化学能与电能

第二章化学反应与能量第二节化学能与电能1.如图所示的装置中，M为活泼性顺序位于氢之前的金属，N为石墨棒，下列关于此装置的叙述不正确的是()A．N上有气体放出B．M为负极，N为正极C．稀硫酸中的SOeq\o\al(2－,4)移向M极D．导线中有电流通过，电流方向是由M到N解析：N应为原电池正极，M为金属电极，为原电池负极，H＋在石墨电极上获得电子生成H2，SOeq\o\al(2－,4)带有负电荷应向M电极移动，电流应该由正极(N)流向负极(M)，故选项D错误。答案：D2．已知空气—锌电池的电极反应如下：锌电极：Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O；石墨电极：eq\f(1,2)O2＋H2O＋2e－=2OH－。可以判断石墨电极是()A．负极，发生还原反应B．正极，发生氧化反应C．负极，发生氧化反应D．正极，发生还原反应解析：空气—锌电池中，失去电子的一极是负极，发生氧化反应，得到电子的一极是正极，发生还原反应。答案：D3．根据国外媒体报道，某公司将推出一种全新的银锌电池，这种银锌电池的续航能力要比锂离子电池强，有望取代锂电池。其放电过程可表示为Ag2O＋Zn=ZnO＋2Ag，此电池放电时，有关说法正确的是()A．电能转化为化学能B．电解质溶液是稀硫酸C．电子通过外电路从正极流向负极D．Zn作负极被氧化解析：原电池是化学能转化为电能的装置，A选项错误；从总反应方程式可以看出，电池放电后生成了ZnO，ZnO在酸性溶液中不能存在，所以电解质溶液一定不是稀硫酸，B选项错误；原电池中，电子通过外电路从负极流向正极，C选项错误；负极发生氧化反应，D选项正确。答案：D4．下列有关原电池的说法中，正确的是()A．铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中，镁片较活泼，作负极B．铝片和铜片用导线连接后插入浓硝酸中，铜作负极C．镀锌铁和镀锡铁的镀层破损后，前者铁较易被腐蚀D．利用反应2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋设计原电池，可用锌片作负极，铁片作正极，FeCl3溶液作电解质溶液解析：A项，该原电池工作时，Al失去电子，为原电池负极；B项，Al在浓硝酸中钝化，Cu失去电子，为原电池负极；C项，Zn的活泼性强于Fe，镀锌铁镀层破损后，Zn失去电子被腐蚀，铁不易被腐蚀；D项，负极应该为铁片，正极可以是石墨电极。答案：B5．等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列各图表示的是产生H2的体积V与时间t的关系，其中正确的是()解析：等质量的两份锌粉中，加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向a中加入少量CuSO4溶液，则a中发生的反应有：Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，由于置换出来的Cu与Zn在稀硫酸中构成原电池，所以，a中的反应速率比b中的反应速率大，即反应完成所需的时间短，但Cu2＋消耗了少量的Zn，a中产生的H2比b中产生的H2少。b中只发生如下反应：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。答案：A6．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是________________________。(2)装置乙中正极的电极反应式是________________________。(3)装置丙中溶液的pH____________(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是____________________。解析：甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活动性A>B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活动性B>C；丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，活动性D>A，随着H＋的消耗，pH变大。答案：(1)A－2e－=A2＋(2)Cu2＋＋2e－=Cu(3)变大(4)D>A>B>C(时间：40分钟分值：100分)A级基础巩固1．将纯锌片和纯铜片按如图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SOeq\o\al(2－,4)均向铜片移动D．产生气泡的速率甲比乙快解析：甲池中锌与铜用导线连接后浸入稀H2SO4中，形成原电池，乙池中仅发生锌与稀H2SO4的反应，不构成原电池。所以甲池中铜片表面有气泡产生，且气泡产生速率比乙快。乙池中铜片、锌片都不是电极，甲池中SOeq\o\al(2－,4)移向负极(即锌片)。答案：D2．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置装置一装置二装置三装置四部分实验现象a极质量减小，b极质量增大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．a>b>c>d B．b>c>d>aC．d>a>b>c D．a>b>d>c解析：装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属失电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三形成原电池，易知d比c活泼；装置四中，电流从a极流向d极，则电子是从d极流向a极，知d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。答案：C3．锌、稀硫酸和铜组成的原电池装置中，当导线中有1mol电子通过时，理论上两极的变化是()①锌片溶解32.5g；②锌片增重32.5g；③铜片上析出1gH2；④铜片上析出1molH2A．①③B．①④C．②③D．②④解析：由电池总反应Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑、正极反应2H＋＋2e－=H2↑、负极反应Zn－2e－=Zn2＋可知，每当1mol电子通过铜片时，会有mol(即32.5g)锌溶解，铜片上析出mol(即1g)H2。答案：A4.镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运等特点。