1、第一节化学反应与能量变化第2课时化学反应与电能课后训练提升合格考过关检验1.下列设备工作时可以将化学能转化为电能的是()。A.手机电池B.硅太阳能电池C.水力发电D.电烤箱答案:A解析:手机电池工作时可以将化学能转化为电能,A项正确;硅太阳能电池工作时可以将太阳能转化为电能,B项错误;水力发电是将水的机械能转化为电能,C项错误;电烤箱工作时可以将电能转化为热能等,D项错误。2.下列装置可以构成原电池的是()。答案:C3.为探究原电池的形成条件和反应原理,某同学设计了如下实验,并记录了实验现象:向一定浓度的稀硫酸中插入锌片,看到有气泡生成;向上述浓度的稀硫酸中插入铜片,没有气泡生成;将锌片与铜片
2、上端接触并捏住,一起插入上述浓度的稀硫酸中,看到铜片上有气泡生成,且生成气泡的速率比实验中大;在锌片和铜片中间接上电流计,再将锌片和铜片插入上述浓度的稀硫酸中,发现电流计指针偏转。下列关于以上实验设计及现象的分析,不正确的是()。A.实验、说明锌能与稀硫酸反应而铜不能B.实验说明发生原电池反应时会增大化学反应速率C.实验说明在该条件下铜可以与稀硫酸反应生成氢气D.实验、说明该原电池中铜为正极、锌为负极答案:C4.用如图所示装置进行实验,若下图中x轴表示流入正极的电子的物质的量,则y轴可以表示()。c(Ag+)c(NO3-)a棒的质量b棒的质量溶液的质量A.B.C.D.答案:A解析:NO3-不参
3、加反应,因此c(NO3-)不变,故B、D项错误;根据电池总反应Fe+2Ag+Fe2+2Ag可知,每溶解56g的铁转移2mol电子,有216g银从溶液中析出,故随着反应的进行溶液的质量减小,但溶液质量不会变为0,不符合图像,故C项错误。5.某研究性学习小组设计了能使LED灯发光的装置,如图所示。下列说法不正确的是()。A.锌片是负极,电子由锌片经导线流向铜片B.氢离子在铜片表面被还原C.锌电极质量减少65 g时,铜电极表面析出氢气的体积是22.4 LD.装置中存在“化学能电能光能”的转化答案:C解析:锌片作负极,发生氧化反应,电子由锌片经导线流向正极铜片,A项正确;铜片作正极,发生还原反应,氢离
4、子在铜片上得电子被还原,B项正确;没有指明是标准状况,不能进行相关计算,C项错误;该装置中化学能转化为电能而产生电流,电流通过LED灯时,LED灯发光,故装置中存在“化学能电能光能”的转化,D项正确。6.如图所示装置,电流表指针发生偏转,同时A极逐渐变粗,B极逐渐变细,C为电解质溶液,则A、B、C应是下列各组中的()。A.A是Zn,B是Cu,C为稀硫酸B.A是Cu,B是Zn,C为稀硫酸C.A是Fe,B是Ag,C为稀AgNO3溶液D.A是Ag,B是Fe,C为稀AgNO3溶液答案:D解析:A极逐渐变粗,说明A极为原电池的正极,溶液中的金属阳离子得到电子后在A极上析出;B极逐渐变细,说明B极为原电池
5、的负极,失去电子后变成离子进入溶液中。A项和B项中的反应为Zn+H2SO4ZnSO4+H2,则A项中A极变细,B项中A极不变。C项和D项中的反应为Fe+2AgNO32Ag+Fe(NO3)2,其中C项中A极变细,D项中A极变粗。7.已知空气-锌电池的电极反应为:锌片:Zn+2OH-2e-Zn(OH)2石墨:O2+2H2O+4e-4OH-根据此判断,锌片是()。A.负极,并被氧化B.负极,并被还原C.正极,并被氧化D.正极,并被还原答案:A解析:由电极反应:Zn+2OH-2e-Zn(OH)2可知,Zn失去电子被氧化,作电源的负极。8.一种燃料电池中发生的化学反应为在酸性溶液中甲醇(CH3OH)与氧
6、气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是()。A.CH3OH+O2-2e-H2O+CO2+2H+B.O2+4H+4e-2H2OC.CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+D.O2+2H2O+4e-4OH-答案:C解析:该燃料电池的总反应为2CH3OH+3O24H2O+2CO2,由于在酸性溶液中正极反应为O2+4H+4e-2H2O,根据电子守恒,则负极反应为CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+。9.燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池,如图所示a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是()。A.a极是负极,该电极上发生氧化反应B.b极反应是O2+4OH-4e-
