高考化學(xué)（第01期）大題狂練系列 專題24 原電池的基本原理（含解析）1

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專題24 原電池的基本原理 （滿分60分 時(shí)間30分鐘） 姓名： 班級(jí)： 得分： 1．為探究Ag+與Fe3+氧化性的相關(guān)問(wèn)題，某小組同學(xué)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)： 已知：相關(guān)物質(zhì)的溶解度（20℃）AgCl：1．510-4g Ag2SO4：0．796 g （1）甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)如下： 序號(hào) 操作 現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)Ⅰ 將2 mL 1 mol/L AgNO3 溶液加入到1 mL 1 mol/L FeSO4溶液中 產(chǎn)生白色沉淀，隨后有黑色固體產(chǎn)生 取上層清液，滴加KSCN 溶液 溶液變紅 注：經(jīng)檢驗(yàn)黑色固體為Ag ① 白色沉淀的化學(xué)式是_____________。 ② 甲同學(xué)得出Ag+氧化了Fe2+的依據(jù)是_______________。 （2）乙同學(xué)為探究Ag+和Fe2+反應(yīng)的程度，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)Ⅱ。 a．按右圖連接裝置并加入藥品（鹽橋中的物質(zhì)不參與反應(yīng)），發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏移。偏移的方向表明：電子由石墨經(jīng)導(dǎo)線流向銀。放置一段時(shí)間后，指針偏移減小。 b．隨后向甲燒杯中逐漸加入濃Fe2(SO4)3溶液，發(fā)現(xiàn)電壓表指針的變化依次為：偏移減小→回到零點(diǎn)→逆向偏移。 ① a中甲燒杯里的電極反應(yīng)式是___________。 ② b中電壓表指針逆向偏移后，銀為_(kāi)________極（填“正”或“負(fù)”）。 ③ 由實(shí)驗(yàn)得出Ag+和Fe2+反應(yīng)的離子方程式是___________。 （3）為進(jìn)一步驗(yàn)證乙同學(xué)的結(jié)論，丙同學(xué)又進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)： 序號(hào) 操作 現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)Ⅲ 將2 mL 2 mol/L Fe(NO3)3溶液加入有銀鏡的試管中 銀鏡消失 實(shí)驗(yàn)Ⅳ 將2 mL1 mol/L Fe2(SO4)3溶液加入有銀鏡的試管中 銀鏡減少，未消失 實(shí)驗(yàn)Ⅴ 將2 mL 2 mol/L FeCl3溶液加入有銀鏡的試管中 銀鏡消失 ① 實(shí)驗(yàn)Ⅲ___________（填“能”或“不能”）證明Fe3+氧化了Ag，理由是_____________。 ② 用化學(xué)反應(yīng)原理解釋實(shí)驗(yàn)Ⅳ與Ⅴ的現(xiàn)象有所不同的原因：_____________。 【答案】（1）①Ag2SO4；② 有黑色固體（Ag ）生成，加入KSCN 溶液后變紅； （2）①Fe2+－e-＝Fe3+ ；② 負(fù)；③Fe2+ ＋Ag+Fe3+ ＋Ag； （3）① 不能；因?yàn)镕e(NO3 ) 3溶液呈酸性，酸性條件下NO3-也可能氧化Ag； ② 溶液中存在平衡：Fe3+ ＋AgFe2+ ＋Ag+，且 AgCl比Ag2SO4溶解度更小，Cl-比SO42-更有利于降低Ag+ 濃度，所以實(shí)驗(yàn)Ⅴ比實(shí)驗(yàn)Ⅳ正向進(jìn)行的程度更大（或促使平衡正向移動(dòng)，銀鏡溶解）。 考點(diǎn)：考查了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、鐵及其化合物的性質(zhì)的相關(guān)知識(shí)。 2. 如圖為原電池裝置示意圖： （1）若A為Zn，B為石墨棒，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式 （2）若A為銅片，B為石墨棒，電解質(zhì)為FeCl3溶液，則銅片為 極（填正或負(fù)），寫出正極電極反應(yīng)式 （3）若A、B均為鉑片，電解質(zhì)為KOH溶液，分別從A、B兩極通入H2和O2，該電池即為氫氧燃料電池，該電池的總反應(yīng)為 。當(dāng)外電路有6.02X1022 個(gè)電子通過(guò)，則該電池正極消耗氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況） L。 【答案】(9分)(1)Zn-2e-=Zn2+(2分)(2)負(fù)(1分) Fe3++e-=Fe2+(2分)(3)2H2+O2=2H2O(2分)0.56L(2分) 【解析】 試題分析：(1)鋅和石墨組成原電池，鋅為負(fù)極，失去電子生成鋅離子，故電極反應(yīng)為Zn-2e-=Zn2+。 (2)銅和石墨為電極材料，氯化鐵為電解質(zhì)溶液，則銅為負(fù)極，正極是溶液中的鐵離子得到電子變成亞鐵離子，故電極反應(yīng)為：Fe3++e-=Fe2+。 (3)氫氧燃料電池的總反應(yīng)為氫氣和氧氣反應(yīng)生成水2H2+O2=2H2O，每摩爾氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)移4摩爾電子所以但有0.1摩爾電子轉(zhuǎn)移時(shí)，消耗0.025氧氣，標(biāo)況下的體積為0.56L。 