PAGE7-化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化1．某金屬能和鹽酸反應(yīng)生成氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，則該金屬可能為()A．鋁B．銅C．鐵D．鎂2．汽車(chē)的啟動(dòng)電源常用鉛蓄電池，放電時(shí)的電池反應(yīng)如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，依據(jù)此反應(yīng)推斷下列敘述中正確的是()A．PbO2是電池的負(fù)極B．負(fù)極的電極反應(yīng)式為：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4C．PbO2得電子，被氧化D．電池放電時(shí)，溶液酸性增加3．下列事實(shí)不能用電化學(xué)理論說(shuō)明的是()A．輪船水線以下的船殼上鑲嵌有肯定量的鋅塊B．鍍鋅的鐵制品比鍍錫的鐵制品耐用C．鋁片不用特別方法保存D．鋅跟稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴入少量硫酸銅溶液后，反應(yīng)速率加快4．(雙選)日常所用干電池的電極分別為碳棒(上面有銅帽)和鋅皮，以糊狀NH4Cl和ZnCl2作電解質(zhì)(其中加入MnO2汲取H2)，電極反應(yīng)式可簡(jiǎn)化為：Zn－2e－=Zn2＋，2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－=2NH3↑＋H2↑(NH3與Zn2＋能生成一種穩(wěn)定的物質(zhì))。依據(jù)上述推斷，下列結(jié)論正確的是()A．Zn為正極，碳為負(fù)極B．Zn為負(fù)極，碳為正極C．工作時(shí)，電子由Zn極經(jīng)過(guò)外電路流向碳極D．長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)用該電池時(shí)，內(nèi)裝糊狀物不行能流出腐蝕用電器5．將純鋅片和純銅片按圖所示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時(shí)間，以下敘述正確的是()A．兩燒杯中銅片表面均無(wú)氣泡產(chǎn)生B．甲中銅片是正極，乙中銅片是負(fù)極C．兩燒杯中溶液的pH均增大D．產(chǎn)生氣泡的速度甲比乙慢6．有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的試驗(yàn)裝置及部分試驗(yàn)現(xiàn)象如下：試驗(yàn)裝置部分試驗(yàn)現(xiàn)象a極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增大b極有氣體產(chǎn)生，c極無(wú)改變d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可推斷這四種金屬的活動(dòng)性依次是()A．a(chǎn)>b>c>dB．b>c>d>aC．d>a>b>cD．a(chǎn)>b>d>c7．如右圖所示裝置，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)A極漸漸變粗，B極漸漸變細(xì)，C為電解質(zhì)溶液，則A、B、C應(yīng)是下列各組中的()A．A是Zn，B是Cu，C為稀硫酸B．A是Cu，B是Zn，C為稀硫酸C．A是Fe，B是Ag，C為稀AgNO3溶液D．A是Ag，B是Fe，C為稀AgNO3溶液8．下列關(guān)于原電池的敘述中正確的是()A．在鋅、銅、CuSO4溶液組成的原電池中，負(fù)極質(zhì)量減輕，正極質(zhì)量增加B．在鐵、鋁、稀硫酸組成的原電池中，電子由鐵片通過(guò)導(dǎo)線流向鋁片C．在鋅、銅、稀硫酸組成的原電池中，當(dāng)電池工作時(shí)，硫酸根離子向正極移動(dòng)D．在鎂、鋁、稀NaOH溶液組成的原電池中，鎂是負(fù)極，鋁是正極9．下列反應(yīng)中，在原理上不行以設(shè)計(jì)成原電池的是()A．Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋B．2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑C．CH4＋2O2=CO2＋2H2OD．H＋＋OH－=H2O10．一個(gè)原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，該原電池的合理組成是()正極負(fù)極電解質(zhì)溶液AZnCuCuCl2BCuZnH2SO4CCuZnCuSO4DZnFeCuCl211.將等質(zhì)量的鎂球和銅球用導(dǎo)線連接在一鐵棒上，平行插入CuSO4溶液中(如圖)，一段時(shí)間后，關(guān)于兩球高度的說(shuō)法正確的是()A．左端高B．右端高C．一樣高D．無(wú)法確定12．銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，其電極分別為Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，總反應(yīng)式為Ag2O＋Zn＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2。下列說(shuō)法中不正確的是()A．原電池放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是ZnB．負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2C．工作時(shí)，負(fù)極區(qū)溶液堿性減弱，正極區(qū)溶液堿性增加D．溶液中的OH－向正極移動(dòng)，K＋、H＋向負(fù)極移動(dòng)13．酸性鋅錳干電池和堿性鋅錳干電池的構(gòu)造簡(jiǎn)圖如圖所示，比較二者的異同，回答問(wèn)題：(1)酸性鋅錳干電池的負(fù)極反應(yīng)為_(kāi)________________________________________________。(2)堿性鋅錳干電池在放電過(guò)程產(chǎn)生MnOOH，寫(xiě)出正極反應(yīng)式：________________________。(3)維持電流強(qiáng)度為0.6A，電池工作10分鐘，理論消耗Zn________g。(結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位，F(xiàn)＝96500C/mol)14．