2025版新教材高中化學(xué)課時素養(yǎng)評價九6.1.2化學(xué)反應(yīng)與電能含解析新人教版必修2VIP

PAGE11-化學(xué)反應(yīng)與電能(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括8小題,每小題5分,共40分)1.下列電池中不易造成環(huán)境污染的是 ()A.鎳鎘電池B.鋅錳電池C.鉛蓄電池 D.氫氧燃料電池【解析】選D。鎳鎘電池、鋅錳電池、鉛蓄電池中都有重金屬,運用時簡單造成環(huán)境污染;氫氧燃料電池的原料分別是氫氣、氧氣,最終產(chǎn)物為水,運用時對環(huán)境不易造成污染?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】下列關(guān)于充電電池的敘述,不正確的是 ()A.充電電池的化學(xué)反應(yīng)原理是氧化還原反應(yīng)B.理論上充電電池可以被多次充放電C.充電和放電屬于可逆反應(yīng)D.較長時間不運用電池時,最好將電池取出并妥當(dāng)存放【解析】選C。充電電池中充電和放電屬于可逆過程,但是不屬于可逆反應(yīng)。因為可逆反應(yīng)要求在同一條件下向兩個反應(yīng)方向同時進(jìn)行,而充電過程和放電過程的反應(yīng)條件不同,C項錯誤。2.(2024·周口高一檢測)下列裝置能形成原電池的是 ()A.①②③⑦ B.①②⑤⑥C.①②③④ D.①②③⑥⑦【解析】選A。依據(jù)構(gòu)成原電池的“兩極一液一線一反應(yīng)”推斷,裝置④不能形成閉合回路;裝置⑤不具有兩個活動性不同的電極,只能發(fā)生氧化還原反應(yīng);裝置⑥中酒精不是電解質(zhì)溶液。3.(2024·泰安高一檢測)如圖,在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y,外電路中電子流向如圖所示,關(guān)于該裝置的下列說法正確的是()A.外電路的電流方向為X→外電路→YB.若兩電極分別為Fe和碳棒,則X為碳棒,Y為FeC.X極上發(fā)生的是還原反應(yīng),Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)D.若兩電極都是金屬,則它們的活動性依次為X>Y【解析】選D。外電路的電子流向為X→外電路→Y,電流方向與其相反,A錯誤;X極失電子,作負(fù)極,Y極上發(fā)生的是還原反應(yīng),X極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)。若兩電極分別為Fe和碳棒,則Y為碳棒,X為Fe,B、C錯誤,D正確。【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.下列關(guān)于原電池的敘述中正確的是 ()A.正極和負(fù)極必需是兩種不同的金屬B.電子流入的一極為正極C.原電池工作時,正極和負(fù)極上發(fā)生的都是氧化還原反應(yīng)D.鋅、銅和鹽酸構(gòu)成的原電池工作時,鋅片上有6.5g鋅溶解,正極上就有【解析】選B。原電池中電子從負(fù)極流出,從正極流入;它的正、負(fù)極可以是兩種活潑性不同的金屬,也可以是金屬與非金屬;原電池工作時負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),正極上發(fā)生還原反應(yīng);當(dāng)鋅片上有6.5g鋅溶解時,正極上生成2.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、B、C三項中的裝置均能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,A項中反應(yīng)為2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑,A項錯誤;B項Al與H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生鋁鹽和H2,B項正確;C項中反應(yīng)為Al和硝酸反應(yīng)生成NO,C項錯誤;D項中兩電極全是Al,因而不能構(gòu)成原電池,即不能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,D4.(2024·隨州高一檢測)如圖所示裝置中,視察到電流計指針偏轉(zhuǎn),M棒變粗,N棒變細(xì),由此推斷下表中所列M、N、P物質(zhì),其中可以成立的是()選項MNPA鋅銅稀硫酸溶液B銅鐵稀鹽酸C銀鋅硝酸銀溶液D鋅鐵硝酸鐵溶液【解析】選C。該原電池中M棒變粗,N棒變細(xì)。說明原電池反應(yīng)時N棒溶解作負(fù)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(zhì)溶液分別為稀硫酸和稀鹽酸,原電池工作時,不會有金屬析出且A中M棒變細(xì),C選項正極反應(yīng)為Ag++e-Ag。而D選項正極反應(yīng)為Fe3++e-Fe2+,不會有金屬析出,是M棒鋅溶解變細(xì)?！疽族e提示】推斷原電池的正負(fù)極的特例(1)Al、Mg和氫氧化鈉溶液構(gòu)成的原電池,Al作負(fù)極,Mg作正極。(2)Fe(或Al)、Cu和濃硝酸構(gòu)成的原電池,Cu作負(fù)極,Fe(或Al)作正極。5.(2024·日照高一檢測)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CuSO4溶液,一段時間后,下列有關(guān)杠桿的偏向推斷正確的是(試驗過程中不考慮鐵絲反應(yīng)及兩邊浮力的改變) ()A.杠桿為導(dǎo)體和絕緣體時,均為A端高B端低B.杠桿為導(dǎo)體和絕緣體時,均為A端低B端高C.當(dāng)杠桿為絕緣體時,A端低B端高;為導(dǎo)體時,A端高B端低D.當(dāng)杠桿為絕緣體時,A端高B端低;為導(dǎo)體時,A端低B端高【解析】選D。