2020版新教材高中化學(xué)課時(shí)素養(yǎng)評(píng)價(jià)十化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化的重要應(yīng)用——化學(xué)電池（含解析）魯教版.docx

化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化的重要應(yīng)用化學(xué)電池 (40分鐘70分)一、選擇題(本題包括8小題,每小題5分,共40分)1.一種氫能的制取、貯存及利用如圖所示,圖示中能量轉(zhuǎn)化方式不涉及()A.電能化學(xué)能B.光能化學(xué)能C.化學(xué)能電能D.電能機(jī)械能【解析】選A。氫能的制取、貯存及利用未涉及電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的電解裝置部分,故選A;太陽(yáng)光照射,貯存氫氣,為光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,故不選B;氫氣燃料電池的使用,為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,故不選C;氫氣燃料電池車(chē)的運(yùn)動(dòng),為電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,故不選D。2.(2019棗莊高一檢測(cè))氫氧燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置,它是以鉑作電極,KOH溶液作電解液,總反應(yīng)為2H2+O22H2O,正極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-,下列敘述不正確的是()A.H2通入負(fù)極區(qū)B.O2通入正極區(qū)C.負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)D.正極發(fā)生氧化反應(yīng)【解析】選D。根據(jù)原電池的原理,還原性的物質(zhì)應(yīng)該在負(fù)極上發(fā)生反應(yīng),氧化性的物質(zhì)應(yīng)該在正極上發(fā)生反應(yīng),根據(jù)總反應(yīng),H2通入負(fù)極區(qū),O2通入正極區(qū),對(duì)應(yīng)的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)而正極發(fā)生還原反應(yīng)。 3.(2016上海高考)圖1是銅鋅原電池示意圖。圖2中,x軸表示實(shí)驗(yàn)時(shí)流入正極的電子的物質(zhì)的量,y軸表示()A.銅棒的質(zhì)量B.c(Zn2+)C.c(H+)D.c(SO42-)【解題指南】圖1裝置構(gòu)成原電池,Zn是負(fù)極,Cu是正極?！窘馕觥窟xC。在正極Cu上溶液中的H+獲得電子變?yōu)闅錃?銅棒的質(zhì)量不變,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由于Zn是負(fù)極,不斷發(fā)生反應(yīng)Zn-2e-Zn2+,所以溶液中c(Zn2+)增大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由于反應(yīng)不斷消耗H+,所以溶液的c(H+)逐漸降低,C項(xiàng)正確; SO42-不參加反應(yīng),其濃度不變,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(2018北京合格考)原電池原理的發(fā)現(xiàn)和各種電池裝置的發(fā)明,改變了人們的生活方式。下列關(guān)于如圖所示原電池裝置的說(shuō)法中,不正確的是()A.Zn為原電池的負(fù)極B.能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C.電子從Cu經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流向ZnD.Cu上發(fā)生的反應(yīng)為2H+2e-H2【解析】選C。由圖可知此裝置為原電池裝置,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,鋅為負(fù)極,電子由鋅經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流向銅,氫離子在銅極上得電子變?yōu)闅錃狻?.(2019濰坊高一檢測(cè))有a、b、c、d四個(gè)金屬電極,有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下:實(shí)驗(yàn)裝置部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象a極質(zhì)量減小,b極質(zhì)量增大b極有氣體產(chǎn)生,c極無(wú)變化d極溶解,c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是() A.abcdB.bcdaC.dabcD.abdc【解析】選C。裝置一是原電池,a極質(zhì)量減小,說(shuō)明a極金屬失電子形成離子,故a極金屬比b極金屬活潑;裝置二沒(méi)有形成原電池,可知b比c活潑,且c位于金屬活動(dòng)性順序表中氫的后面;裝置三形成原電池,易知d比c活潑;裝置四中,電流從a極流向d極,則電子是從d極流向a極,知d比a活潑。