数智分层作业(二十九) 原电池的工作原理
(分值：45分)
(选择题只有一个选项符合题目要求，每小题2分)
1．下列在理论上不能设计成原电池的化学反应是( )
A．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH<0
B．2CH3OH(l)＋3O2(g)2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH<0
C．2FeCl3(aq)＋Cu(s)===2FeCl2(aq)＋CuCl2(aq) ΔH<0
D．FeCl3(aq)＋3NaOH(aq)===3NaCl(aq)＋Fe(OH)3(s) ΔH<0
2．在图中的8个装置中，属于原电池的是( )
A．①②③⑤⑧ B．③④⑥⑦
C．④⑥⑦ D．③⑤⑦
3．原电池原理的发现是化学对人类的一项重大贡献。关于如图所示原电池(盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂)的说法正确的是( )
A．正极上的反应为Cu2+＋2e－===Cu
B．铜电极为负极
C．盐桥中K＋移向铜电极
D．银电极区的通过盐桥移向铜电极区
4．某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是( )
A．Zn为负极，发生还原反应
B．b电极反应式为Fe3+＋e－===Fe2+
C．电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极
D．电池的正极材料可以选用石墨、铂，也可以用铜
5．(9分)(1)利用反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2设计成如图所示的原电池，回答下列问题：
①写出电极反应式。
正极：______________________________________________________________;
负极：______________________________________________________________。
②图中X是________，Y是________。
③原电池工作时，盐桥中的________(填“阳”或“阴”)离子向X溶液方向移动。(7分)
(2)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极反应式为_________________________________________
________________________________________________________________。(2分)
(选择题有一个或两个选项符合题目要求，每小题4分)
6．普通水泥在固化过程中自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示，总反应的化学方程式为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag，下列有关说法正确的是( )
A．测量原理示意图中，电流方向从Ag2O/Ag电极经过导线流向Cu电极
B．电池工作时，溶液中OH－向正极移动
C．电路中转移0.1 mol的电子，Cu电极的质量增加1.6 g
D．Ag2O/Ag电极的反应式为Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
7．图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是( )
A．甲中电池总反应的离子方程式为Cd＋Co2+===Co＋Cd2+
B．反应===能够发生
C．盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼脂，其作用是传递电子
D．乙中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出
8．(12分)某兴趣小组为了提高电池的效率设计了如图所示的原电池，请回答下列问题：
(1)若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，写出电极名称及对应的电极反应式：(6分)
Al片( )__________________________________________________________，
Cu片( )_________________________________________________________。
(2)若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，写出电极名称及对应的电极反应式：(6分)
Al片( )__________________________________________________________，
Cu片( )_________________________________________________________。
9．(8分)为验证反应Fe3+＋Ag Fe2+＋Ag＋，利用如图电池装置进行实验。
(1)用Fe2(SO4)3固体配制500 mL 0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液。在烧杯中溶解固体时，先加入一定体积的________，搅拌后再加入一定体积的水。(1分)
(2)电流表显示电流由银电极流向石墨电极。可知， 盐桥中的阳离子进入________________电极溶液中。(1分)
(3)根据(2)实验结果，可知石墨电极的反应式为____________________________，
银电极的反应式为____________________________________________________。
因此，Fe3+氧化性小于________(填“Ag＋”或“Fe2+”)。(5分)
(4)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。如果盐桥中电解质为KNO3，反应一段时间后，可以观察到电流表指针反转，原因是_____________________________________________________________________
________________________________________________________________。(1分)
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D D B D AD BC
5．(1)①Fe3+＋e－===Fe2+ Cu－2e－===Cu2+ ②FeCl3 CuCl2 ③阳 (2)O2＋4e－＋4H＋===2H2O
8．(1)负极 Al－3e－===Al3+ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ (2)正极 ＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O 负极 Cu－2e－===Cu2+
9．(1)稀硫酸 (2)银 (3)Fe2+－e－===Fe3+ Ag＋＋e－===Ag Ag＋ (4)原电池反应使c(Fe3+)增大，同时进入石墨电极一侧的酸性溶液中，氧化Fe2+，使c(Fe3+)又增大，致使平衡反应：Fe3+＋Ag Fe2+＋Ag＋正向移动
1．D [FeCl3与NaOH反应生成NaCl和Fe(OH)3的反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池，D符合题意。]
2．D [①⑥⑧未构成闭合回路；②中两极材料活动性相同；④中酒精是非电解质；所以①②④⑥⑧均不能构成原电池，③⑤⑦可构成原电池，D正确。]
3．B [该装置的负极为Cu，电极反应式为Cu－2e－===Cu2+，正极为Ag，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，B正确，A、C、D错误。]
4．D [Cl－移向b电极，b电极为负极，负极为Zn，电极反应式为Zn－2e－===Zn2+；a电极为正极，电极反应式为Fe3+＋e－===Fe2+，A、B、C错误，D正确。]
5．(1)①该原电池中Cu作负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2+；C作正极，电极反应式为Fe3+＋e－===Fe2+。②X溶液应为FeCl3溶液，Y溶液应为CuCl2溶液。③原电池工作时，盐桥中的阳离子向正极移动。
(2)Cu作负极，O2在正极上得电子：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
6．AD [测量原理示意图中，电流与电子流向相反，电流方向从Ag2O/Ag电极经过导线流向Cu电极，A正确；原电池工作时，溶液中氢氧根离子向负极移动，B错误；电路中转移0.1 mol的电子，铜电极质量增加0.8 g，C错误；Ag2O/Ag电极的反应式为Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，D正确。]
7．BC [根据图甲知，Cd失电子，Co2+得电子，所以原电池反应的离子方程式为，故A正确；根据图乙知，Co失电子，Ag＋得电子，所以氧化性强弱顺序为Ag＋＞Co2+＞Cd2+，因此反应2Ag＋Cd2+===Cd＋2Ag＋不能发生，故B错误；原电池放电时，盐桥中的阴、阳离子定向移动构成闭合回路，所以盐桥的作用是形成闭合回路，电子不能通过溶液传递，故C错误；根据Co＋2Ag＋===2Ag＋Co2+知，当有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出，故D正确。]
8．(1)该原电池中，Al易失电子发生氧化反应作负极，Cu作正极；负极上Al失电子生成铝离子进入溶液，所以负极反应为Al－3e－===Al3+，正极上氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。
(2)Al遇浓硝酸发生钝化，Cu和浓硝酸的反应是自发的放热的氧化还原反应，所以能构成原电池，Cu失电子作负极、Al作正极，正极上硝酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O，负极反应为Cu－2e－===Cu2+。
9．(1)硫酸铁溶解时要防止水解，故在烧杯中溶解时，先加入一定体积的稀硫酸，搅拌后再加入一定体积的水。(2)电流表显示电流由银电极流向石墨电极，石墨作负极，银作正极。可知， 盐桥中的阳离子进入银电极一侧的溶液中。(3)根据(2)实验结果，石墨作负极，电极反应式为Fe2+－e－===Fe3+；Ag作正极，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag。电池总反应为Fe2+＋Ag＋ Fe3+＋Ag，根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，可知Fe3+氧化性小于Ag＋的。＋Ag Fe2+＋Ag＋属于可逆反应，溶液中Fe3+浓度增大，会使平衡正向移动，电流表指针发生反转。原电池反应使c(Fe3+)增大，同时进入石墨电极一侧的酸性溶液中，氧化Fe2+，使c(Fe3+)又增大，致使平衡反应Fe3+＋Ag Fe2+＋Ag＋正向移动，电流表指针发生反转。
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