燃料電池是利用燃料(如CO、H2、CH4等)與氧氣反應(yīng)，將反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，通常用氫氧化鉀作為電解質(zhì)溶液。完成下列關(guān)于甲烷(CH4)燃料電池的填空。(1)甲烷與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________。(2)已知燃料電池的總反應(yīng)式為CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O，電池中有一極的電極反應(yīng)為CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O，這個(gè)電極是燃料電池的________(選填“正極”或“負(fù)極”)，另一電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________。(3)隨著電池不斷放電，電解質(zhì)溶液的堿性________(選填“增大”“減小”或“不變”)。(4)通常狀況下，甲烷燃料電池的能量利用率________(選填“大于”“小于”或“等于”)甲烷燃燒的能量利用率。15．微生物燃料電池是利用微生物作為反應(yīng)主體，將有機(jī)物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，如以葡萄糖溶液為例，其工作原理如圖所示：(1)電池工作時(shí)，石墨電極上發(fā)生________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。(2)陽(yáng)離子移向________(填“石墨”或“鉑碳”)電極。(3)該電池負(fù)極電極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________________________________________________________________________________。(4)當(dāng)有8mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)消耗的氧氣在標(biāo)況下為_(kāi)_______L。16．某化學(xué)愛(ài)好小組為了探究鋁電極在原電池中的作用，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下一系列試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果記錄如下。編號(hào)電極材料電解質(zhì)溶液電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向1Al、Mg稀鹽酸偏向Al2Al、Cu稀鹽酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀鹽酸偏向石墨4Al、Mg氫氧化鈉溶液偏向Mg5Al、Zn濃硝酸偏向Al試依據(jù)上表中的試驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問(wèn)題：(1)試驗(yàn)1、2中Al所作的電極(正極或負(fù)極)是否相同________(填“是”或“否”)。(2)依據(jù)試驗(yàn)3完成下列填空：①鋁為_(kāi)_______極，電極反應(yīng)式：_________________________________________________。②石墨為_(kāi)_______極，電極反應(yīng)式：_________________________________________________。③電池總反應(yīng)式：_________________________________________________。(3)試驗(yàn)4中鋁作________(填“負(fù)極”或“正極”)，理由是_________________________________________________，寫(xiě)出鋁電極的電極反應(yīng)式：_________________________________________________。(4)說(shuō)明試驗(yàn)5中電流計(jì)指針偏向鋁的緣由：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。課時(shí)作業(yè)4化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化1．解析：原電池的兩極是活動(dòng)性不同的材料，Zn為負(fù)極，正極材料應(yīng)比Zn的活動(dòng)性差，且能與鹽酸反應(yīng)放出H2。故選C。答案：C2．解析：鉛蓄電池放電時(shí)，Pb為負(fù)極，電極反應(yīng)為Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4，PbO2為正極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，因消耗H＋，故酸性減弱，B正確。答案：B3．解析：鋁片不用特別方法保存主要是因?yàn)樵阡X片的表面會(huì)生成一層致密的氧化物薄膜，防止它被進(jìn)一步氧化，與電化學(xué)理論無(wú)關(guān)。答案：C4．解析：由負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)或依據(jù)原電池形成的條件可知，相對(duì)活潑(指金屬性)的一極為負(fù)極，相對(duì)不活潑的一極為正極，可知B正確。在外電路中，電子從負(fù)極流向正極，C正確。長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)用該電池，由于鋅皮漸漸溶解而破損，且MnO2不斷汲取H2而生成H2O，糊狀物越來(lái)越稀，故其很可能流出腐蝕用電器，D不正確。答案：BC5．解析：由題目中所給圖示可知，甲中形成閉合回路，符合形成原電池的條件。銅的活潑性比鋅弱，故銅作正極，發(fā)生電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑；乙不能構(gòu)成閉合回路，不能形成原電池，只在鋅片上發(fā)生反應(yīng)：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，由于兩者都消耗H＋，故溶液的pH都增大。