高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化第2课时同步达标检测题

　化学反应与电能

一、选择题(本题包括8小题,每小题4分,共32分)

1.(2020·周口高一检测)下列装置能形成原电池的是　(　　)

A.①②③⑦　　　　　 B.①②⑤⑥

C.①②③④    D.①②③⑥⑦

【解析】选A。根据构成原电池的“两极一液一线一反应”判断,装置④不能形成闭合回路;装置⑤不具有两个活动性不同的电极,只能发生氧化还原反应;装置⑥中酒精不是电解质溶液。

2.(双选)(2020·苏州高一检测)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,关于该装置的下列说法正确的是(　　)

A.外电路的电流方向为Y→外电路→X

B.若两电极分别为Fe和碳棒,则X为碳棒,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.若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y

【解析】选A、D。外电路的电子流向为X→外电路→Y,电流方向与其相反,A正确;X极失电子,作负极,Y极上发生的是还原反应,X极上发生的是氧化反应。若两电极分别为Fe和碳棒,则Y为碳棒,X为Fe,B、C错误,D正确。

【补偿训练】

(2020·泰安高一检测)下列关于原电池的叙述中正确的是　(　　)

A.正极和负极必须是两种不同的金属

B.电子流入的一极为正极

C.原电池工作时,正极和负极上发生的都是氧化还原反应

D.锌、铜和盐酸构成的原电池工作时,锌片上有6.5 g锌溶解,正极上就有0.1 g氢气生成

【解析】选B。原电池中电子从负极流出,经外电路流入正极;它的正、负极可以是两种活泼性不同的金属,也可以是金属与非金属;原电池工作时负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应;当锌片上有6.5 g锌溶解时,正极上生成0.2 g氢气。

3.(2019·福州高一检测)某原电池的电池反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,与此电池反应符合的原电池是　(　　)

A.铁片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池

B.石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池

C.铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池

D.银片、铁片、Fe(NO3)2溶液组成的原电池

【解析】选B。根据原电池的电池反应为Fe+2Fe3+3Fe2+可知,Fe为负极,比Fe不活泼的金属或非金属导体作正极,含Fe3+的溶液为电解质溶液。而A中两电极相同无法构成原电池,C项中锌片作负极,D项为含Fe2+的电解质溶液,只有B项符合题意。

4.(2019·随州高一检测)如图所示装置中,观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细,由此判断表中所列M、N、P物质,其中可以成立的是　(　　)

【解析】选C。该原电池中M棒变粗,N棒变细,说明原电池反应时N棒溶解作负极,溶液中有金属析出在M棒上,M棒作正极。A、B选项中,电解质溶液分别为稀硫酸和稀盐酸,原电池工作时,不会有金属析出且A中M棒变细。C选项正极反应为Ag++e-Ag。而D选项M棒锌溶解变细。

【误区提醒】判断原电池的正负极的特例

(1)Al、Mg和氢氧化钠溶液构成的原电池,Al作负极,Mg作正极。

(2)Fe(或Al)、Cu和浓硝酸构成的原电池,Cu作负极,Fe(或Al)作正极。

5.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】选D。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,铁球溶解且在铜球表面析出Cu,A端下沉。

【互动探究】

(1)杠杆为导体时,若转移2 mol电子,两极的质量差是多少?

提示:转移2 mol电子时,铁电极溶解1 mol Fe,质量减少56 g,铜电极析出1 mol Cu,质量增加64 g,故两极质量差为120 g。

(2)若将上题硫酸铜溶液改为硫酸,应选哪个选项?

提示:选B。若杠杆为绝缘体,滴入硫酸后,铁球溶解,质量减小,A端下沉;若杠杆为导体,滴入硫酸后,形成原电池,铁球溶解,质量减小,铜球质量不变,A端下沉。

6.已知四种金属A、B、C、D,根据下列事实:①A+B2+A2++B;②D+2H2OD(OH)2 +H2↑;③以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池,电极反应为E2++2e-E,B-2e- B2+,由此可知A2+、B2+、D2+、E2+的氧化性强弱关系是　(　　)

A.D2+>A2+>B2+>E2+

B.A2+>B2+>D2+>E2+

C.D2+>E2+>A2+>B2+

D.E2+>B2+>A2+>D2+

【解析】选D。由①知,A比B活泼;由②知,D的活泼性较强,能置换出H2O中的氢,故D的活泼性大于A;由③知,B作负极,活泼性大于E,则金属的活动性顺序是D>A>B>E,而金属单质的还原性越弱,其阳离子的氧化性越强,故D正确。

