高中化学 第2章 化学反应与能量 第2节 化学能与电能作业2 新人教版必修2

第2节 化学能与电能1铁片和碳棒用导线连接平行放入稀硫酸中，铁片（ ）A. 是正极 B. 是负极 C. 得到电子 D. 发生还原反应【答案】B 2下列关于原电池的叙述中，正确的是（ ）A. 电流从正极流出 B. 正极不断产生电子经导线流向负极C. 负极发生还原反应 D. 电极只能由两种不同的金属构成【答案】A【解析】A原电池工作时，原电池中电流由正极经导线流向负极，故A正确；B电子流出的为负极，故B错误；C电子流出的为负极，负极发生氧化反应，故C错误； D构成原电池的正极和负极可以有一极是非金属导体，故D错误；故选A。3对于下图所示的铜-锌原电池，下列说法不正确的是A. 铜为正极B. 锌片被还原C. 铜片上有气泡产生D. 外电路电子从锌片移向铜片【答案】B【解析】该原电池中，较活泼的金属锌作负极，铜作正极。负极上发生氧化反应，锌失去电而溶解，电子经外电路流向正极；正极上发生还原反应，电解质中的氢离子在正极上得到电子被还原为氢气而产生气泡。综上所述，B不正确，选B。4下列设备工作时，将化学能转化为电能的是ABCD锂离子电池太阳能集热器燃气灶硅太阳能电池A. A B. B C. C D. D【答案】A【解析】A.电池在工作时化学能转化为电能，A正确；B.太阳能集热器工作时光能转化为热能；C.燃气灶工作时化学能主要转化为热能；D.太阳能电池工作时光能转化为电能。所以选A。5研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,下列说法错误的是( )A. 水既是氧化剂又是溶剂 B. 放电时正极上有氢气生成C. 放电时OH向正极移动 D. 总反应为2Li2H2O=2LiOHH2【答案】C 6下列说法中不正确的是（ ）A. 化学电池的反应本质是氧化还原反应B. 燃料电池是一种高效、对环境污染小的新型电池C. 锂离子电池和碱性锌锰干电池都是二次电池D. 铅蓄电池放电时负极是Pb正极是PbO2【答案】C【解析】A化学电池是将化学能转变为电能的装置，有电子的转移，实质为氧化还原反应，故A正确；B燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、乙醇燃料电池等，产物多为CO2、H2O等，不污染环境，故B正确；C. 锂离子电池属于二次电池，碱性锌锰干电池属于一次电池，故C错误；D铅蓄电池放电的时候，Pb被氧化，为原电池的负极，PbO2被还原，为原电池的正极，故D正确；故选C。7LED产品的使用为城市增添色彩。下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是A. a处通入氧气， b处通氢气B. 通入H2的电极发生反应：H22e- 2H+C. 通入O2的电极发生反应：O2 + 4e- + 2H2O 4OHD. 该装置将化学能最终转化为电能【答案】C 8下列四组能形成原电池且放电后，正极有金属析出的是A. Cu、Ag、AgNO3溶液 B. Zn、Cu、稀硫酸C. Fe、Zn、CuSO4溶液 D. Fe、C、Fe2(SO4)3溶液【答案】AC【解析】ACu、Ag、AgNO3溶液构成原电池，Cu为负极，银为正极，且有Ag析出，故A正确；BZn、Cu、稀H2SO4构成原电池，Zn为负极，溶解锌，析出氢气，故B错误；CFe、Zn、CuSO4溶液，Zn为负极，Fe为正极，有Cu析出， 故C正确；DFe、C、Fe2（SO4）3溶液构成原电池，Fe为负极，C为正极，正极上三价铁离子得电子生成二价铁离子，正极上没有单质生成，故D错误；故选AC。9某实验兴趣小组按如图装置实验后，所记录内容合理的是 实验记录Zn质量减少，Cu质量不变；外电路电流方向是：由CuZn；SO42 向Cu极移动；Zn电极发生氧化反应；正极反应式：Cu2+2eCuA. B. C. D. 【答案】C【解析】铜为正极，发生Cu2+2e-=Cu，铜极质量增大，故错误；电流由正极流向负极，即由Cu电极流向Zn电极，故正确；原电池工作时，阴离子向负极移动，故错误；Zn电极发生氧化反应，故正确；正极发生还原反应，电极方程式为Cu2+2e-Cu，故正确；故选C。10下列说法中不正确的是A. 将金属a与b用导线连结起来浸入电解质溶液中，a的质量减少，说明a比b活泼B. 燃料电池是一种高效且对环境友好的新型电池C. 化学电池的反应原理是自发的氧化还原反应D. 镍氢电池和锌锰干电池都是可充电电池【答案】D 11右图为原电池示意图，下列说法正确的是（ ）A. 该装置能够将化学能转化成电能B. 锌是负极，发生还原反应C. 电子由铜片通过导线流向锌片D. 铜是负极，发生氧化反应【答案】A【解析】A. 该装置是原电池，能够将化学能转化成电能，A正确；B. 锌是负极，发生氧化反应，B错误；C. 电子由锌片通过导线流向铜片，C错误；D. 