1、第第 2 2 课时课时 化学反应与电能化学反应与电能 基础巩固 1.下列我国科技创新的产品设备在工作时，由化学能转变成电能的是( ) A.长征三号乙运载 火箭用偏二甲肼为 燃料 B.嫦娥四号月球探 测器上的太阳能电 池板 C.和谐号动车以 350km/h 飞驰 D.世界首部可折叠 柔屏手机通话 解析 A.偏二甲肼为燃料的发动机能将化学能转变为了动能，故 A 错误；B.太 阳能电池板将太阳能转变为电能， 故 B 错误； C.和谐号动车将电能转变为了动能， 故 C 错误；D.世界首部可折叠柔屏手机通话是原电池的应用，是将化学能转变 为电能，实现了能量之间的转化，故 D 正确。 答案 D 2.下列关
2、于化学电源的说法正确的是( ) A.干电池放电之后还能再充电 B.充电电池在放电和充电时都将化学能转化为电能 C.充电电池可以无限制地反复放电、充电 D.氢氧燃料电池是一种环境友好电池 解析 A 项，干电池是一次性电池，放电之后不能再充电，A 错误；B 项，充电 电池在放电时化学能转化为电能 ， 充电时将电能转化为化学能， B 错误； C 项， 充电电池不能无限制地反复放电、充电，C 错误；D 项，氢氧燃料电池的生成物 是水，是一种环境友好电池，D 正确。 答案 D 3.如图所示，把锌片和铜片用导线相连后插入稀硫酸溶液构成原电池。下列叙述 正确的是( ) A.Zn 是负极，发生还原反应 B.电
3、流从锌片流向铜片 C.一段时间后，铜片质量减轻 D.该装置将化学能转变为电能 解析 A 中 Zn 发生氧化反应， B 中电流的方向从正极负极， C 中一段时间后， 锌片质量减轻，故只有 D 正确。 答案 D 4.X、Y、Z 都是金属，把 X 浸入 Z 的硝酸盐溶液中，X 的表面有 Z 析出，X 和 Y 组成原电池时，Y 为电池的负极。X、Y、Z 三种金属的活动性顺序为( ) A.XYZ B.XZY C.YXZ D.YZX 解析 根据原电池原理，负极的金属比正极活泼，可知 YX，根据金属活动性 顺序和置换反应原理，可知 XZ，故有 YXZ。 答案 C 5.某科学探究小组为探究电化学原理，设计了如
4、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 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 Fe2e =Fe2，B 项错误；根据选项 A、B 分析可
5、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。 答案 B 6.一个原电池的总反应的离子方程式是 ZnCu2 =Zn2Cu，该原电池的合理 组成是( ) 正极 负极 电解质溶液 A Zn Cu CuCl2 B Cu Zn H2SO4 C Cu Zn CuSO4 D Zn Fe CuCl2 解析 由总反应式知，Zn 被氧化作原电池的负极，符合条件的有 B、C 两项， 正极反应为：Cu2 2e=Cu，B 选项中是：2H2e=H 2，C 正确。 答案 C 7.茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航
6、标灯的电源必须长效、稳定。我 国科技工作者研制出以铝合金、 PtFe 合金网为电极材料的海水电池。 在这种电 池中( ) PtFe 合金发生氧化反应 铝合金是负极 海水是电解质溶液 铝合 金电极发生还原反应 A. B. C. D. 答案 A 8.微型锂碘电池可用作植入某些心脏病人体内的心脏起搏器所用的电源。这种电 池中的电解质是固体电解质 LiI，其中的导电离子是 I 。下列有关说法正确的是 ( ) A.正极反应：2Li2e =2Li B.负极反应：I22e =2I C.总反应是：2LiI2=2LiI D.金属锂作正极 解析 A.该原电池中， 正极上碘得电子发生还原反应， 电极反应式为I22e
7、 =2I ，错误；B.该原电池中，负极上锂失电子发生氧化反应，电极反应式为 2Li2e =2Li，错误；C.得失电子相等时，将正负极电极反应式相加得电池反应式 2LiI2=2LiI，正确；D.该原电池中，锂失电子发生氧化反应而作负极，错误。 答案 C 9.一种用于驱动潜艇的液氨液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法 正确的是( ) A.该电池工作时，每消耗 22.4 L NH3转移 3 mol 电子 B.电子由电极 A 经外电路流向电极 B C.电池工作时，OH 向电极 B 移动 D.电极 B 上发生的电极反应为：O24H 4e=2H 2O 解析 根据题中液氨液氧燃料电池可知，负极上发生
