2023-2024學(xué)年高二化學(xué)2019選擇性必修1試題1.2.1化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化（原電池的工作原理）2

1.2.1化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化（原電池的工作原理）基礎(chǔ)知識(shí)清單基礎(chǔ)知識(shí)清單一、原電池工作原理1．原電池的構(gòu)成條件(1)定義：能把轉(zhuǎn)化為的裝置。(2)構(gòu)成條件：2．實(shí)驗(yàn)探究：（1）鋅和硫酸銅溶液反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化向一只燒杯中加入1.0mol?L－1CuSO4溶液約30mL，再加入適量鋅粉，現(xiàn)象是Zn逐漸，溶液顏色，有物質(zhì)生成，用溫度計(jì)測(cè)量溶液的溫度，溫度，能量變化的主要形式是轉(zhuǎn)化為。（2）銅鋅原電池的構(gòu)造與工作原理電池名稱單液電池雙液電池(鹽橋電池)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象電流表指針電極變化鋅片逐漸溶解，銅片質(zhì)量電流變化一段時(shí)間后，電流逐漸衰減產(chǎn)生的電流持續(xù)、穩(wěn)定微觀探析鋅片的Zn失去電子形成進(jìn)入溶液，質(zhì)量減輕；電子通過(guò)導(dǎo)線傳遞到銅片上形成電流，電流表指針偏轉(zhuǎn)；溶液中的在銅片獲得電子變成沉積在銅片上，質(zhì)量增加符號(hào)表征電極反應(yīng)式Zn片：Cu片：電池總反應(yīng)Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu能量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為鹽橋①鹽橋成分：含有KCl飽和溶液的瓊脂。作用：使兩個(gè)半電池形成；②；離子移動(dòng)方向：Cl－移向ZnSO4溶液(負(fù)極區(qū))，K＋移向CuSO4溶液(正極區(qū))。③，相比單液原電池有利于最大程度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能3.原電池的工作原理(以鋅銅原電池為例)溶液中的陽(yáng)離子向移動(dòng)，陰離子向移動(dòng)，電子只能在導(dǎo)線中流動(dòng)而不能在溶液中流動(dòng)，離子只能在溶液中移動(dòng)而不能在導(dǎo)線中移動(dòng)，原電池的內(nèi)電路和外電路分別通過(guò)離子的移動(dòng)和電子的流動(dòng)而形成閉合回路，可形象地描述為“”。4.一般是負(fù)極金屬的活動(dòng)性(還原性)強(qiáng)于正極金屬，原電池中正、負(fù)極的判斷方法如下：二、原電池原理的應(yīng)用1．比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱對(duì)于酸性電解質(zhì)，一般是負(fù)極金屬的活動(dòng)性，正極金屬的活動(dòng)性。例如：有兩種金屬a和b，用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生。根據(jù)電極現(xiàn)象判斷出a是負(fù)極，b是正極，由原電池原理可知，金屬活動(dòng)性a＞b。2．加快氧化還原反應(yīng)的速率構(gòu)成原電池的反應(yīng)速率比直接接觸的反應(yīng)速率。例如：在鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的速率加快。3．設(shè)計(jì)原電池(1)理論上，任何自發(fā)的反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。(2)外電路：性較強(qiáng)的物質(zhì)在負(fù)極上失去電子，性較強(qiáng)的物質(zhì)在正極上得到電子。(3)內(nèi)電路：將兩電極浸入電解質(zhì)溶液中，陰、陽(yáng)離子作移動(dòng)。Ⅰ.原電池裝置的設(shè)計(jì)思路是“兩極一液一連線”第一步：將電池總反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng)，即原電池的負(fù)極反應(yīng)和正極反應(yīng)。第二步：確定負(fù)極材料、正極材料和電解質(zhì)溶液。第三步：畫出裝置圖，并注明電極材料和電解質(zhì)溶液，以Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu反應(yīng)為例，如圖。Ⅱ.設(shè)計(jì)原電池時(shí)電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇(1)電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極材料發(fā)生反應(yīng)。若是兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)燒杯中進(jìn)行，則電解質(zhì)溶液應(yīng)作正極電解液。(2)電池的電極材料必須能導(dǎo)電。①活動(dòng)性不同的兩種金屬。如鋅銅原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極。②金屬和非金屬。如鋅作負(fù)極，石墨棒作正極。③金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛塊作負(fù)極，PbO2作正極。④惰性電極。如氫氧燃料電池中，兩電極均可用Pt。三、電極反應(yīng)式的書(shū)寫1．電極反應(yīng)式書(shū)寫要求電極反應(yīng)式符合離子方程式書(shū)寫要求，用“=”表示，注意分子、離子形式及電子、電荷、元素守恒。2.一般電極反應(yīng)式的書(shū)寫方法(1)定電極，標(biāo)得失。按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物，找出得失電子的數(shù)量。(2)看環(huán)境，配守恒。電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液中應(yīng)能穩(wěn)定存在，如堿性介質(zhì)中生成的H＋應(yīng)讓其結(jié)合OH－生成水。電極反應(yīng)式要依據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒、得失電子守恒等加以配平。(3)兩式加，驗(yàn)總式。兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)方程式對(duì)照驗(yàn)證。3．題目給定原電池的裝置圖，未給總反應(yīng)式(1)結(jié)合介質(zhì)和裝置圖中表示物質(zhì)轉(zhuǎn)化的箭頭指向找出原電池的正、負(fù)極，即分別找出還原劑和氧化劑。判斷出反應(yīng)物和生成物。(2)寫出電極反應(yīng)式(注意兩極得失電子數(shù)相等)，將兩極反應(yīng)式相加可得總反應(yīng)式。4．