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课时练习

专题六第三单元化学能与电能的转化同步练习

2022——2023学年下学期高一化学苏教版（2019）必修第二册

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．某科研机构研发的NO—空气质子交换膜酸性电池工作原理如下图所示(已知：Pt电极对电极反应有催化作用)：

当该电池工作一段时间后，下列叙述正确的是

A．“多孔"电极对化学反应速率没有影响

B．具有催化作用的电极能提高电极反应的活化能

C．Pt(B)电极的电极反应式为

D．若有生成，则有向Pt(B)电极区域移动

2．某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇—氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法不正确的是

A．工作时电极b作正极，O2-由电极b流向电极a

B．负极的电极反应式为：

C．当传感器中通过2×10-3mol电子时，通过的尾气中含有2.24mLCO

D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高

3．下列反应中，生成物能量总和高于反应物能量总和的是(注：aq表示某物质的水溶液)

A．Zn(s)+CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)       ΔH=-216kJ·mol-1  

B．CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)    ΔH=-178.2kJ·mol-1

C．H2(g)+I2(s)=HI(g)       ΔH=53kJ·mol-1

D．H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)       ΔH=-57.2kJ·mol-1

4．将用导线连接的锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，下列叙述正确的是

A．正极有O2逸出 B．硫酸溶液的pH增大

C．电子通过导线由铜片流向锌片 D．锌片上有H2逸出

5．如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有气泡出现，则以下叙述正确的是

A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸

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，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸

D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液

6．如图，在盛有稀H2SO4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：X→外电路→Y

B．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y

C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应

D．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe

7．下列说法中正确的是

A．在原电池中，电子由正极通过导线流向负极

B．在原电池中，还原剂在负极发生氧化反应

C．在电解池中，与电源正极相连的电极是阴极

D．在电解池中，还原剂在阴极发生氧化反应

8．随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被逐步提到议事日程，其首要原因是

A．利用电池外壳的金属材料

B．防止电池中苯、镉和铅等重金属离子对土壤和水源造成污染

C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品

D．回收其中的石墨电极

9．在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的铁片和铜片，下列叙述中正确的是

A．铜片上有H2逸出

B．电子通过导线由铜片流向铁片

C．溶液中的H+向铁片附近定向迁移

D．铁片发生的反应是Fe-3e-=Fe3+

10．银锌纽扣电池放电时的反应为Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag，下列有关说法中错误的是

A．电解质溶液可能是稀盐酸 B．Ag2O为正极，发生还原反应

C．Zn是电池的负极 D．银锌电池具有体积小、质量轻的优点

二、填空题

11．依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s) =Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如下图所示。

请回答下列问题：

(1)电极X的材料是_______；电解质溶液Y是_______ 。

(2)银电极为电池的_______极，发生的电极反应为_______； X电极上发生的电极反应_______ 。

(3)外电路中的电子是从_______电极流向_______电极。

12．2L恒容密闭容器中，充入0.6mo1 X气体和0.4mol Y气体，发生如下反应：，5min末容器中W的物质的量为0.2mol。若测得前5min以Z浓度变化来表示的平均反应速率为，则：

(1)上述反应的化学方程式中Z的化学计量数n的值是________

A．1 B．2 C．3 D．4

(2)上述反应在5min末时，已消耗掉Y的物质的量分数是________

A．20% B．25% C．33% D．50%

(3)下列措施可以加快该反应速率的是________

A．Y的物质的量减少为0.2mol B．将容器体积扩大至4L

C．升高温度 D．向容器中充入与反应无关的氩气

13．在下列化学方程式后面的括号中，填入与反应相应的能量转换形式，并讨论其实际应用。

(1)银锌电池：__________

(2)氧炔焰切割金属：__________

(3)__________

(4)__________

14．现有锌片、铁片、铜片、石墨棒、稀硫酸、稀醋酸、硫酸铜溶液等药品，请根据要求回答下列问题。

(1)将锌片直接插入稀硫酸中，发生反应的化学方程式是______________________________。该反应__________(填“是”或“不是”)原电池反应，其中的能量变化是__________。

(2)用导线将锌片和石墨棒连接，再插入稀硫酸中，发生的反应__________(填“是”或“不是”)原电池反应，导线中电子移动的方向是______________________________，石墨棒上的现象是________________________________________。

