新教材2023年高中化學(xué)第6章化學(xué)反應(yīng)與能量第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與電能提能作業(yè)新人教版必修第二冊(cè)

第六章第1節(jié)第2課時(shí)基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)一、選擇題(每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1．將鐵片和銀片用導(dǎo)線連接置于同一稀鹽酸溶液中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，下列各項(xiàng)敘述正確的是(D)A．負(fù)極有Cl2逸出，正極有H2逸出B．負(fù)極附近Cl－的濃度減小C．正極附近Cl－的濃度逐漸增大D．溶液中Cl－的濃度基本不變解析：鐵片、銀片、稀鹽酸構(gòu)成的原電池，負(fù)極反應(yīng)Fe－2e－=Fe2＋，正極反應(yīng)2H＋＋2e－=H2↑，溶液中陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極，負(fù)極附近Cl－濃度變大，但整個(gè)溶液中Cl－濃度不變，只有D項(xiàng)正確。2．電子計(jì)算機(jī)所用紐扣電池的兩極材料為鋅和氧化銀，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其電極反應(yīng)式：Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－。下列判斷正確的是(B)A．鋅為正極，Ag2O為負(fù)極B．鋅為負(fù)極，Ag2O為正極C．該電池工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D．該電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)溶液的pH增大解析：根據(jù)化合價(jià)變化可知Zn被氧化，應(yīng)為電池的負(fù)極，則正極為Ag2O，故A錯(cuò)誤，B正確；原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故C錯(cuò)誤；原電池工作時(shí)，負(fù)極發(fā)生反應(yīng)Zn－2e－＋2OH－=ZnO＋H2O，OH－濃度減小，溶液的pH減小，故D錯(cuò)誤。3．魚(yú)雷是一種水中兵器。它可從艦艇、飛機(jī)上發(fā)射，它發(fā)射后可自己控制航行方向和深度，遇到艦船，只要一接觸就可以爆炸。用于攻擊敵方水面艦船和潛艇，也可以用于封鎖港口和狹窄水道。魚(yú)雷采用Al－Ag2O動(dòng)力電池，以溶有氫氧化鉀的流動(dòng)海水為電解液，電池反應(yīng)為2Al＋3Ag2O＋2KOH=6Ag＋2KAlO2＋H2O，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A．Ag2O為電池的正極B．Al在電池反應(yīng)中被氧化C．電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Al極D．溶液中的OH－向Al極遷移解析：A項(xiàng)，根據(jù)原電池工作原理，Al化合價(jià)升高，失電子的作負(fù)極，即鋁單質(zhì)作負(fù)極，則Ag2O作電池的正極，正確；B項(xiàng)，根據(jù)電池總反應(yīng)，鋁的化合價(jià)升高，被氧化，正確；C項(xiàng)，根據(jù)原電池工作原理，外電路中電子從負(fù)極流向正極，由鋁流向氧化銀，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，根據(jù)原電池工作原理，陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，即OH－移向Al極，正確。4．原電池是化學(xué)電源的雛形。若保持如圖裝置原電池的電池反應(yīng)式不變，下列說(shuō)法中正確的是(D)A．Zn換成FeB．稀H2SO4換成CuSO4溶液C．稀H2SO4換成蔗糖溶液D．Cu換成石墨解析：如果Zn換為Fe，則負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，電池反應(yīng)式發(fā)生改變，故A錯(cuò)誤；稀硫酸換為硫酸銅，正極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，電池反應(yīng)式發(fā)生改變，故B錯(cuò)誤；稀硫酸換為蔗糖溶液，不能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)，則不能構(gòu)成原電池，故C錯(cuò)誤；如果Cu換為石墨，正極反應(yīng)式仍為2H＋＋2e－=H2↑，電池反應(yīng)式不變，故D正確。5．如圖是用化學(xué)電源使LED燈發(fā)光的裝置。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A．銅片表面有氣泡生成B．裝置中存在“化學(xué)能→電能→光能”的轉(zhuǎn)換C．如果將稀硫酸換成檸檬汁，導(dǎo)線中不會(huì)有電子流動(dòng)D．如果將鋅片換成鐵片，電路中的電流方向不變解析：銅鋅原電池中，Cu作正極，溶液中的氫離子在正極上得電子生成氫氣，所以Cu上有氣泡生成，故A正確；原電池中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，LED燈發(fā)光時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為光能，故B正確；檸檬汁顯酸性也能作電解質(zhì)溶液，所以將稀硫酸換成檸檬汁，仍能構(gòu)成原電池，所以導(dǎo)線中有電子流動(dòng)，故C錯(cuò)誤；金屬性Cu比Zn、Fe弱，Cu作正極，所以電路中的電流方向不變，仍然由Cu流向負(fù)極，故D正確。6．