铜是正极，溶液中氢离子放电，发生还原反应，D错误，答案选A。12有a、b、c、d四个金属电极，有关的化学装置、部分反应现象如下：实验装置实验现象a极质量减小，b极质量增加b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是（ ）A. dabc B. abcd C. bcda D. abdc【答案】A13A、B、C都是金属，把A浸入C的盐溶液中，A的表面有C析出，A与B和酸溶液组成原电池时，B为电池的负极。A、B、C金属的活动性顺序为 （ ）A. ABC B. ACB C. BCA D. BAC【答案】D【解析】把A浸入C的盐溶液中，A的表面有C析出；说明金属A可以把金属C从其盐中置换出来，所以活泼性AC，A、B和稀硫酸组成原电池时，B为电池的负极，所以活泼性BA，A、B、C三种金属的活动性顺序为BAC，故选D。14关于下图所示装置的叙述，正确的是（ ）A. 氢离子在铜片表面被还原B. 铜片质量逐渐减少C. 电流从锌片经导线流向铜片D. 铜是负极，铜片上有气泡产生【答案】A【解析】A正极发生还原反应，氢离子在铜片表面被还原生成氢气，故A正确； B铜为正极，氢离子在正极得到电子被还原，则铜片质量不变，故B错误；C铜为正极，锌为负极，则电流从铜片经导线流向锌片，故C错误；D铜为正极，铜极上生成氢气，故D错误；故选A。15如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓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，不考虑两球的浮力变化；盐桥用于连通两个溶液)()A. 杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低B. 杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高C. 当杠杆为导体时，A端低B端高D. 当杠杆为导体时，A端高B端低【答案】C 16如图装置中，明显有电流产生的是 （ ）A. A B. B C. C D. D【答案】C【解析】A、酒精是非电解质，因此不能构成原电池，故A错误；B、Pb、Cu和硝酸钠不能发生氧化还原反应，因此不能构成原电池，故B错误；C、Cu比银活泼，发生Cu2Ag=Cu22Ag，因此能够构成原电池，故C正确；D、没有形成闭合回路，不能构成原电池，故D错误。17有A、B、C、D四种金属。将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B为正极。将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化。如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是A. D A B C B. B A D C C. D B A C D. D A C B【答案】A【解析】两种活动性不同的金属和电解质溶液构成原电池，较活泼的金属作负极，负极上金属失电子发生氧化反应被腐蚀，较不活泼的金属作正极，将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中，B为正极，所以A的活动性大于B。金属和相同的酸反应时，活动性强的金属反应剧烈，将A、D分别投入等浓度盐酸溶液中，D比A反应剧烈，所以D的活动性大于A；金属的置换反应中，较活泼金属能置换出较不活泼的金属，将铜浸入B的盐溶液中，无明显变化，说明B的活动性大于铜。如果把铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出，说明铜的活动性大于C，则活动性BCuC；所以金属的活动性顺序为：DABC，答案选A。18下列说法正确的是A. 原电池是把电能转化为化学能的装置 B. 化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关C. 元素周期表中第A族全部是金属元素 D. 原电池中的阳离子向正极移动【答案】D【解析】A. 原电池是把化学能转化为电能的装置，A错误；B. 化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少有关系，B错误；C. 元素周期表中第A族除氢元素外全部是金属元素，C错误；D. 原电池中的阳离子向正极移动，D正确，答案选D。19电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是( )A. 溶液中OH-向电极a移动B. 反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4：3C. 