高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化一课一练

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第六章  化学反应与能量第一节  化学反应与能量变化课时2  化学反应与电能一.单选题1．下列装置属于原电池的是(　　)　　　　　　　　　　      A　    　　B　　　      C　　     　D[答案]　B2．将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，下列叙述正确的是(　　)A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C．两烧杯中溶液的pH均增大D．产生气泡的速率甲比乙慢[答案]C　[解析]由题图可知，甲中形成闭合回路，符合形成原电池的条件，铜的活泼性比锌的弱，故铜作正极，发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑；乙不能形成闭合回路，不能形成原电池，只在锌片上发生反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，由于两者都消耗H＋，故两烧杯中溶液的pH都增大。由于原电池的形成，故甲中产生气泡的速率比乙快。3．下列有关电池的说法不正确的是(　　)A．手机上用的锂离子电池属于二次电池B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰干电池中，锌电极是负极[答案]B　[解析]手机用的电池是可充电电池，A项正确；铜锌原电池中，Cu为正极，Zn为负极，外电路中电子由负极流向正极，B项错误；燃料电池将化学能转化为电能，C项正确；锌锰干电池中，Zn为负极，D项正确。4．下列关于原电池的叙述中正确的是(　　)A．正极和负极必须是两种不同的金属B．电子流入的一极为正极C．原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应D．锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有6.5 g锌溶解，正极上就有0.1 g氢气生成[答案]B　[解析]原电池中电子从负极流出，从正极流入。它的正、负极可以是两种活泼性不同的金属，也可以是金属与非金属；原电池工作时负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应；当锌片上有6.5 g锌溶解时，正极上析出0.2 g氢气。5.如图所示装置中，可观察到电流表指针偏转，M棒变粗，N棒变细。下表所列M、N、P物质中，可以组合成该装置的是(　　)选项MNPA锌铜稀硫酸B铜铁稀盐酸C银锌硝酸银溶液D锌铁硝酸铁溶液[答案]C　[解析]M棒变粗，N棒变细，说明N棒是负极，金属活动性相对于M棒较强。M棒变粗说明M棒上有金属析出。6．(易错题)图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示(　　)　　　　　　                   图1　　      　　　　图2A．铜棒的质量         B．c(Zn2＋)         C．c(H＋)        D．c(SO)[答案]C　[解析]在正极Cu上溶液中的H＋获得电子变为氢气，铜棒的质量不变，A项错误；由于Zn是负极，不断发生反应Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中c(Zn2＋)增大，B项错误；由于反应不断消耗H＋，所以溶液的c(H＋)逐渐降低，C项正确；SO不参加反应，其浓度不变，D项错误。7．最早使用的化学电源是锌锰电池,即大家所熟悉的干电池,其结构如下图所示:尽管这种电池的历史悠久,但对它的电化学过程尚未完全了解。一般认为,放电时,电池中的反应如下:E极:2MnO2+2H2O+2e- 2MnO(OH)+2OH-F极:Zn+2NH4Cl-2e- Zn(NH3)2Cl2+2H+总反应式:2MnO2+Zn+2NH4Cl 2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2下列说法正确的是  (　　)A.E极是电池的正极,发生的是氧化反应B.F极是电池的负极,发生的是氧化反应C.从结构上分析,锌锰电池应属于可充电电池D.锌锰电池内部发生的氧化还原反应是可逆的 [答案]B　[解析]　E极是电池的正极,发生的是还原反应,A错误;F极是电池的负极,发生的是氧化反应,B正确;从结构上分析,锌锰电池属于一次电池,电池内部发生的氧化还原反应是不可逆的,C、D错误。8.一种新型绿色燃料电池是把H2、CO、CH4的混合气体和空气不断输入,将化学能转化为电能,被称为“21世纪的绿色发电站”。关于这种燃料电池的说法不正确的是              (　　)A.