2节化学反应与能量转化第2课时化学反应能量转化的重要应用--化学电池课时作业含解析鲁科版第二册2 7页

化学反应能量转化的重要应用——化学电池 学习·理解 ‎1．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，不能形成原电池的是(　　)‎ 答案　D 解析　构成原电池的条件：①两种活动性不同的导电材料作电极；②要有电解质溶液；③要形成闭合回路；④能自发发生氧化还原反应。D不能形成闭合回路，故选D。‎ ‎2．由下列各组材料和电解质溶液能组成原电池的是(　　)‎ 选项 A B C D 两极材料 Mg、Mg Zn、Fe 金刚石、Cu Zn、Cu 电解质溶液 稀H2SO4‎ 乙醇 浓H2SO4‎ 稀盐酸 答案　D 解析　两个电极都为Mg时不能形成原电池，A错误；乙醇不是电解质溶液，不能形成原电池，B错误；金刚石不是导体，不能形成原电池，C错误；Zn、Cu、稀盐酸组合具备构成原电池的条件，D正确。‎ ‎3．下列有关原电池的说法中不正确的是(　　)‎ A．在内电路中，电子由正极流向负极 B．原电池的正、负极材料不一定都参与反应 C．原电池工作时，正极上发生还原反应 D．原电池工作时，可能会伴随着热量变化 答案　A 解析　原电池中，内电路不存在电子流动，A错误；氢氧燃料电池的正、负极材料都不参与反应，B正确；原电池的正极发生还原反应，负极发生氧化反应，C正确；原电池工作时，可能会伴随着热量变化，D正确。‎ ‎4．如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法不正确的是(　　)‎ - 7 -‎ A．铜片表面有气泡生成，且溶液中SO向该电极移动 B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换 C．如果将硫酸换成柠檬汁，导线中仍有电子流动 D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变 答案　A 解析　铜锌原电池中，Cu作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以铜片表面有气泡生成，但溶液中的阴离子向负极移动，故A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B正确；柠檬汁显酸性，也能作电解质溶液，所以将硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电池，导线中仍有电子流动，故C正确；Cu金属性比Zn、Fe弱，形成原电池时Cu均作正极，所以将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变，仍然由Cu电极(正极)流出，故D正确。‎ ‎5．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 答案　A 解析　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。‎ ‎6．如图所示进行实验，下列说法不正确的是(　　)‎ A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生 B．甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能 C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转 D．装置乙中负极的电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋‎ 答案　B 解析　装置甲发生反应Zn＋2H＋===H2↑＋Zn2＋，锌片上有气泡产生，装置乙属于原电池装置，铜为正极，发生反应2H＋＋2e－===H2↑，铜片上有气泡产生，A正确；装置甲中没有发生化学能到电能的转化，B错误；装置乙是一个原电池装置，锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到指针偏转，C正确；装置乙中，Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，D正确。‎ ‎7．图甲是铜锌原电池示意图。图乙中x - 7 -‎ 轴表示原电池工作时流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示(　　)‎ ‎①c(Zn2＋)　②c(H＋)　③c(SO)　④锌棒的质量　⑤铜棒的质量　⑥溶液的质量 A．①⑥ B．②④ C．③⑤ D．⑥‎ 答案　D 解析　由题图可知，y轴表示的物理量随流入正极的电子的物质的量增加而增大，根据铜锌原电池工作原理，锌失电子作负极，所以锌棒的质量减小；溶液中开始没有Zn2＋，随着反应进行，溶液中c(Zn2＋)从0开始逐渐增大，溶液的质量增加；H＋得电子生成氢气，所以c(H＋)减小，c(SO)不变；铜棒作正极材料，铜棒的质量不变，故D正确。‎ 应用·实践 ‎8．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(铝条均已除去氧化膜)(　　)‎ 答案　B 解析　A项能构成原电池，铝作负极，但电池总反应为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，不符合题意；B项为原电池装置，铝的金属性强于铜，铝作负极，电池总反应为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，符合题意；C项为原电池装置，但硝酸是氧化性酸，则电池总反应为Al＋4H＋＋NO===Al3＋＋NO↑＋2H2O，不符合题意；D项为电能转化为化学能的装置，不符合题意。‎ ‎9．已知X、Y、Z都是金属，若把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出；若X、Y和盐酸形成原电池，Y为电池的负极。