第四章　基础课时23　原电池的工作原理 练习（含答案）2025秋高中化学选择性必修一（人教版2019）

第四章　基础课时23　原电池的工作原理
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意(每小题5分)
(一)原电池工作原理
1.(8分)判断正误(正确划“√”，错误划“×”)。
(1)在锌铜稀硫酸原电池中，电子由铜片流向锌片。(　　)
(2)原电池的正极是电子流出的一极。(　　)
(3)在铜—锌—稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌。(　　)
(4)原电池中阳离子向正极移动。(　　)
2.在理论上不能用于设计成原电池的化学反应是(　　)
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH<0
2CH3OH(l)＋3O2(g)2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH<0
2FeCl3(aq)＋Cu(s)===2FeCl2(aq)＋CuCl2(aq)　ΔH<0
FeCl3(aq)＋3NaOH(aq)===3NaCl(aq)＋Fe(OH)3(s)　ΔH<0
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(盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液)的说法正确的是(　　)
正极上的反应为Cu2＋＋2e－===Cu
铜电极为负极
盐桥中K＋移向铜极
银电极区的NO通过盐桥移向铜电极区
4.(12分)某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。按照实验步骤依次回答下列问题：
(1)(4分)锌电极为电池的________(1分)极，电极上发生的是________(1分)反应(“氧化”或“还原”)，电极反应式为_____________________________________________________(2分)。
(2)(2分)导线中电子流向为________(用a、b表示)。
(3)(2分)若装置中铜电极的质量增加0.64 g，则导线中转移的电子数目为___________________________________________________________________。
(4)(2分)装置中盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K＋，Cl－的移动方向描述正确的是________。
A.盐桥中的K＋向左侧烧杯移动、Cl－向右侧烧杯移动
B.盐桥中的K＋向右侧烧杯移动、Cl－向左侧烧杯移动
C.盐桥中的K＋、Cl－都向右侧烧杯移动
D.盐桥中的K＋、Cl－几乎都不移动
(5)(2分)若ZnSO4溶液中含有杂质Cu2＋，会加速Zn电极的腐蚀、还可能导致电流在较短时间内衰减。欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填代号)。
A.NaOH B.Zn
C.Fe D.H2SO4
(二)原电池工作原理的应用
5.将过量的等质量的两份锌粉a、b，分别加入相同质量、相同浓度的稀硫酸，同时向a中加少量CuSO4溶液，图中产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系，其中正确的是(　　)
6.M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是(　　)
P>M>N>E E>N>M>P
P>N>M>E E>P>M>N
7.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(　　)
Zn为负极，发生还原反应
b电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极
电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜
B级　素养培优练
8.如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是(　　)
电极 Ⅰ 上发生还原反应，作原电池的负极
该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋
电极Ⅱ的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu
盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液，其作用是传递电子
9.Cu－Zn (假设起始时两电极质量完全相同)原电池的装置示意图如图，下列说法正确的是(不考虑水解反应)(　　)
M为Zn电极，发生还原反应，失去电子
电池工作一段时间后，溶液的pH保持不变
电池工作一段时间后，M和N两电极质量：M>N
每转移0.2 mol电子，同时生成2.24 L Cl2
10.某同学设计如下原电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)
该装置将化学能转化为电能
负极的电极反应是Ag＋I－－e－===AgI
电池的总反应是Ag＋＋I－===AgI
盐桥(含KNO3的琼脂)中NO从左向右移动
11.已知氧化性MnO＞Fe3＋，设计如图所示原电池，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法不正确的是(　　)
a为电池的负极，b为电池的正极
电流从a经过外电路流向b
电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯
a电极上发生的反应为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O
12.(10分)(2024·北京密云二中高二期中)为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。
回答下列问题：
(1)(1分)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择________(物质化学式)作为电解质。
阳离子 u∞×108/(m2·s－1·v－1) 阴离子 u∞×108/(m2·s－1·v－1)
Li＋ 4.07 HCO 4.61
Na＋ 5.19 NO 7.40
Ca2＋ 6.59 Cl－ 7.91
K＋ 7.62 SO 8.27
(2)(1分)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入___________________________________________________________________电极溶液中。
(3)(2分)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 mol/L。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝___________________________________________________________________。
(4)(6分)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为_________________________________________________________(2分)，铁电极的电极反应式为________________________________________(2分)。
