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

第2节 化学能与电能第2课时基 础 巩 固一、选择题1(2017襄阳高一检测)原电池装置如图所示。下列有关叙述正确的是 (B)A锌电极上发生还原反应B电池工作一段时间后，甲池的c(SO)不变C电池工作一段时间后，甲池溶液的总质量增加D该装置将化学能转化为电能，一段时间后，装置内的电子总量减少2下列电池工作时，O2在正极放电的是 (B)A锌锰电池B氢燃料电池C铅蓄电池D镍镉电池3氢氧燃料电池(PEMFC)常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢为燃料，空气为氧化剂，铂做催化剂，导电离子是H。下列对该燃料电池的描述中正确的是 (C)正极反应为：O24H4e2H2O负极反应为：2H24e4H总的化学反应为：2H2O22H2O氢离子通过电解质向正极移动ABCD4(2017柳州高一检测)一种新型绿色电池燃料电池，是把H2、CO、CH4气体和空气不断输入直接氧化，使化学能转变为电能，它被称为21世纪的绿色发电站，这三种气体可以作为燃料电池所需燃料的理由是 (C)A都是无毒无害气体B在自然界都大量存在C都可以燃烧并放出大量的热D燃烧产物均为CO2和H2O解析：A项，无毒无害气体不一定能够用作燃料，例如氮气无毒无害，不能用作燃料，错误；B项，在自然界大量存在的物质不一定能够用作燃料，例如水大量存在，不能用作燃料，错误；C项，都可以燃烧并放出大量的热，可以用作燃料，正确；D项，氢气燃烧不能生成二氧化碳，一氧化碳燃烧不能生成水，错误。5(2017泉州高一检测)下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是 (C)A上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B干电池在长时间使用后，锌筒被破坏C铅蓄电池工作时，电能转化成化学能D氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源6下列电极反应式正确的是 (B)A以惰性材料为电极，以KOH溶液为电解质溶液构成原电池，负极反应式为H22e=2HB铜、锌在稀硫酸溶液中构成原电池，正极反应式为2H2e=H2C以铜为电极将2Fe3Cu=2Fe2Cu2设计成原电池，正极反应式为Cu2e=Cu2D以铝、铁为电极，在氢氧化钠溶液中构成原电池，负极反应式为Al3e=Al3解析：在氢氧化钾溶液中不能生成H，负极反应式为H22e2OH=2H2O，A项错误；铜、锌在稀硫酸中构成原电池，铜极为正极，H在铜极发生还原反应，B项正确；正极发生还原反应2Fe32e=2Fe2，负极发生氧化反应：Cu2e=Cu2，C项错误；铝、铁在氢氧化钠溶液中构成原电池，铝离子继续与OH反应，负极反应式为Al3e4OH=AlO2H2O，D项错误。7(双选)(2016海南高考)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是 ( AD )AZn为电池的负极B正极反应式为2FeO10H6e=Fe2O35H2OC该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D电池工作时OH向负极迁移8(2017东营高一检测)近年来，科学家研制了一种新型的乙醇燃料电池，它用酸性电解质(H)作溶剂。电池总反应为C2H5OH3O2=2CO23H2O，下列说法错误的是 (B)A乙醇在电池的负极上参加反应B1 mol CH3CH2OH被氧化转移6 mol eC随着反应的进行，正极附近的酸性减弱D电池放电过程中化学能转化成电能解析：乙醇燃料电池中，乙醇在负极失电子参加反应，A项正确；根据C2H5OH3O2=2CO23H2O转移12e，可得1 mol CH3CH2OH被氧化转移12 mol e，B项错误；该乙醇燃料电池用酸性电解质(H)作溶剂，所以正极反应为O24e4H=2H2O，随着反应的进行，H不断被消耗，溶液酸性减弱，C项正确；电池放电是原电池原理，化学能转化成电能，D项正确。9下图是一甲醇(CH3OH)燃料电池的化学原理示意图，下列判断不正确的是 (C)A电极A为电池负极B电极B表面上发生还原反应C工作一段时间溶液pH保持不变D燃料电池工作时不会出现火焰解析：在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应。所以在甲醇燃料电池中，甲醇在负极通人，氧气在正极通入，即A是负极，B是正极。由于氧气和甲醇不直接接触，不可能产生火焰，D正确。因为反应后会生成碳酸钾，消耗氢氧化钾，因此溶液的碱性降低，选项C是错误的。二、非选择题10(2017怀化高一检测)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)上图两装置中能构成原电池的是_甲_(填“甲”或“乙”)。