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文檔簡介

第六章化學(xué)反應(yīng)與熱能6.1.2化學(xué)反應(yīng)與電能一、單選題1.根據(jù)原電池原理,下列反應(yīng)不能設(shè)計(jì)成原電池的是A.2CH3OH+3O22CO2+4H2OB.Fe+CuSO4=FeSO4+CuC.HCl+NaOH=H2O+NaClD.2H2S+SO2=3S↓+2H2O【答案】C【解析】A.該反應(yīng)為燃料的燃燒反應(yīng),屬于氧化還原反應(yīng),可以設(shè)計(jì)成燃料電池,乙醇作負(fù)極,氧氣作正極,故A不選;B.Fe、Cu元素的化合價(jià)變化,為氧化還原反應(yīng),可設(shè)計(jì)成原電池,故B不選;C.反應(yīng)中沒有元素的化合價(jià)變化,不屬于氧化還原反應(yīng),不能設(shè)計(jì)成原電池,故C選;D.反應(yīng)中S元素的化合價(jià)變化,為氧化還原反應(yīng),可設(shè)計(jì)成原電池,故D不選;故選C。2.、兩根金屬棒插入溶液中構(gòu)成如圖所示裝置,實(shí)驗(yàn)中電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),同時(shí)棒變粗,棒變細(xì),則、、溶液可能是下列中的編號溶液A稀硫酸B硝酸銀溶液C硫酸銅溶液D稀硫酸A.A B.B C.C D.D【答案】B【解析】A.鋅、銅在稀硫酸中構(gòu)成原電池,X棒為活潑金屬鋅,做原電池的負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋅離子,X棒變細(xì),故A不符合題意;B.鋅、銀在硝酸銀溶液中構(gòu)成原電池,X棒為不活潑金屬銀,做原電池的正極,銀離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銀,X棒變粗,Y棒為活潑金屬鋅,做原電池的負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋅離子,Y棒變細(xì),故B符合題意;C.銅、銀在硫酸銅溶液中構(gòu)成原電池,銅的金屬性強(qiáng)于銀,X棒為金屬銅,做原電池的負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成銅離子,X棒變細(xì),故C不符合題意;D.鋅、銅在稀硫酸中構(gòu)成原電池,X棒為不活潑金屬銅,做原電池的正極,氫離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣,X棒沒有變化,故D不符合題意;故選B。3.某原電池的結(jié)構(gòu)如圖所示,下列說法錯(cuò)誤的是A.Zn為該原電池的負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)B.Cu電極上的反應(yīng)為Cu2++2e-=CuC.電子由Zn電極流出,經(jīng)過溶液流入Cu電極D.反應(yīng)一段時(shí)間后,溶液的藍(lán)色變淺【答案】C【解析】A.該原電池中,鋅失去電子,作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),故A正確;B.該原電池,銅作正極,銅離子在銅電極得到電子發(fā)生還原反應(yīng),Cu電極上的反應(yīng)為Cu2++2e-=Cu,故B正確;C.原電池工作時(shí),電子由負(fù)極鋅電極流出,經(jīng)導(dǎo)線流向正極銅電極,電子不能進(jìn)入到溶液中,故C錯(cuò)誤;D.反應(yīng)一段時(shí)間后,溶液中的銅離子以單質(zhì)的形式析出,所以溶液的藍(lán)色變淺,故D正確;答案選C。4.下列有關(guān)裝置的說法正確的是A.裝置I中為原電池的負(fù)極B.裝置IV工作時(shí),電子由鋅通過導(dǎo)線流向碳棒C.裝置III可構(gòu)成原電池D.裝置II為一次電池【答案】B【解析】A.Al能夠與NaOH溶液反應(yīng),而Mg不能反應(yīng),所以裝置I中為原電池的正極,Al為原電池的負(fù)極,A錯(cuò)誤;B.由于電極活動(dòng)性Zn比C強(qiáng),所以Zn為負(fù)極,碳棒為正極,故裝置IV工作時(shí),電子由負(fù)極鋅通過導(dǎo)線流向正極碳棒,B正確;C.裝置III中2個(gè)電極都是Zn,沒有活動(dòng)性不同的電極,因此不可構(gòu)成原電池,C錯(cuò)誤;D.裝置II可充電,為電解池;也可放電,為原電池,故裝置II電池為二次電池,D錯(cuò)誤;故合理選項(xiàng)是B。5.甲醇燃料電池可使用于筆記本電腦、汽車等。它在一極通入甲醇,另一極通入氧氣,電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜,它能傳導(dǎo)氫離子。電池工作時(shí),甲醇被氧化為二氧化碳和水。下列敘述中,不正確的是A.電池的總反應(yīng)是2CH3OH+3O2=2CO2+4H2OB.負(fù)極的反應(yīng)是CH3OH+H2O=CO2+6H++6e-C.正極的反應(yīng)是O2+2H2O+4e-=4OH-D.電池工作時(shí),H+移向正極【答案】C【解析】A.燃料電池中,一極通入甲醇、另一極通入氧氣、電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜,則該甲醇燃料電池總反應(yīng)就是甲醇被氧氣氧化生成二氧化碳和水,電池的總反應(yīng)方程式是2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,A正確;B.負(fù)極CH3OH失去電子被氧化,負(fù)極反應(yīng)式是CH3OH+H2O=CO2+6H++6e-或CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+,B正確;C.電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜,則正極的反應(yīng)是O2+4H++4e-=2H2O,C錯(cuò)誤;D.遠(yuǎn)電池工作時(shí),陽離子移向正極,則H+移向正極,D正確;答案選C。6.將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時(shí)間,以下敘述正確的是A.兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生 B.甲中銅片是正極,乙中銅片是負(fù)極C.兩燒杯中溶液的c(H+)均減小 D.產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢【答案】C【解析】A.甲燒杯中,銅、鋅用導(dǎo)線連接,甲構(gòu)成原電池,銅是正極,銅片表面均有氫氣產(chǎn)生,故A錯(cuò)誤;

