2020版高中化学课时作业8化学能与电能含解析新人教版必修2 8页

课时作业8　化学能与电能 ‎ [练基础]‎ ‎1．下列设备工作时可以将化学能转化为电能的是(　　)‎ A.手机电池 B.硅太阳能电池 C.水力发电 D.电烤箱 解析：手机电池工作时可以将化学能转化为电能，A项正确；硅太阳能电池工作时可以将太阳能转化为电能，B项错误；水力发电是将水的机械能转化为电能，C项错误；电烤箱工作时可以将电能转化为热能等，D项错误。‎ 答案：A ‎2．下列装置可以构成原电池的是(　　)[来源:Z,xx,k.Com]‎ 答案：C ‎3．‎ 如右图所示装置，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：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中的反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋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＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，其中C中A极变细，D中A极变粗。‎ 答案：D ‎4．将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　)‎ A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中溶液的pH均增大 D．产生气泡的速度甲比乙慢 解析：由题目中所给图示可知，甲中形成闭合回路，符合形成原电池的条件。铜的活泼性比锌弱，故铜作正极，发生电极反应为2H＋＋2e－===H2↑；乙不能构成闭合回路，不能形成原电池，只在锌片上发生反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，由于两者都消耗H＋，故溶液的pH都增大。由于原电池的形成，故甲的反应速率比乙的快。‎ 答案：C ‎5．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：‎ 实验装置 部分实验现象 a极质量减小，b极质量增大 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生[来源:学|科|网Z|X|X|K]‎ 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　)‎ A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 解析：装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属易失去电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三和四均形成原电池，易知d比c活泼，d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c，故选C。‎ 答案：C ‎6．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 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。A正确。‎ 答案：A ‎7．已知空气—锌电池的电极反应为 锌片：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；‎ 碳棒：O2＋H2O＋2e－===2OH－，‎ 据此判断，锌片是(　　)‎ A．正极并被还原 B．正极并被氧化 C．负极并被还原 D．负极并被氧化 解析：Zn失电子作负极，被氧化。‎ 答案：D ‎8．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是(　　)‎ A．负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ B．负极反应式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O C．随着放电的进行，溶液的氢氧根浓度不变 D．放电时溶液中的阴离子向负极移动 解析：O2＋2H2O＋4e－===4OH－应为正极反应式。燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根。所以负极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。由于部分碱液和二氧化碳反应，所以溶液的c(OH－)将减小。‎ 答案：D ‎ [提素养]‎ ‎9．可以将反应Zn＋Br2===ZnBr2设计成蓄电池，下列4个电极反应中，分别表示正极反应和负极反应的是(　　)‎ ‎①Br2＋2e－===2Br－ ②2Br－－2e－===Br2‎ ‎③Zn－2e－===Zn2＋ ④Zn2＋＋2e－===Zn A．②和③ B．②和①‎ C．①和③ D．④和①‎ 解析：正极发生还原反应，Br2被还原；负极发生氧化反应，Zn被氧化。‎ 答案：C ‎10．目前，科学家提出了一种经济而且理想的获得氢能源的循环体系(如图)。关于此循环体系，下列说法中错误的是(　　)‎ A．燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能 B．燃料电池中通入H2的一极作负极，发生氧化反应 C．在此循环中发生了反应：2H2O2H2↑＋O2↑‎ D．目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂 解析：氢氧燃料电池的负极通入H2，发生氧化反应；正极通入O2，发生还原反应，故B正确。原电池都是将化学能转化为电能的装置，故A正确。推广氢能的关键是寻找合适的催化剂，利用太阳能分解水，故D正确。‎ 答案：C ‎11．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高的优点受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法中正确的是(　　)‎ A．Li是正极，电极反应式为Li－e－===Li＋‎ B．Li是负极，电极反应式为Li－e－===Li＋‎ C．MnO2是负极，电极反应式为MnO2＋e－===MnO D．Li是负极，电极反应式为Li－2e－===Li2＋‎ 解析：由总反应式Li＋MnO2===LiMnO2可知，锂元素在反应后化合价升高(0→＋1价)，锰元素在反应后化合价降低(＋4价→＋3价)。Li失电子被氧化，在电池中作负极，电极反应式为Li－e－===Li＋。MnO2在正极上得电子被还原，电极反应式为MnO2＋e－===MnO。‎ 答案：B ‎12．银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，其工作示意图如下。下列说法不正确的是(　　)‎ A．Zn电极是负极 B．Ag2O电极发生还原反应 C．Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2‎ D．