第二章化学键化学反应规律第二节化学反应与能量转化第2课时化学反应能量转化的重要应用--化学电池等级性测试鲁科版必修第二册

第二章化学键化学反应规律第二节化学反应与能量转化第2课时化学反应能量转化的重要应用--化学电池等级性测试鲁科版必修第二册

第2课时　化学反应能量转化的重要应用——化学电池 等级性测试 ‎1.暖宝宝(如图所示)采用的是铁的“氧化放热”原理，使其发生原电池反应，铁粉在原电池中充当(　　)‎ A．负极　　　　　　　　　 B．正极 C．阴极 D．阳极 解析：选A。铁被氧化，负极发生氧化反应，铁粉在原电池中充当负极，故A正确。‎ ‎2.如图是某课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是(　　)‎ A．铜极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ B．电子从锌片通过溶液流向铜片 C．装置中存在化学能→电能→光能的转化 D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变 解析：选B。铜锌原电池中，Cu做正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以Cu上有气体生成，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故A正确；锌比铜活泼，形成原电池时，锌为负极，失去电子，电子沿外电路由锌流向铜，电子不能通过溶液，溶液中是离子做定向移动，故B错误；原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转化为光能，故C正确；金属性Cu比Zn、Fe弱，将锌片换成铁片后，Cu仍做正极，所以电路中的电流方向不变，故D正确。‎ ‎3．某原电池反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。下列不能实现该反应原理的原电池是(　　)‎ A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液 B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 C．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液 解析：选D。由2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋和原电池的构成条件可知，原电池的电解质溶液为含Fe3＋的盐溶液，负极为Fe，正极为活动性比Fe弱的金属或能导电的非金属。‎ ‎4．如图是Fe和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录的下列内容正确的是(　　)‎ ‎①Fe为正极，Cu为负极 - 5 -‎ ‎②H＋向负极移动 ‎③电子是由Fe电极经外电路流向Cu电极 ‎④Cu电极上有H2产生 ‎⑤若有1 mol电子流过导线，则产生的H2为11.2 L ‎⑥负极的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋‎ A．①②③　　　　　　　　 B．③④‎ C．③④⑤ D．③④⑥‎ 解析：选B。Fe为负极，Cu为正极，①错误；H＋向正极移动，②错误；电子由Fe电极经外电路流向Cu电极，③正确；Cu电极上发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，④正确；由2H＋＋2e－===H2↑可知，若有1 mol电子流过导线，则产生氢气0.5 mol，但未注明条件，不能计算H2的体积，⑤错误；负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，⑥错误。‎ ‎5．将铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即产生电流，称为甲烷燃料电池。下列有关说法中错误的是(　　)‎ A．CH4在负极上反应，O2在正极上反应 B．放电过程中电解质溶液的碱性减弱 C．此电池属于环境友好型电池 D．此电池中化学能100%转化为电能 解析：选D。A项，甲烷燃料电池中，燃料失电子发生氧化反应，所以CH4在负极上反应，O2得电子发生还原反应，所以O2在正极上反应，正确；B项，根据电池总反应CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O知，OH－参加反应，所以溶液中OH－浓度降低，溶液的碱性减弱，正确；C项，该电池放电时不产生对环境有污染的物质，所以属于环境友好型电池，正确；D项，此电池中化学能转化为电能和少量热能，错误。‎ ‎6．有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，A为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电流方向为D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡；④B、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，D极发生氧化反应。据此，判断四种金属的活泼性顺序是(　　)‎ A．A>C>D>B B．D>C>B>A C．A>D>C>B D．C>A>B>D 解析：选A。①中，A为负极，B为正极，可知金属活泼性：A>B；②中，外电路电流方向为D→导线→C，则D是正极，C是负极，金属活泼性：C>D；③中，C极产生大量气泡，说明该极发生了还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，则C是正极，A是负极，金属活泼性：A>C；④中，D极发生氧化反应，则D是负极，B是正极，金属活泼性：D>B。综上所述可得几种金属的活泼性顺序为A>C>D>B。‎ ‎7.如图所示，电流表的指针发生偏转，正极变粗，负极变细，‎ - 5 -‎ 符合这种情况的是(　　)‎ A．正极为Cu，负极为Zn，S为稀H2SO4‎ B．正极为Zn，负极为Cu，S为CuSO4溶液 C．正极为Ag，负极为Zn，S为AgNO3溶液 D．正极为Fe，负极为Cu，S为AgNO3溶液 解析：选C。原电池中，负极失去电子，根据题意负极变细，即金属单质失电子，负极应该是活泼金属，故B、D错误；又因为正极变粗，即该电池的总反应应该是金属与盐溶液之间的置换反应，故A错误，C正确。‎ ‎8.有如图所示的装置，当电流表中显示产生持续电流时，下列说法正确的是(　　)‎ A．