丹尼爾根據(jù)原電池原理發(fā)明了世界上第一個(gè)實(shí)用電池，并用于早期鐵路信號(hào)燈。下列有關(guān)原電池的說(shuō)法中正確的是(D)A．原電池是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置B．原電池中電子流出的一極是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)C．構(gòu)成原電池兩極必須是兩種不同的金屬D．原電池中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)7．為了將反應(yīng)2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，下列裝置能達(dá)到目的的是(鋁條均已除去了氧化膜)(B)A．NaOH溶液B．稀硫酸C．稀硝酸D．稀鹽酸解析：A、B、C三項(xiàng)中的裝置均能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A中反應(yīng)為2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)符合題目的要求，正確；C項(xiàng)中反應(yīng)為Al和硝酸反應(yīng)生成NO，故C項(xiàng)達(dá)不到目的，錯(cuò)誤；D項(xiàng)中兩電極全是Al，因而不能構(gòu)成原電池，即不能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，錯(cuò)誤。二、非選擇題8．如圖所示，將鋅、銅通過(guò)導(dǎo)線相連，置于稀硫酸中。(1)鋅片上的現(xiàn)象是鋅片逐漸溶解，電極反應(yīng)為Zn－2e－=Zn2＋。(2)銅片上的現(xiàn)象是銅片上有氣泡產(chǎn)生，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑。(3)電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片。(4)若反應(yīng)過(guò)程中有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則生成的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L。解析：Cu－Zn－稀硫酸形成的原電池中，Zn作負(fù)極：Zn－2e－=Zn2＋，現(xiàn)象是鋅片逐漸溶解，Cu作正極：2H＋＋2e－=H2↑，銅片表面有氣泡產(chǎn)生。電子由負(fù)極(Zn)經(jīng)導(dǎo)線流向正極(Cu)。由電極反應(yīng)式可知當(dāng)有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，可生成0.1molH2，標(biāo)準(zhǔn)狀況下為2.24L。9．研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚(yú)雷和潛艇的儲(chǔ)備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時(shí)加入水即可放電?？偡磻?yīng)為2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑。(1)該電池的負(fù)極是鋰，負(fù)極反應(yīng)式是Li－e－=Li＋。(2)正極現(xiàn)象是有無(wú)色氣體產(chǎn)生。(3)放電時(shí)OH－向負(fù)極(填“正極”或“負(fù)極”)移動(dòng)。解析：金屬鋰比鐵活潑，作原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i－e－=Li＋，LiOH溶液中的陽(yáng)離子有Li＋和H＋，由于氧化性：H＋＞Li＋，所以正極反應(yīng)是2H＋＋2e－=H2↑，正極產(chǎn)生無(wú)色氣體；在原電池的放電過(guò)程中，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以O(shè)H－向負(fù)極移動(dòng)。能力提升一、選擇題(每小題有1個(gè)或2個(gè)選項(xiàng)符合題意)1.某小組為研究原電池原理，設(shè)計(jì)如圖裝置，下列敘述正確的是(AC)A．若X為Fe，Y為Cu，鐵為負(fù)極B．若X為Fe，Y為Cu，電子由銅片流向鐵片C．若X為Fe，Y為C，碳棒上有紅色固體析出D．若X為Cu，Y為Zn，鋅片發(fā)生還原反應(yīng)解析：Fe比Cu活潑，F(xiàn)e作負(fù)極，電子從Fe流向Cu，故A正確，B錯(cuò)誤；若X為Fe，Y為C，電解質(zhì)為硫酸銅，則正極C上析出Cu，故C正確；Zn比Cu活潑，Zn作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。2．汽車(chē)的啟動(dòng)電源常用鉛酸蓄電池。其結(jié)構(gòu)如圖所示，放電時(shí)的電池反應(yīng)如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，根據(jù)此反應(yīng)判斷下列敘述中正確的是(BD)A．PbO2是電池的負(fù)極B．Pb是負(fù)極C．PbO2得電子，被氧化D．電池放電時(shí)，溶液酸性減弱解析：放電過(guò)程中鉛是原電池的負(fù)極，其電極反應(yīng)式為Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4，故B項(xiàng)正確；PbO2在放電過(guò)程中得到電子被還原，所以它是原電池的正極，因此A、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤；由于原電池放電的過(guò)程中消耗硫酸，所以溶液的酸性減弱，故D項(xiàng)正確。3．目前，科學(xué)家提出了一種經(jīng)濟(jì)而且理想的獲得氫能源的循環(huán)體系(如圖)。關(guān)于此循環(huán)體系，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(C)A．