考點(diǎn)：原電池的原理 3．某學(xué)生利用下面實(shí)驗(yàn)裝置探究鹽橋式原電池的工作原理(Cu 64)。 按照實(shí)驗(yàn)步驟依次回答下列問(wèn)題： （1）導(dǎo)線中電子流向?yàn)? (用a、b 表示)。 （2） 寫出裝置中鋅電極上的電極反應(yīng)式： ； （3）若裝置中銅電極的質(zhì)量增加0.64g，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為 ；(不許用“NA”表示 ) （4）裝置中鹽橋中除添加瓊脂外，還要添加KCl的飽和溶液，電池工作時(shí)，對(duì)鹽橋中的K+，Cl-的移動(dòng)方向描述正確的是 。 A．鹽橋中的K＋向左側(cè)燒杯移動(dòng)、Cl－向右側(cè)燒杯移動(dòng) B．鹽橋中的K＋向右側(cè)燒杯移動(dòng)、Cl－向左側(cè)燒杯移動(dòng) C．鹽橋中的K＋、Cl－都向右側(cè)燒杯移動(dòng) D．鹽橋中的K＋、Cl－幾乎都不移動(dòng) （5）若ZnSO4溶液中含有雜質(zhì)Cu2＋，會(huì)加速Zn電極的腐蝕、還可能導(dǎo)致電流在較短時(shí)間內(nèi)衰減。欲除去Cu2＋，最好選用下列試劑中的 (填代號(hào))。 A． NaOH B．Zn C．Fe D．H2SO4 （6）反應(yīng)一段時(shí)間后右側(cè)燒杯中Cu2＋濃度是 (填增大 減小或不變) 【答案】（1）由a到b(或a→b);（2） Zn―2e―＝Zn2＋ （3）1.2041022 （4）B (有錯(cuò)不得分) （5） B (有錯(cuò)不得分) （6） 減小 考點(diǎn)：考查原電池和電解池，側(cè)重反應(yīng)原理的考查。 4．某小組同學(xué)利用原電池裝置探究物質(zhì)的性質(zhì)。 資料顯示：原電池裝置中，負(fù)極反應(yīng)物的還原性越強(qiáng)，或正極反應(yīng)物的氧化性越強(qiáng)，原電池的電壓越大。 （1）同學(xué)們利用下表中裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄。 裝置 編號(hào) 電極A 溶液B 操作及現(xiàn)象 Ⅰ Fe pH=2的 H2SO4 連接裝置后，石墨表面產(chǎn)生無(wú)色氣泡；電壓表指針偏轉(zhuǎn) Ⅱ Cu pH=2的H2SO4 連接裝置后，石墨表面無(wú)明顯現(xiàn)象；電壓表指針偏轉(zhuǎn)，記錄讀數(shù)為a ①同學(xué)們認(rèn)為實(shí)驗(yàn)Ⅰ中鐵主要發(fā)生了析氫腐蝕，其正極反應(yīng)式是_________。 ②針對(duì)實(shí)驗(yàn)Ⅱ現(xiàn)象：甲同學(xué)認(rèn)為不可能發(fā)生析氫腐蝕，其判斷依據(jù)是_________；乙同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)Ⅱ中應(yīng)發(fā)生吸氧腐蝕，其正極的電極反應(yīng)式是_________。 （2）同學(xué)們?nèi)杂蒙鲜鲅b置并用Cu和石墨為電極繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，探究實(shí)驗(yàn)Ⅱ指針偏轉(zhuǎn)原因及影響O2氧化性的因素。 編號(hào) 溶液B 操作及現(xiàn)象 Ⅲ 經(jīng)煮沸的pH=2的 H2SO4 溶液表面用煤油覆蓋，連接裝置后，電壓表指針微微偏轉(zhuǎn)，記錄讀數(shù)為b Ⅳ pH=2的H2SO4 在石墨一側(cè)緩慢通入O2并連接裝置，電壓表指針偏轉(zhuǎn)，記錄讀數(shù)為c；取出電極，向溶液中加入數(shù)滴濃Na2SO4溶液混合后，插入電極，保持O2通入，電壓表讀數(shù)仍為c Ⅴ pH=12的NaOH 在石墨一側(cè)緩慢通入O2并連接裝置，電壓表指針偏轉(zhuǎn)，記錄讀數(shù)為d ①丙同學(xué)比較實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的電壓表讀數(shù)為：c＞a＞b，請(qǐng)解釋原因是_________。 ②丁同學(xué)對(duì)Ⅳ、Ⅴ進(jìn)行比較，其目的是探究對(duì)O2氧化性的_________影響。 ③實(shí)驗(yàn)Ⅳ中加入Na2SO4溶液的目的是_________。 ④為達(dá)到丁同學(xué)的目的，經(jīng)討論，同學(xué)們認(rèn)為應(yīng)改用右圖裝置對(duì)Ⅳ、Ⅴ重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)意圖是_________；重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，記錄電壓表讀數(shù)依次為c′、d′，且c′＞d′，由此得出的結(jié)論是_________。 【答案】（1）①2H+ + 2e- = H2↑；②在金屬活動(dòng)性順序中，Cu在H后，Cu不能置換出H2； O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O （2）①O2濃度越大，其氧化性越強(qiáng)，使電壓值增大；②溶液的酸堿性； ③排除溶液中的Na+（或SO42-）對(duì)實(shí)驗(yàn)的可能干擾；④排除Cu在酸堿性不同的溶液中，其還原性不同對(duì)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；溶液酸性越強(qiáng)，O2的氧化性越強(qiáng)（介質(zhì)或環(huán)境的pH影響物質(zhì)的氧化性） 考點(diǎn)：考查了原電池原理的工作原理的相關(guān)知識(shí)。