2021-2022學年新魯科版必修2第2章-第2節(jié)化學反應與能量變化第2課時作業(yè)

化學反響能量轉化的重要應用——化學電池一、選擇題(此題共6小題，每題5分，共30分)1．(2021·聊城高一檢測)暖寶寶(如下圖)采用的是鐵的“氧化放熱〞原理，使其發(fā)生原電池反響，鐵粉在原電池中充當()A．負極 B．正極C．陰極 D．陽極【解析】選A。鐵被氧化，負極發(fā)生氧化反響，鐵粉在原電池中充當負極，故A正確。2.(2021·瀘州高一檢測)如圖裝置中，“→〞表示電子的移動方向。那么電極材料A、B分別可能是()A．石墨、石墨 B．Cu、AlC．Mg、石墨 D．Ag、Zn【解析】選C。石墨與稀硫酸不反響，不能形成原電池，故A項錯誤；Al比Cu活潑，所以Al作負極，電子的移動方向與題意不符，故B項錯誤；Mg能與稀硫酸發(fā)生反響，鎂作負極，失去的電子沿導線流向石墨，故C項正確；Zn比Ag活潑，Zn作負極，電子的移動方向與題意不符，故D項錯誤。3．(2021·泉州高一檢測)根據(jù)媒體報道，某公司將推出一種全新的銀鋅電池，這種銀鋅電池的續(xù)航能力要比鋰離子電池強，有望取代鋰電池。其放電過程可表示為Ag2O＋Zn=ZnO＋2Ag，此電池放電時，有關說法正確的選項是()A．電能轉化為化學能B．電解質溶液是稀硫酸C．電子通過外電路從正極流向負極D．Zn作負極被氧化【解析】選D。原電池是化學能轉化為電能的裝置，A選項錯誤；從總反響方程式可以看出，電池放電后生成了ZnO，ZnO在酸性溶液中不能存在，所以電解質溶液一定不是稀硫酸，B選項錯誤；原電池中，電子通過外電路從負極流向正極，C選項錯誤；Zn作負極，負極發(fā)生氧化反響，D選項正確。4．(2021·鹽城高一檢測)分析如下圖的四個原電池裝置，其中結論正確的選項是()A．①中Al作為負極，④中Fe作為負極B．②中Mg作為正極，電極反響式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑C．③中Fe作為負極，電極反響式為Fe－2e－=Fe2＋D．④中Cu作為正極，電極反響式為2H＋＋2e－=H2↑【解析】選B。Mg比Al活潑，在①中Mg作負極，但在NaOH溶液中，Mg不反響，而Al可以反響，故②中Al是負極。在濃硝酸中鐵會鈍化，故Cu為負極，F(xiàn)e為正極。在④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)生復原反響，電極反響式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－?！狙a償訓練】(2021·阜陽高一檢測)兩種金屬A與B和稀硫酸組成原電池時，A是正極。以下有關推斷正確的選項是()A．A的金屬性強于BB．電子不斷由A電極經外電路流向B電極C．A電極上發(fā)生的電極反響是復原反響D．A的金屬活動性一定排在氫前面【解析】選C。兩種金屬A與B和稀硫酸組成原電池時，A是正極，這說明金屬性是B強于A，A不正確；電子不斷由B電極經外電路流向A電極，B不正確；正極導電電子，發(fā)生復原反響，C正確；A的金屬活動性不一定排在氫前面，D不正確。5．銅是人類認識并應用最早的金屬之一，我國是最早使用銅器的國家之一。鐵與人類生活密切相關，幾乎無處不在，是地殼中含量僅次于鋁的金屬。某研究性學習小組為了證明鐵的金屬活動性比銅強，設計了如下實驗方案，合理的是()A．將鐵片置于硫酸銅溶液中有銅析出B．將銅片置于FeCl3溶液中銅片逐漸溶解C．把鐵片和銅片置于盛有稀硫酸的燒杯中，并用導線連接，鐵片上有氣泡產生，而銅片上無氣泡產生D．把鐵片和銅片置于盛有濃硝酸的燒杯中，并用導線連接，鐵片上有氣泡產生，而銅片上無氣泡產生【解析】選A。鐵從CuSO4溶液中置換出銅，化學方程式：CuSO4＋Fe=FeSO4＋Cu，說明Fe比Cu活潑，A符合題意；銅溶于FeCl3溶液，反響為2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋，說明Fe3＋的氧化性強于Cu2＋，并不能比擬Cu和Fe的金屬活動性，B不符合題意；把鐵片和銅片置于盛有稀硫酸的燒杯中，并用導線連接，構成原電池；鐵片上無氣泡產生，而銅片上有氣泡產生，說明Fe失去電子，作負極，而Cu極上H＋得電子，Cu作正極，一般情況下，較活潑金屬作負極，可證實Fe比Cu活潑，C不符合題意；常溫下，F(xiàn)e遇濃硝酸發(fā)生鈍化，生成致密的氧化膜，阻止內部金屬與濃硝酸進一步反響，而Cu常溫下可與濃硝酸反響；因此鐵片和銅片置于盛有濃硝酸的燒杯中，并用導線連接，銅作負極，但并不能比擬Fe和Cu的活動性，D不符合題意。