新教材同步系列2024春高中化学第六章化学反应与能量第一节化学反应与能量变化第2课时化学反应与电能课后提能训练新人教版必修第二册

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第六章　第一节　第2课时A组·基础达标1．下列设备工作时，将化学能转化为电能的是(　　) eq \o(\s\up7(),\s\do5(A．锂离子电池))  eq \o(\s\up7(),\s\do5(B．太阳能集热器)) eq \o(\s\up7(),\s\do5(C．燃气灶))  eq \o(\s\up7(),\s\do5(D．硅太阳能电池))2．如下图所示各装置中，不能构成原电池的是(烧杯中所盛液体都是稀硫酸)(　　)3．(2023·安徽阜阳期中)一种常用的银锌纽扣电池的反应为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。下列有关该纽扣电池的说法正确的是(　　)A．电解质溶液不可能是稀硫酸B．氧化剂是氧化银，由于不溶于水，应附着于负极材料石墨棒上C．负极是锌，反应中被还原为Zn(OH)2D．电流方向是由锌电极经导线流向用电器4．实验室制取氢气最好的方法是(　　)A．纯锌与稀硫酸反应B．纯锌与浓硫酸反应C．纯锌与稀盐酸反应D．粗锌(含铜、银)与稀硫酸反应5．(2023·甘肃武威民勤一中段考)如图是化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置示意图。下列有关该装置的说法不正确的是(　　)A．锌片为负极，其附近的溶液有Zn2+产生B．溶液中的H＋向锌电极移动，SO eq \o\al(2-,4)向铜电极移动C．其能量转化的形式主要是“化学能→电能→光能”D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不改变6．(2023·安徽阜阳期中)下列有关说法错误的是(　　)　　A．图1是以锌－稀硫酸－铜构成的原电池B．图2可以表示图1中发生反应的能量变化C．图1装置能将化学能全部转化为电能D．图1中观察到的现象是锌溶解，铜表面产生气体7．某小组为研究原电池原理，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－===CuC．a和b用导线连接时，电子由a流向bD．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色8．某原电池的离子方程式是Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu，该原电池正确的组成是(　　)。9．氢气是未来最理想的能源之一，科学家最近研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛(TiO2)表面作用使海水分解得到氢气的新技术：2H2O eq \o(=====,\s\up7(激光),\s\do5(TiO2))2H2↑＋O2↑。制得的氢气可用于燃料电池。试回答下列问题：(1)海水分解生成的氢气用于燃料电池时，实现____能转变为____能。水分解时，断裂的化学键为____(填“离子”或“共价”)键，分解海水的反应属于___(填“放热”或“吸热”)反应。(2)氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30% KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，据此作出判断，下列说法错误的是____(填字母)。A．供电时的总反应是2H2＋O2===2H2OB．产物为无污染的水，属于环境友好型电池C．燃料电池的能量转化率可达100%D．H2在负极发生氧化反应(3)有人以化学反应2Zn＋O2＋4H＋===2Zn2+＋2H2O为基础设计出一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它靠人体内血液中溶有的一定浓度的O2、H＋进行工作。则原电池的负极材料是____，负极上发生反应的电极反应式为___________________。10．由A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验。根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是________________________。(2)装置乙中正极的电极反应式是________________________。(3)装置丙中溶液的酸性____(填“增强”“减弱”或“不变”)。(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是______________________。11．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，总反应式为Ag2O＋Zn===ZnO＋2Ag。根据反应式回答下列问题：(1)____是负极，Ag2O发生____反应。(2)电流由____极流向____(填“Zn”或“Ag2O”)极，当有1 mol电子通过电路时，负极消耗物质的质量是____g。(3)在使用过程中，电解质溶液中KOH的物质的量___(填“增大”“减小”或“不变”)。B组·能力提升12．将铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即产生电流，称为甲烷燃料电池。下列有关说法中错误的是(　　)A．CH4在负极上反应，O2在正极上反应B．放电过程中电解质溶液的碱性减弱C．此电池总反应：CH4＋2O2＋2OH－===CO eq \o\al(2-,3)＋3H2OD．此电池正极电极反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O13．(2023·广东深圳中学期中)某化学兴趣小组为了探究铬和铁的活泼性，设计如图所示装置，下列推断合理的是(　　)A．若铬比铁活泼，则电流由铬电极流向铁电极B．若铁比铬活泼，则溶液中SO eq \o\al(2-,4)向铬电极迁移C．若铬比铁活泼，则铁电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑D．若铁电极附近溶液pH增大，则铁比铬活泼14．某化学兴趣小组的同学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：试根据表中的实验现象回答下列问题：(1)实验1、2中Al所做的电极(正极或负极)___(填“相同”或“不相同”)。(2)对实验3完成下列填空：①铝为_________极，电极反应式：________________________。②石墨为_________极，电极反应式：________________________。③电池总反应方程式：________________________。