2024-2025學年新教材高中化學第2章化學鍵化學反應規(guī)律第2節(jié)第2課時化學反應能量轉化的重要應用-化學電池課時分層作業(yè)含解析魯科版必修第二冊

PAGE8-第2課時化學反應能量轉化的重要應用——化學電池(建議用時：40分鐘)[合格過關練]1．原電池產生電流的本質緣由是()A．原電池中溶液能電離出自由移動的離子B．有兩根導線將兩個活潑性不同的電極連接C．電極上進行的氧化還原反應的生成物為電子D．電極上進行的氧化還原反應中會有電子的轉移D[原電池產生電流的本質緣由是在原電池的一極進行氧化反應，另一極進行還原反應，發(fā)生氧化反應的一極所失去的電子沿導線流向另一極從而形成電流。]2．下列電池不屬于化學電池的是()ABCD鉛蓄電池太陽能電池鋅錳電池鎳鎘電池B[鉛蓄電池、鋅錳電池、鎳鎘電池都是將化學能轉化為電能，屬于化學電池；太陽能電池是將太陽能轉化為電能，不屬于化學電池，故選B。]3．下列裝置中，能構成原電池的是()A．甲 B．乙C．丙 D．除乙外均可以C[甲裝置不能形成閉合回路，乙裝置兩電極材料相同，丁裝置酒精是非電解質，只有丙裝置具備構成原電池的條件。]4．(素養(yǎng)題)如圖是生活中常用的鋅錳干電池的示意圖，下列有關說法中不正確的是()A．電池內部含有電解質B．鋅是負極，石墨棒是正極C．電池用完后可埋入土壤D．鋅錳干電池是一次性電池C[用完的電池埋入土壤中易造成土壤污染以及地下水污染。]5．下列關于原電池的敘述中錯誤的是()A．電子流入的一極為正極B．一般不活潑的一極為正極C．電子流出的一極為負極D．發(fā)生氧化反應的一極為正極D[電子流入的一極為正極，A正確；一般不活潑的一極為正極，B正確；電子流出的一極為負極，C正確；發(fā)生氧化反應的一極為負極，發(fā)生還原反應的一極為正極，D錯誤。]6．氫氧燃料電池可以用在航天飛機上，其反應原理示意圖如圖所示。下列有關氫氧燃料電池的說法不正確的是()A．該電池工作時化學能轉化為電能B．該電池中電極b是正極，發(fā)生還原反應C．電流由電極a通過導線流向電極bD．該電池的總反應為2H2＋O2=2H2OC[氫氧燃料電池是原電池，工作時化學能轉化為電能；該電池中電極b是正極，發(fā)生還原反應；電流由電極b通過導線流向電極a；電池的總反應為2H2＋O2=2H2O，故選C。]7．①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。①②相連時，外電路電流從②流向①；①③相連時，③為正極；②④相連時，②上有氣泡逸出；③④相連時，③的質量削減。據此推斷這四種金屬活潑性由大到小的依次是()A．①③②④ B．①③④②C．③④②① D．③①②④B[由題意知：①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。①②相連時，外電路電流從②流向①，則金屬活潑性①大于②；①③相連時，③為正極，則金屬活潑性①大于③；②④相連時，②上有氣泡逸出，則金屬活潑性④大于②；③④相連時，③的質量削減，則金屬活潑性③大于④，故正確依次為①③④②。]8．如圖所示的裝置中可視察到電流表的指針偏轉，M棒變粗，N棒變細，由此推斷下表中所列M、N、P物質，其中可以成立的是()MNPA鋅銅稀硫酸B銅鐵稀鹽酸C銀鋅AgNO3溶液D鋅鐵Fe(NO3)3溶液C[原電池中M棒變粗，N棒變細，說明原電池反應時N棒溶解作負極，溶液中有金屬析出在M棒上，M棒作正極，A、B選項中，電解質溶液為酸，不會有金屬析出；C項中正極反應為Ag＋＋e－=Ag，符合題意；D項M棒作負極，N棒作正極，不符合題意。]9．LED產品的運用為城市增加色調。如圖是氫氧燃料電池驅動LED發(fā)光的一種裝置示意圖。下列有關敘述正確的是()A．電路中的電子從負極經外電路到正極，再經過KOH溶液回到負極，形成閉合回路B．a處通入氫氣，b處通入氧氣，該裝置將化學能最終轉化為電能C．電池放電后，OH－的物質的量濃度減小D．通入O2的電極發(fā)生反應：O2＋4e－=2O2－C[電路中的電子從負極經外電路到正極，但是電子不經過KOH溶液，A錯誤；由外電路中電子的運動方向可知，a是負極，b是正極，故a處通入氫氣，b處通入氧氣，該裝置將化學能最終轉化為光能，B錯誤；電池放電后，電池反應產物是水，故OH－的物質的量濃度減小，C正確；通入O2的電極發(fā)生反應：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，D錯誤。]10．某小組為探討電化學原理，設計如圖裝置。下列敘述不正確的是()A．a和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出B．a和b用導線連接時，銅片上發(fā)生的反應為Cu2＋＋2e－=CuC.無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液均從藍色漸漸變成淺綠色D．