高中化学必修第2册第6章 第1节 第2课时

第六章第一节第2课时A组·基础达标1．下列设备工作时，将化学能转化为电能的是()A．锂离子电池B．太阳能集热器C．燃气灶D．硅太阳能电池【答案】A【解析】锂离子电池将化学能转化为电能，A正确；太阳能集热器将太阳能转化为热能，B错误；燃烧是放热反应，将化学能转化为热能，C错误；硅太阳能电池将太阳能转化为电能，D错误。2．如下图所示各装置中，不能构成原电池的是(烧杯中所盛液体都是稀硫酸)()【答案】D【解析】原电池的形成条件包括活动性不同的电极、电解质溶液、形成闭合回路、自发进行氧化还原反应。对图示各个装置进行观察，发现只有D项不能形成闭合回路，因此D项不能形成原电池。3．镍镉(Ni－Cd)充电电池可以发生如下反应：Cd(OH)2＋2Ni(OH)2eq\o(,\s\up7(充电),\s\do5(放电))Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可知，该电池的负极材料是()A．Cd B．NiO(OH)C．Cd(OH)2 D．Ni(OH)2【答案】A【解析】放电时，元素化合价升高的物质作负极。4．实验室制取氢气最好的方法是()A．纯锌与稀硫酸反应 B．纯锌与浓硫酸反应C．纯锌与稀盐酸反应 D．粗锌(含铜、银)与稀硫酸反应【答案】D【解析】含有铜和银的粗锌与稀硫酸反应时，由于发生原电池反应，生成氢气的速率加快。5．下列有关锌锰干电池的说法中正确的是()A．锌筒是负极，石墨棒是正极B．在外电路中电子从石墨棒流向锌筒C．电流从锌筒流向石墨棒D．在电池内部阳离子从石墨棒向锌筒移动【答案】A【解析】在锌锰干电池中，锌筒是负极，石墨棒是正极，A正确；在外电路中电子从锌筒流向石墨棒，B错误；电流的方向与电子的流向相反，应从石墨棒流向锌筒，C错误；在电池内部，阳离子向正极石墨棒移动，D错误。6．如图所示，a在金属活动性顺序中排在氢之前，b为碳棒。下列说法不正确的是()A．a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应B．碳棒上有气体逸出C．导线上有电流，电子移动方向为a→bD．反应后a极质量减小【答案】A【解析】由题图知，a、b与稀硫酸构成了原电池，在该原电池中，因活泼性a>b(碳棒)，故a为负极，发生氧化反应，b为正极，发生还原反应，A错误；b极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，故碳棒上有气体逸出，B正确；a极失去的电子通过导线转移到b极，即电子移动方向为a→b，C正确；a极失去电子后转变为离子进入溶液，故a极逐渐溶解，质量减小，D正确。7．氢气是未来最理想的能源之一，科学家最近研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛(TiO2)表面作用使海水分解得到氢气的新技术：2H2Oeq\o(=,\s\up7(激光),\s\do5(TiO2))2H2↑＋O2↑。制得的氢气可用于燃料电池。试回答下列问题：(1)海水分解生成的氢气用于燃料电池时，实现________能转变为________能。水分解时，断裂的化学键为________键(填“离子”或“共价”)，分解海水的反应属于________反应(填“放热”或“吸热”)。(2)氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下：2H2＋4OH－－4e－=4H2O，O2＋2H2O＋4e－=4OH－，据此作出判断，下列说法错误的是________(填字母)。A．供电时的总反应是2H2＋O2=2H2OB．产物为无污染的水，属于环境友好型电池C．燃料电池的能量转化率可达100%D．H2在负极发生氧化反应(3)有人以化学反应：2Zn＋O2＋4H＋=2Zn2＋＋2H2O为基础设计出一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它靠人体内血液中溶有一定浓度的O2、H＋进行工作。则原电池的负极材料是________，负极上发生反应的电极反应式为______________________。【答案】(1)化学电共价吸热(2)C(3)ZnZn－2e－=Zn2＋【解析】(2)两个电极反应式相加，总电极反应式为2H2＋O2=2H2O，A正确；根据A分析，产物是H2O，对环境无污染，属于环境友好型电池，B正确；能量转化率不可能达到100%，C错误；氢气在负极被氧化，D正确。(3)负极发生氧化反应，所以该原电池的负极材料是Zn，电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋。8．由A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验。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)装置丙中溶液的酸性________(填“增强”“减弱”或“不变”)。(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是_______________________________。【答案】(1)A－2e－=A2＋(2)Cu2＋＋2e－=Cu(3)减弱(4)D>A>B>C【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，活泼性A>B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性B>C；丙中A上有气体产生，即H2产生，则A为正极，活泼性D>A，随着H＋的消耗，酸性减弱。