fe片和Cu片放入稀硫酸中,并用导线把二者相连,观看到Cu片上产生大量气泡,说明Cu与H2SO4能发生反应而Fe被钝化
D.Zn-Cu原电池工作过程中,溶液中H+向负极作定向移动
解析:A项,属于非氧化还原反应,不能用于设计原电池;B项,锌与置换出来的铜在电解质溶液中构成原电池,加快产生H2的速率;C项,Cu与稀H2SO4不反应,Fe在稀H2SO4中不发生钝化;D项,H+应向原电池的正极作定向移动。
答案:B
7.[双选题]铜锌原电池工作时,下列叙述正确的是( )
A.正极反应为:Zn-2e-===Zn2+
B.电池反应为:Zn+Cu2+===Zn2++Cu
C.在外电路中,电子从负极流向正极
D.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
解析:该电池中Zn为负极,电极反应为Zn-2e-===Zn2+,Cu为正极,电极反应为Cu2++2e-===Cu,A项错误;电池总反应为Zn+Cu2+===Zn2++Cu,B项正确;原电池工作时,外电路中电子由负极流出经导线流向正极,C项正确;负极上由于Zn放电,ZnSO4溶液中Zn2+的浓度增大,故盐桥中的Cl-移向ZnSO4溶液,D项错误。
答案:BC
二、非选择题(本题包括4小题,共39分)
8.(12分)依据氧化还原反应:
2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池,如图所示。
请回答下列问题:
(1)电极X的材料是________;电解质溶液Y是________。
(2)银电极为电池的________极,发生的电极反应为____________________________;X电极上发生的电极反应为____________________________。
(3)外电路中的电子是从________极流向______极。
解析:原电池中负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应,盐桥起到形成闭合回路、平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极X的材料是铜,发生氧化反应,电解质溶液Y是可溶性银盐溶液,常用硝酸银溶液。电极反应式表示为:负极:Cu-2e-===Cu2+,正极:Ag++e-===Ag,电子由负极(Cu)动身,经外电路流向正极(Ag)。
答案:(1)铜(或Cu) AgNO3溶液
(2)正 Ag++e-===Ag
Cu-2e-===Cu2+
(3)负(Cu) 正(Ag)
9.(8分)由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行试验.
装置
现象
二价金属A不断溶解
C的质量增加
A上有气体产生
依据试验现象回答下列问题:
(1)装置甲中负极的电极反应式是____________________________________________。
(2)装置乙中正极的电极反应式是_____________________________________________。
(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活泼性由强到弱的挨次是________________________________________。
解析:甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理,甲中A不断溶解,则A为负极、B为正极,活泼性A>B;乙中C极增重,即析出Cu,则B为负极,活泼性B>C;丙中A上有气体即H2产生,则A为正极,活泼性D>A,随着H+的消耗,pH变大。
答案:(1)A-2e-===A2+ (2)Cu2++2e-===Cu
(3)变大 (4)D>A>B>C
10.(8分)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应:______________________________________________;
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)为_____________________________________________;
②线路中转移电子的物质的量为_____________________________________________。
解析:(2)①锌片与银片削减的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量,设产生的氢气体积在标准状况下为x。
Zn+2H+===Zn2++H2↑
65 g 22.4 L
60 g-47 g=13 g x
x=13 g×22.4 L÷65 g=4.48 L。
②反应消耗的锌为13 g÷65 g·mol-1=0.2 mol,转移电子的物质的量为:0.2 mol×2=0.4 mol。
答案:(1)Zn-2e-===Zn2+ 2H++2e-===H2↑
(2)①4.48 L ②0.4 mol
11.(11分)某校化学争辩性学习小组欲设计试验验证Fe、Cu的金属活动性,他们提出了以下两种方案。请你挂念他们完成有关试验项目:
方案Ⅰ:有人提出将大小相等的铁片和铜片,分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中,观看产生气泡的快慢,据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为
________________________________________________________________________。
方案Ⅱ:有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池,以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图,标出原电池的电极材料和电解质溶液,并写出电极反应式。
正极反应式:_____________________________________________________________。
负极反应式:______________________________________________________________。
方案Ⅲ:结合你所学的学问,挂念他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简洁试验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同):______________________,用离子方程式表示其反应原理:________________________________________________________________________。
解析:比较或验证金属活动性的方案有很多,可以利用金属与酸反应的难易来推断或验证,也可利用原电池原理(负极是较活泼的金属),也可利用金属单质间的置换反应来完成。
答案:方案Ⅰ:Fe+2H+===Fe2++H2↑
方案Ⅱ:
2H++2e-===H2↑
Fe-2e-===Fe2+
方案Ⅲ:把铁片插入CuSO4溶液中,一段时间后,观看铁片表面是否生成红色物质(合理即可)
Fe+Cu2+===Cu+Fe2+
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