高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第三单元 化学能与电能的转化第1课时同步训练题

专题6　化学反应与能量变化

第三单元　化学能与电能的转化

第1课时　化学能转化为电能

基础过关练

题组一　原电池的形成条件

1.(2020浙江宁波北仑中学高一下期中)“储存”在物质内部的化学能可通过原电池转化为电能,如图所示是某同学设计的几种装置,其中能构成原电池的是              (　　)

A.③⑤⑦ B.③④⑤ C.④⑤⑦ D.②⑤⑥

2.(2021山东济南高一下月考)常温下,某同学按照以下4个实验方案设计原电池,其中正确的是              (　　)

3.(2020海南海口琼山中学高一下月考)某原电池工作时总的反应为Zn+Cu2+Zn2++Cu,该原电池的组成可能是              (　　)

题组二　原电池的工作原理

4.(2020山东泰安第一中学高一下期中)将纯锌片和纯铜片用导线连接置于同一稀H2SO4中,下列叙述中正确的是              (　　)

A.Zn片上有大量气泡产生

B.负极附近c(S)逐渐增大

C.正、负极附近c(S)基本不变

D.电子经电解质溶液由正极流向负极

5.(2020江西临川第二中学高一下期中)下列有关如图所示原电池装置的叙述中,正确的是              (　　)

A.铜片是正极,电极上发生氧化反应

B.铜片质量逐渐增加

C.电流从锌片经导线流向铜片

D.铜片上的电极反应式为Cu2+-2e-Cu

6.(2021浙江温州瑞安中学高一开学考试)如图所示的原电池装置,X、Y 为两电极,电解质溶液为稀硫酸,外电路中的电子流向已给出,对此装置的下列说法正确的是              (　　)

A.电子流向为X→外电路→Y→溶液→X

B.若两电极分别为 Zn 和石墨棒,则 X 为石墨棒,Y 为 Zn

C.移向 X 电极,Y 电极上有氢气产生

D.X电极上发生的是还原反应,Y电极上发生的是氧化反应

7.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,溶液均从蓝色直接变成黄色

D.a和b用导线连接后,Fe片上发生氧化反应,溶液中的Cu2+向铜电极移动

题组三　原电池原理的应用

8.在钢铁腐蚀过程中,可能发生的是 (　　)

①Fe2+转化为Fe3+　②O2被还原　③产生H2

④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·xH2O　⑤杂质碳被氧化

A.①② B.②③④

C.①②③④ D.①②③④⑤

9.(2020山西运城新绛第二中学高一下月考)把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中,用导线分别两两相连组成原电池。若a、b相连时,a为负极;c、d相连时,外电路的电流由d到c;a、c相连时,c极上产生大量气泡;b、d相连时,d极逐渐溶解。则四种金属的活动性由强到弱的顺序为              (　　)

A.a>b>c>d B.a>c>d>b

C.c>a>d>b D.b>d>c>a

10.(2020湖北武汉第三十九中学高一下期中)能实现2Fe3++Fe 3Fe2+反应的原电池是              (　　)

A.正极为Cu,负极为Fe,电解质溶液为FeCl3溶液

B.正极为C,负极为Fe,电解质溶液为FeSO4溶液

C.正极为Fe,负极为Zn,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液

D.正极为Ag,负极为Cu,电解质溶液为CuSO4溶液

11.(2020安徽安庆第二中学高一下期中)如图所示,烧杯中盛的是水,铁圈和银圈直接相连,在接头处用一根绝缘细丝吊住,并使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液,反应一段时间后,观察到的现象是              (　　)

A.两圈仍保持平衡

B.有气泡产生,两圈摇摆不定

C.铁圈向下倾斜

D.银圈向下倾斜

12.如图所示,液面上浮着一个空心球(球材质为铁碳合金)。数天后可观察到的现象是              (　　)

①铁球表面出现红棕色锈斑

②铁球表面出现黑色锈斑

③量筒内水位下降

④量筒内水位上升

A.①③ B.①④ C.②③ D.③④

13.有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.装置甲中W作原电池负极

B.装置乙中Y电极上的反应式为Cu2++2e- Cu

C.装置丙中溶液的c(H+)不变

D.四种金属的活动性强弱顺序为Z>W>X>Y

14.(2021四川雅安中学高一开学考试)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+设计一个原电池(正极材料用石墨棒)。回答下列问题:

(1)该电池的负极材料是　　　　,发生　　　　(填“氧化”或“还原”)反应,电解质溶液可以是　　　　。 

(2)正极上出现的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。　 

(3)若导线上转移1 mol电子,则生成银　　　　g。 

15.分别按图甲、乙所示装置进行实验,两个烧杯里均为同浓度的稀硫酸,甲中为电流表。请回答下列问题:

