2023-2024學(xué)年高中化學(xué)人教版2019必修2課后習(xí)題 第六章　化學(xué)反應(yīng)與能量 第一節(jié)　第2課時　化學(xué)反應(yīng)與電能

第2課時化學(xué)反應(yīng)與電能合格考達(dá)標(biāo)練1.(2021山東青島平度高一期中)如圖為番茄電池裝置示意圖,下列說法正確的是()A.銅片上發(fā)生氧化反應(yīng)B.電子由鋅片通過導(dǎo)線流向銅片C.鋅片質(zhì)量減小,發(fā)生還原反應(yīng)D.番茄中的陽離子移向鋅片答案B解析番茄汁呈酸性,屬于電解質(zhì)溶液,可以導(dǎo)電;鋅片和銅片通過導(dǎo)線連接,插入番茄中形成原電池,由于Zn比Cu活潑,則鋅片是負(fù)極,失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Zn2eZn2+,生成的Zn2+進(jìn)入電解質(zhì)溶液中,故鋅片質(zhì)量減小,C錯誤。銅片是正極,溶液中H+得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2,A錯誤。原電池中,電子由負(fù)極流向正極,故電子由鋅片通過導(dǎo)線流向銅片,B正確。電解質(zhì)溶液中陽離子移向正極,故番茄中的陽離子移向銅片,D錯誤。2.銀鋅紐扣電池的構(gòu)造如圖所示,其電池反應(yīng)方程式為Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2。下列說法正確的是()A.鋅粉為正極B.Ag2O發(fā)生氧化反應(yīng)C.電池工作時,電子從鋅粉經(jīng)過KOH溶液流向Ag2OD.正極的電極反應(yīng)式為Ag2O+H2O+2e2Ag+2OH答案D解析由電池總反應(yīng)可知,Zn發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn(OH)2,則鋅粉為負(fù)極,A錯誤;Ag2O為正極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為Ag2O+H2O+2e2Ag+2OH,B錯誤,D正確;電池工作時,電子從鋅粉流向Ag2O,但不能經(jīng)過KOH溶液,C錯誤。3.為將反應(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)()答案B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項(xiàng)中反應(yīng)為2Al+2OH+2H2O2AlO2-+3H2↑,A項(xiàng)錯誤;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;D項(xiàng)中兩電極全是Al,因而不能構(gòu)成原電池,4.如圖所示裝置中,可觀察到電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),M棒變粗,N棒變細(xì)。下表所列M、N、P物質(zhì)中,可以組合成該裝置的是()選項(xiàng)MNPA鋅銅稀硫酸B銅鐵稀鹽酸C銀鋅硝酸銀溶液D鋅鐵硝酸鐵溶液答案C解析M棒變粗,N棒變細(xì),說明N棒是負(fù)極,金屬活動性相對于M棒較強(qiáng)。M棒變粗說明M棒上有金屬析出。5.(2021四川成都七中高一檢測)下列關(guān)于如圖所示原電池裝置的敘述正確的是()A.銅片是正極,電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.銅片質(zhì)量逐漸減少C.電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片D.銅離子移向銅片被還原答案D解析Zn比Cu活潑,形成原電池時,銅片是正極,該電極上發(fā)生還原反應(yīng),A錯誤;銅片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2++2eCu,則銅片質(zhì)量增加,B錯誤;鋅片是負(fù)極,銅片是正極,則電流由銅片經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片,C錯誤;電解質(zhì)溶液中陽離子移向正極,故Cu2+移向銅片,并得電子被還原為Cu,D正確。6.(2021河南新鄉(xiāng)高一期中)X、Y、Z、M、N代表五種金屬單質(zhì),有以下反應(yīng):①Y與M用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中,M上冒氣泡;②M、N為電極,與N的鹽溶液組成原電池,電子從M極流出,經(jīng)過外電路流入N極;③Z+2H2O(冷水)Z(OH)2+H2↑;④水溶液中,X+Y2+X2++Y。則這五種金屬的活潑性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?)A.Z>X>Y>M>N B.Z>Y>X>M>NC.Z>X>Y>N>M D.X>Y>M>N>Z答案A解析①Y與M用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中,形成原電池,M上冒氣泡,則M是正極,活潑性:Y>M;②M、N為電極,與N的鹽溶液組成原電池,電子從M極流出,經(jīng)過外電路流入N極,則M是負(fù)極,活潑性:M>N;③Z能與冷水反應(yīng)生成H2,則Z是非?；顫姷慕饘?④X能置換出Y,則活潑性:X>Y,綜上所述,金屬的活潑性:Z>X>Y>M>N。7.市場上出售的“熱敷袋”的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等?！盁岱蟠眴⒂弥坝盟芰洗蛊渑c空氣隔絕,啟用時,打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量。使用完后,會發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在。(1)“熱敷袋”放出的熱量是利用鐵發(fā)生反應(yīng)放出熱量。