B.甲燒杯中,銅、鋅用導(dǎo)線連接,甲構(gòu)成原電池,銅是正極;乙中銅、鋅沒有連接,不構(gòu)成原電池,故B錯(cuò)誤;C.兩燒杯中都發(fā)生反應(yīng),溶液的c(H+)均減小,故C正確;

D.甲燒杯中,銅、鋅用導(dǎo)線連接,甲構(gòu)成原電池,產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙快,故D錯(cuò)誤;選C。7.下列敘述不正確的是A.用天然氣火力發(fā)電時(shí),每一步都需要化學(xué)反應(yīng)來完成B.利用太陽能等清潔能源代替化石燃料,有利于節(jié)約資源,保護(hù)環(huán)境C.原電池反應(yīng)一定為氧化還原反應(yīng)D.在火力發(fā)電時(shí),化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的過程實(shí)際上是氧化還原反應(yīng)發(fā)生的過程,伴隨著能量的變化【答案】A【解析】A.火力發(fā)電的過程包括,化學(xué)能熱能機(jī)械能電能,后兩個(gè)階段都未發(fā)生化學(xué)變化,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B.利用太陽能等清潔能源代替化石燃料,有利于節(jié)約資源,保護(hù)環(huán)境,B項(xiàng)正確;C.原電池的反應(yīng)原理為氧化還原反應(yīng),所以原電池反應(yīng)一定為氧化還原反應(yīng),C項(xiàng)正確;D.在火力發(fā)電時(shí),化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的過程實(shí)際上是氧化還原反應(yīng)發(fā)生的過程,伴隨著能量的變化,D項(xiàng)正確;答案選A。8.下列設(shè)備工作時(shí),將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是ABCD硅太陽能電池鋰離子電池太陽能集熱器燃?xì)庠預(yù).A B.B C.C D.D【答案】B【解析】A.硅太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,A不符合題意;B.鋰離子電池的放電過程是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,B符合題意;C.太陽能集熱器將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能,C不符合題意;D.燃?xì)庠顚⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能,D不符合題意;故選B。9.下列關(guān)于原電池的敘述中,正確的是A.電極只能由兩種不同的金屬構(gòu)成B.負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)是還原反應(yīng)C.工作時(shí)其正極不斷產(chǎn)生電子并經(jīng)外電路流向負(fù)極D.能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋敬鸢浮緿【解析】A.構(gòu)成原電池的兩極可以是兩種活潑性不同的金屬,也可以是一種金屬和一種非金屬,錯(cuò)誤;B.據(jù)原電池原理知,原電池負(fù)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),錯(cuò)誤;C.電子經(jīng)外電路由負(fù)極流向正極,錯(cuò)誤;D.原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,正確;答案選D。10.下面是四個(gè)化學(xué)反應(yīng),你認(rèn)為理論上不可用于設(shè)計(jì)原電池的化學(xué)反應(yīng)是()A.Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2AgB.Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OC.Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4D.C+CO22CO【答案】D【解析】自發(fā)進(jìn)行的放熱的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)為原電池,因此選項(xiàng)A、B、C中的反應(yīng)可用于設(shè)計(jì)原電池。D是吸熱的氧化還原反應(yīng),反應(yīng)過程中吸收能量,不能設(shè)計(jì)為原電池。答案選D。二、原理綜合題11.現(xiàn)有如下兩個(gè)反應(yīng):A.B.(1)根據(jù)兩反應(yīng)本質(zhì)判斷,___________________________(填“A”或“B”)反應(yīng)能設(shè)計(jì)成原電池。(2)如果不能設(shè)計(jì)成原電池,原因是______________________________________________________。(3)如果可以設(shè)計(jì)成原電池,則負(fù)極反應(yīng)為_______________________________________,正極反應(yīng)為_______________________________________。(4)根據(jù)(3)中的電極反應(yīng),設(shè)計(jì)一個(gè)化學(xué)電池(給出若干導(dǎo)線,電極材料和電解質(zhì)溶液自選)________。要求:①標(biāo)出電子流動(dòng)方向;②注明負(fù)極電極材料;③寫出電解質(zhì)溶液。(5)若該電池外電路中有個(gè)電子轉(zhuǎn)移,則電解質(zhì)溶液質(zhì)量增加了________________g?!敬鸢浮?/p>

