2020高中化学 专题1 化学反应与能量变化 第二单元 化学能与电能的转化 第1课时课时作业课件 苏

[A篇知识对点训练]知识点一原电池的工作原理1．下列关于原电池的叙述中正确的是()A．正极和负极必须都是金属B．原电池是把化学能转化为电能的装置C．原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应D．原电池放电时，电流从负极流向正极答案B答案解析原电池中的正极和负极材料可以是金属，也可以是其他导电材料(如石墨)，A项错误；原电池的作用是将物质中的化学能转化为电能，B项正确；原电池工作时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，C项错误；原电池放电时电子从负极流出，电流从正极流向负极，D项错误。解析2．某原电池的电池反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，与此电池反应不符的原电池是()A．铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池B．石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池C．铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池D．铜片、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池答案C答案解析由电池反应可知，铁作负极，铁失去电子发生氧化反应。C项中，由于锌的活泼性大于铁，故锌作负极，发生氧化反应，与电池反应不符。解析3．如图所示为一原电池装置，下列叙述中正确的是()A．铜是阳极，铜片上有气泡产生B．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液C．电流从锌片经导线流向铜片D．Cu2＋在铜片表面被还原答案D答案解析在该原电池反应中，Zn在负极失去电子发生氧化反应，溶液中的Cu2＋在正极得到电子发生还原反应，铜片上有金属析出；在盐桥中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；在整个装置中，电流从正极经导线流向负极，而电子从负极经导线流向正极。解析4．如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是()A．外电路的电流方向为X→外电路→YB．若两电极分别为Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为ZnC．若两电极都是金属，则它们的活动性为XYD．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应答案C答案解析由图可知，电子的流动方向是X→外电路→Y，则电流的方向就为Y→外电路→X；X为原电池的负极，Y为正极，X的活动性比Y的强，若两电极分别为Zn和碳棒，则X为Zn，Y为碳棒，X极应发生氧化反应，Y极应发生还原反应。所以，A、B、D错误，C正确。解析5．原电池是化学对人类的一项重大贡献。(1)某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图所示装置。①a和b不连接时，烧杯中发生反应的离子方程式是_____________。②a和b用导线连接，Cu极为原电池________极(填“正”或“负”)，Zn极发生________(填“氧化”或“还原”)反应。③a和b用导线连接，Zn片上发生的电极反应：___________，Cu片上发生的电极反应：______________________________。(2)若a和b相连接，导线上转移0.2mol电子时，理论上Zn片质量减轻________g。答案(1)①Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑②正氧化③Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑(2)6.5答案解析(1)①a和b不连接时，该装置不构成原电池，锌和氢离子发生置换反应，离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；②③a和b用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；锌作负极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。(2)锌片减少的质量＝0.2mol2×65g·mol－1＝6.5g。解析知识点二原电池工作原理的应用6．在等质量的两份铁粉a、b中分别加入过量的稀硫酸，同时向b中加入少量的CuSO4溶液，下列各图表示的是产生H2的体积V(同温同压下测定)与时间t的关系，其中正确的是()答案B答案解析因为b中有一部分铁粉与硫酸铜反应，所以产生的氢气体积小于a，但b中形成原电池，反应速率快，反应完成的时间短。综上所述，B项正确。解析7．有a、b、c、d四种金属，将a与b用导线接起来，浸入电解质溶液中，a不易腐蚀；将b、d分别投入等浓度的盐酸中，d比b反应剧烈；将铜浸入a的盐溶液里，无明显变化；如果把铜浸入c的盐溶液里，有金属c析出。据此判断它们的金属活动性由强到弱的顺序为()A．acdbB．dabcC．dbacD．badc答案C答案解析两种活泼性不同的金属和电解质溶液构成原电池，一般情况下，较活泼的金属作负极，负极上金属失电子发生氧化反应被腐蚀，较不活泼的金属作正极，将a与b用导线连接起来，浸入电解质溶液中，a不易腐蚀，所以金属活动性：ba。金属和相同的酸反应时，活动性强的金属反应剧烈，将b、d分别投入等浓度的盐酸中，d比b反应剧烈，所以活动性：db。金属与盐的置换反应中，较活泼的金属能置换出较不活泼的金属，将铜浸入a的盐溶液中，无明显变化，说明金属活动性：aCu；如果把铜浸入c的盐溶液中，有金属c析出，说明金属活动性：Cuc。所以金属活动性由强到弱的顺序为dbac。解析8．若将反应Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑设计成原电池(装置如图所示)，则下列说法正确的是()A．d溶液是稀硫酸B．c溶液颜色变蓝C．b极发生氧化反应D．a极是铜棒答案A答案解析从图示中的电子移动方向可以看出，a极为负极，b极为正极。