人教版必修2 第2章第2节 化学能与电能 作业 (2).doc

第2节 化学能与电能 同步练习1.菲斯科(fiskerinc.)公司宣布正在开发的固态锂电池能量密度是现有电池的2.5倍，续航里程可达500英里(约804公里)，最快充电时间可以分钟计，钴酸锂(licoo2) 电池的工作原理如图所示，m极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作金属锂的载体)，电解质为一种能传导li+的高分子材料。隔膜只允许特定的离子通过。下列说法正确的是a. 电池的总反应式为:lixc6+li1-xcoo2=c6+licoo2b. m为电池的正极c. 放电时，n为负极，电极发生氧化反应d. 充电时，m为阳极，电极发生氧化反应2.中国首个空间实验室“天宫一号”的供电系统中，有再生氢氧燃料电池（rfc），工作原理如下图所示，a、b、c、d均为pt电极。下列说法正确的是a. b区的oh通过隔膜向a电极移动，a区ph增大b. c是正极，电极上的电极反应为：2h+2eh2c. 图中右管中的oh通过隔膜向c电极移动，d电极上发生氧化反应d. 当有1 mol电子转移时，标准状况下，b电极理论上产生气体y的体积为11.2 l3.中国科学院成功开发出一种新型铝石墨双离子电池，大幅提升了电池的能量密度。该电池放电时的总反应为: alli+cxpf6al+xc+li+pf6，有关该电池说法正确的是a. 充电时，pf6向阳极移动b. 充电时，铝电极质量减少c. 放电时，正极反应式为:al+li+eallid. 放电时，电子由石墨沿导线流向铝4.某碱性蓄电池在充电和放电时发生的反应为:fe+nio2+2h2o fe(oh)2+ni(oh)2,下列说法中正确的是a. 放电时，负极上发生反应的物质是feb. 放电时，正极反应是：nio2+2e-+2h+=ni(oh)2c. 充电时，阴极反应是：ni(oh)2-2e-+2oh-=nio2+2h2od. 充电时，阳极附近ph值增大5.有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是（）碱性锌锰电池铅硫酸蓄电池铜锌原电池银锌纽扣电池a所示电池工作中，mno2的作用是催化剂b所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大c所示电池工作过程中，盐桥中k+移向硫酸锌溶液d所示电池放电过程中，ag2o是氧化剂，电池工作过程中还原为ag6.下列离子方程式正确的是 ( )a. 切开的金属na暴露在空气中，光亮表面逐渐变暗2na + o2 = na2o2b. 向ba(oh)2溶液中滴加稀硫酸：ba2so42= baso4c. 铅酸蓄电池充电时的正极反应：pbso42h2o2e- = pbo24hso42 d. 向nahco3溶液中加入过量的澄清石灰水，出现白色沉淀：2hco3- + ca2+ 2oh- = caco3+ co32-+ 2h2o7.如图为锌-铜原电池示意图，下列说法错误的是a. 电子由铜片通过导线流向锌片 b. 锌片为负极，且锌片逐渐溶解c. 铜片上有气泡 d. 该装置能将化学能转变为电能8.某原电池结构如右图所示，下列有关该原电池的说法正确的是a. 碳棒为负极b. 锌棒发生还原反应c. 该装置实现电能转化为化学能d. 锌棒质量减轻9.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点一种以液态肼（n2h4）为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，koh溶液作为电解质溶液关于该电池的叙述正确的是（）a. b极发生氧化反应b. a极为该电池的正极c. 放电时，电流从a极经过负载流向b极d. a极的反应式：n2h4+4oh4en2+4h2o10.如图所示的装置中，属于原电池的是11.人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息填空。 （1）蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：pb+pbo2+2h2so42pbso4+2h2o。负极反应式为_；反应一段时间后负极的质量_（填“增重”或“减少”或“不变”）（2）燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是甲烷燃料电池原理示意图，该电池极的负电极反应式是：_；标准状况下，2.24l的甲烷全部反应后，电子转移_ mol。（3）将铝片和铜片用导线相连，分别插入浓硝酸中（a组）和插入烧碱溶液中（b组），都形成了原电池，在a组原电池中，负极材料为_；写出b组插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式：_。