依據(jù)題意,若杠桿為絕緣體,滴入CuSO4溶液后,在鐵球表面析出Cu,鐵球質(zhì)量增大,B端下沉;若杠桿為導(dǎo)體,滴入CuSO4溶液后,形成原電池,在銅球表面析出Cu,A端下沉?！净犹骄俊?1)杠桿為導(dǎo)體時,若轉(zhuǎn)移2mol電子,兩極的質(zhì)量差是多少?提示:轉(zhuǎn)移2mol電子時,鐵電極溶解1molFe,質(zhì)量削減56g,銅電極析出1molCu,質(zhì)量增加64g(2)若將上題CuSO4溶液改為硫酸,應(yīng)選哪個選項?提示:選B。若杠桿為絕緣體,滴入硫酸后,鐵球溶解,質(zhì)量減小,A端下沉;若杠桿為導(dǎo)體,滴入硫酸后,形成原電池,鐵球溶解,質(zhì)量減小,銅球質(zhì)量不變,A端下沉。6.鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2,電解液為硫酸,工作時的反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。已知PbSO4難溶于水。下列結(jié)論正確的是()A.Pb為正極,被氧化B.溶液的pH不斷減小C.SO42-只向D.電解液密度不斷減小【解析】選D。分析化學(xué)反應(yīng)可知,反應(yīng)中Pb失去電子,作負(fù)極;PbO2得電子,作正極,反應(yīng)不斷消耗硫酸,溶液的pH不斷增大;無論Pb還是PbO2最終都生成PbSO4,所以SO42-既向Pb處移動也向PbO2處移動;PbSO4【補(bǔ)償訓(xùn)練】目前,科學(xué)家提出了一種志向而且經(jīng)濟(jì)的獲得氫能源的循環(huán)體系(如圖)。關(guān)于此循環(huán)體系,下列說法中錯誤的是 ()A.燃料電池能夠使化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能B.燃料電池中通入H2的一極作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)C.在此循環(huán)中發(fā)生了反應(yīng):2H2O2H2↑+O2↑D.目前化學(xué)家急需解決的問題是找尋合適的光照條件下分解水的催化劑【解析】選C。此循環(huán)過程中利用太陽能將H2O分解為H2和O2,然后利用氫氧燃料電池,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,循環(huán)過程中并沒有發(fā)生電解水的反應(yīng),C項錯誤。7.(2024·廣州高一檢測)某小組為探討原電池原理,設(shè)計如圖裝置,下列敘述正確的是 ()A.若X為Fe,Y為Cu,鐵為正極B.若X為Fe,Y為Cu,電子由銅片流向鐵片C.若X為Fe,Y為石墨,石墨棒上有紅色固體析出D.若X為Cu,Y為Zn,鋅片發(fā)生還原反應(yīng)【解析】選C。Fe比Cu活潑,Fe作負(fù)極,電子從Fe流向Cu,故A、B錯誤;若X為Fe,Y為C,電解質(zhì)為硫酸銅,則正極石墨棒上析出Cu,故C正確;Zn比Cu活潑,Zn作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),故D錯誤。8.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)過一段時間后,取出洗凈后干燥并稱重,兩棒質(zhì)量相差6.45g,A.0.1molB.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【方法規(guī)律】解答原電池計算題的方法(1)依據(jù)守恒法計算:其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。(2)依據(jù)總反應(yīng)式計算:先寫出電極反應(yīng)式,再寫出總反應(yīng)式,最終依據(jù)總反應(yīng)式計算。(3)依據(jù)關(guān)系式計算:依據(jù)得失電子守恒關(guān)系,在已知量與未知量之間,建立計算所需的關(guān)系式。二、非選擇題(本題包括2小題,共30分)9.(15分)銅鋅合金是一種記憶合金,顏色為金黃色,俗稱黃銅。因其極像黃金,不法商販用來牟取暴利。銅鋅也能設(shè)計成原電池(如圖),該電池以硫酸銅為電解質(zhì)溶液,(1)負(fù)極材料是什么?發(fā)生反應(yīng)的類型是什么?寫出電極反應(yīng)式。鋅片上的現(xiàn)象有哪些?提示:CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液時,銅鋅原電池的負(fù)極為鋅,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+,所以鋅片不斷溶解。(2)正極材料是什么?發(fā)生反應(yīng)的類型是什么?如何書寫電極反應(yīng)式?銅片上的現(xiàn)象有哪些?該原電池總反應(yīng)的離子方程式是什么?提示:正極為銅,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為Cu2++2e-Cu,所以銅極不斷變粗,原電池總反應(yīng)式為Zn+Cu2+Zn2++Cu。(3)1molZn完全反應(yīng)時,通過電解質(zhì)溶液的電子的數(shù)目是多少?通過導(dǎo)線的電子的數(shù)目是多少?提示:0;2NA。電子不經(jīng)過內(nèi)電路,故通過電解質(zhì)溶液的電子的數(shù)目是0。1molZn失去2NA個電子,故通過導(dǎo)線的電子的數(shù)目是2NA。【補(bǔ)償訓(xùn)練】市場上出售的“熱敷袋”的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等?！盁岱蟠眴⒂弥坝盟芰洗蛊渑c空氣隔絕,啟用時,打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量。運用完后,會發(fā)覺有大量鐵銹存在。(1)“熱敷袋”放出的熱量是利用鐵發(fā)生了________反應(yīng)放出熱量。

