人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料实验活动2 铁及其化合物的性质课时练习

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

1．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．防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品

D．回收其中的石墨电极

【答案】　B

【解析】　回收电池的主要目的是防止对环境的污染。

2．下面是有关各种形式能量的相互转化途径的叙述，其中错误的是(　　)

A．家庭液化气灶将化学能转变为热能

B．灯泡将电能全部转变为光能

C．光合作用将光能转变为化学能

D．太阳能电池将光能转变为电能

【答案】　B

【解析】　灯泡除了将电能转变为光能之外，还转变为热能等其他形式的能。

3．“储存”在物质内部的化学能可通过原电池转化为电能，如图所示是某同学设计的几种装置，其中能构成原电池的是(　　)

A．③⑤⑦   B．③④⑤

C．④⑤⑦   D．②⑤⑥

【答案】　A

4．下列关于原电池的叙述，正确的是(　　)

A．构成原电池的正极和负极材料必须是两种活动性不同的金属

B．原电池是将化学能转变为电能的装置

C．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原

D．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极

【答案】　B

【解析】　构成原电池的正极和负极可以是两种活动性不同的金属，也可以是导电的非金属(如石墨棒)和金属，A错误；原电池是将化学能转变为电能的装置，B正确；在原电池中，负极上发生失去电子的氧化反应，正极上发生得到电子的还原反应，所以电子从负极沿导线流向正极，C错误；原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极，则电流的方向是从正极到负极，D错误。

5．某实验兴趣小组按下图装置实验后，所记录内容合理的是(　　)

A.②③④       B．①②④⑥     C．①②④⑤   D．②③⑤⑥

【答案】　B

【解析】　①Zn比Cu活泼，Zn为负极，Cu为正极，故正确；②铜为正极，发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，铜极质量增大，故正确；③原电池工作时，阴离子向负极移动，故错误；④电子由负极经导线流向正极，即电子由Zn电极经导线流向Cu电极，故正确；⑤Zn电极发生氧化反应，故错误；⑥正极发生还原反应，电极反应方程式为Cu2＋＋2e－===Cu，故正确。综上所述，B正确。

6．人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，其电池的电极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。据此判断氧化银是(　　)

A．负极，被氧化   B．正极，被还原

C．负极，被还原   D．正极，被氧化

【答案】　B

【解析】　电池的电极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，从中可以看出锌的化合价升高，所以锌为负极，被氧化，而氧化银中的银化合价降低，故氧化银为正极，被还原。

7．如图是铅蓄电池构造示意图，下列说法不正确的是(　　)

A．铅蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能

B．电池工作时，电子由Pb板通过导线流向PbO2板

C．电池工作时，负极反应为Pb－2e－===Pb2＋

D．电池工作时，H＋移向PbO2板

【答案】　C

【解析】　二次电池是可充电电池，典型的是铅蓄电池，充电时是把电能转化成化学能的装置，故A说法正确；依据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，Pb作负极，PbO2作正极， 电子从Pb板通过导线流向PbO2板，故B说法正确；电池的总反应式：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，负极上的电极反应式：Pb＋SO－2e－===PbSO4，故C说法错误；依据原电池的工作原理，阳离子向正极移动，故D说法正确。

8．如图将锌片和铜片用导线连接后放入稀硫酸中，发生原电池反应，下列叙述错误的是(　　)

A．溶液的pH增大

B．溶液中的Zn2＋浓度增大

C．溶液中的SO浓度增大

D．溶液的密度增大

【答案】　C

【解析】　A项，氢离子浓度降低，溶液的pH增大，正确；B项，锌不断溶解，溶液中的Zn2＋浓度增大，正确；C项，由于在反应过程中溶液中SO没有参加反应，所以溶液中c(SO)不变，错误；D项，原电池放电时，溶液由硫酸溶液逐渐变成硫酸锌溶液，所以溶液的密度增大，正确。

9．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

【答案】　D

【解析】　A极逐渐变粗，说明A极为原电池的正极，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，说明B极为原电池的负极，失去电子后变成离子进入溶液中。A和B两项中的反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，则A项A极变细，B项A极不变；C和D两项中的反应为Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，其中C项A极变细，D项A极变粗。

10．X、Y、Z、W四种金属片浸在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示：

则四种金属的活动性由强到弱的顺序为(　　)

A．Z＞Y＞X＞W   B．Z＞X＞Y＞W

C．Z＞Y＞W＞X   D．Y＞Z＞X＞W

【答案】　A

11．下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是(　　)

A．2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

B．2H2＋O22H2O

C．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑

D．CH4＋2O2CO2＋2H2O

【答案】　C

【解析】　只有属于氧化还原反应，才能用于设计原电池；A、B、D属于氧化还原反应，均可以设计为原电池。C不属于氧化还原反应，不能设计成原电池。

12．为将反应2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)(　　)

【答案】　B

【解析】　A项为原电池，铝为负极，但总反应为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，不符合；C项为原电池，但硝酸是氧化性酸，则总反应为Al＋4H＋＋NO===Al3＋＋NO↑＋2H2O，不符合；D项装置中有外接电源，不属于原电池，不符合。

13．某科学探究小组为探究电化学原理，设计了如图所示的装置进行探究实验。下列对实验中观察到的现象或相关结论的叙述错误的是(　　)

A．a和b不连接时，该装置不能形成原电池，铁片上有红色的铜析出

B．a和b用导线连接时，铜片为负极，发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu

C．无论a和b是否连接，铁片均会被氧化，溶液中均有Fe2＋生成

D．a和b用导线连接时，溶液中的Cu2＋向铜电极移动

【答案】　B

【解析】　a和b不连接时，没有形成闭合回路，没有构成原电池，发生化学反应，铁把铜置换出来，A项正确；导线连接后，构成原电池，铁比铜活泼，铁作负极，发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋，B项错误；根据选项A、B分析可知，无论a和b是否连接，铁片均会被氧化，溶液中均有Fe2＋生成，C项正确；构成原电池时，阳离子向正极移动，铜作正极，D项正确。

