化學能與電能(第2課時)(練習)(解析版)

第六章化學反應與熱能6.1.2化學反應與電能一、單選題1．根據(jù)原電池原理，下列反應不能設計成原電池的是A．2CH3OH+3O22CO2+4H2OB．Fe+CuSO4=FeSO4+CuC．HCl+NaOH=H2O+NaClD．2H2S+SO2=3S↓+2H2O【答案】C【解析】A．該反應為燃料的燃燒反應，屬于氧化還原反應，可以設計成燃料電池，乙醇作負極，氧氣作正極，故A不選；B．Fe、Cu元素的化合價變化，為氧化還原反應，可設計成原電池，故B不選；C．反應中沒有元素的化合價變化，不屬于氧化還原反應，不能設計成原電池，故C選；D．反應中S元素的化合價變化，為氧化還原反應，可設計成原電池，故D不選；故選C。2．、兩根金屬棒插入溶液中構(gòu)成如圖所示裝置，實驗中電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時棒變粗，棒變細，則、、溶液可能是下列中的編號溶液A稀硫酸B硝酸銀溶液C硫酸銅溶液D稀硫酸A．A B．B C．C D．D【答案】B【解析】A．鋅、銅在稀硫酸中構(gòu)成原電池，X棒為活潑金屬鋅，做原電池的負極，失去電子發(fā)生氧化反應生成鋅離子，X棒變細，故A不符合題意；B．鋅、銀在硝酸銀溶液中構(gòu)成原電池，X棒為不活潑金屬銀，做原電池的正極，銀離子在正極得到電子發(fā)生還原反應生成銀，X棒變粗，Y棒為活潑金屬鋅，做原電池的負極，失去電子發(fā)生氧化反應生成鋅離子，Y棒變細，故B符合題意；C．銅、銀在硫酸銅溶液中構(gòu)成原電池，銅的金屬性強于銀，X棒為金屬銅，做原電池的負極，失去電子發(fā)生氧化反應生成銅離子，X棒變細，故C不符合題意；D．鋅、銅在稀硫酸中構(gòu)成原電池，X棒為不活潑金屬銅，做原電池的正極，氫離子在正極得到電子發(fā)生還原反應生成氫氣，X棒沒有變化，故D不符合題意；故選B。3．某原電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法錯誤的是A．Zn為該原電池的負極，發(fā)生氧化反應B．Cu電極上的反應為Cu2++2e-=CuC．電子由Zn電極流出，經(jīng)過溶液流入Cu電極D．反應一段時間后，溶液的藍色變淺【答案】C【解析】A．該原電池中，鋅失去電子，作負極，發(fā)生氧化反應，故A正確；B．該原電池，銅作正極，銅離子在銅電極得到電子發(fā)生還原反應，Cu電極上的反應為Cu2++2e-=Cu，故B正確；C．原電池工作時，電子由負極鋅電極流出，經(jīng)導線流向正極銅電極，電子不能進入到溶液中，故C錯誤；D．反應一段時間后，溶液中的銅離子以單質(zhì)的形式析出，所以溶液的藍色變淺，故D正確；答案選C。4．下列有關裝置的說法正確的是A．裝置I中為原電池的負極B．裝置IV工作時，電子由鋅通過導線流向碳棒C．裝置III可構(gòu)成原電池D．裝置II為一次電池【答案】B【解析】A．Al能夠與NaOH溶液反應，而Mg不能反應，所以裝置I中為原電池的正極，Al為原電池的負極，A錯誤；B．由于電極活動性Zn比C強，所以Zn為負極，碳棒為正極，故裝置IV工作時，電子由負極鋅通過導線流向正極碳棒，B正確；C．裝置III中2個電極都是Zn，沒有活動性不同的電極，因此不可構(gòu)成原電池，C錯誤；D．裝置II可充電，為電解池；也可放電，為原電池，故裝置II電池為二次電池，D錯誤；故合理選項是B。5．甲醇燃料電池可使用于筆記本電腦、汽車等。它在一極通入甲醇，另一極通入氧氣，電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜，它能傳導氫離子。電池工作時，甲醇被氧化為二氧化碳和水。下列敘述中，不正確的是A．電池的總反應是2CH3OH+3O2=2CO2+4H2OB．負極的反應是CH3OH+H2O=CO2+6H++6e-C．正極的反應是O2+2H2O+4e-=4OH-D．電池工作時，H+移向正極【答案】C【解析】A．燃料電池中，一極通入甲醇、另一極通入氧氣、電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜，則該甲醇燃料電池總反應就是甲醇被氧氣氧化生成二氧化碳和水，電池的總反應方程式是2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，A正確；B．負極CH3OH失去電子被氧化，負極反應式是CH3OH+H2O=CO2+6H++6e-或CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+，B正確；C．電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜，則正極的反應是O2+4H++4e-=2H2O，C錯誤；D．遠電池工作時，陽離子移向正極，則H+移向正極，D正確；答案選C。6．將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是A．兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生 B．甲中銅片是正極，乙中銅片是負極C．兩燒杯中溶液的c(H＋)均減小 D．產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢【答案】C【解析】A．甲燒杯中，銅、鋅用導線連接，甲構(gòu)成原電池，銅是正極，銅片表面均有氫氣產(chǎn)生，故A錯誤；