Cu是原电池的负极 B．Al是原电池的负极 C．电子由铝沿导线流向铜 D．铝片上的电极反应式为Al－3e－===Al3＋‎ 解析：选A。铜、铝、浓硝酸构成的原电池中，常温下，金属铝遇到浓硝酸会发生钝化，所以金属铜是负极，金属铝是正极，负极上发生金属失电子的氧化反应，正极上发生得电子的还原反应，A正确，B错误；电子从负极(铜)沿导线流向正极(铝)，C错误；铝是正极，该电极上金属不反应，而是硝酸中的硝酸根离子发生得电子的还原反应，D错误。‎ ‎9．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。‎ 装 置 现象 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_________________________________‎ ‎(生成二价阳离子)。‎ ‎(2)装置乙中正极的电极反应式是___________________________________________。‎ ‎(3)装置丙中溶液的酸性________(填“增强”“减弱”或“不变”)。‎ ‎(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是______________________________。‎ 解析：甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，装置甲中金属A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性A＞B；装置乙中C的质量增加，即析出Cu，则C为正极、B为负极，活泼性B＞C；装置丙中A上有气体即H2产生，则A为正极、D为负极，活泼性D＞A，随着H＋的消耗，溶液的酸性减弱。‎ - 5 -‎ 答案：(1)A－2e－===A2＋‎ ‎(2)Cu2＋＋2e－===Cu ‎(3)减弱　(4)D＞A＞B＞C ‎10．利用生活中或实验室中常用的物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计一个原电池。请填写下列空白：‎ ‎(1)实验原理：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。‎ ‎(2)实验用品：电极(________、________)、稀硫酸、烧杯、________、耳机、电流计(填写所缺的实验用品)。 ‎ ‎(3)实验装置如图。‎ ‎(4)原电池设计及注意的问题 ‎①按如图所示连接好实验仪器，这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓”声音。其原因是在原电池中，化学能转化为________。 ‎ ‎②如果将装置中的耳机改为电流计，则铁钉应该接电流计的________极，电极反应式为__________________________；另一极接电流计的________极，电极上发生了________(填“氧化”或“还原”)反应。 ‎ 解析：原电池的构成条件是电极、导线、电解质溶液。负极应用铁钉或铁条，正极可选铜棒、铜钉或石墨(如铅笔芯)等，电解质溶液盛放在烧杯中；原电池是将化学能转化为电能的装置，电流计的负极应与电源负极相连，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。‎ 答案：(2)铁钉(或铁条)　铜钉(或铅笔芯)　导线 ‎(4)①电能 ‎②负　Fe－2e－===Fe2＋　正　还原 ‎11．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，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 ‎1‎ Mg、Al 稀盐酸 偏向Al ‎2‎ Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu ‎3‎ Al、C(石墨)‎ 稀盐酸 偏向石墨 ‎4‎ Mg、Al 氢氧化钠溶液 偏向Mg ‎5‎ Al、Zn 浓硝酸 偏向Al 根据表中的实验现象回答下列问题：‎ - 5 -‎ ‎(1)实验1、2中Al所做的电极(正极或负极)是否相同？________(填“是”或“否”)。‎ ‎(2)对实验3完成下列填空：‎ ‎①铝为________极，电极反应式为____________________________。‎ ‎②石墨为________极，电极反应式为_____________________________________。‎ ‎③电池总反应化学方程式：_____________________________________________。‎ ‎(3)实验4中铝做负极还是正极？________，理由是___________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 写出铝电极的电极反应式：_________________________________________________。‎ ‎(4)解释实验5中电流计指针偏向铝的原因：__________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中做正极或负极的因素：________________________________________________________________________。‎ 解析：在原电池中，一般相对较活泼的金属材料做负极。在稀盐酸中的活泼性Mg>Al>Cu。由实验1和2可知，在题中原电池中电流计指针偏向正极。在实验3中电流计指针偏向石墨，由上述规律可知，Al是负极，石墨是正极，化学反应是Al失去电子被氧化为Al3＋，盐酸中的H＋得到电子被还原为H2。在NaOH溶液中，Al与NaOH能自发反应，而Mg不能，则Al是负极，Mg是正极。Al在浓硝酸中被钝化，Zn能与浓硝酸持续反应，Zn被氧化，Zn是负极，Al是正极，所以在实验5中电流计指针偏向Al。‎ 答案：(1)否 ‎(2)①负　2Al－6e－===2Al3＋‎ ‎②正　6H＋＋6e－===3H2↑‎ ‎ ③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑‎ ‎(3)负极　Al能与NaOH溶液发生反应，而Mg不与NaOH溶液反应　Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－‎ ‎(4)在浓硝酸中，Al被钝化，Zn是原电池的负极 ‎(5)①另一个电极材料的活泼性；②电解质溶液及其氧化性 - 5 -‎