高中人教版化学必修2训练第二章第二节第1课时化学能转化为电能

第二节化学能与电能第1课时化学能转化为电能课后篇巩固提升基础巩固1.下图装置中,a为活动性比氢强的金属,b为碳棒,关于此装置的叙述不正确的是()A.碳棒上有气体放出,溶液的pH增大B.a是正极,b是负极C.导线中有电子流动,电子从a极流到b极D.a极上发生了氧化反应解析题给装置为原电池,活动性比氢强的金属a为原电池的负极,负极失去电子,发生氧化反应,正极得到电子,电子从a极流到b极,在碳棒上H+得到电子产生氢气,即碳棒上有气体放出,H+不断消耗,溶液的pH增大,故A、C、D正确,B错误。答案B2.下列说法正确的是()A.原电池是把电能转变成化学能的装置B.原电池中电子流出的一极是正极,发生氧化反应C.原电池两极均发生氧化反应和还原反应D.原电池内部的阳离子向正极移动解析要综合考虑原电池的概念、电极反应、电子移动的方向和电流方向。原电池是把化学能转变为电能的装置,A项错;原电池中的电子移动方向是:负极→外电路→正极,可见B项错;溶液中阳离子向正极移动,得电子,发生还原反应,D项正确;在原电池中负极失去电子,发生氧化反应,而正极可以是溶液中的离子或空气中的氧气发生还原反应,C项错。答案D3.如图所示的8个装置属于原电池的是()A.①④⑤ B.②③⑥C.④⑥⑦ D.⑥⑦⑧解析构成原电池要有四个基本条件:a.电解质溶液;b.两个电极,其中一个相对较活泼,另一个相对较不活泼,两个电极直接或间接地连接在一起,并插入电解质溶液中;c.能自发进行氧化还原反应;d.形成闭合电路。综上可知C项符合题意。答案C4.X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池,X、Y相连时,X为负极;Z、W相连时,电流方向是W→Z;X、Z相连时,Z极上产生大量气泡,W、Y相连时,W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活泼性顺序是()A.X>Z>W>Y B.Z>X>Y>WC.X>Y>Z>W D.Y>W>Z>X解析在原电池中,一般是活泼金属作为电池的负极,失去电子发生氧化反应,不活泼的金属作为电池的正极,得到电子发生还原反应。电子由负极经导线流向正极,与电流的方向相反。X、Y相连时,X为负极,则活泼性:X>Y;Z、W相连时,电流方向是W→Z,则活泼性:Z>W;X、Z相连时,Z极上产生大量气泡,则活泼性:X>Z;W、Y相连时,W极发生氧化反应,则活泼性:W>Y。故金属的活泼性顺序是X>Z>W>Y。答案A5.如图所示装置中,可观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细。下表所列M、N、P物质中,可以组合成该装置的是()选项MNPA锌铜稀硫酸B铜铁稀盐酸C银锌硝酸银溶液D锌铁硝酸铁溶液解析M棒变粗,N棒变细,说明N棒是负极,N棒相对M棒金属活动性更强。M棒变粗说明M棒上有金属析出。答案C6.如图为某兴趣小组制作的番茄电池,下列说法正确的是()A.电子由锌通过导线流向铜B.该装置将电能转化为化学能C.锌电极发生还原反应D.铜电极上无气泡产生解析因为番茄中含有酸(即含有H+),可组成原电池。依据原电池的基本知识,其中Zn作负极,发生氧化反应,Cu作正极,发生还原反应;电子由负极(Zn)通过导线流向正极(Cu)。答案A7.某小组为研究电化学原理,设计如图装置。下列叙述正确的是()A.a和b不连接时,铁片上会有H2产生B.a和b用导线连接时,铁片上发生的反应为Cu2++2eCuC.a和b用导线连接时,电子由a流向bD.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色解析a和b不连接时,铁和Cu2+发生置换反应析出铜,没有氢气生成,错误;B项,a和b用导线连接时构成原电池,铁是负极,铁片上发生氧化反应:Fe2eFe2+,错误;C项,Fe比铜活泼,形成原电池反应时Fe为负极,则电子由b流向a,错误;D项,无论a和b是否连接,铁片均会溶解,都生成亚铁离子,溶液由蓝色变为浅绿色,D正确。答案D8.学习小组用如图所示装置A、B分别探究金属锌与稀硫酸的反应,实验过程中A烧杯内的溶液温度升高,B烧杯的电流计指针发生偏转,请回答以下问题。(1)A烧杯中反应的离子方程式为。