(2)炭粉的主要作用是____________________。

(3)加入氯化鈉的主要作用是________________。

(4)木屑的作用是________________________。

【解析】由鐵屑能在氧氣中燃燒同時快速放出大量的熱,可推知鐵在潮濕的狀況下生銹時也會放出熱量,只是比燃燒緩慢一些。日常生活中鐵生銹過于緩慢,熱量的釋放也特別緩慢,難以察覺到。倘如供應(yīng)適當(dāng)?shù)臈l件(如較濃的電解質(zhì)溶液、導(dǎo)電且不活潑的固體物質(zhì))讓鐵成為原電池的負(fù)極材料,鐵的氧化速率就會增大。木屑作用是讓“熱敷袋”產(chǎn)生的熱量勻稱地向外散失、傳遞。答案:(1)氧化(2)作為導(dǎo)電的固體物質(zhì),讓鐵成為原電池的負(fù)極材料,鐵的氧化速率就會增大(3)供應(yīng)較濃的電解質(zhì)溶液,讓鐵成為原電池的負(fù)極材料,鐵的氧化速率就會增大(4)讓“熱敷袋”產(chǎn)生的熱量勻稱地向外散失、傳遞10.(15分)氫氣是將來最志向的能源之一,科學(xué)家最近研制出利用太陽能產(chǎn)生激光,并在二氧化鈦(TiO2)表面作用使海水分解得到氫氣的新技術(shù):2H2O2H2↑+O2↑。制得的氫氣可用于燃料電池。試回答下列問題:(1)海水分解生成的氫氣用于燃料電池時,實現(xiàn)________能轉(zhuǎn)變?yōu)開_______能。水分解時,斷裂的化學(xué)鍵為________鍵,分解海水的反應(yīng)屬于________反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。

(2)氫氧燃料電池已用于航天飛機(jī)。以30%KOH溶液為電解質(zhì)溶液的這種電池在運用時的電極反應(yīng)如下:2H2+4OH--4e-4H2O,O2+2H2O+4e-4OH-,據(jù)此作出推斷,下列說法中錯誤的是________。