已知總反應(yīng)式，書(shū)寫電極反應(yīng)式(1)分析化合價(jià)，確定正極、負(fù)極的反應(yīng)物與反應(yīng)產(chǎn)物。(2)在電極反應(yīng)式的左邊寫出得失電子數(shù)，使得失電子守恒。(3)根據(jù)質(zhì)量守恒配平電極反應(yīng)式。(4)復(fù)雜電極反應(yīng)式＝總反應(yīng)式－簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)式。課后分層練課后分層練1．下列裝置能構(gòu)成原電池的是()2.下列有關(guān)圖甲和圖乙的敘述不正確的是()A．均發(fā)生了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程B．Zn和Cu既是電極材料又是反應(yīng)物C．工作過(guò)程中，電子均由Zn電極經(jīng)導(dǎo)線流向Cu電極D．相同條件下，圖乙比圖甲的能量利用效率高3．某合作學(xué)習(xí)小組的同學(xué)利用下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。下列敘述正確的是()A．甲燒杯中溶液的pH逐漸減小B．乙燒杯中發(fā)生還原反應(yīng)C．外電路的電流方向是從a到bD．電池工作時(shí)，鹽橋中的SOeq\o\al(2－,4)移向甲燒杯4．分析如圖所示的四個(gè)原電池裝置，其中結(jié)論正確的是()①②③④A．①②中Mg作為負(fù)極，③④中Fe作為負(fù)極B．②中Mg作為正極，電極反應(yīng)式為6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑C．③中Fe作為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋D．④中Cu作為正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑5．氫氧熔融碳酸鹽燃料電池是一種高溫電池(600～700℃)，具有效率高、噪音低、無(wú)污染、燃料多樣、余熱利用價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)。氫氧熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理如圖所示。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是()A．電池工作時(shí)，熔融碳酸鹽只起導(dǎo)電的作用B．負(fù)極反應(yīng)式為H2－2e－＋COeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))=CO2＋H2OC．該電池可利用工廠中排出的CO2，減少溫室氣體的排放D．電池工作時(shí)，外電路中通過(guò)0.2mol電子，消耗3.2gO26．下列關(guān)于原電池的敘述正確的是()A．在外電路中，電流由銅電極流向銀電極B．正極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=CuC．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作D．將銅片直接浸入硝酸銀溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池化學(xué)反應(yīng)相同7．原電池的電極反應(yīng)式不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．由Fe、Cu、FeCl3溶液組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋B．由金屬Al、Cu和稀硫酸組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Al－3e－=Al3＋C．由Al、Mg、NaOH溶液組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(2))＋2H2OD．由金屬Al、Cu和濃硝酸組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋8．控制合適的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。下列判斷不正確的是()甲乙A．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋被還原C．電流表讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)D．電流表讀數(shù)為零后，向甲中加入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極9．下列燒杯中盛放的都是稀硫酸，在銅電極上能產(chǎn)生氣泡的是()10．有關(guān)電化學(xué)知識(shí)的描述正確的是()A．CaO＋H2O=Ca(OH)2，可以放出大量的熱，故可把該反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，把其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．某原電池反應(yīng)為Cu＋2AgNO3=Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋中可以是裝有含KCl飽和溶液的瓊膠C．原電池的兩極一定是由活動(dòng)性不同的兩種金屬組成D．從理論上講，任何能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計(jì)成原電池11.如圖所示，杠桿AB兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球，調(diào)節(jié)杠桿并使其在水中保持平衡，然后小心地向燒杯中央滴入M的濃溶液，一段時(shí)間后，下列有關(guān)杠桿的偏向判斷正確的是(實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不考慮兩球的浮力變化)()A．當(dāng)M為CuSO4、杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A端低，B端高B．當(dāng)M為AgNO3、杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A端高，B端低C．當(dāng)M為鹽酸、杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A端高，B端低D．當(dāng)M為CuSO4、杠桿為絕緣體時(shí)，A端低、B端高12．火星大氣中含有大量CO2，一種有CO2參加反應(yīng)的新型全固態(tài)電池有望為火星探測(cè)器供電。該電池以金屬鈉為負(fù)極，碳納米管為正極，放電時(shí)()A．負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng)B．CO2在正極上得電子C．陽(yáng)離子由正極移向負(fù)極D．將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能13．圖甲和圖乙均是雙液原電池裝置。