B．甲燒杯中，銅、鋅用導線連接，甲構(gòu)成原電池，銅是正極；乙中銅、鋅沒有連接，不構(gòu)成原電池，故B錯誤；C．兩燒杯中都發(fā)生反應，溶液的c(H＋)均減小，故C正確；

D．甲燒杯中，銅、鋅用導線連接，甲構(gòu)成原電池，產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙快，故D錯誤；選C。7.下列敘述不正確的是A.用天然氣火力發(fā)電時，每一步都需要化學反應來完成B.利用太陽能等清潔能源代替化石燃料，有利于節(jié)約資源，保護環(huán)境C.原電池反應一定為氧化還原反應D.在火力發(fā)電時，化學能轉(zhuǎn)化為熱能的過程實際上是氧化還原反應發(fā)生的過程，伴隨著能量的變化【答案】A【解析】A．火力發(fā)電的過程包括，化學能熱能機械能電能，后兩個階段都未發(fā)生化學變化，A項錯誤；B．利用太陽能等清潔能源代替化石燃料，有利于節(jié)約資源，保護環(huán)境，B項正確；C．原電池的反應原理為氧化還原反應，所以原電池反應一定為氧化還原反應，C項正確；D．在火力發(fā)電時，化學能轉(zhuǎn)化為熱能的過程實際上是氧化還原反應發(fā)生的過程，伴隨著能量的變化，D項正確；答案選A。8.下列設備工作時，將化學能轉(zhuǎn)化為電能的是ABCD硅太陽能電池鋰離子電池太陽能集熱器燃氣灶A.A B.B C.C D.D【答案】B【解析】A．硅太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，A不符合題意；B．鋰離子電池的放電過程是將化學能轉(zhuǎn)化為電能，B符合題意；C．太陽能集熱器將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，C不符合題意；D．燃氣灶將化學能轉(zhuǎn)化成熱能，D不符合題意；故選B。9.下列關于原電池的敘述中，正確的是A.電極只能由兩種不同的金屬構(gòu)成B.負極發(fā)生的電極反應是還原反應C.工作時其正極不斷產(chǎn)生電子并經(jīng)外電路流向負極D.能將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋敬鸢浮緿【解析】A．構(gòu)成原電池的兩極可以是兩種活潑性不同的金屬，也可以是一種金屬和一種非金屬，錯誤；B．據(jù)原電池原理知，原電池負極失去電子，發(fā)生氧化反應，錯誤；C．電子經(jīng)外電路由負極流向正極，錯誤；D．原電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，正確；答案選D。10.下面是四個化學反應，你認為理論上不可用于設計原電池的化學反應是()A.Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn(OH)2＋2AgB.Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2OC.Zn＋CuSO4＝Cu＋ZnSO4D.C＋CO22CO【答案】D【解析】自發(fā)進行的放熱的氧化還原反應才能設計為原電池，因此選項A、B、C中的反應可用于設計原電池。D是吸熱的氧化還原反應，反應過程中吸收能量，不能設計為原電池。答案選D。二、原理綜合題11．現(xiàn)有如下兩個反應：A．B．(1)根據(jù)兩反應本質(zhì)判斷，___________________________(填“A”或“B”)反應能設計成原電池。(2)如果不能設計成原電池，原因是______________________________________________________。(3)如果可以設計成原電池，則負極反應為_______________________________________，正極反應為_______________________________________。(4)根據(jù)(3)中的電極反應，設計一個化學電池(給出若干導線，電極材料和電解質(zhì)溶液自選)________。要求：①標出電子流動方向；②注明負極電極材料；③寫出電解質(zhì)溶液。(5)若該電池外電路中有個電子轉(zhuǎn)移，則電解質(zhì)溶液質(zhì)量增加了________________g。【答案】

