PAGE11-化學反應與電能(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括8小題,每小題5分,共40分)1.下列電池中不易造成環境污染的是 ()A.鎳鎘電池B.鋅錳電池C.鉛蓄電池 D.氫氧燃料電池【解析】選D。鎳鎘電池、鋅錳電池、鉛蓄電池中都有重金屬,運用時簡單造成環境污染;氫氧燃料電池的原料分別是氫氣、氧氣,最終產物為水,運用時對環境不易造成污染。【補償訓練】下列關于充電電池的敘述,不正確的是 ()A.充電電池的化學反應原理是氧化還原反應B.理論上充電電池可以被多次充放電C.充電和放電屬于可逆反應D.較長時間不運用電池時,最好將電池取出并妥當存放【解析】選C。充電電池中充電和放電屬于可逆過程,但是不屬于可逆反應。因為可逆反應要求在同一條件下向兩個反應方向同時進行,而充電過程和放電過程的反應條件不同,C項錯誤。2.(2024·周口高一檢測)下列裝置能形成原電池的是 ()A.①②③⑦ B.①②⑤⑥C.①②③④ D.①②③⑥⑦【解析】選A。依據構成原電池的“兩極一液一線一反應”推斷,裝置④不能形成閉合回路;裝置⑤不具有兩個活動性不同的電極,只能發生氧化還原反應;裝置⑥中酒精不是電解質溶液。3.(2024·泰安高一檢測)如圖,在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導線連接的電極X、Y,外電路中電子流向如圖所示,關于該裝置的下列說法正確的是()A.外電路的電流方向為X→外電路→YB.若兩電極分別為Fe和碳棒,則X為碳棒,Y為FeC.X極上發生的是還原反應,Y極上發生的是氧化反應D.若兩電極都是金屬,則它們的活動性依次為X>Y【解析】選D。外電路的電子流向為X→外電路→Y,電流方向與其相反,A錯誤;X極失電子,作負極,Y極上發生的是還原反應,X極上發生的是氧化反應。若兩電極分別為Fe和碳棒,則Y為碳棒,X為Fe,B、C錯誤,D正確。【補償訓練】1.下列關于原電池的敘述中正確的是 ()A.正極和負極必需是兩種不同的金屬B.電子流入的一極為正極C.原電池工作時,正極和負極上發生的都是氧化還原反應D.鋅、銅和鹽酸構成的原電池工作時,鋅片上有6.5g鋅溶解,正極上就有【解析】選B。原電池中電子從負極流出,從正極流入;它的正、負極可以是兩種活潑性不同的金屬,也可以是金屬與非金屬;原電池工作時負極上發生氧化反應,正極上發生還原反應;當鋅片上有6.5g鋅溶解時,正極上生成2.為將反應2Al+6H+2Al3++3H2↑的化學能轉化為電能,下列裝置能達到目的的是(鋁條均已除去了氧化膜) ()【解析】選B。A、B、C三項中的裝置均能將化學能轉化為電能,A項中反應為2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑,A項錯誤;B項Al與H2SO4反應產生鋁鹽和H2,B項正確;C項中反應為Al和硝酸反應生成NO,C項錯誤;D項中兩電極全是Al,因而不能構成原電池,即不能將化學能轉化為電能,D4.(2024·隨州高一檢測)如圖所示裝置中,視察到電流計指針偏轉,M棒變粗,N棒變細,由此推斷下表中所列M、N、P物質,其中可以成立的是()選項MNPA鋅銅稀硫酸溶液B銅鐵稀鹽酸C銀鋅硝酸銀溶液D鋅鐵硝酸鐵溶液【解析】選C。該原電池中M棒變粗,N棒變細。說明原電池反應時N棒溶解作負極,溶液中有金屬析出在M棒上。M棒作正極,A、B選項中,電解質溶液分別為稀硫酸和稀鹽酸,原電池工作時,不會有金屬析出且A中M棒變細,C選項正極反應為Ag++e-Ag。而D選項正極反應為Fe3++e-Fe2+,不會有金屬析出,是M棒鋅溶解變細。【易錯提示】推斷原電池的正負極的特例(1)Al、Mg和氫氧化鈉溶液構成的原電池,Al作負極,Mg作正極。(2)Fe(或Al)、Cu和濃硝酸構成的原電池,Cu作負極,Fe(或Al)作正極。5.(2024·日照高一檢測)如圖所示,杠桿A、B兩端分別掛有體積相同、質量相同的空心銅球和空心鐵球,調整杠桿使其在水中保持平衡,然后當心地向燒杯中心滴入CuSO4溶液,一段時間后,下列有關杠桿的偏向推斷正確的是(試驗過程中不考慮鐵絲反應及兩邊浮力的改變) ()A.杠桿為導體和絕緣體時,均為A端高B端低B.杠桿為導體和絕緣體時,均為A端低B端高C.當杠桿為絕緣體時,A端低B端高;為導體時,A端高B端低D.當杠桿為絕緣體時,A端高B端低;為導體時,A端低B端高【解析】選D。依據題意,若杠桿為絕緣體,滴入CuSO4溶液后,在鐵球表面析出Cu,鐵球質量增大,B端下沉;若杠桿為導體,滴入CuSO4溶液后,形成原電池,在銅球表面析出Cu,A端下沉。【互動探究】(1)杠桿為導體時,若轉移2mol電子,兩極的質量差是多少?提示:轉移2mol電子時,鐵電極溶解1molFe,質量削減56g,銅電極析出1molCu,質量增加64g(2)若將上題CuSO4溶液改為硫酸,應選哪個選項?提示:選B。