人教版 (2019)必修 第二册实验活动6 化学能转化成电能精练

实验活动6化学能转化成电能提升练-人教版高中化学必修第二册

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

一、单选题

1．下述实验方案中均使用了NaCl溶液，能达到实验目的的是（    ）

A．A B．B C．C D．D

2．铁是用途最广的金属材料之一。为探究铁的化学性质，某同学将盛有铁屑的试管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中（如右图所示）。数天后，他观察到的现象是（ ）。

A．铁屑不生锈，试管内液面上升

B．铁屑不生锈，试管内液面高度不变

C．铁屑生锈，试管内液面上升

D．铁屑生锈，试管内液面高度不变

3．将纯锌片和纯铜片插入同浓度的稀硫酸中一段时间，下列叙述正确的是

A．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极

B．甲中铜被氧化，乙中锌被氧化

C．甲中锌片上的反应为：

D．两烧杯中铜片表面均无气泡产生

4．在如图所示的装置，a为活泼性顺序位于氢之前的金属，b为石墨棒，关于此装置的各种叙述正确的是

A．石墨棒上有气体放出，溶液酸性变弱

B．a是正极，b是负极

C．导线中有电子流动，电流方向是从a极到b极

D．b极附近的SO浓度逐渐增大

5．将铂电极置于KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流，下列叙述正确的是

A．通入CH4的电极为正极

B．正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－＝2H2O

C．通入CH4的一极的电极反应式为CH4＋2O2＋4e－＝CO2＋2H2O

D．负极的电极反应式为CH4＋10OH－－8e－＝CO32－＋7H2O

6．如图所示为某铜锌原电池示意图。下列有关该原电池的说法正确的是

A．锌电极为负极，发生还原反应

B．溶液中流向Cu电极

C．电子从锌电极通过电流计流向铜电极

D．铜电极上发生的电极反应为2H＋＋2e-=H2↑

7．2020年3月29日，全球新能源汽车领导者比亚迪宣布正式推出“刀片电池”。“刀片电池”是将传统磷酸铁锂电池电芯加长，使单个电芯形状扁平、窄小，再通过多个“刀片”捆扎形成模组，通过少数几个大模组的组合成电池。“刀片电池”放电时结构如下，正极反应为：Li1-xFePO4+xe-+xLi+=LiFePO4，下列说法错误的是

A．“刀片电池”和三元锂电池（镣钻锭酸锂电池）相比几乎没有污染

B．放电时，负极反应为LiC6-xe-=xLi++Li1-xC6

C．充电时，锂离子在阴极脱嵌；放电时，锂离子在正极脱嵌

D．该电池维持电流强度4.825A，工作10分钟，理论上正极增加重量0.21g（已知F=96500C/mol）

8．“碳呼吸”电池原理如图所示，(电解质溶液为含C2O的盐溶液，电池总反应为2A1+ 6CO2=Al2(C2O4)3，下列有关说法正确的是

A．Al作负极 B．C2O由负极迁移至正极

C．该装置将电能转变为化学能 D．每生成1 mol Al2(C2O4)3，需要消耗134.4L的CO2

9．《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示。下列说法正确的是

A．a极为正极，发生还原反应

B．X膜为阳离子交换膜

C．当外电路通过4mole-时，消耗22.4LO2

D．该装置可实现化学能与电能间的完全转化

10．将锌片和铜片用导线相连浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计(装置如右图)，若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和铜片洗净干燥后称重，总质量为47g，则该过程中产生H2(标准状况下)的体积为

A．2.24L B．3.36L C．4.48L D．6.72L

二、填空题

11．I.某同学做如下实验，以探究反应中的能量变化。

(1)在实验中发现反应后(a)中温度升高，由此可以判断(a)中反应是        热反应；(b)中温度降低，由此可以判断(b)中反应是        热反应。

(2)根据能量守恒定律，(b)中反应物的总能量应该        生成物的总能量。

II.某学习小组依据氧化还原反应原理：2Ag＋＋Cu=Cu2＋＋2Ag设计成的原电池如右图所示。

(3) 从能量转化角度分析，上述原电池将化学能转化为          ；

(4) 负极的电极材料为             ；

(5) 正极发生的电极反应                                  ；

12．科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子(就是H+)和水分子通过。其工作原理的示意图如下图，请回答下列问题：

