2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第二章化學(xué)反應(yīng)與能量第二節(jié)化學(xué)能與電能第1課時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能練習(xí)含解析新人教版必修2

PAGE10-第1課時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能基礎(chǔ)鞏固1.下圖裝置中,a為活動(dòng)性比氫強(qiáng)的金屬,b為碳棒,關(guān)于此裝置的敘述不正確的是()A.碳棒上有氣體放出,溶液的pH增大B.a是正極,b是負(fù)極C.導(dǎo)線中有電子流淌,電子從a極流到b極D.a極上發(fā)生了氧化反應(yīng)解析題給裝置為原電池,活動(dòng)性比氫強(qiáng)的金屬a為原電池的負(fù)極,負(fù)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),正極得到電子,電子從a極流到b極,在碳棒上H+得到電子產(chǎn)生氫氣,即碳棒上有氣體放出,H+不斷消耗,溶液的pH增大,故A、C、D正確,B錯(cuò)誤。答案B2.下列說法正確的是()A.原電池是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置B.原電池中電子流出的一極是正極,發(fā)生氧化反應(yīng)C.原電池兩極均發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)D.原電池內(nèi)部的陽離子向正極移動(dòng)解析要綜合考慮原電池的概念、電極反應(yīng)、電子移動(dòng)的方向和電流方向。原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,A項(xiàng)錯(cuò);原電池中的電子移動(dòng)方向是:負(fù)極→外電路→正極,可見B項(xiàng)錯(cuò);溶液中陽離子向正極移動(dòng),得電子,發(fā)生還原反應(yīng),D項(xiàng)正確;在原電池中負(fù)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),而正極可以是溶液中的離子或空氣中的氧氣發(fā)生還原反應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)。答案D3.如圖所示的8個(gè)裝置屬于原電池的是()A.①④⑤ B.②③⑥C.④⑥⑦ D.⑥⑦⑧解析構(gòu)成原電池要有四個(gè)基本條件:a.電解質(zhì)溶液;b.兩個(gè)電極,其中一個(gè)相對較活潑,另一個(gè)相對較不活潑,兩個(gè)電極干脆或間接地連接在一起,并插入電解質(zhì)溶液中;c.能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng);d.形成閉合電路。綜上可知C項(xiàng)符合題意。答案C4.X、Y、Z、W四塊金屬分別用導(dǎo)線兩兩相連浸入稀硫酸中組成原電池,X、Y相連時(shí),X為負(fù)極;Z、W相連時(shí),電流方向是W→Z;X、Z相連時(shí),Z極上產(chǎn)生大量氣泡,W、Y相連時(shí),W極發(fā)生氧化反應(yīng)。據(jù)此推斷四種金屬的活潑性依次是()A.X>Z>W>Y B.Z>X>Y>WC.X>Y>Z>W D.Y>W>Z>X解析在原電池中,一般是活潑金屬作為電池的負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),不活潑的金屬作為電池的正極,得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極,與電流的方向相反。X、Y相連時(shí),X為負(fù)極,則活潑性:X>Y;Z、W相連時(shí),電流方向是W→Z,則活潑性:Z>W;X、Z相連時(shí),Z極上產(chǎn)生大量氣泡,則活潑性:X>Z;W、Y相連時(shí),W極發(fā)生氧化反應(yīng),則活潑性:W>Y。故金屬的活潑性依次是X>Z>W>Y。答案A5.如圖所示裝置中,可視察到電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),M棒變粗,N棒變細(xì)。下表所列M、N、P物質(zhì)中,可以組合成該裝置的是()選項(xiàng)MNPA鋅銅稀硫酸B銅鐵稀鹽酸C銀鋅硝酸銀溶液D鋅鐵硝酸鐵溶液解析M棒變粗,N棒變細(xì),說明N棒是負(fù)極,N棒相對M棒金屬活動(dòng)性更強(qiáng)。M棒變粗說明M棒上有金屬析出。答案C6.如圖為某愛好小組制作的番茄電池,下列說法正確的是()A.電子由鋅通過導(dǎo)線流向銅B.該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C.鋅電極發(fā)生還原反應(yīng)D.銅電極上無氣泡產(chǎn)生解析因?yàn)榉阎泻兴?即含有H+),可組成原電池。依據(jù)原電池的基本學(xué)問,其中Zn作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),Cu作正極,發(fā)生還原反應(yīng);電子由負(fù)極(Zn)通過導(dǎo)線流向正極(Cu)。答案A7.某小組為探討電化學(xué)原理,設(shè)計(jì)如圖裝置。下列敘述正確的是()A.a和b不連接時(shí),鐵片上會有H2產(chǎn)生B.a和b用導(dǎo)線連接時(shí),鐵片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2++2e-CuC.a和b用導(dǎo)線連接時(shí),電子由a流向bD.無論a和b是否連接,鐵片均會溶解,溶液均從藍(lán)色漸漸變成淺綠色解析a和b不連接時(shí),鐵和Cu2+發(fā)生置換反應(yīng)析出銅,沒有氫氣生成,錯(cuò)誤;B項(xiàng),a和b用導(dǎo)線連接時(shí)構(gòu)成原電池,鐵是負(fù)極,鐵片上發(fā)生氧化反應(yīng):Fe-2e-Fe2+,錯(cuò)誤;C項(xiàng),Fe比銅活潑,形成原電池反應(yīng)時(shí)Fe為負(fù)極,則電子由b流向a,錯(cuò)誤;D項(xiàng),無論a和b是否連接,鐵片均會溶解,都生成亞鐵離子,溶液由藍(lán)色變?yōu)闇\綠色,D正確。答案D8.學(xué)習(xí)小組用如圖所示裝置A、B分別探究金屬鋅與稀硫酸的反應(yīng),試驗(yàn)過程中A燒杯內(nèi)的溶液溫度上升,B燒杯的電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),請回答以下問題。(1)A燒杯中反應(yīng)的離子方程式為。