7.(2020·唐山高一检测)将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中,经过一段时间后,下列各项叙述正确的是　 (　　)

A.负极有Cl2逸出,正极有H2逸出

B.负极附近Cl-的浓度减小

C.正极附近Cl-的浓度逐渐增大

D.溶液中Cl-的浓度基本不变

【解析】选D。铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中构成原电池,铁作负极,发生反应Fe-2e-Fe2+,银作正极,发生反应2H++2e-H2↑,故A错误;溶液中Cl-移向负极,负极附近Cl-的浓度增大,正极附近Cl-的浓度逐渐减小,而溶液中Cl-的浓度基本不变,B、C错误,D正确。

8.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】选A。负极:Zn-2e-Zn2+,Zn失去2 mol电子减重65 g;正极:Cu2++2e- Cu,Cu2+得到2 mol电子增重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电子。

【方法规律】解答原电池计算题的方法

(1)根据守恒法计算:其依据是电路中转移的电子数相等。

(2)根据总反应式计算:先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式计算。

(3)根据关系式计算:根据得失电子守恒关系,在已知量与未知量之间,建立计算所需的关系式。

二、非选择题(本题包括3小题,共38分)

9.(12分)(2020·怀仁高一检测)如图是以Zn和Cu作电极,稀硫酸为电解质溶液形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡片上记录如下:

(1)在卡片上,叙述合理的是________(填序号)。

(2)在实验中,甲同学发现不仅在铜片上有气泡产生,而且在锌片上也产生了气体,分析原因可能是 _______________________________________________。

(3)如果把锌片换成石墨,发现电流计指针几乎不能偏转,原因是____________。

(4)如果把硫酸换成硫酸铜溶液,猜测________(填“锌极”或“铜极”)变粗,原因是 __________________________________________(用电极反应式表示)。

【解析】(1)①在该原电池反应中,Zn是负极,Cu是正极,错误;②根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引的原则,溶液中的H+向正极移动,错误;③电子由负极Zn经外电路流向正极Cu,正确;④溶液中的H+在正极Cu上获得电子变为氢气逸出,所以Cu极有H2产生,正确;⑤根据闭合回路中电子转移数目关系可知,若有1 mol电子流过导线,则产生H2为0.5 mol,正确;⑥Zn是负极,负极的电极反应式:Zn―2e-Zn2+,错误。(2)在实验中,甲同学发现不仅在铜片上有气泡产生,而且在锌片上也产生了气体,分析原因可能是Zn片不纯,在Zn片上就能形成许多微小原电池。(3)如果把锌片换成石墨,发现电流计指针几乎不能偏转,原因是不存在能自发进行的氧化还原反应。(4)如果把硫酸换成硫酸铜溶液,锌为负极,失去电子,发生氧化反应,在正极上溶液中的Cu2+获得电子变为单质Cu附着在电极上,使Cu电极变粗,用电极反应式表示Cu2++2e-Cu。

答案:(1)③④⑤　(2)Zn片不纯,在Zn片上就能形成许多微小原电池(写出Zn片不纯即得分)　(3)不存在能自发进行的氧化还原反应(写出不会形成原电池即得分)　(4)铜极　Cu2++2e-Cu

10.(14分)(2019·洛阳高一检测)依据氧化还原反应:Cu2+(aq)+Fe(s)Fe2+(aq)

+Cu(s)设计的原电池如图所示。

请回答下列问题:

(1)电极X的材料是________;电解质溶液Y是________。

(2)X电极上发生的电极反应式为_________________。

(3)针对上述原电池装置,下列说法中不正确的是________。

A.原电池工作时的总反应:Cu2+(aq)+Fe(s)Fe2+(aq)+Cu(s),为放热反应

B.原电池工作时,X电极流出电子,发生氧化反应

C.原电池工作时,银电极上发生氧化反应

D.原电池工作时,阳离子不断移向X电极

(4)若Y为稀硫酸,Ag极上出现的现象是______________________。

【解析】(1)依据方程式可知Fe为负极,Cu2+在正极得电子,所以电解质溶液中一定含有Cu2+。(2)X为负极,电极反应式为Fe-2e-Fe2+。(3)Ag电极为正极,发生还原反应,C错误;原电池工作时,阳离子不断移向正极(即Ag),D错误。(4)若Y为稀硫酸,Ag极上氢离子发生还原反应生成氢气,故有气泡生成。