12.znmno2干电池应用广泛，其电解质溶液是zncl2nh4cl混合溶液（1）该电池的负极材料是 电池工作时，电子流向 （填“正极”或“负极”）（2）若zncl2nh4cl混合溶液中含有杂质cu2+，会加速其电极的腐蚀，其主要原因是 欲除去cu2+，最好选用下列试剂中的 （填代号）anaoh bzn cfe dnh3h2o（3）此废旧电池的处理方法是回收，目的是为了 （4）该电池的负极反应方程为 13.原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。(1)现有如下两个反应：anaoh+hcl=nacl+h2o；bzn+h2so4=znso4+h2上述反应中能设计成原电池的是_。(2)将纯锌片和纯铜片按图方式插入100ml相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：下列说法正确的是_。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甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少d两烧杯中溶液的ph均增大在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲_乙（填“”、“或“” ）请写出图中构成原电池的负极电极反应式_。当乙中产生1.12l（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 moll1（设反应前后溶液体积不变）。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为_。(3)燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如o2)反应所放出的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，氢气为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液；则氢气应通入_极(填a或b)，电子从 _(填a或b)极流出。14.有甲、乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放人2moll1h2so4溶液中，乙同学将电极放入2moll1的naoh溶液中，如图所示 （1）甲池中，镁片上发生 （填“氧化”或“还原”）反应，硫酸根离子往 （填“正极”或“负极”）迁移；写出甲池中正极的电极反应式： （2）写出乙池中负极的电极反应式： （3）如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出 活动性更强，而乙会判断出 活动性更强（填写元素符号）（4）由此实验，以下结论正确的是 a利用原电池反应判断金属活动顺序时应注意选择合适的介质b镁的金属性不一定比铝的金属性强c该实验说明金属活动顺序表已过时，已没有实用价值d该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析15.某校化学研究性学习小组欲设计实验验证fe、cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案请你帮助他们完成有关实验项目：方案：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸或稀盐酸中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性该原理的离子方程式为 方案：有人利用fe、cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式正极反应式： ；负极反应式： ；方案：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证fe、cu活动性的简单实验方案与方案、不能雷同： ，用离子方程式表示其反应原理： 参考答案1.答案：am极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作金属锂的载体)，故m为负极，lixc6-xe=xli+c6，发生氧化反应，n极为正极，电极反应为：li1-xcoo2+xe+ xli+= licoo2，b、c项错误；正、负极反应式之和等于其总反应方程式：lixc6+li1-xcoo2=c6+licoo2，a项正确；充电时，m为阴极，电极发生还原反应，d项错误。2. 