(2)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的物质的量为_0.1_mol_。(3)现有如下两个反应：A：NaOHHCl=NaClH2O；B：Fe2Fe3=3Fe2，根据两反应的本质，判断_A_不能设计成为原电池(填“A”或“B”)，原因是_A反应不是自发的氧化还原反应，反应过程中没有电子转移(合理答案即可)_11(2017新余高一检测)可以将氧化还原反应2H2O2=2H2O设计成原电池。(1)利用H2、O2、HCl溶液构成燃料电池，则正极的电极反应式为 O24H4e=2H2O；负极的电极反应式为 2H24e=4H(2)如把H2改为CH4，KOH溶液做电解质溶液，则负极的电极反应式为 CH410OH8e=CO7H2O，当导线中通过4 mol电子时，需消耗_1_ mol的KOH。解析：(1)原电池中负极失去电子，发生氧化反应，正极得到电子，发生还原反应，则利用H2、O2、HCl溶液构成燃料电池，则正极通入的是氧气，电极反应式为O24H4e=2H2O，负极通入的是氢气，电极反应式为2H24e=4H。(2)把H2改成CH4，KOH溶液作电解质，则负极的电极反应式为CH410OH8e=CO7H2O。正极通入的是氧气，总反应式为CH42O22KOH=K2CO33H2O。因此当导线中通过4 mol电子时，需消耗1 mol的KOH。12(2017合肥高一检测)有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6 molL1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 molL1的NaOH溶液中，如图所示。(1)甲中SO移向_镁片_极(填“铝片”或“镁片”)。写出甲中正极的电极反应式 2H2e=H2。(2)乙中负极为_铝片_，总反应的离子方程式： 2Al2OH2H2O=2AlO3H2。此反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为_31_。(3)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序表判断原电池中的正负极”这种做法_不可靠_(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，请你提出另一个判断原电池正负极的可行性实验方案_可以根据电流方向判断电池的正负极(或其他合理方案)_(如可靠，此空可不填)。解析：(1)甲中Mg是负极，Al是正极，SO移向负极Mg电极；甲中正极上H得到电子变为H2，该电极反应式是2H2e=H2。(2)乙中负极为Al，正极是Mg，总反应的离子方程式：2Al2OH2H2O=2AlO3H2。此反应中氧化剂是H2O，还原剂是Al，NaOH未参与氧化还原反应。易得Al和H2O氧化还原反应中物质的量对应关系为Al3H2O。故氧化剂、还原剂的物质的量之比为31。(3)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序表判断原电池中的正负极”这种做法不可靠，可以根据电流方向判断电池的正负极。能 力 提 升一、选择题1随着人们生活质量的不断提高，废电池进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是 (B)A利用电池外壳的金属材料B防止电池中汞、镉和铅等金属离子对土壤和水源的污染C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他的物品D回收其中的石墨电极解析：废电池中的汞、镉和铅等重金属离子对环境污染严重，因而必须回收。2关于化学电源的叙述，错误的是 (C)A化学电源均是根据原电池的工作原理设计的B在干电池中，碳棒只起导电作用，并不参加化学反应C镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵D燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源解析：镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉属于重金属，会对环境造成严重的污染。3为将反应2Al6H=2Al33H2的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜) (B)解析：A、B、C三项中的装置均能将化学能转化为电能，A中反应为2Al2OH2H2O=2AlO3H2，A项错误；B项符合题目的要求，正确；C项中反应为Al和硝酸反应生成NO，故C项达不到目的；D项中两电极全是Al，因而不能构成原电池，即不能将化学能转化为电能。