2024-2025學年新教材高中化學第六章化學反應與能量第一節(jié)第2課時化學反應與電能課時檢測含解析新人教版必修第二冊

PAGE10-化學反應與電能(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括7小題,每小題7分,共49分)1.(2024·衡陽高一檢測)習主席表示,垃圾分類工作就是新時尚。分類的目的是回收利用廢電池,假如處理不當不僅造成奢侈,還會對環(huán)境造成嚴峻污染,對人體健康也存在極大的危害。有同學想將其變廢為寶,以下他的想法你認為不符合垃圾回收原則的是 ()A.把鋅皮取下洗凈用于試驗室制取氫氣B.碳棒取出洗凈用作電極C.把銅帽取下洗凈回收利用D.電池內部填有NH4Cl等化學物質,將廢電池中的黑色糊狀物作化肥用【解析】選D。雖然氯化銨是一種化學肥料,但電池內部還有其他有害物質,假如用作化肥,會污染土壤,進入生物鏈后,影響人體健康。2.原電池的構成須要肯定的條件。下列裝置可以構成原電池的是 ()【解析】選C。A項,兩電極應是不同的金屬;B項,蔗糖溶液為非電解質溶液,不導電;D項,電路不閉合。3.(2024·宜昌高一檢測)下面是四個化學反應,你認為理論上不行用于設計原電池的化學反應是 ()A.2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑B.2H2+O22H2OC.Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3↑D.CH4+2O2CO2+2H2O【解析】選C。只有屬于氧化還原反應,才能用于設計原電池;A、B、D屬于氧化還原反應,均可以設計為原電池。C不屬于氧化還原反應,不能設計成原電池。4.(2024·濰坊高一檢測)日常所用干電池的電極分別為碳棒和鋅皮,以糊狀NH4Cl和ZnCl2作電解質(其中加入MnO2氧化汲取H2),電極反應可簡化為Zn-2e-Zn2+;2N+2e-2NH3↑+H2↑(NH3再用于結合Zn2+)。依據(jù)敘述推斷下列說法中正確的是 ()①鋅為正極,石墨為負極②鋅為負極,石墨為正極③工作時,電子由石墨極經過外電路流向鋅極④長時間連續(xù)運用時,內裝糊狀物可能流出而腐蝕用電器A.①③ B.②③ C.③④ D.②④【解析】選D。由負極失電子發(fā)生氧化反應,正極得電子發(fā)生還原反應或依據(jù)原電池的形成條件,相對活潑(指金屬性)的一極為負極,相對不活潑的一極為正極可推斷出①錯誤,②正確;在外電路,電子從負極流向正極,應從鋅極流向石墨,③錯誤;長時間連續(xù)運用該電池,由于鋅皮漸漸溶解而破損,且MnO2不斷汲取H2而產生H2O,糊狀物也越來越稀,故其簡單流出而腐蝕用電器,④正確。5.按如圖裝置試驗,若x軸表示流入正極的電子的物質的量,則y軸應表示 ()①n(Ag+) ②n(N) ③a棒的質量 ④b棒的質量 ⑤溶液的質量A.①③ B.②④ C.②⑤ D.②【解析】選D。①銀離子在銀極上得電子,因此n(Ag+)減小,②硝酸根離子不參加反應,因此n(N)不變;③a棒鐵失電子,質量減小;④b棒銀離子得電子生成銀單質,質量增大;⑤溶液中每削減1molAg+,多0.5molFe2+,質量減小。綜上所述,只有n(N)不變,故D正確?！狙a償訓練】如圖所示,杠桿AB兩端分別掛有體積相同、質量相等的空心銅球和空心鐵球,調整杠桿并使其在水中保持平衡,然后當心地向水槽中滴入濃CuSO4溶液,一段時間后,下列有關杠桿的偏向推斷正確的是(試驗中,不考慮兩球的浮力改變) ()A.杠桿為導體或絕緣體時,均為A端高B端低B.杠桿為導體或絕緣體時,均為A端低B端高C.當杠桿為導體時,A端高B端低;杠桿為絕緣體時,A端低B端高D.當杠桿為導體時,A端低B端高;杠桿為絕緣體時,A端高B端低【解析】選D。若杠桿是導體,則滴入硫酸銅溶液后,裝置構成原電池,鐵是負極,失去電子,被氧化,銅是正極,溶液中的銅離子得到電子,析出銅,附著在銅電極表面,所以A端低,B端高;若杠桿是絕緣體,不能構成原電池,此時鐵干脆和硫酸銅發(fā)生置換反應,生成的銅附著在鐵表面,質量增加,因此A端高,B端低,故D正確。6.已知空氣-鋅電池的電極反應為鋅片:Zn+2OH--2e-ZnO+H2O石墨:O2+H2O+2e-2OH-下列說法不正確的是 ()A.鋅片作電池的負極B.氧氣在正極發(fā)生還原反應C.每轉移1mol電子消耗標準狀況下氧氣的體積為5.6LD.放電時,負極產生的OH-不斷向正極移動【解析】選D。從空氣-鋅電池的電極反應可知,鋅片是負極,發(fā)生氧化反應;石墨是正極,氧氣在正極發(fā)生還原反應;每轉移2mol電子,消耗0.5molO2,每轉移1mol電子消耗0.25molO2,轉化成標準狀況下的體積為5.6L;放電時,在石墨電極(正極)產生OH-,OH-流向鋅片(負極),在負極和鋅發(fā)生反應,綜合分析,D項符合題意。7.(2024·武漢高一檢測)有a、b、c、d四個金屬電極,有關的試驗裝置及部分試驗現(xiàn)象如下:試驗裝置部分試驗現(xiàn)象a極質量減小,b極質量增大b極有氣體產生,c極無改變d極溶解,c極有氣體產生電流從a極流向d極由此可推斷這四種金屬的活動性依次是 ()A.a>b>c>d B.b>c>d>aC.d>a>b>c D.a>b>d>c【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位于金屬活動性依次表中氫的后面;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依次為d>a>b>c。二、非選擇題(本題包括2小題,共21分)8.(10分)電池的應用在當今社會已特別普及,為環(huán)保、節(jié)能,實現(xiàn)零排放,大功率電瓶公交車已經成了各個城市的主要交通工具,原電池的應用已深化社會方方面面。某同學為了探究原電池產生電流的過程,設計了如圖試驗。(1)打開K,視察到的現(xiàn)象為________________。

