2020版新教材高中化學課時素養(yǎng)評價十化學反應能量轉化的重要應用——化學電池（含解析）魯教版.docx

化學反應能量轉化的重要應用化學電池 (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,圖示中能量轉化方式不涉及()A.電能化學能B.光能化學能C.化學能電能D.電能機械能【解析】選A。氫能的制取、貯存及利用未涉及電能轉化為化學能的電解裝置部分,故選A;太陽光照射,貯存氫氣,為光能轉化為化學能,故不選B;氫氣燃料電池的使用,為化學能轉化為電能,故不選C;氫氣燃料電池車的運動,為電能轉化為機械能,故不選D。2.(2019棗莊高一檢測)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,總反應為2H2+O22H2O,正極反應為O2+2H2O+4e-4OH-,下列敘述不正確的是()A.H2通入負極區(qū)B.O2通入正極區(qū)C.負極發(fā)生氧化反應D.正極發(fā)生氧化反應【解析】選D。根據原電池的原理,還原性的物質應該在負極上發(fā)生反應,氧化性的物質應該在正極上發(fā)生反應,根據總反應,H2通入負極區(qū),O2通入正極區(qū),對應的負極發(fā)生氧化反應而正極發(fā)生還原反應。 3.(2016上海高考)圖1是銅鋅原電池示意圖。圖2中,x軸表示實驗時流入正極的電子的物質的量,y軸表示()A.銅棒的質量B.c(Zn2+)C.c(H+)D.c(SO42-)【解題指南】圖1裝置構成原電池,Zn是負極,Cu是正極。【解析】選C。在正極Cu上溶液中的H+獲得電子變?yōu)闅錃?銅棒的質量不變,A項錯誤;由于Zn是負極,不斷發(fā)生反應Zn-2e-Zn2+,所以溶液中c(Zn2+)增大,B項錯誤;由于反應不斷消耗H+,所以溶液的c(H+)逐漸降低,C項正確; SO42-不參加反應,其濃度不變,D項錯誤。4.(2018北京合格考)原電池原理的發(fā)現和各種電池裝置的發(fā)明,改變了人們的生活方式。下列關于如圖所示原電池裝置的說法中,不正確的是()A.Zn為原電池的負極B.能將化學能轉化為電能C.電子從Cu經導線流向ZnD.Cu上發(fā)生的反應為2H+2e-H2【解析】選C。由圖可知此裝置為原電池裝置,化學能轉化為電能,鋅為負極,電子由鋅經導線流向銅,氫離子在銅極上得電子變?yōu)闅錃狻?.(2019濰坊高一檢測)有a、b、c、d四個金屬電極,有關的實驗裝置及部分實驗現象如下:實驗裝置部分實驗現象a極質量減小,b極質量增大b極有氣體產生,c極無變化d極溶解,c極有氣體產生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動性順序是() A.abcdB.bcdaC.dabcD.abdc【解析】選C。裝置一是原電池,a極質量減小,說明a極金屬失電子形成離子,故a極金屬比b極金屬活潑;裝置二沒有形成原電池,可知b比c活潑,且c位于金屬活動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性順序為dabc?！痉椒ㄒ?guī)律】金屬活動性強弱的判斷方法(1)與水或酸反應置換出氫氣的難易程度。(2)最高價氧化物對應的水化物的堿性強弱。(3)置換反應;活潑金屬置換不活潑金屬。(4)陽離子氧化性的強弱。(5)通常情況下,原電池中負極金屬的活動性強于正極金屬。6.(2019淄博高一檢測)Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是()A.負極反應式為Mg-2e-Mg2+B.正極反應式為Ag+e-AgC.電池放電時Cl-由正極向負極遷移D.負極會發(fā)生副反應Mg+2H2OMg(OH)2+H2【解析】選B。根據題意,電池總反應式為Mg+2AgClMgCl2+2Ag,正極反應式為2AgCl+2e-2Cl-+ 2Ag,負極反應式為Mg-2e-Mg2+,A項正確,B項錯誤;對原電池來說,在電解質溶液的內部,陰離子由正極移向負極,C項正確;由于鎂是活潑金屬,則負極會發(fā)生副反應Mg+2H2OMg(OH)2+H2,D項正確。7.(2019南陽高一檢測)如圖所示裝置,檢流計指針發(fā)生偏轉,同時A極逐漸變粗,B極逐漸變細,C為電解質溶液,則A、B、C應是下列各組中的()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,說明A極為原電池的正極,溶液中的金屬陽離子得到電子后在A極上析出;B極逐漸變細,說明B極為原電池的負極,失去電子后變成離子進入溶液中。