9．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，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－，总反应式为Ag2O＋Zn=ZnO＋2Ag。根据反应式回答下列问题：(1)________是负极，Ag2O发生________反应。(2)电流由________极流向________极(填“Zn”或“Ag2O”)，当有1mol电子通过电路时，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”)。【答案】(1)Zn还原(2)Ag2OZn32.5(3)不变【解析】(1)根据电极反应式可知，Zn失电子被氧化，作负极，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流向正极，即电子从Zn极经外电路流向Ag2O极，电流方向与电子流向相反，当有1mol电子通过电路时，负极消耗Zn的质量是32.5g。(3)由总反应式可知，电池使用过程中KOH的物质的量不变。B组·能力提升10．(2019·广东汕头检测)某小组为研究原电池原理，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＋＋2e－=CuC．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，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色【答案】D11．某原电池的离子方程式是Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，该原电池正确的组成是()选项正极负极电解质溶液ACuZnHClBZnCuCuSO4CCuZnCuSO4DCuZnZnCl2【答案】C【解析】将Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu拆分为两个半反应：氧化反应(负极)为Zn－2e－=Zn2＋；还原反应(正极)为Cu2＋＋2e－=Cu。则该原电池的负极是Zn，正极是比锌不活泼的金属或导电的非金属，电解质溶液中含Cu2＋。12．将铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即产生电流，称为甲烷燃料电池。下列有关说法中错误的是()A．CH4在负极上反应，O2在正极上反应B．放电过程中电解质溶液的碱性减弱C．此电池总反应：CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2OD．此电池正极电极反应：O2＋4H＋＋4e－=2H2O【答案】D【解析】甲烷燃料电池中，燃料失电子发生氧化反应，所以CH4在负极上反应，O2得电子发生还原反应，所以O2在正极上反应，A正确；根据电池总反应CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O知，OH－参加反应，所以溶液中OH－浓度降低，溶液的碱性减弱，B、C正确；此电池的电解质溶液是KOH溶液，电极反应中不能出现H＋，D错误。13．将两极质量相同的铜棒和锌棒，用导线相连接后插入CuSO4溶液中，经过一段时间后，取出洗净后干燥并称重，两棒质量相差6.45g，导线中通过的电子的物质的量为()A．0.1mol B．0.2molC．0.3mol D．0.4mol【答案】A【解析】负极：Zn－2e－=Zn2＋，1molZn失去2mol电子减重65g；正极：Cu2＋＋2e－=Cu,1molCu2＋得到2mol电子增重64g；此时两极质量相差：65g＋64g＝129g。若两棒质量相差6.45g，则参加反应的锌及生成的铜均为0.05mol，应转移0.1mol电子。14．实验探究是提高学习效果的有力手段。陈颖同学用如下图所示装置研究原电池原理。下列说法错误的是()A．若将图1装置的Zn、Cu下端接触，Zn片逐渐溶解，Cu片上能看到气泡产生B．图2中H＋向Zn片移动C．若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快D．图2与图3中，Zn片减轻的质量相等时，正极产物的质量比为1∶32【答案】B【解析】Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池，Zn片逐渐溶解，Cu片上可看到有气泡产生，A正确；H＋带正电荷，应该向正极Cu片移动，B错误；由于Mg的失电子能力强于Zn，所以将Zn片改为Mg片后，电子转移速率加快，生成H2的速率也加快，C正确；图2中假设负极消耗65gZn，则转移2mol电子，正极产生2gH2，而图3中负极消耗65gZn，也转移2mol电子，则正极析出64gCu，正极产物的质量比为1∶32，D正确。15．(2019·广东揭阳检测)某化学兴趣小组的同学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、Al氢氧化钠溶液偏向Mg5Al、Zn浓硝酸偏向Al试根据表中的实验现象回答下列问题：(1)实验1、2中Al所作的电极(正极或负极)______(填“相同”或“不相同”)。_(2)对实验3完成下列填空：①铝为______极，电极反应式：_______________________________。