人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化第2课时同步练习题

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知识梳理
一、火力发电——化学能间接转化为电能
1.我国目前电能主要来自 发电，其次来自 发电。
2.火力发电的原理
首先通过 燃烧，使化学能转变为 ，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。
3.能量转换过程
化学能eq \(――→,\s\up7(燃料燃烧))热能eq \(――→,\s\up7(蒸汽轮机))机械能eq \(――→,\s\up7(发电机))电能
二、原电池——化学能直接转化为电能
1.实验探究
2.原电池的概念
原电池是把化学能转化为 的装置；
原电池的反应本质是 反应。
3.原电池的工作原理
(1)分析下图并填空
原电池总反应式：Zn＋2H＋=== 。
(2)能量转化：化学能转变为电能。
4.原电池的构成条件
理论上，放热的氧化还原反应均可构成原电池。
装置条件：
(1)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。
(2)溶液：两电极均插入 溶液中。
(3)导线：两电极用导线相连，形成 。
三、设计原电池
1.依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出 、 ，一般还原剂为 极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在 极上被还原。
2.水果简易电池的制作
(1)探究制作水果电池对电极材料的要求(按如图连接)
(已知电流表的指针偏向电子流入的电极)
实验结论：构成原电池的要素有：
①自发的氧化还原反应。
②两个活泼性不同的电极，电解质溶液，形成闭合回路。
③根据电极材料判断电极：较活泼金属作 ，不活泼的金属或惰性电极作 。
(2)探究影响电流效果的因素
【实验1】探究电极材料对电流效果的影响
实验结论：在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电流效果越好。
【实验2】探究不同水果对电流效果的影响
实验结论：在其他条件相同时，不同的电解质溶液，电流效果不同。
【实验3】探究电极间距对电流效果的影响
实验结论：在其他条件相同时，两电极间距越小，电流效果越好。
四、化学电源
1.一次电池
(1)特点：电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。
(2)锌锰干电池的构造如图所示：
①锌筒为负极，电极反应是Zn－2e－=== 。
②石墨棒为正极，最终被还原的物质是 。
③NH4Cl糊的作用 。
2.二次电池(充电电池)
(1)特点：二次电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
(2)能量转化：化学能eq \(,\s\up11(放电),\s\d4(充电))电能
(3)常见的充电电池： 电池、镍氢电池、锂离子电池。
3.燃料电池
(1)特点：①反应物储存在电池 ；
②能量转换效率高、清洁、安全；
③供电量易于调节。
(2)燃料电池常用的燃料有： 、 、乙醇等。
常用氧化剂： 。
【知识拓展】电极反应式的书写
1.书写电极反应式的原则
电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式。
2.书写电极反应式的基本类型
(1)类型一 题目给定原电池的装置图，未给总反应式
①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。
②结合电解质判断出还原产物和氧化产物。
③遵循氧化还原反应离子方程式配平原则，写出电极反应式。(注意：电极产物能否与电解质溶液共存，如铅蓄电池的负极铅失电子变为Pb2＋，但Pb2＋与硫酸溶液中的SOeq \\al(2－,4)不共存，因而负极电极反应式为Pb－2e－＋SOeq \\al(2－,4)===PbSO4)
④将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得电池总反应式。
(2)类型二 题目中给出原电池的总反应式
①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。
②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。
③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。
典例分析
题型一：原电池的概念及组成
【典例1】图中装置能形成原电池的是（ ）
A．B．C．D．
【变式练】
1．下列装置中可以构成原电池的是（ ）
A．B．C．D．
2．下列装置属于原电池的是（ ）
A．B．
C．D．
题型二：原电池原理的理解
