化学必修 第二册第三单元 化学能与电能的转化一课一练

这是一份化学必修 第二册第三单元 化学能与电能的转化一课一练，共10页。
1. (2024北京东城期末)下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是( )

A. 锌锰干电池 B. 燃气燃烧 C. 电池充电 D. 火力发电
2. 某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是( )
A. 电解过程中，铜极上有H2生成
B. 电解初期，主反应方程式为2H2O eq \(=====,\s\up7(通电))H2↑＋O2↑
C. 整个电解过程中，H＋的浓度不断增大
D. 电解一定时间后，石墨电极上有铜析出
3. 直流电源电解Na2SO4稀溶液的装置如图所示。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴紫色石蕊试液。下列实验现象正确的是( )
A. 逸出气体的体积，a电极小于b电极
B. 一电极逸出无味的气体，另一电极逸出刺激性气味的气体
C. a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D. a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
4. 如图所示的电解池中装有硫酸铜溶液，选用不同材料的电极进行电解。下列说法正确的是( )
5. (2023镇江一中、二中期中)下列说法正确的是( )

① ②
A. 镀铜铁器表面破损后仍不易腐蚀
B. 盐酸与锌粉反应时，若加入少量CuSO4溶液，能加快H2产生速率
C. 装置①的总反应式：3Cu＋2Fe3+===3Cu2+＋2Fe
D. 装置②中Cu电极上有大量气体产生
6. 如下图所示，A、B两个装置中两个烧杯分别盛有足量的CuSO4溶液。