负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2OD. 电子迁移方向：电极a导线电极b电解质溶液电极a【答案】D 20下列关于能源的叙述错误的是( )A. 人类目前所直接利用的能量大部分是由化学反应产生的B. 氢氧燃料电池工作过程中，热能转变为电能C. 电解水制取H2过程中，电能转变为化学能D. 生物质能源是可再生能源【答案】B【解析】A. 人类目前所直接利用的能量大部分是由化石燃料燃烧产生的，故A正确；B. 氢氧燃料电池工作过程中，化学能转变为电能，故B错误；C. 电解水制取H2过程中，电能转变为化学能，故C正确；D. 生物质能源是可再生能源，故D正确。故选B。21有关原电池的下列说法中正确的是A. 在外电路中电子由正极流向负极 B. 在原电池中负极发生还原反应C. 原电池工作时，阳离子向正极方向移动 D. 原电池中正极一定是不活泼金属【答案】C点睛：明确原电池原理是解题关键，原电池是把化学能转变为电能的装置，原电池放电时，负极上失去电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，电子从负极沿导线流向正极，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，据此回答判断。22某电池总反应为 2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+，不能实现该反应的原电池是A. 电极材料 Fe、Cu，电解质溶液 FeCl3 溶液B. 电极材料石墨、Cu，电解质溶液 Fe2(SO4)3 溶液C. 电极材料 Pt、Cu，电解质溶液 FeCl3 溶液D. 电极材料 Ag、Cu，电解质溶液 Fe2(SO4)3 溶液【答案】A【解析】电极材料 Fe、Cu，电解质溶液 FeCl3 溶液，铁的活泼性大于铜，总反应2Fe3+ Fe =3Fe2+；电极材料石墨、Cu，电解质溶液 Fe2(SO4)3 溶液，总反应为2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+；电极材料 Pt、Cu，电解质溶液 FeCl3 溶液，铜活泼性大于Pt，总反应为2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+；电极材料 Ag、Cu，电解质溶液 Fe2(SO4)3 溶液，铜活泼性大于Ag，总反应2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+，故选A。23熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是A. 电池工作时，CO32-向电极B移动B. 电极A上H2参与的电极反应为：H2+2OH-2e-=2H2OC. 电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e-=2CO32-D. 反应CH4+H2O3H2+CO，每消耗1mol CH4转移12mol电子【答案】C 24氢氧燃料电池是一种化学电源，如图所示，以石墨为电极，两极分别通入氢气和氧气，KOH溶液为电解质溶液，下列说法不正确的是( )A. 在电池反应中每转移2mol电子，正极消耗O2的体积为11.2LB. b极的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-C. 工作一段时间后，电解质溶液碱性减弱D. 该装置将化学能转化为电能【答案】A【解析】A 在电池反应中每转移2mol电子，正极消耗O2的体积在标准状况下为11.2L，故A错误；Bb极上氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式为：O2+2H2O+4e-4OH-，故B正确；C该电池的总反应是氢气与氧气反应生成水，溶液的体积增大，氢氧根离子浓度减小，则电解质溶液碱性减弱，故C正确；D原电池是将化学能转化为电能的装置，故D正确；答案为A。25已知反应Cu(s)2Ag(aq)=Cu2(aq)2Ag(s)为自发进行的氧化还原反应，将其设计成如右图所示的原电池，下列说法中正确的是( )A. 铜电极是正极，其电极反应为Cu2e=Cu2B. 当铜电极质量减少0.64 g时，电解质溶液中有0.02 mol电子通过C. 装置盐桥中可装有含琼脂的KCl饱和溶液D. 银电极上发生还原反应，电极质量增加【答案】D 26某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3+Fe3Fe2，不能实现该反应的原电池是（ ）A. 正极为Fe，负极为Zn，电解质为Fe2(SO4)3溶液B. 正极为C，负极为Fe，电解质为Fe(NO3)3溶液C. 