B

A反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng),沒有電子的轉(zhuǎn)移

28【解析】(1)原電池反應(yīng)必須是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),A反應(yīng)中各元素化合價(jià)不變,所以不是氧化還原反應(yīng),不能設(shè)計(jì)成原電池;B反應(yīng)中中Fe的化合價(jià)由+3變?yōu)?2。單質(zhì)鐵中Fe的化合價(jià)由0變?yōu)?2,所以有電子轉(zhuǎn)移,能設(shè)計(jì)成原電池,故本題答案為:B;(2)根據(jù)(1)知,A反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng),沒有電子的轉(zhuǎn)移,所以A反應(yīng)不能設(shè)計(jì)成原電池,故本題答案為:A反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng),沒有電子的轉(zhuǎn)移;(3)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為;正極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為,故本題答案為:;;(4)可以用活潑的金屬Fe做負(fù)極,石墨做正極,電解質(zhì)溶液為氯化鐵溶液,電子從負(fù)極流向正極,要形成閉合回路,原電池設(shè)計(jì)圖可表示為,故本題答案為:;(5)由電極反應(yīng)可知,若導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移電子,則電解質(zhì)溶液增重,所以外電路中有個(gè)電子轉(zhuǎn)移時(shí),即轉(zhuǎn)移電子,電解質(zhì)溶液增重,故本題答案為:28。12.人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池,以滿足不同的需要。以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面,請根據(jù)題中提供的信息填空。(1)蓄電池在放電時(shí)起原電池作用,在充電時(shí)起電解池的作用。鉛蓄電池在放電時(shí)發(fā)生的電池反應(yīng)式為:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。負(fù)極反應(yīng)式為________________________________;反應(yīng)一段時(shí)間后負(fù)極的質(zhì)量_________(填“增重”或“減少”或“不變”)(2)燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置,如圖是甲烷燃料電池原理示意圖,該電池極的負(fù)電極反應(yīng)式是:________________________;標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24L的甲烷全部反應(yīng)后,電子轉(zhuǎn)移________mol。(3)將鋁片和銅片用導(dǎo)線相連,分別插入濃硝酸中(a組)和插入燒堿溶液中(b組),都形成了原電池,在a組原電池中,負(fù)極材料為______;寫出b組插入燒堿溶液中形成原電池的負(fù)極反應(yīng)式:_________________________?!敬鸢浮?/p>

Pb+SO42-–2e-=PbSO4

增重

CH4+10OH-–8e-=CO32—+7H2O

0.8

Cu

Al+4OH-–3e-=AlO2-+2H2O【解析】(1)根據(jù)總方程式可知負(fù)極是Pb失去電子轉(zhuǎn)化為硫酸鉛,反應(yīng)式為Pb+SO42-–2e-=PbSO4,因此反應(yīng)一段時(shí)間后負(fù)極的質(zhì)量增重;(2)甲烷在負(fù)極通入,發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),電解質(zhì)溶液顯堿性,則該電池極的負(fù)電極反應(yīng)式是CH4+10OH-–8e-=CO32-+7H2O;標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24L的甲烷是0.1mol,全部反應(yīng)后,電子轉(zhuǎn)移0.8mol。(3)常溫下鋁在濃硝酸中鈍化,將鋁片和銅片用導(dǎo)線相連,插入濃硝酸中鋁是正極,銅是負(fù)極;鋁能與氫氧化鈉溶液反應(yīng),所以插入燒堿溶液中鋁是負(fù)極,負(fù)極反應(yīng)式為Al+4OH-–3e-=AlO2-+2H2O。三、填空題13.根據(jù)Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4,設(shè)計(jì)一個(gè)原電池,畫出裝置圖,標(biāo)明電極材料_____,寫出正、負(fù)極的電極反應(yīng)式_____?!敬鸢浮?/p>