6．在杠桿的兩端分別掛著質量相同的鋁球和鐵球，此時杠桿平衡。然后將兩球分別浸沒在溶液質量相等的稀燒堿溶液和硫酸銅溶液中一段時間，如下圖，以下說法正確的選項是()A.鋁球外表有氣泡產生，溶液中有白色沉淀生成；杠桿不平衡B．鋁球外表有氣泡產生，溶液澄清；鐵球外表有紅色物質析出；溶液藍色變淺，杠桿右邊下沉C．反響后去掉兩燒杯，杠桿仍平衡D．右邊球上出現(xiàn)紅色，左邊溶液的堿性增強【解析】選B。左燒杯中發(fā)生2Al＋2NaOH＋6H2O=2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，不生成沉淀，故A錯誤；左燒杯中發(fā)生2Al＋2NaOH＋6H2O=2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，右燒杯中發(fā)生Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO4，觀察到鋁球外表有氣泡產生，溶液澄清，而鐵球外表有紅色物質析出，溶液藍色變淺，由反響可知左燒杯中Al的質量變小，右燒杯中Fe球上生成Cu質量變大，杠桿右邊下沉，故B正確；由選項B的分析可知，反響后去掉兩燒杯，杠桿不能平衡，故C錯誤；右邊球上生成Cu，那么出現(xiàn)紅色，而左邊溶液中消耗NaOH，那么c(OH－)減小，堿性減弱，故D錯誤。【補償訓練】如下圖，杠桿AB兩端分別掛有體積相同、質量相同的空心銅球和空心鐵球，調節(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，以下有關杠桿的偏向判斷正確的選項是(實驗過程中不考慮鐵絲反響及兩邊浮力的變化)()A．杠桿為導體和絕緣體時，均為A端高B端低B．杠桿為導體和絕緣體時，均為A端低B端高C．當杠桿為絕緣體時，A端低B端高；為導體時，A端高B端低D．當杠桿為絕緣體時，A端高B端低；為導體時，A端低B端高【解析】選D。根據(jù)題意，假設杠桿為絕緣體，滴入CuSO4溶液后，Cu在鐵球外表析出，鐵球質量增大，B端下沉；假設杠桿為導體，滴入CuSO4溶液后，形成原電池，Cu在銅球外表析出，F(xiàn)e局部溶解，A端下沉。二、非選擇題(此題共1小題，共15分)7.(2021·鄭州高一檢測)從理論上講，任何自發(fā)的氧化復原反響都可以被設計成原電池。某同學利用反響“Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋〞設計了一個化學電池，如下圖，在外電路中，電流從a極流向b極。請答復以下問題：(1)b極是電池的________極，材料是__________，寫出該電極的電極反響式：__________________________。(2)a可以為__________(填字母，下同)。A．銅B．銀C．鐵D．石墨(3)c是__________。A．CuSO4溶液B．AgNO3溶液C．酒精溶液(4)假設該反響過程中有0.2mol電子發(fā)生轉移，那么生成的Ag為________g。【解析】由題干信息可知，原電池中，電流從a極流向b極，那么a為正極，得到電子，發(fā)生復原反響，b為負極，失去電子，發(fā)生氧化反響。(1)根據(jù)上述分析知，b是電池的負極，失去電子，反響Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋中Cu失去電子，故Cu作負極，發(fā)生的電極反響為Cu－2e－=Cu2＋。(2)a是電池的正極，電極材料可以是比銅不活潑的Ag，也可以是石墨。(3)電解質溶液c是含有Ag＋的溶液。(4)反響過程中轉移2mol電子，根據(jù)得失電子守恒可知，生成2molAg，那么轉移0.2mol電子生成Ag的質量為108g·mol－1×0.2mol＝21.6g。答案：(1)負CuCu－2e－=Cu2＋(2)BD(3)B【應用實踐】共35分一、選擇題(此題共3小題，每題6分，共18分)8.(2021·鶴壁高一檢測)某化學興趣小組利用反響Zn＋2FeCl3=ZnCl2＋2FeCl2，設計了如下圖的原電池裝置，以下說法正確的選項是()A．