高考化學（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 時間30分鐘） 姓名： 班級： 得分： 1．為探究Ag+與Fe3+氧化性的相關問題，某小組同學進行如下實驗： 已知：相關物質的溶解度（20℃）AgCl：1．510-4g Ag2SO4：0．796 g （1）甲同學的實驗如下： 序號 操作 現(xiàn)象 實驗Ⅰ 將2 mL 1 mol/L AgNO3 溶液加入到1 mL 1 mol/L FeSO4溶液中 產生白色沉淀，隨后有黑色固體產生 取上層清液，滴加KSCN 溶液 溶液變紅 注：經檢驗黑色固體為Ag ① 白色沉淀的化學式是_____________。 ② 甲同學得出Ag+氧化了Fe2+的依據(jù)是_______________。 （2）乙同學為探究Ag+和Fe2+反應的程度，進行實驗Ⅱ。 a．按右圖連接裝置并加入藥品（鹽橋中的物質不參與反應），發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏移。偏移的方向表明：電子由石墨經導線流向銀。放置一段時間后，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→逆向偏移。 ① a中甲燒杯里的電極反應式是___________。 ② b中電壓表指針逆向偏移后，銀為_________極（填“正”或“負”）。 ③ 由實驗得出Ag+和Fe2+反應的離子方程式是___________。 （3）為進一步驗證乙同學的結論，丙同學又進行了如下實驗： 序號 操作 現(xiàn)象 實驗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 實驗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 實驗Ⅴ 將2 mL 2 mol/L FeCl3溶液加入有銀鏡的試管中 銀鏡消失 ① 實驗Ⅲ___________（填“能”或“不能”）證明Fe3+氧化了Ag，理由是_____________。 ② 用化學反應原理解釋實驗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；③Fe2+ ＋Ag+Fe3+ ＋Ag； （3）① 不能；因為Fe(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，所以實驗Ⅴ比實驗Ⅳ正向進行的程度更大（或促使平衡正向移動，銀鏡溶解）。 考點：考查了性質實驗方案的設計、鐵及其化合物的性質的相關知識。 2. 如圖為原電池裝置示意圖： （1）若A為Zn，B為石墨棒，電解質溶液為稀硫酸，寫出負極的電極反應式 （2）若A為銅片，B為石墨棒，電解質為FeCl3溶液，則銅片為 極（填正或負），寫出正極電極反應式 （3）若A、B均為鉑片，電解質為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，該電池的總反應為 。當外電路有6.02X1022 個電子通過，則該電池正極消耗氣體（標準狀況） L。 【答案】(9分)(1)Zn-2e-=Zn2+(2分)(2)負(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，鋅為負極，失去電子生成鋅離子，故電極反應為Zn-2e-=Zn2+。 (2)銅和石墨為電極材料，氯化鐵為電解質溶液，則銅為負極，正極是溶液中的鐵離子得到電子變成亞鐵離子，故電極反應為：Fe3++e-=Fe2+。 (3)氫氧燃料電池的總反應為氫氣和氧氣反應生成水2H2+O2=2H2O，每摩爾氧氣反應轉移4摩爾電子所以但有0.1摩爾電子轉移時，消耗0.025氧氣，標況下的體積為0.56L。 考點：原電池的原理 3．某學生利用下面實驗裝置探究鹽橋式原電池的工作原理(Cu 64)。 按照實驗步驟依次回答下列問題： （1）導線中電子流向為 (用a、b 表示)。 （2） 寫出裝置中鋅電極上的電極反應式： ； （3）若裝置中銅電極的質量增加0.64g，則導線中轉移的電子數(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，對鹽橋中的K+，Cl-的移動方向描述正確的是 。 A．鹽橋中的K＋向左側燒杯移動、Cl－向右側燒杯移動 B．鹽橋中的K＋向右側燒杯移動、Cl－向左側燒杯移動 C．鹽橋中的K＋、Cl－都向右側燒杯移動 D．鹽橋中的K＋、Cl－幾乎都不移動 （5）若ZnSO4溶液中含有雜質Cu2＋，會加速Zn電極的腐蝕、還可能導致電流在較短時間內衰減。欲除去Cu2＋，最好選用下列試劑中的 (填代號)。 A． NaOH B．Zn C．Fe D．H2SO4 （6）反應一段時間后右側燒杯中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 (有錯不得分) （5） B (有錯不得分) （6） 減小 考點：考查原電池和電解池，側重反應原理的考查。 4．某小組同學利用原電池裝置探究物質的性質。 資料顯示：原電池裝置中，負極反應物的還原性越強，或正極反應物的氧化性越強，原電池的電壓越大。 （1）同學們利用下表中裝置進行實驗并記錄。 裝置 編號 電極A 溶液B 操作及現(xiàn)象 Ⅰ Fe pH=2的 H2SO4 連接裝置后，石墨表面產生無色氣泡；電壓表指針偏轉 Ⅱ Cu pH=2的H2SO4 連接裝置后，石墨表面無明顯現(xiàn)象；電壓表指針偏轉，記錄讀數(shù)為a ①同學們認為實驗Ⅰ中鐵主要發(fā)生了析氫腐蝕，其正極反應式是_________。 ②針對實驗Ⅱ現(xiàn)象：甲同學認為不可能發(fā)生析氫腐蝕，其判斷依據(jù)是_________；乙同學認為實驗Ⅱ中應發(fā)生吸氧腐蝕，其正極的電極反應式是_________。 （2）同學們仍用上述裝置并用Cu和石墨為電極繼續(xù)實驗，探究實驗Ⅱ指針偏轉原因及影響O2氧化性的因素。 編號 溶液B 操作及現(xiàn)象 Ⅲ 經煮沸的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，記錄讀數(shù)為b Ⅳ pH=2的H2SO4 在石墨一側緩慢通入O2并連接裝置，電壓表指針偏轉，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 在石墨一側緩慢通入O2并連接裝置，電壓表指針偏轉，記錄讀數(shù)為d ①丙同學比較實驗Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的電壓表讀數(shù)為：c＞a＞b，請解釋原因是_________。 ②丁同學對Ⅳ、Ⅴ進行比較，其目的是探究對O2氧化性的_________影響。 ③實驗Ⅳ中加入Na2SO4溶液的目的是_________。 ④為達到丁同學的目的，經討論，同學們認為應改用右圖裝置對Ⅳ、Ⅴ重復進行實驗，其設計意圖是_________；重復實驗時，記錄電壓表讀數(shù)依次為c′、d′，且c′＞d′，由此得出的結論是_________。 【答案】（1）①2H+ + 2e- = H2↑；②在金屬活動性順序中，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，使電壓值增大；②溶液的酸堿性； ③排除溶液中的Na+（或SO42-）對實驗的可能干擾；④排除Cu在酸堿性不同的溶液中，其還原性不同對該實驗結果的影響；溶液酸性越強，O2的氧化性越強（介質或環(huán)境的pH影響物質的氧化性） 考點：考查了原電池原理的工作原理的相關知識。