【優(yōu)教通-備課參考】2020年高中化學(xué)同步練習(xí)：《電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能-電解》2(魯科版選修4)

化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池課時作業(yè)一、選擇題（包括8小題。1~6小題只有一個選項符合題意，7~8小題有兩個選項符合題意。）1.科學(xué)家猜想“氫能”將是人類社會最抱負(fù)的新能源，目前，有人提出一種最經(jīng)濟(jì)最抱負(fù)的獲得氫能源的循環(huán)體系，如下圖所示。下列說法錯誤的是()A.在氫能的利用過程中，H2O可循環(huán)使用B.氫氣、氧氣和稀硫酸構(gòu)成的燃料電池中，正極的電極反應(yīng)為：O2+4e-+2H2O=4OH-C.該法制氫的關(guān)鍵是查找光分解催化劑D.利用光電轉(zhuǎn)化可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能用于電解水而獲得氫氣2.以下現(xiàn)象與電化學(xué)理論無關(guān)的是()A.黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易生銅銹B.生鐵比軟鐵芯（幾乎是純鐵）簡潔生銹C.純鋅與稀硫酸反應(yīng)時，滴少量硫酸銅溶液后速率加快D.銀質(zhì)獎牌久置后表面變暗3.在如右圖所示的裝置中，a為金屬（在金屬活動性挨次表中排在H前），b為碳棒，關(guān)于此裝置的各種敘述不正確的是()A.碳棒上有氣體放出，溶液pH變大B.a是正極，b是負(fù)極C.導(dǎo)線中有電子流淌，電子從a極到b極D.a極上發(fā)生了氧化反應(yīng)4.X、Y、Z、M、N代表五種金屬，有以下化學(xué)反應(yīng)：①水溶液中：X+Y2+=X2++Y②Z+2H2O（冷）=Z(OH)2+H2↑③M、N為電極與N鹽溶液組成原電池，發(fā)生的電極反應(yīng)為：M→M2++2e-④Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化這五種金屬的活動性由弱到強的挨次是()A.M<N<Y<X<Z__________________B.N<M<X<Y<ZC.N<M<Y<X<ZD.X<Z<N<M<Y5.（2009年江蘇卷）以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是()A.該電池能夠在高溫下工作B.電池的負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O6+6H2O2-4e-=6CO2↑+24H+C.放電過程中，H+從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移D.在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體22.4/6L6.（2010年黃岡質(zhì)檢）將兩個鉑電極放置在KOH溶液中，然后分別向兩極通入CH4和O2，即可產(chǎn)生電流，稱為燃料電池，下列敘述正確的是()①通入CH4的電極為正極；②正極的電極反應(yīng)是O2+2H2O+4e-=4OH-；③通入CH4的電極反應(yīng)式是CH4+2O2+4e-=CO2+2H2O;④負(fù)極的電極反應(yīng)式是CH4+10OH-=CO32-+7H2O+8e-;⑤放電時溶液中的陽離子向負(fù)極移動；⑥放電時溶液中的陰離子向負(fù)極移動。A.①③⑤B.②④⑥C.④⑤⑥D(zhuǎn).①②③7.某課外活動小組，為爭辯金屬的腐蝕和防護(hù)的原理，做了以下試驗：將剪下的一塊鍍鋅鐵片，放入錐形瓶中，并滴入少量食鹽水將其浸濕，再加數(shù)滴甲基橙試液，按如右圖所示的裝置進(jìn)行試驗，過一段時間后觀看。下列現(xiàn)象不行能毀滅的是()A.B中導(dǎo)氣管中產(chǎn)生氣泡B.B中導(dǎo)氣管里形成一段水柱C.金屬片剪口變紅D.鋅被腐蝕8.（2009年淄博質(zhì)檢）高鐵電池是一種新型可充電電池，與一般高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：下列敘述不正確的是()A.放電時負(fù)極反應(yīng)為：Zn+2OH-=Zn(OH)2+2e-B.充電時陽極反應(yīng)為：FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-C.放電時每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1molK2FeO4被氧化D.放電時正極四周溶液的堿性增加二、非選擇題9.某?；瘜W(xué)愛好小組為了探究原電池工作原理，進(jìn)行如下系列試驗，請分析試驗結(jié)果后回答相應(yīng)問題。（1）試驗一中銅片、鋅片表面均有紅色物質(zhì)析出，電流計指針偏轉(zhuǎn)，但較短時間內(nèi)電流即明顯減小。試驗結(jié)束時測得鋅片削減了3.94g,銅片增重了3.84g,則該原電池的工作效率是____________（指參與原電池反應(yīng)的鋅占反應(yīng)總量的百分率）。（2）試驗二中剛將銅、鋅片插入溶液中時電流計指針有偏轉(zhuǎn)，但馬上就歸零了。為什么鋅失去的電子不能持續(xù)通過導(dǎo)線流向銅極給Cu2+？____________。（3）試驗三中鹽橋中的K+流向____________溶液（填ZnSO4或CuSO4），假如Zn的消耗速率為1×10-3mol/s,則K+的遷移速率為____________mol/s。