4下列说法正确的是 (C)A构成原电池正极和负极的材料必须是金属B在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原C实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀硫酸反应D原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能解析：构成原电池的电极材料可以是非金属，如碳棒；电子流出的一极为负极，发生氧化反应；粗锌可与稀硫酸构成原电池，加速反应的进行；原电池反应的产物仍会具有一定的能量，故原电池不能把物质中的能量全部转化为电能。5下列叙述错误的是 (C)A生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱B用锡焊接的铁制器件，焊接处易生锈C铝制品不易腐蚀，是因为在形成原电池时铝作正极，受到保护D铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀解析：生铁中含有碳，构成原电池加快了铁的腐蚀速率，A项正确；用锡焊接的铁制器件，焊接处易生锈，是因为构成的原电池中Fe作负极；加快了腐蚀速率，B项正确；铝制品不易腐蚀，是因为其表面形成致密的氧化膜，起到了保护作用，C项错误；铁管上镶嵌锌块，构成的原电池中Fe作正极，受到保护，D项正确。6下图是锂空气电池的放电原理图(隔膜只允许锂离子通过)。电池放电时的反应可表示为：4LiO22H2=4LiOH。下列锂空气电池放电时的有关说法正确的是 (C)A正极电极反应式：Lie=LiB每转移2 mol电子，消耗11.2 L的O2CLi不断向电池的正极移动D可以去掉隔膜和有机电解液，让金属锂与水性电解液直接接触解析：分析总反应方程式看出Li化合价升高，被氧化，在负极失去电子，生成的Li移向正极，A项错误，C项正确；B项未指明是在标准状况下，故11.2 L氧气不一定是0.5 mol，错误；金属锂能与水反应，故D项错误。二、非选择题7市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。(1)“热敷袋”放出的热量是利用铁发生了_氧化_反应放出热量。化)炭粉的主要作用是_作为导电的固体物质，让铁成为原电池的负极材料，铁的氧化速率就会增大_。(3)加入氯化钠的主要作用是_提供较浓的电解质溶液，让铁成为原电池的负极材料，铁的氧化速率就会增大_。(4)木屑的作用是_让“热敷袋”产生的热量均匀地向外散失、传递_。解析：由铁屑能在氧气中燃烧同时迅速放出大量的热，可推知铁在潮湿的情况下生锈时也会放出热量，只是比燃烧缓慢一些。 日常生活中铁生锈过于缓慢，热量的释放也非常缓慢，难以觉察到。倘若提供适当的条件(如较浓的电解质溶液、导电且不活泼的固体物质)让铁成为原电池的负极材料，铁的氧化速率就会增大。木屑作用是让“热敷袋”产生的热量均匀地向外散失、传递。8如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题：(1)当电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为 2H2e=H2，当电路中有0.2 mol电子通过时，负极的质量减少_1.8_g。(2)当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该装置_能_(填“能”或“不能”)形成原电池，若不能，请说明理由；若能，请指出正、负极：_正极：镁；负极：铝_。解析：a为Al，b为Cu，溶液为稀硫酸时，电池总反应的离子方程式为2Al6H=2Al33H2，当转移0.2 mol电子时，负极反应的Al的质量为m(Al)0.2 mol27 gmol11.8 g；当a为Al，b为Mg，溶液为NaOH溶液时，电池总反应的离子方程式为2Al2OH2H2O=2AlO3H2，负极为Al，正极为Mg。9(能力挑战题)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一(如图所示)，锌锰干电池的负极材料是_锌_，负极发生的电极反应方程式为 Zn2e=Zn2。若反应消耗16.25 g负极材料，则电池中转移电子的物质的量为_0.5_mol。(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池电池总反应式可以表示为Cd2NiO(OH)2H2O2Ni(OH)2Cd(OH)2，已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法中正确的是_(填序号)。以上反应是可逆反应以上反应不是可逆反应充电时化学能转变为电能放电时化学能转变为电能(3)下图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向，可知X极为电池的_负_(填“正”或“负”)极，Y极的电极反应方程式为 O22H2O4e=4OH。解析：(1)锌锰干电池中的负极是Zn，发生氧化反应，失去电子生成锌离子，电极反应式是Zn2e=Zn2；16.25 g Zn的物质的量是1