高中化学第六章化学反应与能量第一节第2课时化学反应与电能课后练习含解析新人教版必修第二册

高中化学第六章化学反应与能量第一节第2课时化学反应与电能课后练习含解析新人教版必修第二册

第2课时　化学反应与电能 ‎1.对于原电池的电极名称叙述有错误的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.发生氧化反应的为负极 B.正极为电子流入的一极 C.比较不活泼的金属为负极 D.电流的方向由正极到负极 答案C 解析原电池中相对活泼的金属为负极,不活泼的为正极,C项错误;负极发生氧化反应,正极发生还原反应,A项正确;原电池工作时,外电路中电子由负极流出,由正极流入,电流方向与电子流动方向相反,B、D两项正确。‎ ‎2.下列有关电池的说法不正确的是(　　)‎ A.手机上用的锂离子电池属于二次电池 B.铜锌原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D.锌锰干电池中,锌电极是负极 答案B 解析手机用的电池是可充电电池,A项正确。铜锌原电池中,Cu为正极,Zn为负极,外电路中电子由负极流向正极,B项错误。燃料电池将化学能转化为电能,C项正确。锌锰干电池中,Zn为负极,D项正确。‎ ‎3.某原电池反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑,则下列说法正确的是(　　)‎ A.电解质溶液可能为稀硝酸 B.锌可能为原电池正极 C.铁的质量不变 D.铜可能为原电池正极 答案D 解析由原电池反应的离子方程式知,电池的负极为铁,则正极应是比铁不活泼的金属或能导电的非金属;在反应中负极不断被消耗,由于反应中放出了氢气并生成了Fe2+,故知电解质溶液不是稀硝酸。由以上分析可知正确选项为D。‎ ‎4.如图所示装置中,可观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细。下表所列M、N、P物质中,可以组合成该装置的是(　　)‎ 选项 M N P A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 硝酸银溶液 - 7 -‎ D 锌 铁 硝酸铁溶液 答案C 解析M棒变粗,N棒变细,说明N棒是负极,金属活动性相对于M棒较强。M棒变粗说明M棒上有金属析出。‎ ‎5.汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其结构如下图所示,放电时的电池反应如下:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O。根据此反应判断下列叙述中正确的是(　　)‎ A.PbO2是电池的负极 B.Pb是负极 C.PbO2得电子,被氧化 D.电池放电时,溶液酸性增强 答案B 解析根据电池反应知放电过程中铅失去电子,因此它是原电池的负极,其电极反应式为Pb+SO‎4‎‎2-‎-2e-PbSO4,故B项正确;PbO2在放电过程中得到电子被还原,所以它是原电池的正极,因此A、C两项错误;由于原电池放电的过程中消耗硫酸,所以溶液的酸性减弱,故D项错误。‎ ‎6.如图所示的8个装置属于原电池的是(　　)‎ A.①④⑤ B.②③⑥ C.④⑥⑦ D.⑥⑦⑧‎ 答案C 解析构成原电池要有四个基本条件:a.电解质溶液;b.两个电极,其中一个相对较活泼,另一个相对较不活泼,两个电极直接或间接地连接在一起,并插入电解质溶液中;c.能自发进行氧化还原反应;d.形成闭合电路。综上可知C项符合题意。‎ ‎7.如图所示,将锌、铜通过导线相连,置于稀硫酸中。‎ - 7 -‎ ‎(1)锌片上的现象是　　　　　　,电极反应为　　　　　　　。 ‎ ‎(2)铜片上的现象是　　　　　　　　　　,电极反应为　。 ‎ ‎(3)电子由　　　　　经导线流向　　　　　。 ‎ ‎(4)若反应过程中有0.2 mol电子发生转移,则生成的氢气在标准状况下的体积为　　　　　。 ‎ 答案(1)锌片逐渐溶解　Zn-2e-Zn2+‎ ‎(2)铜片上有气泡产生　2H++2e-H2↑‎ ‎(3)锌片　铜片 ‎(4)2.24 L 解析Cu-Zn-稀硫酸形成的原电池中,Zn作负极,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,现象是锌片逐渐溶解;Cu作正极,电极反应式为2H++2e-H2↑,铜片表面有气泡产生。电子由负极(Zn)经导线流向正极(Cu)。由电极反应式可知,当有0.2 mol电子发生转移时,可生成0.1 mol H2,即标准状况的体积为2.24 L。‎ 提升能力·跨越等级 ‎1.如图是某课外活动小组设计的用化学电源使耳机发声的装置。下列说法错误的是(　　)‎ A.铜片表面有气泡生成 B.装置中存在化学能→电能→声能的能量转化关系 C.如果将铜片换成铁片,电路中的电流方向将改变 D.