通入空气的一极为正极B.H2、CO、CH4的混合气体在电池内部燃烧,放出大量的热,然后电池将热能转化为电能C.电池实际工作时的电解液应选择碱性溶液D.电池的正极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-[答案]B　[解析]　正极上得电子发生还原反应,所以通入空气的电极为正极,A正确;燃料电池中不存在燃料的燃烧反应,燃料在负极失电子发生氧化反应,氧气在正极得电子发生还原反应,将化学能直接转化为电能,B错误;该反应中有二氧化碳生成,用碱性物质作电解质溶液可以吸收二氧化碳,避免电池内部压强过大而产生安全隐患,C正确;用碱液作电解液,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,D正确。9.Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是              (　　)A.Mg电极是该电池的正极B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应C.电子由Mg电极经用电器流向石墨电极[答案]C　[解析]　原电池的负极被氧化,镁为负极,A错误;H2O2作氧化剂,在石墨电极上被还原,发生还原反应,B错误;电子由负极通过外电路流向正极,C正确;电解质溶液中的阴离子向原电池的负极(Mg电极)移动,D错误。10.一种微生物燃料电池的结构示意图如下,关于该电池的叙述正确的是 (　　)A.电池工作时,电子由a流向bB.微生物所在电极区放电时发生还原反应C.放电过程中,H+从正极区移向负极区D.正极反应式为MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O[答案]D　[解析]　因为右侧产生CO2,说明微生物所在的电极区Cm(H2O)n失电子生成CO2,电池工作时电子由b极经外电路流向a极,A错误;微生物所在电极区放电时发生氧化反应,B错误;放电时阳离子向正极移动,C错误;放电时正极发生还原反应,电极反应式为MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O,D正确。11.如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料,氧气为氧化剂,某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700~900 ℃时,O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动,反应生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是              (　   　)A.电极甲发生还原反应B.电池内的O2-由电极乙移向电极甲C.电池总反应为N2H4+2O2 2NO+2H2OD.当电极甲上有1 mol N2H4消耗时,电极乙上有22.4 L O2参与反应[答案]B　[解析]　通氧气的一极为正极,通N2H4的一极为负极,即电极甲为负极,依据原电池的工作原理,电极甲上发生氧化反应,A错误;根据原电池的工作原理,O2-从正极移向负极,B正确;因为反应生成无毒无害的物质,所以N2H4转化成N2和H2O,C错误;题目中没有说明是否为标准状况下,因此参与反应的O2的体积不一定是22.4 L,D错误。二.非选择题12．(1)原电池原理的应用之一是可以设计原电池装置。请利用反应Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋设计一个原电池，在方框内画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。      正极反应式：____________________________________；负极反应式：____________________________________。若外电路中转移电子的物质的量为1.5 mol，则溶解铜的质量是________。(2)实验室在用锌与稀硫酸反应制备氢气时，可向反应液中滴加少量硫酸铜溶液，其作用是_______________________________________________________，这体现了原电池原理的另一个应用。[解析]　(1)分析Fe3＋与Cu的反应中的氧化剂、还原剂，然后依据原电池原理，设计原电池装置。依据反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，Cu失电子，应为原电池的负极，正极选用石墨棒或铂丝等，电解质溶液选用FeCl3溶液；由转移2 mol电子时溶解64 g铜，可计算出转移1.5 mol电子时溶解铜的质量为48 g。[答案]　(1)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Cu－2e－===Cu2＋　48 g(2)形成Zn­Cu原电池，增大化学反应的速率13．