人教版 (新课标)必修2第二节 化学能与电能第1课时课后作业题

第1课时　化学能转化为电能

课后篇巩固提升

基础巩固

1.对于原电池的电极名称叙述有错误的是(　　)

A.发生氧化反应的为负极

B.正极为电子流入的一极

C.比较不活泼的金属为负极

D.电流的方向由正极到负极

解析原电池中相对活泼的金属为负极,不活泼的为正极,C项错误;负极发生氧化反应,正极发生还原反应,A项正确;原电池工作时,外电路中电子由负极流出,由正极流入,电流方向与电子流动方向相反,B、D两项正确。

答案C

2.下列说法正确的是(　　)

A.原电池是把电能转变成化学能的装置

B.原电池中电子流出的一极是正极,发生氧化反应

C.原电池两极均发生氧化反应和还原反应

D.原电池内部的阳离子向正极移动

解析要综合考虑原电池的概念、电极反应、电子移动的方向和电流方向。原电池是把化学能转变为电能的装置,A项错;原电池中的电子移动方向是:负极→外电路→正极,可见B项错;阳离子向正极移动,得电子,发生还原反应,D项正确;在原电池中负极失去电子,发生氧化反应,而正极可以是溶液中的离子或空气中的氧气发生还原反应,C项错。

答案D

3.如图所示的8个装置属于原电池的是(　　)

A.①④⑤ B.②③⑥ C.④⑥⑦ D.⑥⑦⑧

解析构成原电池要有四个基本条件:a.电解质溶液;b.两个电极,其中一个相对较活泼,另一个相对较不活泼,两个电极直接或间接地连接在一起,并插入电解质溶液中;c.能自发进行氧化还原反应;d.形成闭合电路。综上可知C项符合题意。

答案C

4.某原电池反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑,则下列说法正确的是(　　)

A.硝酸可能为电解质溶液 B.锌可能为原电池正极

C.铁的质量不变 D.铜可能为原电池正极

解析由原电池反应的离子方程式知,电池的负极为铁,则正极应是比铁不活泼的金属或能导电的非金属;在反应中负极不断被消耗,由于反应中放出了氢气并生成了Fe2+,故知电解质溶液不是硝酸。由以上分析可知正确选项为D。

答案D

5.如图所示装置中,可观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细。下表所列M、N、P物质中,可以组合成该装置的是(　　)

解析M棒变粗,N棒变细,说明N棒是负极,相对M棒金属活动性更强。M棒变粗说明M棒上有金属析出。

答案C

6.如图为某兴趣小组制作的番茄电池,下列说法正确的是(　　)

A.电子由锌通过导线流向铜

B.该装置将电能转化为化学能

C.锌电极发生还原反应

D.铜电极上无气泡产生

解析因为番茄中含有酸(即H+),可组成原电池。依据原电池的基本知识,其中Zn作负极,发生氧化反应;Cu作正极,发生还原反应;电子由负极(Zn)通过导线流向正极(Cu)。

答案A

7.

某小组为研究电化学原理,设计如图装置。下列叙述正确的是(　　)

A.a和b不连接时,铁片上会有H2产生

B.a和b用导线连接时,铁片上发生的反应为Cu2++2e-Cu

C.a和b用导线连接时,电子由a流向b

D.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色

解析a和b不连接时,铁和Cu2+发生置换反应而析出铜,没有氢气生成,错误;B项,a和b用导线连接时构成原电池,铁是负极,铁片上发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+,错误;C项,Fe比铜活泼,形成原电池反应时Fe为负极,则电子由b流向a,错误;D项,无论a和b是否连接,铁片均会溶解,都生成亚铁离子,溶液由蓝色变为浅绿色,D正确。

答案D

8.如图所示,将锌、铜通过导线相连,置于稀硫酸中。

(1)锌片上的现象是　　　　　　　,电极反应为　　　　　　　。 

(2)铜片上的现象是　　　　　　　　　　,电极反应为　。 

(3)电子由　　　　　经导线流向　　　　　。 

(4)若反应过程中有0.2 mol电子发生转移,则生成的氢气在标准状况下的体积为　　　　　。 

解析Cu-Zn-稀硫酸形成的原电池中,Zn作负极:Zn-2e-Zn2+,现象是锌片逐渐溶解,Cu作正极:2H++2e-H2↑,铜片表面有气泡产生。电子由负极(Zn)经导线流向正极(Cu)。由电极反应式可知当有0.2 mol电子发生转移时,可生成0.1 mol H2,即标准状况2.24 L H2。