故c溶液为硫酸锌溶液，d溶液为稀硫酸，A项正确；因为c溶液为硫酸锌溶液，无色溶液，B项错误；b极为原电池的正极，发生还原反应，C项错误；a极为锌棒，D项错误。解析9．将洁净的金属片甲、乙、丙、丁分别放置在浸有某种盐溶液的滤纸上面并压紧(如下图所示)。在每次实验时，记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下表：(已知构成两电极的金属其金属活泼性相差越大，电压表的读数越大。)金属电子流动方向电压/V甲甲→Cu＋0.78乙Cu→乙－0.15丙丙→Cu＋1.35丁丁→Cu＋0.30依据记录数据判断，下列结论中正确的是()A．金属乙能从硫酸铜溶液中置换出铜B．甲、乙形成合金时，将该合金放置在空气中，甲先被腐蚀C．在四种金属中乙的还原性最强D．甲、丁若形成原电池时，甲为正极答案B答案解析甲实验中，电子由甲→Cu，说明甲为负极，Cu为正极，即金属活动性：甲Cu；同理，根据电子流向，可以得出金属活动性：Cu乙，丙Cu，丁Cu；再结合题意及电压表的读数可知，金属活动性：丙甲丁Cu乙，由此可知，A、C、D均错误，B正确。解析10．根据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)。画出原电池示意图并在图中加入电流计，注明电极材料名称和电解质溶液，其中盐桥为琼脂－饱和KNO3溶液。请回答下列问题：(1)银电极为电池的________极，写出两电极的电极反应式：Ag电极_______________________________________；Cu电极_______________________________________。(2)外电路中的电子是从________电极流向________电极。(3)盐桥中向负极迁移的离子是___________________。答案如图所示(其他合理答案也可)(1)正2Ag＋＋2e－===2AgCu－2e－===Cu2＋(2)CuAg(3)NO－3答案解析由题给离子反应可知，该电池的电极反应式为2Ag＋＋2e－===2Ag(正极)，Cu－2e－===Cu2＋(负极)，所以负极为Cu，正极为Ag，电解质溶液可以为CuSO4溶液和AgNO3溶液，外电路中的电子从Cu电极流向Ag电极。盐桥中的K＋移向正极(Ag电极)，NO－3移向负极(Cu电极)。解析[B篇综合提升训练]11．某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是()A．电池工作中，盐桥中的Cl－向负极移动B．负极反应式：2H＋＋2e－===H2↑C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变D．Fe作正极，发生氧化反应答案A答案解析根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥的作用是构成闭合回路和平衡两烧杯中的电荷，所以Cl－向负极移动，故A正确；铁作负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故B错误；左烧杯中pH基本不变，右烧杯中消耗H＋，c(H＋)减小，pH增大，故C错误；总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，铁作负极，发生氧化反应，故D错误。解析12．根据如图所示装置判断，下列说法正确的是()A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋B．装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应式均为O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大D．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动答案C答案解析装置Ⅰ中的Zn为负极，反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A项错误；装置Ⅱ的Cu为正极，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；放电过程中装置Ⅰ左侧烧杯中发生的反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，pH增大，装置Ⅱ右侧烧杯中H＋发生还原反应生成H2，pH增大，C项正确；原电池中阳离子向正极移动，故装置Ⅰ中盐桥中的阳离子移向左侧烧杯，装置Ⅱ中盐桥中的阳离子移向右侧烧杯，D项错误。解析13．某校化学兴趣小组为了探究原电池的工作原理，进行如下系列实验，请回答下列问题。(1)实验一中盐桥中的K＋流向________溶液(填“ZnSO4”或“CuSO4”)，如果Zn的消耗速率为1×10－3mol/s，为使电荷守恒，则K＋的迁移速率为________mol/s。实验表明，若将装置中两个电极位置调换，则电路中没有电流通过，原因是______________________________。(2)实验二中刚将铜、锌片插入溶液中时电流计指针有偏转，但立即就归零了，为什么锌失去的电子不能持续通过导线流向铜电极给Cu2＋？__________________________________。(3)实验三中铜片、锌片表面均有红色物质析出，电流计的指针偏转，但在较短时间内电流就明显减小。实验结束时测得锌片减少了3.94g，铜片增加了3.84g，则该原电池的工作效率是(指参加原电池反应的锌占反应总量的百分率)____________。(4)与实验三相比，实验一中原电池的工作效率较高，原因是__________________________。答案(1)CuSO42×10－3Zn直接与Cu2＋发生反应(2)未形成闭合的回路(3)60%(4)Zn和Cu2＋不直接接触发生反应，电子只能通过导线发生转移答案解析(3)铜片增加的质量是铜片上析出的单质铜的质量，生成的单质铜的物质的量为n(Cu)＝0.06mol，需要溶解的锌也是0.06mol，质量为3.9g，多减少了0.04g是因为在锌表面还直接发生了Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋这一反应(由题目中锌片表面有红色物质析出知)，利用该方程式和差量计算可求出参与该反应的锌的质量为2.6g，故该原电池的工作效率为3.9g/(3.9g＋2.6g)×100%＝60%。解析