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第1课时课后练习题

化学能转化为电能

1.(2020·温州高一检测)小颖同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是 (　　)

A.若将图(1)装置的Zn、Cu直接接触，Cu片上能看到气泡产生

B.图(2)装置中S向Cu片移动

C.若将图(2)中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快

D.图(2)与图(3)中正极生成物的质量比为1∶32时，Zn片减轻的质量相等

【解析】选B。Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池，Cu片上可看到有气泡产生，A正确；S向负极Zn片移动，B错误；由于Mg的失电子能力强于Zn，所以将Zn片改为Mg片后，电子转移速率加快，生成H2的速率也加快，C正确；设图(2)中正极产生2 g H2，则转移2 mol电子，消耗负极65 g Zn，而图(3)中正极析出64 g Cu，也转移2 mol电子，消耗负极65 g Zn，故Zn片减轻的质量相等，D正确。

2.理论上不能设计为原电池的化学反应是 (　　)

A.2H2+O22H2O

B.HNO3+NaOHNaNO3+H2O

C.CH4+2O2CO2+2H2O

D.2FeCl3+Fe3FeCl2

【解析】选B。原电池反应均是氧化还原反应，A、C、D均属氧化还原反应，可以设计成原电池，而B是非氧化还原反应，不能设计成原电池。

3.某研究性学习小组设计了能使LED灯发光的装置，如图所示。下列说法不正确的是 (　　)

A.锌片是负极，电子由锌片经导线流向铜片

B.氢离子在铜片表面被还原

C.锌电极质量减少65 g时，铜电极表面析出氢气的体积是22.4 L

D.装置中存在“化学能→电能→光能”的转化

【解析】选C。锌片作负极，发生氧化反应，电子由锌片经导线流向正极铜片，A正确；氢离子在铜片上得电子被还原，B正确；没有指明是标准状况，不能进行相关计算，C错误；该装置中化学能转化为电能而产生电流，电流通过LED灯时，LED灯发光，故装置中存在“化学能→电能→光能”的转化，D正确。

4.(2019·江苏高考)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是              (　　)

A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-Fe3+

B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能

C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀

D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀

【解析】选C。铁和活性炭构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2+，电极反应式为Fe-2e-Fe2+，A错误；能量转化形式不是唯一的，化学能除了转化为电能外，还有热能等，B错误；Fe和活性炭构成原电池后，反应速率变快，C正确；Fe和C在水中也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得电子，发生吸氧腐蚀，如果在NaCl溶液中，铁发生吸氧腐蚀更快，D错误。

5.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+Zn2++Cu，该原电池的合理组成是 (　　)

【解析】选C。由总反应式知，Zn被氧化作原电池的负极，符合条件的有B、C两项，正极反应为Cu2++2e-Cu，B选项中是2H++2e-H2↑，C正确。

6.由A、B两种金属和稀硫酸组成的原电池，A是正极，则下列推断正确的是 (　　)

A.A的金属性强于B

B.A电极上发生的电极反应是还原反应

C.电子不断由A电极经外电路流向B电极

D.A在金属活动性顺序表中一定排在氢前面

【解析】选B。A、B和稀硫酸组成的原电池中A是正极，金属性B>A，A错误；A为原电池正极，该极发生还原反应，B为原电池负极，该极发生氧化反应，电子由B极经外电路流向A极，B正确，C错误；A、B和稀硫酸形成的原电池，A作正极，不能判断A在金属活动性顺序表中是否排在氢之前，D错误。

7.如图所示装置，电流表指针发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的(　　)

A.A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸

B.A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸

C.A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液

D.A是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3溶液

【解析】选D。A极逐渐变粗，为原电池的正极，溶液中的金属阳离子得到电子后在A极上析出；B极逐渐变细，为原电池的负极，失去电子后变成离子进入溶液中。A和B中的反应为Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑，则A中A极变细，B中A极不变。C和D两项中的反应为Fe+2AgNO32Ag+Fe(NO3)2，其中C中A极变细，D中A极变粗。

8.(双选)把金属A放入盐B(NO3)2的溶液中，发生反应A+B2+A2++B，以下叙述正确的是 (　　)

A.常温下金属A一定能与水反应，B-定不能与水反应

B.A与B用导线连接后放入酒精中，不能形成原电池

C.A与B用导线连接后放入B(NO3)2的溶液中，一定有电流产生

D.由A、B和B(NO3)2溶液构成的原电池，A一定是正极，B一定是负极

【解析】选B、C。A+B2+A2++B说明A比B活泼，但A、B有可能都在金属活动性顺序H之后，因此，A、B都有可能不与水反应，A错误；酒精是非电解质，不能形成原电池，B正确；由A、B和B(NO3)2溶液构成的原电池，A一定是负极，B一定是正极，D错误。

9.现有100 mL浓度为2 mol·L-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成H2的总量，可采用的方法是              (　　)

A.加入适量6 mol·L-1的盐酸

B.加入几滴CuCl2溶液

C.加入适量蒸馏水

D.加入适量的NaCl溶液

【解析】选B。Zn置换出CuCl2中的Cu，Cu、Zn、稀盐酸构成原电池，加快反应速率，不影响产生H2的量。

10.如图所示装置，下列有关该装置反应开始时的叙述正确的是 (　　)