【典例2】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)=Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列说法错误的是（ ）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极上发生还原反应
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2 ml电子，锌的质量理论上减小6.5 g
【变式练】
1．某小组以Zn和Cu为电极材料，制作如图水果电池(水果中含游离H+)，电池放电时，下列正确的是（ ）
A．水果中的H+移动向锌极
B．铜片上发生氧化反应
C．电子由铜片通过导线流向锌
D．一段时间后，锌片质量会变小
2．某电池的工作原理如图所示，总反应为：Zn+H2O2+2H+=Zn2++2H2O，下列说法正确的是（ ）
A．石墨为电池的负极
B．电池工作时，H2O2被氧化
C．Zn极发生还原反应
D．电子由Zn电极经外电路流向石墨电极
题型三：原电池正负极的判断
【典例3】关于下图所示的原电池，下列说法正确的是（ ）
A．Zn作负极
B．锌片上发生的反应：
C．电子由铜片通过导线流向锌片
D．该装置是将电能转化为化学能
【变式练】
1．在如图所示的装置中，a的金属活动性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是（ ）
A．氢离子在碳棒表面被还原，碳棒上有气体放出，溶液中c(H＋)变小
B．a是负极，b是正极
C．电子从a极经导线到b极，再经过稀硫酸回到a极，从而形成闭合回路
D．a极上发生了氧化反应
2．如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是
A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y
B．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y
C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
题型四：原电池电极反应式的书写
【典例4】记录学习笔记是学习过程中的良好习惯，可以帮助我们归纳概括、整理提升学习的内容。下面是一位同学学习Zn-Cu原电池后整理的学习笔记，呈现了原电池知识的思维导图。
学习笔记中记录错误的是（ ）
A．①表示电流方向
B．②表示移动方向
C．③表示电池负极的物质转化及反应类型
D．该装置把化学能转化为电能
【变式练】
1．氢气、甲烷、乙醇等物质均可作为燃料电池的原料。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。电池的能量利用率高，产物污染少。下列有关燃料电池的说法不正确的是（ ）
A．上述燃料电池所用的电极材料不参加电极反应
B．氢氧燃料电池中，氢气应从电池的负极通入
C．甲烷燃料电池的电解质常用KOH，电池工作时，负极周围pH增大
D．碱性环境下，乙醇燃料电池的正极反应为：
2．电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片(在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰)作为传导体。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的碱性电解液。电池总反应为。下列说法正确的是（ ）
A．Zn电极反应为
B．为正板，发生氧化反应
C．当6.5g负极材料完全溶解时，转移0.2ml电子
D．电池工作时，电能转化为化学能
题型五：化学电源
【典例5】化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用，下列说法正确的是（ ）
A．图甲：向电极方向移动，电极附近溶液中浓度增大
B．图乙：正极的电极反应式为
C．图丙：锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄
D．图丁：电池放电过程中，硫酸浓度增大，电极质量增加
【变式练】
1．下列有关四个常用电化学装置的叙述中正确的是（ ）
A．图①所示电池中，MnO2的作用是催化剂
B．图②所示电池放电过程中，负极板的质量减轻
C．图③所示电池工作过程中，电子从锌负极流出，经KOH溶液，流入氧化银正极
D．图④所示装置工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
2．下列说法中正确的是（ ）
A．常温下不需要加热就能进行的反应一定是放热反应
B．“神舟六号”飞船返回舱的表层采用高温时自动烧蚀的耐高温、抗氧化的新型无机非金属材料带走热量从而保证内部温度不致过高
C．锌锰干电池中，锌外壳是正极，石墨棒是负极材料
D．常见的充电电池有锂离子电池、铅酸蓄电池、锌锰干电池等
跟踪训练
一、单选题
1．关于如图所示装置的叙述中正确的是（ ）
A．铜是正极