②石墨为______极，电极反应式：_______________________________。③电池总反应方程式：_______________________________。(3)实验4中铝作________，理由是_______________________。写出铝电极的电极反应式：_______________________________。(4)解释实验5中电流计指针偏向铝的原因：______________________________________________________________。(5)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：_______________。【答案】(1)不相同(2)①负2Al－6e－=2Al3＋②正6H＋＋6e－=3H2↑③2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑(3)负极铝可以与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，而镁不与氢氧化钠溶液发生化学反应Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O(4)铝在浓硝酸中被钝化，Zn作原电池的负极，Al作原电池的正极，所以电流计指针偏向铝(5)另一个电极材料的活泼性和电解质溶液的氧化性【解析】在稀盐酸中，Mg比Al活泼，Mg作原电池的负极，Al作原电池的正极，电流计指针偏向Al；在稀盐酸中，Al比Cu活泼，Al作原电池的负极，Cu作原电池的正极，电流计指针偏向Cu。由此可知，原电池中电流计指针偏向正极。在实验3中电流计指针偏向石墨，由上述规律可知，在该原电池中铝作负极，石墨作正极。铝失去电子被氧化成铝离子，盐酸中的氢离子得到电子被还原为氢气。该实验的设计运用比较法探究铝电极在原电池中的作用。实验1、2、3中电解质溶液相同，电极材料不同；实验1和4比较的是电极材料相同，电解质溶液不同；实验5与其他实验比较的是电极材料和电解质溶液都不同。通过这些结果可以总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素。综合素养测评一、选择题：本题包括8小题，每小题3分，共24分，每小题只有一个选项符合题意。1．据报道，人类拟在太空建造巨大的集光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢：2H2Oeq\o(=,\s\up7(激光))2H2↑＋O2↑，下列说法正确的是()A．水的分解反应是放热反应B．氢气是一次能源C．使用氢气作燃料将会增加温室效应D．在这一反应中，光能转化为化学能2．下列说法不正确的是()A．原电池负极被氧化B．任何化学反应都能设计成原电池C．化学反应的速率和限度均可通过改变化学反应条件而改变D．化学反应达到平衡状态时，只要条件不改变，各物质的浓度就不再改变3.在如图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的下列叙述不正确的是()A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大B．a是正极，b是负极C．导线中有电子流动，电子从a极到b极D．a极上发生了氧化反应4．如图所示为800℃时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是()A．发生的反应可表示为2A(g)2B(g)＋C(g)B．前2minA的分解速率为0.1mol·L－1·min－1C．开始时，正、逆反应同时开始D．2min时，A、B、C的浓度之比为2315．下列图示变化为吸热反应的是()6．最新报道：科学家首次用X­射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：下列说法正确的是()A．CO和O生成CO2是吸热反应B．在该过程中，CO断键形成C和OC．CO和O生成了具有极性共价键的CO2D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程7．下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是()A．抗氧化剂B．调味剂C．着色剂D．增稠剂8．一定温度下，10mL0.40mol/LH2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A．0～6min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2mol/(L·min)B．6～10min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10－2mol/(L·min)C．反应至6min时，c(H2O2)＝0.30mol/LD．反应至6min时，H2O2分解了50%二、选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。9．已知2mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484kJ，且氧气中1molO=O键完全断裂时吸收能量496kJ，水蒸气中1molH—O键形成时放出能量463kJ，则氢气中1molH—H键断裂时吸收能量为()A．