高中化学选修4之巩固练习_原电池_提高 (1)

（4）双氧水具有强氧化性，能把铁氧化为铁离子，因此加入稀硫酸和双氧水，溶解后铁变为硫酸铁。根据氢氧化铁的溶度积常数可知，当铁离子完全沉淀时溶液中铁离子浓度为10-5mol/L，则溶液中氢氧根的浓度＝ ，所以氢离子浓度是2×10-3mol/L，pH＝2.7，因此加碱调节pH为2.7时铁刚好完全沉淀。Zn2＋ 浓度为0.1mol/L，根据氢氧化锌的溶度积常数可知开始沉淀时的氢氧根浓度为＝ ＝10-8mol/L，氢离子浓度是10-6mol/L，pH＝6，即继续加碱调节pH为6时锌离子开始沉淀。如果不加双氧水，则铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，由于氢氧化亚铁和氢氧化锌的溶度积常数接近，因此在沉淀锌离子的同时亚铁离子也沉淀，导致生成的氢氧化锌不纯，无法分离开Zn2＋和Fe2＋。
13．BC
【解析】Zn是负极，故A错；
电池总反应和没有形成原电池的氧化还原反应相同，故B正确；
根据闭合回路的电流方向，在外电路中，电子由负极流向正极，故C正确；
在溶液中，阳离子往正极移动，故D错误。
二、填空题
1．（1）MnO2＋e-＋H＋＝MnOOH；Zn＋2MnO2＋2H＋＝Zn2＋＋2MnOOH（2）0.05g
C．Zn+2HCl＝ZnCl2+H2↑
D．4Al+3O2+6H2O＝4Al(OH)3
10．现有铁片，某未知电极和稀硫酸，用导线连接成原电池，若使铁片溶解，而在另一电极上有大量气泡冒出，则这种未知电极材料可以是（）
①锌片②铜片③铁片④石墨棒
A．①②B．②③C．③④D．②④
11．（2015天津高考）锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（）
A．该原电池的正极反应：Zn－2e－==Zn2+
B．左边烧杯中溶液的红色逐渐褪去
C．该电池铂电极上有气泡生成
D．该电池总反应：3Zn+2Fe3+==2Fe+3Zn2+
9．下列反应不可用于设计成原电池的是（）
A．CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2O
B．2CH3OH+3O2＝2CO2+4H2O
溶解度/(g/100g水)
温度/℃
化合物
0
204060 Nhomakorabea80100
NH4Cl
29.3
37.2
45.8
55.3
65.6
77.3
ZnCl2
343
395
452
488
541
614
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
10-17
10-17
10-39
回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为，电池反应的离子方程式为：
10．D
【解析】若使铁片溶解，而在另一电极上有大量气泡冒出，则未知电极应为原电池的正极，其活泼性应比铁差。
11．C
【解析】由图像可知该原电池反应原理为Zn+Cu2+=Zn2++Cu。
A．Zn比Cu活泼，则Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，故A错误；
B．阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，则两池中c(SO42－)不会改变，故B错误；
6．下列烧杯中盛放的都是稀H2SO4，在Cu电极上产生大量气泡的是（）
7．100 mL浓度为2 mol／L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成H2的总量，可采用的方法是（）
A．加入适量6 mol／L的盐酸B．加入几滴CuCl2溶液
C．加入适量蒸馏水D．加入适量的NaCl溶液
8．（2015北京东城）实验发现，298 K时，在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粒后，Fe3+立即被还原成Fe2+。某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置。下列有关说法中正确的是（）。
【巩固练习】
1．关于原电池的叙述中正确的是（）
A．构成原电池正极和负极的必须是两种不同金属
B．原电池是把化学能转变为电能的装置
C．原电池电解质溶液中阳离子向负极移动
D．原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应
2．（2015新课标I）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（）。
C．镁为正极，镁片质量增加D．铝为正极，铝片质量不变
4．（2016新课标II）Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是（）
A.负极反应式为Mg-2e-=Mg2+
B.正极反应式为Ag++e-=Ag
C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移
D.负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑
13．铜锌原电池（如图）工作时，下列叙述正确的是（）
A．正极反应为：Zn—2e-=Zn2+
B．电池反应为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu
C．在外电路中，电子从负极流向正极
D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
二、填空题
1．（2015新课标II）酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zng。（已经F＝96500C/mol）
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通过____分离回收；滤渣的主要成分是MnO2、______和，欲从中得到较纯的MnO2，最简便的方法是，其原理是。
（4）用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和H2O2溶解，铁变为_____，加碱调节至pH为时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10-5mol/L时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至pH为_____时，锌开始沉淀（假定Zn2＋ 浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加H2O2后果是，原因是。
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，则通过的电量是0.5×300＝150，因此通过电子的物质的量是 ，锌在反应中失去2个电子，则理论消耗Zn的质量是 。
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵。根据表中数据可知氯化锌的溶解度受温度影响较大，因此两者可以通过结晶分离回收，即通过蒸发浓缩、冷却结晶实现分离。二氧化锰、铁粉、MnOOH均难溶于水，因此滤渣的主要成分是二氧化锰、碳粉、MnOOH。由于碳燃烧生成CO2，MnOOH能被氧化转化为二氧化锰，所以欲从中得到较纯的二氧化锰，最简便的方法是在空气中灼烧。
8．B
【解析】Zn失去电子，发生氧化还原反应，Zn为负极，A项错误；Fe3+被还原为Fe2+，溶液红色逐渐褪去，B项正确；铂电极作正极，无气泡生成，C项错误；该电池总反应：Zn+2Fe3+==2Fe2++Zn2+，D项错误。
9．A
【解析】要把一个反应设计成原电池，该反应必须是自发氧化还原反应。但是A的反应为非氧化还原反应，所以不能设计成原电池。
（3）加热浓缩、冷却结晶；铁粉、MnOOH；在空气中加热；碳粉转变为CO2，MnOOH氧化为MnO2
（4）Fe3＋；2.7；6；Zn2＋和Fe2＋分离不开；Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
【解析】（1）酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，锌是活泼的金属，锌是负极，电解质显酸性，则负极电极反应式为Zn—2e—＝Zn2＋。中间是碳棒，碳棒是正极，其中二氧化锰得到电子转化为MnOOH，则正极电极反应式为MnO2＋e—＋H＋＝MnOOH，所以总反应式为Zn＋2MnO2＋2H＋＝Zn2＋＋2MnOOH。
5．D
【解析】由反应2Fe3++2I－ 2Fe2++I2可知，反应开始时甲中Fe3+发生还原反应，乙中I－发生氧化反应；电流计读数为零，说明单位时间内由甲流向乙的电子数与由乙流向甲的电子数相等，生成Fe3+的物质的量与消耗Fe3+的物质的量相等，则反应达到了平衡状态，此时在甲中溶入FeCl2固体，则平衡向逆反应方向移动，乙中I2发生还原反应，则乙中石墨电极为正极，故选D。
5．控制适合的条件，将反应2Fe3++2I－ 2Fe2++I2设计成如图4-1-2所示的原电池。下列判断不正确的是（）
A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
6．A
【解析】铜、银属于不活泼金属。不能与稀H2SO4发生自发反应，故B、C不能构成原电池；Zn比氢活泼，A中能够形成闭合回路，而D却不能形成闭合回路。
7．B
【解析】加入适量6 mol／L的盐酸，增大了溶液中c (H+)和n (H+)，反应速率加快，产生H2的量也增多，所以A不符合题意；加入适量蒸馏水或加入适量的NaCl溶液后，溶液中c (H+)降低，反应速率减慢；加入几滴CuCl2溶液，锌置换出少量铜，锌、铜在盐酸中构成原电池，加快了反应速率，但不影响产生H2的量，故B正确。
C．甲池中电极反应式为Zn-2e-→Zn2+，乙池中电极反应式为Cu2++2e-→Cu，Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池中，由于Zn的摩尔质量比Cu大，则乙池溶液的总质量增加，故C正确；
D．由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，则阴离子并不能通过交换膜，故D错误；