研究的燃料电池可分为镁—空气燃料电池，镁—海水燃料电池，镁—过氧化氢燃料电池，镁—次氯酸盐燃料电池。如图为镁—次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是()A．放电过程中OH－移向正极B．电池的总反应式为Mg＋ClO－＋H2O=Mg(OH)2↓＋Cl－C．镁电池中镁均为负极，发生氧化反应D．镁—过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－=2H2O解析：根据图象判断反应过程，判断正、负价，正确书写电极反应式。镁燃料电池，镁作负极失电子，产物由电解质溶液决定，若为酸性溶液生成Mg2＋，碱性溶液生成Mg(OH)2；ClO－在正极反应，由图可知有Cl－和OH－生成，OH－向负极移动，生成Mg(OH)2。答案：A5．已知四种金属A、B、C、D，根据下列事实：①A＋B2＋=A2＋＋B；②D＋2H2O=D(OH)2＋H2↑；③以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池，电极反应为E2＋＋2e－=E，B－2e－=B2＋，由此可知，A2＋、B2＋、D2＋、E2＋的氧化性强弱关系是()A．D2＋＞A2＋＞B2＋＞E2＋B．A2＋＞B2＋＞D2＋＞E2＋C．D2＋＞E2＋＞A2＋＞B2＋D．E2＋＞B2＋＞A2＋＞D2＋解析：由①知，A比B活泼；由②知，D的活泼性较强，能置换出H2O中的氢，故D的活泼性大于A；由③知，B作负极，活泼性大于E，则金属的活动性顺序是D>A>B>E，而金属单质的还原性越弱，其阳离子的氧化性越强，故D正确。答案：D6．一种甲醇、氧气和强碱溶液组成的新型手机电池，可连续使用一个月，其电池反应为2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O，则有关说法正确的是()A．放电时，CH3OH参与反应的电极为正极B．放电时，负极的电极反应为CH3OH＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2OC．标准状况下，通入5.6LO2并完全反应后，有mol电子转移D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低解析：由电池反应可知，CH3OH为原电池的负极，A选项错误；正极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，标准状况下，5.6LO2为mol，转移电子为1mol，C选项错误；从正极反应可以看出，正极附近溶液中OH－的浓度增大，pH升高，D选项错误。答案：BB级能力提升7．(1)下列装置属于原电池的是________。(2)在选出的原电池中，________是负极，发生________反应，________是正极，该极的现象是______________________________。(3)此原电池反应的化学方程式为________________________。解析：(1)依据构成原电池的基本条件，只有⑤符合。(2)在装置⑤中，较为活泼的金属铁作负极，发生氧化反应：Fe－2e－=Fe2＋；不活泼的金属铜作正极，正极上发生还原反应：2H＋＋2e－=H2↑，所以看到的现象是正极产生气泡。(3)由上述分析，可确定此原电池的总反应式是：Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑。答案：(1)⑤(2)Fe氧化Cu电极上产生气泡(3)Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑8．微型纽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溶液，电极反应为Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－，总反应为Ag2O＋Zn=ZnO＋2Ag。根据反应式回答问题：(1)Zn是________极，Ag2O发生________反应。(2)电子由________极流向________极(填“Zn”或“Ag2O”)，当通过电路1mol电子时，负极消耗物质的质量是________g。(3)在使用过程中，电解质溶液中KOH的物质的量________(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：(1)根据电极反应可知Zn失电子被氧化而溶解，Ag2O得电子被还原发生还原反应。(2)发生原电池反应时，电子由负极经外电路到正极，即电子从Zn极经外电路到Ag2O极，当通过电路1mol电子时，负极消耗Zn的质量是32.5g。(3)电池中KOH只起到增强导电的作用，不参与反应，故电池使用过程中KOH的量不变。答案：(1)负还原(2)ZnAg2O(3)不变9．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________，负极发生的电极反应式为______________________。若反应消耗16.25g负极材料，则电池中转移电子的物质的量为________mol。(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池的电池总反应式可以表示为Cd＋2NiO(OH)＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2Ni(OH)2＋Cd(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________(双选)。A．NiO(OH)作负极B．Cd作负极C．此电池是一次电池D．放电时化学能转变为电能(3)如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________(填“正”或“负”)极，Y极的电极反应式为_____________________________________________________________________________________________________________。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，电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋；16.25gZn的物质的量是eq\fg,65g·mol－1)＝mol，1molZn失