與試驗一比較，試驗三原電池的工作效率大大提高，緣由是____________。（4）你依據(jù)試驗一、二、三可得出的結(jié)論是________________________（寫出兩點即可）。10.ZPower電池使用鋅聚合物作為陽極、銀納米顆粒作為陰極，其平安性類似于傳統(tǒng)的堿性電池，并且其材料95%可回收，該電池的容量比同體積的鋰電池高30%。銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充、放電過程可表示為2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O。依據(jù)上述信息回答下列問題：（1）電池在放電時，作為負(fù)極的是____________，電極反應(yīng)式為______________；正極電極反應(yīng)式為____________。（2）該電池屬于____________性電池（填“酸”、“堿”或“中”）。（3）寫出充電時的反應(yīng)式：陽極：____________；陰極：____________。11.某校化學(xué)爭辯性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計試驗驗證Fe、Cu的金屬活動性，他們提出了以下兩種方案。請你掛念他們完成有關(guān)試驗項目：方案Ⅰ：有人提出將大小相等的鐵片和銅片，分別同時放入稀硫酸（或稀鹽酸）中，觀看產(chǎn)生氣泡的快慢，據(jù)此確定它們的活動性。該原理的離子方程式為-__________________________________________________________________________________________。方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作電極設(shè)計成原電池，以確定它們的活動性。試在下面的方框內(nèi)畫出原電池裝置圖，標(biāo)出原電池的電極材料和電解質(zhì)溶液，并寫出電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)式：____________；負(fù)極反應(yīng)式：____________。方案Ⅲ：結(jié)合你所學(xué)的學(xué)問，掛念他們再設(shè)計一個驗證Fe、Cu活動性的簡潔試驗方案（與方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同）：________________________，用離子方程式表示其反應(yīng)原理：____________。12.（2009年棗莊質(zhì)檢）將潔凈的金屬片A、B、C、D分別放置在浸有食鹽溶液的濾紙上面并壓緊（如下圖所示）。在每次試驗時，記錄電壓表指針的移動方向和電壓表的讀數(shù)如下：金屬電流方向電壓（V）ACu→A/+0.78BB→Cu-0.15CCu→C+1.35DCu→D+0.30已知：構(gòu)成兩電極的金屬活動性相差越大，電壓表的讀數(shù)越大。請依據(jù)表中數(shù)據(jù)推斷：（1）____________金屬可能是最強的還原劑。（2）____________金屬確定不能從硫酸銅溶液中置換出銅。（3）若濾紙不用鹽溶液浸潤而改用NaOH溶液浸潤，則在濾紙上能看到有藍(lán)色沉淀析出的是____________（填字母）。金屬對應(yīng)的原電池的電極反應(yīng)為：負(fù)極：______________，正極：______________。參考答案：1.解析:選項A，H2O分解產(chǎn)生H2和O2，H2和O2在確定條件下反應(yīng)釋放能量同時又生成H2O。選項B，在酸性環(huán)境中正極的電極反應(yīng)為：O2+4e-+4H+=2H2O。選項C，由圖可知，查找合適的光分解催化劑，可使水的分解速率加快。選項D，利用光電效應(yīng)產(chǎn)生電流而電解水獲得H2。答案:B2.解析:選項A中黃銅是銅鋅合金，可以構(gòu)成原電池，但鋅比銅活潑，被腐蝕的是鋅而不是銅，故不易產(chǎn)生銅銹；選項B中生鐵是鐵碳合金，可構(gòu)成原電池使鐵腐蝕生銹，軟鐵芯幾乎是純鐵，不構(gòu)成原電池；選項C在含鋅的稀硫酸中加入CuSO4溶液后，發(fā)生反應(yīng)：Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4反應(yīng)置換出的銅附著在鋅表面，構(gòu)成很多微小的原電池，加速了H2的產(chǎn)生；D項中銀質(zhì)獎牌是較純的銀制作的，不構(gòu)成原電池，久置后變暗是銀跟空氣中多種物質(zhì)反應(yīng)造成的。答案:D3.解析:電池反應(yīng)式為：M+nH+=Mn++n/2H2↑,溶液中H+濃度減小，pH增大，故A項正確；因a活潑而b不活潑，故a為負(fù)極，b為正極，a極上發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)線中電子從a到b,所以B項不正確，C、D兩項均正確。答案:B4.解析:由①知：X>Y,③知M>N;M不被稀H2SO4氧化，說明是H以后的金屬，Z和冷水反應(yīng)，說明是比較活潑的金屬，故Z>X>Y>M>N。答案:C5.