答案(1)锌片逐渐溶解　Zn-2e-Zn2+

(2)铜片上有气泡产生　2H++2e-H2↑

(3)锌片　铜片　(4)2.24 L

9.(1)原电池原理的应用之一是可以设计原电池装置。请利用反应Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+设计一个原电池,在方框内画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式。

正极反应:　; 

负极反应:　。 

若外电路中转移的电子为1.5 mol,则溶解铜的质量是　　　　　。 

(2)实验室在用锌与稀硫酸反应制备氢气时,可向反应液中滴加少量硫酸铜溶液,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,这体现了原电池原理的另一个应用。 

解析(1)分析Fe3+与Cu的反应中的氧化剂、还原剂,然后依据原电池原理,设计原电池装置。依据反应2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,Cu失电子,应为原电池的负极,正极选用石墨棒或铂丝等,电解质溶液选用FeCl3溶液;由转移2 mol电子时溶解64 g铜,可计算出转移1.5 mol电子时溶解铜的质量为48 g。

答案(1)

2Fe3++2e-2Fe2+　Cu-2e-Cu2+　48 g

(2)形成Zn-Cu原电池,增大化学反应的速率

能力提升

1.如图是某课外活动小组设计的用化学电源使耳机发声的装置。下列说法错误的是(　　)

A.铜片表面有气泡生成

B.装置中存在化学能→电能→声能的能量转化关系

C.如果将铜片换成铁片,电路中的电流方向将改变

D.如果将锌片换成铁片,耳机还能发声

解析锌为负极,铜片上的反应为2H++2e-H2↑,A项正确;耳机中存在着电能转化为声能的能量转化关系,B项正确;铜片换为铁片后,锌片仍为负极,电流方向不变,C项错误;锌片换为铁片后,铁片也可作为原电池的负极,D项正确。

答案C

2.如图,在盛有稀硫酸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,下列关于该装置的说法正确的是              (　　)

A.外电路的电流方向为X→外电路→Y

B.若两电极分别为Fe和石墨棒,则X为石墨棒,Y为Fe

C.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应

D.若两电极材料都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y

解析外电路的电子流向与电流方向相反,A项错误;由电子流向可知,X极为负极,Y极为正极,则X应为Fe,Y为石墨棒,B项错误;X极发生氧化反应,Y极发生还原反应,C项错误;X极的金属应比Y极的金属活泼,D项正确。

答案D

3.将两极质量相同的铜棒和锌棒,用导线相连接后插入CuSO4溶液中,经过一段时间后,取出洗净后干燥并称重,两棒质量相差6.45 g,导线中通过的电子的物质的量为(　　)

A.0.1 mol B.0.2 mol C.0.3 mol D.0.4 mol

解析负极:Zn-2e-Zn2+,Zn失去2 mol e-减重65 g;正极:Cu2++2e-Cu,Cu2+得到2 mol e-增重64 g。两极质量相差:65 g+64 g=129 g,现在两棒质量相差6.45 g,应转移0.1 mol e-。

答案A

4.如图所示,杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球,调节杠杆使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化)(　　)

A.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端高B端低

B.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端低B端高

C.当杠杆为绝缘体时,A端低B端高;为导体时,A端高B端低

D.当杠杆为绝缘体时,A端高B端低;为导体时,A端低B端高

解析根据题意,若杠杆为绝缘体,滴入CuSO4溶液后,在铁球表面析出Cu,铁球质量增大,B端下沉;若杠杆为导体,滴入CuSO4溶液后,形成原电池,在铜球表面析出Cu,A端下沉。

答案D

5.如图所示,两电极一为石墨棒,一为铁片,若电流表的指针发生偏转,且a极上有大量气泡生成,则以下叙述正确的是(　　)

