2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第二章化學(xué)反應(yīng)與能量2.1化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能課時(shí)評(píng)價(jià)含解析新人教版必修2

PAGE9-化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能(40分鐘70分)一、選擇題(本題10小題,每小題4分,共40分)1.(2024·邢臺(tái)高一檢測)一種生產(chǎn)和利用氫能的途徑如圖所示。下列說法中錯(cuò)誤的是 ()A.氫能屬于清潔能源B.圖中能量轉(zhuǎn)化的方式有太陽能、風(fēng)能、水能轉(zhuǎn)化為電能C.太陽能電池的供電原理與原電池相同D.化學(xué)反應(yīng)中的能量改變主要是由化學(xué)鍵的改變引起的【解析】選C。氫能屬于清潔能源,A正確;圖中涉及的能量轉(zhuǎn)化方式有太陽能、風(fēng)能、水能轉(zhuǎn)化為電能,電能轉(zhuǎn)化為熱能、光能,化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化等,B正確;太陽能電池的供電原理是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,而原電池的供電原理是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,所以二者供電原理不相同,C錯(cuò)誤;化學(xué)反應(yīng)中的能量改變主要是由化學(xué)鍵的改變引起的,D正確。2.下列設(shè)備工作時(shí)能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是 ()A.手機(jī)電池B.硅太陽能電池C.水力發(fā)電D.電烤箱【解析】選A。手機(jī)電池工作時(shí)可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,A正確;硅太陽能電池工作時(shí)可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,B錯(cuò)誤;水力發(fā)電是將水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,C錯(cuò)誤;電烤箱工作時(shí)可以將電能轉(zhuǎn)化為熱能等,D錯(cuò)誤。3.理論上不能設(shè)計(jì)為原電池的化學(xué)反應(yīng)是 ()A.2H2+O22H2OB.HNO3+NaOHNaNO3+H2OC.CH4+2O2CO2+2H2OD.2FeCl3+Fe3FeCl2【解析】選B。原電池反應(yīng)均是氧化還原反應(yīng),A、C、D均屬氧化還原反應(yīng),可以設(shè)計(jì)成原電池,而B是非氧化還原反應(yīng),不能設(shè)計(jì)成原電池。4.下列裝置可以構(gòu)成原電池的是 ()【解析】選C。A項(xiàng)兩電極應(yīng)是不同的金屬;B項(xiàng)蔗糖溶液為非電解質(zhì)溶液,不導(dǎo)電;D項(xiàng)電路不閉合。5.一個(gè)原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+Zn2++Cu,該原電池的合理組成是 ()正極負(fù)極電解質(zhì)溶液AZnCuCuCl2BCuZnH2SO4CCuZnCuSO4DZnFeCuCl2【解析】選C。由總反應(yīng)式知,Zn被氧化作原電池的負(fù)極,符合條件的有B、C兩項(xiàng),正極反應(yīng)為Cu2++2e-Cu,B選項(xiàng)中是2H++2e-H2↑,C正確。6.鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。下列有關(guān)敘述正確的是 ()A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池工作一段時(shí)間后,甲池的c(S)減小C.電池工作一段時(shí)間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加D.陰陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng),保持溶液中電荷平衡【解析】選C。Cu作正極發(fā)生還原反應(yīng),A錯(cuò)誤;負(fù)極發(fā)生Zn-2e-Zn2+,正極反應(yīng)為Cu2++2e-Cu,而該交換膜是陽離子交換膜,因此Zn2+由甲池交換到乙池,故甲池中硫酸根離子濃度幾乎不變,B、D錯(cuò)誤,C正確。【加固訓(xùn)練】(2024·江蘇學(xué)考)某愛好小組設(shè)計(jì)的簡易原電池裝置如圖所示。該電池工作時(shí),下列說法正確的是 ()A.鋅片作正極B.銅片上有氣泡產(chǎn)生C.將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D.電子由銅片經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片【解析】選B。