放电前后电解质溶液的pH保持不变 解析：根据反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，锌元素的化合价升高，失电子，发生氧化反应生成Zn(OH)2，作原电池的负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，A和C选项都正确；银元素的化合价降低，得电子，发生还原反应生成Ag，作原电池的正极，电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，B选项正确；根据总反应式可知，KOH没有参与总反应，但是反应消耗了水，使溶液的体积变小，c(OH)变大，溶液的pH升高，D选项错误。‎ 答案：D ‎13．写出下列原电池的电极反应和总反应(属于离子反应的，用离子方程式表示)。‎ 负极 正极 电解质溶液 ‎(1)‎ 铁 铜 稀硫酸 ‎(2)‎ 铜 银 AgNO3溶液 ‎(3)‎ H2‎ O2‎ KOH溶液 ‎(1)负极：‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 正极：‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 总反应式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)负极：‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 正极：‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 总反应式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)负极：‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 正极：‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 总反应式：‎ ‎________________________________________________________________________。[来源:Z*xx*k.Com]‎ 解析：‎ ‎(1)铁作负极失2e－，被氧化生成Fe2＋，溶液中H＋得到电子被还原为H2。‎ ‎(2)Cu作负极失2e－，被氧化生成Cu2＋，溶液中的Ag＋得到电子被还原为Ag。‎ ‎(3)氢气从负极通入，失电子被氧化；氧气从正极通入，得电子被还原。因为电解质溶液为KOH溶液，故负极反应式不能写成H2－2e－===2H＋，而应为H2＋2OH－－2e－===2H2O。‎ 答案：(1)Fe－2e－===Fe2＋‎ ‎2H＋＋2e－===H2↑‎ Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑‎ ‎(2)Cu－2e－===Cu2＋‎ ‎2Ag＋＋2e－===2Ag Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag ‎(3)2H2＋4OH－－4e－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎2H2＋O2===2H2O ‎14．化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。‎ ‎(1)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一(如图所示)，锌锰干电池的负极材料是________，负极发生的电极反应方程式为__________________________________。若反应消耗16.25 g负极材料，则电池中转移电子的物质的量为________ mol。‎ ‎(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，电池总反应式可以表示为：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2，已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法中正确的是________(填序号)。‎ ‎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 ‎(3)下图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向，可知X极为电池的________(填“正”或“负”)极，Y极的电极反应方程式为________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)锌锰干电池中的负极是Zn，发生氧化反应，失去电子生成锌离子，电极反应式是：Zn－2e－===Zn2＋；16.25 g Zn的物质的量是：16.25 g÷65 g·mol－1＝0.25 mol，每个Zn失去2个电子，所以电池中转移电子的物质的量是0.5 mol。‎ ‎(2)该反应的反应条件不同，所以不是可逆反应；①错误，②正确；充电时，是把电能转化为化学能，放电时是把化学能转化为电能，所以③错误，④正确。‎ ‎(3)氢氧燃料电池中，电子从负极向正极移动，X是电子流出的一极，所以X是负极；Y是正极，发生还原反应，结合电解质溶液，氧气得到电子生成氢氧根离子，电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。‎ 答案：(1)锌　Zn－2e－===Zn2＋　0.5　(2)②④‎ ‎(3)负　O2＋2H2O－4e－===4OH－‎ ‎15．电子表和电子计算器中所用的是纽扣式的微型银锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解液为KOH溶液，工作时电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。‎ ‎(1)工作时电流从________(填“Ag2O”或“Zn”，下同)极流向________极。‎ ‎(2)负极的电极反应式为[来源:学科网ZXXK][来源:Z+xx+k.Com]‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)工作时电池正极区溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(4)外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少________g。‎ 解析：(1)工作时电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2，银元素的化合价由＋1降低到0，Ag2O得电子作正极，电流从正极流出，所以工作时电流从Ag2O极流向Zn极。‎ ‎(2)根据上述分析可知，Zn作负极，在碱性溶液中的电极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2。‎ ‎(3)工作时，正极反应为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，所以电池正极区溶液的pH增大。‎ ‎(4)根据Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2可知，外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少0.1 mol×65 g·mol－1＝6.5 g。‎ 答案：(1)Ag2O　Zn　(2)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2‎ ‎(3)增大　(4)6.5‎