4.1原电池 同步练习题（含解析） 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 4.1原电池 同步练习题（含解析） 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 331.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-11-22 22:07:01 | ||
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文档简介
4.1原电池同步练习题
一、选择题
1．下列对如图所示装置实验现象的描述正确的是
a电极 b电极 X溶液 实验现象
A 石墨 石墨 a极质量增加，b极放出无色气体
B 石墨 Fe a极质量增加，b极放出无色气体
C Cu Fe a极质量增加，b极质量减少
D 石墨 石墨 HCl a、b极都放出无色气体
A．A B．B C．C D．D
2．科学家近年发明了一种新型水介质电池，该电池可将转化为HCOOH。下列说法正确的是
A．Zn为正极 B．发生还原反应
C．电子由正极流向负极 D．电能转化为化学能
3．下列关于仪器名称或使用的说法错误的是
A．甲仪器有“0”刻度，使用前需要先检漏、洗涤和润洗
B．乙仪器可用于加热硫酸铜溶液得到硫酸铜晶体
C．用丙仪器(不限数量)、电极材料、导线及必要试剂可设计一个产生电流的装置
D．丁仪器的名称为坩埚，需垫石棉网进行固体加热
4．双盐电池因具有高比容量与高安全性而日益受到关注，其充放电过程如图所示：
下列说法错误的是
A．放电时电极电势高低：
B．放电时Y极上电极反应：
C．充电时X电极接电源负极，发生还原反应
D．充电电压可以是，也可以是
5．下列说法正确的是 ( )
A．镍氢电池、锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池
B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池
C．化学电池的反应基础是氧化还原反应
D．锌锰干电池中，锌电极为正极
6．实验a：将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池，铜片、锌片表面均产生气泡．实验b：将锌片在稀溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，再与铜片、稀硫酸组成单液原电池，只有铜片表面产生气泡．下列有关说法不正确的是
A．实验a中锌片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
B．实验b中铜片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
C．实验中原电池总反应的离子方程式：
D．锌片经溶液处理后，有利于更多的化学能转化为电能
7．能源是一个国家经济发展的重要物质基础。下列说法中错误的是
A．我国目前使用的主要能源是煤、石油和天然气
B．铅蓄电池等充电电池可实现化学能到电能的100%转化
C．开发的新能源包括太阳能、氢能等，它们都是可再生能源
D．解决能源危机的方法是开发新能源和节约现有能源，提高能源的利用率
8．氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。其反应原理示意图如下图，下列说法正确的是
A．a极是正极
B．电池工作时，化学能全部转化为电能
C．电池工作时，电子由a极沿导线流向b极
D．b极的电极反应式为
二、非选择题
9．为研究铝和铜作电极在不同电解质溶液中的电极反应规律，利用下列实验装置进行实验，实验中所用Al片、Cu片均用砂纸仔细打磨过，用蒸馏水冲洗干净。
(1)实验1：把Al片、Cu片、电流表按图1所示连接，同时插入2mol·L-1稀硝酸中，电流表指针发生偏转，Al片有少量气泡，Cu片上有大量气泡，该气体遇到空气后变为红棕色。Al片为电池___________(填“正极”或“负极”)，Cu片上的电极反应式为___________。
