人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化第3课时课时作业

这是一份人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化第3课时课时作业，共11页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
化学电源一、选择题(本题包括8小题,每小题4分,共32分)1.(2020·焦作高一检测)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.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C.防止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【解析】选B。随着生产力的发展和人们生活水平的提高,环境污染和环境保护问题已越来越受到人们的重视,废电池中含有汞等多种重金属离子,极易对环境造成污染。【补偿训练】下列电池中不易造成环境污染的是　(　　)A.镍镉电池　　　　　　 B.锌锰电池C.铅蓄电池     D.氢氧燃料电池【解析】选D。镍镉电池、锌锰电池、铅蓄电池中都有重金属,使用时容易造成环境污染;氢氧燃料电池的原料分别是氢气、氧气,最终产物为水,使用时对环境不易造成污染。2.下面是几种常见的化学电源示意图,有关说法不正确的是　(　　)A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B.干电池在长时间使用后,锌筒被破坏C.铅蓄电池工作时,电能转化成化学能D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源【解析】选C。选项A正确;在干电池中,Zn作负极,被氧化,B正确;氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内,且工作的最终产物是水,故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源,D正确;铅蓄电池工作时化学能转化成电能,充电时电能转化成化学能,C错误。3.铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2,电解液为硫酸,工作时的反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,下面结论正确的是　(　　)A.Pb为正极,被氧化B.溶液的pH不断减小C.S只向PbO2处移动D.电解液密度不断减小【解析】选D。分析化学反应可知,反应中Pb失去电子,作负极;PbO2得电子,作正极,反应不断消耗硫酸,溶液的pH不断增大;无论Pb还是PbO2最终都生成PbSO4,所以S既向Pb也向PbO2处移动;PbSO4在电解液中的溶解度很小,所以电解液的密度不断减小。4.(2020·上饶高一检测)可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液作为电解质溶液,铝合金为负极,空气电极为正极。下列说法正确的是　(　　)A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为O2+2H2O+4e-4OH-B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为Al+3OH--3e-Al(OH)3↓C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解质溶液的碱性保持不变D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极【解析】选A。当电解质溶液显碱性或中性时,该燃料电池的正极发生的反应均为O2+2H2O+4e-4OH-,A项正确;铝作负极,负极反应应该是铝失去电子变为铝离子,在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根,因此负极反应为Al+4OH--3e-Al+2H2O,B项错误;该电池在碱性条件下工作时,消耗了碱,反应的化学方程式为4Al+3O2+4OH-4Al+2H2O,溶液的碱性减弱,C项错误;电池工作时,电子从负极流出,经过外电路流向正极,D项错误。【补偿训练】下列电极反应式正确的是　(　　)A.以惰性材料为电极,以KOH溶液为电解质溶液构成原电池,负极反应式为H2-2e-2H+B.铜、锌在稀硫酸中构成原电池,正极反应式为2H++2e-H2↑C.以铜为电极将2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+设计成原电池,正极反应式为Cu-2e-Cu2+D.以铝、铁为电极,在氢氧化钠溶液中构成原电池,负极反应式为Al-3e-Al3+【解析】选B。在氢氧化钾溶液中不能生成H+,负极反应式为H2-2e-+2OH-2H2O,A项错误;铜、锌在稀硫酸中构成原电池,铜极为正极,H+在铜极发生还原反应,B项正确;正极发生还原反应2F+2e-2F,负极发生氧化反应:Cu-2e- C,C项错误;铝、铁在氢氧化钠溶液中构成原电池,铝与OH-反应,负极反应式为Al-3e-+4OH-Al+2H2O,D项错误。5.(2020·泰安高一检测)研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是　(　　)A.水既是氧化剂又是溶剂B.放电时正极上有氢气生成C.放电时OH-向正极移动D.总反应为2Li +2H2O2LiOH+H2↑【解析】选C。该电池的负极是锂,氧化剂水在正极上得到电子生成氢气,电解质是LiOH,故A、B、D项正确;原电池中OH-向负极移动,C项错误。6.