8、失电子的氧化反应，即 A 是负极，B 是正极，碱性条件下，氧气在正极生成氢氧根离子，燃料电池的总反 应是燃料燃烧的化学方程式： 4NH33O2=2N26H2O， 电子从负极流向正极。 A.没有指明状态，不能计算，A 错误；B.电子由负极流向正极，即从电极 A 流向 电极 B，B 正确；C.原电池中，阴离子向负极移动，则 OH 向负极 A 移动，C 错误；D.在碱性条件下，氧气在正极生成氢氧根离子，其电极反应为：O22H2O 4e =4OH，D 错误。 答案 B 10.镁燃料电池作为一种高能化学电池，具有良好的应用前景。下图是镁空气 燃料电池工作原理示意图。下列有关该电池的说法不正确的是( )
9、A.该电池 Mg 作负极，发生氧化反应 B.该电池的正极反应式为：O22H2O4e =4OH C.电池工作时，电子通过导线由 Mg 电极流向石墨电极 D.当电路中通过 0.2 mol 电子时，消耗的 O2体积为 1.12 L 解析 A、该电池 Mg 作负极，发生氧化反应，故 A 正确；B、该电池的正极反 应式为：O22H2O4e =4OH，故 B 正确；C、电池工作时，电子通过导线 由 Mg 电极流向石墨电极，故 C 正确；D、状况不知，无法求气体的体积，故 D 错误。 答案 D 能力提升 11.【实验目的】利用所学知识，设计原电池装置。 【实验用品】电极：镁条、铜片、铁片等。 【电解质】果汁
10、(橙汁、苹果汁、柠檬汁等)。 【其他】导线、金属夹、发光二极管、500 mL 烧杯。 【实验方案】CuMg 原电池，电解质溶液为橙汁； CuFe 原电池，电解质溶液为苹果汁； FeMg 原电池，电解质溶液为柠檬汁。 【实验操作】用导线分别将三种方案中的金属片连接到金属夹上，分别将金属片 两两插入到盛有果汁的三个 500 mL 的烧杯中，将发光二极管两端分别接在三种 方案中金属活动性不同的金属夹上。观察现象，连接方式如图所示。 【实验现象】三种方案中发光二极管均发光。 【实验结论】原电池把化学能转变为电能。 回答问题： (1)连接装置时活泼金属接二极管的_极上，较不活泼金属接二极管的 _极上。
11、(2)在方案中铜作电极情况：_ _。 (3)在方案中镁作电极情况：_ _。 (4)在方案中铁作电极情况：_ _。 (5)在方案中负极反应为_， 正极反应为_， 总电池反应方程式为_。 解析 在原电池中较活泼金属作负极(连接二极管的负极)，较不活泼金属作正极 (连接二极管的正极)。 因金属活动性： MgFeCu， 故方案中 Cu 均作正极， 中 Mg 均作负极，方案中铁作负极，方案中铁作正极。在方案中负极 反应式为：Mg2e =Mg2，正极反应式为：2H2e=H 2，总电池反应 方程式为：Mg2H =Mg2H 2。 答案 (1)负 正 (2)Cu 均作正极 (3)镁均作负极 (4)方案中铁作负极
12、，方案中铁作正极 (5)Mg2e =Mg2 2H2e=H 2 Mg2H =Mg2H 2 12.(1)现有如下两个反应： (A)NaOHHCl=NaClH2O (B)Cu2Ag =2AgCu2 根据两反应本质，判断能否设计成原电池：_ _。 如果不能，说明其原因：_ _。 如果可以， 则写出正、 负极材料， 电极反应式及反应类型(“氧化反应”或“还 原反应”)： 负极：_，_，_。 正极：_，_，_。 (2)利用反应 2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O 可制备 CuSO4，若将该反应设 计为原电池。 负极材料是_(写名称)，电极反应为_ _。 正极电极反应式为_ _。 溶液中 SO2
13、4向_极移动。 解析 (1)只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池，(B)是氧化还原反应且 能自发进行。 根据电池反应式 Cu2Ag =2AgCu2可知，Cu 失电子作负极，负极材料 是 Cu，正极材料应是比铜不活泼的金属或能导电的非金属。 (2)该氧化还原反应中还原剂为 Cu，故负极是铜，电极反应式为 Cu2e =Cu2 ， 氧化剂是 O 2， 故正极反应式为 O24e 4H=2H 2O， 溶液中阴离子 SO2 4向 负极移动。 答案 (1)(A)不能，(B)可以 (A)不是氧化还原反应，没有电子转移 Cu Cu2e =Cu2 氧化反应 碳棒、Ag、铂、金(任选一种) 2Ag2e=2Ag 还