(2)B中Zn板是極,發(fā)生的電極反應(yīng)為,Cu板上的現(xiàn)象是,發(fā)生的電極反應(yīng)為。

(3)從能量轉(zhuǎn)化的角度來看,A、B中反應(yīng)物的總能量(填“大于”“小于”或“等于”)生成物的總能量,A中是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)?B中主要是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)椤?/p>

(4)該小組同學(xué)針對原電池的原理提出以下說法,其中正確的是(填字母序號)。

A.原電池反應(yīng)的過程中肯定有電子轉(zhuǎn)移B.原電池裝置須要2個(gè)電極C.電極肯定不能參與反應(yīng)D.氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極發(fā)生解析(1)A燒杯中鋅與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為Zn+2H+Zn2++H2↑;(2)B中鋅比銅活潑,Zn板是負(fù)極,發(fā)生的電極反應(yīng)是Zn-2e-Zn2+,Cu板上氫離子放電生成氫氣,電極反應(yīng)為2H++2e-H2↑,現(xiàn)象為有大量無色氣泡產(chǎn)生;(3)從能量轉(zhuǎn)化的角度來看,鋅與稀硫酸的反應(yīng)屬于放熱反應(yīng),反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,A中是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?B中主要是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?(4)原電池反應(yīng)是一個(gè)氧化還原反應(yīng),肯定有電子轉(zhuǎn)移,故A正確;依據(jù)原電池的構(gòu)成條件,原電池裝置須要2個(gè)電極,故B正確;在原電池反應(yīng)中負(fù)極可參與反應(yīng),故C錯(cuò)誤;在原電池中,氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極發(fā)生,從而產(chǎn)生電流,故D正確。答案(1)Zn+2H+Zn2++H2↑(2)負(fù)Zn-2e-Zn2+有大量無色氣泡產(chǎn)生2H++2e-H2↑(3)大于熱能電能(4)ABD9.(1)原電池原理的應(yīng)用之一是可以設(shè)計(jì)原電池裝置。請利用反應(yīng)Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+設(shè)計(jì)一個(gè)原電池,在方框內(nèi)畫出原電池的裝置圖,標(biāo)出正、負(fù)極,并寫出電極反應(yīng)式。正極反應(yīng):;

負(fù)極反應(yīng):。

若外電路中轉(zhuǎn)移的電子為1.5mol,則溶解銅的質(zhì)量是。

(2)試驗(yàn)室在用鋅與稀硫酸反應(yīng)制備氫氣時(shí),可向反應(yīng)液中滴加少量硫酸銅溶液,其作用是,這體現(xiàn)了原電池原理的另一個(gè)應(yīng)用。