如果将锌片换成铁片,耳机还能发声 答案C 解析锌为负极,铜片上的反应为2H++2e-H2↑,A项正确;耳机中存在着电能转化为声能的能量转化关系,B项正确;铜片换为铁片后,锌片仍为负极,电流方向不变,C项错误;锌片换为铁片后,铁片也可作为原电池的负极,D项正确。‎ ‎2.如图,在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示,下列关于该装置的说法正确的是(　　)‎ A.外电路的电流方向为X→外电路→Y B.若两电极分别为Fe和石墨棒,则X为石墨棒,Y为Fe C.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应 D.若两电极材料都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y 答案D 解析外电路的电子流向与电流方向相反,A项错误;由电子流向可知,X极为负极,Y极为正极,则X应为Fe,Y为石墨棒,B项错误;X极发生氧化反应,Y极发生还原反应,C项错误;X极的金属应比Y极的金属活泼,D项正确。‎ ‎3.‎ - 7 -‎ 某小组为研究电化学原理,设计如图装置。下列叙述正确的是(　　)‎ A.a和b不连接时,铁片上会有H2产生 B.a和b用导线连接时,铁片上发生的反应为Cu2++2e-Cu C.a和b用导线连接时,电子由a流向b D.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色 答案D 解析a和b不连接时,铁和Cu2+发生置换反应而析出铜,没有氢气生成,错误;B项,a和b用导线连接时构成原电池,铁是负极,铁片上发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+,错误;C项,Fe比铜活泼,形成原电池时Fe为负极,则电子由b流向a,错误;D项,无论a和b是否连接,铁片均会溶解,都生成亚铁离子,溶液由蓝色变为浅绿色,D正确。‎ ‎4.将两根质量相同的铜棒和锌棒,用导线相连接后插入CuSO4溶液中,经过一段时间后,取出洗净后干燥并称重,两棒质量相差6.45 g,导线中通过的电子的物质的量为(　　)‎ A.0.1 mol B.0.2 mol C.0.3 mol D.0.4 mol 答案A 解析负极:Zn-2e-Zn2+,Zn失去2 mol e-减重65 g;正极:Cu2++2e-Cu,Cu2+得到2 mol e-增重64 g。两极质量相差:65 g+64 g=129 g,现在两棒质量相差6.45 g,计算可得应转移0.1 mol e-。‎ ‎5.如图所示,杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球,调节杠杆使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化)(　　)‎ A.杠杆不论为导体还是绝缘体,均为A端高B端低 B.杠杆不论为导体还是绝缘体,均为A端低B端高 C.当杠杆为绝缘体时,A端低B端高;为导体时,A端高B端低 D.当杠杆为绝缘体时,A端高B端低;为导体时,A端低B端高 答案D 解析根据题意,若杠杆为绝缘体,滴入CuSO4溶液后,在铁球表面析出Cu,铁球质量增大,B端下沉;若杠杆为导体,滴入CuSO4溶液后,形成原电池,在铜球表面析出Cu,A端下沉。‎ ‎6.固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆-氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。该电池的工作原理如下图所示,其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是(　　)‎ - 7 -‎ A.有O2放电的a极为电池的负极 B.O2-移向电池的正极 C.b极对应的电极反应为2H2-4e-+2O2-2H2O D.a极对应的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-‎ 答案C 解析在该燃料电池中,有O2放电的a极为原电池的正极,A错误;在该燃料电池中,O2-移向电池的负极,B错误;在该燃料电池中,有H2放电的b极为电池的负极,电极反应为2H2-4e-+2O2-2H2O,C正确;a极是正极,氧气在正极得电子,则对应的电极反应为O2+4e-2O2-,D错误。‎ ‎7.将纯锌片和纯铜片按下图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间,回答下列问题:‎ ‎(1)下列说法中正确的是　　　　(填序号)。 ‎ 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.甲中铜片质量减小、乙中锌片质量减小 D.