因此，验证了Fe2＋氧化性小于____________________________________(1分)，还原性小于____________(1分)。
基础课时23　原电池的工作原理
1.(1)×　(2)×　(3)×　(4)√
2.D　[A、B和C均属于自发的氧化还原反应，都能设计成原电池；D项，属于复分解反应，不是自发的氧化还原反应，不能设计成原电池。]
3.B　[A项，Ag为正极，正极上的反应为Ag＋＋e－===Ag，错误；B项，Cu的活泼性大于Ag，则Cu为负极、Ag为正极，正确；C项，原电池中阳离子移向正极，则盐桥中K＋移向Ag极，错误；D项，Cu为负极、Ag为正极，阴离子移向负极，盐桥中的Cl－移向铜电极区，错误。]
4.(1)负　氧化　Zn－2e－===Zn2＋
(2)a→b　(3)1.204×1022　(4)B　(5)B
解析　(1)图为原电池装置，金属性锌强于铜，Zn为负极，Cu为正极；负极失电子被氧化；电极反应方程式为Zn－2e－===Zn2＋；(2)导线中电子从负极流向正极，即a→b；(3)铜电极发生Cu2＋＋2e－===Cu，增加0.64 g，n(Cu)＝0.64 g÷64 g/mol＝0.01 mol，转移0.02 mol电子，转移电子数目为0.02 mol×6.02×1023 mol－1＝1.204×1022；(4)盐桥中的K＋、Cl－的移动方向为阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，左侧为负极，右侧为正极，选项B正确；(5)要除去Cu2＋，且不引入新的杂质，可通过锌置换出铜，氢氧化钠会引起锌离子沉淀，铁会引入杂质，硫酸不与铜离子反应，只有B符合。
5.B　[足量的锌和相同量的稀硫酸反应，a中加入硫酸铜溶液，会置换出金属铜，形成锌、铜、稀硫酸原电池，加速金属锌和硫酸反应的速率，所以反应速率：a>b，速率越大，锌完全反应时所用的时间越短，所以a所用的时间小于b所用的时间；产生氢气的量取决于稀硫酸的物质的量，而a、b中金属锌均过量，和相同量的硫酸反应生成氢气的量相等，所以氢气的体积：a＝b，综上所述，故选B。]
6.A　[①M＋N2＋===N＋M2＋，M是还原剂、N是还原产物，所以M的还原性大于N；②M、P用导线连接放入稀硫酸中，M表面有大量气泡逸出，说明M是正极，则还原性P大于M；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋，说明N是负极，N的还原性大于E，则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是P>M>N>E。]
7.D　[根据Cl－的移动方向可知，b电极为负极，a电极为正极，根据电池反应式可知，Zn发生失电子的氧化反应，即b电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A、B项错误；电子流动方向是b电极→导线→a电极，C项错误；正极材料的活泼性应比负极材料弱，D项正确。]
8.B　[在该原电池中，存在自发的氧化还原反应2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，故电极Ⅱ是负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，电极Ⅰ是正极，电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋。A项， 电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，错误；B项， 该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，正确；C项， 电极Ⅱ的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，错误；D项，盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液，其作用是传递阴、阳离子，而不是电子，错误。]
9.B　[由题干图示中电子转移的方向可知，M极为负极，失去电子，发生氧化反应，故M为Zn，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，N为Cu，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，A错误；电池工作一段时间后，溶液溶质由CuCl2转化为ZnCl2，若不考虑水解反应，溶液的pH保持不变，B正确；电池工作一段时间后，M电极质量减少，N电极质量增大，故两电极质量不相同M＜N，C错误；该电极反应中不生成Cl2，D错误。]
10.D　[A项，经分析，该装置是原电池装置，则该装置将化学能转化为电能，正确；B项，根据电子的移动方向，可以推断出左侧电极为负极，该电极反应为Ag＋I－－e－===AgI，正确；C项，该电池中，只有Ag＋和I－反应，所以总反应是Ag＋＋I－===AgI，正确；D项，左侧电极为负极，右侧电极为正极，NO带负电荷，向负极移动，所以应该是从右向左移动，错误。]
11.A [氧化性MnO＞Fe3＋，则在原电池反应中，MnO在a电极得电子，a电极为正极；Fe2＋在b电极失电子，b电极为负极，A错误；在原电池中，电流由正极沿导线流入负极，则电流从a经过外电路流向b，B正确；电池工作时，甲池消耗MnO、H＋，阳离子消耗更多，则盐桥中K＋移向甲池，乙池Fe2＋失电子生成Fe3＋，正电荷数增多，则盐桥中的SO移向乙烧杯，C正确；a电极上，MnO得电子生成Mn2＋，发生的反应为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O，D正确。]
12.(1)KCl　(2)石墨　(3)0.09 mol/L
(4)Fe3＋＋e－===Fe2＋　Fe－2e－===Fe2＋　Fe3＋　Fe
解析　(1)Fe2＋、Fe3＋能与碳酸氢根离子反应，Ca2＋能与硫酸根离子反应，FeSO4、Fe2(SO4)3都属于强酸弱碱盐，水溶液呈酸性，酸性条件下硝酸根离子能与Fe2＋反应，根据题意“盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应”，盐桥中阴离子不可以选择碳酸氢根离子、硝酸根离子，阳离子不可以选择Ca2＋，另盐桥中阴、阳离子的迁移率(u∞)应尽可能地相近，根据表中数据，盐桥中应选择KCl作为电解质；(2)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，则铁电极为负极，石墨电极为正极，盐桥中阳离子向正极移动，则盐桥中的阳离子进入石墨电极溶液中；(3)根据分析，铁电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，石墨电极上未见Fe析出，石墨电极的电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 mol/L，根据得失电子守恒，石墨电极溶液中c(Fe2＋)增加0.04 mol/L，石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝0.05 mol/L＋0.04 mol/L＝0.09 mol/L；(4)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，铁电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；电池总反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据同一反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物、还原剂的还原性强于还原产物，则验证了Fe2＋氧化性小于Fe3＋，还原性小于Fe。