(2)实验2：常温下，将Al片、Cu片插入浓硝酸中组成原电池(图2)，并连接电流传感器，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图3所示，反应过程中有红棕色气体产生。开始一段时间内，Al片作___________(填“正极”或“负极”)，后来电流反转原因可能为铝遇冷的浓硝酸发生___________，生成致密氧化膜阻碍其与浓硝酸反应。电流反转后，负极___________(填“Al片”或“Cu片”)的电极反应式___________。NaOH溶液的作用是___________。
10．(1)物质的量浓度相同的 ① 氨水 ② 氯化铵 ③硫酸氢铵 ④硫酸铵四种溶液中c(NH)大小的顺序是_______。(用序号回答)
(2)常温下，pH=13的Ba(OH)2溶液a L与pH=3的H2SO4溶液b L混合(混合后溶液体积变化忽略不计)。若所得混合溶液呈中性，则a∶b=_______。
(3)常温下，测得CH3COONH4溶液的pH=7，此溶液中水的电离程度 _______该温度下纯水的电离程度(填“>”、“＜”或“=”)
(4)常温下，将0.1 mol·L-1 NH3·H2O与a mol/L盐酸等体积混合(不考虑溶液体积的变化)，反应后溶液恰好呈中性，用含a的代数式表示NH3·H2O的电离平衡常数为_______。
(5)甲醇(CH3OH)可以用作燃料电池，该电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。负极发生的电极反应式是_______。
【参考答案】
一、选择题
1．C
解析：A．没有自发的氧化还原反应，不能构成原电池，A错误；
B．符合原电池构成条件，且Fe(b)为负极，发生反应：Fe-2e-=Fe2+，电极质量减小，无气体放出，石墨(a)为正极，发生反应：O2+4e-+2H2O=4OH-，无质量增加，B错误；
C．符合原电池构成条件，且Fe(b)为负极，发生反应：Fe-2e-=Fe2+，电极质量减小，Cu(a)为正极，发生反应：Cu2++2e-=Cu，电极质量增加，C正确；
D．没有自发的氧化还原反应，不能构成原电池，没有反应发生，D错误；
故选C。
2．B
【分析】新型水介质电池，该电池可将转化为HCOOH，二氧化碳发生还原反应，为正极，则锌为负极；
解析：A．由分析可知，锌为负极，A错误；
B．发生还原反应为原电池的正极，B正确；
C．原电池中电子由负极流向正极，C错误；
D．原电池是化学能转化为电能的装置，D错误；
故选B。
3．D
解析：A．甲为酸、碱式滴定管，“0”刻度在上部，使用前需要先检漏、洗涤和润洗，A正确；
B．乙为蒸发皿，可用于蒸发结晶，B正确；
C．丙为烧杯和U形管，取两烧杯装电解质溶液，U形管作盐桥，金属活动性不同的两金属条作电极材料，分别插在两烧杯中，用导线连接两电极材料，就构成了原电池，C正确；
D．丁为坩埚，可直接加热，不需要垫石棉网，D错误；
故选D。
4．D
【分析】由图可知，放电时镁失去电子发生氧化反应生成镁离子，X为负极，则Y极为正极；
解析：A．放电时X为负极，Y极为正极，电极电势高低：，A正确；
B．放电时Y极上发生还原反应，CoS2生成Co和Li2S，电极反应：，B正确；
C．充电时X电极接电源负极，为阴极发生还原反应，C正确；
D．由图可知，充电时电压为，才会发生氧化反应生成，D错误；
故选D。
5．C
解析：A．镍氢电池、锂电池都是二次电池，碱性锌锰干电池为一次电池，故A错误；
B．燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、乙醇燃料电池等，产物多为CO2、H2O等，不污染环境，故B错误；
C．化学电池是将化学能转变为电能的装置，有电子的转移，实质为氧化还原反应，选项C正确；
D．锌锰干电池中，活泼电极作负极，锌电极为负极，故D错误；