答案：d依据图示知左边装置是电解池，右边装置是原电池，ab电极是电解池的电极，由电源判断a为阳极产生的气体是氧气，b为阴极产生的气体是氢气；cd电极是原电池的正负极，c是负极，d是正极；电解池中的电极反应为：a电极为阳极失电子发生氧化反应：4oh-4e-=2h2o+o2；b电极为阴极得到电子发生还原反应：4h+4e-=2h2；原电池中是碱性溶液，电极反应为：c为负极失电子发生氧化反应：2h2-4e-+4oh-=2h2o；d电极为正极得到电子发生还原反应：o2+2h2o+4e-=4oh-。aa为阳极，电解时阴离子向阳极移动，发生4oh-4e-=2h2o+o2，促进水的电离生成h+，ph减小，故a错误；b根据上述分析，c是负极，故b错误；c图中右管中的oh-通过隔膜向负极移动，即向c电极移动，d为正极，发生还原反应，故c错误；db为阴极，当有1mol电子转移时生成0.5mol氢气，标准状况下的体积为11.2 l，故d正确；故选d。点睛：本题考查了电解池和原电池原理，注意原电池中电解质溶液是酸而不是碱，电极反应式的书写是易错点。本题中正确判断右边装置的种类是解题的关键。3. 答案：a4. 答案：a由总反应式fe+nio2+2h2o fe(oh)2+ni(oh)2可知，根据原电池在放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，再根据元素化合价变化，可判断该电池负极发生反应的物质为fe，正极为nio2。此电池为碱性电池，在书写电极反应和总电池反应方程式时不能出现h+，故放电时的电极反应是：负极：fe2e-+2oh-fe(oh)2，正极：nio2+2e-+2h2oni(oh)2+2oh-。原电池充电时，发生电解反应，此时阴极反应为原电池负极反应的逆反应，阳极反应为原电池正极反应的逆反应。a、放电时，fe元素化合价升高，被氧化，应为原电池负极，选项a正确；b、此电池为碱性电池，反应方程式中不能出现h+，放电时，正极反应是nio2+2e-+2h2oni(oh)2+2oh-，选项b错误；c、充电时，阴极反应为原电池负极反应的逆反应，阴极反应是fe(oh)2+2e-fe+2oh-，选项c错误；d、充电时，阳极反应为ni(oh)2+2oh-2e-nio2+2h2o，oh-浓度减小，则阳极附近ph值减小，选项d错误。答案选a。点睛：本题考查电化学原理的有关判断和应用。注意电解反应式的书写，为解答该题的关键。5. 答案：d【考点】原电池和电解池的工作原理【分析】a二氧化锰作正极；b根据放电过程中电池反应判断硫酸浓度变化；c原电池中阳离子向正极移动；d在氧化还原反应中，得电子化合价降低的是氧化剂【解答】解：a该电池反应中二氧化锰得到电子被还原，为原电池的正极，故a错误；b铅蓄电池放电时电池反应为：pb+pbo2+2h2so4=2pbso4+2h2o，该反应中硫酸参加反应，所以浓度降低，故b错误；c原电池中阳离子向正极移动，所以盐桥中k+移向硫酸铜溶液，故c错误；d该原电池中，正极上氧化银得电子生成银，所以ag2o作氧化剂发生还原反应，故d正确；故选d6. 答案：c切开的金属na暴露在空气中，光亮表面逐渐变暗生成氧化钠，4na + o2 = 2na2o，故a错误；向ba(oh)2溶液中滴加稀硫酸：2oh- 2h + ba2 so42 = baso42h2o，故b错误；铅酸蓄电池充电时，正极发生氧化反应：pbso4 2h2o2e- = pbo24hso42 ，故c正确；向nahco3溶液中加入过量的澄清石灰水，出现白色沉淀： hco3- + ca2+ oh- = caco3+ h2o，故d错误。7. 答案：aa、zn作负极，cu作正极，则电子由锌片通过导线流向铜片，a项错误；b、因zn作负极，则zn失去电子发生氧化反应，锌片逐渐溶解，b项正确；c、cu做作正极，电极反应为2h+2e-=h2，产生氢气，c项正确；d、该装置通过化学反应将化学能转变为电能，d项正确；答案选a。点睛：对于锌-铜原电池关键是确定锌作负极，铜作正极，负极失电子化合价升高，正极得电子化合价降低，原电池都是化学能转化为电能。8. 答案：da. 锌是活泼的金属，锌是负极，碳棒为正极，a错误；b. 锌棒发生氧化反应，b错误；c. 该装置是原电池，实现化学能转化为电能，c错误；d. 锌失去电子，锌棒质量减轻，d正确，答案选d。点睛：掌握原电池的工作原理是解答的关键，注意离子、电子的移动方向、电极名称判断和电极反应式的书写，难点是电极反应式的书写，注意介质的影响，例如溶液的酸碱性、交换膜以及是不是熔融的电解质等。9. 答案：da该燃料电池中，通入氧化剂空气的电极b为正极，正极上氧气得电子发生还原反应，故a错误；b、a极为该电池的负极，故b错误；c、放电时，电流从正极b经过负载流向a极，故c错误； d、通入燃料的电极为负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为：n2h4+4oh-4e=n2+4h2o，故d正确；故选d。10. 