解析(1)分析Fe3+與Cu的反應(yīng)中的氧化劑、還原劑,然后依據(jù)原電池原理,設(shè)計(jì)原電池裝置。依據(jù)反應(yīng)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,Cu失電子,應(yīng)為原電池的負(fù)極,正極選用石墨棒或鉑絲等,電解質(zhì)溶液選用FeCl3溶液;由轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)溶解64g銅,可計(jì)算出轉(zhuǎn)移1.5mol電子時(shí)溶解銅的質(zhì)量為48g。答案(1)2Fe3++2e-2Fe2+Cu-2e-Cu2+48g(2)鋅置換出銅,形成Zn-Cu原電池,加快化學(xué)反應(yīng)的速率實(shí)力提升1.如圖是某課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的用化學(xué)電源使耳機(jī)發(fā)聲的裝置。下列說法錯(cuò)誤的是()A.銅片表面有氣泡生成B.裝置中存在化學(xué)能→電能→聲能的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系C.假如將銅片換成鐵片,電路中的電流方向?qū)⒆兏麯.假如將鋅片換成鐵片,耳機(jī)還能發(fā)聲解析鋅為負(fù)極,銅片上的反應(yīng)為2H++2e-H2↑,A項(xiàng)正確;耳機(jī)中存在著電能轉(zhuǎn)化為聲能的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系,B項(xiàng)正確;銅片換為鐵片后,鋅片仍為負(fù)極,電流方向不變,C項(xiàng)錯(cuò)誤;鋅片換為鐵片后,鐵片也可作為原電池的負(fù)極,D項(xiàng)正確。答案C2.下列說法中正確的是()A.任何化學(xué)反應(yīng)都能設(shè)計(jì)成原電池B.原電池中,電子由負(fù)極通過溶液向正極移動(dòng)C.原電池中的陽離子向負(fù)極移動(dòng)D.把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中,加入幾滴氯化銅溶液,氣泡放出速率加快解析氧化還原反應(yīng)能設(shè)計(jì)成原電池,復(fù)分解反應(yīng)中不存在電子轉(zhuǎn)移,復(fù)分解反應(yīng)不能設(shè)計(jì)成原電池,A項(xiàng)錯(cuò)誤;原電池內(nèi)部是陰離子向負(fù)極定向移動(dòng),陽離子向正極定向移動(dòng),溶液中沒有電子轉(zhuǎn)移,B項(xiàng)錯(cuò)誤;原電池放電時(shí),電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中,加入幾滴氯化銅溶液,Zn置換出Cu,形成銅鋅原電池,加快反應(yīng)速率,所以氣泡放出速率加快,D項(xiàng)正確。答案D3.一種鎂鹽水電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是()A.鋼絲絨為負(fù)極B.鎂極上產(chǎn)生大量H2C.電子由鎂極沿導(dǎo)線流向鋼絲絨極D.反應(yīng)片刻后溶液中產(chǎn)生大量紅褐色沉淀解析鎂的金屬性強(qiáng)于鐵,故鎂為負(fù)極,鋼絲絨為正極,A項(xiàng)錯(cuò)誤;鎂極上鎂失去電子產(chǎn)生Mg2+與OH-結(jié)合產(chǎn)生Mg(OH)2,B項(xiàng)錯(cuò)誤;鎂為負(fù)極,鋼絲絨為正極,電子由負(fù)極鎂沿導(dǎo)線流向正極鋼絲絨,選項(xiàng)C正確;反應(yīng)片刻后溶液中產(chǎn)生大量白色沉淀Mg(OH)2,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C4.如圖所示,杠桿A、B兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相同的空心銅球和空心鐵球,調(diào)整杠桿使其在水中保持平衡,然后當(dāng)心地向燒杯中心滴入濃CuSO4溶液,一段時(shí)間后,下列有關(guān)杠桿的偏向推斷正確的是(試驗(yàn)過程中不考慮鐵絲反應(yīng)及兩邊浮力的變更)()A.杠桿為導(dǎo)體和絕緣體時(shí),均為A端高B端低B.杠桿為導(dǎo)體和絕緣體時(shí),均為A端低B端高C.當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí),A端低B端高;為導(dǎo)體時(shí),A端高B端低D.當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí),A端高B端低;為導(dǎo)體時(shí),A端低B端高解析依據(jù)題意,若杠桿為絕緣體,滴入CuSO4溶液后,在鐵球表面析出Cu,鐵球質(zhì)量增大,B端下沉;若杠桿為導(dǎo)體,滴入CuSO4溶液后,形成原電池,在銅球表面析出Cu,A端下沉。答案D5.如圖所示,兩電極一極為石墨棒,一極為鐵片,若電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),且a極上有大量氣泡生成,則以下敘述正確的是()A.a為負(fù)極,是鐵片,燒杯中的溶液為稀硫酸B.b為負(fù)極,是鐵片,燒杯中的溶液為硫酸銅溶液C.a為正極,是石墨棒,燒杯中的溶液為稀硫酸D.b為正極,是石墨棒,燒杯中的溶液為硫酸銅溶液解析由題給信息“電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)”可確定該裝置構(gòu)成了原電池。又因“a極上有大量氣泡生成”,可知:a為正極(石墨棒),則b為負(fù)極(鐵片),即可確定燒杯中的溶液是稀硫酸。答案C6.下列各組的電極材料和液體,能組成原電池的是()A.鋅片、石墨棒,稀硫酸 B.銅片、銀片,酒精C.鋅片、銅片,CCl4 D.鐵片、鐵片,稀硫酸解析A組可組成原電池;B組物質(zhì)中酒精是非電解質(zhì),不能發(fā)生氧化還原反應(yīng),不能組成原電池;C組物質(zhì)中CCl4不是電解質(zhì),也不能發(fā)生氧化還原反應(yīng),無法組成原電池;D組物質(zhì)兩個(gè)電極材料相同,無法組成原電池。答案A7.將純鋅片和純銅片按右圖方式插入100mL相同濃度的稀硫酸中一段時(shí)間,回答下列問題:(1)下列說法中正確的是(填序號)。