答案选C。
6．A
解析：A．实验a中产生气泡是因为锌片和稀硫酸发生氧化还原反应生成氢气，对应的能量转换形式是化学能转化为热能，故A错误；
B．实验b中铜片表面产生气泡是因为形成原电池，对应的能量转化形式是化学能转化为电能，故B正确；
C．实验a中锌片和稀硫酸发生反应，实验b中形成原电池，锌片作负极，电极反应为，铜片作正极，电极反应为，总反应为，故C正确；
D． 将锌片在稀溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，阻止锌与稀硫酸反应，从而有利于更多的化学能转化为电能，故D正确；
答案选A。
7．B
解析：A．化石燃料包括煤、石油、天然气，我国目前使用的主要能源是煤、石油和天然气，故A正确；
B．铅蓄电池等充电电池可实现化学能到电能的转化，但这种不是100%的，故B错误；
C．开发的新能源包括太阳能、氢能等，它们都是可再生能源，故C正确；
D．解决能源问题的根本出路就是：节约能源，提高现有能源利用率，积极寻找和开发新能源，故D正确；
故选B。
8．C
【分析】已知燃料电池中通入燃料H2的一极为负极，发生氧化反应，电极反应为：H2-2e-=2H+，通O2的一极为正极，发生还原反应，电极反应为：4H++O2+4e-=2H2O，据此分析解题。
解析：A．由分析可知，a极是负极，A错误；
B．电池工作时，化学能不可能全部转化为电能，还将转化为热能等其他形式的能量，B错误；
C．由分析可知，电池工作时，电子由负极即a极沿导线流向正极即b极，C正确；
D．由分析可知，b极的电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O，D错误；
故答案为：C。
二、非选择题
9．(1) 负极 NO +4H++3e-=NO↑+2H2O
(2) 负极 钝化 Cu Cu-2e-=Cu2+ 吸收产生的NO2气体，防止污染空气
解析：(1)电解质溶液是稀硝酸，Al片、Cu片常温下都与稀硝酸反应，更活泼的金属环做负极，故Al片为电池负极；Cu片是正极，电极反应式为NO +4H++3e-=NO +2H2O；
(2)Al片、Cu片插入浓硝酸中组成原电池，开始时候Al做负极，变成三氧化二铝；后来电流反转原因可能为铝遇冷的浓硝酸发生钝化；电流反转后，负极是Cu，电极反应式Cu-2e-=Cu2+；NaOH溶液的作用是吸收产生的NO2气体，防止污染空气。
10． ④ >③ >② > ① 1：100 > CH3OH -6e-+H2O=CO2↑+6H+
解析：(1)可分3种情况讨论：(1)氨水电离产生NH、OH ；(2)NH水解产生H＋及剩余NH；(3)NH水解受到影响，促进或抑制；在分析时要注意两点：氨水电离程度较小，NH水解程度也较小；另外，NH4HSO4溶液中，H＋抑制NH水解，(NH4)2SO4中含有2个铵根离子，所以(NH4)2SO4中NH的浓度最大；所以，NH的浓度由大到小顺序为(NH4)2SO4、NH4HSO4、NH4Cl、NH3 H2O，故答案为：④>③>②>①；
(2)常温下，pH＝13的Ba(OH)2溶液aL与pH＝3的H2SO4溶液bL混合(混合后溶液体积变化忽略不计)，若所得混合溶液呈中性，说明酸中n(H＋)等于碱中n(OH )，则存在0.1mol/L×aL＝0.001mol/L×bL，则a：b＝1：100，故答案为：1：100；
(3)0.1mol L 1CH3COONH4溶液中醋酸根离子和铵根离子水解相互促进，常温下，测得溶液的pH＝7，促进了水的电离程度相同，溶液显中性，此溶液中水的电离程度>该温度下纯水的电离程度，故答案为：>；
(4)溶液显中性，所以c(H＋)＝c(OH )，溶液的电荷守恒可得：c(H＋)＋c(NH)＝c(Cl )＋c(OH )，故c(NH)＝c(Cl )，氯化铵是强酸弱碱盐其水溶液呈酸性，要使氯化铵溶液呈中性，则氨水应稍微过量，因为盐酸和氨水的体积相等，则氨水的物质的量浓度大于盐酸，