(2)B中Zn板是极,发生的电极反应为,Cu板上的现象是,发生的电极反应为。

(3)从能量转化的角度来看,A、B中反应物的总能量(填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量,A中是将化学能转变为,B中主要是将化学能转变为。

(4)该小组同学针对原电池的原理提出以下说法,其中正确的是(填字母序号)。

A.原电池反应的过程中一定有电子转移B.原电池装置需要2个电极C.电极一定不能参加反应D.氧化反应和还原反应分别在两极发生解析(1)A烧杯中锌与稀硫酸反应的离子方程式为Zn+2H+Zn2++H2↑;(2)B中锌比铜活泼,Zn板是负极,发生的电极反应是Zn2eZn2+,Cu板上氢离子放电生成氢气,电极反应为2H++2eH2↑,现象为有大量无色气泡产生;(3)从能量转化的角度来看,锌与稀硫酸的反应属于放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,A中是将化学能转变为热能,B中主要是将化学能转变为电能;(4)原电池反应是一个氧化还原反应,一定有电子转移,故A正确;根据原电池的构成条件,原电池装置需要2个电极,故B正确;在原电池反应中负极可参与反应,故C错误;在原电池中,氧化反应和还原反应分别在两极发生,从而产生电流,故D正确。答案(1)Zn+2H+Zn2++H2↑(2)负Zn2eZn2+有大量无色气泡产生2H++2eH2↑(3)大于热能电能(4)ABD9.(1)原电池原理的应用之一是可以设计原电池装置。请利用反应Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+设计一个原电池,在方框内画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式。正极反应:;

负极反应:。

若外电路中转移的电子为1.5mol,则溶解铜的质量是。

(2)实验室在用锌与稀硫酸反应制备氢气时,可向反应液中滴加少量硫酸铜溶液,其作用是,这体现了原电池原理的另一个应用。

解析(1)分析Fe3+与Cu的反应中的氧化剂、还原剂,然后依据原电池原理,设计原电池装置。依据反应2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,Cu失电子,应为原电池的负极,正极选用石墨棒或铂丝等,电解质溶液选用FeCl3溶液;由转移2mol电子时溶解64g铜,可计算出转移1.5mol电子时溶解铜的质量为48g。答案(1)2Fe3++2e2Fe2+Cu2eCu2+48g(2)锌置换出铜,形成ZnCu原电池,加快化学反应的速率能力提升1.如图是某课外活动小组设计的用化学电源使耳机发声的装置。下列说法错误的是()A.铜片表面有气泡生成B.装置中存在化学能→电能→声能的能量转化关系C.如果将铜片换成铁片,电路中的电流方向将改变D.如果将锌片换成铁片,耳机还能发声解析锌为负极,铜片上的反应为2H++2eH2↑,A项正确;耳机中存在着电能转化为声能的能量转化关系,B项正确;铜片换为铁片后,锌片仍为负极,电流方向不变,C项错误;锌片换为铁片后,铁片也可作为原电池的负极,D项正确。答案C2.下列说法中正确的是()A.任何化学反应都能设计成原电池B.原电池中,电子由负极通过溶液向正极移动C.原电池中的阳离子向负极移动D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速率加快解析氧化还原反应能设计成原电池,复分解反应中不存在电子转移,复分解反应不能设计成原电池,A项错误;原电池内部是阴离子向负极定向移动,阳离子向正极定向移动,溶液中没有电子转移,B项错误;原电池放电时,电解质溶液中阳离子向正极移动,C项错误;把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,Zn置换出Cu,形成铜锌原电池,加快反应速率,所以气泡放出速率加快,D项正确。答案D3.一种镁盐水电池的结构如图所示。下列说法正确的是()A.钢丝绒为负极B.镁极上产生大量H2C.电子由镁极沿导线流向钢丝绒极D.反应片刻后溶液中产生大量红褐色沉淀解析镁的金属性强于铁,故镁为负极,钢丝绒为正极,A项错误;镁极上镁失去电子产生Mg2+与OH结合产生Mg(OH)2,B项错误;镁为负极,钢丝绒为正极,电子由负极镁沿导线流向正极钢丝绒,选项C正确;反应片刻后溶液中产生大量白色沉淀Mg(OH)2,选项D错误。答案C4.如图所示,杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球,调节杠杆使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化)()A.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端高B端低B.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端低B端高C.当杠杆为绝缘体时,A端低B端高;为导体时,A端高B端低D.当杠杆为绝缘体时,A端高B端低;为导体时,A端低B端高解析根据题意,若杠杆为绝缘体,滴入CuSO4溶液后,在铁球表面析出Cu,铁球质量增大,B端下沉;若杠杆为导体,滴入CuSO4溶液后,形成原电池,在铜球表面析出Cu,A端下沉。答案D5.如图所示,两电极一极为石墨棒,一极为铁片,若电流表的指针发生偏转,且a极上有大量气泡生成,则以下叙述正确的是()A.a为负极,是铁片,烧杯中的溶液为稀硫酸B.b为负极,是铁片,烧杯中的溶液为硫酸铜溶液C.a为正极,是石墨棒,烧杯中的溶液为稀硫酸D.b为正极,是石墨棒,烧杯中的溶液为硫酸铜溶液解析由题给信息“电流表的指针发生偏转”可确定该装置构成了原电池。又因“a极上有大量气泡生成”,可知:a为正极(石墨棒),则b为负极(铁片),即可确定烧杯中的溶液是稀硫酸。答案C6.下列各组的电极材料和液体,能组成原电池的是()A.锌片、石墨棒,稀硫酸 B.铜片、银片,酒精C.锌片、铜片,CCl4 D.铁片、铁片,稀硫酸解析A组可组成原电池;B组物质中酒精是非电解质,不能发生氧化还原反应,不能组成原电池;C组物质中CCl4不是电解质,也不能发生氧化还原反应,无法组成原电池;D组物质两个电极材料相同,无法组成原电池。答案A7.将纯锌片和纯铜片按右图方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间,回答下列问题:(1)下列说法中正确的是(填序号)。