a和b用導線連接時，鐵片作正極D[a、b不連接，未形成原電池，Cu2＋與Fe在接觸面上干脆反應，A項正確；a、b用導線連接，銅片為正極，Cu2＋在該電極上得電子，鐵片為負極，B項正確，D項錯誤；a、b連接與否，溶液中的Cu2＋均得電子發(fā)生還原反應生成Cu，F(xiàn)e均失電子發(fā)生氧化反應生成Fe2＋，故溶液均從藍色漸漸變成淺綠色，C項正確。]11．如圖是銀鋅電池裝置示意圖，電池反應為Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。下列說法錯誤的是()A．Zn電極是負極B．Ag2O電極發(fā)生氧化反應C．Zn電極的電極反應式：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2D．該裝置實現(xiàn)了化學能到電能的轉換B[Ag2O為正極，正極發(fā)生還原反應。]12．一種干脆鐵燃料電池(電池反應為3Fe＋2O2=Fe3O4)的裝置如圖所示，下列說法正確的是()A．Fe極為電池正極B．KOH溶液為電池的電解質溶液C．電子由多孔碳極沿導線流向Fe極D．每5.6gFe參加反應，導線中流過1.204×1023個e－B[干脆鐵燃料電池中，鐵失去電子，作電池負極，A錯誤；KOH溶液為電池的電解質溶液，B正確；電子由負極(Fe極)沿導線流向正極(多孔碳極)，C錯誤；依據電池反應：3Fe＋2O2=Fe3O4可知，3mol鐵參加反應時轉移8mole－，故每5.6g(0.1mol)Fe參加反應，導線中流過約1.605×1023個e－，D錯誤。]13．請利用反應“Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋”設計一個化學電池，并回答下列問題：(1)該電池的負極材料是______，正極材料是______，電解質溶液是______。(2)在外電路中，電流方向是從______極到______極。(3)正極的產物為______，正極上出現(xiàn)的現(xiàn)象是__________；負極的產物為______，負極上出現(xiàn)的現(xiàn)象是_____________。[解析]反應Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋中Cu被氧化，Ag＋被還原，所以需用Cu棒作負極，正極材料可選用活潑性比Cu弱的金屬，如Ag等，也可選用石墨電極；電解質溶液為AgNO3溶液。電流從正極流向負極，正極發(fā)生還原反應，產物為Ag，電極變粗；負極發(fā)生氧化反應，產物為Cu2＋，負極Cu棒溶解。[答案](1)Cu石墨(或Ag)AgNO3溶液(2)正負(3)Ag電極變粗Cu2＋電極溶解14．由A、B、C、D四種金屬按表中裝置進行試驗。裝置現(xiàn)象二價金屬A不斷溶解C的質量增加A上有氣體產生依據試驗現(xiàn)象回答下列問題：(1)裝置Ⅰ中負極的電極反應式是______________________________。(2)裝置Ⅱ中正極的電極反應式是______________________________。(3)裝置Ⅲ中溶液的pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。(4)四種金屬活潑性由強到弱的依次是__________________________。[解析]據圖Ⅰ知活潑性：A>B，A作負極，B作正極，A極反應：A－2e－=A2＋；據圖Ⅱ知活潑性：B>C，正極反應：Cu2＋＋2e－=Cu；據圖Ⅲ知活潑性：D>A，正極反應：2H＋＋2e－=H2↑，因此c(H＋)減小，pH變大。綜合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ知活潑性：D>A>B>C。[答案](1)A－2e－=A2＋(2)Cu2＋＋2e－=Cu(3)變大(4)D>A>B>C15．某化學探討性學習小組針對原電池的形成條件，設計了試驗方案，進行如下探究。(1)請?zhí)顚懹嘘P試驗現(xiàn)象并得出相關結論。編號試驗裝置試驗現(xiàn)象1鋅棒漸漸溶解，表面有氣體生成；銅棒表面無現(xiàn)象2兩鋅棒漸漸溶解，表面均有氣體生成；電流計指針不偏轉3銅棒表面的現(xiàn)象是________；電流計指針________①通過試驗2和3，可得出原電池的形成條件是_____________________。②通過試驗1和3，可得出原電池的形成條件是_____________________。③若將3裝置中稀硫酸換成乙醇，電流計指針將不發(fā)生偏轉，從而可得出原電池的形成條件是________。(2)分別寫出試驗3中Zn棒和Cu棒上發(fā)生的電極反應式。Zn棒：________________________________________________________。