溶液中c(H＋)＝c(OH )＝10 7mol/L，c(NH)＝c(Cl )＝mol/L，c(NH3·H2O)＝()mol/L，电离常数只与温度有关，则此时NH3·H2O的电离常数Kb＝＝＝，故答案为：；
(5)甲醇燃料电池工作时，原电池中负极上燃料甲醇失电子发生氧化反应：CH3OH -6e-+H2O=CO2↑+6H+，故答案为：CH3OH -6e-+H2O=CO2↑+6H+
一、选择题
1．下列对如图所示装置实验现象的描述正确的是
a电极 b电极 X溶液 实验现象
A 石墨 石墨 a极质量增加，b极放出无色气体
B 石墨 Fe a极质量增加，b极放出无色气体
C Cu Fe a极质量增加，b极质量减少
D 石墨 石墨 HCl a、b极都放出无色气体
A．A B．B C．C D．D
2．科学家近年发明了一种新型水介质电池，该电池可将转化为HCOOH。下列说法正确的是
A．Zn为正极 B．发生还原反应
C．电子由正极流向负极 D．电能转化为化学能
3．下列关于仪器名称或使用的说法错误的是
A．甲仪器有“0”刻度，使用前需要先检漏、洗涤和润洗
B．乙仪器可用于加热硫酸铜溶液得到硫酸铜晶体
C．用丙仪器(不限数量)、电极材料、导线及必要试剂可设计一个产生电流的装置
D．丁仪器的名称为坩埚，需垫石棉网进行固体加热
4．双盐电池因具有高比容量与高安全性而日益受到关注，其充放电过程如图所示：
下列说法错误的是
A．放电时电极电势高低：
B．放电时Y极上电极反应：
C．充电时X电极接电源负极，发生还原反应
D．充电电压可以是，也可以是
5．下列说法正确的是 ( )
A．镍氢电池、锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池
B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池
C．化学电池的反应基础是氧化还原反应
D．锌锰干电池中，锌电极为正极
6．实验a：将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池，铜片、锌片表面均产生气泡．实验b：将锌片在稀溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，再与铜片、稀硫酸组成单液原电池，只有铜片表面产生气泡．下列有关说法不正确的是
A．实验a中锌片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
B．实验b中铜片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
C．实验中原电池总反应的离子方程式：
D．锌片经溶液处理后，有利于更多的化学能转化为电能
7．能源是一个国家经济发展的重要物质基础。下列说法中错误的是
A．我国目前使用的主要能源是煤、石油和天然气
B．铅蓄电池等充电电池可实现化学能到电能的100%转化
C．开发的新能源包括太阳能、氢能等，它们都是可再生能源
D．解决能源危机的方法是开发新能源和节约现有能源，提高能源的利用率
8．氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。其反应原理示意图如下图，下列说法正确的是
A．a极是正极
B．电池工作时，化学能全部转化为电能
C．电池工作时，电子由a极沿导线流向b极
D．b极的电极反应式为
二、非选择题
9．为研究铝和铜作电极在不同电解质溶液中的电极反应规律，利用下列实验装置进行实验，实验中所用Al片、Cu片均用砂纸仔细打磨过，用蒸馏水冲洗干净。
(1)实验1：把Al片、Cu片、电流表按图1所示连接，同时插入2mol·L-1稀硝酸中，电流表指针发生偏转，Al片有少量气泡，Cu片上有大量气泡，该气体遇到空气后变为红棕色。Al片为电池___________(填“正极”或“负极”)，Cu片上的电极反应式为___________。