燃料電池能夠使化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能B．燃料電池中通入H2的一極作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)C．在此循環(huán)中發(fā)生了反應(yīng)：2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑D．目前化學(xué)家急需解決的問(wèn)題是尋找合適的光照條件下分解水的催化劑解析：此循環(huán)過(guò)程中利用太陽(yáng)能將H2O分解為H2和O2，然后利用氫氧燃料電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，循環(huán)過(guò)程中并沒(méi)有發(fā)生電解水的反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。二、非選擇題4．為了探究原電池的工作原理，某化學(xué)學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)，其裝置如下圖：回答下列問(wèn)題：(1)根據(jù)原電池原理填寫(xiě)下表：裝置序號(hào)正極負(fù)極反應(yīng)式陽(yáng)離子移動(dòng)方向甲AlMg－2e－=Mg2＋鋁極乙PtFe－2e－=Fe2＋鉑極丙MgAl－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O鎂極丁AlCu－2e－=Cu2＋鋁極戊石墨CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O石墨(2)電極類(lèi)型除與電極材料的性質(zhì)有關(guān)外，還與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)有關(guān)。(3)根據(jù)上述電池分析，負(fù)極材料是否一定參加電極反應(yīng)？不一定(填“是”“否”或“不一定”)，請(qǐng)舉例說(shuō)明：上述五個(gè)原電池中，戊裝置的負(fù)極材料沒(méi)有參與反應(yīng)，其他電池的負(fù)極發(fā)生了氧化反應(yīng)。(4)指出下列電池的放電過(guò)程中，電解質(zhì)溶液酸堿性的變化：甲酸性減弱，丙堿性減弱。解析：(1)甲電池：在稀硫酸中，鎂比鋁活潑，鎂為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鋁為正極，H＋在鋁極上發(fā)生還原反應(yīng)；乙電池：鐵比鉑活潑，鐵為負(fù)極；丙電池：在氫氧化鈉溶液中，鋁與NaOH溶液反應(yīng)，鋁失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成偏鋁酸根離子和水；丁電池：常溫下，濃硝酸使鋁鈍化，銅溶解，銅為負(fù)極；戊電池是燃料電池，甲烷與氧氣反應(yīng)，甲烷發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿中生成碳酸鹽和水，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)。所以，在負(fù)極區(qū)通入甲烷，在正極區(qū)通入空氣。(2)通過(guò)比較甲、丙電池可知，電極都是鋁、鎂，由于電解質(zhì)溶液不同，故電極名稱不同，即電極類(lèi)型與電極材料、電解質(zhì)溶液都有關(guān)。(3)大多數(shù)電池的負(fù)極材料參與反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)，燃料電池的負(fù)極材料不參與反應(yīng)，可燃物如氫氣、一氧化碳、甲烷、乙醇等在負(fù)極區(qū)發(fā)生氧化反應(yīng)。(4)根據(jù)溶液中離子參加反應(yīng)情況判斷溶液酸堿性的變化。5．某化學(xué)興趣小組為了探究鋁電極在原電池中的作用，在常溫下，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下一系列實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下：編號(hào)電極材料電解質(zhì)溶液電流表指針偏轉(zhuǎn)方向1Al、Mg稀鹽酸偏向Al2Al、Cu稀鹽酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀鹽酸偏向石墨4Al、Mg氫氧化鈉溶液偏向Mg5Al、Zn濃硝酸偏向Al試根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)1、2中Al所作的電極(正極或負(fù)極)是否相同(填“是”或“否”)？否。(2)由實(shí)驗(yàn)3完成下列填空：①鋁為負(fù)極，電極反應(yīng)式：2Al－6e－=2Al3＋；②石墨為正極，電極反應(yīng)式：6H＋＋6e－=3H2↑；③電池總反應(yīng)式：2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑。(3)實(shí)驗(yàn)4中鋁作負(fù)極還是正極？負(fù)極，理由是Al與NaOH溶液自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，而Mg與NaOH溶液不反應(yīng)。寫(xiě)出鋁電極的電極反應(yīng)式：Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。(4)解釋實(shí)驗(yàn)5中電流表指針偏向鋁的原因：Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化，Zn在濃硝酸中發(fā)生反應(yīng)，被氧化，Al是原電池的正極。(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出影響鋁在原電池中作正極或負(fù)極的因素：①另