(2)關閉K,視察到的現(xiàn)象是___________________。

此電池的負極的電極反應式為_________________________。

(3)關閉K,溶液中陽離子向________(填“Zn”或“C”)極移動,外電路中,電子流淌方向是____________。

【解析】(1)打開K,鋅與硫酸銅溶液接觸,置換出銅,所以可以看到鋅棒上附著有紅色固體。(2)關閉K,形成原電池,鋅作負極,碳作正極,溶液中的銅離子在碳棒上得到電子生成銅,看到碳棒上附著有紅色固體;負極反應為Zn-2e-Zn2+。(3)關閉K,溶液中的陽離子向正極移動,即向碳棒移動,電子從鋅出來經過導線流向碳棒。答案:(1)鋅棒上附著有紅色固體(2)碳棒上附著有紅色固體Zn-2e-Zn2+(3)CZn→C(或負極→正極)9.(11分)(2024·六盤水高一檢測)能源危機是當前全球性的問題,“開源節(jié)流”是應對能源危機的重要舉措。請回答下列問題:(1)下列做法不利于能源“開源節(jié)流”的是________(填字母序號)。

a.大力發(fā)展農村沼氣,將廢棄的秸稈轉化為清潔高效的能源b.大力開采煤、石油和自然氣,以滿意人們日益增長的能源需求c.開發(fā)太陽能、水能、風能、地熱能等新能源,削減煤、石油等化石燃料的運用d.削減資源消耗,增加資源的重復運用,留意資源的循環(huán)再生(2)氫氣是一種新型的綠色能源,又是一種重要的化工原料。氫氧燃料電池能量轉化率高,具有廣袤的發(fā)展前景?，F(xiàn)用氫氧燃料電池進行如圖所示的試驗(圖中所用電極均為惰性電極):對于氫氧燃料電池,下列敘述不正確的是________。