(2)实验2：常温下，将Al片、Cu片插入浓硝酸中组成原电池(图2)，并连接电流传感器，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图3所示，反应过程中有红棕色气体产生。开始一段时间内，Al片作___________(填“正极”或“负极”)，后来电流反转原因可能为铝遇冷的浓硝酸发生___________，生成致密氧化膜阻碍其与浓硝酸反应。电流反转后，负极___________(填“Al片”或“Cu片”)的电极反应式___________。NaOH溶液的作用是___________。
10．(1)物质的量浓度相同的 ① 氨水 ② 氯化铵 ③硫酸氢铵 ④硫酸铵四种溶液中c(NH)大小的顺序是_______。(用序号回答)
(2)常温下，pH=13的Ba(OH)2溶液a L与pH=3的H2SO4溶液b L混合(混合后溶液体积变化忽略不计)。若所得混合溶液呈中性，则a∶b=_______。
(3)常温下，测得CH3COONH4溶液的pH=7，此溶液中水的电离程度 _______该温度下纯水的电离程度(填“>”、“＜”或“=”)
(4)常温下，将0.1 mol·L-1 NH3·H2O与a mol/L盐酸等体积混合(不考虑溶液体积的变化)，反应后溶液恰好呈中性，用含a的代数式表示NH3·H2O的电离平衡常数为_______。
(5)甲醇(CH3OH)可以用作燃料电池，该电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。负极发生的电极反应式是_______。
【参考答案】
一、选择题
1．C
解析：A．没有自发的氧化还原反应，不能构成原电池，A错误；
B．符合原电池构成条件，且Fe(b)为负极，发生反应：Fe-2e-=Fe2+，电极质量减小，无气体放出，石墨(a)为正极，发生反应：O2+4e-+2H2O=4OH-，无质量增加，B错误；
C．符合原电池构成条件，且Fe(b)为负极，发生反应：Fe-2e-=Fe2+，电极质量减小，Cu(a)为正极，发生反应：Cu2++2e-=Cu，电极质量增加，C正确；
D．没有自发的氧化还原反应，不能构成原电池，没有反应发生，D错误；
故选C。
2．B
【分析】新型水介质电池，该电池可将转化为HCOOH，二氧化碳发生还原反应，为正极，则锌为负极；
解析：A．由分析可知，锌为负极，A错误；
B．发生还原反应为原电池的正极，B正确；
C．原电池中电子由负极流向正极，C错误；
D．原电池是化学能转化为电能的装置，D错误；
故选B。
3．D
解析：A．甲为酸、碱式滴定管，“0”刻度在上部，使用前需要先检漏、洗涤和润洗，A正确；
B．乙为蒸发皿，可用于蒸发结晶，B正确；
C．丙为烧杯和U形管，取两烧杯装电解质溶液，U形管作盐桥，金属活动性不同的两金属条作电极材料，分别插在两烧杯中，用导线连接两电极材料，就构成了原电池，C正确；
D．丁为坩埚，可直接加热，不需要垫石棉网，D错误；
故选D。
4．D
【分析】由图可知，放电时镁失去电子发生氧化反应生成镁离子，X为负极，则Y极为正极；
解析：A．放电时X为负极，Y极为正极，电极电势高低：，A正确；
B．放电时Y极上发生还原反应，CoS2生成Co和Li2S，电极反应：，B正确；
C．充电时X电极接电源负极，为阴极发生还原反应，C正确；
D．由图可知，充电时电压为，才会发生氧化反应生成，D错误；
故选D。
5．C
解析：A．镍氢电池、锂电池都是二次电池，碱性锌锰干电池为一次电池，故A错误；
B．燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、乙醇燃料电池等，产物多为CO2、H2O等，不污染环境，故B错误；
C．化学电池是将化学能转变为电能的装置，有电子的转移，实质为氧化还原反应，选项C正确；
D．锌锰干电池中，活泼电极作负极，锌电极为负极，故D错误；
答案选C。
6．A
解析：A．实验a中产生气泡是因为锌片和稀硫酸发生氧化还原反应生成氢气，对应的能量转换形式是化学能转化为热能，故A错误；
B．实验b中铜片表面产生气泡是因为形成原电池，对应的能量转化形式是化学能转化为电能，故B正确；
