2019-2020学年高中化学 第二章 化学反应与能量 第二节 化学能与电能练习 新人教版必修2

第二节化学能与电能[随堂演练]1．如下图所示是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上描述合理的是A．①②③B．②④⑥C．③④⑤D．②④解析由图可知，锌为负极，铜为正极，电子流向是由锌到铜；SO2－4向负极移动，即向锌极移动；H＋在正极发生得电子的还原反应；产生0.25molH2会有0.5mol电子流经导线。答案D2．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如下图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是A．该电池工作时电能转化为化学能B．该电池中电极a是正极C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极aD．该电池的总反应：2H2＋O2===2H2O解析A中，该燃料电池属于原电池，而原电池是一种把化学能转化为电能的装置。依据“可燃性气体作负极，助燃性气体作正极”的基本规律，确定电极a为负极，电极b为正极，而外电路中电子是由负极(电极a)通过导线流向正极(电极b)的。故A、B、C均不正确。D中，氢氧燃料电池就是利用H2、O2化合生成H2O过程中的化学能转化为电能的，即电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O，D正确。答案D3．锌、稀硫酸和铜组成的原电池装置中，当导线中有1mol电子通过时，理论上两极的变化是①锌片溶解32.5g；②锌片增重32.5g；③铜片上析出1gH2；④铜片上析出1molH2A．①和③B．①和④C．②和③D．②和④解析由电池总反应Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑、正极反应2H＋＋2e－===H2↑、负极反应Zn－2e－===Zn2＋可知，每当1mol电子通过铜片时，会有0.5mol(即32.5g)锌溶解，铜片上析出0.5mol(即1g)H2。答案A4．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。装置(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是__________________________________。(2)装置乙中正极的电极反应式是___________________________________。(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是____________________________。解析据图Ⅰ知活泼性：A＞B，A作负极，电极反应为A－2e－===A2＋；据图Ⅱ知活泼性：B＞C，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；据图Ⅲ知活泼性：D＞A，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故c(H＋)减小，pH增大。据Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ知活泼性：D＞A＞B＞C。答案(1)A－2e－===A2＋(2)Cu2＋＋2e－===Cu(3)变大(4)D＞A＞B＞C[限时检测][限时45分钟，满分50分]一、选择题(共10小题，每小题3分，共30分)1．如下图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下：在卡片上，描述合理的是NO：28Date：2018.3.28实验后的记录：①Zn为正极，Cu为负极。②H＋向负极移动。③电子流动方向，从Zn经外电路流向Cu。④Cu极上有H2产生。⑤若有1mol电子流过导线，则产生H2为0.5mol。⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。A．①②③B．③④⑤C．④⑤⑥D．②③④解析在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn作负极，Cu作正极，电子由Zn流出经导线流向Cu片，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故每转移1mol电子时，产生H20.5mol，在溶液中H＋向正极移动，SO2－4向负极移动，故①②⑥错误，③④⑤正确，选B。答案B2．锌铜原电池装置如下图所示，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．铜电极上发生氧化反应B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO2－4)减小C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡解析原电池反应为Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu。Cu电极作正极，Cu2＋在正极得电子，发生还原反应，A项错误；由于两半池中的阴离子SO2－4不能透过半透膜，故c(SO2－4)都不变，B项错误；甲池中由于生成Zn2＋，而乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，则乙池中的CuSO4部分变为ZnSO4，导致乙池中溶液总质量变大，C项正确；阴离子不能透过半透膜，D项错误。答案C3．下列叙述中，正确的是①原电池是把化学能转变成电能的一种装置②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应③不能自发进行的氧化还原反应通过原电池的装置可以实现④石墨棒能用作原电池的正极⑤反应Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag可以设计成原电池A．①③⑤B．①④⑤C．②③④D．②⑤解析原电池是把化学能转化为电能的一种装置，它以自发的氧化还原反应为基础，所以Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag可以设计成原电池，但原电池把氧化和还原反应分在两极上进行，在负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，原电池形成时需要两个活动性不同的电极，可以都是金属，也可以是金属和非金属，如石墨棒可以用作原电池的正极。答案B4．已知四种金属A、B、C、D，根据下列事实：①A＋B2＋===A2＋＋B；②D＋2H2O===D(OH)2＋H2↑；③以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池，电极反应为E2＋＋2e－===E，B－2e－===B2＋，由此可知，A2＋、B2＋、D2＋、E2＋的氧化性强弱关系是A．