江苏省大丰市高中化学 专题1 化学反应与能量变化 第二单元 化学能与电能的转化学案 苏教版选修4（通用）

第二单元 化学能与电能的转化第1节 原电池1B 下列关于原电池的叙述正确的是（）A构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B原电池是将化学能转变为电能的装置C原电池中电子流出的一极是负极，该极被还原 D原电池放电时，电流的方向是从负极到正极2B 铜锌原电池工作时，下列叙述正确的是（）A正极反应为：Zn - 2e- = Zn2+ B电池反应为：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu C在外电路中，电子从正极流向负极 D盐桥中的K+移向ZnSO4溶液 3A 铜片和锌片用导线连接后插入番茄里，锌片是（）A阳极 B正极 C阴极 D负极4B 关于如图所示装置的叙述，正确的是 （）A铜是阳极，铜片上有气泡产生 B铜片质量逐渐减少C电流从锌片经导线流向铜片 D氢离子在铜片表面被还原5B 将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（）A两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C两烧杯中溶液的pH均增大D产生气泡的速度甲比乙慢6B 用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、 AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（） 在外电路中，电流由铜电极流向银电极 正极反应为：Ag+ + e- = Ag实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A BC D7B 关于如图所示装置的叙述，正确的是（）A铜是阳极，铜片上有气泡产生B铜片质量逐渐减少 C电流从锌片经导线流向铜片D铜离子在铜片表面被还原8B 下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生大量气泡的是（）9B 100 mL浓度为2 mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是（）A加入适量的6mol/L的盐酸 B加入数滴氯化铜溶液C加入适量蒸馏水 D加入适量的氯化钠溶液10B 市场上出售的“热敷袋”其主要成分为铁屑、炭粉、木屑和少量氯化钠、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。请回答下列问题：（1）热敷袋产生热量的来源是_。 （2）炭粉的主要作用是_。（3）加入NaCl的主要作用是_。（4）写出生成铁锈的有关方程式 _ _ （按生成过程分步写）。11B 分析下图所示的四个原电池装置，判断电极名称并书写电极反应方程式。12B 控制适合的条件，将反应2Fe3+ + 2I-2Fe2+ + I2 设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是（）A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原C电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D电流计读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极13B 有A、B、C、D、E 五块金属片，进行如下实验：A、B 用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；C、D 用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由 D导线C；A、C 相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C 极产生大量气泡；B、D 相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D 极发生氧化反应；用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是（）AABCDEBACDBECCABDEDBDCAE14C 锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质 LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+ 通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：（1）外电路的电流方向是由_极流向_极。（填字母）（2）电池正极反应式为_。（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？_（填“是”或“否”）原因是_。（4）MnO2 可与 KOH 和 KClO4 在高温条件下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为_，K2MnO4 在酸性溶液中歧化，生成 KMnO4 和 MnO2 的物质的量之比为_。第2节 化学电源1B 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，总反应式为：Zn(s) + 2MnO2(s) + H2O(l) = Zn(OH)2(s) + Mn2O3(s)。下列说法错误的是（）A. 电池工作时，锌失去电子B. 电池正极电极反应式为：2MnO2(s) + H2O(l) + 2e- = Mn2O3(s) + 2OH-(aq)C. 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D. 外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g2B 银锌电池广泛用做各种电子仪器的电源，它的放电过程可以表示为：Ag2O + Zn + H2O 2Ag + Zn(OH)2。电池放电时，负极发生反应的物质是（）AAg BZn CAg2O DZn(OH)23B 锂电池是新一代高能电池，目前已研究出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为：Li + MnO2 = LiMnO2 。下列说法中正确的是（）ALi是正极，MnO2是负极 B放电时负极的反应：Li - e- = Li+C放电时正极的反应：MnO- e- = MnO2 D电池放电时，产生高锰酸根离子4B 据报道，美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，它具有容量大等优点，其电池反应为：2Zn + O2 = 2ZnO，其原料为锌、电解液和空气。下列叙述正确的是（） A锌为正极，空气进入负极反应 B负极反应：Zn - 2e- = Zn2+C正极发生氧化反应 D电解液肯定不是强酸5B 氢氧燃料电池以氢气作还原剂，氧气作氧化剂，电极为多孔镍，电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液。