(2)炭粉的主要作用是。

(3)加入氯化鈉的主要作用是。

(4)木屑的作用是。

答案(1)氧化(2)與鐵、NaCl溶液構(gòu)成原電池,并作為正極,加速鐵的氧化(3)溶于水形成電解質(zhì)溶液(4)讓“熱敷袋”產(chǎn)生的熱量均勻地向外散失、傳遞解析日常生活中鐵生銹過于緩慢,熱量的釋放也非常緩慢,難以覺察到。倘若提供適當(dāng)?shù)臈l件(如電解質(zhì)溶液、導(dǎo)電且不活潑的固體物質(zhì))讓鐵成為原電池的負(fù)極材料,鐵的氧化速率就會增大。木屑的作用是讓“熱敷袋”產(chǎn)生的熱量均勻地向外散失、傳遞。等級考提升練8.某同學(xué)用如圖所示實(shí)驗(yàn)來探究構(gòu)成原電池的一般條件,下列說法正確的是(提示:苯是非電解質(zhì))()A.左瓶的燈泡發(fā)光 B.右瓶的銅棒變粗C.右瓶中鐵棒為正極 D.左瓶:Fe2eFe2+答案B解析苯是非電解質(zhì),不能導(dǎo)電,Fe和Cu相連插入苯中,不能形成原電池,故左瓶的燈泡不發(fā)光,A、D均錯誤;右瓶中Fe和Cu相連插入CuSO4溶液中,形成原電池,Fe是負(fù)極,電極反應(yīng)式為Fe2eFe2+,Cu是正極,電極反應(yīng)式為Cu2++2eCu,故右瓶的銅棒變粗,B正確,C錯誤。9.(雙選)如圖,在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y,外電路中電子流向如圖所示,下列關(guān)于該裝置的說法正確的是()A.外電路的電流方向?yàn)閄→外電路→YB.若兩電極分別為Fe和石墨棒,則X為Fe,Y為石墨棒C.X極上發(fā)生的是還原反應(yīng),Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)D.若兩電極材料都是金屬,則它們的活動性順序?yàn)閄>Y答案BD解析外電路的電子流向與電流方向相反,A項(xiàng)錯誤;由電子流向可知,X極為負(fù)極,Y極為正極,則X應(yīng)為Fe,Y為石墨棒,B項(xiàng)正確;X極發(fā)生氧化反應(yīng),Y極發(fā)生還原反應(yīng),C項(xiàng)錯誤;X極的金屬應(yīng)比Y極的金屬活潑,D項(xiàng)正確。10.某小組為研究電化學(xué)原理,設(shè)計(jì)如圖裝置。下列敘述正確的是()A.a和b不連接時,鐵片上會有H2產(chǎn)生B.a和b用導(dǎo)線連接時,鐵片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2++2eCuC.a和b用導(dǎo)線連接時,電子由a流向bD.無論a和b是否連接,鐵片均會溶解,溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色答案D解析a和b不連接時,鐵和Cu2+發(fā)生置換反應(yīng)而析出銅,沒有氫氣生成,錯誤;B項(xiàng),a和b用導(dǎo)線連接時構(gòu)成原電池,鐵是負(fù)極,鐵片上發(fā)生氧化反應(yīng):Fe2eFe2+,錯誤;C項(xiàng),Fe比銅活潑,形成原電池時Fe為負(fù)極,則電子由b流向a,錯誤;D項(xiàng),無論a和b是否連接,鐵片均會溶解,都生成亞鐵離子,溶液由藍(lán)色變?yōu)闇\綠色,D正確。11.(雙選)(2021山東師大附中高一檢測)2019年諾貝爾化學(xué)獎授予三位對鋰電池研究作出杰出貢獻(xiàn)的科學(xué)家。一種鋰空氣電池如圖所示。當(dāng)電池工作時,O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2x(x=0或1)。下列說法正確的是()A.多孔碳材料電極為負(fù)極B.鋰電極發(fā)生氧化反應(yīng)C.電池工作時,外電路電子由鋰電極流向多孔碳材料電極D.