B．溶液中的Fe3+向铜棒移动
C．电子从铜片经导线流向碳棒
D．碳棒上有红色铜生成
2．我国空间站天宫号所采用的光伏系统，光电效率达到30%。利用再生生保技术，能将空间站内的水蒸气收集、处理成可饮用水，并转化为再生氧，实现水的循环使用。空间站以水为介质将不同形式的能量相互转换，原理如图所示。装置X为电解水装置，装置Y为燃料电池电池。下列有关说法不正确的是（ ）
A．X工作时，将电能转变为化学能
B．太阳能电池工作时，将光能转变为电能
C．马达工作时，将电能转变为机械能
D．Y工作时，氢气通入该装置的正极
3．下列装置中，能构成原电池的是（ ）
A．只有甲B．只有乙
C．只有丙D．除乙均可以
4．锌—空气电池(原理如下图)适宜用作城市电动车的动力电源，放电时Zn转化为ZnO。则该电池放电时下列说法正确的是（ ）
A．将电能转化为化学能B．氧气在石墨电极上发生还原反应
C．电流由Zn电极经导线流向石墨电极D．该电池放电时OH—向石墨电极移动
5．如图所示，电流表的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是（ ）
A．B极为原电池的正极B．A、B、C分别可以为Zn、Cu和稀盐酸
C．C中阳离子向A极移动D．A极发生氧化反应
6．日常所用锌—锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状作电解质，电极反应：，。下列说法不正确的是（ ）
A．锌筒为负极反应物B．糊状起到离子导体的作用
C．为正极材料D．干电池可实现化学能向电能的转化
7．《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．a极为正极，发生还原反应B．电流由a极流向b极
C．电池总反应为：H2+O2=H2O2D．当外电路通过2mle-，消耗0.5mlO2
8．某固体酸燃料电池以固体为电解质传递，其基本结构见图，下列有关说法正确的是（ ）
A．电路中每转移0.1ml电子，便消耗1.12L H2
B．b极上的电极反应式为：
C．在固体酸膜中由b极流向a极
D．电池总反应可表示为：
9．如图所示，电流计G发生偏转，同时A极逐渐变细，B极逐渐变粗，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的（ ）
A．A是Cu、B是Al、C为溶液
B．A是Fe、B是Cu、C为浓硝酸
C．A是Zn、B是石墨、C为溶液
D．A是石墨、B是Fe、C为溶液
10．某燃料电池以乙醇为㜣料，空气为氧化剂，强碱溶液为电解质组成，有关该电池的说法正确的是（ ）
A．放电时正极发生氧化反应
B．放电一段时间后，正极附近溶液的pH减小
C．放电时负极电极反应为：
D．消耗0.2ml乙醇，有1.2ml转移
11．某种锂电池的总反应为Li＋MnO2=LiMnO2，下列说法不正确的是（ ）
A．Li是负极，电极反应为Li-e-=Li＋
B．Li是正极，电极反应为Li＋e-=Li-
C．MnO2是正极，电极反应为MnO2＋e-=MnO
D．锂电池是一种环保型电池
12．铅蓄电池是一种典型的可充电电池，其放电时的电池总反应Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，则下列说法不正确的是（ ）
A．电池工作时，负极反应：Pb-2e- =Pb2+
B．铅蓄电池是二次电池，放电时是化学能转化为电能
C．电池工作时，电子由Pb板通过导线流向PbO2板
D．电池工作时，溶液中H+移向PbO2板
二、综合题
13．化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题：
(1)根据构成原电池的本质判断，下列化学 (或离子)方程式正确且能设计成原电池的是_______(填字母)。
A．NaOH+HCl = NaCl +H2OB．Cu+Fe3+= Fe2+ +Cu2+
C．K2O+H2O = 2KOHD．Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
(2)为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验(如图)。有关反应一段时间后的实验现象，下列说法正确的是 _______。(填字母)。
A．图I和图II的气泡均产生于锌棒表面
B．图II中产生气体的速率比I 慢
C．图I中温度计的示数高于图II的示数
D．图I和图II中温度计的示数相等， 且均高于室温
(3)银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理： Zn+Ag2O+H2O=Zn (OH)2+2Ag。其工作示意图如下图所示，负极材料为 _______， 电极反应式为_______，放电时电子从图中 _______电极经导线流向 _______电极，正极质量将_______(填“增大”“减小” 或“不变”)，反应中每消耗6.5gZn转移_______ml电子。
14．生产生活中的化学反应都伴随着能量的变化，请根据有关知识回答下列问题：
