高中化学第2章化学反应与能量第2节化学能与电能作业1新人教版必修2

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真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 - 1 - 第二章 第二节 化学能与电能 一、选择题 1．下列可设计成原电池的化学反应是( ) A．H2O(l)＋CaO(s)===Ca(OH)2(s) B．Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3·H2O＋8H2O C．2KClO3=====MnO2 △ 2KCl＋3O2↑ D．CH4(g)＋2O2(g)=====点燃CO2(g)＋2H2O(l) 【解析】 可设计成原电池的化学反应是能自发进行氧化还原反应，C 中反应是氧化还原 反应，但是反应物只有一种，不能在正极和负极分别反应，错误。 【答案】 D 2．人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，其电池的电极反应式为 Zn＋2OH －－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。据此判断氧化银是( ) A．负极，并被氧化 B．正极，并被还原 C．负极，并被还原 D．正极，并被氧化 【解析】 根据化合价变化可知 Zn 被氧化，应为原电池的负极，正极为 Ag2O，正极上得 电子被还原。故选 B。 【答案】 B 3．右图为铁、铜水果电池装置示意图，下列说法正确的是( ) A．铜片为负极，发生还原反应 B．锌片上发生还原反应：Zn－2e－===Zn2＋ C．该装置将电能转变为化学能 D．电子由锌片沿导线流向铜极 【解析】 原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递 到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。A.铁的金属性强 于铜，铁是负极，铜是正极，A 错误；B.锌片是负极，发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋，B 错 误；C.该装置是原电池，将化学能转变为电能，C 错误；D.电子由负极锌片沿导线流向正极铜 极，D 正确，答案选 D。 【答案】 D 4．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 ( ) 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 - 2 - ①两烧杯中铜片表面均无气泡产生 ②甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 ③两烧杯中溶液的 c(H＋)均减小 ④产生气泡的速率甲比乙慢 ⑤甲中 SO 2－ 4 向 Zn 片移动，H＋向 Cu 片移动 ⑥乙中电流从 Cu 片流向 Zn 片 ⑦甲乙两烧杯中 Cu 片的质量均不变 A．①②③ B．③⑤⑦ C．④⑤⑥ D．②③④⑤⑦ 【解析】 甲是原电池，甲中锌片作负极，铜片作正极，正极上发生还原反应 2H＋＋2e－ ===H2↑，有气泡产生，乙装置中在锌片上发生反应 Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，铜片上无气体产生， ①错；乙不是原电池，②⑥错；两烧杯中的氢离子发生反应，浓度减少，③正确；原电池反 应加快反应速率，④错；阳离子 H＋向正极 Cu 片移动，阴离子 SO 2－ 4 向 Zn 片移动，⑤正确；⑦ 甲乙两烧杯中 Cu 片未参加反应质量均不变，⑦正确。故选 B。 【答案】 B 5．有 a、b、c、d 四种金属，将 a 与 b 用导线连结起来浸入某电解质溶液中，b 不易腐蚀。 将 a、d 分别投入等浓度的盐酸中，d 比 a 反应剧烈。将 Cu 浸入 b 的盐溶液里，无明显变化。 如果把 Cu 浸入 c 的盐溶液里，有 c 的单质析出，据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是 ( ) A．d、a、b、c B．b、a、d、c C．d、b、a、c D．d、c、a、b 【解析】 a 和 b 形成原电池，不易被腐蚀说明 b 做正极，活泼金属做负极，故活动性： a＞b；与盐酸反应，反应越剧烈，金属越活泼，故活动性：d＞a；置换反应中，活泼金属置 换出不活泼金属，故活动性：b＞Cu＞c；根据分析可知，金属活动性：d＞a＞b＞c，答案选 A。 【答案】 A 6．