A.a为负极,是铁片,烧杯中的溶液为稀硫酸

B.b为负极,是铁片,烧杯中的溶液为硫酸铜溶液

C.a为正极,是石墨棒,烧杯中的溶液为稀硫酸

D.b为正极,是石墨棒,烧杯中的溶液为硫酸铜溶液

解析由题给信息“电流表的指针发生偏转”,可确定该装置构成了原电池。又因“a极上有大量气泡生成”,可知:a为正极(石墨棒),则b为负极(铁片),即可确定烧杯中的溶液是稀硫酸。

答案C

6.某原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+Zn2++Cu,则该反应的原电池组成正确的是(　　)

解析根据原电池中发生的化学反应,负极反应为Zn-2e-Zn2+,正极反应为Cu2++2e-Cu。故选项B符合题意。

答案B

7.将纯锌片和纯铜片按右图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间,回答下列问题:

(1)下列说法中正确的是　　　　(填序号)。 

A.甲、乙均为化学能转变为电能的装置

B.乙中铜片上没有明显变化

C.甲中铜片质量减小、乙中锌片质量减小

D.两烧杯中H+的浓度均减小

(2)在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速率:甲　　　　乙(填“>”“<”或“=”)。 

(3)当甲中产生1.12 L(标准状况)气体时,理论上通过导线的电子数目为　。 

(4)当乙中产生1.12 L(标准状况)气体时,将锌、铜片取出,再将烧杯中的溶液稀释至1 L,测得溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1。试确定原稀硫酸中c(H2SO4)=　　　　　　　　　　　。 

解析(1)甲符合原电池构成条件,所以属于原电池,乙不能构成闭合回路,所以不能构成原电池,故A项错误;乙不能构成原电池,氢离子在锌片上得电子发生还原反应,所以乙中铜片上没有明显变化,故B项正确;甲中铜片作正极,正极上氢离子得电子生成氢气,所以铜片质量不变,乙中锌片和氢离子发生置换反应,所以质量减小,故C项错误;两烧杯中锌和氢离子发生置换反应导致溶液中氢离子浓度减小,故D项正确。

(2)甲能构成原电池,乙不能构成原电池,作原电池负极的金属加速被腐蚀,所以在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速率:甲>乙。

(3)甲中,铜电极上氢离子得电子生成氢气,电极反应式为2H++2e-H2↑,根据电极反应式知,通过电子的物质的量=×2=0.1 mol,通过导线的电子数目为0.1NA或6.02×1022。

(4)当乙中产生1.12 L(标准状况)即0.05 mol氢气气体时,根据2H+~H2↑,则消耗的氢离子物质的量是0.1 mol,剩余的氢离子是0.1 mol,所以氢离子的物质的量是0.2 mol,硫酸的物质的量是0.1 mol,原稀硫酸中c(H2SO4)==1.0 mol·L-1。

答案(1)BD　(2)>　(3)0.1NA(或6.02×1022)

(4)1.0 mol·L-1

8.某化学兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下:

回答下列问题:

(1)实验1、2中Al所作的电极(指正极或负极)　　　　(填“相同”或“不同”)。 

(2)对实验3完成下列填空:

①铝为　　　　　极,电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②石墨为　　　　　极,电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

③电池总反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)实验4中铝作　　　　　极(填“负”或“正”),理由是　。 

此反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)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为　。 

解析根据实验记录,不难看出实验1中Mg作负极,Al作正极;实验2中Al作负极,Cu作正极;实验3中,Al作负极,C作正极,总反应式是2Al+6H+2Al3++3H2↑;实验4中,由于Al与NaOH溶液可以发生自发的氧化还原反应:2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑,而Mg与NaOH溶液不反应,故Al作负极,Mg作正极,通过以上的实验可以看出:一般是活泼的金属作负极,但也有特殊情况,也要考虑电极与电解质溶液能否发生自发的氧化还原反应。

答案(1)不同

(2)①负　2Al-6e-2Al3+　②正　6H++6e-3H2↑　③2Al+6H+2Al3++3H2↑

(3)负　铝与NaOH溶液可以发生自发的氧化还原反应　2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑

(4)另一电极材料的活动性和电解质溶液的氧化性