苏教版 (2019)必修 第二册专题6 化学反应与能量变化第三单元 化学能与电能的转化第二课时课后复习题

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1.[2023辽宁葫芦岛协作校联考]某同学设计的番茄电池如图,下列说法正确的是( )
A.将左侧锌片换成铜片也会产生电流
B.该电池工作时,铜片逐渐溶解
C.番茄中的液体物质作电解质溶液
D.该电池工作时,锌电极被还原
2.如图是某化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列有关该装置的说法正确的是( )
A.铜为负极,其附近的溶液变蓝,溶液中有Cu2+产生
B.该装置能量转化的形式主要是化学能→电能→光能
C.如果将锌片换成铁片,电路中的电流方向将发生改变
D.如果将稀硫酸换成柠檬汁,LED灯将不会发光
3.[2023河北邯郸大名一中月考]如图为银锌纽扣电池,其电池的总反应式为Zn+Ag2O++2Ag,下列说法不正确的是( )
A.锌作负极
B.正极发生还原反应
C.负极的电极反应式为Zn-2e-Zn2+
D.电池工作时,电流从Ag2O经导线流向Zn
4.[2023江苏淮安涟水一中期末]我国成功研制出新型“海水电池”。电池反应为4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3。下列关于该电池的说法正确的是( )
A.铝片作正极
B.海水作为电解质溶液
C.电池工作时O2失去电子
D.电池工作时实现了电能向化学能的转化
5.[2023湖南长沙一中月考]我国科学家最近开发长寿命碘锌电池Zn/Sn-I2。下列说法错误的是( )
A.电池工作时将化学能转化为电能
B.Zn/Sn极为负极
C.负极反应为Sn-2e-Sn2+
D.电池转移1 ml电子,理论上1 ml I-向负极迁移
6.[2023江苏淮安校考阶段练习]汽车的启动电源常用铅蓄电池。放电时的电池反应为PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O,根据此反应判断下列说法正确的是( )
A.负极反应式:Pb-2e-+SPbSO4
B.电池放电时,溶液的酸性增强
C.PbO2得电子,被氧化
D.PbO2是电池的负极
7.化学电源在通信、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一(如图所示),锌锰干电池的负极材料是 ,负极发生的电极反应式为 。
锌锰干电池的构造示意图
若反应消耗32.50 g负极材料,则电池中转移电子的物质的量为 ml。
(2)目前常用的镍镉电池的电池总反应式可以表示为Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2,已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水,但能溶于酸,以下说法正确的是 (填字母)。
A.NiO(OH)作负极
B.Cd作负极
C.此电池是一次电池
D.放电时化学能转变为电能
(3)如图为氢氧燃料电池的构造示意图,根据电子运动方向可知,X极为电池的 (填“正”或“负”)极,Y极的电极反应式为 。
氢氧燃料电池的构造示意图
关键能力提升练
8.[2023江苏连云港赣榆智贤中学月考]火星大气中含有大量CO2,一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。电池以金属钠为负极,碳纳米管为正极。放电时,下列说法正确的是( )
A.负极上发生还原反应
B.CO2在正极上失电子
C.工作时电子由碳纳米管经外电路流向金属钠
D.将化学能转化为电能
9.[2023福建福州三中期中]电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是( )
A.O2在电极b上发生还原反应
B.溶液中OH-向电极a移动
C.电子流向:由负极经外电路流入正极,再通过内电路流回负极
D.负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-N2↑+6H2O
10.[2023福建莆田六中月考]某燃料电池以乙醇为燃料,空气为氧化剂,强碱溶液为电解质溶液组成,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C2H5OH-12e-+16OH-2C+11H2O
D.消耗0.2 ml乙醇,有1.2 ml e-转移
