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- 2021-07-06 发布
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第2课时 化学反应能量转化的重要应用——化学电池
等级性测试
1.暖宝宝(如图所示)采用的是铁的“氧化放热”原理,使其发生原电池反应,铁粉在原电池中充当( )
A.负极 B.正极
C.阴极 D.阳极
解析:选A。铁被氧化,负极发生氧化反应,铁粉在原电池中充当负极,故A正确。
2.如图是某课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是( )
A.铜极反应式为2H++2e-===H2↑
B.电子从锌片通过溶液流向铜片
C.装置中存在化学能→电能→光能的转化
D.如果将锌片换成铁片,电路中的电流方向不变
解析:选B。铜锌原电池中,Cu做正极,溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气,所以Cu上有气体生成,电极反应式为2H++2e-===H2↑,故A正确;锌比铜活泼,形成原电池时,锌为负极,失去电子,电子沿外电路由锌流向铜,电子不能通过溶液,溶液中是离子做定向移动,故B错误;原电池中化学能转化为电能,LED灯发光时,电能转化为光能,故C正确;金属性Cu比Zn、Fe弱,将锌片换成铁片后,Cu仍做正极,所以电路中的电流方向不变,故D正确。
3.某原电池反应的离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+。下列不能实现该反应原理的原电池是( )
A.正极为Cu,负极为Fe,电解质溶液为FeCl3溶液
B.正极为C,负极为Fe,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C.正极为Cu,负极为Fe,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为CuSO4溶液
解析:选D。由2Fe3++Fe===3Fe2+和原电池的构成条件可知,原电池的电解质溶液为含Fe3+的盐溶液,负极为Fe,正极为活动性比Fe弱的金属或能导电的非金属。
4.如图是Fe和Cu形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡片上记录的下列内容正确的是( )
①Fe为正极,Cu为负极
- 5 -
②H+向负极移动
③电子是由Fe电极经外电路流向Cu电极
④Cu电极上有H2产生
⑤若有1 mol电子流过导线,则产生的H2为11.2 L
⑥负极的电极反应式为Fe-3e-===Fe3+
A.①②③ B.③④
C.③④⑤ D.③④⑥
解析:选B。Fe为负极,Cu为正极,①错误;H+向正极移动,②错误;电子由Fe电极经外电路流向Cu电极,③正确;Cu电极上发生反应:2H++2e-===H2↑,④正确;由2H++2e-===H2↑可知,若有1 mol电子流过导线,则产生氢气0.5 mol,但未注明条件,不能计算H2的体积,⑤错误;负极的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,⑥错误。
5.将铂电极放置在KOH溶液中,然后分别向两极通入CH4和O2,即产生电流,称为甲烷燃料电池。下列有关说法中错误的是( )
A.CH4在负极上反应,O2在正极上反应
B.放电过程中电解质溶液的碱性减弱
C.此电池属于环境友好型电池
D.此电池中化学能100%转化为电能
解析:选D。A项,甲烷燃料电池中,燃料失电子发生氧化反应,所以CH4在负极上反应,O2得电子发生还原反应,所以O2在正极上反应,正确;B项,根据电池总反应CH4+2O2+2OH-===CO+3H2O知,OH-参加反应,所以溶液中OH-浓度降低,溶液的碱性减弱,正确;C项,该电池放电时不产生对环境有污染的物质,所以属于环境友好型电池,正确;D项,此电池中化学能转化为电能和少量热能,错误。
6.有A、B、C、D四块金属片,进行如下实验:①A、B用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,A为负极;②C、D用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,电流方向为D→导线→C;③A、C相连后,同时浸入稀硫酸中,C极产生大量气泡;④B、D用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,D极发生氧化反应。据此,判断四种金属的活泼性顺序是( )
A.A>C>D>B B.D>C>B>A
C.A>D>C>B D.C>A>B>D
解析:选A。①中,A为负极,B为正极,可知金属活泼性:A>B;②中,外电路电流方向为D→导线→C,则D是正极,C是负极,金属活泼性:C>D;③中,C极产生大量气泡,说明该极发生了还原反应:2H++2e-===H2↑,则C是正极,A是负极,金属活泼性:A>C;④中,D极发生氧化反应,则D是负极,B是正极,金属活泼性:D>B。综上所述可得几种金属的活泼性顺序为A>C>D>B。
7.如图所示,电流表的指针发生偏转,正极变粗,负极变细,
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符合这种情况的是( )
A.正极为Cu,负极为Zn,S为稀H2SO4
B.正极为Zn,负极为Cu,S为CuSO4溶液
C.正极为Ag,负极为Zn,S为AgNO3溶液
D.正极为Fe,负极为Cu,S为AgNO3溶液
解析:选C。原电池中,负极失去电子,根据题意负极变细,即金属单质失电子,负极应该是活泼金属,故B、D错误;又因为正极变粗,即该电池的总反应应该是金属与盐溶液之间的置换反应,故A错误,C正确。
8.有如图所示的装置,当电流表中显示产生持续电流时,下列说法正确的是( )
A.Cu是原电池的负极
B.Al是原电池的负极
C.电子由铝沿导线流向铜
D.铝片上的电极反应式为Al-3e-===Al3+
解析:选A。铜、铝、浓硝酸构成的原电池中,常温下,金属铝遇到浓硝酸会发生钝化,所以金属铜是负极,金属铝是正极,负极上发生金属失电子的氧化反应,正极上发生得电子的还原反应,A正确,B错误;电子从负极(铜)沿导线流向正极(铝),C错误;铝是正极,该电极上金属不反应,而是硝酸中的硝酸根离子发生得电子的还原反应,D错误。