正極的電極反應(yīng)式:O2+4e+2H2O4OH答案BC解析多孔碳材料電極是正極,A錯誤;鋰電極是電池的負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)生成Li+,B正確;電池工作時,外電路中電子由負(fù)極流向正極,故外電路電子由鋰電極流向多孔碳材料電極,C正確;該電池為非水電解質(zhì)體系,故正極上O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2x,D錯誤。12.如圖所示,杠桿A、B兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相同的空心銅球和空心鐵球,調(diào)節(jié)杠桿使其在水中保持平衡,然后小心地向燒杯中央滴入濃CuSO4溶液,一段時間后,下列有關(guān)杠桿的偏向判斷正確的是(實(shí)驗(yàn)過程中不考慮鐵絲反應(yīng)及兩邊浮力的變化)()A.杠桿不論為導(dǎo)體還是絕緣體,均為A端高B端低B.杠桿不論為導(dǎo)體還是絕緣體,均為A端低B端高C.當(dāng)杠桿為絕緣體時,A端低B端高;為導(dǎo)體時,A端高B端低D.當(dāng)杠桿為絕緣體時,A端高B端低;為導(dǎo)體時,A端低B端高答案D解析根據(jù)題意,若杠桿為絕緣體,滴入CuSO4溶液后,在鐵球表面析出Cu,鐵球質(zhì)量增大,B端下沉;若杠桿為導(dǎo)體,滴入CuSO4溶液后,形成原電池,在銅球表面析出Cu,A端下沉。13.(2021黑龍江哈爾濱三中高一期中)H2S是一種劇毒氣體,如圖為質(zhì)子膜H2S燃料電池的示意圖,可對H2S廢氣資源化利用。下列敘述不正確的是()A.電池工作時,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和熱能B.電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)式為O2+4e+4H+2H2OC.電極a是負(fù)極,電池工作時,電子的流動方向:電極a→負(fù)載→電極b→質(zhì)子膜→電極aD.當(dāng)電路中通過4mol電子時,有4molH+經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)答案C解析質(zhì)子膜H2S燃料電池工作時,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,部分轉(zhuǎn)化為熱能,A正確;由圖可知,電極b上O2被還原生成H2O,電極反應(yīng)式為O2+4e+4H+2H2O,B正確;電極a上H2S被氧化生成S2,則電極a是負(fù)極,電子流向:電極a→負(fù)載→電極b,電子不能經(jīng)過質(zhì)子膜,C錯誤;根據(jù)電極反應(yīng)O2+4e+4H+2H2O可知,通過4mol電子時,有4molH+經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū),D正確。14.將純鋅片和純銅片按下圖方式插入100mL相同濃度的稀硫酸中一段時間,回答下列問題:(1)下列說法中正確的是(填序號)。

A.甲、乙均為化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置B.乙中銅片上沒有明顯變化C.甲中銅片質(zhì)量減小、乙中鋅片質(zhì)量減小D.兩燒杯中H+的濃度均減小(2)在相同時間內(nèi),兩燒杯中產(chǎn)生氣泡的速率:甲乙(填“>”“<”或“=”)。

(3)當(dāng)甲中產(chǎn)生1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時,理論上通過導(dǎo)線的電子數(shù)目為。

