1、第二节化学能与电能第1课时化学能转化为电能课后篇巩固提升基础巩固1.下图装置中,a为活动性比氢强的金属,b为碳棒,关于此装置的叙述不正确的是()A.碳棒上有气体放出,溶液的pH增大B.a是正极,b是负极C.导线中有电子流动,电子从a极流到b极D.a极上发生了氧化反应解析题给装置为原电池,活动性比氢强的金属a为原电池的负极,负极失去电子,发生氧化反应,正极得到电子,电子从a极流到b极,在碳棒上H+得到电子产生氢气,即碳棒上有气体放出,H+不断消耗,溶液的pH增大,故A、C、D正确,B错误。答案B2.下列说法正确的是()A.原电池是把电能转变成化学能的装置B.原电池中电子流出的一极是正极,发生氧化
2、反应C.原电池两极均发生氧化反应和还原反应D.原电池内部的阳离子向正极移动解析要综合考虑原电池的概念、电极反应、电子移动的方向和电流方向。原电池是把化学能转变为电能的装置,A项错;原电池中的电子移动方向是:负极外电路正极,可见B项错;溶液中阳离子向正极移动,得电子,发生还原反应,D项正确;在原电池中负极失去电子,发生氧化反应,而正极可以是溶液中的离子或空气中的氧气发生还原反应,C项错。答案D3.如图所示的8个装置属于原电池的是()A.B.C.D.解析构成原电池要有四个基本条件:a.电解质溶液;b.两个电极,其中一个相对较活泼,另一个相对较不活泼,两个电极直接或间接地连接在一起,并插入电解质溶液
3、中;c.能自发进行氧化还原反应;d.形成闭合电路。综上可知C项符合题意。答案C4.X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池,X、Y相连时,X为负极;Z、W相连时,电流方向是WZ;X、Z相连时,Z极上产生大量气泡,W、Y相连时,W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活泼性顺序是()A.XZWYB.ZXYWC.XYZWD.YWZX解析在原电池中,一般是活泼金属作为电池的负极,失去电子发生氧化反应,不活泼的金属作为电池的正极,得到电子发生还原反应。电子由负极经导线流向正极,与电流的方向相反。X、Y相连时,X为负极,则活泼性:XY;Z、W相连时,电流方向是WZ,则活泼性:ZW;X、
4、Z相连时,Z极上产生大量气泡,则活泼性:XZ;W、Y相连时,W极发生氧化反应,则活泼性:WY。故金属的活泼性顺序是XZWY。答案A5.如图所示装置中,可观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细。下表所列M、N、P物质中,可以组合成该装置的是()选项MNPA锌铜稀硫酸B铜铁稀盐酸C银锌硝酸银溶液D锌铁硝酸铁溶液解析M棒变粗,N棒变细,说明N棒是负极,N棒相对M棒金属活动性更强。M棒变粗说明M棒上有金属析出。答案C6.如图为某兴趣小组制作的番茄电池,下列说法正确的是()A.电子由锌通过导线流向铜B.该装置将电能转化为化学能C.锌电极发生还原反应D.铜电极上无气泡产生解析因为番茄中含有酸(即含有H+
5、),可组成原电池。依据原电池的基本知识,其中Zn作负极,发生氧化反应,Cu作正极,发生还原反应;电子由负极(Zn)通过导线流向正极(Cu)。答案A7.某小组为研究电化学原理,设计如图装置。下列叙述正确的是()A.a和b不连接时,铁片上会有H2产生B.a和b用导线连接时,铁片上发生的反应为Cu2+2e-CuC.a和b用导线连接时,电子由a流向bD.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色解析a和b不连接时,铁和Cu2+发生置换反应析出铜,没有氢气生成,错误;B项,a和b用导线连接时构成原电池,铁是负极,铁片上发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+,错误;C项,Fe比铜活泼,形成原
6、电池反应时Fe为负极,则电子由b流向a,错误;D项,无论a和b是否连接,铁片均会溶解,都生成亚铁离子,溶液由蓝色变为浅绿色,D正确。答案D8.学习小组用如图所示装置A、B分别探究金属锌与稀硫酸的反应,实验过程中A烧杯内的溶液温度升高,B烧杯的电流计指针发生偏转,请回答以下问题。(1)A烧杯中反应的离子方程式为。(2)B中Zn板是极,发生的电极反应为,Cu板上的现象是,发生的电极反应为。(3)从能量转化的角度来看,A、B中反应物的总能量(填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量,A中是将化学能转变为,B中主要是将化学能转变为。(4)该小组同学针对原电池的原理提出以下说法,其中正确的是(填字母
