高中化学必修第二册第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(NiCd)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．下列说法正确的是()图1图2A．图1所示装置能将化学能转变为电能B．图2所示反应为CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑C．锌锰干电池属于一次电池，其中的石墨棒作负极D．一段时间后，图1中锌棒质量减小【答案】D6．如右图所示，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．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】D8．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，正极是不如锌活泼的金属或导电的非金属，电解质溶液中含Cu2+。9．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________(填“离子”或“共价”)键，分解海水的反应属于______(填“放热”或“吸热”)反应。(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的一定浓度的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+。10．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，即有H2产生，则A为正极，活泼性D＞A，随着H＋的消耗，酸性减弱。11．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电子减轻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．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2H＋＋2e－=H2↑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中电极材料相同，电解质溶液不同；实验5与其他实验比较，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。课后测评一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.(山东安丘一中检测)如图所示,a、b是地球表面上不同纬度上的两个点,如果把地球看作是一个球体,a、b两点随地球自转做匀速圆周运动,这两个点具有大小相同的()A.线速度 B.加速度C.角速度 D.轨道半径答案C解析a、b相对静止且绕同一转轴转动,所以它们的角速度相同,C正确。2.(广东佛山模拟)图示为公路自行车赛中运动员在水平路面上转弯的情景,运动员在通过弯道时如果控制不当会发生侧滑而摔离正常比赛路线,将运动员与自行车看成整体,下列说法正确的是()A.运动员转弯所需向心力由重力与地面对车轮的支持力的合力提供B.运动员转弯所需向心力由地面对车轮的摩擦力提供C.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心D.发生侧滑是因为运动员受到的合外力大于所需的向心力答案B解析转弯时的向心力为沿半径方向的合力,C错误;运动员转弯时,地面对车轮的摩擦力提供所需的向心力,故A错误,B正确;当Ff<mv2r,即静摩擦力不足以提供所需向心力时,就会发生侧滑,3.两根长度不同的细线下面分别悬挂两个小球,细线上端固定在同一点,若两个小球以相同的角速度绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动,则两个摆球在运动过程中,相对位置关系示意图正确的是()答案B解析小球做匀速圆周运动,对其受力分析如图所示,则有mgtanθ=mω2Lsinθ,整理得Lcosθ=gω2,则两球处于同一高度,故4.如图是自行车传动装置的示意图,其中Ⅰ是半径为R1的大链轮,Ⅱ是半径为R2的小飞轮,Ⅲ是半径为R3的后轮,假设脚踏板的转速为n(单位:r/s),则自行车后轮边缘的线速度为()A.πnR1RC.2πnR2答案D解析转速为单位时间内转过的圈数,所以ω=2πn,因为要测量自行车后轮Ⅲ边缘上的线速度的大小,根据题意知,轮Ⅰ和轮Ⅱ边缘上的线速度大小相等,据v=rω可知,R1ω1=R2ω2,已知ω1=2πn,则轮Ⅱ的角速度ω2=R1R2ω1=2πnR1R2。因为轮Ⅱ和轮Ⅲ共轴,所以转动的ω相等即ω3=ω2,根据v=rω可知,v3=R5.(北京交大附中检测)一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动,圆盘半径为R,甲、乙两物体质量分别为M和m(M>m),它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为压力的μ倍,两物体用一根长为L(L<R)的轻绳连在一起,如图所示,若将甲物体放在转轴的位置上,甲、乙之间的轻绳刚好沿半径方向被拉直,要使两物体与圆盘不发生相对滑动,则圆盘旋转的角速度最大不得超过(两物体均可看作质点,重力加速度为g)()A.μ(Mg-mgC.μ(Mg+mg答案D解析对乙,由牛顿第二定律得FT+μmg=mω2L,对甲,由平衡条件得FT=Ff,当FT=μMg时,FT最大,此时ω最大,此时ω=μ(Mg+mg6.(江苏苏州月考)家用台式计算机上的硬磁盘的磁道和扇区如图所示。这块硬磁盘共有9216个磁道(即9216个不同半径的同心圆),每个磁道分成8192个扇区(每扇区为18192A.每个字节在磁道上所占用的磁道长度都相同B.不计磁头转移磁道的时间,计算机读完该硬盘所需时间约为77sC.读取每个字节所用时间都相同,约为2.0×10-11sD.该硬盘的容量约为4×1012个字节答案B解析每个磁道扇区数相同,每个扇区可记录字节数相同,即每个磁道上可记录字节数相同,但各磁道半径不同,所以不同磁道上每个字节所占用的磁道长度不同,A错误;电动机使磁盘以7200r/min的转速匀速转动,则每读取一个磁道所用时间为t=607200s=1120s,该硬磁盘共有9216个磁道,所以读完该硬盘共需要时间t总=9216t=77s,B正确;每个磁道分成8192个扇区,每个扇区可以记录512个字节,所以每个磁道共可以记录的字节数为n=8192×512=4194304,所以读取每个字节所用时间为t'=tn=2.0×10-9s,C错误;该硬盘所容纳字节个数为9216n=47.(山西汾阳中学高一下期中)如图所示,汽车在水平公路上做匀速圆周运动。已知图中双向四车道的总宽度为15m,内车道内边缘半径为105m。假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.75,g取10m/s2,则汽车()A.所受的合力可能为零B.所需的向心力由重力和支持力的合力提供C.速度不能超过30m/sD.速度不能超过41m/s答案C解析汽车在水平公路上做匀速圆周运动,所受合外力提供向心力,不可能为零;汽车在竖直方向受重力和支持力的作用,这两个力的合力为零,水平方向受摩擦力作用,提供汽车所需向心力,选项A、B错误。汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.75,即Ffm=0.75mg,汽车受最大静摩擦力时,根据牛顿第二定律有Ffm=mv2r,当r最大时,汽车有最大安全行驶速度vm,由题意rm=15m+105m=120m,则vm=Ffmrmm=0.75×10×120二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)8.(浙江杭州模拟)如图所示,甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车场景,甲、乙两图的过山车在轨道的外侧做圆周运动,丙、丁两图的过山车在轨道的内侧做圆周运动,两种过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成),把过山车套在了轨道上,四个图中轨道的半径都为R,下列说法正确的是()A.甲图中,当过山车以一定的速度通过轨道最高点时,座椅一定给人向上的力B.乙图中,当过山车以一定的速度通过轨道最低点时,安全带一定给人向上的力C.丙图中,当过山车以一定的速度通过轨道最低点时,座椅一定给人向上的力D.丁图中,过山车通过最高点的最小速度为gR答案BC解析当过山车以一定速度通过最高点时,mv2R=mg-FN,FN可以为0,故A错误;当FN≠0时最小速度应大于gR,故D错误;当过山车通过最低点时FN-mg=mv2R,FN=mg+mv2R>mg,F9.(山东安丘月考)公路转弯处外侧的郭先生家门口,连续发生了多起车辆侧翻事故。经交警调查,画出的现场示意图如图所示。为了避免车辆侧翻事故再次发生,很多人提出了建议,下列建议合理的是()A.提醒司机不要超速转弯 B.提醒司机以更小半径转弯C.增大车轮与路面间的粗糙程度 D.使弯道路面内侧低外侧高答案ACD解析汽车侧翻是提供的向心力小于它转弯时所需要的向心力,要避免侧翻减小F需,或增大F供,F需=mv2R,所以A合理,B不合理,F供可由摩擦力或弯道路面处重力的分力提供,所以C、10.飞机飞行时除受到发动机的推力和空气阻力外,还受到重力和机翼的升力,机翼的升力垂直于机翼所在平面向上。当飞机在空中盘旋时机翼的内侧倾斜(如图所示),以保证重力和机翼升力的合力提供向心力。设飞机以速率v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动时机翼与水平面成θ角,飞行周期为T,则下列说法正确的是()A.若飞行速率v不变,θ增大,则半径R减小B.若飞行速率v不变,θ增大,则周期T减小C.若θ不变,飞行速率v增大,则半径R减小D.若飞行速率v增大,θ增大,则周期T一定不变答案AB解析由于重力和机翼升力的合力提供向心力,如图所示,得mgtanθ=mv2R=m4π2T2R,解得v=gRtanθ,T=2πRgtanθ。若飞行速率v不变,θ增大,由v=gRtanθ知R减小,故A正确;若飞行速率v不变,θ增大,R减小,由T=2πRgtanθ知T减小,故B正确;若θ不变,飞行速率v增大,由v=gRtanθ知R增大,故C错误三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(8分)用如图所示的装置可以做“探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系”的实验。(1)本实验采用的科学方法是。