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.甲中铜片质量减小、乙中锌片质量减小D.两烧杯中H+的浓度均减小(2)在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速率:甲(填“>”“<”或“=”)乙。

(3)当甲中产生1.12L(标准状况)气体时,理论上通过导线的电子数目为。

(4)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1L,测得溶液中c(H+)=0.1mol·L1。试确定原稀硫酸中c(H2SO4)=。

解析(1)甲符合原电池构成条件,所以属于原电池,乙不能构成闭合回路,所以不能构成原电池,故A项错误;乙不能构成原电池,氢离子在锌片上得电子发生还原反应,所以乙中铜片上没有明显变化,故B项正确;甲中铜片作正极,正极上氢离子得电子生成氢气,所以铜片质量不变,乙中锌片和氢离子发生置换反应,所以质量减小,故C项错误;两烧杯中锌和氢离子发生置换反应导致溶液中氢离子浓度减小,故D项正确。(2)甲能构成原电池,乙不能构成原电池,作原电池负极的金属加速被腐蚀,所以在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速率:甲>乙。(3)甲中,铜电极上氢离子得电子生成氢气,电极反应式为2H++2eH2↑,根据电极反应式知,通过电子的物质的量=1.12L22.4L·mol-1×2=0.1mol,通过导线的电子数目为0.1N(4)当乙中产生1.12L(标准状况)即0.05mol氢气气体时,根据2H+~H2↑,则消耗的氢离子物质的量是0.1mol,剩余的氢离子是0.1mol,所以反应前氢离子的物质的量是0.2mol,硫酸的物质的量是0.1mol,原稀硫酸中c(H2SO4)=0.1mol0.1L=1.答案(1)BD(2)>(3)0.1NA(或6.02×1022)(4)1.0mol·L18.某化学兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下:编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Mg、Al稀盐酸偏向Al2Al、Cu稀盐酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀盐酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg回答下列问题:(1)实验1、2中Al所作的电极(指正极或负极)(填“相同”或“不同”)。

(2)针对实验3完成下列填空:①铝为极,电极反应式为。

②石墨为极,电极反应式为。

③电池总反应式为。

(3)实验4中铝作极(填“负”或“正”),理由是

。

此反应的离子方程式为。

(4)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素为。

解析根据实验记录,不难看出实验1中Mg作负极,Al作正极;实验2中Al作负极,Cu作正极;实验3中,Al作负极,C作正极,总反应式为2Al+6H