(1)该装置的能量转化形式为          。

(2)Pt(a)电极是电池的      (填“正”或“负”)极。

(3)电解液中的H+向         (填“a”或“b")极移动。

(4)如果该电池工作时消耗1 mol CH3OH，则电路中通过      mol电子，其通入空气(O2)一极的电极反应式为       。

(5)比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池的能量转化率高，其次是          。

13．填空。

(1)写出漂白粉有效成分的化学式       。

(2)写出的电子式       。

(3)铅酸蓄电池是常见的二次电池，放电时发生反应为：。Pb为该电池的        (填“正极”或“负极”)，该电极发生的反应方程式为       。

14．(1)有① 、、；②H2、D2、T2；③石墨、金刚石；④、、；四组微粒或物质。互为同位素的是        (填编号，下同)，互为同素异形体的是         。

(2)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N≡N、1 mol N—H键分别需要吸收的能量为436kJ、946k J、391k J。则由氢气和氮气反应生成1 mol NH3需要          (填“放出”或“吸收”)           kJ能量。

(3)控制和治理SO2是减少酸雨的有效途径，有学者设想以如图所示装置用电化学原理将他们转化为重要化工原料。若A为SO2，B为O2，C为H2SO4。则负极是        (填“A”或“B”)，负极反应式为                。

(4)已知由甲烷CH4和氧气构成的燃料电池，电解质溶液为KOH溶液时，负极通入的气体为       ，(填化学式)，负极反应式为             

15．根据下式所示的氧化还原反应设计一个原电池：Cu+2Ag+=Cu2++2Ag

(1)装置可采用烧杯和盐桥，画出此原电池的装置简图；

(2)注明原电池的正极和负极，以及外电路中电子流向；

(3)写出两个电极上的电极反应式。

16．Ⅰ．反应Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑的能量变化如图所示：

(1)该反应为           反应(填“吸热”或“放热”)。

(2)若将上述反应设计成原电池，铜为原电池某一极材料，则铜为           (填“正”或“负”)极；其电极反应式为：           ，外电路中电流由           流出。(填电极材料名称)。

(3)若要使该反应的反应速率加快，下列措施可行的是        ；原因是        。

A．增加铁的量    B．改稀硫酸为98%的硫酸

C．增大压强    D．滴加几滴CuSO4溶液

Ⅱ．在一定温度下将2molA气体和4molB气体在2L密闭容器中混合并发生反应：A(g)+2B(g)3C(g)+D(s)。若经2min后测得C的浓度为0.6mol·L－1，则：

(4)用物质A表示的反应速率为           。

(5)2min时物质B的浓度为           。

17．能量转化是化学变化的主要特征之一，按要求回答下列问题。

(1)页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，成分以甲烷为主，页岩气的资源潜力可能大于常规天然气。下列有关页岩气的叙述错误的是_______(填序号)。

A．页岩气属于新能源

B．页岩气和氧气的反应是放热反应

C．甲烷中每个原子的最外层电子排布都达到8电子稳定结构

D．页岩气可以作燃料电池的负极燃料

(2)有关的电池装置如下：

①上述四种电池中，属于二次电池的是       (填序号，下同)，属于干电池的是       。

②a装置中，外电路中电子的流向是       (填“从Zn流向Cu”或“从Cu流向Zn”)。

③c装置中，若电解质改为碱性介质，则负极的电极反应式为       。

(3)氧化还原反应一般可以设计成原电池。若将反应设计成原电池，则：

①该电池的电解质溶液可以是       。

②当外电路中转移1mol e－时，电解质溶液增加的质量是       g。

18．天然气的综合利用是各国科学家研究的重要课题。回答下列问题：

(1)天然气的要成分为甲烷，则甲烷的结构式是   ，其空间构型是   。

(2)天然气燃烧反应过程中的能量变化，符合图中的   (填序号)。

a.    b.    c.

(3)利用甲烷超干重整CO2技术可得到富含CO的气体，可将甲烷和二氧化碳转化为可利用化学品，该技术中的化学反应为：CH4(g)+3CO2(g)2H2O(g)+4CO(g)，已知该反应为吸热反应，则反应过程中断裂的化学键类型为   ，反应过程中断裂反应物中的化学键吸收的总能量   (选填“大于”“小于”或“等于”)形成产物的化学键释放的总能量。

(4)如图是某笔记本电脑使用的甲醇空气燃料电池的结构示意图。放电时甲醇应从   处通入(填“a”或““b“)，电池内部H+向   (填“左”或“右”)移动，正极发生   反应(氧化或还原)，电极反应式为   ；若a极通入H2，请写出负极的电极反应式   。

19．锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4，溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2.回答下列问题：

(1)外电路的电流方向是由    极流向    极(填字母)。

(2)电池正极反应式为    。

(3)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为   。K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为   。

20．I.某温度下，在2L容器中3种物质间进行反应，X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图。