(1)下列叙述正确的是　　　　(填字母)。 

A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生

B.甲中铜片作正极,乙中铜片作负极

C.两烧杯溶液中的H+浓度均减小

D.甲产生气泡的速率比乙慢

(2)甲装置中的能量转化形式:　　　　能转化为　　　　能,乙装置中的能量转化形式:　　　　能转化为　　　　能。 

(3)某同学发现甲装置中不仅铜片上有气泡产生,锌片上也产生了气泡,原因可能是　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)在甲装置中,若把稀硫酸换成CuSO4溶液,试写出铜电极的电极反应式:　　　　　　　　　。 

16.(2021湖南长沙雅礼中学高一下月考)某化学兴趣小组的几位同学在探究原电池原理的应用时,做了如下实验。

(1)实验前,甲同学认为原电池的负极总是较活泼的金属材料,若根据他的判断,两个装置中的Al都是　　　　极;实际实验时发现两个装置中的电流表指针偏转方向不同,则以下的有关判断中正确的是　　　　。 

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电解质溶液

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已过时,已没有实用价值

D.该实验说明化学研究对象复杂,反应受条件影响较大,故应具体问题具体分析

(2)乙同学利用打磨过的铜片和铝片设计了如图的实验装置,并测量和绘制了原电池的电流(I)随时间(t)的变化曲线(极短时间电流方向反转),则图中t1时刻之后,负极材料是　　　　。 

答案全解全析

专题6　化学反应与能量变化

第三单元　化学能与电能的转化

第1课时　化学能转化为电能

基础过关练

1.A　①该装置不能构成闭合回路,所以不能形成原电池,错误;②该装置中电极材料相同,所以不能形成原电池,错误;③该装置形成闭合回路,且两极为不同金属,能自发发生氧化还原反应,反应的化学方程式为Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,正确;④Cu和Ag的活动性都在H后边,故不能发生自发的氧化还原反应,错误;⑤该装置形成闭合回路,且两极为不同金属,能自发发生氧化还原反应,正确;⑥酒精不是电解质,不能形成闭合回路,错误;⑦该装置中Cu失电子作负极,石墨作正极,铁离子得电子在正极反应,符合原电池的构成条件,所以能形成原电池,反应的化学方程式为2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,正确。

2.B　常温下,浓硝酸使铝钝化,铜与浓硝酸反应,因此金属铜为负极,铝为正极,A错误;铝与氢氧化钠溶液反应而铜不反应,所以铝作负极,铜作正极,B正确;镁的活泼性强于铝,镁与盐酸反应,金属镁为原电池的负极,金属铝为正极,C错误;铝与氢氧化钠溶液反应而镁与氢氧化钠溶液不反应,所以铝失电子、作负极,镁作正极,D错误。

3.C　根据电池总反应知,Zn失电子化合价升高作负极,不如锌活泼的金属或导电的非金属作正极,铜离子得电子发生还原反应,则可溶性铜盐溶液作电解质溶液,只有C项Zn作负极,Cu作正极,硫酸铜溶液作电解质溶液,可以实现该原电池反应,所以C正确。

4.B　Zn比Cu活泼,Zn作负极,Cu作正极,正极发生还原反应:2H++2e-H2↑,铜片上产生气泡,A项错误;原电池工作时硫酸根离子移向负极,H+移向正极,所以负极附近硫酸根离子浓度增大,B项正确、C项错误;电子在外电路定向移动,离子在内电路定向移动,D项错误。

5.B　铜的金属性比锌弱,所以铜片是正极,电极上发生还原反应,A项错误;在正极,Cu2+得电子生成Cu附着在铜电极表面,所以铜片质量逐渐增加,B项正确;电流从正极经导线流向负极,即从铜片经导线流向锌片,C项错误;在铜片上,溶液中的Cu2+得电子生成Cu,电极反应式为Cu2++2e-Cu,D项错误。

6.C　根据外电路电子的流向可知X是负极,Y是正极。溶液中没有电子通过,A错误;若两电极分别为Zn和石墨棒,Zn失电子,则X为Zn,Y是石墨棒,B错误;阴离子向负极移动,则S移向X电极,Y电极上有氢气产生,C正确;X电极是负极,失去电子,发生氧化反应,Y电极是正极,获得电子,发生的是还原反应,D错误。

7.C　a和b不连接时,铁片和铜离子发生置换反应,因此铁片上会有金属铜析出,A正确;a和b用导线连接时,铁作负极,铜作正极,因此铜片上发生的反应为Cu2++2e-Cu,B正确;无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液中铜离子都会减少,铁失去电子形成亚铁离子,溶液颜色变浅,C错误;a和b用导线连接后,Fe为负极,发生氧化反应,铜为正极,溶液中的Cu2+向正极(即铜电极)移动,D正确。

8.C　在钢铁腐蚀过程中,负极发生反应:Fe-2e-Fe2+,正极O2或H+得电子,Fe2+与OH-结合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2被氧化生成Fe(OH)3,Fe(OH)3失水形成铁锈。

