鲁科版 (2019)必修 第二册第2节 化学反应与能量转化课时练习

2.2化学反应与能量转化同步练习鲁科版（ 2019)高中化学必修二

一、单选题（本大题共12小题，共36.0分）

原电池是把化学能转变成电能的装置。它的发明历史可追溯到18世纪末期。随着科技的不断进步，科学家又设计出了越来越多的化学电源，都是和原电池有关。请回答下列题。

1. 下列设备工作时，将化学能转化为热能的是。

A.  B.
C.  D.

2. 把锌片和铜片用导线连接后，浸入的盐酸溶液中，可能产生的结果是。

A. 铜片上放出氯气 B. 铜片上放出氧气
C. 铜片上放出氢气 D. 铜片上放出氮气

3. 下列有关化学电源叙述正确的是。

A. 水果电池是高效环保的家用电池
B. 锌锰干电池是一种常用的二次电池
C. 锌锰干电池工作一段时间后锌外壳逐渐变薄
D. 锌锰干电池碳棒是负极

4. 化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是     

A. 图甲：向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中的浓度增大
B. 图乙：正极的电极反应式为
C. 图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D. 图丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降

5. 化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。

下列说法不正确的是  

A. 甲：向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中浓度增加
B. 乙：正极的电极反应式为
C. 丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D. 丁：电池放电过程中，硫酸浓度不断减少

6. 有关电化学知识的描述正确的是

A. 这个反应可设计成原电池。
B. 利用，可设计如图所示原电池装置，盐桥内向溶液移动。
C. 因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁作负极，铜作正极，其负极反应式为。
D. 由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为。

7. 电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一大贡献。下列有关电池的叙述正确的是   

A. 原电池反应均是自发的氧化还原反应
B. 氢氧燃料电池工作时氢气在正极被氧化
C. 氢氧燃料电池是将热能转化为电能的装置
D. 铅蓄电池在放电过程中，负极质量减少，正极质量增加

8. 下列四个常用电化学装置的叙述错误的是 

A. 图 I所示电池中，电子从锌片流出
B. 图 II所示干电池中石墨作负极
C. 图 III所示电池为二次电池
D. 图 IV所示电池中正极反应为：

9. 化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是

A. 如图所示，可用Pt电极代替Cu电极做正极
B. 如图所示，通入氧气的一极为正极
C. 如图所示，锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D. 如图所示，原电池中，发生氧化反应做负极

10. 下列有关四个常用电化学装置的叙述中，正确的是
     

A. 图Ⅰ所示电池中，是正极，电极反应式是
B. 图Ⅱ所示电池放电过程中，当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加96g
C. 图Ⅲ所示装置没有形成原电池
D. 图Ⅳ所示电池中，不管KOH溶液换成溶液还是溶液，电池总反应式不变

11. 化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。

下列说法不正确的是  

A. 甲：向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中浓度增加
B. 乙：正极的电极反应式为
C. 丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D. 丁：电池放电过程中，硫酸浓度不断减少

12. 化学能可与热能、电能等相互转化。下列说法正确的是

A. 图Ⅰ所示的装置能将化学能转化为电能
B. 中和反应中，反应物的总能量比生成物的总能量低
C. 化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成
D. 图Ⅱ所示的反应为吸热反应

二、填空题（本大题共4小题，共32.0分）

13. 如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题：
     

当电极a为Al，电极b为Cu，电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为_____________。

当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该电池的正极为________。当反应中收集到标准状况下气体时，消耗的电极质量为________g。

燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂如反应所产生的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，甲烷为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液，则甲烷应通入________极填“a”或“b”，下同，电子从________极流出，电解质溶液中向________极移动。

14. 观察下图，回答问题。

该装置叫_________装置，可以将_________能转化为_________能。

在外电路中电子由_________流向_________。

负极是_________，电极反应为______________________。

正极是_________，电极反应为_______________，总反应为______________。

15. 甲醇空气燃料电池是一种高效能、轻污染的车载电池，其工作原理如下图：

图中左侧电极为电源_______极，该电极的电极反应式为：______________________________。

当电池消耗甲醇时，消耗的的体积为____________ 标况下。

16. 科学家最近研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛表面作用使海水分解得到氢气的新技术。