11.[2023广东佛山罗定邦中学月考]某海军航空站安装了一台250 kW的MCFC型燃料电池,该电池可同时供应电和水蒸气,其工作温度为600~700 ℃,所用燃料为H2,电解质为熔融的K2CO3。该电池的总反应为2H2+O22H2O,负极反应为H2+C-2e-H2O+CO2,则下列推断中正确的是( )
A.正极反应:4OH--4e-2H2O+O2↑
B.放电时C向负极移动
C.放电时电子沿导线向负极移动
D.当电池生成1 ml H2O时,转移4 ml电子
12.[2023江苏镇江丹阳高级中学校考阶段练习]高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+4KOH+2Fe(OH)3,下列叙述不正确的是( )
A.放电时负极反应为Zn-2e-+2OH-
B.放电时每转移3 ml电子,正极就有1 ml 被氧化
C.充电时阳极反应为Fe(OH)3-3e-+5OH-Fe+4H2O
D.放电时正极附近溶液的碱性增强
13.[2023江苏扬州中学开学考试]某Al-Mn电池原理如图所示,电池总反应为Al+MnAl+MnO2,下列说法正确的是( )
A.多孔Ni电极作负极
B.Al电极发生还原反应
C.正极的电极反应式为Mn+2H2O+3e-MnO2+4OH-
D.电池工作时,K+向负极区移动
14.[2023山东菏泽曹县一中月考]电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各式各样电池的发明是化学对人类的一项重要贡献。
(1)生活中利用原电池原理生产了各种各样的电池,下列有关电池的叙述正确的是 (填字母)。
A.锌锰电池工作一段时间后碳棒会变细
B.氢氧燃料电池可将化学能直接转变为电能
C.铅蓄电池负极是PbO2,正极是Pb
(2)Zn-MnO2干电池应用广泛,其示意图如下,电解质是ZnCl2-NH4Cl混合物。
①该电池的负极材料是 。电池工作时,电子流向 (填“正极”或“负极”)。
②如果该电池的工作原理为Zn+2NH4ClZnCl2+2NH3↑+H2↑,其正极反应式为 。
③若ZnCl2-NH4Cl混合物中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是
。
欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的 (填字母)。
a. NaOHb. Zn
c. Fed. NH3·H2O
(3)氢氧燃料电池有酸式和碱式两种,它们放电时的电池总反应式都可表示为2H2+O22H2O。
①酸式氢氧燃料电池的电解质是酸,其正极的电极反应式为 。
②酸式氢氧燃料电池工作一段时间后,电解质溶液的pH将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)将CH4设计成燃料电池,其利用率更高,装置如图所示(A、B为多孔碳棒),电池总反应为CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O。
实验测得电子定向移向A电极,则 (填“A”或“B”)电极入口通甲烷,其电极反应式为 。
15.[2023江苏盐城校考阶段练习]2023年6月4日,神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,神舟十五号载人飞行任务取得圆满成功。载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义。
(1)氢氧燃料电池(如图所示)反应生成的水可作为航天员的饮用水,由图示的电子转移方向判断Y极通入的气体是 ,OH-向 (填“正”或“负”)极定向移动,负极的电极反应式为 。
(2)我国“神舟”飞船的电源系统有太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池等。
①飞船在光照区运行时,太阳能电池帆板的能量转化形式是 能转化为电能等。
②镉镍蓄电池的工作原理为Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。当飞船运行到地影区时,镉镍蓄电池为飞船供电,此时在正极反应的物质是 ,负极附近溶液的碱性 (填“增强”“减弱”或“不变”)。
③应急电池在紧急状况下会自动启动,工作原理为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2,工作时,当消耗32.5 g Zn时,理论上外电路转移的电子数目为 。
学科素养创新练
16.同学们在“简易电池的设计与制作”的实验中,对影响自制电池效果的因素进行了实验探究。
[提出问题]影响自制电池效果的因素有哪些?