14、原反应 (2)铜 Cu2e =Cu2 O 24e 4H=2H 2O 负 13.被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高 效率的特点。如图为氢氧燃料电池的结构示意图，回答下列问题： (1)O2进入的电极为_极。 (2)电池工作时：溶液中的 OH 向_(填“正极”或“负极”)迁移，通 _(填“H2”或“O2”)一极的电势较低。 (3)写出电池工作时的负极反应式_。 (4)若电池工作时转移 0.01 mol 电子，理论上消耗标准状态下_ mL O2。 (5)若将此燃料电池改成以 CH4和 O2为原料进行工作时，负极反应式为： _。 解析 通常在原电池反应中，O2只能得电子，
15、所以通 O2的电极为正极，在碱性 电解质溶液中，O2得电子的产物与水反应生成 OH ，电极反应式为 O 24e 2H2O=4OH ；通 H 2的电极为负极，H2失电子的产物与 OH 反应生成 H 2O， 电极反应式为 H22e 2OH=2H 2O。(1)由以上分析知，O2进入的电极为正 极。(2)电池工作时：阴离子向负极移动，则溶液中的 OH 向负极迁移；在原电 池中，负极的电势较低，则通 H2一极的电势较低。(3)电池工作时，通 H2的电 极为负极，H2失电子所得产物与 OH 反应生成 H 2O，电极反应式为 H22e 2OH =2H 2O。(4)在正极 O24e ，若电池工作时转移 0.0
16、1 mol 电子，理论上 消耗标准状态下 O2的体积为0.01 mol 4 22 400 mL/mol56 mL。 (5)若将此燃料电 池改成以 CH4和 O2为原料进行工作时，负极为通 CH4的电极，CH4失电子所得 产物与 OH 反应生成 CO2 3和水，电极反应式为：CH410OH 8e=CO2 3 7H2O。 答案 (1)正 (2)负极 H2 (3)H22e 2OH=2H 2O (4)56 (5)CH410OH 8e=CO2 37H2O 14.某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，在常温下，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 电流表指针
17、偏转方向 1 Al、Mg 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 Al、Mg 氢氧化钠溶液 偏向 Mg 5 Al、Zn 浓硝酸 偏向 Al 试根据上表中的实验现象回答下列问题： (1)实验 1、2 中 Al 所作的电极(正极或负极)是否相同(填“是”或“否”)？ _。 (2)由实验 3 完成下列填空： 铝为_极，电极反应式：_ _； 石墨为_极，电极反应式：_ _； 电池总反应式：_。 (3)实验 4 中铝作负极还是正极？_，理由是_ _。 写出铝电极的电极反应式：_ _。 (4)解释实验 5 中电流表指针偏向铝的原因：_ _。 (5
18、) 根 据 实 验 结 果 总 结 出 影 响 铝 在 原 电 池 中 作 正 极 或 负 极 的 因 素 ： _ _。 解析 在稀盐酸中的活动性 MgAl、AlCu。由实验 1 和 2 可知，原电池中电 流表指针是偏向正极。在实验 3 中电流表指针偏向石墨，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 溶液中活动性 AlMg，则 Al 是负极，Mg 是正极。 Al 在浓硝酸中发生钝化，Zn 在浓硝酸中被氧化，即在浓硝酸中活动性 ZnAl， Zn 是负极，Al 是正极，所以在实验 5 中电流表指针偏向铝。 答案 (1)否 (2)负 2Al6e =2Al3 正 6H6e=3H 2 2Al 6HCl=2AlCl33H2 (3)负极 在 NaOH 溶液中，活动性 AlMg Al3e 4OH=AlO 22H2O (4)Al 在浓硝酸中发生钝化，Zn 与浓硝酸中发生反应，被氧化，即在浓硝酸中活 动性 ZnAl，Al 是原电池的正极 (5)另一个电极材料的活动性；电解质溶液
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