因此四種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)閐abc?！痉椒ㄒ?guī)律】金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱的判斷方法(1)與水或酸反應(yīng)置換出氫氣的難易程度。(2)最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的堿性強(qiáng)弱。(3)置換反應(yīng);活潑金屬置換不活潑金屬。(4)陽(yáng)離子氧化性的強(qiáng)弱。(5)通常情況下,原電池中負(fù)極金屬的活動(dòng)性強(qiáng)于正極金屬。6.(2019淄博高一檢測(cè))Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e-Mg2+B.正極反應(yīng)式為Ag+e-AgC.電池放電時(shí)Cl-由正極向負(fù)極遷移D.負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2OMg(OH)2+H2【解析】選B。根據(jù)題意,電池總反應(yīng)式為Mg+2AgClMgCl2+2Ag,正極反應(yīng)式為2AgCl+2e-2Cl-+ 2Ag,負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e-Mg2+,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)原電池來(lái)說(shuō),在電解質(zhì)溶液的內(nèi)部,陰離子由正極移向負(fù)極,C項(xiàng)正確;由于鎂是活潑金屬,則負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2OMg(OH)2+H2,D項(xiàng)正確。7.(2019南陽(yáng)高一檢測(cè))如圖所示裝置,檢流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),同時(shí)A極逐漸變粗,B極逐漸變細(xì),C為電解質(zhì)溶液,則A、B、C應(yīng)是下列各組中的()A.A是Zn,B是Cu,C為稀硫酸B.A是Cu,B是Zn,C為稀硫酸C.A是Fe,B是Ag,C為稀AgNO3溶液D.A是Ag,B是Fe,C為稀AgNO3溶液【解析】選D。A極逐漸變粗,說(shuō)明A極為原電池的正極,溶液中的金屬陽(yáng)離子得到電子后在A(yíng)極上析出;B極逐漸變細(xì),說(shuō)明B極為原電池的負(fù)極,失去電子后變成離子進(jìn)入溶液中。A和B兩項(xiàng)中的反應(yīng)為Zn+H2SO4ZnSO4+H2,則在A(yíng)選項(xiàng)中A極變細(xì),B選項(xiàng)中A極不變。C和D兩項(xiàng)中的反應(yīng)為Fe+2AgNO32Ag+Fe(NO3)2,其中C選項(xiàng)中A極變細(xì),D選項(xiàng)中A極變粗。8.依據(jù)氧化還原反應(yīng): 2Ag+(aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Ag(s),設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.電解質(zhì)溶液Y是CuSO4溶液B.電極X的材料是CuC.銀電極為電池的正極,其電極反應(yīng)為Ag+e-AgD.外電路中的電子是從X電極流向Ag電極【解析】選A。由電池反應(yīng)可知,電解質(zhì)溶液為AgNO3溶液而不是CuSO4溶液?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】1.(2019滁州高一檢測(cè))瓦斯分析儀(如圖甲)工作原理類(lèi)似燃料電池的工作原理,其裝置如圖乙所示,其中的固體電解質(zhì)是Y2O3-Na2O,O2-可以在其中自由移動(dòng)。下列有關(guān)敘述中正確的是()A.瓦斯分析儀工作時(shí),電池內(nèi)電路中電子由電極b流向電極aB.電極b是正極,O2-由電極a流向電極bC.電極a的反應(yīng)式為CH4+4O2-8e-CO2+2H2OD.當(dāng)固體電解質(zhì)中有1 mol O2-通過(guò)時(shí),電子轉(zhuǎn)移4 mol【解析】選C。電子不能在電池內(nèi)電路流動(dòng),只能在外電路中流動(dòng),A錯(cuò);電極b氧氣得電子,生成O2-,而電極a需要O2-作為反應(yīng)物,故O2-由正極(電極b)流向負(fù)極(電極a),B錯(cuò);甲烷所在電極a為負(fù)極,電極反應(yīng)為CH4+4O2-8e-CO2+2H2O,C正確;1 mol O2得4 mol電子生成2 mol O2-,故當(dāng)固體電解質(zhì)中有1 mol O2-通過(guò)時(shí),電子轉(zhuǎn)移2 mol,D錯(cuò)。2.金屬(M)-空氣電池的工作原理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()A.金屬M(fèi)作電池負(fù)極B.電解質(zhì)是熔融的MOC.正極的電極反應(yīng):O2+2H2O+4e-4OH-D.電池反應(yīng):2M+O2+2H2O2M(OH)2【解析】選B。