電池反應(yīng)式:Zn+Cu2+=Zn2++Cu

負(fù)極:Zn-2e-=Zn2+

正極:Cu2++2e-=Cu【解析】電池總反應(yīng)為Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4,金屬鋅失電子,為負(fù)極,正極可以用活潑性較差的金屬銅,溶液中的銅離子得電子,必須用可溶的銅鹽作電解質(zhì),結(jié)合原電池的構(gòu)成條件,裝置為;Zn為負(fù)極,負(fù)極是電極本身發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),即Zn-2e-=Zn2+,Cu為正極,正極是電解質(zhì)中的陽離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng),即Cu2++2e-=Cu。14.比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱原電池中,一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬為_______極,活動(dòng)性弱的金屬為_______極。例如有兩種金屬A和B,用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸中,觀察到A極溶解,B極上有氣泡產(chǎn)生,由原電池原理可知,金屬活動(dòng)性_______?!敬鸢浮?/p>

負(fù)

A>B【解析】原電池中,一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬容易失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),為負(fù)極;活動(dòng)性弱的金屬為正極;例如有兩種金屬A和B,用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸中,觀察到A極溶解,說明A失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)為電源負(fù)極,B極上有氣泡產(chǎn)生為電源正極,由原電池原理可知,金屬活動(dòng)性A大于B。15.工作原理:(以Zn-H2SO4-Cu原電池為例)電極材料鋅銅電極名稱電極反應(yīng)Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑反應(yīng)類型_______反應(yīng)_______反應(yīng)外電路電子流向由_______片(_______極)沿導(dǎo)線流向_______片(_______極)內(nèi)電路離子移向溶液中_______向正極移動(dòng),在_______片上被還原為_______;溶液中_______向負(fù)極移動(dòng)。原電池總反應(yīng)Zn+2H+=Zn2++H2↑【答案】

氧化

還原

負(fù)

H+

H2

SO【解析】鋅作負(fù)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),正極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng),即溶液中氫離子發(fā)生還原反應(yīng);電子的流向和電流的方向相反,因此外電路電子流向?yàn)橛韶?fù)極即鋅片沿導(dǎo)線流向正極,即銅片;內(nèi)電路離子移向?yàn)槿芤褐嘘栯x子即氫離子向正極移動(dòng),在銅片上被還原為氫氣;溶液中陰離子即SO向負(fù)極移動(dòng)。四、計(jì)算題16.在由銅片、鋅片和200mL稀H2SO4組成的原電池中,若鋅片只發(fā)生電化腐蝕。則當(dāng)在銅片上共放出3.36L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的氣體時(shí),H2SO4恰好反應(yīng)完。求:(1)產(chǎn)生這些氣體消耗的鋅是____g;(2)有__________個(gè)電子通過導(dǎo)線(3)原稀硫酸的物質(zhì)的量濃度是__________【答案】

9.75

1.806×1023

0.75mol/L【解析】電極反應(yīng)式分別為:負(fù)極:Zn-2e-===Zn2+;正極:2H++2e-===H2↑;正極上產(chǎn)生H2的體積3.36L,即0.15mol時(shí),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.15mol×2×6.02×1023mol-1=1.806×1023;消耗鋅的質(zhì)量為0.15mol×65g/mol=9.75g;消耗H+的物質(zhì)的量為0.15mol×2=0.3mol,n(H2SO4)=0.15mol,所以c(H2SO4)==0.75mol/L;故答案分別為:9.75;1.806×1023;0.75mol/L。五、實(shí)驗(yàn)題17.某化學(xué)興趣小組為了探究鋁電極在原電池中的作用,在常溫下,設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下一系列實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下。編號電極材料電解質(zhì)溶液電流表指針偏轉(zhuǎn)方向1Al、Mg稀鹽酸偏向Al2Al、Cu稀鹽酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀鹽酸偏向石墨4Al、Mg氫氧化鈉溶液偏向Mg5Al、Zn濃硝酸偏向Al試根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題:(1)實(shí)驗(yàn)1、2中Al所作的電極(正極或負(fù)極)是否相同?__(填“是”或“否”)。(2)由實(shí)驗(yàn)3完成下列填空:①鋁為__極,電極反應(yīng)式:__。②石墨為__極,電極反應(yīng)式:__。③電池總反應(yīng)式:__。(3)實(shí)驗(yàn)4中鋁作負(fù)極還是正極?__,理由是__。寫出鋁電極的電極反應(yīng)式:__。(4)解釋實(shí)驗(yàn)5中電流表指針偏向鋁的原因:__。(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出影響鋁在原電池中作正極或負(fù)極的因素:__?!敬鸢浮?/p>

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