太阳光分解海水时，光能转化为   ________  能，二氧化钛起  ________作用。水分解时，断裂的化学键是    ________   填“离子键”、“共价键”，分解海水的反应属于   ________   反应填“放热”或“吸热”。

现有两个反应：，     。其中为放热反应的是    ________    ，填序号，下同能设计成原电池的是    ________    。
干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnClCl混合溶液。
该电池的负极材料是    ________    ，该电极反应式为    ________。若混合溶液中含有杂质，会加速其电极的腐蚀，其主要原因是   ________   。
欲除去Cu，最好选用下列试剂中的  ________    填代号。
A.NaOH                           O

三、流程题（本大题共2小题，共16.0分）

17. 是一种难溶于水的白色固体，可作金属防腐剂，也可用于制备电动汽车电池的正极材料。实验室利用和弱酸制备、流程如下图：
    
    回答下列问题：

“溶解”时不宜过量太多的原因是____________________________________。

洗涤沉淀的操作是_________________________________________________________________________________________________________。
若经多次洗涤后所得“”仍呈棕色，则“”最可能混有的杂质是______________。

“反应1”时总反应的离子方程式是_________________________________。

“反应2”时总反应的化学方程式是：；其中X的化学式为______；每生成，该反应转移_______。

电池稳定性高、安全、对环境友好，该电池的总反应式是：，其放电时工作原理如图所示。则：充电时，a极的电极名称为___________；放电时，b极的电极反应式为：_________________。

18. 沉淀碳酸钙主要用于食品、医药等行业。以精选石灰石含有少量、杂质为原料制备沉淀碳酸钙的工艺流程如图1：
    
    流程中可以循环利用的物质有气体Ⅰ、气体Ⅱ和______填化学式。
    “碳化”时发生反应的离子方程式为______，该过程中通入气体Ⅰ和气体Ⅱ的顺序是______。
    工业上常用电解氯化钠和氯化钙熔融物来制备金属钠，原理如图2所示：
    电解过程中，加入氯化钙的目的是______。
    石墨电极发生的电极反应方程式为______。
    电解得到的Na中约含的Ca，除去其中少量Ca的方法为______。
    已知部分物质的熔沸点如表：

四、实验题（本大题共1小题，共10.0分）

19. 某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下。已知铝具有两性，铝和铁在冷的浓硫酸、浓硝酸中会发生钝化。

根据上表中的实验现象回答下列问题：

实验2中Al作________填“正”或“负”极。

写出实验3中铝电极的电极反应式： ________。

实验4中电子的流向是从________到________。填“Al或“Mg”

解释实验5中Al作正极的原因：________。

根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素： ________。

答案和解析

1.【答案】

【解析】略
 

4.【答案】A
 

【解析】

【分析】
本题考查原电池的相关知识，注意结合常见的一次电池、二次电池进行分析，题目难度一般。
【解答】
A.Zn较Cu活泼，作负极，Zn失电子变，正极上得电子变，因而Cu电极附近溶液中减小，故A错误；
B.作正极，得电子，被还原成Ag，结合KOH作电解液，故电极反应式为：，故B正确；
C.Zn做负极，发生氧化反应，电极反应式为，锌溶解，因而锌筒会变薄，故C正确；
D.铅蓄电池总反应式为   ，可知使用一段时间后，不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，故D正确。
故选A。  

5.【答案】A
 

【解析】

【分析】
本题旨在考查学生对原电池工作原理、电极反应式的书写等应用，熟悉原电池原理、常见的化学电源是解题关键，难度不大。
【解答】
A.该原电池锌为负极，铜为正极，阳离子锌离子向铜电极移动，正极上氢离子放电生成氢气，Cu电极附近氢离子浓度减小，故A错误；
B.纽扣电池的正极反应式为：，故B正确；
C.锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄，故C正确；
D.铅蓄电池放电消耗硫酸，硫酸浓度不断减小，故D正确。
故选A。  

