1.2.1原电池的工作原理——高一化学鲁科版（2019）选择性必修一同步课时作业（含解析）

1.2.1原电池的工作原理——高一化学鲁科版（2019）选择性必修一同步课时作业
1.下列装置能构成原电池的是( )
A. B. C. D.
2.原电池原理在生活中的应用非常广泛，下列有关电池的说法正确的是( )
A.硅太阳能电池与燃料电池一样，都是将化学能转化为电能
B.理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池
C.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成
D.将镁和铝用导线连接放入氢氧化钠溶液中组成原电池，镁电极作为负极
3.下列可设计成原电池的化学反应是( )
A.
B.
C.
D.
4.图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示( )
A.锌棒的质量 B. C.pH D.
5.燃料电池能量转化效率高，供电量易于调节，具有广阔的应用前景。以溶液为电解质溶液的某甲烷—空气燃料电池装置如图所示，下列说法错误的是( )
A.a极为电池的负极 B.b极通入的气体为空气
C.向b极方向移动 D.发生反应，转移电子
6.下列是常规电化学示意图，其标注完全正确的是( )
A锌铜原电池示意图 B电解精炼铜示意图
C锌铜原电池示意图 D电解饱和食盐水示意图
A.A B.B C.C D.D
7.“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为。下列关于该电池的说法错误的是( )
A.该电池为一次电池
B.活性炭得电子被还原
C.电池工作时镁片作负极被消耗
D.电池工作时食盐水中的向活性炭移动
8.有关如图所示原电池(盐桥中装有含琼脂的饱和溶液)的叙述，正确的是( )
A.铜片上有气泡逸出
B.反应中，盐桥中的会移向溶液
C.取出盐桥后，电流计依然发生偏转
D.反应前后铜片质量不改变
9.现有a、b、c、d四个金属电极，用导线两两相连组成原电池。
①a、b相连插入硫酸铜溶液中后，b极变粗；
②a、d相连插入稀硫酸中后，外电路电流从a流向d；
③b、c相连插入稀硫酸中后，c极上有气泡产生；
④c、d相连插入稀硫酸中后，d极溶解。
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A. B. C. D.
10.如图所示电化学装置，b为标准氢电极，可发生还原反应或氧化反应，a、c分别为AgCl/Ag、AgI/Ag电极。实验发现：1与2相连a电极质量减小，2与3相连c电极质量增大。下列说法不正确的是( )
A.2与3相连，b电极周围pH增大
B.1与2相连，电池反应为
C.1与3相连，a电极减小的质量等于c电极增大的质量
D.1与2、1与3相连，a电极均为流入极
11.某实验小组依据反应设计如图1电池，探究pH对氧化性的影响，测得输出电压与pH的关系如图2。下列有关叙述错误的是( )
A.c点时，正极的电极反应为
B.b点时，反应处于化学平衡状态
C.a点时，盐桥中的向左移动
D.pH>0.68时，氧化性：
12.某课外小组利用原电池原理驱动某简易小车（用电动机表示）。
（1）初步设计的实验装置示意图如图1所示，溶液在图1所示装置中的作用是_______（答两点）。
实验发现：该装置不能驱动小车。
（2）该小组同学提出假设：可能是氧化反应和还原反应没有完全隔开，降低了能量利用率。为进一步提高能量利用率，该小组同学在原有反应的基础上将氧化反应与还原反应隔开进行，优化的实验装置示意图如图2所示，图2中A溶液和B溶液分别是_______和_______，盐桥属于_______（填“电子导体”或“离子导体”），盐桥中的移向_______溶液（填“A”或“B”）。为降低电池自重，该小组用阳离子交换膜代替盐桥，实验装置示意图如图3所示。
（3）利用改进后的实验装置（图3），仍不能驱动小车，该小组同学再次提出假设：可能是电压不够；可能是电流不够；可能是电压和电流都不够。
实验发现：1.5 V的干电池能驱动小车，其电流为；
图3中实验装置的最大电压为1.0 V，最大电流为。
该小组从电极材料、电极反应、离子导体等角度对装置做进一步优化，请补全优化后的实验装置示意图4，并在图中用箭头标明阳离子的流向。
答案以及解析
1.答案：C
解析：A.A装置没有形成闭合电路，不能构成原电池，故不选A；
B.B装置中两个电极材料相同，不能构成原电池，故不选B；
C.铁和稀硫酸反应，铁失电子发生氧化反应，铁为负极，氢离子在碳棒表面得电子生成氢气，碳棒为正极，能构成原电池，故选C；
D.乙醇是非电解质，不能构成原电池，故不选D；
选C。
2.答案：B
解析：A（×）硅太阳能电池是将太阳能转化为电能。