14．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SO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

【答案】　B

【解析】　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项正确；SO带负电荷，应该向负极Zn片移动，B项错误；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项正确；假设图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项正确。

15．按下图装置进行实验，若x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示(　　)

①c(Ag＋)　②c(NO)　③a棒的质量　④b棒的质量　⑤溶液的质量

A．①③   B．②④

C．①③⑤   D．②④⑥

【答案】　A

【解析】　根据图中装置可判断，Fe、Ag、AgNO3构成的原电池中，活泼金属Fe为负极，Ag为正极，Fe和硝酸银之间发生氧化还原反应，所以银离子浓度减小，硝酸根浓度不变，①正确、②错误；在负极上金属铁本身失电子，即a棒质量减轻，③正确；正极b棒上析出金属银，即b棒质量增加，④错误；负极上金属铁本身失电子，正极Ag上析出金属银，所以溶液的质量是增加了Fe，但是析出了Ag，在转移电子数相等情况下，析出的金属质量多，所以溶液质量减轻，但不能为零，⑤错误。

16．某同学为了探究原电池产生电流的过程，设计了如图所示实验。

(1)打开K，观察到的现象为________________________________。

(2)关闭K，观察到的现象是____________________________________。

此电池的负极的电极反应式为___________________________________。

总反应式为____________________________________。

(3)关闭K，溶液中阳离子向________(填“Zn”或“C”)极移动，外电路中，电子流动方向是___________________________________________________________。

【答案】　(1)锌棒上附着有红色固体

(2)碳棒上附着有红色固体

Zn－2e－===Zn2＋

Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

(3)C　Zn→C(或负极→正极)

【解析】　(1)打开K，锌与硫酸铜接触，置换出铜，所以可以看到锌棒上附着有红色固体。(2)关闭K，形成原电池，锌作负极，碳作正极，溶液中的铜离子在碳棒上得到电子生成铜，看到碳棒上附着有红色固体；其正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；负极反应为Zn－2e－===Zn2＋；总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。(3)关闭K，溶液中的阳离子向正极移动，即向碳棒移动，电子从锌出来经过导线流向碳。

16．在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡(如图所示)。小心地往烧杯中央滴入CuSO4溶液。

(1)片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈)____(填字母)。

A．铁圈和银圈左右摇摆不定  　　B．保持平衡状态不变

C．铁圈向下倾斜  　　D．银圈向下倾斜

(2)产生上述现象的原因是________________________________________________。

(3)写出反应的化学方程式：________________________________________________。

【答案】　(1)D　(2)加入CuSO4溶液后，构成Fe－Ag原电池，铁溶解，质量减轻，Cu2＋在银圈上得电子，生成的Cu沉积在银圈上，质量增加　(3)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu

【解析】　加入CuSO4溶液后，构成Fe－Ag原电池，Fe失电子作负极，质量减轻，Cu2＋在正极银圈上得电子，生成的金属铜沉积在上面使其质量增加。

17．将Fe片和石墨用导线相连，一组插入稀H2SO4中，一组插入FeCl3溶液中，分别形成了原电池。

(1)这两个原电池中，正极分别是________(填字母)。

A．石墨、石墨  B．石墨、Fe片

C．Fe片、Fe片  D．Fe片、石墨

(2)写出插入稀H2SO4中形成原电池的正极反应式：____________________________________

__________________________(用离子方程式表示，下同)。

(3)写出插入FeCl3溶液中形成原电池的总反应式：____________________________________。

【答案】　(1)A　(2)2H＋＋2e－===H2↑　(3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

【解析】　当电解质溶液为稀H2SO4时，总反应为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，则负极为Fe，正极为石墨，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；当电解质溶液为FeCl3时，总反应为Fe＋2FeCl3===3FeCl2，离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，负极为Fe，正极为石墨。

18．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用于催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。

(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：_________________________________。

(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请在方框内画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。

正极反应：______________________________________________；

负极反应：_______________________________________________。

【答案】　(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

(2)

2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋

Cu－2e－===Cu2＋

【解析】　(1)Fe3＋有强氧化性，能把铜氧化成铜离子，自身被还原成Fe2＋，反应的离子方程式为：2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。

(2)设计原电池时，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，该电池反应中Fe3＋得电子发生还原反应，所以正极电极反应：Fe3＋＋e－===Fe2＋，铜失电子发生氧化反应，所以负极上电极反应：Cu－2e－===Cu2＋，电池反应中发生氧化反应的金属作负极，所以铜作负极，不如负极活泼的金属或导电的非金属作正极，可选石墨作正极，发生还原反应的电解质溶液作原电池的电解质溶液，所以原电池图为。

19．目前汽车上使用的铅蓄电池如图所示，根据图示回答下列问题：

(1)铅蓄电池的负极是____________，铅蓄电池的正极是__________。

(2)铅蓄电池的总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，则负极发生________(填“氧化”或“还原”)反应，由__________生成________；正极发生______(填“氧化”或“还原”)反应，由______________生成__________________________________________。

(3)电解质溶液是H2SO4，那么在铅蓄电池中H＋向__________(填“正”或“负”)极移动，SO向______(填“正”或“负”)极移动。

【答案】　(1)Pb　PbO2

(2)氧化　Pb　PbSO4　还原　PbO2　PbSO4

(3)正　负