(2)通过实验可以得到的结论是。

A.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度成正比B.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与线速度的大小成正比C.在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比D.在质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与半径成反比答案(1)控制变量法(2)C解析(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时,需先控制某些量不变,研究另外两个物理量的关系,该方法为控制变量法。(2)结合题图,根据F向=mω2r=mv2r可知,选项12.(10分)(湖北武汉高一期中)某同学做验证向心力大小与线速度关系的实验,装置如图所示,一轻质细线上端固定在力传感器上,下端悬挂一小钢球,钢球静止时刚好位于光电门中央。主要实验步骤如下:①用游标卡尺测出钢球直径d;②将钢球悬挂并保持静止,记下此时力传感器示数F1,用米尺量出细线长L;③将钢球拉到适当高度处由静止释放,光电门、计时器测出钢球的遮光时间为t,力传感器示数的最大值为F2。已知当地的重力加速度大小为g,请用上述测得的物理量表示。(1)钢球经过光电门时的线速度表达式v=,向心力表达式F向=mv2R=(2)钢球经过光电门时所受合力的表达式F合=。

(3)若在实验误差允许的范围内F向=F合,则验证了向心力大小与线速度的关系。该实验可能的误差有:。(写出一条即可)

答案(1)dtF1d2gt解析(1)钢球的直径为d,遮光时间为t,所以钢球通过光电门的速度v=dt;根据题意知,钢球做圆周运动的半径为R=L+d2,钢球质量m=F1g,则向心力表达式为F(2)钢球经过光电门时只受重力和细线的拉力,由分析可知,钢球通过光电门时,细线的拉力最大,大小为F2,故所受合力为F合=F2-F1。(3)根据向心力表达式知,可能在测量细线长度时存在误差。13.(10分)如图所示,直径为d的纸制圆筒以角速度ω绕垂直纸面的轴O匀速转动(图示为截面)。从枪口发射的子弹沿直径穿过圆筒。若子弹在圆筒旋转时,在圆周上留下a、b两个弹孔,已知aO与bO之间夹角为θ,求子弹的速度(忽略子弹在空中的下坠)。答案ωd(2k解析子弹射出后