A.供電時的總反應(yīng)是2H2+O22H2OB.產(chǎn)物為無污染的水,屬于環(huán)境友好型電池C.燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)100%D.H2在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)(3)有人以化學(xué)反應(yīng):2Zn+O2+4H+2Zn2++2H2O為基礎(chǔ)設(shè)計出一種原電池,移入人體內(nèi)作為心臟起搏器的能源,它靠人體內(nèi)血液中溶有肯定濃度的O2、H+進(jìn)行工作。則原電池的負(fù)極材料是________,負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為________________________________________。

【解析】(1)海水分解生成的氫氣用于燃料電池時,實現(xiàn)了化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。水分解時,斷裂的化學(xué)鍵為共價鍵,分解海水的反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)。(2)A、兩個電極反應(yīng)式相加,總電極反應(yīng)式為2H2+O22H2O,故說法正確;B、依據(jù)A選項分析,產(chǎn)物是H2O,對環(huán)境無污染,屬于環(huán)境友好型電池,故說法正確;C、能量轉(zhuǎn)化率不行能達(dá)到100%,故說法錯誤;D、氫氣在負(fù)極被氧化,故說法正確。(3)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),所以該原電池的負(fù)極材料是Zn,電極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+。答案:(1)化學(xué)電共價吸熱(2)C(3)ZnZn-2e-Zn2+(20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題,每小題6分,共12分)11.(原創(chuàng)題)試驗探究是提高學(xué)習(xí)效果的有力手段。陳穎同學(xué)用如圖所示裝置探討原電池原理,下列說法錯誤的是 ()A.若將圖1裝置的Zn、Cu下端接觸,Zn片漸漸溶解,Cu片上能看到氣泡產(chǎn)生B.圖2中H+向Zn片移動C.若將圖2中的Zn片改為Mg片,Cu片上產(chǎn)生氣泡的速率加快D.圖2與圖3中,Zn片減輕的質(zhì)量相等時,正極產(chǎn)物的質(zhì)量比為1∶32【解析】選B。Zn、Cu干脆接觸就能構(gòu)成閉合回路而形成原電池,Zn片漸漸溶解,Cu片上可看到有氣泡產(chǎn)生,A項正確;H+帶正電荷,應(yīng)當(dāng)向正極Cu片移動,B項錯誤;由于Mg的失電子實力強(qiáng)于Zn,所以將Zn片改為Mg片后,電子轉(zhuǎn)移速率加快,生成H2的速率也加快,C項正確;圖2中假設(shè)負(fù)極消耗65gZn,則轉(zhuǎn)移2mol電子,正極產(chǎn)生2gH2,而圖3中負(fù)極消耗65gZn,也轉(zhuǎn)移2mol電子,則正極析出12.某原電池結(jié)構(gòu)如圖所示,下列有關(guān)該原電池的說法正確的是()A.電池反應(yīng)為Mg+2H+Mg2++H2↑B.鎂棒發(fā)生還原反應(yīng)C.電子從銅棒經(jīng)外電路流向鎂棒D.銅棒為負(fù)極【解析】選A。A項,鎂比銅活潑,鎂作負(fù)極,其總電極反應(yīng)式為Mg+2H+Mg2++H2↑,故正確;B項,鎂失去電子,化合價上升,被氧化,故錯誤;C項,依據(jù)原電池工作原理,電子從鎂流向銅,故錯誤;D項,鎂化合價上升,作負(fù)極,故錯誤。二、非選擇題(本題包括1小題,共18分)13.(2024·揭陽高一檢測)某化學(xué)愛好小組的同學(xué)為了探究鋁電極在電池中的作用,設(shè)計并進(jìn)行了以下一系列試驗,試驗結(jié)果記錄如下:編號電極材料電解質(zhì)溶液電流計指針偏轉(zhuǎn)方向1Mg、Al稀鹽酸偏向Al2Al、Cu稀鹽酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀鹽酸偏向石墨4Mg、Al氫氧化鈉溶液偏向Mg5Al、Zn濃硝酸偏向Al試依據(jù)表中的試驗現(xiàn)象回答下列問題:(1)試驗1、2中Al所作的電極(正極或負(fù)極)

(填“相同”或“不相同”)。(2)對試驗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)方程式:________________。

(3)試驗4中鋁作__________,理由是__________________________。寫出鋁電極的電極反應(yīng)式:____________________。

(4)說明試驗5中電流計指針偏向鋁