6.【答案】B
 

【解析】

【分析】
本题考查了原电池的设计，难度中等。
【解答】
A.该反应不是自发的氧化还原反应，不能设计成原电池，故A错误；
B.根据电池总反应式可知Cu失电子作负极，正极是三价铁离子得电子生成亚铁离子，利用盐桥组成原电池，将氧化剂和还原剂Cu分开，原电池工作时，盐桥中的阳离子向正极移动，盐桥内向溶液移动，故B正确；
C.铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁遇到浓硝酸会钝化，金属铜是负极，负极反应式为，故C错误；
D.由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池反应是金属铝和氢氧化钠之间的反应，其负极反应是金属铝失电子的氧化反应，故D错误；
故选B。  

7.【答案】A
 

【解析】

【分析】
本题考查原电池原理、常见化学电源工作原理的判断，难度不大。
【解答】

A.构成原电池的条件之一是：能自发的进行氧化还原反应，所以原电池反应均是自发的氧化还原反应，故A正确；
B.氢氧燃料电池工作时氢气在负极上失电子被氧化，故B错误；
C.氢氧燃料电池也是原电池，所以氢氧燃料电池是将化学能转变为电能的装置，故C错误；
D.根据铅蓄电池放电时，负极电极反应式为：；正极电极反应式为：，所以正负极质量都增加，故D错误。
故选A。

8.【答案】B
 

【解析】

【分析】

本题考查原电池和电解池原理，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，明确电极上发生的反应是解本题关键，题目难度不大。

【解答】

A.图 I所示电池中，Zn为负极，电子从锌片流出，故A正确；

B.图 II所示干电池中铜帽作负极，该电池反应中二氧化锰得到电子被还原，石墨为原电池的正极，故 B错误；

C.图 III所示电池为二次电池，即可充电的电池，故 C正确；

D.图 IV所示电池为氢氧燃料中正极反应为：  ，故 D正确。

故选B。

9.【答案】D
 

【解析】解：图为铜锌原电池，锌为负极，铜为正极，会在铜上得电子发生还原反应，所以Cu电极换成铂电极，反应不变，故A正确；
B.图为氢氧燃料电池，燃料做负极发生氧化反应，氧气做正极发生还原反应，故B正确；
C.图为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被消耗，所以锌筒会变薄，故C正确；
D.图为铅蓄电池，放电时的总反应为，中铅的化合价降低发生还原反应做正极，故D错误；
故选：D。
本题以各种电池的原理为载体考查了原电池原理，难度不大，会书写正负极反应是解本题的关键。
 

10.【答案】D
 

【解析】

【分析】
本题考查原电池原理及常见化学电源，掌握相关知识是关键，题目难度不大。
【解答】
A.图Ⅰ所示电池中，正极上得电子发生还原反应，电极反应式是：，故A错误；
B.图Ⅱ所示电池放电过程中，当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量是的硫酸根的质量增加48g，故B错误；
C.图Ⅲ所示装置满足原电池形成条件，形成了原电池 ，故C错误；
D.图Ⅳ所示电池中，不管KOH溶液换成溶液还是溶液，电池总反应式都为：，故D正确。
故选D。  

11.【答案】A
 

【解析】

【分析】
本题旨在考查学生对原电池工作原理、电极反应式的书写等应用，熟悉原电池原理、常见的化学电源是解题关键，难度不大。
【解答】
A.该原电池锌为负极，铜为正极，阳离子锌离子向铜电极移动，正极上氢离子放电生成氢气，Cu电极附近氢离子浓度减小，故A错误；
B.纽扣电池的正极反应式为：，故B正确；
C.锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄，故C正确；
D.铅蓄电池放电消耗硫酸，硫酸浓度不断减小，故D正确。
故选A。  

