鲁科版 (2019)选择性必修1第2节 化学能转化为电能——电池同步训练题

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1．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂－KNO3的U形管)构成一个双液原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是 ( )
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为Ag＋＋e－===Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍能继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A.①④B．②④
C.②③D．③④
2.如图所示，检流计G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的( )
A.A是Zn、B是Cu、C为稀硫酸
B.A是Cu、B是Zn、C为稀硫酸
C.A是Fe、B是Ag、C为AgNO3溶液
D.A是Ag、B是Fe、C为AgNO3溶液
3．下列装置中，电流表指针不能发生偏转的是 ( )
4．关于由Cu、Zn和稀硫酸组成的原电池装置，下列说法正确的是( )
A.锌片作正极
B.可将电能转化为化学能
C.反应时，溶液中c(H＋)逐渐减小
D.反应时，铜片的质量逐渐增大
5．M、N、P、E四种金属：
①M＋N2＋===N＋M2＋；
②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M上有大量气泡；
③N、E用导线连接放入E的硫酸溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。
四种金属的还原性由强到弱的顺序是 ( )
A.PMNEB．ENMP
C.PNMED．EPMN
6．某原电池总反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，能实现该反应的原电池是( )
A.电极材料为铁和锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
B.电极材料都是铁，电解质溶液为Fe(NO3)2溶液
C.电极材料为铁和石墨，电解质溶液为FeCl3溶液
D.电极材料为铁和石墨，电解质溶液为FeCl2溶液
7．下列关于图中装置的说法，正确的是( )
A.装置①中，盐桥中的K＋移向CuSO4溶液
B.装置①中，Zn为负极，发生还原反应
C.装置②中，Fe得电子
D.装置②中，电子由Fe流向石墨，然后再经溶液流向Fe
8．由W、X、Y、Z四种金属按下列装置进行实验。下列说法不正确的是( )
A.四种金属的活动性强弱顺序为Z>W>Y>X
B．装置乙中Y电极上的反应为Cu2＋＋2e－===Cu
C．装置甲中X作原电池正极
D．装置丙中溶液中的c(H＋)减小
9．银锌纽扣电池的工作原理如图所示，其电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法不正确的是( )
A．负极的电极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
B．正极发生还原反应
C．电池工作时，电流从Ag2O经导线流向Zn
D．电池工作时，溶液中的OH－向正极移动
10．下图所示原电池工作时，右烧杯中的Y2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 转化为Y3＋，下列叙述正确的是( )
A．左烧杯中电极反应式：X4＋＋2e－===X2＋
B．每消耗1mlY2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ，转移3ml电子
C．左烧杯中阴离子数目增加
D．左、右两烧杯中的阴、阳离子能通过盐桥转移
[能力提升练]
11．(双选)控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－⇌2Fe2＋＋I2，设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是( )
A．反应开始时，乙中石墨电极上发生还原反应
B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极
12．由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。
根据实验现象回答下列问题：
(1)装置甲中负极的电极反应是________________________________________________________________________。
(2)装置丙中溶液中的SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 移向________极(填“D”或“A”)。
(3)四种金属活泼性由强到弱的顺序是________。
(4)若C质量增加32g，则当丙中通过和乙等量电量时，丙中将析出标准状况下的气体体积为________L。
13.如图为两种铜锌原电池的示意图。
(1)它们工作时正极的电极反应为________________________________________。
(2)电池B工作时盐桥中的K＋向________(填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液方向移动；假如Zn的消耗速率为2×10－3ml·s－1，计算K＋的迁移速率________。
(3)电池A与电池B比较，电池B的工作效率大大提高，说明原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)利用电池A进行实验，发现铜片、锌片表面均有红色物质析出。实验结束时测得锌片减少了1.97g，铜片增重了1.92g，计算该原电池的工作效率(指参加原电池反应的锌占锌反应总量的百分率)________。
14．Ⅰ.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且在高铁电池的研制中也有应用。如图1是高铁电池的模拟实验装置：