電池工作時(shí),Zn失去電子,作負(fù)極,故A錯(cuò)誤;Cu為正極,氫離子在正極上得到電子生成氫氣,有氣泡產(chǎn)生,故B正確;原電池中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,故C錯(cuò)誤;Zn為負(fù)極,電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片,故D錯(cuò)誤。7.將兩極質(zhì)量相同的銅棒和鋅棒,用導(dǎo)線相連接后插入CuSO4溶液中,經(jīng)過一段時(shí)間后,取出洗凈后干燥并稱重,兩棒質(zhì)量相差6.45g,A.0.1mol B.0.2molC.0.3mol D.0.4mol【解析】選A。負(fù)極:Zn-2e-Zn2+,Zn失去2mol電子減重65g;正極:Cu2++2eCu,Cu2+得到2mol電子增重64g。兩極質(zhì)量相差:65g+64g=129g,現(xiàn)在兩棒質(zhì)量相差8.(2024·青島高一檢測)如圖所示是一位同學(xué)在測試桔子電池,下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是 ()A.若金屬片A是正極,則該金屬片上會(huì)產(chǎn)生H2B.水果電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C.當(dāng)A、B分別為Zn、Fe金屬片時(shí),Zn作正極D.金屬片A、B可以一個(gè)是銅片,另一個(gè)是鐵片【解析】選C。桔子汁呈酸性,若A是正極,則該金屬片上會(huì)產(chǎn)生H2,A正確;電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,B正確;當(dāng)A、B分別為Zn、Fe金屬片時(shí),Zn比Fe活潑,Zn作負(fù)極,C錯(cuò)誤;A、B可以是活動(dòng)性不同的兩種金屬,D正確。9.如圖所示,兩電極一極為石墨棒,另一極為鐵片,若電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),且a極上有大量氣泡生成,則以下敘述正確的是 ()A.a為負(fù)極,是鐵片,燒杯中的溶液為稀硫酸B.b為負(fù)極,是鐵片,燒杯中的溶液為硫酸銅溶液C.a為正極,是石墨棒,燒杯中的溶液為稀硫酸D.b為正極,是石墨棒,燒杯中的溶液為硫酸銅溶液【解析】選C。依據(jù)“電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)”,可確定該裝置構(gòu)成了原電池。又因“a極上有大量氣泡生成”,可知a為正極(石墨棒),則b為負(fù)極(鐵片),即可確定燒杯中的溶液是稀硫酸。【加固訓(xùn)練】某小組為探討電化學(xué)原理,設(shè)計(jì)了如圖所示裝置。下列敘述不正確的是()A.a和b不連接時(shí),鐵片上會(huì)有金屬銅析出B.a和b用導(dǎo)線連接時(shí),銅片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2++2e-CuC.無論a和b是否連接,鐵片均會(huì)溶解,溶液均從藍(lán)色漸漸變成淺綠色D.a和b用導(dǎo)線連接后,電流由鐵電極經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極【解析】選D。a和b不連接時(shí),Fe和Cu2+干脆發(fā)生氧化還原反應(yīng),鐵片上會(huì)有金屬銅析出,A項(xiàng)正確;若a和b用導(dǎo)線連接,則構(gòu)成原電池,此時(shí)鐵為負(fù)極,銅為正極,電極反應(yīng)式分別為Fe-2e-Fe2+、Cu2++2e-Cu,B項(xiàng)正確;分析選項(xiàng)A、B可知,C項(xiàng)正確;在原電池中,電流應(yīng)由正極流出,經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。10.如圖所示裝置,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),同時(shí)A極漸漸變粗,B極漸漸變細(xì),C為電解質(zhì)溶液,則A、B、C應(yīng)是下列各組中的 ()A.A是Zn,B是Cu,C為稀硫酸B.A是Cu,B是Zn,C為稀硫酸C.A是Fe,B是Ag,C為稀AgNO3溶液D.A是Ag,B是Fe,C為稀AgNO3溶液【解析】選D。A極漸漸變粗,為原電池的正極,溶液中的金屬陽離子得到電子后在A極上析出;B極漸漸變細(xì),為原電池的負(fù)極,失去電子后變成離子進(jìn)入溶液中。A和B中的反應(yīng)為Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,則A中A極變細(xì),B中A極不變。C和D兩項(xiàng)中的反應(yīng)為Fe+2AgNO32Ag+Fe(NO3)2,其中C中A極變細(xì),D中A極變粗。二、非選擇題(本題包括2小題,共30分)11.(14分)現(xiàn)有如下兩個(gè)反應(yīng):A.NaOH+HClNaCl+H2OB.Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+(1)依據(jù)兩反應(yīng)本質(zhì),推斷能否設(shè)計(jì)成原電池