答案:(1)Fe　硫酸铜溶液(或氯化铜溶液等)

(2)Fe-2e-Fe2+　(3)C、D　(4)有气泡生成

11.(12分)(2020·成都高一检测)原电池是化学对人类的一项重大贡献。某兴趣小组为研究原电池原理,设计如图装置:　

(1)a和b用导线连接,Cu极为原电池________极(填“正”或“负”),电极反应式为________________,Zn极发生________(填“氧化”或“还原”)反应。溶液中H+移向________(填“Cu”或“Zn”)极。

(2)无论a和b是否连接,Zn片均被腐蚀。若转移了0.2 mol电子,则理论上Zn片质量减轻________g。

(3)有同学想把Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体的反应设计成原电池,你认为是否可行?________(填“是”或“否”),理由是 ___________________________。

【解析】(1)a和b用导线连接,构成原电池,电池反应为Zn+2H+Zn2++H2↑,Cu极为原电池正极,电极反应式为2H++2e-H2↑。Zn极发生氧化反应。溶液中H+移向Cu极。

(2)根据Zn+2H+Zn2++H2↑知,若转移了0.2 mol电子,则理论上Zn片质量减轻6.5 g。

(3)Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体的反应为吸热的复分解反应,而设计成原电池的反应为放热的氧化还原反应,故该反应不能设计成原电池。

答案:(1)正　2H++2e-H2↑　氧化　Cu

(2)6.5

(3)否　此反应为非氧化还原反应,且反应吸热

12.(6分)(双选)以锌片和铜片为电极,以稀硫酸为电解质溶液的原电池中,当导线中通过2 mol电子时,下列说法正确的是　 (　　)

A.锌片溶解了1 mol,铜片上析出1 mol氢气

B.两极溶解和析出的物质的质量相等

C.锌片溶解了1 g,铜片上析出1 g氢气

D.锌片溶解了1 mol,硫酸消耗了1 mol

【解析】选A、D。本题涉及原电池的有关计算,利用电子守恒结合电极反应可求得各电极上物质的溶解和析出情况。具体分析如下:

13.(6分)等质量的两份锌粉a、b,分别加入两支相同的试管中,然后加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸,同时向a中加入少量CuSO4溶液,则产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系用图象表示如下,其中正确的是　 (　　)

【解析】选D。等质量的两份锌粉中,加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸,同时向a中加入少量CuSO4溶液,则a中发生的反应有Zn+Cu2+Zn2++Cu, Zn+2H+Zn2++H2↑,由于置换出来的Cu与Zn在稀硫酸中构成原电池,所以,a中的反应速率比b中的反应速率大,即反应完成所需的时间短,但Cu2+消耗了少量的Zn,a中产生的H2比b中产生的H2少。b中只发生反应:Zn+2H+Zn2++H2↑。符合题述条件的图象是D。

14.（18分）（2019·揭阳高一检测）（1）现有如下两个反应：①NaOH+HCl

====NaCl+H2O;②Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑。两反应中为放热反应的是__________，能设计成原电池的是_________。（填序号）

（2）根据下图填空。

①电子从_________片流出，溶液中H+向_________片移动。

②正极的现象是_____________________________________________________，

发生________反应（填“氧化”或“还原”）。

③负极的电极反应式为________________________________________。

④若反应过程中有0.01 mol电子发生转移，则生成的氢气在标准状况下的体积为________L。

【解析】（1）①是酸碱中和反应，是放热反应；②是置换反应，属于放热反应；能设计成原电池的反应应该是有电子转移的氧化还原反应，②有化合价的升降，是氧化还原反应，可以设计为原电池。（2）①在该原电池中锌片为负极，失去电子，电子从锌片流出，经过导线，流回正极铜片。在溶液中根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，H+向含有负电荷较多的正极铜片移动。②在正极铜片上发生反应：2H++2e-====H2↑，反应类型是还原反应，看到的现象是有气泡产生。③在负极上Zn失去电子，被氧化，负极的电极反应式为Zn-2e-====Zn2+。④若反应过程中有0.01 mol电子发生转移，根据电子守恒，可得n(H2)=0.005 mol，所以生成的氢气在标准状况下的体积为0.005 mol×

22.4 L·mol-1=0.112 L。

答案：（1）①②   ②

(2)①锌  铜  ②有气泡产生  还原

③Zn-2e-====Zn2+     ④0.112