B（√）氧化还原反应中存在电子的转移，理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。
C（×）原电池的两极可以是两种活动性不同的金属，也可以是金属和非金属，如铁和石墨在稀硫酸中也能构成原电池，还可以都是金属铂或石墨，如氢氧燃料电池。
D（×）NaOH溶液与镁不反应，NaOH溶液与铝反应生成和，铝电极作为负极，镁电极作为正极。
3.答案：D
解析：可设计成原电池的化学反应是能自发进行的氧化还原反应，且通常为放热反应。
A（×）为非氧化还原反应。
B（×）为非氧化还原反应。
C（×）虽然是氧化还原反应，但属于吸热反应。
D（√）为氧化还原反应，且为放热反应。
4.答案：A
解析：A.随着流入正极电子物质的量增多，即反应进行，锌棒不断溶解，锌棒质量不断减小，与图2曲线变化相符，A正确；
B.因为，随着流入正极电子物质的量增多，反应生成的增多，应增大，与图2曲线变化不符，B错误；
C.由于正极反应消耗，随着流入正极电子物质的量增多，溶液中减小，pH应增大，与图2曲线变化不符，C错误；
D.不参与原电池反应，其浓度不变，与图2曲线变化不符，D错误；
5.答案：C
解析：a极有电子流出，则a极为负极，A项正确；b极为原电池的正极，通入的气体为空气，B项正确，原电池中阴离子向负极移动，因此移向a极，C项错误；a极的电极反应式为，因此发生反应，转移8mol电子，D项正确。
6.答案：D
解析：A.铜锌原电池中锌作负极，铜作正极，故A错误；
B.在精炼铜中，粗铜作阳极与电源正极相连，精铜作阴极，与电源的负极相连，电解液为硫酸铜溶液，故B错误；
C.带有盐桥的铜锌原电池中，作负极锌的电解液为硫酸锌，做正极铜的电解液为硫酸铜，故C错误；
D.电解饱和食盐水的阳极产生氯气，阴极产生氢气，故D正确；
7.答案：D
解析：A.该电池为一次电池，A正确；
B.根据原电池反应式知，氧气在活性炭电极得到电子被还原，B正确；
C.根据原电池反应式知，Mg元素化合价由0价变为+2价，所以Mg失电子作负极，C正确；
D.电池工作时，阳离子往负极移动，食盐水中的向负极的镁片移动，D错误；
8.答案：B
解析：A.Cu为正极，发生还原反应，析出Cu，A错误；
B.原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥中的会移向溶液，B正确；
C.取出盐桥后，不是闭合回路，没有形成原电池，电流计不发生偏转，C错误；
D.Cu为正极，发生还原反应，析出Cu附着在Cu电极上，故铜片质量增加，D错误；
9.答案：C
解析：①a、b相连插入硫酸铜溶液中后，b极变粗，则b为正极，a为负极，金属活动性；
②a、d相连插入稀硫酸中后，外电路电流从a流向d，则a为正极，d为负极，金属活动性；
③b、c相连插入稀硫酸中后，c极上有气泡产生，则c为正极，b为负极，金属活动性；
④c、d相连插入稀硫酸中后，d极溶解，则d为负极，c为正极，金属活动性；
综合以上分析，可以得出金属活动性关系为，故选C。
10.答案：C
解析：A.2与3相连，c电极质量增大，则c极发生反应，c极为负极，则b极为正极，发生反应，b电极消耗，周围pH增大，A正确；
B.1与2相连，a电极质量减小，则a电极发生反应，a极为正极，b极为负极，发生反应，依据得失电子守恒，将两电极反应调整得失电子守恒后相加，即得电池反应为，B正确；
C.1与3相连时，由于AgI的溶解度更小，AgCl易转化为AgI，则a极为正极，c电极为负极，a电极反应为，c电极反应为，所以a电极减小的质量小于c电极增大的质量，C不正确；
D.由前面分析可知，1与2时，a极为正极，1与3相连时，a极也为正极，则a电极均为e-流入极，D正确；
故选C。
11.答案：A
解析：A.pH>0.68时，电压小于0，反应逆向进行，在负极失电子，则负极电极反应式为，A选项错误；B.pH=0.68时，电压为零，反应处于平衡状态，B选项正确；C.乙中碘离子失电子，则乙中石墨电极为负极，甲中石墨为正极，原电池中阳离子向正极移动，所以盐桥中的向左移动，C选项正确；D.pH>0.8时，电压小于0，反应逆向进行，碘作氧化剂，所以氧化性，D选项正确。
12.答案：（1）传导离子、作正极反应物
（2）硫酸锌溶液；硫酸铜溶液；离子导体；A
（3）（答案合理即可）
解析：（1）由图1可知，该原电池中Zn作负极，Cu作正极，溶液中的在正极得到电子生成Cu，故溶液起传导离子、作正极反应物的作用。
（2）由图2可知，Zn为负极，Cu为正极，故B溶液应为硫酸铜溶液，A溶液应为硫酸锌溶液；盐桥属于离子导体：原电池中阴离子向负极移动，Zn为负极，故向A溶液移动。
（3）由图4可知，电子从左边电极经外电路流向右边电极，则左边电极为负极，右边电极为正极，根据题意可知，需要增大电压和电流，故可选取电极材料Mg和石墨，阳离子向正极移动，优化后的实验装置示意图可以为
。