7、2H2OC.总反应的化学方程式为2H2+O22H2OD.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源答案:B解析:a极为负极,电极反应式为2H2+4OH-4e-4H2O,即a极上发生氧化反应,A正确;b极为正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,B不正确;正、负极的电极反应式相加得总反应为2H2+O22H2O,C正确;氢氧燃料电池的能量高,且产物为水,对环境无污染,故是具有应用前景的绿色电源,D正确。10.利用生活中或实验室中常用的物品,根据氧化还原反应知识和电学知识,自己动手设计一个原电池。请填写下列空白。(1)实验原理:Fe+2H+Fe2+H2。(2)实验用品:电极(、)、稀硫酸、(
8、填写所缺的实验用品)、耳机(或者电流表)。(3)实验装置:(如图所示)(4)原电池的设计及应注意的问题。按如图所示连接好实验仪器,注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出,如果没有,可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意:接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的),这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓”的声音。其原因是在原电池中,化学能转化为。如果将装置中的耳机改为电流表,则铁钉应该接电流表的接线柱,电极反应是;另一极应该接电流表的接线柱,电极上发生了(填“氧化”或“还原”)反应。答案:(2)铁钉或铁条铜钉(其他的惰性电极如石墨等)烧杯、导线(4)电能负Fe-2e-Fe2+正
9、还原解析:由实验原理:Fe+2H+Fe2+H2,可知组成该原电池的负极应为Fe,正极可选用活动性比Fe弱的金属或导电的非金属。11.氯铝电池是一种新型的燃料电池,电解质溶液是KOH溶液。试回答下列问题:(1)通入Cl2(g)的电极是(填“正”或“负”)极;(2)投入Al(s)的电极是(填“正”或“负”)极;(3)外电路电子从(填“Al”或“Cl2”)极流向(填“正”或“负”)极;(4)每消耗8.1 g Al(s),电路中通过的电子数目为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)。答案:(1)正(2)负(3)Al正(4)0.9解析:判断原电池的正、负极首先要分析题中所给信息,此题所给信息是具体反应物,根
10、据反应的化学方程式:2Al+3Cl22AlCl3,可知Cl2得电子在正极发生还原反应,Al失电子在负极发生氧化反应,所以通入Cl2(g)的电极是正极,投入Al(s)的电极是负极,外电路电子由负极(Al)流向正极。8.1gAl(s)的物质的量为8.1g27gmol-1=0.3mol,1molAl反应转移3mol电子,0.3molAl反应在电路中通过的电子数目为0.9NA。等级考素养提升1.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+Zn2+Cu,该原电池的合理组成是()。选项正极负极电解质溶液AZnCuCuCl2BCuZnH2SO4CCuZnCuSO4DZnFeCuCl2答案:C解析:由总反应
11、式知,Zn被氧化,作原电池的负极,符合条件的有B、C两项,C选项中正极反应为Cu2+2e-Cu,B选项中正极反应为2H+2e-H2,C正确。2.(双选)小颖同学用如图所示装置研究原电池原理,下列说法错误的是()。A.若将图(1)装置的Zn、Cu直接接触,Cu片上能看到气泡产生B.图(2)装置中SO42-向Cu片移动C.若将图(2)中的Zn片改为Mg片,Cu片上产生气泡的速率减小D.图(2)与图(3)中正极生成物的质量比为132时,Zn片减轻的质量相等答案:BC解析:Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池,Cu片上可看到有气泡产生,A项正确;SO42-带负电荷,应该向负极Zn片移动,B项