氢氧燃料电池是一种能在航天飞机上使用的特殊电池，其反应原理示意图如图。下列 有关氢氧燃料电池的说法不正确的是( ) 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 - 3 - A．由于 A、B 两电极没有活动性差别，不能构成原电池 B．A 电极是负极，电极上发生氧化反应 C．产物为无污染的水，属于环境友好的绿色电池 D．外电路中电流由 B 电极通过导线流向 A 电极 【解析】 A．燃料电池中电极的活泼性可以是相同的，A 错误；B.A 电极通入的是氢气， 是负极，电极上发生氧化反应，B 正确；C.产物为无污染的水，属于环境友好的绿色电池，C 正确；D.B 电极是正极，则外电路中电流由 B 电极通过导线流向 A 电极，D 正确，答案选 A。 【答案】 A 7．X、Y 两根金属棒插入 Z 溶液中构成下图的装置，实验中电流表指针发生偏转，同时 X 棒变粗，Y 棒变细，则 X、Y、Z 可能是下列中的( ) 编号 X Y Z A Zn Cu 稀硫酸 B Cu Zn 稀硫酸 C Cu Ag 硫酸铜溶液 D Ag Zn 硝酸银溶液 【解析】 首先由题中所给信息(X 棒变粗，Y 棒变细)可知 X 棒是正极，Y 棒是负极，Y 比 X 活泼，所以选项 A、C 均错；再看电解质溶液，B 选项中硫酸里的 H＋在正极 X 棒上得电子 生成氢气，X 棒不会变粗；只有 D 选项符合，D 选项中负极 Y 棒 Zn 失电子生成 Zn2＋，Y 棒变细， Ag＋在正极 X 棒上得电子生成 Ag 附着在 X 棒上使其变粗。 【答案】 D 8．微型纽扣电池在现代生活中是广泛应用的一种银锌电池，其电极分别是 Ag2O 和 Zn， 电解质溶液为 KOH 溶液，电极反应式分别为：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag ＋2OH－，电池总反应式为 Ag2O＋Zn===2Ag＋ZnO。根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是 ( ) 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 - 4 - A．在使用过程中，电池负极区溶液 pH 增大 B．在使用过程中，电子由 Ag2O 极经外电路流向 Zn 极 C．在使用过程中，Zn 电极发生还原反应，Ag2O 电极发生氧化反应 D．外电路中每通过 0.2 mol 电子，正极的质量理论上减小 1.6 g 【解析】 Zn 失去电子被氧化，Zn 为纽扣电池的负极，Ag2O 为正极。Zn 失去电子经外电 路流向正极 Ag2O，负极反应消耗 OH－，使负极区溶液 pH 减小，所以 A、B、C 都不正确；外电 路中每通过 0.2 mol 电子时，正极 0.1 mol Ag2O 变为 0.2 mol Ag，质量上减少了 0.1 mol O 的质量，质量减少了 1.6 g，D 项正确。 【答案】 D 9．利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装 置来，下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。该电池工作时，有 关说法正确的是( ) A．铝罐将逐渐被腐蚀 B．炭粒和炭棒上发生的反应为：O2＋4e－===2O2－ C．炭棒应与玩具电机的负极相连 D．该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻 【解析】 在该装置中 Al 和碳构成一个原电池，发生的是吸氧腐蚀，Al 做负极，铝罐将 逐渐被腐蚀，A 对；炭粒和炭棒上发生的反应为：O2＋4e－＋H2O===4OH－，B 错；炭棒是正极， 炭棒应与玩具电机的正极相连，C 错；炭棒和炭粒不参与反应，质量会不变，D 错。 【答案】 A 10．如图所示是一个燃料电池的示意图，当此燃料电池工作时，下列分析中正确的是 ( ) 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 - 5 - A．如果 a 极通入 H2，b 极通入 O2，NaOH 溶液作电解质溶液，则通 H2 的电极上发生的反应 为：H2－2e－===2H＋ B．如果 a 极通入 H2，b 极通入 O2，H2SO4 溶液作电解质溶液，则通 O2 的电极上发生的反应 为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ C．如果 a 极通入 CH4，b 极通入 O2，NaOH 作电解质溶液，则通 CH4 的电极上发生的反应为： CH4－8e－＋10OH－===CO2－ 3 ＋7H2O D．