正极为Cu，负极为Fe，电解质为FeCl3溶液D. 正极为Ag，负极为Fe，电解质为Fe2(SO4)3溶液【答案】A【解析】原电池总反应离子方程式为：2Fe3+Fe=3Fe2+，Fe失去电子，为原电池的负极，正极为比Fe不活泼的金属或非金属，电解质为氯化铁或硫酸铁，而A中负极为Zn，该电极上会发生失电子的氧化反应，而不是铁发生失电子的氧化反应，所以A不能实现该反应，故选A。27下列叙述和均正确并有因果关系的是 选项叙述叙述A同主族元素的最外层电子数相同同主族元素均有相似的化学性质B原电池可将化学能转化为电能原电池需外接电源才能工作CS的非金属性比Si强酸性：H2SO4H4SiO4DNa在Cl2中燃烧的生成物含离子键NaCl固体可导电【答案】C【解析】A同一主族元素的最外层电子数相同，同主族元素有相似的化学性质，但不一定完全相似，如 A氟无正价，而Cl的最高正价为+7价，故A错误；B原电池将化学能转化为电能，不需要外接电源就能工作，故B错误；CS的非金属性比Si强，则最高价氧化物水化物的酸性H2SO4H4SiO4，故C正确；DNaCl是离子化合物，存在离子键，但固体NaCl不导电，故D错误；答案为C。28H2S是一种剧毒气体，对H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫，反应原理为：2H2S(g)+O2(g)=S2(s)+2H2O(l) H=632kJmol-1。下图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法错误的是( )A. 电池工作时，电子从电极a经负载流向电极bB. 实际工作中当反应生成64gS2时，电池内部释放632kJ电能C. 电极a上发生的电极反应为：2H2S - 4e-=S2 + 4H+D. 当电路中通过4mol电子时，有4molH+经质子膜进入正极区【答案】B29用单质铁去除酸性水体中NO3-的原理如图所示，下列说法错误的是（ ）A. 能量转化形式主要为化学能转化为电能B. 电极材料分别为Fe和Fe3O4C. 正极反应为：NO3-+8e-+l0H+=NH4+3H2OD. 该原理的总反应可表示为：NO3-+4Fe+10H+= NH4+ +4Fe2+3H2O【答案】D【解析】A. 能量转化形式主要为化学能转化为电能，故A正确；B. 电极材料分别为Fe和Fe3O4，故B正确；C. 正极反应为：NO3-+8e-+l0H+=NH4+3H2O，故C正确；D. 该原理的总反应可表示为：NO3-+3Fe+ H2O+2H+= NH4+ +Fe3O4，故D错误。故选D。30a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置、部分实验现象如下：由此可判断这四种金属的活动性顺序是A. abcd B. dabc C. bcda D. abdc【答案】B31某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+，其基本结构见下图。下列有关说法错误的是A. a极为负极，电极上发生氧化反应B. 电池总反应可表示为：2H2+O2=2H2OC. 外电路中电子由b电极通过导线流向a电极D. 该装置工作时把电能转化为化学能【答案】CD【解析】A、根据原电池工作原理，通氢气一极为负极，通氧气一极为正极，因此a极为负极，失去电子，发生氧化反应，故A说法正确；B、电解质传递H，因此a极电极反应式为H22e-2H，b极电极反应式为O24H4e=2H2O，电池总反应是2H2O2=2H2O，故B说法正确；C、根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，即从a极经外电路流向b极，故C说法错误；D、该装置为电池，是化学能转化成电能的装置，故D说法错误。32电池与现代人的生活密切相关，某同学为了研究原电池原理设计了如图所示的装置。下列说法错误的是A. X、Y不用导线连接时，铜棒上会有银析出B. X和Y用导线连接时，银棒上发生的电极反应为Ag+e-=AgC. X和Y用导线连接时，电子由银经导线移向铜，再经电解质溶液移向银D. 无论X和Y是否用导线连接，铜棒均会溶解，溶液都从无色逐渐变成蓝色【答案】C 33如右图是银锌原电池装置的示意图，以硫酸铜为电解质溶液。回答下列问题：银电极上发生_反应（“氧化”或“还原”），电极反应式为_，该原电池的总反应离子方程式为_。【答案】 还原 Cu2+2e-=Cu Zn+Cu2+=Zn2+Cu【解析】由图可知，Ag为正极，正极上发生还原反应，电极反应式为Cu2+2e-=Cu，该原电池的总反应离子方程式为Zn+Cu2+=Cu+Zn2+。