专题05 化学能与电能——2022-2023学年高一化学下学期期末专项突破学案（人教版2019必修第二册）

必刷05  化学能与电能（22题）

1．下图装置能够组成原电池且电池总反应是Zn＋Cu2＋＝Zn2＋＋Cu的是

A． B． C． D．

2．下列说法正确是

A．镍镉电池、锂电池和锌锰电池都是二次电池

B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池

C．化学电池的反应原理是氧化还原反应

D．铅蓄电池放电时正极是Pb，负极是PbO2

3．把锌片、铜片用导线连接后插入硫酸铜溶液中，当电路中有0.4mol电子通过时，负极的质量变化是

A．减少13g B．增加6.5g C．增加13g D．减少11.2g

4．某同学设计了下图所示两个实验装置(图I､图II中除连接的铜棒不同外，其他均相同)，下列有关说法正确的是

A．图I中温度计的示数高于图II的示数

B．图I和图II中温度计的示数相等，且均高于室温

C．图I中锌棒溶解的速率比图II的快

D．图I和图II的气泡均产生于锌棒表面

5．两种金属A与B和稀硫酸组成原电池时,A是正极。下列有关推断正确的是(  )

A．A的金属性强于B

B．电子不断由A电极经外电路流向B电极

C．A电极上发生的电极反应是还原反应

D．A的金属活动性一定排在氢前面

6．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

7．如图，在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，下列说法正确的是

A．若X、Y分别为铁棒、石墨棒，烧杯中为FeCl3溶液，则Y电极质量增加

B．若X、Y分别为铁棒、碳棒，烧杯中为稀硫酸，则铁棒上的电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑

C．若以铝棒、铜棒为电极材料，烧杯中为浓硝酸，则铜棒逐渐溶解

D．若两电极都是金属，烧杯中为稀盐酸，则金属活动性顺序：Y＞X

8．有a、b、c、d四个金属电极，实验装置及部分实验现象如下：由此判断这四种金属的活动性顺序是（    ）

A．a＞b＞c＞d B．d＞a＞b＞c C．b＞c＞d＞a D．a＞b＞d＞c

9．某化学兴趣小组为了探索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：

根据上表中记录的实验现象，下列说法不正确的是

A．实验1中铝电极上发生还原反应

B．实验2中电子从铝片经导线流向铜片

C．实验2和3都是A1做负极，实验1和4都是Al做正极

D．实验3正极的电极反应为2H＋＋2e－＝H2↑

10．常温下，将除去表面氧化膜的铝、铜片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，下列说法正确的是

A．O～t1时，原电池的负极是铜片

B．O～t1时，正极发生还原反应，产生氢气

C．t1时刻后电流方向发生变化的原因是Al在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻止了Al进一步反应

D．t1时刻后，电子从铝经过导线流向铜

11．某蓄电池放电、充电时反应为：Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2，下列推断错误的是

A．放电时，每转移2 mol电子，正极上有1 mol Ni2O3 被氧化

B．放电时，负极上的电极反应式是：Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2

C．放电时，Fe作负极

D．放电时，电流由正极流向负极

12．下列电池工作时，O2在正极得电子的是(　　)

13．下列有关装置的说法正确的是

A．装置Ⅰ中为原电池的负极

B．装置Ⅱ为一次电池

C．装置Ⅲ可构成原电池

D．装置Ⅳ工作时，电子由锌通过导线流向碳棒

14．一种锂—空气电池如图所示。当电池工作时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是

A．锂电极发生氧化反应

B．多孔碳材料电极为负极

C．电池工作时外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极

D．正极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O＝4OH－

15．由U形管、质量为m g的铁棒、质量为m g的碳棒和1 L 0.2 mol·L-1 CuCl2溶液组成的装置如图所示，下列说法正确的是

A．闭合K，电子通过电解质溶液移到碳棒上

B．闭合K，碳棒上有紫红色固体析出

C．闭合K，当电路中有0.3NA个电子通过时，理论上碳棒与铁棒的质量差为18g

D．闭合K，铁棒表面发生的电极反应为Cu2++2e-=Cu

16．直接煤—空气燃料电池原理如图所示，下列说法错误的是

A．电极X为负极，O2－向X极迁移

B．负极的电极反应式为：C＋2CO32－－4e－＝3CO2

C．随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少

D．直接煤—空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高

17．一种氢氧燃料电池以为燃料，为氧化剂，电解质溶液是质量分数为30%的溶液，下列叙述正确的是

A．在电池负极发生还原反应 B．使用一段时间后溶液质量分数仍为30%

C．电池的能量转化率可达100% D．在正极参与反应时得电子

18．利用微生物燃料电池原理，可以处理宇航员排出的粪便，同时得到电能。设计的方案是：用微生物中的芽孢杆菌来处理粪便产生氨气，氨气与氧气分别通入燃料电池两极，如图。下列说法错误的是