(3)请你在题目所给药品中进行适当的选择，另组三个不同的原电池，并写出每个原电池的正、负极反应及总反应__________。

三、原理综合题

15．依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示。盐桥是为了让两个池形成闭合回路。

(1)电极X的材料是______；电解质溶液Y是______。

(2)银电极为电池的______极，发生的电极反应为  ____________，X电极上发生的电极反应为______________________。

(3)外电路中的电子是从______电极流向______电极。

(4)X电极看到的现象是_________________，发生 ___________填氧化或还原反应。

(5)上述原电池每消耗64gCu同时转移电子数为______________________。

16．现有如下两个反应：

A．

B．

(1)根据两反应本质判断，___________________________(填“A”或“B”)反应能设计成原电池。

(2)如果不能设计成原电池，原因是______________________________________________________。

(3)如果可以设计成原电池，则负极反应为_______________________________________，正极反应为_______________________________________。

(4)根据(3)中的电极反应，设计一个化学电池(给出若干导线，电极材料和电解质溶液自选)________。

要求：①标出电子流动方向；②注明负极电极材料；③写出电解质溶液。

(5)若该电池外电路中有个电子转移，则电解质溶液质量增加了________________g。

参考答案：

1．D

【分析】氧气得电子产生OH-，故多孔Pt（B）为正极，NO失电子产生HNO2，故多孔Pt（A）为负极，质子在电池中移动到正极多孔Pt（B）；

【详解】A．“多孔”电极有利于增大气体的接触面积，增大反应速率，选项A错误；

B．具有催化作用的电极能降低电极反应的活化能，选项B错误；

C．Pt(B)电极的电极反应式为，选项C错误；

D．Pt(A)电极为负极，失电子发生氧化反应，其电极反应式为：，若有1mol生成，则有向Pt(B)电极区域移动，选项D正确；

答案选D。

2．C

【分析】该电池为燃料电池，燃料为负极，空气为正极。

【详解】A．b为正极，阴离子向负极移动，正确；

B．负极发生氧化反应，正确；

C．通过2×10-3mol电子时，反应的CO为0.001mol，在标准状况下，体积为2.24mL，错误；

D．CO含量高，转移电子多，电流大，正确。

故选C。

3．C

【详解】A、B、D反应均焓变小于0，为放热反应，生成物能量总和低于反应物能量总和，反应C的焓变大于0，为吸热反应，生成物能量总和高于反应物能量总和；

故答案为C。

4．B

【分析】将用导线连接的锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，总反应为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，锌片上发生氧化反应，为负极，铜片上发生还原反应，为正极。