A.a電極是負極,OH-移向負極B.b電極的電極反應為O2+2H2O+4e-4OH-C.電池總反應式為2H2+O22H2OD.電解質溶液的pH保持不變E.氫氧燃料電池是一種不須要將還原劑和氧化劑全部貯存在電池內的新型發(fā)電裝置(3)已知1mol甲醇燃燒放熱726.5kJ,在干脆以甲醇為燃料的電池中,消耗1mol甲醇所能產生的最大電能為702.1kJ,則該燃料電池的理論效率為________(燃料電池的理論效率是指電池所產生的最大電能與燃料電池反應所能釋放的全部能量之比)。

【解析】(1)通過分析只有b項不利于能源“開源節(jié)流”。(2)C項反應條件不是點燃,C項錯;隨著燃料電池的不斷反應,水越來越多,KOH溶液濃度漸漸減小,pH漸漸降低,故D項錯。(3)該燃料電池的理論效率=×100%≈96.6%。答案:(1)b(2)CD(3)96.6%(20分鐘30分)1.(6分)(2024·濟南高一檢測)2024年諾貝爾化學獎由M.StanleyWhittingham、JohnB.Goodenough和吉野彰三位科學家獲得,以表彰他們在鋰電池發(fā)展上做出的杰出貢獻。以石墨烯和金屬鋰為電極的鋰—空氣電池原理如圖所示。下面關于該電池的說法錯誤的是 ()A.鋰電極的電極反應式:Li-e-Li+B.空氣中的O2在石墨烯電極上發(fā)生還原反應C.電池工作時電流從鋰電極沿導線流向石墨烯電極D.電池工作時鋰離子向石墨烯電極方向移動【解析】選C。在鋰-空氣電池中,鋰失電子作負極,負極是有機電解液,鋰不與該電解液干脆反應,負極反應式為Li-e-Li+,故A正確;以空氣中的氧氣作為正極反應物,則空氣中的O2在石墨烯電極上發(fā)生還原反應,故B正確;電池工作時電流從正極石墨烯電極沿導線流向負極鋰電極,故C錯誤;電池工作時鋰離子向正極石墨烯電極方向移動,故D正確?！狙a償訓練】在如圖所示的裝置中,a的金屬活潑性比氫要強,b為碳棒,關于此裝置的下列敘述不正確的是 ()A.碳棒上有氣體放出,溶液pH變大B.a是正極,b是負極C.導線中有電子流淌,電子從a極到b極D.a極上發(fā)生了氧化反應【解析】選B。電極a、b與電解質溶液稀硫酸組成原電池。因活潑性a>b(碳棒),所以a為電池的負極,b為正極。電極反應式:a(負)極:a-ne-an+(氧化反應),b(正)極:nH++ne-H2↑(還原反應)。由于正極放電消耗H+,溶液中c(H+)減小,pH增大,在外電路中,電子由a極流出經電流表流向b極?！痉椒ㄒ?guī)律】書寫原電池電極反應式時留意的問題:(1)正確推斷原電池的負極和正極,確定兩極上分別發(fā)生的詳細反應。(2)確認電極得失電子后的產物是否與電解質溶液發(fā)生反應,若能反應,則應寫與電解質溶液反應后的電極反應式。(3)在正極上,若是電解質溶液中的某種離子被還原,供應該離子的電解質無論電離難易如何,一律寫離子符號(而在原電池反應中,要遵循離子方程式的書寫規(guī)則,只有易溶的強電解質用離子符號表示)。2.(12分)(2024·北京朝陽區(qū)高一檢測)汽車尾氣中含有CO、NO等有害氣體。(1)汽車尾氣中NO生成過程的能量改變如圖:若1molN2和1molO2完全反應生成NO,通過計算說明能量改變狀況:_________________________。

