鲁科版高中化学必修第二册基础练习9化学反应能量转化的重要应用__化学电池含解析

化学反应能量转化的重要应用——化学电池

(建议用时：40分钟)

[基础过关练]

1．在理论上不能用于设计原电池的化学反应是(　　)

A．HCl＋NaOH===NaCl＋H2O

B．2CH3OH＋3O2―→2CO2＋4H2O

C．4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3

D．2H2＋O2===2H2O

A　[原电池的化学反应原理是自发的氧化还原反应，有电子的转移，而A项中的反应是中和反应，没有电子的转移，故选A项。]

2．下图各装置中，溶液均为稀硫酸，不能构成原电池的是 (　　)

A　　　　B　　　C　　　　D

D　[由构成原电池的条件知，D项不能形成闭合回路，不能构成原电池。]

3．已知空气­锌电池的电极反应为锌电极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；石墨电极：O2＋H2O＋2e－===2OH－。可以判断石墨电极是(　　)

A．负极，发生还原反应 B．正极，发生氧化反应

C．负极，发生氧化反应  D．正极，发生还原反应

D　[空气­锌电池中，失去电子的一极是负极，发生氧化反应，得到电子的一极是正极，发生还原反应。]

4．如图是生活中常用的锌锰干电池的示意图，下列有关说法中不正确的是 (　　)

A．电池内部含有电解质

B．锌是负极，石墨棒是正极

C．电池用完后可埋入土壤

D．锌锰干电池是一次性电池

C　[用完的电池埋入土壤中易造成土壤污染以及地下水污染。]

5．如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记下结论，其中正确的一组是(　　)

①Zn为正极，Cu为负极　②电子是由Zn经外电路流向Cu　③Cu极上有H2产生　④正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋

A．①②　　　 B．②③

C．③④　　　 D．①④

B　[在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn做负极，Cu做正极，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故①④错误，②③正确。]

6．某原电池的电池反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，与此电池反应不符合的原电池是 (　　)

A．铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池

B．石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池

C．铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池

D．银片、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池

C　[由原电池的电池反应可知，该原电池中，Fe为负极，比Fe不活泼的金属或非金属作正极，含Fe3＋的溶液为电解质溶液。]

7．有a、b、c、d四种金属电极，有关实验装置及部分实验现象如图：

由此可判断这四种金属的活动性由大到小的顺序为(　　)

A．a>b>c>d  B．b>c>d>a

C．d>a>b>c  D．a>b>d>c

C　[根据原电池原理可知，负极金属的活动性大于正极金属的活动性，故只要判断出原电池的正负极就可以比较两种金属的活动性。装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属失电子形成阳离子，发生氧化反应作负极，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，由b极有气泡产生，c极无变化可知，b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三和四均形成原电池，易知d比c活泼，d比a活泼。 因此这四种金属的活动性由大到小的顺序为d>a>b>c。]

8．如图为水果电池的示意图，下列说法正确的是(　　)

A．锌片作负极，质量逐渐减少

B．电子由铜片沿导线流向锌片

C．铜电极逐渐溶解

D．该装置能将电能转化为化学能

A　[锌比铜活泼，所以Zn做负极，Zn失去电子发生氧化反应，Zn2＋进入溶液，所以锌片质量减少，A正确；Zn为负极，Cu为正极，所以电子从锌片沿导线流向铜片，B错误；铜电极发生还原反应，水果中的氢离子发生还原反应生成氢气，所以Cu不溶解，C错误；该装置是原电池，原电池把化学能转化为电能，D错误。]

9．如图所示的装置中可观察到电流计的指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是(　　)

C　[原电池中M棒变粗，N棒变细，说明原电池反应时N棒溶解作负极，溶液中有金属析出在M棒上，M棒作正极，A、B选项中，电解质溶液为酸，不会有金属析出，不符合题意；C项中正极反应为Ag＋＋e－===Ag，符合题意；D项M棒作负极，N棒作正极，不符合题意。]

10.对于铝、铜和稀硫酸组成的原电池(如图)，下列有关说法正确的是(　　)