【详解】A．铜为正极，逸出氢气而不是氧气，A错误；

B．该反应过程中会消耗氢离子，酸性减弱，pH增大，B正确；

C．电子由负极流向正极，即通过导线由锌片流向铜片，C错误；

D．铜为正极，发生反应2H++2e-=H2↑，逸出氢气，而不是锌片，D错误；

综上所述答案为B。

5．C

【详解】A．a极上有大量气泡生成，说明a是正极，a是碳棒，负极b是铁片，烧杯中的溶液可以为硫酸，A项错误；

B．a极上有大量气泡生成，说明a是正极，a是碳棒，负极b是铁片，烧杯中的溶液不可以为硫酸铜，否则a极上会析出金属铜，B项错误；

C．a极上有大量气泡生成，说明a是正极，a是碳棒，烧杯中的溶液可以为硫酸，C项正确；

D．a极上有大量气泡生成，说明a是正极，a是碳棒，b是铁片，b为负极，烧杯中的溶液不可以为硫酸铜，否则a极上会析出金属铜，D项错误；

答案选C。

6．B

【分析】根据电子流向结合原电池的工作原理可知，X为原电池的负极，Y为正极，据此分析解答。

【详解】A．电子从X经外电路流向Y，则电流方向为：Y→外电路→X，A错误；

B．电解质溶液为稀硫酸，根据原电池工作原理可知，活泼金属作负极，所以上述装置中，活动性顺序：X>Y，B正确；

C．X为原电池的负极，发生失电子的氧化反应，Y发生还原反应，C错误；

D．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为Fe，Y为碳棒，D错误；

故选B。

7．B

【详解】A．外电路中，电子从负极沿导线流向正极，电流从正极沿导线流向负极，故A错误；

B．原电池中，负极上的还原剂失去电子而发生氧化反应，故B正确；

C．电解池中，与电源正极连接的电极是阳极，与负极相连的是阴极，故C错误；

D．电解池中，还原剂在阳极失去电子发生氧化反应，故D错误；

故选：B。

8．B

【详解】回收废电池的首要原因是防止电池中苯、镉和铅等重金属离子对土壤和水源造成污染；

故选：B。

9．A

【分析】该装置中，Fe比Cu易失电子，Fe作负极、Cu作正极，负极上电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，正极上电极反应式为2H++2e-=H2↑，电子流入的电极是正极、流出的电极为负极。

【详解】A．铜是正极，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑，所以有H2逸出，选项A正确；

B．负极是电子流出的电极，电子通过导线由铁片流向铜片，选项B错误；

C．原电池中阳离子移向正极，则溶液中H+向铜片移动，选项C错误；

D．铁失电子而作负极，所以铁片逐渐溶解，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，选项D错误；

答案选A。

10．A

【详解】A．电解质溶液不能为稀盐酸，若为稀盐酸，则不会有氢氧化锌生成，A错误；

B．Ag2O中银元素化合价由+1价降低到0价，得电子，Ag2O为正极，发生还原反应，B正确；

C．锌元素化合价由0价升高到+2价，失电子，锌作负极，发生氧化反应，C正确；

D．银锌纽扣电池体积小、质量轻，D正确；

答案选A。

11．(1)     铜     硝酸银溶液

(2)     正     Ag++e-＝Ag     Cu-2e-＝Cu2+

(3)     铜     银

【详解】（1）由反应2Ag＋(aq)＋Cu(s) =Cu2＋(aq)＋2Ag(s)可知，铜失去电子，Ag+得到电子，所以铜必须是负极，银是正极，即X为铜，Y是硝酸银溶液。

（2）银是正极，电极反应式为Ag++e-＝Ag。铜为负极，电极反应式为Cu-2e-＝Cu2+。

（3）在外电路中电子从负极流向正极，即从铜电极流向银电极。

12．(1)A

(2)B

(3)C

【分析】把0.6molX气体和0.4molY气体混合于2L容器中，5min时达到平衡，且生成0.2molW，则：

测得前5min以Z浓度变化来表示的平均反应速率为，则0.1n=5min××2L=0.1，则n=1，以此解答。

【详解】（1）由分析可知，n=1，故选A；

（2）由分析可知，上述反应在5min末时，已消耗掉Y的物质的量分数是=25%，故选B；

（3）A．Y的物质的量减少为0.2mol，Y的浓度减小，反应速率减慢，故A不选；

B．将容器体积扩大至4L，反应物浓度减小，反应速率减慢，故B不选；

C．升高温度，反应速率加快，故C选；

D．向容器中充入与反应无关的氩气，反应物和生成物的浓度不变，反应速率不变，故D不选；

故选C。

13．(1)放电时可以将化学能转化为电能，充电时将电能转化为化学能；用作充电电池

(2)化学能转化为热能；用于切割、焊接金属

(3)太阳能转化为化学能；为人类提供粮食

(4)热能转化为化学能；用于制取生石灰

【详解】（1）该反应放电时可以将化学能转化为电能，充电时将电能转化为化学能，可以作充电电池；

（2）燃烧是距离的氧化还原反应，将化学能转化为热能，乙炔焰火焰温度高，可以用于切割、焊接金属；

（3）绿色植物在叶绿体内，吸收和利用光能把二氧化碳和水合成葡萄糖，同时放出氧气，将太阳能转化为化学能；该反应为地球上最主要的化学反应，为人类提供粮食；

（4）提供高温把碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳，属于把热能转化为化学能，可以用于制取生石灰。

14．(1)     Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑     不是     化学能转化为热能

(2)     是     锌片流向石墨棒     有气泡产生

(3)锌片、石墨棒(或铁棒、铜片)与硫酸铜溶液组成原电池，正极反应：Cu2++2e-=Cu，负极反应为Zn-2e-=Zn2+，总反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu；