金屬(M)-空氣電池中M失電子作負(fù)極,故A正確;根據(jù)傳遞M2+和OH-,可知電解質(zhì)是熔融的M(OH)2,故B錯(cuò)誤;空氣中的氧氣得電子作正極,電極反應(yīng)O2+2H2O+4e-4OH-,故C正確;電池總反應(yīng)為2M+O2+2H2O2M(OH)2,故D正確。二、非選擇題(本題包括2小題,共30分)9.(14分) (2019天津南開(kāi)區(qū)高一檢測(cè))為節(jié)省藥品和時(shí)間,甲、乙、丙三位同學(xué)用銅片、鋅片、稀硫酸、CuSO4溶液、直流電源、石墨電極、導(dǎo)線(xiàn)、燒杯、試管等中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)的藥品和儀器(用品),通過(guò)巧妙的構(gòu)思,設(shè)計(jì)了比較銅、鋅金屬活動(dòng)性相對(duì)強(qiáng)弱的系列實(shí)驗(yàn)。試填寫(xiě)下列空白:(1)甲同學(xué)分別將一小片銅片、鋅片置于燒杯底部(銅與鋅不接觸),向燒杯中小心加入稀硫酸,觀(guān)察到的現(xiàn)象是_。甲同學(xué)的設(shè)計(jì)思路是_。(2)乙同學(xué)接著甲的實(shí)驗(yàn),向燒杯中滴加_溶液,進(jìn)而觀(guān)察到的現(xiàn)象是_。乙同學(xué)作出鋅、銅金屬活動(dòng)性相對(duì)強(qiáng)弱的結(jié)論所依據(jù)的原理是_。(3)請(qǐng)你再單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)(試劑、儀器自選),探究和證實(shí)鋅、銅金屬活動(dòng)性的相對(duì)強(qiáng)弱(簡(jiǎn)要說(shuō)明操作和現(xiàn)象) _?！窘馕觥繌脑擃}的實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩?lái)看,是要用實(shí)驗(yàn)證明鋅和銅的金屬活動(dòng)性的相對(duì)強(qiáng)弱;從實(shí)驗(yàn)方法來(lái)看,有與酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡的快慢、構(gòu)成原電池時(shí)負(fù)極比正極活潑、置換反應(yīng)時(shí)的現(xiàn)象等。(1)甲同學(xué)用兩種金屬放到酸中觀(guān)察是否產(chǎn)生氣泡或產(chǎn)生氣泡的快慢來(lái)比較。(2)乙同學(xué)在甲的基礎(chǔ)上,加入CuSO4溶液觀(guān)察現(xiàn)象。鋅與少量硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)生成的銅附在鋅表面形成微型原電池,加快了反應(yīng)速率,產(chǎn)生氣泡的速率加快,說(shuō)明鋅比銅活潑。(3)最后要設(shè)計(jì)一種方案,可以從氧化還原反應(yīng)的先后順序去證明金屬的活潑性,即與同種氧化劑接觸時(shí),活潑性強(qiáng)的金屬先與氧化劑反應(yīng),活潑性弱的金屬后與氧化劑反應(yīng),因此可以將鋅、銅分別同時(shí)加入少量淺綠色的氯化亞鐵溶液中,加入鋅的溶液褪色,說(shuō)明鋅比銅活潑。答案:(1)鋅片上有氣泡產(chǎn)生,銅片上無(wú)氣泡鋅能置換出酸中的氫,而銅不能(2)CuSO4鋅片上有紅色的銅析出,鋅片上產(chǎn)生氣泡的速率明顯加快活潑金屬可以把不活潑金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)(或Zn、Cu、稀硫酸組成原電池,Zn為負(fù)極)(3)分別取一小片銅片與鋅片置于兩支試管中,向試管中加入少量淺綠色的FeCl2溶液,片刻后,加鋅片的試管中溶液的顏色褪去,溶液近乎無(wú)色(其他合理答案也可)10.(16分)微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用,有一種銀鋅電池,其電極分別是Ag2O和Zn,電解質(zhì)溶液為KOH溶液,總反應(yīng)為Ag2O+ZnZnO+2Ag,其中一個(gè)電極反應(yīng)為Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-。(1)判斷正負(fù)極的材料。提示:根據(jù)電池總反應(yīng)可知,Zn失電子被氧化而溶解,Ag2O得電子被還原發(fā)生還原反應(yīng)。因此Zn為負(fù)極材料,Ag2O為正極材料。(2)寫(xiě)出另一電極的電極反應(yīng)式,并判斷反應(yīng)類(lèi)型。提示:Zn+2OH-2e-ZnO+H2O,氧化反應(yīng)。利用總的電池反應(yīng)減去一極的電極反應(yīng)式,就可以得到另一極的電極反應(yīng)式。(3)判斷電池工作時(shí),電子的流動(dòng)方向和電解質(zhì)溶液中離子的流動(dòng)方向。提示:電池工作時(shí),電子由負(fù)極經(jīng)外電路到正極,即電子從Zn極經(jīng)外電路到Ag2O極。溶液中的陽(yáng)離子流向電池的正極(Ag2O),陰離子流向電池的負(fù)極(Zn)。(4)在電池使用的過(guò)程中,電解質(zhì)溶液中KOH的物質(zhì)的量怎樣變化?提示:不變。電池中KOH只起增強(qiáng)導(dǎo)電的作用,不參與反應(yīng),故電池使用過(guò)程中KOH的物質(zhì)的量不變。(5)當(dāng)電池工作時(shí)通過(guò)電路對(duì)外提供了1 mol電子,計(jì)算消耗的負(fù)極的質(zhì)量。