Cu棒：________________________________________________________。(3)試驗3的電流是從________棒流出的(填“Zn”或“Cu”)，反應過程中若有0.4mol電子發(fā)生了轉移，則Zn電極質量削減________g。[解析](1)試驗3中構成原電池，鋅棒作負極，銅棒作正極，銅棒表面氫離子放電，現(xiàn)象是有氣體生成，電流計指針發(fā)生偏轉。①試驗2和3相比，電極不同，因此可得出原電池的形成條件是有活動性不同的兩個電極。②試驗1和3相比，試驗3中構成閉合回路，由此可得出原電池的形成條件是形成閉合回路。③若將3裝置中稀硫酸換成乙醇，電流計指針將不發(fā)生偏轉，由于乙醇是非電解質，硫酸是電解質，因此可得出原電池的形成條件是有電解質溶液。(2)鋅棒作負極，發(fā)生失去電子的氧化反應，則Zn棒上發(fā)生的電極反應式為Zn－2e－=Zn2＋。銅棒作正極，溶液中的氫離子放電，則Cu棒上發(fā)生的電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑。(3)試驗3中鋅棒作負極，銅棒作正極，則電流是從Cu棒流出的，反應過程中若有0.4mol電子發(fā)生轉移，依據Zn－2e－=Zn2＋可知消耗0.2molZn，則Zn電極質量削減0.2mol×65g·mol－1＝13g。[答案](1)有氣體生成發(fā)生偏轉有活動性不同的兩個電極形成閉合回路有電解質溶液(2)Zn－2e－=Zn2＋2H＋＋2e－=H2↑(3)Cu13[素養(yǎng)培優(yōu)練]16．如圖所示，a、b電極為碳棒或鐵片，若電流表的指針發(fā)生偏轉，且a極上有大量氣泡生成，則以下敘述正確的是()A．a為負極，是鐵片，水槽中的溶液為稀硫酸B．b為負極，是鐵片，水槽中的溶液為硫酸銅溶液C．a為正極，是碳棒，水槽中的溶液為稀硫酸D．b為正極，是碳棒，水槽中的溶液為硫酸銅溶液C[a極上有大量氣泡生成，說明a為正極，是碳棒，則b為負極，是鐵片，水槽中的溶液可以為稀硫酸，但不能為硫酸銅溶液，否則正極上會析出金屬銅而不能產生氣泡，故C項正確。]17．如圖所示，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，調整杠桿使其在水中保持平衡，然后當心地向燒杯中心滴入濃CuSO4溶液，一段時間后，下列有關杠桿的偏向推斷正確的是(試驗過程中不考慮鐵絲反應及兩邊浮力的改變)()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D[依據題意，若杠桿為絕緣體，滴入濃CuSO4溶液后，Cu在鐵球表面析出，鐵球質量增大，B端下沉；若杠桿為導體，滴入濃CuSO4溶液后，形成原電池，Cu在銅球表面析出，F(xiàn)e部分溶解，A端下沉。]18．某化學愛好小組為了探究鉻和鐵的活動性，設計如圖所示裝置，下列推斷合理的是()A．若鉻比鐵活潑，則電子經導線由鐵電極流向鉻電極B．若鉻比鐵活潑，則鐵電極反應為2H＋＋2e－=H2↑C．若鐵比鉻活潑，則溶液中H＋向鐵電極移動D．若鐵電極旁邊溶液酸性減弱，則鐵比鉻活潑B[若鉻比鐵活潑，則鉻為負極，鐵為正極，電子由負極(鉻)沿導線流向正極(鐵)，則鐵電極反應為2H＋＋2e－=H2↑，A錯誤，B正確；若鐵比鉻活潑，則鐵為負極，鉻為正極，溶液中的H＋向正極(鉻)移動，C錯誤；若鐵電極旁邊酸性減弱，說明H＋在鐵電極得電子生成H2，則鐵為正極，鉻為負極，D錯誤。]19．空氣中汽油含量測量儀的工作原理如圖所示(用強酸性溶液作電解質溶液)。下列說法中不正確的是()A．C電極作正極，發(fā)生還原反應B．Pt電極的電極反應為C8H18＋16H2O－50e－=8CO2↑＋50H＋C.H＋由質子交換膜左側向右側遷移D．每消耗5.6LO2，電路中通過1mol電子D[依據題圖可知，Pt電極為負極、C電極為正極，正極發(fā)生還原反應，Pt電極的電極反應為C8H18＋16H2O－50e－=8CO2↑＋50H＋，B正確；在原電池中，陽離子向正極移動，所以H＋由質子交換膜左側向右側遷移，故C正確；未指明標準狀況下，無法計算5.6LO2的物質的量，則無法計算電路中通過的電子的物質的量，故D錯誤。]20．(1)將CH4與O2的反應設計成燃料電池，其利用率更高，裝置如圖所示(A、B為多孔碳棒)。①試驗測得OH－向B電極移動，則________(填“A”或“B”)處電極入口通甲烷，其電極反應式為__________________________。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%，則導線中轉移電子的物質的量為________。(2)高鐵電池是一種新型可充電電池，與一般高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高