34现有如下两个反应：（A）NaOH + HCl = NaCl + H2O （B）2FeCl3 + Cu = 2FeCl2 + CuCl2 （1）根据两反应本质，判断能否设计成原电池(填“能”或“不能”) （A）_（B）_（2）如果(A或B)不能，说明其原因_;（3）如果(A或B)可以，指出正、负极的电极材料，并写出电极反应式 负极：材料：_；电极反应式：_正极：材料_；电极反应式_。【答案】 不能 能 A的反应非氧化还原反应，没有电子转移 铜 Cu 2e = Cu2+ 碳棒 2Fe3+ + 2e = 2Fe2+【解析】考查构成原电池的条件以及原电池的工作原理，（1）构成原电池，首先能够自发发生氧化还原反应，（A）没有化合价的变化，不属于氧化还原反应，不能构成氧化还原，故（A）不能构成原电池；（B）存在化合价变化，属于氧化还原反应，能构成原电池；（2）根据原电池的工作原理，负极：失电子，化合价升高，即Cu化合价升高，Cu作负极，即电极反应式为Cu2e=Cu2；正极：得到电子，化合价降低，正极材料是能够导电物质，因此正极材料是石墨或Pt，电极反应式为Fe3e=Fe2。35(1)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为：A极：2H22O24e=2H2O；B极：O24e=2O2则A极是电池的_极。 (2)有人以化学反应：2ZnO24H=2Zn22H2O为基础设计一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它们靠人体内血液中溶有一定浓度的O2、H、Zn2进行工作。则原电池的负极材料是_，发生的电极反应为_。【答案】 负 锌 Zn-2e=Zn2 36化学反应都伴随着能量的变化，阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电极反应为：2H2 + O2 2H2O，电解液为KOH溶液。（1）氢氧燃料电池的突出优点是把_能直接转化为_能，而不用经过_能这一中间形式。 (2)有关氢氧燃料电池的下列叙述正确的是_(填选项)： A.此电池能发出蓝色火焰 B.氢气为正极，氧气为负极 C.工作时正极附近电解液的pH可能增大. D.负极：2H2 + 4OH- - 4e-4H2O，正极：O2 + 2H2O + 4e- 4OH- (3)电池所产生的水可以作为饮用水，今欲获得常温下水100ml，则电池内电子转移的物质的量约为_mol.（结果保留两位小数）【答案】 化学 电 热 C 、D 11.11mol【解析】考查原电池的工作原理和计算，（1）电池是化学能转化成电能，不经过热能这一中间形式；（2）A、燃料电池不是燃烧，不能发出蓝色火焰，故A错误；B、根据原电池工作原理，正极上得到电子，负极上失去电子，即氢气为负极，氧气为正极，故B错误；C、正极反应式为O22H2O4e=4OH，c(OH)增大，pH增大，故C正确；D、电解质为碱，负极反应式为H22OH2e=2H2O或2H24OH4e=4H2O，正极反应式为O22H2O4e=4OH，故D正确；（3）得到水100ml，即得到水的质量100g，消耗氢气物质的量为200/18mol，即转移电子物质的量为1002/18mol=11.11mol。37在铜锌原电池中，以硫酸铜为电解质溶液，锌为_极，电极上发生的是_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_。锌片上观察到的现象为_；铜为_极，电极上发生的是_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式是_；铜片上观察到的现象是_【答案】 负 氧化 Zn2e=Zn2 锌片溶解 正 还原 Cu22e=Cu 铜极变粗【解析】本题考查原电池的工作原理，由于锌比铜活泼，发生ZnCu2=Zn2Cu，根据原电池工作原理，负极上发生氧化反应，失去电子，即锌作负极，电极反应式为Zn2e=Zn2，观察到锌片溶解，铜为正极，电极反应式为Cu22e=Cu，化合价降低，发生还原反应，铜片上现象：铜极变粗。38原电池是化学对人类的一项重大贡献。（1）某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图A装置。ABa和b不连接时，烧杯中发生反应的离子方程式是 _。a和b用导线连接，Cu极为原电池_极（填“正”或“负”），该电极反应式是_。无论a和b是否连接，Zn片均被腐蚀，若转移了0.2 mol电子， 则理论上Zn片质量减轻_g。（2）如图是甲烷燃料电池原理示意图B，回答下列问题：电池的负极是_（填“a”或“b”）电极，该极的电极反应式为： _。电池工作一段时间后电解质溶液的pH_（填“增大”“减小”或“不变”）。【答案】 Zn2H=Zn2H2 正 2H2e=H2 6.5 a CH410OH8e=CO32-7H2O 减小电池总反应为CH42O2+2OH=CO32-3H2O，,电池工作时消耗氢氧根离子，电解质溶液的pH减小。点睛：原电池正极得电子发生还原反应