A.甲、乙均為化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置B.乙中銅片上沒有明顯變更C.甲中銅片質(zhì)量減小、乙中鋅片質(zhì)量減小D.兩燒杯中H+的濃度均減小(2)在相同時(shí)間內(nèi),兩燒杯中產(chǎn)生氣泡的速率:甲(填“>”“<”或“=”)乙。

(3)當(dāng)甲中產(chǎn)生1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí),理論上通過導(dǎo)線的電子數(shù)目為。

(4)當(dāng)乙中產(chǎn)生1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí),將鋅、銅片取出,再將燒杯中的溶液稀釋至1L,測得溶液中c(H+)=0.1mol·L-1。試確定原稀硫酸中c(H2SO4)=。

解析(1)甲符合原電池構(gòu)成條件,所以屬于原電池,乙不能構(gòu)成閉合回路,所以不能構(gòu)成原電池,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;乙不能構(gòu)成原電池,氫離子在鋅片上得電子發(fā)生還原反應(yīng),所以乙中銅片上沒有明顯變更,故B項(xiàng)正確;甲中銅片作正極,正極上氫離子得電子生成氫氣,所以銅片質(zhì)量不變,乙中鋅片和氫離子發(fā)生置換反應(yīng),所以質(zhì)量減小,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;兩燒杯中鋅和氫離子發(fā)生置換反應(yīng)導(dǎo)致溶液中氫離子濃度減小,故D項(xiàng)正確。(2)甲能構(gòu)成原電池,乙不能構(gòu)成原電池,作原電池負(fù)極的金屬加速被腐蝕,所以在相同時(shí)間內(nèi),兩燒杯中產(chǎn)生氣泡的速率:甲>乙。(3)甲中,銅電極上氫離子得電子生成氫氣,電極反應(yīng)式為2H++2e-H2↑,依據(jù)電極反應(yīng)式知,通過電子的物質(zhì)的量=1.12L22.4(4)當(dāng)乙中產(chǎn)生1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)即0.05mol氫氣氣體時(shí),依據(jù)2H+~H2↑,則消耗的氫離子物質(zhì)的量是0.1mol,剩余的氫離子是0.1mol,所以反應(yīng)前氫離子的物質(zhì)的量是0.2mol,硫酸的物質(zhì)的量是0.1mol,原稀硫酸中c(H2SO4)=0.1mol0答案(1)BD(2)>(3)0.1NA(或6.02×1022)(4)1.0mol·L-18.某化學(xué)愛好小組為了探究鋁電極在電池中的作用,設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下一系列試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果記錄如下:編號電極材料電解質(zhì)溶液電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向1Mg、Al稀鹽酸偏向Al2Al、Cu稀鹽酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀鹽酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg回答下列問題:(1)試驗(yàn)1、2中Al所作的電極(指正極或負(fù)極)(填“相同”或“不同”)。

(2)針對試驗(yàn)3完成下列填空:①鋁為極,電極反應(yīng)式為。

②石墨為極,電極反應(yīng)式為。

③電池總反應(yīng)式為。

(3)試驗(yàn)4中鋁作極(填“負(fù)”或“正”),理由是

。

此反應(yīng)的離子方程式為。

(4)依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出影響鋁在原電池中作正極或負(fù)極的因素為。

解析依據(jù)試驗(yàn)記錄,不難看出試驗(yàn)1中Mg作負(fù)極,Al作正極;試驗(yàn)2中Al作負(fù)極,Cu作正極;試驗(yàn)3中,Al作負(fù)極,C作正極,總反應(yīng)式為2Al+6H+2Al