①Al是负极 　②Cu是正极

③负极：Al－3e－===Al3＋

④正极：Cu2＋＋2e－===Cu

A．仅①②  B．仅①②③

C．仅②③④  D．①②③④

B　[Al的金属性比Cu活泼，在电解质溶液稀H2SO4的作用下形成原电池，Al为负极，发生Al－3e－===Al3＋；Cu为正极，发生2H＋＋2e－===H2↑。]

11．现有如下两个反应：

①KOH＋HNO3===KNO3＋H2O　②H2SO4＋Zn===ZnSO4＋H2↑。

(1)根据两反应的本质判断能否设计成原电池：

①________，②________。

(2)如果不能，说明其原因：_____________________________________。

(3)如果可以，则写出作原电池的正极材料名称：______________________，

电极反应式：负极_________________________________；

正极____________________________________。

(4)在铜锌原电池中，以稀硫酸为电解质溶液，若工作一段时间后，锌片的质量减少了32.5 g，则铜片表面析出了氢气________________(标准状况下)，导线中通过________ mol电子。

[解析]　(1)①反应中各元素化合价不变，不属于氧化还原反应，属于复分解反应，所以不能设计成原电池；②反应中锌元素化合价由0价变为＋2价，氢元素化合价由＋1价变为0价，且该反应是放热反应，能自发进行，所以能设计成原电池。

(2)①反应是非氧化还原反应，没有电子转移，所以不能设计成原电池。

(3)由反应②可知，Zn做负极，不如锌活泼的金属或能导电的非金属做正极，如碳棒或铜片，负极上锌失电子发生氧化反应，正极上氢离子得电子发生还原反应，所以电极反应式分别为负极：Zn－2e－===Zn2＋，正极：2H＋＋2e－===H2↑。

(4)锌失电子的物质的量＝×2＝1 mol，根据电子守恒可得生成氢气的体积＝×22.4 L·mol－1＝11.2 L；根据Zn－2e－===Zn2＋得转移电子的物质的量＝×2＝1 mol。

[答案]　(1)不能　能　(2)①反应是非氧化还原反应，没有电子转移　(3)石墨或铜片(合理即可)　Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑　(4)11.2 L　1

12．写出下列原电池的电极反应式和总反应的化学(离子)方程式。

(1)负极：________________；正极：________________；

总反应式：________________________。

(2)负极：________________；正极：________________；

总反应式：_____________________________________。

(3)负极：________________；正极：________________；

总反应式：______________________________________。

[解析]　(1)Fe­Cu­H2SO4构成的原电池中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。

(2)Cu­Ag­AgNO3构成的原电池中，Cu作负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；Ag作正极，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag。

(3)氢氧燃料电池中，通入H2的一极为负极，电极反应式为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，通入O2的一极为正极，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－。

[答案]　(1)Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

(2)Cu－2e－===Cu2＋　2Ag＋＋2e－===2Ag

Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag

(3)2H2＋4OH－－4e－===4H2O

O2＋2H2O＋4e－===4OH－　2H2＋O2===2H2O

13．如图所示，(1)在银圈和铁圈(用细塑料棒连接)的连接处吊着一个绝缘的细丝，使之平衡，然后小心地在烧杯中央滴入CuSO4溶液。

①片刻后可观察到的现象是_____________________________；

②产生上述现象的原因是______________________________。

(2)将(1)中细塑料棒取下，使两环靠在一起，连接处吊着一个绝缘的细丝，调整圈的大小，使之平衡，然后小心地在烧杯中央滴入CuSO4溶液。

①片刻后可观察到的现象是_________________________；

②其原因是_______________________________________。

(3)在下列方框内绘出以Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋为原理的原电池，并注明两极、电解质溶液及电子的流向。

[解析]　(1)Fe圈与CuSO4溶液置换出铜并存于铁圈上，每溶解56 g铁，则析出64 g铜，铁圈质量增加，而银圈不反应，质量不变，故可观察到铁圈下沉，银圈上浮。