A.锌极附近滴入酚酞，溶液呈红色

B.铁极发生的电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-

C.铁极发生电化学腐蚀生成铁锈

D.溶液中的OH-向铁极移动

【解析】选B。装置相当于中性溶液中较活泼金属锌发生腐蚀，锌极发生反应Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2，滴入酚酞，溶液不呈红色，A错误；铁极发生还原反应，而铁的腐蚀是氧化反应，B正确，C错误；溶液中阴离子向锌极(负极)移动，D错误。

11.(10分)某实验室备有如下实验用品：铁片、铜片、锌片、碳棒、FeCl3溶液、ZnCl2溶液、CuCl2溶液、NaCl溶液、电流计以及部分导线。试回答下列问题：

(1)若选用铁片、碳棒、FeCl3溶液及导线，_______(填“能”或“不能”)构成原电池。 

①若能，请判断该电池的正极材料是________，负极材料是_____，正极反应式是__________，负极反应式是_______________，电池总反应式是__________。 

②若不能，请说明原因__________________。 

(2)若选用铜片、铁片、NaCl溶液及导线并外加电流计，_____(填“能”或“不能”)组成原电池装置，电流计现象为__________________。 

【解析】原电池的构成条件注意三个因素：①活泼程度不同的金属作电极(也可以是金属和导电非金属)；②要有电解质溶液；③要形成闭合回路。第(1)、(2)题中所涉及的装置均符合条件能组成原电池。

答案：(1)能　①碳棒　铁片

2Fe3++2e-2Fe2+　Fe-2e-Fe2+

2Fe3++Fe3Fe2+

(2)能　电流计指针有明显变化

12.(10分)把A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。

根据实验现象回答问题：

(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“变大”“变小”或“不变”)。 

(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是_______。 

【解析】据图(Ⅰ)知活泼性：A>B，A作负极，电极反应为A-2e-A2+；据图(Ⅱ)知活泼性：B>C，正极反应为Cu2++2e-Cu；据图(Ⅲ)知活泼性：D>A，正极反应为2H++2e-H2↑，故酸性减小。据(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)知活泼性：D>A>B>C。

答案：(1)A-2e-A2+

(2)Cu2++2e-Cu

(3)变小

(4)D>A>B>C

13.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，若实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是              (　　)

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。当杠杆为绝缘体时，Fe把Cu2+置换附着在Fe球上，质量增重，下沉，B端低；当杠杆为导体时，构成原电池，Cu球上有Cu析出增重，Fe球溶解，减轻，B端升高。

14.(双选)(2020·长沙高一检测)伏打电堆由几组锌和银的圆板堆积而成，所有的圆板之间夹放着几张盐水泡过的布。如图所示为最初的伏打电堆模型，由八组锌和银串联组成的圆板堆积而成，反应式为2Zn+O2+2H2O2Zn(OH)2。下列说法正确的是              (　　)

A.该电池发生的反应时锌是负极

B.电池长时间工作后，中间的布上会有白色固体颗粒生成，该固体颗粒为Ag2O

C.当电路中转移0.1 mol电子时，消耗锌板的总质量为26 g

D.该伏打电堆工作时，在银板附近会有Cl2放出

【解析】选A、C。锌和银组成原电池，锌是负极，A正确；根据电池总反应2Zn+O2+2H2O2Zn(OH)2可知电池长时间工作后，中间的布上出现白色固体颗粒应是Zn(OH)2，B错误；负极反应为Zn-2e-Zn2+，转移电子0.2 mol时，一组锌消耗的质量为0.1 mol×65 g·mol-1=6.5 g，八组锌消耗的总质量为6.5 g×8=52 g，C正确；银作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，不会有氯气放出，D错误。

15.(2020·杭州高一检测)某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Ag的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目。

(1)方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和银片同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为 

　                   。 

(2)方案Ⅱ：有人利用Fe、Ag作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。

(3)方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Ag活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：_________________；用离子方程式表示其反应原理：_________________________。 

【解析】(1)方案Ⅰ：金属的金属性越强，与酸反应越剧烈，产生H2的速率越快，Fe能与H+反应生成H2：Fe+2H+Fe2++H2↑，Ag不与H+反应，无明显现象。

(2)方案Ⅱ：利用原电池原理，将Ag片、Fe片用导线连接起来浸入稀硫酸中，产生气泡的电极为正极，也就是活动性较差的Ag。

(3)方案Ⅲ：可根据活动性强的金属能将活动性弱的金属从其金属盐溶液中置换出来设计实验。

答案：(1)Fe+2H+Fe2++H2↑

(2)原电池装置图如图所示；电极材料为银片和铁片；电解质溶液为稀硫酸；

正极反应：2H++2e-H2↑；

负极反应：Fe-2e-Fe2+

(3)把铁片插入AgNO3溶液中，一段时间后，观察铁片表面是否生成银白色物质

Fe+2Ag+Fe2++2Ag