A和B兩項中的反應為Zn+H2SO4ZnSO4+H2,則在A選項中A極變細,B選項中A極不變。C和D兩項中的反應為Fe+2AgNO32Ag+Fe(NO3)2,其中C選項中A極變細,D選項中A極變粗。8.依據氧化還原反應: 2Ag+(aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Ag(s),設計的原電池如圖所示。下列有關說法中錯誤的是()A.電解質溶液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。由電池反應可知,電解質溶液為AgNO3溶液而不是CuSO4溶液?！狙a償訓練】1.(2019滁州高一檢測)瓦斯分析儀(如圖甲)工作原理類似燃料電池的工作原理,其裝置如圖乙所示,其中的固體電解質是Y2O3-Na2O,O2-可以在其中自由移動。下列有關敘述中正確的是()A.瓦斯分析儀工作時,電池內電路中電子由電極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的反應式為CH4+4O2-8e-CO2+2H2OD.當固體電解質中有1 mol O2-通過時,電子轉移4 mol【解析】選C。電子不能在電池內電路流動,只能在外電路中流動,A錯;電極b氧氣得電子,生成O2-,而電極a需要O2-作為反應物,故O2-由正極(電極b)流向負極(電極a),B錯;甲烷所在電極a為負極,電極反應為CH4+4O2-8e-CO2+2H2O,C正確;1 mol O2得4 mol電子生成2 mol O2-,故當固體電解質中有1 mol O2-通過時,電子轉移2 mol,D錯。2.金屬(M)-空氣電池的工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A.金屬M作電池負極B.電解質是熔融的MOC.正極的電極反應:O2+2H2O+4e-4OH-D.電池反應:2M+O2+2H2O2M(OH)2【解析】選B。金屬(M)-空氣電池中M失電子作負極,故A正確;根據傳遞M2+和OH-,可知電解質是熔融的M(OH)2,故B錯誤;空氣中的氧氣得電子作正極,電極反應O2+2H2O+4e-4OH-,故C正確;電池總反應為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天津南開區(qū)高一檢測)為節(jié)省藥品和時間,甲、乙、丙三位同學用銅片、鋅片、稀硫酸、CuSO4溶液、直流電源、石墨電極、導線、燒杯、試管等中學化學常見的藥品和儀器(用品),通過巧妙的構思,設計了比較銅、鋅金屬活動性相對強弱的系列實驗。試填寫下列空白:(1)甲同學分別將一小片銅片、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,觀察到的現象是_。甲同學的設計思路是_。(2)乙同學接著甲的實驗,向燒杯中滴加_溶液,進而觀察到的現象是_。乙同學作出鋅、銅金屬活動性相對強弱的結論所依據的原理是_。(3)請你再單獨設計一個簡單的實驗(試劑、儀器自選),探究和證實鋅、銅金屬活動性的相對強弱(簡要說明操作和現象) _?！窘馕觥繌脑擃}的實驗目的來看,是要用實驗證明鋅和銅的金屬活動性的相對強弱;從實驗方法來看,有與酸反應產生氣泡的快慢、構成原電池時負極比正極活潑、置換反應時的現象等。(1)甲同學用兩種金屬放到酸中觀察是否產生氣泡或產生氣泡的快慢來比較。(2)乙同學在甲的基礎上,加入CuSO4溶液觀察現象。鋅與少量硫酸銅發(fā)生置換反應生成的銅附在鋅表面形成微型原電池,加快了反應速率,產生氣泡的速率加快,說明鋅比銅活潑。(3)最后要設計一種方案,可以從氧化還原反應的先后順序去證明金屬的活潑性,即與同種氧化劑接觸時,活潑性強的金屬先與氧化劑反應,活潑性弱的金屬后與氧化劑反應,因此可以將鋅、銅分別同時加入少量淺綠色的氯化亞鐵溶液中,加入鋅的溶液褪色,說明鋅比銅活潑。答案:(1)鋅片上有氣泡產生,銅片上無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,鋅片上產生氣泡的速率明顯加快活潑金屬可以把不活潑金屬從其鹽溶液中置換出來(或Zn、Cu、稀硫酸組成原電池,Zn為負極)(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,溶液近乎無色(其他合理答案也可)10.