(2)二者连接形成原电池，铁为负极溶解质量减小，Ag上析出铜，质量增加，则Fe圈上浮，Ag圈下沉。

(3)以铁作负极、Ag或C作正极，含Cu2＋的可溶性盐作电解质溶液。

[答案]　(1)①铁圈下沉，银圈上浮

②Fe与CuSO4反应析出铜，使铁圈的质量增加，而Ag圈不变

(2)①铁圈上浮，银圈下沉

②铁、银与CuSO4溶液形成原电池，铁为负极溶解，质量减小，Ag为正极，析出铜，质量增加

(3)

[拓展培优练]

14．某化学兴趣小组为了探究铬和铁的活动性，设计如图所示装置，下列推断合理的是(　　)

A．若铬比铁活泼，则电子经导线由铁电极流向铬电极

B．若铬比铁活泼，则铁电极反应为2H＋＋2e－===H2↑

C．若铁比铬活泼，则溶液中H＋向铁电极移动

D．若铁电极附近溶液酸性减弱，则铁比铬活泼

B　[若铬比铁活泼，则铬为负极，铁为正极，电子由负极(铬)沿导线流向正极(铁)，则铁电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A错误，B正确；若铁比铬活泼，则铁为负极，铬为正极，溶液中的H＋向正极(铬)移动，C错误；若铁电极附近酸性减弱，说明H＋在铁电极得电子生成H2，则铁为正极，铬为负极，D错误。]

15．(易错题)分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　)

A．①②中Mg作为负极，③④中Fe作为负极

B．②中Mg作为正极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑

C．③中Fe作为负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

D．④中Cu作为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

B　[Mg比Al活泼，在①中Mg作负极，但在NaOH溶液中，Mg不反应，而Al可以反应，故②中Al是负极。在浓硝酸中铁会钝化，故Cu为负极，Fe为正极。在④中由于不断向Cu极附近通入空气，而O2比溶液中的H＋得电子能力强，故Fe失去电子，在Cu极O2得到电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。]

16．某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是(　　)

A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出

B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu

C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色

D．a和b用导线连接时，铁片做正极

D　[a、b不连接，未形成原电池，Cu2＋与Fe在接触面上直接反应，A项正确；a、b用导线连接，铜片为正极，Cu2＋在该电极上得电子，铁片为负极，B项正确，D项错误；a、b连接与否，溶液中的Cu2＋均得电子发生还原反应生成Cu，Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2＋，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确。]

17．(素养题)Mg—AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。有关该电池的说法正确的是

  (　　)

A．Mg为电池的正极

B．负极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－

C．不能被KCl溶液激活

D．可用于海上应急照明供电

D　[根据氧化还原判断，Mg为还原剂是负极、失电子，所以A、B都错误，电解质溶液可用KCl溶液代替，C错误。]

18．将洁净的金属片A、B、C、D分别放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧(如图所示)。

在每次实验时，记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下：

已知：构成两电极的金属活动性相差越大，电压表的读数越大。请依据表中数据判断：

(1)最活泼的金属为________。

(2)若滤纸改用NaOH溶液浸润，则在滤纸上能看到蓝色沉淀析出的是___________金属，其负极的电极反应为________________。

若滤纸上析出沉淀为9.8 g，则转移的电子数为________ mol。　

[解析]　(1)由电子流动的方向可知，A、B、D的金属活动性皆强于Cu，根据“构成两电极的金属活动性相差越大，电压表的读数越大”可知，B的金属活动性最大，C的金属活动性弱于Cu，不能从CuSO4溶液中置换出Cu。

(2)由(1)的分析可知，只有在C金属与Cu组成的原电池中，Cu失电子生成Cu2＋，进而与OH－结合产生蓝色沉淀。负极反应为Cu＋2OH－－2e－===Cu(OH)2↓。因蓝色沉淀为Cu(OH)2，所以当析出9.8 g沉淀时，转移的电子数为×2＝0.2 mol。

[答案]　(1)B　

(2)C　Cu－2e－＋2OH－===Cu(OH)2↓　0.2