如图是甲醇(CH3OH)燃料电池的化学原理示意图,下列判断不正确的是　 (　　)A.电极A为电池负极B.电极B表面上发生还原反应C.工作一段时间溶液pH保持不变D.燃料电池工作时不会出现火焰【解析】选C。在原电池中较活泼的金属作负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极上,所以溶液中的阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。正极得到电子,发生还原反应。所以在甲醇燃料电池中,甲醇在负极通入,氧气在正极通入,即A是负极,B是正极。由于氧气和甲醇不直接接触,不可能产生火焰,D正确。因为反应后会生成碳酸钾,消耗氢氧化钾,因此溶液的碱性降低,选项C是错误的。7.(2019·临沂高一检测)酸性干电池装置示意图如图所示,电池总反应为Zn+2NZn2++2NH3↑+H2↑,下列说法正确的是　(　　)A.碳为电池的负极　　　　  B.氨气在碳棒上生成C.电流由锌极流向碳极    D.H2在Zn片上生成【解析】选B。A.放电时,锌元素化合价由0价变为+2价、氢元素化合价由+1价变为0价,所以Zn是负极、C是正极,故A错误;B.碳是正极,正极上得电子发生还原反应,电极反应式为2N+2e-2NH3↑+H2↑,所以氨气、氢气在碳棒上生成,故B正确,D错误;C.电流从正极流向负极,即由碳棒流向锌极,故C错误。8.锂硫电池放电时反应为2Li+SLi2S,其装置如图所示。下列关于该电池的说法正确的是　(　　) A.Li作正极B.电池工作时Li被还原C.电子由S经导线流向LiD.实现了化学能向电能的转化【解析】选D。由锂硫电池放电时反应为2Li+SLi2S可知,Li发生氧化反应,是原电池的负极反应,则Li作负极,故A、B错误;C.原电池工作时,电子经外电路由负极流向正极,故C错误;D.原电池是化学能转化为电能的装置,故D正确。二、非选择题(本题包括3小题,共38分)9.(12分)(2020·新余高一检测)可以将氧化还原反应:2H2+O22H2O设计成原电池。(1)利用H2、O2、HCl溶液构成燃料电池,则正极的电极反应式为_______________;负极的电极反应式为_____________________________________。(2)把H2改成CH4,KOH溶液作电解质,则负极的电极反应式为________________,当导线中通过4 mol电子时,需消耗____________mol的KOH。【解析】(1)原电池中负极失去电子,发生氧化反应,正极得到电子,发生还原反应,则利用H2、O2、HCl溶液构成燃料电池,则正极通入的是氧气,电极反应式为O2+4H++4e-2H2O,负极通入的是氢气,电极反应式为2H2-4e-4H+。(2)把H2改成CH4,KOH溶液作电解质,则负极的电极反应式为CH4+10OH--8e- C+7H2O。正极通入的是氧气,总反应式为CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O。因此当导线中通过4 mol电子时,需消耗1 mol的KOH。答案:(1)O2+4H++4e-2H2O2H2-4e-4H+(2)CH4+10OH--8e-C+7H2O　110.(12分)(2019·合肥高一检测)有甲、乙两位同学想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人均用镁片和铝片作电极,但甲同学将电极放入6 mol·L-1的H2SO4溶液中,乙同学将电极放入6 mol·L-1的NaOH溶液中,如图所示。(1)甲中S移向________极(填“铝片”或“镁片”)。写出甲中正极的电极反应式____________________________________________。(2)乙中负极为____________,总反应的离子方程式:________________。此反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为______________________________。(3)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序表判断原电池中的正负极”这种做法________(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠,请你提出另一个判断原电池正负极的可行性实验方案 _____________________________________________________________________(如可靠,此空可不填)。【解析】(1)甲中Mg是负极,Al是正极,S移向负极;甲中正极上H+得到电子变为H2,该电极反应式是2H++2e-H2↑。(2)乙中负极为Al,正极是Mg,总反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑。此反应中氧化剂是H2O,还原剂是Al,NaOH未参与氧化还原反应。易得Al和H2O氧化还原反应中物质的量对应关系为Al～3H2O。故氧化剂、还原剂的物质的量之比为3∶1。(3)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序表判断原电池中的正负极”这种做法不可靠,可以根据电流方向判断电池的正负极。答案:(1)镁片　2H++2e-H2↑(2)铝片　2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑　3∶1(3)不可靠　可以根据电流方向判断电池的正负极(或其他合理方案)11.(14分)(2020·日照高一检测)(1)高铁电池是一种新型可充电电池,与普通电池相比,该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。