2020-2021学年新教材化学人教版必修第二册课时分层作业：第6章 第1节 第2课时化学反应与电能 Word版含解析

2020-2021学年新教材化学人教版必修第二册课时分层作业：第6章 第1节 第2课时化学反应与电能 Word版含解析

www.ks5u.com 课时分层作业(九)　化学反应与电能 ‎(建议用时：40分钟)‎ ‎[合格过关练]‎ ‎1．下列设备工作时，将化学能转化为电能的是(　　)‎ ‎　　　　　‎ A．锂离子电池　　B．风力发电机 ‎ ‎ C．偏二甲肼燃烧　D．太阳能集热器 A　[锂离子电池能将化学能转化为电能；风力发电机能将风能转化为电能；偏二甲肼燃烧能将化学能转化为热能；太阳能集热器能将太阳能转化为热能。]‎ ‎2.某兴趣小组设计的水果电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是(　　)‎ A．铜片作负极 B．锌片发生还原反应 C．将电能转化为化学能 D．电子由锌片经导线流向铜片 D　[根据金属活动性可以判断锌作负极，铜为正极，A错；锌作负极，负极上锌失电子发生氧化反应，B错；该装置是原电池，将化学能转化为电能，C错；电子从负极锌沿导线流向正极铜，D对。]‎ ‎3．如图是化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置示意图。下列有关该装置的说法正确的是(　　)‎ A．铜片为负极，其附近的溶液变蓝，溶液中有Cu2＋产生 B．电路中的电流方向由锌片流向铜片 C．其能量转化的形式主要是“化学能→电能→光能”‎ D．如果将稀硫酸换成柠檬汁，LED灯将不会发光 C　[锌片作负极，发生氧化反应；铜片作正极，发生还原反应，铜片上有气泡产生，A错；电路中的电流方向与电子流向相反，即由正极(铜片)流向负极(锌片)，B错；其能量转化的形式主要是“化学能→电能→光能”，C对；如果将稀硫酸换成柠檬汁，由于柠檬汁中含有柠檬酸，溶液呈酸性，LED灯也会发光，D错。]‎ ‎4．将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，经过一段时间后，下列各项叙述正确的是(　　)‎ A.负极有Cl2逸出，正极有H2逸出 B．负极附近Cl－的浓度减小 C．正极附近Cl－的浓度逐渐增大 D．溶液中Cl－的浓度基本不变 D　[铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中构成原电池，铁作负极，发生反应Fe－2e－===Fe2＋，银作正极，发生反应2H＋＋2e－===H2↑，故A错误；溶液中Cl－移向负极，负极附近Cl－的浓度增大，正极附近Cl－的浓度逐渐减小，而溶液中Cl－的浓度基本不变，B、C错误，D正确。]‎ ‎5．图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示(　　)‎ 图1　　　　　　图2‎ A．铜棒的质量 B．c(Zn2＋)‎ C．c(H＋) D．c(SO)‎ C　[在正极Cu上溶液中的H＋获得电子变为氢气，铜棒的质量不变，A项错误；由于Zn是负极，不断发生反应Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中c(Zn2＋)增大，B项错误；由于反应不断消耗H＋，所以溶液的c(H＋)逐渐降低，C项正确；SO不参加反应，其浓度不变，D项错误。]‎ ‎6．日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌筒，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2)，则下列结论不正确的是(　　)‎ A．干电池内发生的是氧化还原反应 B．锌为负极，石墨为正极 C．工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极 D．长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器 C　[根据负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应可知锌为负极，石墨为正极，A、B项正确；在外电路中，电子从负极流向正极，C项错误；长时间连续使用该原电池，由于锌筒慢慢溶解而破损，且放电过程中有H2O生成，糊状物会越来越稀，故其很可能流出腐蚀用电器，D项正确。]‎ ‎7．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．电池总反应为2H2＋O2===2H2O C．b极反应式为O2＋4OH－－4e－===2H2O D．氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源 C　[该装置为氢氧燃料电池，总反应为2H2＋O2===2H2O。通氢气的一极为负极，发生氧化反应，通氧气的一极为正极，发生还原反应，考虑到碱性环境，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C项电极反应式中O2得到电子写成失去电子，导致电极反应式书写错误。