C．实验a中锌片和稀硫酸发生反应，实验b中形成原电池，锌片作负极，电极反应为，铜片作正极，电极反应为，总反应为，故C正确；
D． 将锌片在稀溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，阻止锌与稀硫酸反应，从而有利于更多的化学能转化为电能，故D正确；
答案选A。
7．B
解析：A．化石燃料包括煤、石油、天然气，我国目前使用的主要能源是煤、石油和天然气，故A正确；
B．铅蓄电池等充电电池可实现化学能到电能的转化，但这种不是100%的，故B错误；
C．开发的新能源包括太阳能、氢能等，它们都是可再生能源，故C正确；
D．解决能源问题的根本出路就是：节约能源，提高现有能源利用率，积极寻找和开发新能源，故D正确；
故选B。
8．C
【分析】已知燃料电池中通入燃料H2的一极为负极，发生氧化反应，电极反应为：H2-2e-=2H+，通O2的一极为正极，发生还原反应，电极反应为：4H++O2+4e-=2H2O，据此分析解题。
解析：A．由分析可知，a极是负极，A错误；
B．电池工作时，化学能不可能全部转化为电能，还将转化为热能等其他形式的能量，B错误；
C．由分析可知，电池工作时，电子由负极即a极沿导线流向正极即b极，C正确；
D．由分析可知，b极的电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O，D错误；
故答案为：C。
二、非选择题
9．(1) 负极 NO +4H++3e-=NO↑+2H2O
(2) 负极 钝化 Cu Cu-2e-=Cu2+ 吸收产生的NO2气体，防止污染空气
解析：(1)电解质溶液是稀硝酸，Al片、Cu片常温下都与稀硝酸反应，更活泼的金属环做负极，故Al片为电池负极；Cu片是正极，电极反应式为NO +4H++3e-=NO +2H2O；
(2)Al片、Cu片插入浓硝酸中组成原电池，开始时候Al做负极，变成三氧化二铝；后来电流反转原因可能为铝遇冷的浓硝酸发生钝化；电流反转后，负极是Cu，电极反应式Cu-2e-=Cu2+；NaOH溶液的作用是吸收产生的NO2气体，防止污染空气。
10． ④ >③ >② > ① 1：100 > CH3OH -6e-+H2O=CO2↑+6H+
解析：(1)可分3种情况讨论：(1)氨水电离产生NH、OH ；(2)NH水解产生H＋及剩余NH；(3)NH水解受到影响，促进或抑制；在分析时要注意两点：氨水电离程度较小，NH水解程度也较小；另外，NH4HSO4溶液中，H＋抑制NH水解，(NH4)2SO4中含有2个铵根离子，所以(NH4)2SO4中NH的浓度最大；所以，NH的浓度由大到小顺序为(NH4)2SO4、NH4HSO4、NH4Cl、NH3 H2O，故答案为：④>③>②>①；
(2)常温下，pH＝13的Ba(OH)2溶液aL与pH＝3的H2SO4溶液bL混合(混合后溶液体积变化忽略不计)，若所得混合溶液呈中性，说明酸中n(H＋)等于碱中n(OH )，则存在0.1mol/L×aL＝0.001mol/L×bL，则a：b＝1：100，故答案为：1：100；
(3)0.1mol L 1CH3COONH4溶液中醋酸根离子和铵根离子水解相互促进，常温下，测得溶液的pH＝7，促进了水的电离程度相同，溶液显中性，此溶液中水的电离程度>该温度下纯水的电离程度，故答案为：>；
(4)溶液显中性，所以c(H＋)＝c(OH )，溶液的电荷守恒可得：c(H＋)＋c(NH)＝c(Cl )＋c(OH )，故c(NH)＝c(Cl )，氯化铵是强酸弱碱盐其水溶液呈酸性，要使氯化铵溶液呈中性，则氨水应稍微过量，因为盐酸和氨水的体积相等，则氨水的物质的量浓度大于盐酸，
溶液中c(H＋)＝c(OH )＝10 7mol/L，c(NH)＝c(Cl )＝mol/L，c(NH3·H2O)＝()mol/L，电离常数只与温度有关，则此时NH3·H2O的电离常数Kb＝＝＝，故答案为：；
(5)甲醇燃料电池工作时，原电池中负极上燃料甲醇失电子发生氧化反应：CH3OH -6e-+H2O=CO2↑+6H+，故答案为：CH3OH -6e-+H2O=CO2↑+6H+