由于原電池的形成，故甲的反應(yīng)速率比乙的快。答案：C6．解析：裝置一是原電池，a極質(zhì)量減小，說(shuō)明a極金屬易失去電子形成離子，故a極金屬比b極金屬活潑；裝置二沒(méi)有形成原電池，可知b比c活潑，且c位于金屬活動(dòng)性依次表中氫的后面；裝置三和四均形成原電池，易知d比c活潑，d比a活潑。因此四種金屬的活動(dòng)性依次為d>a>b>c，故選C。答案：C7．解析：A極漸漸變粗，說(shuō)明A極為原電池的正極，溶液中的金屬陽(yáng)離子得到電子后在A極上析出；B極漸漸變細(xì)，說(shuō)明B極為原電池的負(fù)極，失去電子后變成離子進(jìn)入溶液中。A和B中的反應(yīng)為Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑，則A中A極變細(xì)，B中A極不變。C和D兩項(xiàng)中的反應(yīng)為Fe＋2AgNO3=2Ag＋Fe(NO3)2，其中C中A極變細(xì)，D中A極變粗。答案：D8．解析：鋅作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋，負(fù)極質(zhì)量減輕，銅作正極，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，正極質(zhì)量增加，故A正確；鋁作負(fù)極，鐵作正極，電子由鋁片(負(fù)極)通過(guò)導(dǎo)線流向鐵片(正極)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；H＋向正極移動(dòng)，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，則硫酸根離子必定向負(fù)極移動(dòng)，這樣才能形成一個(gè)閉合回路，故C錯(cuò)誤；雖然鎂的金屬活動(dòng)性比鋁強(qiáng)，但鎂不與NaOH溶液反應(yīng)，而鋁能與NaOH溶液反應(yīng)，即在此環(huán)境中鋁更簡(jiǎn)單失去電子，鋁作負(fù)極，鎂作正極，故D錯(cuò)誤。答案：A9．解析：原電池中發(fā)生的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，只有氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)為原電池，D項(xiàng)H＋＋OH－=H2O為復(fù)分解反應(yīng)，沒(méi)有電子轉(zhuǎn)移，不能設(shè)計(jì)為原電池。答案：D10．解析：原電池中，相對(duì)活潑的金屬作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；不活潑金屬作正極，發(fā)生還原反應(yīng)。所以依據(jù)原電池的總反應(yīng)的離子方程式Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu知，該原電池中，鋅為負(fù)極，銅為正極，硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液，即選項(xiàng)C正確。答案：C11．解析：鎂的活潑性比銅活潑，鎂是負(fù)極，漸漸溶解，銅是正極，溶液中的銅離子放電生成銅，生成的銅覆蓋在銅的表面，故杠桿會(huì)右端上翹，故選B。答案：B12．解析：依據(jù)總反應(yīng)Ag2O＋Zn＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2，分析各物質(zhì)化合價(jià)發(fā)生的改變可知，Zn在負(fù)極上反應(yīng)，Ag2O在正極上反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，所以負(fù)極反應(yīng)式為Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2，正極反應(yīng)式為Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－，這樣，在負(fù)極區(qū)因OH－被消耗，堿性減弱，pH減小，溶液的OH－定向移動(dòng)到負(fù)極，正極區(qū)生成OH－，堿性增加，pH增大。答案：D13．解析：(1)酸性鋅錳干電池的負(fù)極是鋅，正極為石墨棒，電解質(zhì)為二氧化錳和氯化銨，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋。(2)在反應(yīng)中Zn元素化合價(jià)上升，被氧化，Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；Mn元素化合價(jià)降低，被還原，MnO2為正極，電極反應(yīng)式為MnO2＋H2O＋e－=MnOOH＋OH－。(3)維持電流強(qiáng)度為0.6A，電池工作10分鐘，則通過(guò)的電量是0.6A×600s＝360C，因此通過(guò)電子的物質(zhì)的量是eq\f(360,96500)mol＝3.73×10－3mol，鋅在反應(yīng)中失去2個(gè)電子，則理論上消耗Zn的質(zhì)量是eq\f(3.73×10－3,2)mol×65g/mol＝0.12g。答案：(1)Zn－2e－=Zn2＋(2)MnO2＋e－＋H2O=MnOOH＋OH－(3)0.1214．答案：(1)CH4＋2O2eq\o(=,\s\up12(點(diǎn)燃))CO2＋2H2O(2)負(fù)極2O2＋4H2O＋8e－=8OH－(3)減小(4)大于15．解析：(1)燃料電池的正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，故石墨為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)。(2)陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，鉑碳為正極，故移向鉑碳電極。(3)石墨為負(fù)極，電極反應(yīng)式為C6H12O6＋36OH－－24e－=6COeq\o\al(2－,3)＋24H2O。(4)正極反應(yīng)O2＋4H＋＋4e－=2H2O，當(dāng)4mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)消耗1mol氧氣，8mol電子轉(zhuǎn)移消耗2mol氧氣，標(biāo)況下體積為2mol×22.4L/mol＝44.8L。答案：(1)氧化(2)鉑碳(3)C6H12O6＋36OH－－24e－=6COeq\o\al(2－,3)＋2