Zn為負極，發(fā)生復原反響B(tài)．b電極反響式為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋C．電子流動方向是a電極→FeCl3溶液→b電極D.電池的正極材料可以選用石墨、鉑電極，也可以用銅電極【解析】選D。根據(jù)氯離子移動方向，可知b是負極，a是正極。Zn為負極，失電子發(fā)生氧化反響，故A錯誤；b電極反響式為Zn－2e－=Zn2＋，故B錯誤；電子流動方向是b電極→導線→a電極，故C錯誤；正極材料的活潑性比負極材料弱，故D正確?！景胃哳}組】1．(2021·寧波高一檢測)如圖是鉛蓄電池構造示意圖，電池的總反響式：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，以下說法不正確的選項是()A．電池工作時，化學能轉化為電能B．電池工作時，電子由Pb板通過導線流向PbO2板C．電池工作時，負極反響為Pb－2e－=Pb2＋D．電池工作時，H＋移向PbO2板【解析】選C。鉛蓄電池工作時是原電池，將化學能轉化為電能，故A正確；電池工作時，電子從負極Pb沿導線流向正極PbO2，故B正確；電池工作時，負極Pb失去電子與SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))結合生成PbSO4，所以電極反響式為Pb－2e－＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=PbSO4，故C錯誤；電池工作時，內電路中陽離子H＋移向正極PbO2，陰離子SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))移向負極Pb，故D正確。2.對以下圖所示的裝置中實驗現(xiàn)象的描述正確的選項是()【解析】選D。a、b兩電極均為石墨，且沒有自發(fā)的氧化復原反響，不能構成原電池，沒有化學反響，也沒有實驗現(xiàn)象，A錯誤；Cu、Fe作為兩個電極，活潑性不同，KNO3為電解質，可以發(fā)生吸氧腐蝕，構成原電池。負極為Fe，反響為Fe－2e－=Fe2＋；正極為Cu，反響為O2＋2H2O＋4e－=4OH－；因此并沒有氣體生成，B錯誤；石墨、Fe作為兩個電極，活潑性不同，CuSO4為電解質溶液，且有自發(fā)的氧化復原反響，構成原電池。負極為Fe，反響為Fe－2e－=Fe2＋；正極為石墨，反響為Cu2＋＋2e－=Cu；所以a極質量增加，b極質量減小，C錯誤；石墨、Zn作為兩個電極，活潑性不同，HCl為電解質溶液，且有自發(fā)的氧化復原反響，構成原電池。負極為Zn，反響為Zn－2e－=Zn2＋；正極為石墨，反響為2H＋＋2e－=H2↑；所以a極放出無色氣體，D正確。9.(2021·沈陽高一檢測)關于如下圖的原電池裝置，以下表達錯誤的選項是()A．a為原電池的正極B．電子由b極流出，經導線流向a極C．溶液中陽離子向a極移動D．b極發(fā)生復原反響【解析】選D。根據(jù)圖中電流方向可知，a是正極，b是負極，A正確；b是負極，電子由負極流出，經導線流向a極，B正確；a是正極，溶液中陽離子移向正極，C正確；b是負極，負極發(fā)生氧化反響，D錯誤。10．利用反響6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O構成電池的裝置如下圖。此方法既能實現(xiàn)有效去除氮氧化物的排放，減輕環(huán)境污染，又能充分利用化學能。以下說法正確的選項是()A.該裝置將化學能轉化為電能B．電極B為負極C．電極A的反響式為2NH3－6e－=N2＋6H＋D．當有4.48LNO2被處理時，轉移0.8mol電子【解析】選A。反響6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O中，NO2中N元素化合價降低，NH3中N元素化合價升高，因此通入NH3的電極上發(fā)生氧化反響，為電源負極，通入NO2的電極上發(fā)生復原反響，為電源正極。該電池為電源裝置，電源工作過程中，將化學能轉化為電能，故A說法正確；由上述分析可知，電極B為電源正極，故B說法錯誤；電極A上NH3發(fā)生氧化反響，電解質為KOH溶液，因此電極反響式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O，故C說法錯誤；未告知氣體所處狀態(tài)是否為標準狀況，無法計算4.48LNO2氣體的物質的量，因此無法計算轉移電子數(shù)，故D說法錯誤?！