B

A反應是非氧化還原反應，沒有電子的轉(zhuǎn)移

28【解析】(1)原電池反應必須是自發(fā)進行的氧化還原反應，A反應中各元素化合價不變，所以不是氧化還原反應，不能設計成原電池；B反應中中Fe的化合價由+3變?yōu)?2。單質(zhì)鐵中Fe的化合價由0變?yōu)?2，所以有電子轉(zhuǎn)移，能設計成原電池，故本題答案為：B；(2)根據(jù)(1)知，A反應是非氧化還原反應，沒有電子的轉(zhuǎn)移，所以A反應不能設計成原電池，故本題答案為：A反應是非氧化還原反應，沒有電子的轉(zhuǎn)移；(3)負極發(fā)生氧化反應，電極反應為；正極發(fā)生還原反應，電極反應為，故本題答案為：；；(4)可以用活潑的金屬Fe做負極，石墨做正極，電解質(zhì)溶液為氯化鐵溶液，電子從負極流向正極，要形成閉合回路，原電池設計圖可表示為，故本題答案為：；(5)由電極反應可知，若導線上轉(zhuǎn)移電子，則電解質(zhì)溶液增重，所以外電路中有個電子轉(zhuǎn)移時，即轉(zhuǎn)移電子，電解質(zhì)溶液增重，故本題答案為：28。12．人們應用原電池原理制作了多種電池，以滿足不同的需要。以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產(chǎn)和科學技術等方面，請根據(jù)題中提供的信息填空。（1）蓄電池在放電時起原電池作用，在充電時起電解池的作用。鉛蓄電池在放電時發(fā)生的電池反應式為：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O。負極反應式為________________________________；反應一段時間后負極的質(zhì)量_________（填“增重”或“減少”或“不變”）（2）燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置，如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，該電池極的負電極反應式是：________________________；標準狀況下，2.24L的甲烷全部反應后，電子轉(zhuǎn)移________mol。（3）將鋁片和銅片用導線相連，分別插入濃硝酸中（a組）和插入燒堿溶液中（b組），都形成了原電池，在a組原電池中，負極材料為______；寫出b組插入燒堿溶液中形成原電池的負極反應式：_________________________?！敬鸢浮?/p>

Pb＋SO42-–2e-=PbSO4

增重

CH4＋10OH－–8e－＝CO32—＋7H2O

0.8

Cu

Al+4OH-–3e-＝AlO2-+2H2O【解析】(1)根據(jù)總方程式可知負極是Pb失去電子轉(zhuǎn)化為硫酸鉛，反應式為Pb＋SO42-–2e-=PbSO4，因此反應一段時間后負極的質(zhì)量增重；(2)甲烷在負極通入，發(fā)生失去電子的氧化反應，電解質(zhì)溶液顯堿性，則該電池極的負電極反應式是CH4＋10OH－–8e－＝CO32-＋7H2O；標準狀況下，2.24L的甲烷是0.1mol，全部反應后，電子轉(zhuǎn)移0.8mol。(3)常溫下鋁在濃硝酸中鈍化，將鋁片和銅片用導線相連，插入濃硝酸中鋁是正極，銅是負極；鋁能與氫氧化鈉溶液反應，所以插入燒堿溶液中鋁是負極，負極反應式為Al+4OH-–3e-＝AlO2-+2H2O。三、填空題13．根據(jù)Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4，設計一個原電池，畫出裝置圖，標明電極材料_____，寫出正、負極的電極反應式_____。【答案】