(4)當(dāng)乙中產(chǎn)生1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時,將鋅、銅片取出,再將燒杯中的溶液稀釋至1L,測得溶液中c(H+)=0.1mol·L1。試確定原稀硫酸中c(H2SO4)=。

答案(1)BD(2)>(3)0.1NA(或6.02×1022)(4)1.0mol·L1解析(1)甲符合原電池構(gòu)成條件,所以屬于原電池,乙不能構(gòu)成閉合回路,所以不能構(gòu)成原電池,故A項(xiàng)錯誤;乙不能構(gòu)成原電池,氫離子在鋅片上得電子發(fā)生還原反應(yīng),所以乙中銅片上沒有明顯變化,故B項(xiàng)正確;甲中銅片作正極,正極上氫離子得電子生成氫氣,所以銅片質(zhì)量不變,乙中鋅片和氫離子發(fā)生置換反應(yīng),所以質(zhì)量減小,故C項(xiàng)錯誤;兩燒杯中鋅和氫離子發(fā)生置換反應(yīng)導(dǎo)致溶液中氫離子濃度減小,故D項(xiàng)正確。(2)甲能構(gòu)成原電池,乙不能構(gòu)成原電池,作原電池負(fù)極的金屬加速被腐蝕,所以在相同時間內(nèi),兩燒杯中產(chǎn)生氣泡的速率:甲>乙。(3)甲中,銅電極上氫離子得電子生成氫氣,電極反應(yīng)式為2H++2eH2↑,根據(jù)電極反應(yīng)式知,當(dāng)產(chǎn)生1.12L氣體時,通過電子的物質(zhì)的量=1.12L22.4L·mol-1×2=0.1mol,通過導(dǎo)線的電子數(shù)目為(4)當(dāng)乙中產(chǎn)生1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)即0.05mol氫氣氣體時,根據(jù)2H+~H2↑,則消耗的氫離子物質(zhì)的量是0.1mol,剩余的氫離子的物質(zhì)的量是0.1mol,所以原稀硫酸中氫離子的物質(zhì)的量是0.2mol,硫酸的物質(zhì)的量是0.1mol,原稀硫酸中c(H2SO4)=0.1mol0.1L=1.15.(1)原電池原理的應(yīng)用之一是可以設(shè)計(jì)原電池裝置。請利用反應(yīng)Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+設(shè)計(jì)一個原電池,在方框內(nèi)畫出原電池的裝置圖,標(biāo)出正、負(fù)極,并寫出電極反應(yīng)式。正極反應(yīng):;

負(fù)極反應(yīng):。

若外電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.5mol,則溶解銅的質(zhì)量是。

(2)實(shí)驗(yàn)室在用鋅與稀硫酸反應(yīng)制備氫氣時,可向反應(yīng)液中滴加少量硫酸銅溶液,其作用是,這體現(xiàn)了原電池原理的另一個應(yīng)用。

答案(1)2Fe3++2e2Fe2+Cu2eCu2+48g(2)形成ZnCu原電池,增大化學(xué)反應(yīng)的速率解析(1)分析Fe3+與Cu的反應(yīng)中的氧化劑、還原劑,然后依據(jù)原電池原理,設(shè)計(jì)原電池裝置。依據(jù)反應(yīng)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,Cu失電子,應(yīng)為原電池的負(fù)極,正極選用石墨棒或鉑絲等,電解質(zhì)溶液選用FeCl3溶液;由轉(zhuǎn)移2mol電子時溶解64g銅,可計(jì)算出轉(zhuǎn)移1.5mol電子時溶解銅的質(zhì)量為48g。新情境創(chuàng)新練16.鎳鎘可充電電池在現(xiàn)代生活中有著廣泛的應(yīng)用,它的充、放電反應(yīng)為Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。請回答下列問題:(1)放電時,還原反應(yīng)在(填“a”或“b”)極進(jìn)行,負(fù)極的電極反應(yīng)式為,在放電過程中,正極附近的電解質(zhì)溶液堿性會(填“增強(qiáng)”或“減弱”)。

(2)鎳鎘廢舊電池必須進(jìn)行回收并集中處理,最主要的原因是

。

答