A B
(1) A、B两个装置中属于原电池的是________(填字母，下同)，属于电解池的是________。
(2) A池中Zn是________极，发生________(填“氧化”或“还原”，下同)反应，电极反应式为____________________；Cu极电极反应式为________________________；A池中总反应的离子方程式为________________________________。
(3) B池中左边C是________极，发生________反应，电极反应式为________________________；右边C极电极反应式为________________________；B池中总反应的化学方程式为___________________________________________。
【提升素养】
7. (2024徐州期末)我国科研工作者提出“铁-铜(Fe-Cu)双原子催化硝酸盐法”制氨，装置如图所示。下列叙述正确的是( )
A. 直流电源的b极为负极
B. FeCu极的电极反应为NO eq \\al(－,3)＋6H2O＋8e－===NH3↑＋9OH－
C. 电解一段时间后，阳极区溶液pH不变
D. 每生成4.48 L O2，有0.4 ml SO eq \\al(2-,4)向FeCu极迁移
8. (2024常州高级中学期末)我国科学家研发了一种室温下可充电的Na-CO2电池，如图所示。放电时，Na2CO3与C均沉积在碳纳米管上。下列说法不正确的是( )
A. 放电时，转移0.2 ml电子，碳纳米管电极增重10.6 g
B. 放电时，电池的总反应为3CO2＋4Na===2Na2CO3＋C
C. 充电时，阴极电极反应式为Na＋＋e－===Na
D. 充电时，电源b极为正极，Na＋向钠箔电极移动
9. (2024无锡南菁高级中学实验班期中)已知H2O2是一种弱酸，在强碱溶液中主要以HO eq \\al(－,2)形式存在。现以Al-H2O2电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备H2，下列说法正确的是( )
A. 电解过程中，电子的流向为a→d→c→b
B. 电池的正极反应为HO eq \\al(－,2)－2e－＋H2O===3OH－
C. 电解时，消耗5.4 g Al，则产生标准状况下 2.24 L N2
D. c电极是阳极，且反应后该电极区溶液pH增大
10. (2024南京六校联合体期中)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是( )
A. 电极A的电极反应式：LiMn2O4＋3e－＋8H＋===Li＋＋2Mn2+＋4H2O
B. 电极B附近溶液氢离子浓度增大
C. 电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D. 该装置将电能转化为化学能
11. 电解原理在化学工业中有广泛应用。某电解池装置如图所示，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答下列问题。
(1) 若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液。
①电解池中X极上的电极反应式为_______________________
__________________，在X极附近观察到的现象是____________________。
②Y电极上的电极反应式为__________________，检验该电极反应产物的方法是_______________________________________________________。
(2) 如果要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液(说明：杂质发生的电极反应不必写出)。
①X电极的材料是________，电极反应式是__________________________。
②Y电极的材料是________，电极反应式是__________________________。
基础小练9 电解与电解的应用
1. C 锌锰干电池是将化学能转化为电能，A不符合题意；燃气燃烧是将化学能转化为热能，B不符合题意；电池充电是将电能转化为化学能，C符合题意；火力发电是将化学能转化为电能，D不符合题意。
2. D 由图可得，铜为阳极、石墨为阴极，电解开始阶段，阳极(铜电极)反应为Cu－2e－===Cu2+，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，电解总反应为Cu＋H2SO4 eq \(=====,\s\up7(通电))CuSO4＋H2↑，电解过程中，石墨极上有H2生成，A错误；由上述分析可知，电解初期主反应方程式为Cu＋H2SO4 eq \(=====,\s\up7(通电))CuSO4＋H2↑，B错误；电解过程中H＋不断放电生成氢气，所以c(H＋)不断减小，C错误；随着反应的进行，溶液中Cu2+浓度增大，一段时间后，阴极上会发生反应Cu2+＋2e－===Cu，有铜析出，D正确。
3. D 在b电极上发生反应：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，在a电极上发生反应：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，所以a电极产生H2的体积大于b电极产生O2的体积，两种气体均为无色、无味的气体，A、B错误；由于a电极上生成OH－，所以a电极附近c(OH－)>c(H＋)，滴加紫色石蕊试液后溶液呈蓝色，同理，b电极附近呈红色，C错误，D正确。
4. D 电解CuSO4溶液，生成Cu、O2和H2SO4，溶液pH减小，A错误；阳极反应式为Cu－2e－===Cu2+，阴极反应式为Cu2+＋2e－===Cu，因此阳极质量减小，B错误；阳极反应式为Fe－2e－===Fe2+，阴极反应式为Cu2+＋2e－===Cu，因此阳极质量减小，阴极质量增大，C错误；阳极反应式为Fe－2e－===Fe2+，阴极反应式为Cu2+＋2e－===Cu，因此阳极质量减小，阴极质量增大，D正确。
5. B 镀铜铁器表面破损后，铁和铜构成原电池，加速铁腐蚀，A错误；盐酸与锌粉反应时，若加入少量CuSO4溶液，生成单质铜，形成铜、锌、盐酸原电池，能加快H2产生速率，B正确；装置①为原电池，铜作负极，石墨作正极，铜和铁离子发生氧化还原反应，生成铜离子和亚铁离子，总反应式：Cu＋2Fe3+===Cu2+＋2Fe2+，C错误；装置②为电解池，Cu电极为阳极，发生氧化反应，电极反应为Cu－2e－===Cu2+，无气体产生，D错误。
6. (1) A B (2) 负 氧化 Zn－2e－===Zn2+ Cu2+＋2e－===Cu Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu (3) 阴 还原 Cu2+＋2e－===Cu 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 2CuSO4＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电))2Cu＋2H2SO4＋O2↑
7. B 由图示可知，铁铜电极上硝酸根离子被还原生成氨气，所以铁铜电极为阴极、石墨电极为阳极，阴极反应式为NO eq \\al(－,3)＋6H2O＋8e－===NH3↑＋9OH－、阳极反应式为4H2O－8e－===2O2↑＋8H＋，a为电源的负极、b为电源的正极。石墨电极为阳极，直流电源的b极为正极，A错误；FeCu极为电解池的阴极，其电极反应式为NO eq \\al(－,3)＋6H2O＋8e－===NH3↑＋9OH－，B正确；阳极反应式为4H2O－8e－===2O2↑＋8H＋，阴极反应式为NO eq \\al(－,3)＋6H2O＋8e－===NH3↑＋9OH－，阴极生成的OH－通过阴离子交换膜向阳极移动，和阳极生成的H＋发生中和反应生成水，阳极区pH增大，C错误；未指明标准状况，故O2的物质的量无法计算，SO eq \\al(2-,4)迁移的物质的量无法计算，D错误。
8. A 放电时，正极反应式为3CO2＋4e－===2CO eq \\al(2-,3)＋C，由于碳酸钠和C均沉积在碳纳米管，当转移0.2 ml电子时，沉积0.05 ml C和0.1 ml碳酸钠，总质量＝0.05×12＋0.1×106＝11.2(g)，A错误； 放电时Na为负极，反应式为Na－e－===Na＋，正极吸收CO2，反应式为3CO2＋4e－===2CO eq \\al(2-,3)＋C，则总反应方程式为3CO2＋4Na===2Na2CO3＋C，B正确；放电时Na为负极，反应式为Na－e－===Na＋，充电时，阴极反应为Na＋＋e－===Na，C正确； 结合分析可知，充电时右侧为阳极，则b为电源正极，Na＋向钠箔电极(阴极)移动，D正确。
9. C 根据装置，左侧为原电池，右侧为电解池，d电极上产生H2，根据电解原理，d电极为阴极，则c电极为阳极，a电极为负极，b电极为正极。电解质内部没有电子通过，电子流向由a→d，c→b，A错误；b电极为正极，电极反应式为HO eq \\al(－,2)＋2e－＋H2O===3OH－，B错误；根据得失电子守恒，有 eq \f(5.4 g,27 g/ml)×3＝ eq \f(V(N2),22.4 L/ml)×2×3，解得V(N2)＝2.24 L，C正确；c电极为阳极，电极反应式为CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO eq \\al(2-,3)＋N2↑＋6H2O，消耗OH－，反应后该电极区溶液pH减小，D错误。
10. C 由图可知，该装置为电解池，电极A为与直流电源负极相连的阴极，酸性条件下，LiMn2O4在阴极得到电子发生还原反应生成Mn2+，电极反应式为LiMn2O4＋3e－＋8H＋===Li＋＋2Mn2+＋4H2O，电极B为阳极，水分子作用下，Mn2+在阳极失去电子发生氧化反应生成MnO2和H＋，电极反应式为2H2O＋Mn2+－2e－===MnO2＋4H＋，则电解的总反应的化学方程式为2LiMn2O4＋4H＋ eq \(=====,\s\up7(通电))2Li＋＋Mn2+＋3MnO2＋2H2O。由分析可知，电极A的电极反应式为LiMn2O4＋3e－＋8H＋===Li＋＋2Mn2+＋4H2O，A正确；电极B的电极反应式为2H2O＋Mn2+－2e－===MnO2＋4H＋，则其附近溶液H＋浓度增大，B正确；电解的总反应方程式为2LiMn2O4＋4H＋ eq \(=====,\s\up7(通电))2Li＋＋Mn2+＋3MnO2＋2H2O，反应生成了Mn2+，溶液中Mn2+浓度增大，C错误；该装置为电解池，将电能转化为化学能，D正确。
11. (1) ①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 放出气体、溶液变红 ②2Cl－－2e－===Cl2↑ 把湿润的淀粉KI试纸放在Y电极附近，试纸变蓝 (2) ①纯铜 Cu2+＋2e－===Cu ②粗铜 Cu－2e－===Cu2+
选项
阴极
阳极
通电后的变化
A
石墨
石墨
溶液的pH增大
B
铜
铜
阳极质量增大
C
铁
铁
两极的质量不发生变化
D
铂
铁
阴极质量增大