[查阅资源]电极材料、电极间距、水果种类对自制水果电池的效果可能有影响。
[实验探究]Ⅰ.按如图所示连接水果电池。
Ⅱ.实验记录如下:
[解释与结论]
(1)实验①②③的目的是 。对比实验①②③得出的结论是 。
(2)欲得出“水果种类对自制水果电池效果有影响”的结论,需要对比实验 (填序号)。
对比④⑤得出的结论是
。
[反思与探讨]
(3)水果电池中,水果的作用是 。
(4)对比实验①②③可知,构成水果电池的电极必须具备的条件为 ,构成水果电池的其他要素还有 、 、 。
(5)水果电池是利用水果中的化学物质和金属发生化学反应而产生电能的一种装置,如将实验①中的西红柿换成硫酸铜溶液进行实验,电流表示数不为零,Cu片和Al片上发生的电极反应式分别为 、 ,总离子方程式为 。
第2课时 化学电源
1.C 解析 左侧锌片换成铜片,则两电极相同,不能构成原电池,不会产生电流,A错误;锌比铜活泼,锌作负极,铜作正极,铜片不溶解,B错误;锌、铜作电极,番茄中的液体作电解质,C正确;该电池工作时,锌为负极失电子被氧化,D错误。
2.B 解析 锌片作负极,发生氧化反应,铜片作正极,发生还原反应,A错误;该装置的能量转化形式是化学能→电能→光能,B正确;如果把锌片换为铁片,铜片依然为正极,电路中的电流方向不会发生改变,C错误;如果将稀硫酸换为柠檬汁,由于柠檬汁中含有柠檬酸,溶液呈酸性,LED灯也会发光,D错误。
3.C 解析 反应中,Zn的化合价升高,发生氧化反应,故Zn作负极,A正确;银元素化合价降低,正极为Ag2O,得电子生成Ag,发生还原反应,B正确;由总反应式可知,负极的电极反应式为Zn+2OH--2e-Zn(OH)2,C错误;电池工作时,电流从正极Ag2O经导线流向负极Zn,D正确。
4.B 解析 由电池反应知铝元素化合价升高,发生氧化反应,故作电池负极,A错误;由题意信息知海水为该电池电解质溶液,B正确;由电池反应知,氧元素化合价降低,发生还原反应,故氧气得电子,C错误;原电池工作原理是将化学能转化为电能,D错误。
5.C 解析 电池放电时,将化学能转化成电能,供用电器用电,A正确;活泼金属为负极,Zn/Sn为负极,B正确;锌比锡活泼,负极反应为Zn-2e-Zn2+,C错误;正极反应为I2+2e-2I-,电池转移1ml电子,理论上1mlI-向负极迁移,D正确。
6.A 解析 负极是还原剂失电子,发生氧化反应,负极反应式:Pb-2e-+SPbSO4,故A正确;电池放电时,正极消耗氢离子,溶液的酸性减弱,故B错误;PbO2得电子,被还原,故C错误;PbO2是氧化剂,是电池的正极,故D错误。
7.答案 (1)锌 Zn-2e-Zn2+ 1.0 (2)BD (3)负 O2+2H2O+4e-4OH-
解析 (1)锌锰干电池的负极是Zn,失去电子发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-Zn2+;32.50gZn的物质的量是=0.5ml,1mlZn失去2ml电子,所以电池中转移电子的物质的量是1.0ml。
(2)由电池总反应式可知,Cd元素化合价由0→+2,化合价升高被氧化,Cd作电池的负极,A错误、B正确;电池可以充放电,因此是二次电池,C错误;放电时化学能转变为电能,D正确。
(3)氢氧燃料电池中,电子从负极向正极移动,X是电子流出的一极,X是负极,发生氧化反应,Y是正极,发生还原反应,电解质溶液是KOH溶液,氧气得到电子生成氢氧根离子,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-。
8.D 解析 Na为负极,发生氧化反应,A错误;碳纳米管为正极,CO2得电子发生还原反应,B错误;电子由负极金属钠经导线流向正极碳纳米管,C错误;该电池为原电池,化学能转化为电能,D正确。
9.C 解析 Pt电极a通入氨气生成氮气,说明氨气被氧化,为原电池负极,则Pt电极b为正极,氧气得电子被还原,发生还原反应,A正确;a极为负极,则溶液中的阴离子向负极a移动,B正确;电子只能通过导线传递,不能通过溶液,C错误;负极是氨气发生氧化反应变成氮气,且OH-向a极移动参与反应,故电极反应式为2NH3-6e-+6OH-N2↑+6H2O,D正确。
10.C 解析 通入氧气的一极为正极,氧气在正极上得到电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,正极附近溶液的pH增大,A、B错误;由题意可知,乙醇燃料电池中通入乙醇的一极为负极,碱性条件下,乙醇在负极失去电子发生氧化反应,电极反应式为C2H5OH+16OH--12e-2CO+11H2O,C正确;由电极反应式可知,消耗0.2ml乙醇,转移电子的物质的量为2.4ml,D错误。
11.B 解析 燃料电池中,O2在正极上得到电子被还原产生C,电极反应式为O2+4e-+2CO22CO,A错误;电池放电时CO向负极移动,B正确;放电时电子由负极沿导线向正极移动,C错误;根据总反应方程式2H2+O22H2O可知,当有2mlH2反应 (即有2mlH2O生成)时转移4ml电子,则当电池生成1mlH2O时,转移2ml电子,D错误。