(1)该电池放电时正极的电极反应式为________________________；若电池工作过程中通过电子的物质的量为0.01ml，理论上消耗Zn的质量为________g(计算结果保留一位小数)。
(2)盐桥中含有KCl，此盐桥中氯离子向________(填“左”或“右”，下同)侧烧杯移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________侧烧杯移动。
(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。
(4)混合动力车的内燃机以汽油为燃料，在25℃、101kPa条件下，汽油[以辛烷C8H18(l)计]和氧气充分反应，生成1ml水蒸气放热550kJ，若1g水蒸气转化为液态水放热2.5kJ，则表示辛烷燃烧热的热化学方程式为____________________________________。
(5)混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱(主要为KOH)液为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意图如下，其总反应式为H2＋2NiOOHeq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))2Ni(OH)2。
根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH________(增“增大”“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为________________________________________________________________________。
课时作业3 原电池的工作原理
1．解析：①在外电路中，电子由负极流向正极，电流由正极流向负极，故电流由银电极流向铜电极，错误；②银为正极，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，正确；③取出盐桥，原电池不能继续工作，错误；④该原电池的总反应为Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，铜片与硝酸银反应的离子方程式为Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，与原电池的总反应相同，正确。
答案：B
2．解析：该原电池中，A极逐渐变粗，B极逐渐变细，所以B作负极，A作正极，B的活泼性大于A的活泼性，所以A、C项错误；A极逐渐变粗，说明有金属析出，若C为稀硫酸，A极析出氢气，故B项错误；若C为AgNO3溶液，A极析出金属银，所以D项正确。
答案：D
3．解析：锌插入氯化铜溶液，锌置换出铜，电子不经过导线，没有电流产生，则电流表指针不发生偏转，故选A项；可构成原电池，镁为负极，铝为正极，电流表指针发生偏转，故B项不选；可构成原电池，锌为负极，铜为正极，电流表指针发生偏转，故C项不选；可构成原电池，锌为负极，铜为正极，电流表指针发生偏转，故D项不选。
答案：A
4．解析：Cu、Zn和稀硫酸组成的原电池，Zn比Cu活泼，Zn作负极，Cu作正极，故A项错误；原电池是将化学能转化为电能的装置，故B项错误；负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，反应时，溶液中c(H＋)逐渐减小，铜片的质量不变，故C项正确，D项错误。
答案：C
5．解析：①M＋N2＋===N＋M2＋，说明金属活泼性M>N；②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M上有大量气泡，说明P为负极，M为正极，活泼性P>M；③N、E用导线连接放入E的硫酸溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋，说明N为负极，活泼性N>E，所以四种金属的还原性由强到弱的顺序为P>M>N>E，故选A项。
答案：A
6．解析：该原电池总反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，铁离子得电子被还原，可溶性铁盐溶液为电解质溶液，Fe失电子发生氧化反应，作负极，不如Fe活泼的金属或可导电的非金属作正极；电极材料为铁和锌，锌比铁活泼，锌为负极，不能发生题中的反应，A项错误；电极材料都是铁，不能构成原电池，B项错误；Fe为负极、C为正极、氯化铁溶液为电解质溶液，C项正确、D项错误。
答案：C
7．解析：装置①为原电池，锌比铜活泼，锌为负极，铜为正极，盐桥中的K＋移向CuSO4溶液，故A项正确；装置①中，Zn为负极，发生氧化反应，故B项错误；装置②中铁为负极，失去电子，故C项错误；电子只能在外电路中定向移动，不能在溶液中定向移动，故D项错误。
答案：A
8．解析：装置甲中W为负极，X为正极，金属活动性：W>X，装置乙中X为负极，Y为正极，金属活动性：X>Y，装置丙中Z为负极，W为正极，金属活动性：Z>W，所以四种金属的活动性强弱顺序为Z>W>X>Y，故A项错误；Y电极上铜离子得电子生成Cu，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，故B项正确；装置甲中金属W不断溶解，所以W为原电池负极，X为正极，故C项正确；装置丙中W电极上氢离子得电子生成氢气，溶液中的氢离子浓度减小，故D项正确。
答案：A
9．解析：根据电池总反应Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag可知。Zn失去电子发生氧化反应，为原电池的负极，电极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，故A项正确；Ag2O为原电池的正极，发生还原反应，故B项正确；电池工作时，电流的方向从正极经导线流向负极，即电流从Ag2O经导线流向Zn，故C项正确；电池工作时，溶液中的阴离子向负极移动，故D项不正确。
答案：D