A．a电极是负极，b电极是正极

B．负极区发生的反应是2NH3－6e－＝N2＋6H＋

C．正极区，每消耗标准状况下2.24 L O2，a向b电极转移0.4 mol电子

D．负极区，每消耗标准状况下2.24 LNH3，a向b电极转移0.6 mol电子

19．如图所示。请回答：

(1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，A极材料为铜，B电极材料为Zn，A为_______极，此电池所发生的反应化学方程式为_______，反应进行一段时间后溶液C中c(H+)将_______(填“变大”“变小”或“基本不变”)。溶液中的移向_______极(填“A”或“B”)

(2)若C为CuSO4溶液，A极材料为石墨，B电极材料为Fe。则B电极上发生的电极反应式为_______；A极产生的现象是_______；若AB两电极质量相同，当AB两电极质量差为12g时，理论上反应过程中电子发生转移的物质的量为______。

20．化学电源广泛地应用于现代社会的生产和生活。请回答下列问题：

（1）原电池是一种化学能转变为电能的装置，所以原电池的设计原理与某类化学反应有关。你认为下列化学反应，可以设计成原电池的是___________(填字母)。

A．CaO＋H2O＝Ca(OH)2

B．C＋CO22CO

C．NaOH＋HCl＝NaCl＋H2O

D．2FeCl3＋Cu＝2FeCl2＋CuCl2

（2）化学反应均涉及相应的能量变化，为探究这些能量变化，某同学设计了如图两个实验，已知两个实验除了是否有导线连接两个金属棒外，其余均相同。

①该同学设计这两个实验的目的是______________________________________________。

②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1中温度计的示数高于图2的示数

B．图1和图2中温度计的示数相等，且均高于室温。

C．图1和图2的气泡均产生于锌棒表面

D．图2中产生气体速率比1慢

（3）若将两个金属棒用导线相连在一起，总质量为80.00 g的锌片和银片同时浸入稀硫酸中，工作一段时间后，取出金属片，进行洗涤、干燥、称量，得金属片的总质量为63.75 g，则装置工作时锌片上的电极反应式为__________________________，工作时间内装置所产生氢气的体积为___________L(标准状况)。

21．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)该电池的负极材料是_______，发生_______(填“氧化”或“还原”)反应，电解质溶液是_______。

(2)正极上出现的现象是_______。

(3)若导线上转移电子1 mol，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 mol·L-1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 mol·L-1的NaOH溶液中，如图所示。

(1)写出甲中正极的电极反应式：_______。

(2)乙中负极为_______，总反应的离子方程式：_______。

(3)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

22．在人类生产、生活对能量的需求日益增长的今天，研究化学反应及其能量变化，合理利用常规能源和开发新能源具有十分重要的意义。能源是人类赖以生存和发展不可缺少的因素。请回答下列问题：

（1）一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2。则该电池放电时发生还原反应的物质是_______(填标号)。

A．NiO2 B．Fe C．Fe(OH)2 D．Ni(OH)2

（2）科学家制造出了一种使用固体电解质的燃料电池，其效率很高，可用于航天航空。如图甲所示装置中，以稀土金属材料为惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2－。则c电极的名称为_______(填“正极”或“负极”)，d电极上的电极反应式为_____________________________。

（3）绿色电源“直接二甲醚(CH3OCH3)燃料电池”的工作原理如图乙所示。H＋的移动方向为由_______(填“A”或“B”，下同)电极到_______电极。写出B电极的电极反应式：_________________________。

（4）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。

①放电时，正极发生_______(填“氧化”或“还原”)反应。已知负极的电极反应式为Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH)2，则正极的电极反应式为_______________________________。

②放电时，_______(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。