(1)等物质的量的氢气完全燃烧生成液态水与生成气态水相比，生成液态水时放出热量_______(填“多”“少”或“相等”)。
(2)拆开1ml共价键所吸收的能量或形成1ml共价键所释放的能量称为键能。已知H-H键能为436kJ/ml，H─N键能为391kJ/ml，N≡N键能为946kJ/ml。根据键能计算工业合成氨时消耗1mlN2能放出_______kJ热量。
(3)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为_______。
(4)H2和O2组合形成的燃料电池的结构如图(电解液是稀硫酸)：
电极d的电极反应式为_______。
(5)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力，其工作原理如图3所示。
a电极上的反应式为_______。
(6)高铁电池是一种新型可充电电池。高铁电池的总反应式为：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。已知负极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，则正极反应为_______。
15．根据化学能转化电能的相关知识，回答下列问题：
Ⅰ.理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”设计一个化学电池(正极材料用碳棒)，回答下列问题：
(1)正极上出现的现象是_______。
(2)若导线上转移电子1 ml，则生成银_______g。
Ⅱ.有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6 ml·L-1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 ml·L-1的NaOH溶液中，如图所示。
(3)写出甲中正极的电极反应式：_______。
(4)乙中负极为_______。
(5)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料都是金属时，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，由此他们会得出不同的实验结论，依据该实验实验得出的下列结论中，正确的有_______。
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，没有实用价值了
D．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此具体问题应具体分析
16．回答下列问题
(1)能源是现代社会物质文明的原动力，与我们每个人息息相关。下图是反应过程中的能量变化图。
①由图可知，反应物的总键能_______(填“”、“”或“”)生成物的总键能。
②已知氢气完全燃烧生成水蒸气时放出的能量，且氧气中键完全断裂时需要吸收的能量，水蒸气中键形成时放出的能量，则氢气中键断裂时吸收的能量为_______。
(2)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
①铅蓄电池是常见的化学电源之一，其充电、放电的总反应是：2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4，铅蓄电池放电时是将_______能转化为_______能，负极是_______(填物质化学式)。
②下图为氢氧燃料电池的构造示意图，由此判断Y极为电池的_______极，电极反应式为_______；向_______(填“正”或“负”)极作定向移动，电路中每转移电子，标准状况下负极上消耗气体的体积是_______ L。
③为了验证与氧化性强弱，设计一个装置，下列装置既能产生电流又能达到实验目的的是_______。
A． B． C． D．
实验操作
实验现象
原因解释
(1)
Zn片：锌片溶解，表面产生
Cu片： 变化
反应的离子方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
Cu片表面无明显变化的原因：铜排在金属活动性顺序表氢的 ，不能从 溶液中置换出氢气
(2)
Zn片是否溶解：
Cu片上是否有气泡：
电流表A指针偏转
电流表指针偏转说明：导线中有
Cu片上有气泡说明：溶液中的氢离子在铜片表面获得 发生还原反应产生氢气，从铜片上放出
电极材料
水果
电流表偏转方向
电极名称
铁片、铜片
苹果
偏向
铁： 极
铜： 极
铁片、镁条
苹果
偏向
铁： 极
镁： 极
铁片、碳棒
柠檬
偏向
铁： 极
碳棒： 极
铁片、铁片
柠檬
不偏转
铜片、碳棒
柠檬
几乎不偏转
电极材料
电极间距/cm
水果
电流表/μA，偏转角度
铁、铜
1
苹果

镁、铜
1
苹果

电极材料
电极间距/cm
水果
电流表/μA，偏转角度
锌、铜
1
苹果

锌、铜
1
柠檬

电极材料
电极间距/cm
水果
电流表/μA，偏转角度
锌、铜
1
柠檬

锌、铜
2
柠檬