以下有数种说法：负极反应为：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-负极反应为：2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O电池工作时正极区碱性增强，负极区碱性减弱 电池工作时溶液中的阴离子移向正极正确的组合是（）A B C D6B 将两个铂电极插入氢氧化钾溶液中，向两极分别通入甲烷和氧气，即构成甲烷燃料电池，已知通入甲烷的一极，其电极反应为：CH4 + 10OH- - 8e- = CO + 7H2O；通入氧气的另一极，其电极反应为：2O2 + 4H2O + 8e- = 8OH-，下列叙述正确的是（）A通入甲烷的电极为正极 B正极发生氧化反应C该电池使用一段时间后应补充氢氧化钾D燃料电池工作时，溶液中的阴离子向正极移动7B 1991年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20到50倍。运用所学的化学知识，推测该新型电池两极上可能发生的电极反应。负极：_；正极：_。8B 下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述正确的是（）Aa电极是负极Bb电极的电极反应为：4OH-4 e-2H2O O2C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源9B 下列关于化学电源的叙述不正确的是（）A普通锌锰干电池中碳棒为正极B铅蓄电池中覆盖着PbO2的电极板是负极板C氢氧燃料电池的正极是通入氧气的那一极D碱性锌锰干电池的能量和储存时间比普通锌锰干电池高和长10C 微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O；Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-。根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是（）A在使用过程中，电池负极区溶液的pH减小B使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极CZn是负极，Ag2O是正极DZn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应11C 据报道，摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。其电池反应为：2CH3OH + 3O2 + 4OH - 2CO32- + 6H2O，则下列说法不正确的是（）A放电时CH3OH参与反应的电极为正极B充电时电解质溶液的pH逐渐增大 C放电时负极的电极反应为：CH3OH6e-8OH- CO32- + 6H2OD充电时每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子12B 金属（M）空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M + nO2 + 2nH2O = 4M(OH)n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是（）A采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面 B比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池，Al空气电池的理论比能量最高CM空气电池放电过程的正极反应式：4Mn+ + nO2 + 2nH2O + 4ne- = 4M(OH)nD在Mg空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜13B 甲醇空气燃料电池（DMFC）是一种高效能、轻污染的车载电池，其工作原理如图。下列有关叙述正确的是（）AH+ 从正极区通过交换膜移向负极区B负极的电极反应式为：CH3OH(l) + H2O(l) - 6e- = CO2(g) + 6H+Cd导出的是CO2D图中b、c分别是O2、甲醇14B 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，电池总反应可表示为：2H2 + O2 = 2H2O，下列有关说法正确的是（）A电子通过外电路从b极流向a极Bb极上的电极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-C每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2DH+ 由a极通过固体酸电解质传递到b极15C 由NO2、O2、熔融盐NaNO3组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨 I 电极反应生成一种氧化物Y，下列有关说法正确的是（）A石墨 I 极为正极，石墨II极为负极BY的化学式可能为NOC石墨 I 极的电极反应式为NO2 + - e- = N2O5D石墨 II 极上发生氧化反应16C 2020年我国某科研团队利用透氧膜，一步即获得N2、H2，工作原理如图所示。（空气中N2与O2的物质的量之比按4 ：1计）起还原作用的物质是_。膜I侧发生的电极反应式是_。膜I侧所得气体，CH4、H2O、O2反应的化学方程式是_。第3节 电解原理1B 下列关于实验现象的描述不正确的是（）A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B用锌片做阳极，铁片做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快2B 下图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是（）Aa为负极、b为正极 Ba 为阳极、b为阴极C电解过程中，氯离子浓度不变 D电解过程中，d电极质量增加3B 用石墨电极电解CuCl2溶液（如图）。下列分析正确的是（）Aa端是直流电源的负极B通电使CuCl2发生电离C阳极上发生的反应：Cu2+2e=CuD通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体4B 关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是（）A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B若在阳极附近的溶液中滴入KI试液，溶液呈棕色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性5B 用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，若保持温度不变，则一段时间后（）A溶液的pH变大 Bc(Na+)与c (CO32-)的比值变大C溶液浓度变大，有晶体析出 D溶液浓度不变，有晶体析出6C 某混合溶液中只含有两种溶质NaCl和H2SO4，且n(NaCl)n(H2SO4)=31。若以石墨电极电解该溶液，下列推断中不正确的是（）A阴极产物为H2 B阳极先析出Cl2，后析出O2C电解液的pH不断增大，最终大于7 D整个电解的过程实质是电解水7C 工业上可用电解NO制备 NH4NO3，其工作原理如下图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_，说明理由：_。8C 用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解pH=1的0.1 mol/L的FeCl2溶液，研究废液再生机理。