(3)实验4中铝作__________，理由是____________________________________写出铝电极的电极反应式：________________________。(4)解释实验5中电流计指针偏向铝的原因：__________________________________。(5)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：________________。答案1【答案】A　【解析】锂离子电池将化学能转化为电能，A正确；太阳能集热器将太阳能转化为热能，B错误；燃烧是放热反应，将化学能转化为热能，C错误；硅太阳能电池将太阳能转化为电能，D错误。2【答案】D　【解析】原电池的形成条件包括活动性不同的电极、电解质溶液、形成闭合回路、自发进行氧化还原反应。对图示各个装置进行观察，发现只有D项不能形成闭合回路，因此D项不能形成原电池。3【答案】A　【解析】由生成的产物是氢氧化锌知所提供的电解质溶液不能是硫酸，A正确，氧化剂是氧化银，由于其不溶于水，将其附着在正极材料上，B错误；负极发生失去电子的氧化反应，C错误；原电池中的电流方向是从正极经导线、用电器流向负极，D错误。4【答案】D　【解析】含有铜和银的粗锌与稀硫酸反应时，由于发生原电池反应，生成氢气的速率加快。5【答案】B　【解析】锌活泼性比铜强，电解液为硫酸，则锌片为负极，锌失去电子变为锌离子，因此其附近的溶液有Zn2+产生，A正确；根据原电池“同性相吸”，则溶液中的SO eq \o\al(2-,4)向锌电极移动，H＋向铜电极移动，B错误；原电池是化学能变为电能，LED灯发光，则电能变为光能，其能量转化的形式主要是“化学能→电能→光能”，C正确；如果将锌片换成铁片，铁片为负极，铜为正极，和图中正负极一致，则电路中的电流方向不改变，D正确。6【答案】C　【解析】图1是以锌－稀硫酸－铜构成的原电池，锌为负极，铜为正极，稀硫酸为电解质溶液，A正确；从图2可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，锌和稀硫酸的反应是放热反应，B正确；原电池装置能将部分的化学能转化为电能，部分转化为热能，C错误；图1中锌为负极，发生氧化反应而溶解，铜电极氢离子得到电子生成氢气，D正确。7【答案】D8【答案】C　【解析】将Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu拆分为两个半反应：氧化反应(负极)为Zn－2e－===Zn2+；还原反应(正极)为Cu2+＋2e－===Cu。则该原电池的负极是Zn，正极是不如锌活泼的金属或导电的非金属，电解质溶液中含Cu2+9【答案】(1)化学　电　共价　吸热　(2)C(3)Zn　Zn－2e－===Zn2+【解析】(2)两个电极反应式相加，总电极反应式为2H2＋O2===2H2O，A正确；根据A分析，产物是H2O，对环境无污染，属于环境友好型电池，B正确；能量转化率不可能达到100%，C错误；氢气在负极被氧化，D正确。(3)负极发生氧化反应，所以该原电池的负极材料是Zn，电极反应式为Zn－2e－===Zn2+。10【答案】(1)A－2e－===A2+　(2)Cu2+＋2e－===Cu　(3)减弱　(4)D>A>B>C【解析】甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性A>B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性B>C；丙中A上有气体产生，即有H2产生，则A为正极，活泼性D>A，随着H＋的消耗，酸性减弱。11【答案】(1)Zn　还原　(2)Ag2O　Zn　32.5　(3)不变【解析】(1)根据电极反应式可知，Zn失电子被氧化，作负极，Ag2O得电子被还原，发生还原反应。(2)发生原电池反应时，电子由负极经外电路流向正极，即电子从Zn极经外电路流向Ag2O极，电流方向与电子流向相反，当有1 mol电子通过电路时，负极消耗Zn的质量是32.5 g。(3)由总反应式可知，电池使用过程中KOH的物质的量不变。12【答案】D　【解析】甲烷燃料电池中，燃料失电子发生氧化反应，所以CH4在负极上反应，O2得电子发生还原反应，所以O2在正极上反应，A正确；根据电池总反应CH4＋2O2＋2OH－===CO eq \o\al(2-,3)＋3H2O知，OH－参加反应，所以溶液中OH－浓度降低，溶液的碱性减弱，B、C正确；此电池的电解质溶液是KOH溶液，电极反应中不能出现H＋，D错误。13【答案】C　【解析】若铬比铁活泼，则负极为铬失去电子发生氧化反应，正极为铁，电子经外电路由铬电极流向铁电极，A错误；若铁比铬活泼，则负极为铁失去电子发生氧化反应，正极为铬，溶液中的SO eq \o\al(2-,4)向负极移动，向铁电极迁移，B错误；若铬比铁活泼，则负极为铬失去电子发生氧化反应，正极为铁，氢离子在铁上得到电子发生还原反应，反应式为2H＋＋2e－===H2↑，C正确；若铁电极附近溶液pH增大，则发生2H＋＋2e－===H2↑，所以铁为正极，则铬比铁活泼，D错误。14【答案】(1)不相同　(2)①负　2Al－6e－===2Al3+　②正　2H＋＋2e－===H2↑　③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑(3)负极　铝可以与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，而镁不与氢氧化钠溶液发生化学反应Al－3e－＋4OH－===AlO eq \o\al(－,2)＋2H2O(4)铝在浓硝酸中被钝化，Zn作原电池的负极，Al作原电池的正极，所以电流计指针偏向铝(5)另一个电极材料的活泼性和电解质溶液的氧化性【解析】在稀盐酸中，Mg比Al活泼，Mg作原电池的负极，Al作原电池的正极，电流计指针偏向Al；在稀盐酸中，Al比Cu活泼，Al作原电池的负极，Cu作原电池的正极，电流计指针偏向Cu。由此可知，原电池中电流计指针偏向正极。在实验3中电流计指针偏向石墨，由上述规律可知，在该原电池中铝作负极，石墨作正极。铝失去电子被氧化成铝离子，盐酸中的氢离子得到电子被还原为氢气。该实验的设计运用比较法探究铝电极在原电池中的作用。实验1、2、3中电解质溶液相同，电极材料不同；实验1和4中电极材料相同，电解质溶液不同；实验5与其他实验比较，电极材料和电解质溶液都不同。通过这些结果可以总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素。选项正极负极电解质溶液ACuZnHClBZnCuCuSO4CCuZnCuSO4DCuZnZnCl2装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Mg、Al稀盐酸偏向Al2Al、Cu稀盐酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀盐酸偏向石墨4Mg、Al氢氧化钠溶液偏向Mg5Al、Zn浓硝酸偏向Al