下列說(shuō)法不正確的是()A．甲中電池總反應(yīng)的離子方程式為Cd(s)＋Co2＋(aq)=Co(s)＋Cd2＋(aq)B．反應(yīng)2Ag(s)＋Cd2＋(aq)=Cd(s)＋2Ag＋(aq)能夠發(fā)生C．鹽橋的作用是形成閉合回路，并使兩邊溶液保持電中性D．乙中有1mol電子通過(guò)外電路時(shí)，正極有108gAg析出14．分別按圖所示甲、乙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖中兩個(gè)燒杯中的溶液為相同濃度的稀硫酸，甲中A為電流表。甲乙(1)下列敘述正確的是________(填字母)。A．兩燒杯中銅片表面均無(wú)氣泡產(chǎn)生B．甲中銅片作正極，乙中銅片作負(fù)極C．兩燒杯中溶液中的H＋濃度均減小D．產(chǎn)生氣泡的速率甲中的比乙中的慢(2)甲裝置中，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)不僅銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片上也產(chǎn)生了氣體，原因可能是____________________。(3)甲裝置中，若把稀硫酸換成CuSO4溶液，試寫出銅電極的電極反應(yīng)_________________________。由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。裝置現(xiàn)象金屬A不斷溶解形成二價(jià)金屬離子C極質(zhì)量增加A極有氣泡產(chǎn)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問(wèn)題：(1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式是______________________________。(2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)式是______________________________。(3)裝置丙中溶液的pH______(填“變大”“變小”或“不變”)。(4)四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱是_____________________________。1．a(chǎn)、b兩個(gè)燒杯中均盛有100mL等濃度的稀H2SO4，將足量的兩份鋅粉分別加入兩個(gè)燒杯中，同時(shí)向a中加入少量CuSO4溶液，下列產(chǎn)生氫氣的體積(V)與時(shí)間(t)的關(guān)系正確的是()ABCD2．有A、B、C、D四塊金屬片，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，據(jù)此判斷四種金屬的活動(dòng)性順序是()①A、B用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，A極為負(fù)極；②C、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，電流由D→導(dǎo)線→C；③A、C相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡；④B、D相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng)。A．A＞C＞D＞B B．A＞B＞C＞DC．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A3．10mL濃度為1mol·L－1的硫酸溶液與過(guò)量的鋅片反應(yīng)，為加快反應(yīng)速率，又不影響生成氫氣的總量，可采用的方法是()A．加入適量的3mol·L－1的硫酸溶液B．加入適量的蒸餾水C．加入數(shù)滴硫酸銅溶液D．加入適量的硫酸鈉溶液4．有M、N、P、E四種金屬，已知：①M(fèi)＋N2＋=N＋M2＋；②M、P用導(dǎo)線連接后放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡產(chǎn)生；③N、E用導(dǎo)線連接后放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E2＋＋2e－=E、N－2e－=N2＋。則四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱為()A．P、M、N、E B．E、N、M、PC．P、N、M、E D．E、P、M、N5.如圖所示的原電池工作時(shí)，右池中Y2Oeq\o\al(2－,7)轉(zhuǎn)化為Y3＋，下列敘述正確的是()A．左池中陰離子數(shù)目增加B．每消耗1molY2Oeq\o\al(2－,7)，轉(zhuǎn)移3mol電子C．正極的電極反應(yīng)為2Y3＋＋7H2O－6e－=Y2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋D．左池中石墨電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為X4＋＋2e－=X2＋6.控制合適的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。下列判斷不正確的是()A．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋被還原C．電流表讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)D．電流表讀數(shù)為零后，向甲中加入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極7．原電池的電極反應(yīng)式不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．由Fe、Cu、FeCl3溶液組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋B．由金屬Al、Cu和稀硫酸組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Al－3e－=Al3＋C．由Al、Mg、NaOH溶液組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2OD．由金屬Al、Cu和濃硝酸組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋8.電動(dòng)勢(shì)法檢測(cè)溶液中c(OH－)的原理如圖所示，總反應(yīng)化學(xué)方程式為Cu＋Ag2O=CuO＋2Ag。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．電池工作時(shí)Cu電極附近的c(OH－)增大B．由該電池反應(yīng)可知，氧化性：Ag2O>CuOC．負(fù)極的電極反應(yīng)式為Ag2O＋2e－=2Ag＋O2－D．該電池也可以檢測(cè)鹽酸中c(H＋)9．a(chǎn)、b兩個(gè)燒杯中均盛有100mL等濃度的稀H2SO4，將足量的兩份鋅粉分別加入兩個(gè)燒杯中，同時(shí)向a中加入少量CuSO4溶液，下列產(chǎn)生氫氣的體積(V)