提示:32.5 g。根據(jù)電極反應(yīng)式,1 mol Zn失2 mol電子,因此當(dāng)通過(guò)1 mol電子時(shí),負(fù)極消耗Zn的物質(zhì)的量為0.5 mol,其質(zhì)量為32.5 g。 (20分鐘30分)一、選擇題(本題包括3小題,每小題5分,共15分)11.(2019日照高一檢測(cè))美國(guó)NASA曾開(kāi)發(fā)一種鐵-空氣二次電池。該電池放電時(shí),其原理如圖所示,電池反應(yīng)為2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2。有關(guān)該電池放電時(shí)的說(shuō)法正確的是()A.電極a質(zhì)量不變B.電極b為電池負(fù)極C.電子由電極a經(jīng)負(fù)載流向電極bD.由電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能【解析】選C。從已知的反應(yīng)原理看,Fe在反應(yīng)過(guò)程中失去電子,則在原電池的負(fù)極發(fā)生反應(yīng),O2在反應(yīng)過(guò)程中得到電子,則在原電池的正極發(fā)生反應(yīng)。電極a上Fe失去電子生成Fe2+,并進(jìn)一步變成Fe(OH)2,所以電極a的質(zhì)量增大,A錯(cuò)誤;電極b上O2得到電子,作原電池的正極,B錯(cuò)誤;電子從負(fù)極流出,經(jīng)過(guò)外電路流向正極,C正確;原電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置,D錯(cuò)誤。12.(2019南昌高一檢測(cè))分析如圖所示的四個(gè)原電池裝置,其中結(jié)論正確的是() A.中Mg作為負(fù)極,中Fe作為負(fù)極B.中Mg作為正極,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-2OH-+H2C.中Fe作為負(fù)極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+D.中Cu作為正極,電極反應(yīng)式為2H+2e-H2【解析】選B。Mg比Al活潑,在中Mg作負(fù)極,但在NaOH溶液中,Mg不反應(yīng),而Al可以反應(yīng),故中Al是負(fù)極。在濃硝酸中鐵會(huì)鈍化,故Cu為負(fù)極,Fe為正極。在中由于不斷向Cu極附近通入空氣,而O2比溶液中的H+得電子能力強(qiáng),故Fe失去電子,在Cu極O2得到電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-?！痉椒ㄒ?guī)律】原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法復(fù)雜電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě):正、負(fù)極反應(yīng)式相加即可得到原電池總反應(yīng)式,相加時(shí)應(yīng)注意正、負(fù)極得失電子數(shù)目要相等。因此,復(fù)雜的電極反應(yīng)式=原電池總反應(yīng)-簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)式。13.(2018山東合格考)如圖所示,將鋅片和銅片按不同方式插入稀硫酸中,下列說(shuō)法正確的是()A.甲中電子經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)從銅片流向鋅片B.兩燒杯中鋅片上均發(fā)生還原反應(yīng)C.兩燒杯中銅片表面均無(wú)氣泡產(chǎn)生D.一段時(shí)間后,兩燒杯中溶液的c(H+)均減小【解析】選D。甲中鋅是負(fù)極,銅是正極,電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流向銅片,A錯(cuò)誤;鋅失電子變?yōu)殇\離子,發(fā)生了氧化反應(yīng),B錯(cuò)誤;甲中氫離子得電子變?yōu)闅錃?在銅片上析出,C錯(cuò)誤;兩個(gè)裝置中均發(fā)生鋅和氫離子反應(yīng)生成氫氣的反應(yīng),所以氫離子濃度均減小,D正確。二、非選擇題(本題包括1小題,共15分)14.給你提供純鋅、純銅片和500 mL 0.2 molL-1的H2SO4溶液、導(dǎo)線(xiàn)、1 000 mL量筒。試用如圖裝置來(lái)測(cè)定鋅和稀硫酸反應(yīng)時(shí)在某段時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的電子的物質(zhì)的量。(1)如圖所示,裝置氣密性良好,且1 000 mL量筒中已充滿(mǎn)了水,則開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí),首先要_。(2)a電極的反應(yīng)式為_(kāi),b電極的反應(yīng)式為_(kāi)。(3)如果將a、b兩電極的電極材料對(duì)調(diào),U形管中將出現(xiàn)的現(xiàn)象是_。(4)當(dāng)量筒中收集到672 mL氣體時(shí)(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的電子的物質(zhì)的量是_?！窘馕觥?(1)要形成原電池,需要閉合線(xiàn)路,故首先要用導(dǎo)線(xiàn)把a(bǔ)、b兩電極連接起