。

(2)假如不能,說明其緣由。

(3)假如可以,則寫出正負(fù)極材料、電極反應(yīng)式及反應(yīng)類型(“氧化反應(yīng)”或“還原反應(yīng)”):負(fù)極:,,。

正極:,,。

【解析】(1)只有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池,B是氧化還原反應(yīng)且能自發(fā)進(jìn)行。(2)酸堿中和反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng),不能設(shè)計(jì)成原電池。(3)依據(jù)電池反應(yīng)式:Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+可知,Cu失電子作負(fù)極,負(fù)極材料是Cu,正極材料用石墨;電解質(zhì)溶液可以為FeCl3溶液。答案:(1)A不能,B可以(2)A不是氧化還原反應(yīng),沒有電子轉(zhuǎn)移(3)CuCu-2e-Cu2+氧化反應(yīng)碳棒2Fe3++2e-2Fe2+還原反應(yīng)12.(16分)由鋅片、銅片和200mL稀H2SO4組成的原電池如圖所示。(1)原電池的負(fù)極反應(yīng)是

,

正極反應(yīng)是。

(2)電流的方向是。

(3)一段時(shí)間后,當(dāng)在銅片上放出1.68L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí),H2SO4恰好消耗一半。則產(chǎn)生這些氣體的同時(shí),共消耗g鋅,有個(gè)電子通過了導(dǎo)線,原硫酸的物質(zhì)的量濃度是(設(shè)溶液體積不變)【解析】(1)原電池的負(fù)極反應(yīng)是Zn-2e-Zn2+,正極反應(yīng)是2H++2e-H2↑。(2)電流的方向是由Cu極經(jīng)導(dǎo)線流向Zn極。(3)產(chǎn)生1.68L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí)即0.075molH2,通過0.075mol×2=0.15mol電子,消耗0.075molZn和0.075molH2SO4。所以m(Zn)=0.075mol×65g·moL-1=4.875g,N(e1023moL-1=9.03×1022,c(H2SO4)==0.75mol·L-1。答案:(1)Zn-2e-Zn2+2H++2e-H2↑(2)由Cu極經(jīng)導(dǎo)線流向Zn極(3)4.8759.03×10220.75mol·L-1(20分鐘30分)一、選擇題(本題3小題,每小題5分,共15分)13.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)整杠桿使其在水中保持平衡,然后當(dāng)心地向燒杯中心滴入濃CuSO4溶液,若試驗(yàn)過程中不考慮鐵絲反應(yīng)及兩邊浮力的改變,一段時(shí)間后,下列有關(guān)杠桿的偏向推斷正確的是 ()A.杠桿為導(dǎo)體和絕緣體時(shí),均為A端高B端低B.杠桿為導(dǎo)體和絕緣體時(shí),均為A端低B端高C.當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí),A端低B端高;為導(dǎo)體時(shí),A端高B端低D.當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí),A端高B端低;為導(dǎo)體時(shí),A端低B端高【解析】選D。當(dāng)杠桿為絕緣體時(shí),Fe把Cu2+置換成Cu附著在Fe球上,質(zhì)量增重,下沉,B端低;當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí),構(gòu)成原電池,Cu球上有Cu析出增重,Fe球溶解,減輕,B端上升。14.以鋅片和銅片為兩極,以稀硫酸為電解質(zhì)溶液組成原電池,當(dāng)導(dǎo)線中通過2mol電子時(shí),下列說法正確的是 ()A.鋅片溶解了1mol,銅片上析出1molH2B.兩極上溶解和析出的物質(zhì)的質(zhì)量相等C.鋅片溶解了31g,銅片上析出了1D.鋅片溶解了1mol,硫酸消耗了0.5mol【解析】選A。電極反應(yīng)式為負(fù)極:Zn-2e-Zn2+;正極:2H++2e-H2↑。當(dāng)溶解1mol鋅時(shí)失去2mol電子,銅片上析出1mol氫氣得到2mol電子,得失電子守恒,A正確;鋅溶解65g時(shí),正極析出2gH2,B、C錯(cuò)誤;鋅片溶解了1mol,硫酸消耗了15.(2024·合肥高一檢測)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) ()【解析】選B。A項(xiàng)為原電池,鋁為負(fù)極,但總反應(yīng)為2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑;C項(xiàng)為原電池,但硝酸是氧化性酸,則總反應(yīng)為Al+4H++NAl3++NO↑+2H2O;D項(xiàng)裝置中有外接電源,不屬于原電池。二、非選擇題(本題包括1小題,共15分)16.有甲、乙兩位同學(xué)均想利用原電池反應(yīng)檢測金屬的活動(dòng)性依次,兩人均用鎂片和鋁片作電極,但甲同學(xué)將電極放入6mol·L-1的H2SO4溶液中,乙同學(xué)將電極放入6mol·L-1的NaOH溶液中,如圖所示。(1)寫出甲中正極的電極反應(yīng)式

。

(2)乙中負(fù)極的電極反應(yīng)式為

,

總反應(yīng)的離子方程式:。

(3)假如甲與乙同學(xué)均認(rèn)為“構(gòu)成原電池的電極材料假如都是金屬,則負(fù)極材料的金屬應(yīng)比正極材料的金屬活潑”,則甲會(huì)推斷出金屬活動(dòng)性更強(qiáng),而乙會(huì)推斷出金屬活動(dòng)性更強(qiáng)(填寫元素符號(hào))。

(4)由此試驗(yàn)得出的下列結(jié)論中,正確的有。

A.利用原電池反應(yīng)推斷金屬活動(dòng)性依次時(shí)應(yīng)留意選擇合適的介質(zhì)B.鎂的金屬性不肯定比鋁的金屬性強(qiáng)C.該試驗(yàn)說明金屬活動(dòng)性依次表已過時(shí),沒有好用價(jià)值了D.該試驗(yàn)說明