数智分层作业(四) 原电池的工作原理
(选择题每小题只有一个选项符合题目要求，选择题每小题3分，本试卷共45分)
1．一个原电池总反应为Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu，该电池材料及电解质溶液可能是( )
选项 正极 负极 电解质溶液
A Zn Cu CuCl2
B Cu Zn H2SO4
C Cu Zn CuSO4
D Mg Zn CuSO4
2．与甲、乙两套装置有关的下列说法正确的是( )
A．甲、乙装置中，锌棒均作负极，发生氧化反应
B．甲中锌棒直接与稀硫酸接触，故甲生成气泡的速率更快
C．甲、乙装置的电解质溶液中，阳离子均向碳棒定向迁移
D．乙中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷，提高电池效率
3．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HgCl2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a、b中原电池总反应的离子方程式均为Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑
D．锌片经HgCl2溶液处理后，有利于更多的化学能转化为电能
4．向等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系如图所示，正确的是( )
A B C D
5．有A、B、D、E四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向为A→B；将A、D分别投入等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；用惰性电极电解含有相同浓度的B2+、E2+的溶液时，E2+先被还原。则A、B、D、E金属活动性由强到弱的顺序为( )
A．A>B>E>D B．A>B>D>E
C．D>E>A>B D．D>A>B>E
6．(6分)已知某原电池的电极反应是Fe－2e－===Fe2+、Cu2+＋2e－===Cu，据此设计原电池，并回答下列问题。
(1)若原电池装置为图甲所示：(4分)
①电极材料A是________(写名称，下同)，B是________。
②A电极观察到的现象是_____________________________________________。
(2)若原电池装置为图乙所示：(2分)
①电极材料X可以是______(填序号，下同)。
a．铁 b．铜 c．石墨
② 电解质Y可以是________。
a．FeSO4 b．CuSO4 c．CuCl2
7．探究化学反应中的能量转化，实验装置(装置中的试剂及用量完全相同)及实验数据如下(注：50 mL注射器用于收集气体并读取气体体积)。
项目时间 装置① 装置②
/min 气体体积/mL 溶液温度/℃ 气体体积/mL 溶液温度/℃
0 0 22.0 0 22.0
8.5 30 24.8 50 23.8
10.5 50 26.0 — —
下列说法不正确的是( )
A．装置②中的Cu表面有气泡产生，而装置①中的Cu表面无气泡
B．装置①和②中发生反应的离子方程式都为Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑
C．原电池反应能加快化学反应速率，导致装置①中反应的平均速率比装置②中的小
D．由实验数据可知，原电池的化学能全部转化为电能
8．某化学实验探究小组探究MnO2与某些盐溶液的反应，设计如下装置。左侧烧杯中加入50 mL 6 mol·L-1硫酸，右侧烧杯中加入50 mL 2 mol·L-1的CaCl2溶液，盐桥中装有含饱和氯化钾溶液的琼脂。当闭合开关K时，电流表中出现指针偏转，下列说法不正确的是( )
A．该实验装置属于原电池
B．左侧烧杯中的电极反应为MnO2＋ 4H＋＋2e－===Mn2+＋ 2H2O
C．C电极上发生还原反应，产生的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D．若盐桥换成装有含饱和KNO3溶液的琼脂，则C电极上产生的气体的总量减少
9．(10分)A、B、C、D四种金属按下表中的装置图进行实验。
装置
现象 A不断溶解生成二价离子 C的质量增加 A上有气泡产生
根据实验现象回答下列问题：
(1)装置甲中负极的电极反应是__________________________________________
________________________________________________________________。(3分)
(2)装置乙中正极的电极反应是__________________________________________
________________________________________________________________。(3分)
(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。(2分)
(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是______________________。(2分)
10．(8分)如图所示，烧杯内盛有浓硝酸，在烧杯中放入用铜线相连的铁、铅两个电极，甲、乙两同学在确定电池的正、负极时发生了争执，甲认为Fe比Pb活泼，Fe应为负极；乙认为Fe在浓硝酸中钝化，Pb应为负极。
(1)丙同学认为将浓硝酸换成另一种溶液，根据电流计指针偏转的情况可判断甲与乙谁的观点对。则换成的另一种溶液可以是________，若指针偏转方向与浓硝酸作电解液时的偏转方向________(填“相同”或“不相同”)，则证明甲同学的观点对。(4分)
(2)若在Fe、Pb足量的情况下，观察到后来电流计指针反方向偏转，该现象支持________(填“甲”或“乙”)同学的观点，电流计指针反方向偏转的原因是_____________________________________________________________________
________________________________________________________________。(4分)
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C D A A D D C
6．(1)①铜(答案合理即可) 铁 ②有红色物质析出 (2)①bc ②bc
9．(1)A－2e－===A2+ (2)Cu2+＋2e－===Cu (3)变大 (4)D>A>B>C
10．(1)稀硫酸或稀盐酸(合理即可) 相同 (2)乙 开始时，Pb作负极失电子，电子经导线流向Fe极；随着反应的进行，浓硝酸变成稀硝酸，Fe作负极失电子，电子经导线流向Pb极
1．C [原电池总反应：Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu，可得出其负极反应：Zn－2e－===Zn2+(氧化反应)，正极反应：Cu2+＋2e－===Cu(还原反应)，因此负极材料只能是Zn，正极材料为活动性比Zn弱的Cu、Fe(或C、Pt)等，电解质溶液应为可溶性铜盐。]
2．D
3．A [实验a中锌片表面产生气泡是因为锌片和稀硫酸直接发生氧化还原反应生成氢气，对应的能量转化形式是化学能转化为热能，A错误；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，B正确；实验a、b中电池总反应相同，离子方程式均为Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑，C正确；锌片在稀HgCl2溶液中浸泡后，锌片表面形成锌汞合金，阻止锌与稀硫酸直接反应，从而有利于更多的化学能转化为电能，D正确。]
4．A [Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，若向a中加入少量的CuSO4溶液，则有Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4，消耗一部分Zn，生成的Cu附于Zn上，构成许多微小的Zn-Cu原电池，加快了Zn与稀硫酸的反应速率，所以Zn与稀硫酸反应时，加入CuSO4则反应速率加快，应先反应完，但因Cu2+消耗了一定量的Zn，生成H2的量要小于b，A正确。]
5．D
6．(1)结合氧化还原反应的知识可知Fe－2e－===Fe2+是负极反应，故Fe作负极，即为B；Cu2+＋2e－===Cu是正极反应，故A可以是铜，现象是有红色物质析出。(2)不含盐桥的原电池中正极材料是比负极金属活动性差的金属或导电的非金属，故此时正极可以是铜或石墨，但负极只能是铁，电解质溶液是可溶性铜盐溶液，可为硫酸铜、氯化铜或硝酸铜。
7．D
8．C [该装置属于原电池，A正确；左侧烧杯为正极区，电极反应为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2+＋2H2O，B正确；C电极为负极，发生氧化反应，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，C错误；由于盐桥中的阴离子移向负极区，故若盐桥换成装有含饱和KNO3溶液的琼脂，则负极区Cl－的物质的量减少，C电极上产生的气体的总量减少，D正确。]
9．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，活动性A>B；乙中C的质量增加，即析出Cu，则B为负极，活动性B>C；丙中A上有气泡即H2产生，则A为正极，活动性D>A，随着H＋的消耗，溶液pH逐渐变大。
10．(1)若证明甲同学的观点正确，则需将浓硝酸换成能与铁和铅都反应的酸溶液，但不能使铁发生钝化，因此该酸溶液可以是稀硫酸或稀盐酸。
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