(2)通過NO傳感器可監(jiān)測汽車尾氣中NO的含量,其工作原理如圖所示:①NiO電極上發(fā)生的是________反應(填“氧化”或“還原”)。在導線中電子流淌方向是________(填“從上→下”或“從下→上”)。

②Pt電極上的電極反應式為_________________________-。

【解析】(1)N2(g)+O2(g)2NO(g),反應熱=反應物斷鍵汲取的能量-生成物成鍵釋放出的能量,該反應的反應熱=(946+498)kJ·mol-1-2×632kJ·mol-1=+180kJ·mol-1,所以這是一個吸熱反應,1molN2和1molO2完全反應生成2molNO會汲取180kJ的能量;(2)依據(jù)圖知這是一個原電池裝置,由O2-移動的方向推斷出NiO電極是負極,負極上NO失電子和氧離子反應生成二氧化氮,發(fā)生氧化反應,Pt電極是正極,氧氣得到電子,發(fā)生還原反應。①NiO電極上NO失電子和氧離子反應生成二氧化氮,發(fā)生氧化反應;在外電路中,電子從負極(NiO)流出,經外電路到正極(Pt),即導線中電子流淌方向是從上→下;②Pt電極上是氧氣得到電子被還原成氧離子,電極反應式為O2+4e-2O2-。答案:(1)反應生成2molNO一共須要汲取:946+498-632×2=180(kJ)能量(2)①氧化從上→下②O2+4e-2O2-【補償訓練】視察圖A、B、C,回答下列問題:(1)把一塊干凈的鋅片插入裝有稀硫酸的燒杯里,可視察到鋅片上有氣泡產生,再平行插入一塊銅片,可視察到銅片上________(填“有”或“沒有”)氣泡產生。再用導線把鋅片和銅片連接起來(見圖A),組成一個原電池,正極的電極反應式為____________。

(2)假如燒杯中最初裝入的是500mL2mol·L-1的稀硫酸溶液,構成銅鋅原電池(見圖B,假設產生的氣體沒有損失,鋅失去的電子完全沿導線流入銅電極),當在標準狀況下收集到11.2L的氫氣時,則此時燒杯內溶液中溶質的物質的量濃度分別為(溶液體積改變忽視不計)________。

(3)假如電極材料分別是鐵片和石墨并進行連接,插入氯化鈉溶液中(見圖C),放置數(shù)天后,鐵棒上出現(xiàn)的現(xiàn)象是____________________。

(4)生活中利用原電池原理生產了各種各樣的電池,廢電池必需進行集中處理的問題已被提到議事日程,其最主要的緣由是_________________。

A.回收利用電池外殼的金屬B.防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤、水源造成污染C.防止電池中滲漏的電解液腐蝕其他物品D.回收其中的石墨電極【解析】(1)干凈的鋅片插入裝有稀硫酸的燒杯里,可視察到鋅片上有氣泡產生,是由于鋅和酸反應,產生了氫氣。若再平行插入一塊銅片,由于銅不和硫酸反應,所以銅片沒有產生氣泡;若將兩者用導線連接起來,如圖A所示,組成原電池,銅為正極,發(fā)生反應:2H++2e-H2↑。(2)在該裝置中,發(fā)生反應:Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,生成11.2L氫氣,消耗0.5molH2SO4,生成0.5molZnSO4,溶液的體積為500mL,所以c(H2SO4)=1mol·L-1,c(Z