電池反應式：Zn+Cu2+=Zn2++Cu

負極：Zn-2e-=Zn2+

正極：Cu2++2e-=Cu【解析】電池總反應為Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4，金屬鋅失電子，為負極，正極可以用活潑性較差的金屬銅，溶液中的銅離子得電子，必須用可溶的銅鹽作電解質(zhì)，結(jié)合原電池的構(gòu)成條件，裝置為；Zn為負極，負極是電極本身發(fā)生失電子的氧化反應，即Zn-2e-=Zn2+，Cu為正極，正極是電解質(zhì)中的陽離子發(fā)生得電子的還原反應，即Cu2++2e-=Cu。14．比較金屬的活動性強弱原電池中，一般活動性強的金屬為_______極，活動性弱的金屬為_______極。例如有兩種金屬A和B，用導線連接后插入到稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生，由原電池原理可知，金屬活動性_______?！敬鸢浮?/p>

負

正

A>B【解析】原電池中，一般活動性強的金屬容易失去電子發(fā)生氧化反應，為負極；活動性弱的金屬為正極；例如有兩種金屬A和B，用導線連接后插入到稀硫酸中，觀察到A極溶解，說明A失去電子發(fā)生氧化反應為電源負極，B極上有氣泡產(chǎn)生為電源正極，由原電池原理可知，金屬活動性A大于B。15．工作原理：(以Zn-H2SO4-Cu原電池為例)電極材料鋅銅電極名稱電極反應Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑反應類型_______反應_______反應外電路電子流向由_______片(_______極)沿導線流向_______片(_______極)內(nèi)電路離子移向溶液中_______向正極移動，在_______片上被還原為_______；溶液中_______向負極移動。原電池總反應Zn+2H+=Zn2++H2↑【答案】

氧化

還原

鋅

負

銅

正

H+

銅

H2

SO【解析】鋅作負極發(fā)生失去電子的氧化反應，正極發(fā)生得到電子的還原反應，即溶液中氫離子發(fā)生還原反應；電子的流向和電流的方向相反，因此外電路電子流向為由負極即鋅片沿導線流向正極，即銅片；內(nèi)電路離子移向為溶液中陽離子即氫離子向正極移動，在銅片上被還原為氫氣；溶液中陰離子即SO向負極移動。四、計算題16．在由銅片、鋅片和200mL稀H2SO4組成的原電池中，若鋅片只發(fā)生電化腐蝕。則當在銅片上共放出3.36L(標準狀況)的氣體時，H2SO4恰好反應完。求：（1）產(chǎn)生這些氣體消耗的鋅是____g；（2）有__________個電子通過導線（3）原稀硫酸的物質(zhì)的量濃度是__________【答案】

9.75

1.806×1023

0.75mol/L【解析】電極反應式分別為：負極：Zn－2e－===Zn2＋；正極：2H＋＋2e－===H2↑；正極上產(chǎn)生H2的體積3.36L，即0.15mol時，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.15mol×2×6.02×1023mol－1＝1.806×1023；消耗鋅的質(zhì)量為0.15mol×65g/mol＝9.75g；消耗H＋的物質(zhì)的量為0.15mol×2＝0.3mol，n(H2SO4)＝0.15mol，所以c(H2SO4)==0.75mol/L；故答案分別為：9.75；1.806×1023；0.75mol/L。五、實驗題17．某化學興趣小組為了探究鋁電極在原電池中的作用，在常溫下，設計并進行了以下一系列實驗，實驗結(jié)果記錄如下。編號電極材料電解質(zhì)溶液電流表指針偏轉(zhuǎn)方向1Al、Mg稀鹽酸偏向Al2Al、Cu稀鹽酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀鹽酸偏向石墨4Al、Mg氫氧化鈉溶液偏向Mg5Al、Zn濃硝酸偏向Al試根據(jù)上表中的實驗現(xiàn)象回答下列問題：(1)實驗1、2中Al所作的電極(正極或負極)是否相同？__(填“是”或“否”)。(2)由實驗3完成下列填空：①鋁為__極，電極反應式：__。②石墨為__極，電極反應式：__。③電池總反應式：__。(3)實驗4中鋁作負極還是正極？__，理由是__。寫出鋁電極的電極反應式：__。(4)解釋實驗5中電流表指針偏向鋁的原因：__。(5)根據(jù)實驗結(jié)果總結(jié)出影響鋁在原電池中作正極或負極的因素：__?！敬鸢浮?/p>

否