920kJB．557kJC．436kJD．188kJ10．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g)2Z(g)，其中X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()A．c(Z)＝0.3mol·L－1B．c(Y2)＝0.5mol·L－1C．c(X2)＝0.2mol·L－1D．c(Y2)＝0.6mol·L－111．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是()A．铜电极上发生还原反应B．电池工作一段时间后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))减小C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡12．某种以30%KOH溶液为电解质的氢氧燃料电池的公共汽车已在北京街头出现。下列有关该氢氧燃料电池的说法中，正确的是()A．H2在负极发生氧化反应B．供电时的总反应为2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2OC．氢氧燃料电池中H2和O2燃烧放出的热量转变为电能D．氢氧燃料电池不仅能量转化率高，而且产物是水，属于环境友好电池三、非选择题(本题包括4小题，共52分)13．(13分)在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子被称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ·mol－1表示。请认真观察下图，然后回答下列问题。(1)图中所示反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。(2)已知拆开1molH—H键、1molI—I键、1molH—I键分别需要吸收的能量为436kJ、151kJ、299kJ。则由1mol氢气和1mol碘反应生成HI会________(填“放出”或“吸收”)________kJ的热量。在化学反应过程中，是将________转化为________。(3)下列反应中，属于放热反应的是________(填序号，下同)，属于吸热反应的是________。①物质燃烧②炸药爆炸③酸碱中和反应④二氧化碳通过炽热的碳⑤食物因氧化而腐败⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应⑦铁粉与稀盐酸反应14．(13分)工业合成氨反应：N2＋3H22NH3是一个放热的可逆反应，反应条件是高温、高压，并且需要合适的催化剂。已知形成1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键放出的能量分别为436kJ、391kJ、946kJ。则：(1)若1molN2完全反应生成NH3可________(填“吸收”或“放出”)热量________kJ。(2)如果将1molN2和3molH2混合，使其充分反应，放出的热量总小于上述数值，其原因是____________________________。(3)实验室模拟工业合成氨时，在容积为2L的密闭容器内，反应经过10min后，生成10molNH3，则用N2表示的化学反应速率为________mol·L－1·min－1。(4)一定条件下，当合成氨的反应达到化学平衡时，下列说法正确的是________。a．正反应速率和逆反应速率相等b．正反应速率最大，逆反应速率为0c．N2的转化率达到最大值d．N2和H2的浓度相等e．N2、H2和NH3的体积分数相等f．反应达到最大限度15．(13分)【实验目的】利用所学知识，设计原电池装置。【实验用品】电极：镁条、铜片、铁片等。【电解质】果汁(橙汁、苹果汁、柠檬汁等)。【其他】导线、金属夹、发光二极管、500mL烧杯。【实验方案】①Cu—Mg原电池，电解质溶液为橙汁；②Cu—Fe原电池，电解质溶液为苹果汁；③Fe—Mg原电池，电解质溶液为柠檬汁。【实验操作】用导线分别将三种方案中的金属片连接到金属夹上，分别将金属片两两插入到盛有果汁的三个500mL的烧杯中，将发光二极管两端分别接在三种方案中金属活动性不同的金属夹上。观察现象，连接方式如图所示。【实验现象】三种方案中发光二极管均发光。【实验结论】原电池把化学能转变为电能。回答问题：(1)连接装置时活泼金属接二极管的________极上，较不活泼金属接二极管的________极上。(2)在方案①②中铜作电极情况：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在方案①③中镁作电极情况：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在方案②③中铁作电极情况：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)在方案③中负极反应为________________________________________________________________________，正极反应为________________________________________________________________________，总电池反应方程式为_________________________________________________