两烧杯中H+的浓度均减小 ‎(2)在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速率:甲　　　　乙(填“>”“<”或“=”)。 ‎ ‎(3)当甲中产生1.12 L(标准状况)气体时,理论上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。试确定原稀硫酸中c(H2SO4)=　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案(1)BD　(2)>‎ ‎(3)0.1NA(或6.02×1022)‎ ‎(4)1.0 mol·L-1‎ 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,故A项错误;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,故B项正确;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,所以质量减小,故C项错误;两烧杯中锌和氢离子发生置换反应导致溶液中氢离子浓度减小,故D项正确。‎ ‎(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率: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=‎1.12 L‎22.4 L·mol‎-1‎×2=0.1 mol,通过导线的电子数目为0.1NA或6.02×1022。‎ - 7 -‎ ‎(4)当乙中产生1.12 L(标准状况)即0.05 mol氢气气体时,根据2H+~H2↑,则消耗的氢离子物质的量是0.1 mol,剩余的氢离子的物质的量是0.1 mol,所以原稀硫酸中氢离子的物质的量是0.2 mol,硫酸的物质的量是0.1 mol,原稀硫酸中c(H2SO4)=‎0.1mol‎0.1 L=1.0 mol·L-1。‎ ‎8.(1)原电池原理的应用之一是可以设计原电池装置。请利用反应Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+设计一个原电池,在方框内画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式。‎ ‎　　　　　　　　　‎ 正极反应:　; ‎ 负极反应:　。 ‎ 若外电路中转移电子的物质的量为1.5 mol,则溶解铜的质量是　　　　　。 ‎ ‎(2)实验室在用锌与稀硫酸反应制备氢气时,可向反应液中滴加少量硫酸铜溶液,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,这体现了原电池原理的另一个应用。 ‎ 答案(1)‎ ‎2Fe3++2e-2Fe2+　Cu-2e-Cu2+　48 g ‎(2)形成Zn-Cu原电池,增大化学反应的速率 解析(1)分析Fe3+与Cu的反应中的氧化剂、还原剂,然后依据原电池原理,设计原电池装置。依据反应2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,Cu失电子,应为原电池的负极,正极选用石墨棒或铂丝等,电解质溶液选用FeCl3溶液;由转移2 mol电子时溶解64 g铜,可计算出转移1.5 mol电子时溶解铜的质量为48 g。‎ 贴近生活·拓展创新 镍镉可充电电池在现代生活中有着广泛的应用,它的充、放电反应为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)放电时,还原反应在　　　(填“a”或“b”)极进行,负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　,在放电过程中,正极附近的电解质溶液碱性会　　　　　(填“增强”或“减弱”)。 ‎ ‎(2)镍镉废旧电池必须进行回收并集中处理,最主要的原因是  　。 ‎ 答案(1)b　Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2　增强 - 7 -‎ ‎(2)镍镉废旧电池中残留的Cd2+、Ni2+等重金属离子易对土壤和水源造成污染 解析(1)由题给示意图知,镍镉电池中,电流方向是由b极流向a极,故a极为负极,b极为正极;放电时,正极发生反应NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,是还原反应;镉在负极发生氧化反应,分两步:Cd-2e-Cd2+,Cd2++2OH-Cd(OH)2,负极反应式为Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2;正极附近电解质溶液的碱性增强,负极附近电解质溶液的碱性减弱。(2)镍镉废旧电池中残留的Cd2+、Ni2+等重金属离子易对土壤和水源造成污染。‎ - 7 -‎