氢氧燃料电池能量转化率高，对环境友好，是一种具有广阔应用前景的绿色电源。]‎ ‎8．如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细。由此判断表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是(　　)‎ 选项 M N P A Zn Cu 稀硫酸 B Cu Fe 稀盐酸 C Ag Zn AgNO3溶液 D Zn Fe CuSO4溶液 C　[该装置是原电池，M棒变粗，N棒变细，说明N是负极，M是正极，负极上金属失电子，正极上金属阳离子得电子发生还原反应生成金属单质，则该电解质溶液是盐溶液，且N的金属性大于M，所以符合条件的只有C。]‎ ‎9．锂电池是一代新型高能电池，它因质量轻、能量高而受到普遍重视，目前已成功研制多种锂电池。某种锂电池的总反应为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是(　　)‎ A.Li是正极，电极反应为Li－e－===Li＋‎ B．Li是负极，电极反应为Li－e－===Li＋‎ C．MnO2是负极，电极反应为MnO2＋e－===MnO D．Li是负极，电极反应为Li－2e－===Li2＋‎ B　[根据原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，再结合总反应可知，Li失去电子生成Li＋被氧化，为负极；MnO2得到电子被还原，为正极。]‎ ‎10．将纯锌片和纯铜片按如图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，请回答下列问题：‎ ‎(1)下列说法正确的是________(填字母)。‎ 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．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少 D．两烧杯中溶液的pH均增大 ‎(2)在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲______乙(填“＞”“＜”或“＝”)。‎ ‎(3)当甲中产生‎1.12 L(标准状况)气体时，通过导线的电子数目为________________。‎ ‎(4)当乙中产生‎1.12 L(标准状况)气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至‎1 L，测得溶液中c(H＋)＝0.1 mol·L－1(设反应前后溶液体积不变)。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为________________。‎ ‎(5)利用反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋制一个化学电池(给出若干导线和一个小灯泡，电极材料和电解液自选)，画出实验装置图，注明电解质溶液名称和正负极材料，标出电流方向，写出电极反应式。‎ ‎________是正极，正极反应式：____________________；‎ ‎________是负极，负极反应式：____________________。‎ ‎[解析]　(1)甲符合原电池构成条件，所以属于原电池，乙不能构成闭合回路，所以不能构成原电池，A错；乙不能构成原电池，氢离子在锌片上得电子发生还原反应，所以乙中铜片上没有明显变化，B对；甲中铜片作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，所以铜片质量不变，乙中锌片和氢离子发生置换反应，所以质量减少，C错；两烧杯中锌片和氢离子发生置换反应导致溶液中氢离子浓度减小，所以溶液的pH均增大，D对。‎ ‎(2)甲能构成原电池，乙不能构成原电池，作原电池负极的金属加速被腐蚀，所以在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲>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＝×2 ＝ 0.1 mol，即通过导线的电子数目为6.02×1022。‎ ‎(4)稀释后氢离子的物质的量为‎1 L×0.1 mol·L－1＝0.1 mol，‎ 生成氢气的氢离子的物质的量为 ×2＝0.1 mol，所以原溶液中氢离子的物质的量为0.2 mol，原溶液中氢离子的浓度为＝2 mol·L－1；一个硫酸分子中含有两个氢离子，所以原溶液中稀硫酸的浓度为1 mol·L－1。‎ ‎(5)已知Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据反应可知Fe应为负极，失电子被氧化，正极可能为C、Cu等，正极上Fe3＋得电子生成Fe2＋，电解质溶液含有Fe3＋。‎ ‎[答案]　(1)BD　(2)＞　(3)6.02×1022　(4)1 mol·L－1‎ ‎(5)‎ Cu　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Fe　Fe－2e－===Fe2＋‎ ‎[素养培优练]‎ ‎11．