解析:該燃料電池的原理為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O,依據(jù)總反應(yīng)方程式可書寫出電極反應(yīng)方程式，負(fù)極為C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+,正極為6O2+24e-+24H+=12H2O,從電極反應(yīng)方程式易知H+應(yīng)從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)，從總反應(yīng)方程式可見每生成1molCO2消耗1molO2。答案:B6.解析:一般說來，能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在理論上都可設(shè)計成原電池。在反應(yīng)中，電子從發(fā)生氧化反應(yīng)（失電子)的負(fù)極流出，經(jīng)過外電路流向正極（多為不活潑電極，離子或物質(zhì)在該正極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng))，同時溶液中的陰、陽離子分別不斷移向負(fù)極、正極，構(gòu)成閉合回路。據(jù)題意知發(fā)生的反應(yīng)為CH4+2O2=CO2+2H2O，反應(yīng)產(chǎn)生的CO2，處于KOH溶液中，又會轉(zhuǎn)化為CO32-,故④是正確的。③O2得e-被還原，作正極。④溶液中離子移動狀況受溶液（原電池內(nèi)電路)中電流方向影響，內(nèi)電路電流方向是由負(fù)極流向正極，陽離子的移動方向與電流方向相同，故在溶液（原電池內(nèi)電路)中陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動。答案:B7.解析:鐵—鋅—NaCl溶液構(gòu)成原電池，由于溶液顯中性，鋅又比鐵活潑，只能是鋅作負(fù)極，鐵作正極，在負(fù)極上發(fā)生Zn=ZN2++2e-，正極：O2+2H2O+4e-=4OH-，所以在A中由于其中的氧氣作氧化劑而使錐形瓶內(nèi)氣體的量減小，壓強也減小。導(dǎo)致B中的水沿導(dǎo)氣管進(jìn)入而使導(dǎo)氣管里形成一段水柱，同時鋅被腐蝕，金屬片上由于O2得到電子，使金屬片剪口處溶液c（OH-)增大，使得溶液顯堿性，遇到甲基橙試液變黃色。答案:AC8.解析:高鐵電池放電時為原電池，充電時為電解池。依據(jù)原電池反應(yīng)原理，放電時負(fù)極反應(yīng)式為Zn+2OH-=Zn（OH)2+2e-，用總式減去負(fù)極反應(yīng)式即得正極反應(yīng)式：FeO42-+4H2O+3e-=Fe（OH)3+5OH-。充電時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，故B錯。放電時每轉(zhuǎn)C6H12O6移3mol電子，正極有1molK2FeO42-被還原。答案:BC9.解析:（1)Cu片質(zhì)量增加是溶液中的Cu2+在Cu極上獲得電子變?yōu)镃u;而Zn失去電子，其物質(zhì)的量等于Cu2+獲得電子的物質(zhì)的量，即參與形成原電池的n（Zn)=n（Cu)=3.84g/64g·mol-1=0.06mol,其質(zhì)量=0.06mol×65g·mol-1=3.9g。實際測得鋅片削減了3.94g,說明部分Zn直接與Cu2+發(fā)生置換反應(yīng)在Zn片上析出Cu,由反應(yīng)：Zn+Cu2+=Cu+ZN2+，結(jié)合差值法可得Zn的質(zhì)量=3.94g-3.9g/65g-64g×65g=2.6g,參與反應(yīng)的Zn的總質(zhì)量=3.9g+2.6g=6.5g,所以原電池的工作效率=3.9g/6.5g×100%=60%。（2)將銅、鋅片插入溶液中的瞬間，Zn、Cu之間存在電勢差，能產(chǎn)生短暫的電流，但整個裝置不能形成閉合的回路，所以馬上就歸零了，鋅失去的電子就不能持續(xù)通過導(dǎo)線流向銅極級Cu2+。（3)試驗三中，Zn為原電池的負(fù)極，其電子沿著KCl溶液流向Cu,Cu極上富集有大量的負(fù)電荷，所以帶正電荷的K+向CuSO4溶液遷移。依據(jù)電荷守恒可知K+的遷移速率為Zn的消耗速率的兩倍，即為2×10-3mol/s。對比試驗一和試驗二的裝置特點可知，試驗三中Zn片沒有直接插入CuSO4溶液中，Zn不能直接與Cu2+答案:（1)60%（2)未形成閉合的回路（3)CuSO42×10-3Zn和Cu2+不直接接觸發(fā)生置換反應(yīng)，電子只能通過導(dǎo)線發(fā)生轉(zhuǎn)移（4)Zn的活潑性比Cu強，原電池需形成閉合回路才能產(chǎn)生持續(xù)電流或正、負(fù)極在同一電解質(zhì)溶液中時工作效率降低10.解析:（1)明確電池放電的過程即發(fā)生原電池反應(yīng)的過程，其電池反應(yīng)方程式為：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn（OH)2,被氧化的Zn為負(fù)極，則Ag2O為正極。（2)從產(chǎn)物分別為金屬氧化物和金屬氫氧化物的實際來看，該電池的電解質(zhì)溶液應(yīng)為堿性。（3)充電時發(fā)生電解池反應(yīng)，Ag/Ag2O為陽極，Zn/Zn（OH)2為陰極，分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。答案:（1)ZnZn+2OH-=Zn（OH)2+2e-Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-（2)堿（3)2Ag+2OH-=Ag2O+H2O+2e-Zn（OH)2+2e-=Zn+2OH-11.解析:方案Ⅰ利