答案：ba两个电极不存在活泼差异，没有自发的氧化还原反应发生，不能构成原电池，故a错误；bcu和zn存在活泼差异，有电解质溶液，形成闭合电路，是原电池，故b正确；c酒精是非电解质，其水溶液不导电，不能构成原电池，故c错误；d有外接电源，是将电能为转化为化学能的装置，是电解池，故d错误，答案为b。11. 答案：(1)pbso42-2e-=pbso4 增重 (2)ch410oh8eco327h2o 0.8 (3)cu al+4oh-3e-alo2-+2h2o【点睛】原电池正负极的判断需要注意：原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个化学反应方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：aal在强碱性溶液中比mg更易失电子，al作负极，mg作正极；bfe、al在浓hno3中钝化后，比cu等金属更难失电子，cu等金属作负极，fe、al作正极。12. 答案：（1）zn（或锌）； 正极；（2）锌与还原出来的cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀；b；（3）防止电解液污染土壤和金属材料的浪费；（4）zn2e=zn2+【考点】原电池和电解池的工作原理【分析】（1）锌锰原电池中负极材料为活泼金属zn，mno2为正极，电池工作时电子从负极经外电路流向正极；（2）若zncl2nh4cl混合溶液中含有杂质cu2+，锌与还原出来的cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀除杂时不能引入新杂质，应选zn将cu2+ 置换为单质而除去；（3）为了防止电解液污染土壤和金属材料的浪费，旧电池回收；（4）原电池的负极是失电子发生氧化反应的电极【解答】解：（1）负极上是失电子的，则zn失电子为负极，电子由负极流向正极，故答案为：zn（或锌）； 正极；（2）电化学腐蚀较化学腐蚀更快，锌与还原出来的cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀题目中a和d选项不能除去杂质离子，c项会引入新杂质，所以应选zn将cu2+ 置换为单质而除去故答案为：锌与还原出来的cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀；b；（3）为了防止电解液污染土壤和金属材料的浪费，旧电池回收，故答案为：防止电解液污染土壤和金属材料的浪费；（4）负极上是失电子的，则zn失电子为负极，该电池的负极反应方程为zn2e=zn2+，故答案为：zn2e=zn2+13. 答案：(1)b (2) bd zn - 2e- = zn2+ 1moll1 (3)b bbd；原电池原理引起的腐蚀速度大于化学腐蚀的速度，故答案为：；构成原电池的负极是锌失电子发生氧化反应，电极反应式为：zn-2e-=zn2+，故答案为：zn-2e-=zn2+；稀释后氢离子的物质的量为1l0.1moll-1=0.1mol，生成氢气的氢离子的物质的量为2=0.1mol，所以原溶液中氢离子的物质的量为0.2mol，原溶液中氢离子的浓度为=2mol/l，一个硫酸分子中含两个氢离子，所以原溶液中稀硫酸的浓度为1 moll-1，故答案为：1 moll-1；(3)氢氧燃料电池中，燃料氢气需通在负极，即b极，正极是氧气得电子，电子从负极b流向正极a，故答案为：b；b。14. 答案：（1）氧化；负极；2h+2e=h2；（2）al+4oh3e=alo2+2h2o；（3）mg；al；（4）ad【考点】探究原电池及其工作原理【分析】甲同学依据的化学反应原理是mg+h2so4=mgso4+h2，乙同学依据的化学反应原理是2al+2naoh+2h2o2naalo2+3h2由于al显两性，与酸碱都能发生反应，（1）甲中镁易失电子作负极，al作正极，负极上镁发生氧化反应、正极上氢离子发生还原反应；（2）乙池中铝易失电子作负极，铝失电子发生氧化反应；（3）根据作负极的金属活泼性强结合电池中的负极判断；（4）a原电池正负极与电解质溶液有关；b镁的金属性大于铝；c该实验证明说明电解质溶液性质选用选择合适的介质，不能说明金属活动性顺序过时；d该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析【解答】解：（1）甲中镁易失电子作负极、al作正极，负极上镁发生氧化反应、正极上氢离子发生还原反应，负极反应为mg2e=mg2+，正极反应为2h+2e=h2，在原电池中，阴离子移向负极，即硫酸根离子移向负极故答案为：氧化；负极；2h+2e=h2；（2）乙池中铝易失电子作负极，负极上铝失电子发生氧化反应，电极反应式为：al+4oh3e=alo2+2h2o，故答案为：al+4oh3e=alo2+2h2o；（3）甲中镁作负极、乙中铝作