如果 a 极通入 H2，b 极通入 O2，NaOH 溶液作电解质溶液，则溶液中的 OH－离子向 b 极 附近移动 【解析】 A．如果 a 极通入 H2，b 极通入 O2，NaOH 溶液作电解质溶液，则通 H2 的电极是 负极，氢气失去电子，发生的反应为：H2－2e－＋2OH－===2H2O，A 错误；B.如果 a 极通入 H2，b 极通入 O2，H2SO4 溶液作电解质溶液，则通 O2 的电极是正极，氧气得到电子，发生的反应为： O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B 错误；C.如果 a 极通入 CH4，b 极通入 O2，NaOH 作电解质溶液，则通 CH4 的电极是负极，甲烷失去电子，发生的反应为：CH4－8e－＋10OH－===CO2－ 3 ＋7H2O，C 正确；D. 如果 a 极通入 H2，b 极通入 O2，NaOH 溶液作电解质溶液，则溶液中的 OH－离子向负极 a 极附近 移动，D 错误，答案选 C。 【答案】 C 二、非选择题 11．(2015·四川省大竹县文星中学高一 4 月月考)由 A、B、C、D 四种金属按下表中装置 进行实验。 装置 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： 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 - 6 - (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】 (1)二价金属 A 不断溶解，说明 A 是负极，所以负极的电极反应式是 A－2e－===A2 ＋； (2)乙装置中 C 的质量不断增加，说明 C 电极是正极，溶液中的铜离子放电生成铜，电极 反应式是 Cu2＋＋2e－===Cu； (3)丙装置中 A 电极上有气体生成，所以 A 电极是正极，溶液中的氢离子放电生成氢气， 所以溶液的 pH 增大； (4)甲中 A 是负极，B 是正极；乙中 C 是正极，B 是负极；丙中 A 是正极，D 是负极，所以 四种金属活泼性由强到弱的顺序是 D＞A＞B＞C。 【答案】 (1)A－2e－===A2＋ (2)Cu2＋＋2e－===Cu (3)变大 (4)D＞A＞B＞C 12．(2015·山东省淄博市第一中学高一下学期期中)分别按下图甲、乙所示装置进行实 验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中 G 为电流计。请回答下列问题： (1)以下叙述中，正确的是________。 A．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极 B．两烧杯中铜片表面均有气泡产生 C．两烧杯中溶液 pH 均增大 D．产生气泡的速度甲中比乙中慢 E．乙的外电路中电流方向 Zn→Cu (2)变化过程中能量转化的形式主要是：甲为________；乙为________。 (3)在乙实验中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，分 析原因可能是________。 (4)在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铜电极的电极反应方程式 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 - 7 - ______________。 【解析】 (1)A.甲中没有形成原电池，只有锌和硫酸反应，而乙中形成原电池，锌做负 极，铜做正极，错误，不选 A；B.甲烧杯中铜与硫酸不反应，所以铜上没有现象，错误，不选 B；C.两个烧杯中硫酸反应生成氢气，所以溶液的 pH 增大，正确，选 C；D.因为乙中有原电池， 反应速率加快，选 CD。(2)甲中锌和硫酸反应是放热反应，所以是将化学能转化为热能，乙中 构成原电池，是将化学能转化为电能。(3)因为锌片不纯，在锌片上就形成原电池，所以锌片 上也有气体生成。(4)将硫酸换成硫酸铜，铜电极为正极，所以溶液中的铜离子反应生成铜单 质，电极反应为：Cu2＋＋2e－===Cu。 【答案】 (1)C、D (2)化学能转化为热能 化学能转化为电能 (3)锌片不纯，在锌片上就形成原电池 (4)Cu2＋＋2e－===Cu 13．(2015·广东省汕头市南澳中学高一下学期期中)现有如下两个反应： (A)KOH＋HNO3===KNO3＋H2O (B)H2SO4＋Zn===ZnSO4＋H2↑ (1)根据两反应本质判断能否设计成原电池：(A)________(B)________。 (2)如果不能，说明其原因______________________。 (3)如果可以，则写出作原电池的正极材料名称：________，电极反应式：负极________； 正极________。 (4)在铜锌原电池中，以稀硫酸为电解质溶液，若工作一段时间后，锌片的质量减少了 32.5 克，则铜片表面析出了氢气________L(标准状况下)，导线中通过________mol 电子。 【解析】 (1)自发进行的放热的氧化还原反应才能设计成原电池，A 是中和反应，不是 氧化还原反应，B 是置换反应，属于氧化还原反应，可以设计为原电池。 (2)(A)的反应是非氧化还原反应，没有电子转移，所以不能设计为原电池。 (3)原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极， 所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应，所以根据方程式可知负极 是锌，正极可以是碳棒或铜片。其中负极反应式为 Zn－2e－===Zn2＋，正极反应式为 2H＋＋2e－ ===H2↑。 (4)在铜锌原电池中，以稀硫酸为电解质溶液，若工作一段时间后，锌片的质量减少了 32.5 克，即参加反应的锌的物质的量是 32.5 g÷65 g/mol＝0.5 mol，则锌失去 0.5 mol×2＝1 mol 电子，所以根据电子得失守恒可知生成的氢气是 0.5 mol，在标准状况下的体积为 11.2 L， 导线中通过 1 mol 电子。 【答案】 (1)(A)不能 (B)能 (2)(A)的反应是非氧化还原反应，没有电子转移 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 - 8 - (3)碳棒或铜片 Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ (4)11.2 1 14．(2015·湖北省武汉市部分重点中学高一下学期期中)据图回答下列问题： Ⅰ. (1)若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象是________________________。 负极反应式为：________________________________________。 (2)若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为________(填 Mg 或 Al)，总反应化学方程式 为________________________________。 Ⅱ.由 Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其正极的电极反应式为________。 Ⅲ.中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼 吸电池及主动式电堆。甲醇(CH3OH)燃料电池的工作原理如下图所示。 ①该电池工作时，b 口通入的物质为________，c 口通入的物质为________。 ②该电池正极的电极反应式为：________。 【解析】 Ⅰ.(1)若烧杯中是稀硫酸，Mg 较活泼作负极，与硫酸反应，观察到的现象有： Mg 逐渐溶解，Al 片上有气泡冒出，电流计指针偏转，Mg 电极反应为：Mg－2e－===Mg2＋。(2) 若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，Mg 不与氢氧化钠溶液反应，Al 可与氢氧化钠溶液反应，故 Al 作负极，总反应为：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。Ⅱ.由 Al、Cu、浓硝酸组成原电池， Al 与浓硝酸发生钝化，Cu 能与浓硝酸反应，故 Cu 作负极，Al 作正极，正极的电极反应式为： NO－ 3 ＋e－＋2H＋===NO2↑＋H2O。Ⅲ.①从题可以看出，左边有 H＋产生，故左边电极为负极，通入 的是 CH3OH，右边为正极，c 通入的物质是 O2 或空气。②氧气在正极发生反应，正极的电极反 应为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。 【答案】 Ⅰ(1)Mg 逐渐溶解，Al 片上有气泡冒出，电流计指针偏转 Mg－2e－===Mg2＋ (2)Al 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 - 9 - Ⅱ.NO－ 3 ＋e－＋2H＋===NO2↑＋H2O Ⅲ.①CH3OH O2 或空气 ②O2＋4e－＋4H＋===2H2O