12.【答案】C
 

【解析】

【分析】

本题旨在考查学生对化学反应中的能量转化的应用，难度中等，解题关键是理解图像意义及能量变化的原因。

【解答】

A.图Ⅰ没有形成闭合回路，不能形成原电池，故不能将化学能转化为电能，故A不符合题意；

B.中和反应为放热反应，故反应物总能量大于生成物总能量，故C不符合题意；

C.化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成，故C符合题意。

D.图Ⅱ反应物总能量大于生成物总能量，故反应为放热反应，故D不符合题意；

故选C。

13.【答案】

；

；b；b

【解析】

【分析】
本题考查原电池的工作原理。
根据原电池的工作原理来回答；
自发的氧化还原反应能设计成原电池，失电子的一极是负极，根据电极反应结合电子守恒计算电极质量和气体的量之间的关系来回答；
燃料电池中，燃料通入负极，正极为氧气得电子，电子从负极流向正极，溶液中的阴离子向负极移动。
【解答】
、Cu、稀硫酸构成的原电池，金属铝做负极，金属铜为正极，正极发生还原反应，电极反应式为：，故答案为：；
金属铝和氢氧化钠可以发生氧化还原反应，能设计成原电池，失电子的是金属铝，为负极，金属镁为正极，总反应为：，当反应中收集到标准状况下224mL即气体时，消耗的电极质量为；故答案为：Mg；；
燃料甲烷从负极极通入，电子从负极极流出，电解质中的阴离子氢氧根离子移向负极极，故答案为：b；b；b。  

14.【答案】原电池；化学；电
；Cu
；
；；
 

【解析】

【分析】
本题主要考查原电池的工作原理，正负极材料的判断及其电极反应方程式的书写，比较简单。
【解答】
如图所示，该装置是锌铜原电池装置，锌作负极，铜作正极。原电池装置是将化学能转化为电能，故答案为：原电池；化学；电；
原电池装置中，电子从负极经外电路流向正极，故答案为：Zn；Cu；
锌作负极，锌失去电子变成锌离子，故答案为：Zn；；
铜作正极，溶液中的得电子变成，总反应是锌与的反应，故答案为：Cu；；。  

15.【答案】负极；

 

【解析】分析
本题考查有关燃料电池知识，难度不大，掌握原电池原理是解答的关键．
解答
左侧是产生质子的，故为原电池负极，故电极反应式为
据总反应为，电池消耗甲醇也就是，据化学方程式可知要氧气为，则标准状态下体积为．
 

16.【答案】化学  ；催化；共价键；吸热；
；    ；
 Zn；  ；置换出Cu，形成原电池加快Zn的溶解；     B。
 

【解析】

【分析】
本题考查化学反应与能量，等综合知识，注意对电极反应式的书写要求，明确基本概念掌握基本原理是解题关键。
【解答】
科学家利用太阳能使海水分解，所以是光能太阳能转化为化学能，该反应中二氧化钛起催化作用，水分解时，断裂的化学键是共价键，分解海水的反应属于吸热反应；
故答案为：化学；催化；共价键；吸热；
大多数氧化还原反应和酸碱中和反应是放热反应，所以、 均是放热反应。自发进行的放热的氧化还原反应能设计成原电池，是自发进行的放热的氧化还原反应能设计成原电池 ；
故答案为：；   ；
干电池应用广泛，其电解质溶液是混合溶液，活泼金属锌做原电池的负极，该电极反应式为  ；
若混合溶液中含有杂质，会加速其电极的腐蚀，其主要原因是锌比铜活泼，能置换出铜，反应为，形成原电池发生反应；  
欲除去，A、C、D都引入新的杂质离子，除杂时注意不能引入新的杂质，只有B符合； 
故答案为： Zn、  ；置换出Cu，形成原电池加快Zn的溶解；     B。  