7、序号)。A.原电池反应的过程中一定有电子转移B.原电池装置需要2个电极C.电极一定不能参加反应D.氧化反应和还原反应分别在两极发生解析(1)A烧杯中锌与稀硫酸反应的离子方程式为Zn+2H+Zn2+H2;(2)B中锌比铜活泼,Zn板是负极,发生的电极反应是Zn-2e-Zn2+,Cu板上氢离子放电生成氢气,电极反应为2H+2e-H2,现象为有大量无色气泡产生;(3)从能量转化的角度来看,锌与稀硫酸的反应属于放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,A中是将化学能转变为热能,B中主要是将化学能转变为电能;(4)原电池反应是一个氧化还原反应,一定有电子转移,故A正确;根据原电池的构成条件,原电池装置
8、需要2个电极,故B正确;在原电池反应中负极可参与反应,故C错误;在原电池中,氧化反应和还原反应分别在两极发生,从而产生电流,故D正确。答案(1)Zn+2H+Zn2+H2(2)负Zn-2e-Zn2+有大量无色气泡产生2H+2e-H2(3)大于热能电能(4)ABD9.(1)原电池原理的应用之一是可以设计原电池装置。请利用反应Cu+2Fe3+2Fe2+Cu2+设计一个原电池,在方框内画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式。正极反应:;负极反应:。若外电路中转移的电子为1.5 mol,则溶解铜的质量是。(2)实验室在用锌与稀硫酸反应制备氢气时,可向反应液中滴加少量硫酸铜溶液,其作用是,这体
9、现了原电池原理的另一个应用。解析(1)分析Fe3+与Cu的反应中的氧化剂、还原剂,然后依据原电池原理,设计原电池装置。依据反应2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+,Cu失电子,应为原电池的负极,正极选用石墨棒或铂丝等,电解质溶液选用FeCl3溶液;由转移2 mol电子时溶解64 g铜,可计算出转移1.5 mol电子时溶解铜的质量为48 g。答案(1)2Fe3+2e-2Fe2+Cu-2e-Cu2+48 g(2)锌置换出铜,形成Zn-Cu原电池,加快化学反应的速率能力提升1.如图是某课外活动小组设计的用化学电源使耳机发声的装置。下列说法错误的是()A.铜片表面有气泡生成B.装置中存在化学能电能声能的能
10、量转化关系C.如果将铜片换成铁片,电路中的电流方向将改变D.如果将锌片换成铁片,耳机还能发声解析锌为负极,铜片上的反应为2H+2e-H2,A项正确;耳机中存在着电能转化为声能的能量转化关系,B项正确;铜片换为铁片后,锌片仍为负极,电流方向不变,C项错误;锌片换为铁片后,铁片也可作为原电池的负极,D项正确。答案C2.下列说法中正确的是()A.任何化学反应都能设计成原电池B.原电池中,电子由负极通过溶液向正极移动C.原电池中的阳离子向负极移动D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速率加快解析氧化还原反应能设计成原电池,复分解反应中不存在电子转移,复分解反应不能设计成原电池,A
11、项错误;原电池内部是阴离子向负极定向移动,阳离子向正极定向移动,溶液中没有电子转移,B项错误;原电池放电时,电解质溶液中阳离子向正极移动,C项错误;把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,Zn置换出Cu,形成铜锌原电池,加快反应速率,所以气泡放出速率加快,D项正确。答案D3.一种镁盐水电池的结构如图所示。下列说法正确的是()A.钢丝绒为负极B.镁极上产生大量H2C.电子由镁极沿导线流向钢丝绒极D.反应片刻后溶液中产生大量红褐色沉淀解析镁的金属性强于铁,故镁为负极,钢丝绒为正极,A项错误;镁极上镁失去电子产生Mg2+与OH-结合产生Mg(OH)2,B项错误;镁为负极,钢丝绒为正极,电子由
12、负极镁沿导线流向正极钢丝绒,选项C正确;反应片刻后溶液中产生大量白色沉淀Mg(OH)2,选项D错误。答案C4.如图所示,杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球,调节杠杆使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化)()A.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端高B端低B.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端低B端高C.当杠杆为绝缘体时,A端低B端高;为导体时,A端高B端低D.当杠杆为绝缘体时,A端高B端低;为导体时,A端低B端高解析根据题意,若杠杆为绝缘体,滴入CuSO4溶液后,在铁球