10．解析：右烧杯中Y2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 转化为Y3＋，说明右烧杯中的石墨为原电池正极，则左烧杯中发生氧化反应，阳离子所带电荷数增加，由溶液呈电中性可知，阴离子数目增加，A项错误，C项正确；每消耗1mlY2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ，转移6ml电子，B项错误；电解质溶液中的离子不能通过盐桥转移，D项错误。
答案：C
11．解析：根据2Fe3＋＋2I－⇌2Fe2＋＋I2可知，反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋得到电子被还原，乙中石墨电极上I－失去电子发生氧化反应，故A项不正确，B项正确；反应达到化学平衡状态时溶液中各组分的浓度不再变化，此时电流计读数为零，故C项正确；电流计读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，平衡逆向移动，乙中石墨电极上I2得到电子发生还原反应，因此乙中石墨电极为正极，故D项不正确。
答案：AD
12．解析：(1)根据甲装置中的现象可知，A为负极，电极反应为A－2e－===A2＋。(2)丙装置中，A电极上有气泡产生，说明A为原电池的正极，D为负极，所以SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 移向D极。(3)根据现象可知，甲中二价金属A不断溶解，所以金属性：A>B，乙中C极质量增加，说明金属性：B>C，丙中A电极上有气泡产生，说明金属性：D>A，所以四种金属活泼性由强到弱的顺序是D>A>B>C。(4)C电极的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，所以C质量增加32g时转移的电子的物质的量为1ml，丙中A电极的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，当丙中通过和乙等量电量时，丙中将析出标准状况下的气体体积为eq \f(1,2)×1ml×22.4L·ml－1＝11.2L。
答案：(1)A－2e－===A2＋ (2)D (3)D>A>B>C (4)11.2
13．解析：(1)由装置图可知，电池A与电池B的负极均为锌，正极均为铜，在正极上铜离子得到电子发生还原反应生成铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu。(2)原电池工作时，阳离子向正极移动，所以电池B工作时，盐桥中的K＋向硫酸铜溶液方向移动；由电荷守恒可知，K＋的迁移速率是Zn的消耗速率的2倍，所以K＋的迁移速率为2×10－3ml·s－1×2＝4×10－3ml·s－1。(3)电池A与电池B相比，电池B中Zn和Cu2＋不直接接触发生置换反应，电子只能通过导线发生转移，使电池B的工作效率大大提高。(4)铜片、锌片表面均有红色物质析出说明锌部分参加原电池反应，锌与硫酸铜溶液发生置换反应的离子方程式为Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋，由锌片减少了1.97g，铜片增重了1.92g可知，反应前后固体的质量差为(1.97g－1.92g)＝0.05g，设参加反应的锌的质量为m，由Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋可得eq \f(65g,1g)＝eq \f(m,0.05g)，解得m＝3.25g，由铜片增重了1.92g可知，参加原电池反应的锌的质量为eq \f(1.92g,64g·ml－1)×65g·ml－1＝1.95g，所以该原电池的工作效率为eq \f(1.95g,3.25g)×100%＝60%。
答案：(1)Cu2＋＋2e－===Cu
(2)CuSO4 4×10－3ml·s－1
(3)Zn和Cu2＋不直接接触发生置换反应，电子只能通过导线发生转移 (4)60%
14．解析：(1)C为正极，正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe(OH)3，正极的电极反应式为FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－；若通过电子的物质的量为0.01ml，则理论上消耗Zn的质量为0.01ml×eq \f(1,2)×65g·ml－1≈0.3g。(2)盐桥中阴离子向负极移动，则放电时盐桥中氯离子向右侧烧杯移动；用阳离子交换膜代替盐桥，阳离子向正极移动，则钾离子向左侧烧杯移动。(3)由题图可知高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。(4)在25℃、101kPa条件下，辛烷C8H18(l)燃烧生成1ml水蒸气放热550kJ，所以辛烷燃烧生成9ml水蒸气放热4950kJ，1g水蒸气转化为液态水放热2.5kJ，9ml水蒸气转化为液态水放热405kJ，综上可知，辛烷的燃烧热ΔH＝－5355kJ·ml－1，则表示辛烷燃烧热的热化学方程式为C8H18(l)＋eq \f(25,2)O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l) ΔH＝－5355kJ·ml－1。(5)镍氢电池的总反应式为H2＋2NiOOHeq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))2Ni(OH)2，混合动力车上坡或加速时，电池处于放电状态，乙电极是正极，电极反应式为NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，故乙电极周围溶液的碱性增强，pH增大。
答案：(1)FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－ 0.3
(2)右 左
(3)使用时间长、工作电压稳定
(4)C8H18(l)＋eq \f(25,2)O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l) ΔH＝－5355kJ·ml－1
(5)增大 NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
装置
现象
金属W不断溶解
Y的质量增加
W上有气体产生
装置
现象
二价金属A不断溶解
C的质量增加
A上有气泡产生