12.B 解析 根据电池的总反应可知,高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子,电极反应式为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,高铁酸钾在正极得到电子,电极反应式为Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-。高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子,电极反应式为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,A正确;放电时正极反应为Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-,每转移3ml电子,正极有1mlK2FeO4被还原,B错误;充电时阳极Fe(OH)3失电子,发生氧化反应,即反应为Fe(OH)3-3e-+5OH-Fe+4H2O,C正确; 放电时正极反应为Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-,生成氢氧根离子,碱性要增强,D正确。
13.C 解析 该装置为原电池,活动性比较强的Al在反应中为负极,失去电子,发生氧化反应,活动性比较弱的Ni电极为正极,正极上得到电子发生还原反应,A、B错误;该电池的电解质溶液呈碱性,Mn在正极上发生还原反应产生MnO2,则正极的电极反应式为Mn+2H2O+3e-MnO2+4OH-,C正确;原电池工作时,阳离子向负电荷较多的正极移动,即K+向正极区移动,D错误。
14.答案(1)B (2)①Zn(或锌) 正极 ②2N+2e-2NH3↑+H2↑ ③电化学腐蚀较化学腐蚀更快,锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池,而加快锌的腐蚀 b (3)①4H++O2+4e-2H2O ②变大 (4)B CH4-8e-+10OH-CO+7H2O
解析 (1)锌锰电池工作时碳棒只起到导电作用,不发生反应,A错误;氢氧燃料电池可将化学能直接转变为电能,B正确;铅蓄电池负极是Pb,正极是PbO2,C错误。
(2)①负极失电子,则Zn失电子为负极,电子由负极流向正极。②该电池的工作原理为Zn+2NH4ClZnCl2+2NH3↑+H2↑,正极得电子,发生还原反应,则其正极反应式为2N+2e-2NH3↑+H2↑。③加快电极腐蚀的原因为电化学腐蚀较化学腐蚀更快,锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池,而加快锌的腐蚀;题目中a和d项除去杂质离子还会消耗ZnCl2,c项会引入新杂质,所以应选Zn,可以将Cu2+置换为单质而除去。
(3)①由于电解质是酸,正极得电子的是氧气,电极反应式为4H++O2+4e-2H2O。②酸式氢氧燃料电池放电时生成水,则溶液的浓度减小,又电解质为酸,故pH变大。
(4)电子定向移向A电极,则A极为正极,甲烷只能作负极,故B电极入口通甲烷,结合碱性溶液的特点,其电极反应式为CH4-8e-+10OH-C+7H2O。
15.答案(1)O2(或氧气) 负 H2-2e-+2OH-2H2O
(2)①太阳(或光) ②NiO(OH) 减弱 ③6.02×1023
解析 (1)电子由负极流向正极,X电极为电子流出的一极,Y电极为电子流入的一极,所以X极为负极,Y极为正极,故Y极通入的气体为氧气,OH-移向负极,负极电极反应式为H2-2e-+2OH-2H2O。
(2)①太阳能电池帆板将太阳(或光)能转化为电能。②镉镍蓄电池放电时,NiO(OH)中Ni元素化合价降低,被还原,则在正极反应的物质是NiO(OH),Cd作负极,电极反应式为Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2,氢氧根离子被消耗,碱性减弱。③32.5gZn的物质的量为0.5ml,根据电池反应知Zn完全转化为Zn(OH)2,Zn元素化合价由0价升高到+2价,失去2e-,Zn~2e-,则消耗32.5gZn时,理论上外电路转移的电子数目为N=n·NA=0.5ml×2×6.02×1023ml-1=6.02×1023。
16.答案 (1)探究电极材料对自制水果电池效果的影响 在其他条件相同时,电极材料活动性差别越大,自制水果电池效果越好 (2)①④ 在其他条件相同时,电极间距离越小,电流越大,自制水果电池效果越好 (3)作电解质溶液 (4)两极金属活动性不同 能发生自发的氧化还原反应 形成闭合回路 有电解质溶液 (5)Cu2++2e-Cu Al-3e-Al3+ 2Al+3Cu2+3Cu+2Al3+
序号
电极
电极
间距
水果
种类
电流表
示数/μA
①
Cu-Al
2.0 cm
西红柿
78.5
②
Cu-Fe
2.0 cm
西红柿
70.3
③
Al-Al
2.0 cm
西红柿
0
④
Cu-Al
2.0 cm
柠檬
45.7
⑤
Cu-Al
1.0 cm
柠檬
98.4
⑥
石墨棒-Al
1.0 cm
柠檬
104.5