一种直接铁燃料电池(电池反应：3Fe＋2O2===Fe3O4)的装置如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．Fe极作正极 B．KOH溶液为电池的电解质溶液 C．电子由多孔碳极沿导线流向Fe极 D．‎5.6 g Fe参与反应时，导线中流过1.204×1023个电子 B　[铁燃料电池中铁失去电子，发生氧化反应，作负极，A错误；KOH溶液为电解质溶液，B正确；电子由负极(Fe极)沿导线流向正极(多孔碳极)，C错误；根据电池反应3Fe＋2O2===Fe3O4可知，3 mol铁参与反应时转移8 mol e－，故‎5.6 g Fe参与反应时，导线中流过约1.605×1023个电子，D错误。]‎ ‎12．等质量并且均过量的两份锌粉a和b(粉末表面积可视为相同)，分别加入等体积等物质的量浓度的稀硫酸中，同时向a中加入少量硫酸铜，‎ 下列表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系正确的是(　　)‎ A　[等质量并且均过量的两份锌粉a和b，分别加入等体积等物质的量浓度的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4，发生的反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，形成铜—稀硫酸—锌原电池，反应速率加快，反应用时：a＜b；由于锌粉过量，故硫酸反应完全，生成氢气的体积：a＝b，A项正确。]‎ ‎13．(素养题)全钒电池以惰性材料作电极，在电解质溶液中发生的原电池反应为VO(黄色)＋V2＋(紫色)＋2H＋===VO2＋(蓝色)＋H2O＋V3＋(绿色)。‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.正极反应为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O B．负极附近的溶液由紫色逐渐变为绿色 C．反应每生成1 mol H2O时转移电子的物质的量为0.5 mol D．原电池使用过程中溶液的pH逐渐增大 C　[由电池总反应为VO(黄色)＋V2＋(紫色)＋2H＋===VO2＋(蓝色)＋H2O＋V3＋(绿色)可得，VO为正极的活性物质，V2＋为负极的活性物质，所以左室为正极室，右室为负极室。正极反应为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，A项正确；负极反应为V2＋－e－===V3＋，所以负极附近溶液的颜色由紫色逐渐变为绿色，B项正确；由电极反应VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O可知，反应每生成1 mol H2O时转移电子的物质的量为1 mol，C项错误；由原电池总反应可知，反应过程中H＋被不断消耗，所以溶液的pH逐渐增大，D项正确。]‎ ‎14．(素养题)(1)科研人员设想用如图所示装置生产硫酸。‎ ‎①上述生产硫酸的总反应式为_________________________，b极是__________________________(填“正”或“负”)极，b极反应为________，a极发生________(填“氧化反应”或“还原反应”)。‎ ‎②生产过程中H＋向________(填“a”或“b”)极区域移动。‎ ‎(2)将两个铂电极插入氢氧化钾溶液中，向两极分别通入甲烷和氧气，可构成甲烷燃料电池，其反应为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O。通入甲烷的一极的电极反应式为_________________________________________。‎ 电池在放电过程中溶液的pH将________(填“下降”“上升”或“不变”)。‎ ‎[解析]　(1)①根据题图装置可知，总反应为二氧化硫与氧气和水反应生成硫酸：2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，b极为原电池的正极，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，a极为负极，失电子，被氧化，发生氧化反应。②原电池工作时，内电路中阳离子向正极移动，则H＋向b极区域移动。(2)甲烷燃料电池中甲烷为电池的负极，甲烷失去电子与溶液中的OH－反应生成CO和H2O，电极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，放电过程中c(OH－)减小，pH下降。‎ ‎[答案]　(1)①2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4　正　O2＋4e－＋4H＋===2H2O　氧化反应　②b　(2)CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O　下降