(1)①该反应的化学方程式是   。

②在t1min时，该反应达到了   状态，下列可作为判断反应已达到该状态的是  。

A．X、Y、Z的反应速率相等        C．生成3molY的同时生成1molZ

B．X、Y的反应速率比为2∶3       D．生成1molZ的同时生成2molX

(2)若上述反应中X、Y、Z分别为NH3、H2、N2，且已知1mol氨气分解成氮气和氢气要吸收46kJ的热量，则至t1min时，该反应吸收的热量为   。

II.如图所示，组成一个原电池。

(1)当电解质溶液为稀硫酸时。Fe电极是   (填“正”或“负”)极，其Cu电极反应式为   ，该反应是   (填“氧化”或“还原”)反应。

(2)当电解质溶液为浓硝酸时。Cu电极是   极(填“正”或“负”)，其电极反应式为   ，该反应是   (填“氧化”或“还原”)反应。

三、实验题

21．（1）如图甲所示，在锥形瓶里放置装有水的小试管。往小试管中分别加入下列物质时：①烧碱固体，②浓硫酸，③硝酸铵固体，④NaCl固体。其中能使a溶液面高于b溶液面的是   （填序号）。

（2）如图乙是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，记录如下：

①Zn为正极，Cu为负极；

②H+向负极移动；

③电子的流动方向，从Zn经外电路流向Cu；

④Cu极上有H2产生；

⑤若有1mol电子流过导线，则产生H2为0.5mol;

⑥正极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+。

以上描述合理的是   （填序号）。

（3）试解决下列有关化学反应速率的问题。

①若图乙的烧杯中最初装入的是500mL2mol·L-1的稀硫酸，当原电池工作2min时共收集到11.2L氢气（标准状况），则这2min内H2SO4的反应速率v(H2SO4)=   。2min末，烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度分别为（溶液体积变化忽略不计）c(H2SO4)=   、c(ZnSO4)=   。

②若要使反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑的速率加快，下列措施可行的是   （填序号）。

a.改锌片为锌粉

b.改稀H2SO4为98%的浓硫酸

c.升高温度

d.滴加少量CuSO4溶液

22．铁是人们在日常生活和工农业生产中应用极为广泛的一种金属。请回答下列问题：

（1）某研究性学习小组为了证明铁的金属性比铜的强，设计了如下几种方案，其中合理的有   （填序号）。

A．铁片置于硫酸铜溶液中置换出铜

B．铁、铜与氯气反应分别生成FeCl3、CuCl2

C．铜片置于FeCl3溶液中，铜片逐渐溶解

D．铁片、铜片分别置于盛有稀硫酸的烧杯中，铁片上有气泡产生，而铜片上无气泡产生

E.常温下，将铁片和铜片分别置于浓硝酸中，铁片不溶解，而铜片溶解

（2）请你另设计一个能证明铁的金属性比铜的强的实验。要求：该实验方案的原理不同于（1）中任何一个方案。

①画出实验装置图并注明所需药品   。

②写出实验过程中的主要现象：   。

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

(1)下列说法正确的是       。

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．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少

D．两烧杯中溶液的pH均增大

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

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

(4)当乙中产生1.12L(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(设反应前后溶液体积不变)。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为       。

参考答案：

1．A

2．C

3．C

4．A

5．D

6．C

7．C

8．A

9．B

10．C

11．     放     吸     低于     电能     Cu (或铜)     Ag+ + e- = Ag

12．     化学能转化为电能     负     b     6     O2+4H++4e-=2H2O     对环境无污染

13．(1)Ca(ClO)2

(2)

(3)     负极    

14．     ①④     ③     放出     46     A          CH4    

15．(1)；(2) ；(3)负极：Cu-2e-=Cu2+；正极：Ag++e-=Ag。

16．(1)放热

(2)     正极     2H++2e—=H2     铜电极

(3)     D     加入少量的CuSO4溶液，可形成原电池，加快反应速率

(4)0.1mol/L▪min

(5)1.6mol/L

17．(1)AC

(2)     d     b     从Zn流向Cu     H2＋2e－＋2OH－＝2H2O

(3)     氯化铁溶液或硫酸铁溶液     28

18．(1)          正四面体形

(2)a

(3)     共价键/极性共价键     大于

(4)     a极     右     还原     O2+4e-+4H+=2H2O     H2-2e-=2H+

19．     b     a     MnO2+e-+Li+=LiMnO2     3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O     2：1

20．     2X3Y+Z     平衡     D     36.8kJ     负     2H++2e-=H2↑     还原     负     Cu-2e-=Cu2+     氧化

21．     ①③     ③④⑤          1mol//L     1mol//L     acd

22．     AD          铁棒溶解，铜棒变粗，溶液逐渐变为浅绿色

23．     BD     ＞     6.02×1022     1 mol·L－1