(16分)微型紐扣電池在現代生活中有廣泛應用,有一種銀鋅電池,其電極分別是Ag2O和Zn,電解質溶液為KOH溶液,總反應為Ag2O+ZnZnO+2Ag,其中一個電極反應為Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-。(1)判斷正負極的材料。提示:根據電池總反應可知,Zn失電子被氧化而溶解,Ag2O得電子被還原發(fā)生還原反應。因此Zn為負極材料,Ag2O為正極材料。(2)寫出另一電極的電極反應式,并判斷反應類型。提示:Zn+2OH-2e-ZnO+H2O,氧化反應。利用總的電池反應減去一極的電極反應式,就可以得到另一極的電極反應式。(3)判斷電池工作時,電子的流動方向和電解質溶液中離子的流動方向。提示:電池工作時,電子由負極經外電路到正極,即電子從Zn極經外電路到Ag2O極。溶液中的陽離子流向電池的正極(Ag2O),陰離子流向電池的負極(Zn)。(4)在電池使用的過程中,電解質溶液中KOH的物質的量怎樣變化?提示:不變。電池中KOH只起增強導電的作用,不參與反應,故電池使用過程中KOH的物質的量不變。(5)當電池工作時通過電路對外提供了1 mol電子,計算消耗的負極的質量。提示:32.5 g。根據電極反應式,1 mol Zn失2 mol電子,因此當通過1 mol電子時,負極消耗Zn的物質的量為0.5 mol,其質量為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)美國NASA曾開發(fā)一種鐵-空氣二次電池。該電池放電時,其原理如圖所示,電池反應為2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2。有關該電池放電時的說法正確的是()A.電極a質量不變B.電極b為電池負極C.電子由電極a經負載流向電極bD.由電能轉變?yōu)榛瘜W能【解析】選C。從已知的反應原理看,Fe在反應過程中失去電子,則在原電池的負極發(fā)生反應,O2在反應過程中得到電子,則在原電池的正極發(fā)生反應。電極a上Fe失去電子生成Fe2+,并進一步變成Fe(OH)2,所以電極a的質量增大,A錯誤;電極b上O2得到電子,作原電池的正極,B錯誤;電子從負極流出,經過外電路流向正極,C正確;原電池是一種將化學能轉變成電能的裝置,D錯誤。12.(2019南昌高一檢測)分析如圖所示的四個原電池裝置,其中結論正確的是() A.中Mg作為負極,中Fe作為負極B.中Mg作為正極,電極反應式為2H2O+2e-2OH-+H2C.中Fe作為負極,電極反應式為Fe-2e-Fe2+D.中Cu作為正極,電極反應式為2H+2e-H2【解析】選B。Mg比Al活潑,在中Mg作負極,但在NaOH溶液中,Mg不反應,而Al可以反應,故中Al是負極。在濃硝酸中鐵會鈍化,故Cu為負極,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,故Fe失去電子,在Cu極O2得到電子發(fā)生還原反應,電極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-?！痉椒ㄒ?guī)律】原電池電極反應式的書寫方法復雜電極反應式的書寫:正、負極反應式相加即可得到原電池總反應式,相加時應注意正、負極得失電子數目要相等。因此,復雜的電極反應式=原電池總反應-簡單的電極反應式。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,下列說法正確的是()A.甲中電子經導線從銅片流向鋅片B.兩燒杯中鋅片上均發(fā)生還原反應C.兩燒杯中銅片表面均無氣泡產生D.一段時間后,兩燒杯中溶液的c(H+)均減小【解析】選D。甲中鋅是負極,銅是正極,電子由鋅片經導線流向銅片,A錯誤;鋅失電子變?yōu)殇\離子,發(fā)生了氧化反應,B錯誤;甲中氫離子得電子變?yōu)闅錃?在銅片上析出,C錯誤;兩個裝置中均發(fā)生鋅和氫離子反應生成氫氣的反應,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、導線、1 000 mL量筒。試用如圖裝置來測定鋅和稀硫酸反應時在某段時間內通過導線的電子的物質的量。(1)如圖所示,裝置氣密性良好,且1 000 mL量筒中已充滿了水,則開始實驗時,首先要_。(2)a電極的反應式為_,b電極的反應式為_。(3)如果將a、b兩電極的電極材料對調,U形管中將出現的現象是_。(4)當量筒中收集到672 mL氣體時(標準狀況下),通過導線的電子的物質的量是_?！窘馕觥?(1)要形成原電池,需要閉合線路,故首先要用導線把a、b兩電極連接起