17.【答案】防止后续反应中消耗NaOH，浪费原料；
向漏斗中加入蒸馏水刚好浸没沉淀，待水流尽，重复操作次； ；
；
；；
阴极；。
 

【解析】

【分析】
本题考查物质制备、方程式的计算、原电池和电解池原理、氧化还原反应等知识点，综合性较强，明确元素化合物性质、化学反应原理等知识点是解本题关键，难点是电极反应式的书写，注意结合电解质特点书写，题目难度中等。
【解答】
绿矾溶于磷酸中，然后加入NaClO、NaOH得到沉淀，发生的反应为，过滤洗涤得到，然后向中加入草酸、LiOH发生反应2而得到，反应2为。
过多能和后面的NaOH反应，为防止后续反应中消耗NaOH、浪费原料，故“溶解”时不宜过量太多，
故答案为：防止后续反应中消耗NaOH，浪费原料；
洗涤沉淀的操作是向漏斗中加入蒸馏水刚好浸没沉淀，待水流尽，重复操作次，
故答案为：向漏斗中加入蒸馏水刚好浸没沉淀，待水流尽，重复操作次；
若经多次洗涤后所得“”仍呈棕色，铁离子能和NaOH反应生成红褐色氢氧化铁，所以若经多次洗涤后所得“”仍呈棕色，则“”最可能混有的杂质是；
故答案为：；
“反应1”时亚铁离子被次氯酸钠氧化，碱性条件下铁离子与磷酸根离子反应产生磷酸铁沉淀，总反应的离子方程式是，
故答案为：；
根据质量守恒定律可知，反应右边还少了5个C、5个O，X的计量数为5，则X的化学式为CO；反应中铁元素由价降为价、部分碳元素由价降为价，部分碳元素由价升为价，根据氧化还原反应原理，每生成，则生成7mol ，转移，故每生成，该反应转移；
故答案为：CO；；
原电池中阳离子向正极移动，锂离子向电极b移动，则电极b为正极，充电时b电极为阳极，a极为阴极；
放电时，正极b极上得电子生成，电极反应式为，
故答案为：阴极；。  

18.【答案】     先通入气体Ⅱ或后通气体Ⅰ   降低电解质的熔融温度，降低能耗     控制温度在间过滤
 

【解析】解：由流程可知，氯化钙溶液通入气体Ⅰ、气体Ⅱ后生成氯化铵和碳酸钙，氯化铵可作为原料循环使用，故答案为：；
“碳化”时发生反应的离子方程式为，由于氨气易溶于水，而二氧化碳微溶于水，则应先通入氨气，
故答案为：；先通入气体Ⅱ或后通气体Ⅰ；
氯化钙与氯化钠相比较，氯化钙熔点较低，则电解过程中，加入氯化钙，可降低熔融温度，降低能耗，故答案为：降低电解质的熔融温度，降低能耗；
两个电极分别为铁和石墨，为避免铁被氧化，则石墨为阳极，铁为阴极，阳极反应为，故答案为：；
由表中数据可知，为避免生成钙并除去钙，应控制温度在间过滤，故答案为：控制温度在间过滤。
精选石灰石含有少量、杂质，煅烧，可生成二氧化碳气体，生成的固体加入氯化铵溶液、过氧化氢，可溶解并氧化FeO生成铁离子，加入分析纯CaO，生成气体为氨气，同时生成氢氧化镁、氢氧化铁沉淀，滤液中含有氯化钙，通入氨气、二氧化碳气体，可生成碳酸钙和氯化铵，以此解答该题。
本题考查物质的制备，为高频考点，侧重考查学生的分析能力和实验能力，注意把握实验的原理以及物质的性质，答题时还要注意题给信息，为解答题目的关键，难度中等。
 

19.【答案】负；
；
；Mg；
铝在冷浓硝酸中发生钝化，Zn与浓硝酸发生反应，即在浓硝酸中Al作原电池的正极；
另一个电极材料的活动性、电解质溶液等
 

【解析】

【分析】
本题考查探究原电池原理及设计，为高频考点，把握发生的原电池反应及正负极的判断是解答本题的关键，注意利用氧化还原反应中电子的得失来分析正负极，注意知识点的灵活运用和变通，题目难度不大。
【解答】
金属与酸构成的原电池中，活泼金属作负极，则实验1中Mg的活泼性大于Al，所以Al作正极，而实验2中Al的活泼性大于Cu，所以Al作负极；
故答案为：负；
实验3中活泼金属Al为负极，非金属石墨为正极，电极反应为；
故答案为：；
实验4中Mg不与NaOH溶液发生反应，而发生，Al失去电子，Al为负极，电子的流向是从Al到Mg，
故答案为：Al；Mg；
实验5中Al遇浓硝酸发生钝化，Zn与浓硝酸发生氧化还原反应，故Zn作负极，Al作正极，电流由正极流向负极，所以电流计指针偏向铝，
故答案为：铝在冷浓硝酸中发生钝化，Zn与浓硝酸发生反应，即在浓硝酸中Al作原电池的正极；
在原电池中金属铝作正极还是作负极，一定要看自发的氧化还原反应中金属铝是否参与反应，金属铝参加反应，失电子作负极，反之作正极，与另一个电极材料的活动性，电解质溶液的性质有关。
故答案为：另一个电极材料的活动性、电解质溶液等。