D2＋A2＋B2＋E2＋B．A2＋B2＋D2＋E2＋C．D2＋E2＋A2＋B2＋D．E2＋B2＋A2＋D2＋解析由①知，A比B活泼；由②知，D的活泼性较强，能置换出H2O中的氢，故D的活泼性大于A；由③知，B作负极，活泼性大于E，则金属的活动性顺序是DABE，而金属单质的还原性越弱，其阳离子的氧化性越强，故D正确。答案D5．按下图装置进行实验，若x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴应表示①c(Ag＋)②c(NO－3)③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的质量A．①③B．③④C．①②④D．②解析该原电池中负极为Fe，电极反应：Fe－2e－===Fe2＋，故a棒质量减小；正极为Ag，电极反应：Ag＋＋e－===Ag，故b棒质量增大，c(Ag＋)减小；总电极反应为Fe＋2Ag＋===2Ag＋Fe2＋，当转移2mol电子时，溶液质量变为2mol×108g·mol－1－1mol×56g·mol－1＝160g，故溶液质量减小，整个过程中c(NO－3)未变，因此选D。答案D6．等质量的两份锌粉a、b，分别加入两支相同的试管中，然后加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向a中加入少量CuSO4溶液，则产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系用图像表示如下，其中正确的是解析向a中加入CuSO4溶液，Zn置换出铜并形成Cu－Zn原电池，加快反应速率，但同时Zn置换Cu，消耗少量Zn，故a中产生的H2少于b中产生的H2。答案D7．(双选)汽车的启动电源常用铅蓄电池。放电时其电池反应为PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断，下列叙述中正确的是A．Pb是负极B．PbO2得电子，被氧化C．电池充电时，原来的负极发生还原反应D．电池放电时，溶液酸性增强解析根据电极反应式，Pb电极失电子，是原电池的负极，充电时Pb2＋又转化为Pb，发生了还原反应，故A、C两项正确；PbO2转化为PbSO4，得电子被还原，B项错误；放电时，H2SO4的浓度减小，溶液的酸性减弱。答案AC8．把A、B、C、D四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连时，D上有气泡逸出；A、C相连时，A极减轻；B、D相连时，B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为A．ACDBB．ACBDC．BDCAD．ABCD解析A、B相连时，A为负极，则说明A与B相比较，A更加活泼；C、D相连，D上有气泡逸出，则C为原电池的负极，C比D活泼；A、C相连时，A极减轻，A参与了电极反应，被消耗，应是活泼金属；B、D相连，B为正极，则D是活泼金属，作原电池的负极，故有ACDB。答案A9．一种甲醇、氧气和强碱溶液组成的新型手机电池，可连续使用一个月，其电池反应为：2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO2－3＋6H2O，则有关说法正确的是A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极B．放电时负极的电极反应为CH3OH＋8OH－－6e－===CO2－3＋6H2OC．标准状况下，通入5.6LO2并完全反应后，有0.5mol电子转移D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低解析由电池反应可知，CH3OH为原电池的负极，A选项错误；正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，标准状况下，5.6LO2为0.25mol，转移电子为1mol，C选项错误；从正极反应可以看出，正极附近溶液中OH－的浓度增大，pH升高，D选项错误。答案B稀H2SO410．在右图所示的装置中，a的金属活动性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大B．a是正极，b是负极C．导线中有电子流动，电子从a极到b极D．a极上发生了氧化反应解析显然，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。因活动性a＞b(碳棒)，所以a为电池的负极，b为正极。电极反应式：a(负)极：a－ne－===an＋(氧化反应)；b(正)极：nH＋＋ne－===n2H2↑(还原反应)。由于正极放电消耗H＋，溶液中c(H＋)减小，pH增大，在外电路中，电子由a极流向b极。答案B二、非选择题(共2小题，共20分)11．(10分)依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如下图所示(注：两烧杯间的盐桥可以使阴、阳离子发生定向移动)。请回答下列问题：(1)电极X的材料是______；电解质溶液Y是__________________________。(2)银电极为电池的________极，发生的电极反应为_______________________________________________________________；X电极上发生的电极反应为________________________________________。(3)外电路中的电子是从________电极流向________电极。解析根据总反应2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)可知，Cu置换出Ag，Cu比Ag活泼，故Cu为负极，负极反应为Cu－2e－===Cu2＋，外电路中电子从负极Cu流入正极，Y溶液中的Ag＋得到电子生成Ag，发生还原反应，则Y为AgNO3溶液。答案(1)铜AgNO3溶液(2)正2Ag＋＋2e－===2AgCu－2e－===Cu2＋(3)铜银12．(10分)(1)已知某燃料电池的总反应为2H2＋O2=====KOH溶液2H2O，则通入负极的应是________，电极反应式为______________________________________，通入正极的应是________，电极反应式为_______________________________________________________________。(2)若把KOH溶液改为稀H2SO4作电解质，则电极方程式，正极：___________________________________________________________________，负极：__________________________________________________________。(3)若把H2改为CH4，用KOH溶液作电解质，则电极反应式，负极：_________________________________