9.由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装
置
现象
金属A不断溶解
C的质量增加
A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题:
(1)装置甲中负极的电极反应式是_________________________________
(生成二价阳离子)。
(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“增强”“减弱”或“不变”)。
(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是______________________________。
解析:甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理,装置甲中金属A不断溶解,则A为负极、B为正极,活泼性A>B;装置乙中C的质量增加,即析出Cu,则C为正极、B为负极,活泼性B>C;装置丙中A上有气体即H2产生,则A为正极、D为负极,活泼性D>A,随着H+的消耗,溶液的酸性减弱。
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答案:(1)A-2e-===A2+
(2)Cu2++2e-===Cu
(3)减弱 (4)D>A>B>C
10.利用生活中或实验室中常用的物品,根据氧化还原反应知识和电化学知识,自己动手设计一个原电池。请填写下列空白:
(1)实验原理:Fe+2H+===Fe2++H2↑。
(2)实验用品:电极(________、________)、稀硫酸、烧杯、________、耳机、电流计(填写所缺的实验用品)。
(3)实验装置如图。
(4)原电池设计及注意的问题
①按如图所示连接好实验仪器,这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓”声音。其原因是在原电池中,化学能转化为________。
②如果将装置中的耳机改为电流计,则铁钉应该接电流计的________极,电极反应式为__________________________;另一极接电流计的________极,电极上发生了________(填“氧化”或“还原”)反应。
解析:原电池的构成条件是电极、导线、电解质溶液。负极应用铁钉或铁条,正极可选铜棒、铜钉或石墨(如铅笔芯)等,电解质溶液盛放在烧杯中;原电池是将化学能转化为电能的装置,电流计的负极应与电源负极相连,负极发生氧化反应,正极发生还原反应。
答案:(2)铁钉(或铁条) 铜钉(或铅笔芯) 导线
(4)①电能
②负 Fe-2e-===Fe2+ 正 还原
11.某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下:
编号
电极材料
电解质溶液
电流计指针
偏转方向
1
Mg、Al
稀盐酸
偏向Al
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向Cu
3
Al、C(石墨)
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg、Al
氢氧化钠溶液
偏向Mg
5
Al、Zn
浓硝酸
偏向Al
根据表中的实验现象回答下列问题:
- 5 -
(1)实验1、2中Al所做的电极(正极或负极)是否相同?________(填“是”或“否”)。
(2)对实验3完成下列填空:
①铝为________极,电极反应式为____________________________。
②石墨为________极,电极反应式为_____________________________________。
③电池总反应化学方程式:_____________________________________________。
(3)实验4中铝做负极还是正极?________,理由是___________________________
________________________________________________________________________。
写出铝电极的电极反应式:_________________________________________________。
(4)解释实验5中电流计指针偏向铝的原因:__________________________
________________________________________________________________________。
(5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中做正极或负极的因素:________________________________________________________________________。
解析:在原电池中,一般相对较活泼的金属材料做负极。在稀盐酸中的活泼性Mg>Al>Cu。由实验1和2可知,在题中原电池中电流计指针偏向正极。在实验3中电流计指针偏向石墨,由上述规律可知,Al是负极,石墨是正极,化学反应是Al失去电子被氧化为Al3+,盐酸中的H+得到电子被还原为H2。在NaOH溶液中,Al与NaOH能自发反应,而Mg不能,则Al是负极,Mg是正极。Al在浓硝酸中被钝化,Zn能与浓硝酸持续反应,Zn被氧化,Zn是负极,Al是正极,所以在实验5中电流计指针偏向Al。
答案:(1)否
(2)①负 2Al-6e-===2Al3+
②正 6H++6e-===3H2↑
③2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
(3)负极 Al能与NaOH溶液发生反应,而Mg不与NaOH溶液反应 Al-3e-+4OH-===[Al(OH)4]-
(4)在浓硝酸中,Al被钝化,Zn是原电池的负极
(5)①另一个电极材料的活泼性;②电解质溶液及其氧化性
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