景胃哳}組】1．(2021·溫州高一檢測)一種以聯(lián)氨(N2H4)為燃料的環(huán)保電池工作原理如下圖，電解質溶液顯弱酸性，電池工作時產生穩(wěn)定無污染的物質。以下說法正確的選項是()A．在電極M充入N2H4，每消耗1molN2H4，會有4molH＋通過質子交換膜B．該燃料電池工作時，化學能只能轉化為電能C．N極的電極反響式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．電極總反響式為N2H4＋O2=N2＋2H2O，電解質溶液的pH始終不變【解析】選A。在M電極充入N2H4，聯(lián)氨在此電極失電子，根據(jù)圖示的H＋流動方向，M電極的電極方程式為N2H4－4e－=N2↑＋4H＋，根據(jù)電極方程式可知，每消耗1molN2H4，會有4molH＋通過質子交換膜，A正確；該燃料電池工作時，化學能大局部轉化為電能，少量轉化為熱能等其他形式的能，B錯誤；N極為電池正極，發(fā)生復原反響，由于電解質溶液為弱酸性，正極的電極方程式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，C錯誤；電極的總反響為N2H4＋O2=N2＋2H2O，由于反響產生水，溶液的酸性逐漸減弱，pH逐漸增大，D錯誤。2.最近,科學家研發(fā)了“全氫電池〞,其工作原理如下圖。以下說法不正確的選項是()A.右邊吸附層中發(fā)生了復原反響B(tài).負極的電極反響是H2-2e-+2OH-=2H2OC.電池的總反響是2H2+O2=2H2OD.電解質溶液中Na+向右移動,ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))向左移動【解析】選C。此題考查有關原電池的反響原理,意在考查考生對原電池原理的理解及對相關原理的運用能力。由圖可知,左邊電極有電子流出,所以該電極應該為負極,電極上物質的主要變化為H2轉變成H2O,發(fā)生氧化反響,右邊電極為正極,電極上物質的主要變化為H+轉變?yōu)镠2,發(fā)生復原反響。由上述分析可知,右邊電極為正極,發(fā)生復原反響,A項正確;負極的電極反響為H2-2e-+2OH-=2H2O,B項正確;電池的總反響為消耗H2,生成H2,C項錯誤;由于右邊電極為正極,左邊電極為負極,在電解質溶液中,陽離子往正極移動,陰離子那么向負極移動,D項正確。二、非選擇題(此題共1小題，共17分)11．(2021·長沙高一檢測)人們應用原電池原理制作了多種電池，以滿足不同的需要。以下電池廣泛使用于日常生活、生產和科學技術等方面，請根據(jù)題中提供的信息填空。(1)鉛蓄電池在放電時發(fā)生的電池反響式為Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。正極電極反響式為_________________________________________________。(2)FeCl3溶液常用于腐蝕印刷電路銅板，發(fā)生2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2，假設將此反響設計成原電池，那么負極所用電極材料為________________，當線路中轉移0.2mol電子時，那么被腐蝕銅的質量為_____________________g。(3)將鋁片和銅片用導線相連，一組插入濃硝酸中，一組插入燒堿溶液中，分別形成了原電池，在這兩個原電池中，負極分別為________。A．鋁片、銅片B．銅片、鋁片C．鋁片、鋁片(4)燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置，如圖是電解質為稀硫酸溶液的氫氧燃料電池原理示意圖，答復以下問題：①氫氧燃料電池的總反響化學方程式是______________________________。②電池工作一段時間后硫酸溶液的濃度________(填“增大〞“減小〞或“不變〞)。【解析】(1)正極發(fā)生復原反響，化合價降低。