某同学用如图所示装置进行水果电池的实验，测得数据如表所示：实验编号电极材料水果品种电极间距/cm电压/mV1锌铜菠萝39002锌铜苹果36503锌铜柑橘38504锌铝菠萝36505锌铝苹果3450请回答下列问题：(1)实验5中负极的电极反应式为_____________________。(2)实验1、4中电流方向相反的原因是_____________________。(3)分析实验数据可知，影响水果电池电压的因素有________________、________________。(4)若在实验中发光二极管不亮，该同学用铜、锌作电极，用菠萝作介质，将多个此电池串联起来，再接发光二极管，这样做________(填“合理”或“不合理”)。[解析]　(1)实验5中电极是Zn与Al，因Al比Zn更活泼，则负极反应式为Al－3e－===Al3＋。(2)因实验1中Zn比Cu活泼，Zn作负极；实验4中Al比Zn活泼，Zn作正极，则两电池中电流方向相反。(3)分析实验数据可知，水果电池的电压与水果品种及电极材料有关。(4)这样做可使电压增大，做法合理。[答案]　(1)Al－3e－===Al3＋　(2)实验1中锌比铜活泼，锌为负极；实验4中锌不如铝活泼，锌为正极，所以两实验中电流方向相反　(3)水果品种　电极材料　(4)合理14. 将纯锌片和纯铜片按下图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间,回答下列问题:(1)下列说法中正确的是　　　　(填序号)。 A.甲、乙均为化学能转变为电能的装置B.乙中铜片上没有明显变化C.甲中铜片质量减小、乙中锌片质量减小D.两烧杯中H+的浓度均减小(2)在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速率:甲　　　　乙(填“>”“<”或“=”)。 (3)当甲中产生1.12 L(标准状况)气体时,理论上通过导线的电子数目为　。 (4)当乙中产生1.12 L(标准状况)气体时,将锌、铜片取出,再将烧杯中的溶液稀释至1 L,测得溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1。试确定原稀硫酸中c(H2SO4)=　　　　　　　　　　　。 [答案] (1)BD　(2)>　(3)0.1NA(或6.02×1022)(4)1.0 mol·L-1[解析]　(1)甲符合原电池构成条件,所以属于原电池,乙不能构成闭合回路,所以不能构成原电池,故A项错误;乙不能构成原电池,氢离子在锌片上得电子发生还原反应,所以乙中铜片上没有明显变化,故B项正确;甲中铜片作正极,正极上氢离子得电子生成氢气,所以铜片质量不变,乙中锌片和氢离子发生置换反应,所以质量减小,故C项错误;两烧杯中锌和氢离子发生置换反应导致溶液中氢离子浓度减小,故D项正确。(2)甲能构成原电池,乙不能构成原电池,作原电池负极的金属加速被腐蚀,所以在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速率:甲>乙。(3)甲中,铜电极上氢离子得电子生成氢气,电极反应式为2H++2e-H2↑,根据电极反应式知,当产生1.12L气体时,通过电子的物质的量=×2=0.1mol,通过导线的电子数目为0.1NA或6.02×1022。(4)当乙中产生1.12L(标准状况)即0.05mol氢气气体时,根据2H+~H2↑,则消耗的氢离子物质的量是0.1mol,剩余的氢离子的物质的量是0.1mol,所以原稀硫酸中氢离子的物质的量是0.2mol,硫酸的物质的量是0.1mol,原稀硫酸中c(H2SO4)==1.0mol·L-1。15.镍镉可充电电池在现代生活中有着广泛的应用,它的充、放电反应为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。请回答下列问题:(1)放电时,还原反应在　　　(填“a”或“b”)极进行,负极的电极反应式为　　　　　　　　　,在放电过程中,正极附近的电解质溶液碱性会　　　　　(填“增强”或“减弱”)。 (2)镍镉废旧电池必须进行回收并集中处理,最主要的原因是 　。 [答案] (1)b　Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2　增强(2)镍镉废旧电池中残留的Cd2+、Ni2+等重金属离子易对土壤和水源造成污染[解析]　(1)由题给示意图知,镍镉电池中,电流方向是由b极流向a极,故a极为负极,b极为正极;放电时,正极发生反应NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,是还原反应;镉在负极发生氧化反应,分两步:Cd-2e-Cd2+,Cd2++2OH-Cd(OH)2,负极反应式为Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2;正极附近电解质溶液的碱性增强,负极附近电解质溶液的碱性减弱。(2)镍镉废旧电池中残留的Cd2+、Ni2+等重金属离子易对土壤和水源造成污染。