9.B　a、b相连时,a为负极,活泼金属作负极,所以金属活动性a>b;c、a相连时,c极上产生大量气泡,c极上发生得电子的还原反应,所以a极上发生失电子的氧化反应,故金属活动性a>c;c、d相连时,电流由d经导线流向c,电流由正极流向负极,所以c作负极、d作正极,金属活动性c>d;b、d相连时,d极逐渐溶解,即b是正极,d是负极,金属活动性d>b。所以a、b、c、d 4块金属的活动性由强到弱的顺序为a>c>d>b,答案为B。

10.A　根据原电池总反应的离子方程式2Fe3++Fe3Fe2+知,Fe作负极,比Fe活泼性弱的金属或可导电的非金属作正极,Fe3+得电子发生还原反应,所以电解质溶液为可溶性的铁盐溶液,A项正确;铁作负极,碳作正极,电解质溶液为FeSO4溶液,不能发生氧化还原反应,不能构成原电池,B项错误;Zn作负极,Fe作正极,电解质溶液为硫酸铁溶液,不能构成题述要求的原电池,C项错误;Cu作负极,银作正极,电解质溶液为CuSO4溶液,不能发生氧化还原反应,不能构成原电池,D项错误。

11.D　铁圈和银圈连接浸入水中,并滴加CuSO4溶液,该装置构成了原电池,较活泼的金属铁作负极,较不活泼的金属银作正极,负极上铁失电子生成亚铁离子进入溶液,导致铁质量减少,正极上Cu2+得电子生成铜单质,导致银圈质量增加,所以一段时间后,铁圈质量小于银圈质量,银圈向下倾斜,D项正确。

12.B　量筒中的空气、氯化钠溶液和空心球构成原电池,其负极反应式是2Fe-4e-2Fe2+,正极反应式是O2+2H2O+4e-4OH-,Fe2+与OH-结合成Fe(OH)2,Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3脱水成为Fe2O3·xH2O而在球表面出现红棕色锈斑;由于量筒中的O2被消耗,所以量筒内的水位会上升。

13.C　装置甲中,W不断溶解,说明W失电子发生氧化反应,所以W作原电池负极,A项正确。装置乙中,Y的质量增加,说明溶液中铜离子在Y极得电子生成铜单质,Y电极上的反应式为Cu2++2e-Cu,B项正确。装置丙中,W上有气体产生,说明氢离子在W上得电子生成氢气,电解质溶液中c(H+)减小,C项错误。装置甲中,W是负极,金属活动性W>X;装置乙中,Y是正极,金属活动性X>Y;装置丙中,W是正极,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,D项正确。

14.答案　(1)Cu　氧化　AgNO3溶液　(2)石墨棒上出现银白色物质　(3)108

解析　(1)在反应Cu+2Ag+2Ag+Cu2+中,Cu失去电子,在负极发生氧化反应:Cu-2e-Cu2+;正极上,Ag+得到电子生成银单质,所以该电池的负极材料为Cu,发生氧化反应,电解质溶液需要提供Ag+,故可用AgNO3溶液。(2)正极上发生反应:Ag++e-Ag,可看到石墨棒上出现银白色物质。(3)根据正极反应:Ag++e-Ag,每转移1 mol电子,生成1 mol Ag,质量为108 g。

15.答案　(1)C　(2)化学　电　化学　热　(3)锌片不纯,锌与杂质、稀硫酸形成原电池　(4)Cu2++2e- Cu

解析　(1)甲装置为原电池,乙中Zn与稀硫酸接触反应;甲装置中铜片作正极,H+在铜片上得电子被还原为H2,形成原电池后产生气泡的速率快;随着两烧杯溶液中H+不断被消耗,溶液中的H+浓度均减小。(2)甲装置中,锌、铜及稀硫酸形成原电池,是将化学能转化为电能,乙装置主要是锌与稀硫酸的反应,该反应将化学能转化为热能。(3)锌片上产生气体,原因可能是锌片不纯,锌与杂质、稀硫酸形成原电池。(4)若将稀硫酸换成CuSO4溶液,则铜片上会析出Cu。

16.答案　(1)正　AD　(2)铜片

解析　(1)金属活动性顺序中,镁比铝活泼,甲同学认为原电池的负极总是较活泼的金属材料,所以根据他的判断,两个装置中Al都是正极。利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意涉及的化学反应原理,选择合适的电解质溶液,A正确;两个装置中的电流表指针偏转方向不同,是因为两个原电池涉及的化学反应不一样,一个是镁和硫酸反应,一个是铝和氢氧化钠反应,并不能说明镁的金属性不一定比铝的金属性强,B错误;该实验说明应根据原电池涉及的反应来判断正、负极,而不是盲目根据金属活动性顺序来判断,C错误;该实验说明化学研究不能盲目套用经验,应根据研究对象、反应条件具体问题具体分析,D正确。(2)开始时,由于铝片比铜片活泼,铝片是负极,铝片失电子,但常温下,铝片遇浓硝酸钝化,则电流会越来越小,t1时刻之后是铜和浓硝酸反应,所以电流方向出现反转,铜片失去电子,是负极。