请回答下列问题:①高铁电池的负极材料是________。②放电时,正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应。已知正极反应为Fe+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH-,则负极反应为_______________________。③放电时,________(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。(2)某种燃料电池的工作原理示意图如图所示,a、b均为惰性电极。①使用时,空气从________口通入(填“A”或“B”)。②假设使用的“燃料”是甲醇(CH3OH),总反应式为2CH3OH+4OH-+3O22C+ 6H2O,a极的电极反应式为_____________________________________。【解析】(1)高铁电池放电时为原电池,负极发生氧化反应,正极发生还原反应。总反应式减去正极反应式得负极反应式,正极生成OH-,故正极附近溶液碱性增强。(2)由电子流动方向可知a为负极,b为正极,空气应从B口通入,容易写出总反应式和正极反应式,两者相减得出负极反应式。答案:(1)①Zn　②还原　Zn+2OH--2e-Zn(OH)2　③正　(2)①B　②CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O12.(6分)(2019·芜湖高一检测)镁燃料电池具有能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于储运等特点。如图为镁-次氯酸盐燃料电池的工作原理图,下列有关说法不正确的是　(　　)A.放电过程中OH-移向正极B.电池的总反应式为Mg+ClO-+H2OMg(OH)2↓+Cl-C.镁电池中镁均为负极,发生氧化反应D.正极反应式:ClO-+H2O+2e-Cl-+2OH-【解析】选A。根据工作原理图判断反应过程,判断正、负极,正确书写电极反应式。镁燃料电池,镁作负极失电子,碱性溶液中生成Mg(OH)2。ClO-在正极反应,由图可知有Cl-和OH-生成,正极反应式:ClO-+H2O+2e-Cl-+2OH-,OH-向负极移动,生成Mg(OH)2。13.(10分)(2020·海口高一检测)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+通过电解质转移到MnO2晶格中生成LiMnO2。请回答下列问题:　(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)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?________(填“是”或“否”);原因是 __________________________________________________________。【解析】(1)该电池中Li失去电子生成Li+,所以Li作电池的负极,则a是负极,b是正极,所以外电路中的电流方向由正极流向负极,所以从b流向a。(2)正极发生还原反应,根据Li+通过电解质转移到MnO2晶格中生成LiMnO2可得,MnO2得电子与锂离子生成LiMnO2,因此电极反应式为MnO2+e-+Li+LiMnO2。(3)不能用水代替电池中的混合有机溶剂,因为Li是活泼金属,与水反应,消耗Li,无法参与原电池反应,不能产生电流。答案:(1)b　a　(2)MnO2+e-+Li+LiMnO2　(3)否　电极Li是活泼金属,能与水反应　14.(14分)化学电源在能源、通讯、交通、医学及日常生活中有着广泛的应用。(1)目前使用的镍(Ni)镉(Cd)电池是一种可充电电池,其电池总反应式可以表示为Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水,但能溶于酸。关于镍镉电池的下列说法:①以上反应是可逆反应;②以上反应不是可逆反应;③充电时化学能转变为电能;④放电时化学能转变为电能;⑤电池放电时的负极材料是NiO(OH);⑥电池放电时的负极材料是Cd。下列组合中正确的是________。A.①③⑤　　　　　  B.②④⑥C.①④⑤　     D.②③⑥(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物,有资料表明,一节废镍镉电池可以使1 m2耕地失去使用价值,在酸性土壤中这种污染尤其严重,其原因是 __________________________________________________________。(3)氢镍电池是近年开发出来的新型可充电电池,它用氢气取代了金属镉,从而有效防止产生的镉污染,成为镍镉电池的换代产品。氢镍电池的电解质溶液是氢氧化钾溶液。[已知总反应式:2NiO(OH)+H22Ni(OH)2]电池负极的电极反应式是____________,电池正极的电极反应式是_________。【解析】(1)可逆反应是指在同一条件下,正、逆两个方向可以同时进行的反应,与电池的充电、放电不同,充电、放电不是可逆反应。镍镉电池放电时,是将化学能转变为电能,充电时,是把电能转变为化学能。(2)Ni(OH)2、Cd(OH)2难溶于水,易溶于酸:Ni(OH)2+2H+Ni2++2H2O;Cd(OH)2+ 2H+Cd2++2H2O。在酸性土壤中,溶解于水中的Ni2+、Cd2+造成的污染尤为严重,会引起疼痛病。(3)氢镍电池中,氢气取代金属镉作负极,NiO(OH)仍然作正极。答案:(1)B　(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2难溶于水,但能溶于酸中,生成重金属离子Ni2+、Cd2+,从而造成污染(3)H2+2OH--2e-2H2O2NiO(OH)+2H2O+2e-2Ni(OH)2+2OH-