12、错误;由于Mg的失电子能力强于Zn,所以将Zn片改为Mg片后,电子转移速率增大,生成H2的速率也增大,C项错误;假设图(2)中正极产生2gH2,则转移2mol电子,消耗负极65gZn,而图(3)中正极析出64gCu,也转移2mol电子,消耗负极65gZn,故Zn片减轻的质量相等,D项正确。3.(双选)目前,科学家提出了一种经济而且理想的获得氢能源的循环体系(如图)。关于此循环体系,下列说法中错误的是()。A.燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能B.燃料电池中通入O2的一极作负极,发生氧化反应C.在此循环中发生了反应:2H2O2H2+O2D.目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分
13、解水的催化剂答案:BC解析:氢氧燃料电池的负极通入H2,发生氧化反应;正极通入O2,发生还原反应,故B错误。原电池都是将化学能转化为电能的装置,故A正确。题述循环过程中H2O分解为H2和O2的条件是光、催化剂,故C错误。推广氢能的关键是寻找合适的催化剂,利用太阳能分解水,故D正确。4.甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人均用镁片和铝片作电极,但甲同学将电极放入6 molL-1的H2SO4溶液中,乙同学将电极放入6 molL-1的NaOH溶液中,如图所示。(1)写出甲中正极的电极反应式:。(2)乙中负极为,总反应的离子方程式:。(3)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材
14、料如果都是金属,则负极材料的金属应比正极材料的金属活泼”,则甲会判断出金属活动性更强,而乙会判断出金属活动性更强。(填写元素符号)(4)由此实验得出的下列结论中,正确的有。A.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质B.镁的金属性不一定比铝的金属性强C.该实验说明金属活动性顺序已过时,没有实用价值了D.该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大,因此应具体问题具体分析答案:(1)2H+2e-H2(2)Al2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2(3)MgAl(4)AD解析:甲同学依据的化学反应原理是:Mg+H2SO4MgSO4+H2,乙同学依据的化学反应原理是:2Al+
15、2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2。但是由于Al与碱的反应是一特例,不可作为判断金属活动性强弱的依据。所以判断一个原电池的正负极应具体问题具体分析。5.如下图所示装置可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)和碱式(当电解质溶液为NaOH溶液或KOH溶液时)两种。试回答下列问题:氢氧燃料电池示意图(1)酸式电池的电极反应,负极:,正极:;电池总反应:;电解质溶液pH的变化(填“变大”“变小”或“不变”)。(2)碱式电池的电极反应,负极:,正极:;电池总反应:;电解质溶液pH的变化(填“变大”“变小”或“不变”)。答案:(1)2H2-4e-4H+O2+4H+4e-
16、2H2O2H2+O22H2O变大(2)2H2+4OH-4e-4H2OO2+2H2O+4e-4OH-2H2+O22H2O变小解析:(1)正极上,O2得电子变为O2-,溶液中O2-不能单独存在,酸性条件下与H+结合生成H2O;负极上,H2失电子变为H+,H+进入电解质溶液。电池总反应为H2与O2反应生成H2O,由于有H2O生成,溶液将逐渐变稀,故电解质溶液的pH增大。(2)正极上,O2得电子变为O2-,溶液中O2-不能单独存在,碱性条件下与H2O分子结合生成OH-;负极上,H2失去电子变为H+,碱性条件下H+不能大量存在,与OH-结合生成水。电池总反应也是H2与O2反应生成水。由于有水生成,c(OH-)变小,电解质溶液的pH变小。