13、表面析出Cu,铁球质量增大,B端下沉;若杠杆为导体,滴入CuSO4溶液后,形成原电池,在铜球表面析出Cu,A端下沉。答案D5.如图所示,两电极一极为石墨棒,一极为铁片,若电流表的指针发生偏转,且a极上有大量气泡生成,则以下叙述正确的是()A.a为负极,是铁片,烧杯中的溶液为稀硫酸B.b为负极,是铁片,烧杯中的溶液为硫酸铜溶液C.a为正极,是石墨棒,烧杯中的溶液为稀硫酸D.b为正极,是石墨棒,烧杯中的溶液为硫酸铜溶液解析由题给信息“电流表的指针发生偏转”可确定该装置构成了原电池。又因“a极上有大量气泡生成”,可知:a为正极(石墨棒),则b为负极(铁片),即可确定烧杯中的溶液是稀硫酸。答案C6.下
14、列各组的电极材料和液体,能组成原电池的是()A.锌片、石墨棒,稀硫酸B.铜片、银片,酒精C.锌片、铜片,CCl4D.铁片、铁片,稀硫酸解析A组可组成原电池;B组物质中酒精是非电解质,不能发生氧化还原反应,不能组成原电池;C组物质中CCl4不是电解质,也不能发生氧化还原反应,无法组成原电池;D组物质两个电极材料相同,无法组成原电池。答案A7.将纯锌片和纯铜片按右图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间,回答下列问题:(1)下列说法中正确的是(填序号)。A.甲、乙均为化学能转变为电能的装置B.乙中铜片上没有明显变化C.甲中铜片质量减小、乙中锌片质量减小D.两烧杯中H+的浓度均减小(2)在相
15、同时间内,两烧杯中产生气泡的速率:甲(填“”“乙。(3)甲中,铜电极上氢离子得电子生成氢气,电极反应式为2H+2e-H2,根据电极反应式知,通过电子的物质的量=1.12 L22.4 Lmol-12=0.1 mol,通过导线的电子数目为0.1NA或6.021022。(4)当乙中产生1.12 L(标准状况)即0.05 mol氢气气体时,根据2H+H2,则消耗的氢离子物质的量是0.1 mol,剩余的氢离子是0.1 mol,所以反应前氢离子的物质的量是0.2 mol,硫酸的物质的量是0.1 mol,原稀硫酸中c(H2SO4)=0.1mol0.1 L=1.0 molL-1。答案(1)BD(2)(3)0.
16、1NA(或6.021022)(4)1.0 molL-18.某化学兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下:编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Mg、Al稀盐酸偏向Al2Al、Cu稀盐酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀盐酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg回答下列问题:(1)实验1、2中Al所作的电极(指正极或负极)(填“相同”或“不同”)。(2)针对实验3完成下列填空:铝为极,电极反应式为。石墨为极,电极反应式为。电池总反应式为。(3)实验4中铝作极(填“负”或“正”),理由是。此反应的离子方程式为。(4)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正
17、极或负极的因素为。解析根据实验记录,不难看出实验1中Mg作负极,Al作正极;实验2中Al作负极,Cu作正极;实验3中,Al作负极,C作正极,总反应式为2Al+6H+2Al3+3H2;实验4中,由于Al与NaOH溶液可以发生自发的氧化还原反应:2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2,而Mg与NaOH溶液不反应,故Al作负极,Mg作正极,通过以上的实验可以看出:一般是活泼的金属作负极,但也有特殊情况,也要考虑电极与电解质溶液能否发生自发的氧化还原反应。答案(1)不同(2)负2Al-6e-2Al3+正6H+6e-3H22Al+6H+2Al3+3H2(3)负铝与NaOH溶液可以发生自发的氧化还原反应2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2(4)另一电极材料的活动性和电解质溶液能否与电极发生自发的氧化还原反应