则X、Y、Z的金属活动性顺序为(　　)‎ A．Y>X>Z B．X>Z>Y C．X>Y>Z D．Y>Z>X 答案　A 解析　把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，说明金属X可以把金属Z从其盐溶液中置换出来，所以金属活动性：X>Z；X和Y组成原电池时，Y为电池的负极，所以金属活动性：Y>X，则X、Y、Z三种金属的活动性顺序为Y>X>Z，A正确。‎ ‎10．如图所示，电流表的指针发生偏转，正极变粗，负极变细，符合这种情况的是(　　)‎ - 7 -‎ 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 答案　C 解析　原电池中，负极发生失去电子的氧化反应，根据题意知负极变细，即金属单质失电子，负极应为活泼金属，故B、D错误；又因为正极变粗，即该电池的正极反应生成金属，故A错误，C正确。‎ ‎11．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作原电池的负极 B．Al作原电池的负极 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＋‎ 答案　A 解析　铜、铝、浓硝酸(常温)构成原电池，金属铝遇到浓硝酸会发生钝化，所以当电流表中显示产生持续电流时，金属铜做负极，金属铝做正极，负极上金属发生失电子的氧化反应，正极上发生得电子的还原反应，A正确，B错误；电子从负极经外电路流向正极，即从铜沿导线流向铝，C错误；铝是正极，该电极上金属不发生反应，而是硝酸中的硝酸根离子发生得电子的还原反应，D错误。‎ ‎12．干电池中发生的反应为Zn＋2NH===Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑，工作原理示意图如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．碳棒为电池的负极 B．H2在Zn片上生成 C．电流由锌片流向碳棒 D．Zn片上发生氧化反应 答案　D 解析　‎ - 7 -‎ 根据反应方程式，放电时，Zn元素化合价由0价升高为＋2价，H元素化合价由＋1价降低为0价，所以Zn片作负极，碳棒作正极，故A错误；Zn片作负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，H2在碳棒电极上生成，故B错误；电流由正极经外电路流向负极，应是由碳棒流向锌片，故C错误；Zn片作负极，电极上发生失电子的氧化反应，故D正确。‎ ‎13．氢氧燃料电池可以用在航天飞机上，其反应原理如图所示。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是(　　)‎ A．该电池工作时化学能转化为电能 B．该电池中电极b是正极 C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a D．该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O 答案　C 解析　燃料电池属于原电池，是将化学能转化为电能的装置，A正确；通入氧化剂的电极为正极，所以电极b为正极，B正确；通入氢气的电极为负极，通入氧气的电极为正极，电子从负极a沿导线流向正极b，C错误；该电池中，负极的电极反应式为2H2－4e－===4H＋，正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，正、负极电极反应式相加可得电池的总反应：2H2＋O2===2H2O，D正确。‎ 迁移·创新 ‎14．某化学研究性学习小组针对原电池的形成条件，设计了实验方案，进行如下探究。‎ ‎(1)请填写有关实验现象并得出相关结论。‎ - 7 -‎ ‎①通过实验2和3，可得出原电池的形成条件是____________________。‎ ‎②通过实验1和3，可得出原电池的形成条件是____________。‎ ‎③若将3装置中稀硫酸换成乙醇，电流计指针将不发生偏转，从而可得出原电池的形成条件是__________。‎ ‎(2)分别写出实验3中Zn棒和Cu棒上发生的电极反应式。‎ Zn棒：________________。‎ Cu棒：________________。‎ ‎(3)实验3的电流是从________棒流出的(填“Zn”或“Cu”)，反应过程中若有0.4 mol电子发生了转移，则Zn电极质量减轻________g。‎ 答案　(1)有气体生成　发生偏转　①有活动性不同的两个电极 ‎②形成闭合回路　③有电解质溶液 ‎(2)Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎(3)Cu　13‎ 解析　(1)实验3中构成原电池，锌棒作负极，铜棒作正极，溶液中的氢离子放电，则铜棒表面的现象是有气体生成，电流计指针发生偏转。①实验2和3相比，电极不同，因此可得出原电池的形成条件是有活动性不同的两个电极。②实验1和3相比，实验3中构成闭合回路，由此可得出原电池的形成条件是形成闭合回路。③若将3装置中稀硫酸换成乙醇，电流计指针将不发生偏转，由于乙醇是非电解质，硫酸是电解质，因此可得出原电池的形成条件是有电解质溶液。‎ ‎(2)锌棒作负极，发生失去电子的氧化反应，则Zn棒上发生的电极反应式为Zn－2e－‎ - 7 -‎ ‎===Zn2＋。铜棒作正极，溶液中的氢离子放电，则Cu棒上发生的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。‎ ‎(3)实验3中锌棒作负极，铜棒作正极，则电流是从Cu棒流出的，反应过程中若有0.4 mol电子发生转移，根据Zn－2e－===Zn2＋可知消耗0.2 mol Zn，则Zn电极质量减轻0.2 mol×65 g·mol－1＝13.0 g。‎ - 7 -‎