铁片、石墨棒(或铜片)与稀硫酸组成原电池，正极反应为2H++2e-=H2↑，负极反应为Fe-2e-=Fe2+，总反应为Fe+2H+=Fe2++H2↑；

铁片、石墨棒(或铜片)与硫酸铜溶液组成原电池，正极反应：Cu2++2e-=Cu，负极反应为Fe-2e-=Fe2+，总反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu

【详解】（1）锌片直接插入稀硫酸中，锌与稀硫酸发生置换反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；由于该过程没有产生电流，所以该反应不是原电池反应，能量变化为：化学能转化为热能；

（2）用导线将锌片和石墨棒连接，再插入稀硫酸中，锌片和石墨棒为两个电极，且形成闭合回流，会有电流产生，所以发生的反应是原电池反应，锌发生还原反应为负极，石墨棒为正极，电子由负极流向正极，即由锌片经导线流向石墨棒；石墨棒上发生反应：2H++2e-=H2↑，现象为有气泡产生；

（3）锌片可以和硫酸铜发生氧化还原反应，可以用锌片、石墨棒(或铁棒、铜片)与硫酸铜溶液组成原电池，正极反应：Cu2++2e-=Cu，负极反应为Zn-2e-=Zn2+，总反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu；

铁片可以和稀硫酸发生氧化还原反应，可以用铁片、石墨棒(或铜片)与稀硫酸组成原电池，正极反应为2H++2e-=H2↑，负极反应为Fe-2e-=Fe2+，总反应为Fe+2H+=Fe2++H2↑；

铁片也可以和硫酸铜发生氧化还原反应，可以用铁片、石墨棒(或铜片)与硫酸铜溶液组成原电池，正极反应：Cu2++2e-=Cu，负极反应为Fe-2e-=Fe2+，总反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu。

15．     铜     AgNO3溶液     正     Ag++e-==Ag     Cu-2e-==Cu2+     Cu     Ag     X电极逐渐溶解     氧化     2NA

【分析】在带有盐桥的原电池中，金属电极材料与电解质中的阳离子往往相同。

【详解】(1)电极X所在的半电池中，电解质为CuSO4，所以电极X的材料是铜；电解质溶液Y所在的半电池中，电极材料为Ag，则电解质溶液Y是AgNO3溶液。答案为：铜；AgNO3溶液；

(2)右池中，Ag+得电子，则银电极为电池的正极，发生的电极反应为 Ag++e-==Ag，X电极为负极，发生的电极反应为Cu-2e-==Cu2+。答案为：正；Ag++e-==Ag；Cu-2e-==Cu2+；

(3)外电路中的电子由负极流向正极，所以是从Cu电极流向Ag电极。答案为：Cu；Ag；

(4)X电极看到Cu失电子转化为Cu2+进入溶液，所以产生的现象是X电极逐渐溶解，发生氧化反应。答案为：X电极逐渐溶解；氧化；

(5)上述原电池每消耗64gCu同时转移电子数为= 2NA。答案为：2NA。

【点睛】有盐桥的原电池反应与一般的原电池反应的不同点，主要是使用两种不同的电解质，且两电极在两个容器内出现。

16．     B     A反应是非氧化还原反应，没有电子的转移                    28

【详解】(1)原电池反应必须是自发进行的氧化还原反应，A反应中各元素化合价不变，所以不是氧化还原反应，不能设计成原电池；B反应中中Fe的化合价由+3变为+2。单质铁中Fe的化合价由0变为+2，所以有电子转移，能设计成原电池，故本题答案为：B；

(2)根据(1)知，A反应是非氧化还原反应，没有电子的转移，所以A反应不能设计成原电池，故本题答案为：A反应是非氧化还原反应，没有电子的转移；

(3)负极发生氧化反应，电极反应为；正极发生还原反应，电极反应为，故本题答案为：；；

(4)可以用活泼的金属Fe做负极，石墨做正极，电解质溶液为氯化铁溶液，电子从负极流向正极，要形成闭合回路，原电池设计图可表示为，故本题答案为：；

(5)由电极反应可知，若导线上转移电子，则电解质溶液增重，所以外电路中有个电子转移时，即转移电子，电解质溶液增重，故本题答案为：28。

【点睛】能够形成原电池的条件是：1、能发生氧化还原反应；2、有电解质溶液；3、能形成闭合回路；4、有活泼性不同的正负极材料。