记录如下（a、b、c代表电压数值）：序号电压/V阳极现象检验阳极产物Ixa电极附近出现黄色，有气泡产生有Fe3+、有Cl2IIaxb电极附近出现黄色，无气泡产生有Fe3+、无Cl2IIIbx0无明显变化无Fe3+、无Cl2（1）用KSCN检验出Fe3+的现象是_。（2）I中，Fe3+产生的原因可能是Cl- 在阳极放电，生成的Cl2将Fe2+氧化。写出有关反应：_。（3）由II推测，Fe3+ 产生的原因还可能是Fe2+ 在阳极放电，原因是Fe2+ 具有_性。（4）II中虽未检验出Cl2，但Cl- 在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验，记录如下：序号电压/V阳极现象检验阳极产物IVaxc无明显变化有Cl2Vcxb无明显变化无Cl2NaCl的浓度是_mol/L。IV中检测Cl2的实验方法_。与II对比，得出的结论（写出两点）：_。第4节 电解原理的应用1B 下图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的（）a 极板b 极板x 电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl22C 根据金属活动顺序表，Cu不能发生反应： Cu + 2H2O=Cu(OH)2+ H2。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是（）ABCD阳极石墨CuCuCu阴极石墨石墨FePt电解液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液H2O3B 下列关于铜电极的叙述正确的是（）A铜锌原电池中铜是正极 B用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极C在镀件上电镀铜时用金属铜作阳极 D电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极4B 将1 L含有0.4 mol CuSO4和0.2 mol NaCl的水溶液用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到0.1 mol Cu，另一电极上析出气体(在标准状况下)的体积是多少？5B 若在铜片上镀银时，下列叙述正确的是（）将铜片接在电池的正极上； 将银片接在电源的正极上；在铜片上发生的反应是：Ag+e-=Ag；在银片上发生的反应是：4OH-4e-=O2+2H2O需用CuSO4溶液作电解液；需用AgNO3溶液作电解液。A B C D6B 下列关于实验现象的描述不正确的是（）A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B用锌片做阳极，铁片做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快7C 金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（）（已知：氧化性Fe2+Ni2+Cu2+）A阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+ + 2e- = NiB电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+ 和Zn2+D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt 8C 下图为直流电源，为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，为电镀槽。接通电路后发现上的c点显红色。为实现铁上镀锌，接通后，使c、d两点短路下列叙述正确的是（）Aa为直流电源的负极 Bc极发生的反应为2H+2e-H2Cf电极为锌板 De极发生还原反应9B 金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。（1）由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是_。a. Fe2O3 b. NaCl c. Cu2S d. Al2O3（2）辉铜矿（Cu2S）可以发生反应：2Cu2S + 2H2SO4 + 5O2 = 4CuSO4 + 2H2O，该反应的还原剂是_。当1 mol O2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为_mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是_。（3）下图为电解冶炼银的示意图，_（填“a”或“b”）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体产生，则生成该气体的电极反应式为_。10B 下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00的K2SO4溶液。电极均为石墨电极。（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4溶液浓度为10.47，乙中c电极质量增加。据此回答问题：电源的N端为_极；电极b上发生的电极反应为_；计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积为_； 电极c的质量变化是_g；电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液_；乙溶液_；丙溶液_。（2）如果电解过程中铜全部析出。此时电解能否继续进行，为什么?_。11B 人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图所示：电源的负极为_（填“A”或“B”）。阳极室中发生的反应依次为_、 _。电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将_；若两极共收集到气体13.44 L（标准状况），则除去的尿素为_g（忽略气体的溶解）。12C 下列对实验现象的解释或推测不合理的是（） 实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；Aa、d处：2H2O + 2e- = H2 + 2OH- Bb处：2Cl-2e- = Cl2Cc处发生了反应：Fe2e- = Fe2+ D根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜第二单元 化学能与电能的转化 第1节 原电池1B 2B 3D 4D 5C 6C7D 8A 9B10（1）铁被氧化 （2）与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化 （3）氯化钠溶于水，形成电解质溶液 （4）Fe-2e-=Fe2+；2H2O+O2+4e-=4OH-；Fe2+2OH-=Fe(OH)2；4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。11中Mg作负极，Al作正极。（+）2H2e-=H2 （-）Mg2e-=Mg2中Mg作正极，Al作负极。（+）6H2O6e-=6OH-3H2（-）2Al+8OH-6e-=2+4H2O中Fe作正极，Cu作负极。（+）2+4H2e-=2NO22H2O（-）Cu2e-=Cu2中Fe作负极，Cu作正极。（+）O2+ 2H2O4e-=4OH-（-）2Fe4e-=2Fe2 12D 13B14（1）b；a （2）MnO2+e-+Li