故正極的反響式為PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2e－=PbSO4＋2H2O；(2)從化學方程式可知，銅的化合價升高，Cu作負極，通過化學方程式知，每轉移2mol電子，消耗1mol銅，故當線路中轉移0.2mol電子時，被腐蝕的銅的物質的量為0.1mol，質量為0.1mol×64g·mol－1＝6.4g；(3)常溫下鋁在濃硝酸中發(fā)生鈍化，銅能夠和濃硝酸反響，此時，銅作負極；銅不能和氫氧化鈉溶液反響，鋁可以和氫氧化鈉溶液反響，此時鋁作負極；(4)①氫氧燃料電池的總反響為2H2＋O2=2H2O；②反響過程中有水生成，硫酸被稀釋，故硫酸的濃度減小。答案：(1)PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2e－=PbSO4＋2H2O(2)Cu(3)B(4)①2H2＋O2=2H2O②減小【補償訓練】將潔凈的金屬片A、B、C、D分別放置在浸有鹽溶液的濾紙上面并壓緊(如下圖)。在每次實驗時，記錄電壓表指針的移動方向和電壓表的讀數(shù)如下：金屬電子流動方向電壓/VDD→Cu＋CCu→C－BB→Cu＋AA→Cu＋：構成兩電極的金屬活動性相差越大，電壓表的讀數(shù)越大。請依據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷：(1)最活潑的金屬為________。(2)假設濾紙改用NaOH溶液浸潤，那么在濾紙上能看到藍色沉淀析出的是_________金屬，其負極的電極反響為____________________________。假設濾紙上析出沉淀為9.8g，那么轉移的電子數(shù)為________mol?！窘馕觥?1)由電子流動的方向可知，A、B、D的金屬活動性皆強于Cu，根據(jù)“構成兩電極的金屬活動性相差越大，電壓表的讀數(shù)越大〞可知，B的金屬活動性最大，C的金屬活動性弱于Cu，不能從CuSO4溶液中置換出Cu。(2)由(1)的分析可知，只有在C金屬與Cu組成的原電池中，Cu失電子生成Cu2＋，進而與OH－結合產生藍色沉淀。負極反響為Cu＋2OH－－2e－=Cu(OH)2↓。因藍色沉淀為Cu(OH)2，所以當析出9.8g沉淀時，轉移的電子數(shù)為eq\f(9.8g,98g·mol－1)×2＝0.2mol。答案：(1)B(2)CCu－2e－＋2OH－=Cu(OH)2↓【遷移創(chuàng)新】共20分非選擇題(此題共1小題，共20分)12．(2021·泰安高一檢測)(1)為了驗證Fe2＋與Cu2＋氧化性的強弱，以下裝置能到達實驗目的的是______________________________，寫出能到達目的的裝置中正極的電極反響式為______________________________。假設開始時原電池中兩個電極的質量相等，當導線中通過0.05mol電子時，兩個電極的質量差為__________________。(2)將CH4與O2的反響設計成燃料電池，其利用率更高，裝置如下圖(A、B為多孔碳棒)。①實驗測得OH－向B電極移動，那么__________(填“A〞或“B〞)處電極入口通甲烷，其電極反響式為____________________________________。②當消耗甲烷的體積為33.6L(標準狀況下)時，假設電池的能量轉化率為80%，那么導線中轉移電子的物質的量為____________。(3)高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反響式為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，原電池負極的電極反響式為_________________________；放電時每轉移3mol電子，有______molK2FeO4被復原，正極附近溶液的堿性______(填“增強〞“不變“或“減弱〞)?！窘馕觥?1)要驗證Fe2＋與Cu2＋氧化性強弱，在原電池中，鐵作負極、其他導電的活潑性弱于鐵的金屬或非金屬作正極，電解質溶液為可溶性的銅鹽，那么①中銅作負極、C作正極，電池反響式為Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋，不能驗證Fe2＋與Cu2＋氧化性強弱，錯誤；②中鐵發(fā)生鈍化現(xiàn)象，Cu作負極、鐵作正極，電池反響式為Cu＋2NOeq\o\al(