若杠桿為絕緣體,滴入硫酸后,鐵球溶解,質量減小,A端下沉;若杠桿為導體,滴入硫酸后,形成原電池,鐵球溶解,質量減小,銅球質量不變,A端下沉。6.鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2,電解液為硫酸,工作時的反應為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。已知PbSO4難溶于水。下列結論正確的是()A.Pb為正極,被氧化B.溶液的pH不斷減小C.SO42-只向D.電解液密度不斷減小【解析】選D。分析化學反應可知,反應中Pb失去電子,作負極;PbO2得電子,作正極,反應不斷消耗硫酸,溶液的pH不斷增大;無論Pb還是PbO2最終都生成PbSO4,所以SO42-既向Pb處移動也向PbO2處移動;PbSO4【補償訓練】目前,科學家提出了一種志向而且經濟的獲得氫能源的循環體系(如圖)。關于此循環體系,下列說法中錯誤的是 ()A.燃料電池能夠使化學反應產生的能量轉化為電能B.燃料電池中通入H2的一極作負極,發生氧化反應C.在此循環中發生了反應:2H2O2H2↑+O2↑D.目前化學家急需解決的問題是找尋合適的光照條件下分解水的催化劑【解析】選C。此循環過程中利用太陽能將H2O分解為H2和O2,然后利用氫氧燃料電池,將化學能轉化為電能,循環過程中并沒有發生電解水的反應,C項錯誤。7.(2024·廣州高一檢測)某小組為探討原電池原理,設計如圖裝置,下列敘述正確的是 ()A.若X為Fe,Y為Cu,鐵為正極B.若X為Fe,Y為Cu,電子由銅片流向鐵片C.若X為Fe,Y為石墨,石墨棒上有紅色固體析出D.若X為Cu,Y為Zn,鋅片發生還原反應【解析】選C。Fe比Cu活潑,Fe作負極,電子從Fe流向Cu,故A、B錯誤;若X為Fe,Y為C,電解質為硫酸銅,則正極石墨棒上析出Cu,故C正確;Zn比Cu活潑,Zn作負極,發生氧化反應,故D錯誤。8.將兩極質量相同的銅棒和鋅棒,用導線相連接后插入CuSO4溶液中,經過一段時間后,取出洗凈后干燥并稱重,兩棒質量相差6.45g,A.0.1molB.0.2molC.0.3mol D.0.4mol【解析】選A。負極:Zn-2e-Zn2+,Zn失去2mol電子減重65g;正極:Cu2++2eCu,Cu2+得到2mol電子增重64g。兩極質量相差:65g+64g=129g,現在兩棒質量相差【方法規律】解答原電池計算題的方法(1)依據守恒法計算:其依據是電路中轉移的電子數相等。(2)依據總反應式計算:先寫出電極反應式,再寫出總反應式,最終依據總反應式計算。(3)依據關系式計算:依據得失電子守恒關系,在已知量與未知量之間,建立計算所需的關系式。二、非選擇題(本題包括2小題,共30分)9.(15分)銅鋅合金是一種記憶合金,顏色為金黃色,俗稱黃銅。因其極像黃金,不法商販用來牟取暴利。銅鋅也能設計成原電池(如圖),該電池以硫酸銅為電解質溶液,(1)負極材料是什么?發生反應的類型是什么?寫出電極反應式。鋅片上的現象有哪些?提示:CuSO4溶液為電解質溶液時,銅鋅原電池的負極為鋅,發生氧化反應,電極反應式為Zn-2e-Zn2+,所以鋅片不斷溶解。(2)正極材料是什么?發生反應的類型是什么?如何書寫電極反應式?銅片上的現象有哪些?該原電池總反應的離子方程式是什么?提示:正極為銅,發生還原反應,電極反應式為Cu2++2e-Cu,所以銅極不斷變粗,原電池總反應式為Zn+Cu2+Zn2++Cu。(3)1molZn完全反應時,通過電解質溶液的電子的數目是多少?通過導線的電子的數目是多少?提示:0;2NA。電子不經過內電路,故通過電解質溶液的電子的數目是0。1molZn失去2NA個電子,故通過導線的電子的數目是2NA。【補償訓練】市場上出售的“熱敷袋”的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。“熱敷袋”啟用之前用塑料袋使其與空氣隔絕,啟用時,打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量。運用完后,會發覺有大量鐵銹存在。(1)“熱敷袋”放出的熱量是利用鐵發生了________反應放出熱量。

(2)炭粉的主要作用是____________________。

(3)加入氯化鈉的主要作用是________________。

(4)木屑的作用是________________________。

【解析】由鐵屑能在氧氣中燃燒同時快速放出大量的熱,可推知鐵在潮濕的狀況下生銹時也會放出熱量,只是比燃燒緩慢一些。日常生活中鐵生銹過于緩慢,熱量的釋放也特別緩慢,難以察覺到。倘如供應適當的條件(如較濃的電解質溶液、導電且不活潑的固體物質)讓鐵成為原電池的負極材料,鐵的氧化速率就會增大。木屑作用是讓“熱敷袋”產生的熱量勻稱地向外散失、傳遞。答案:(1)氧化(2)作為導電的固體物質,讓鐵成為原電池的負極材料,鐵的氧化速率就會增大(3)供應較濃的電解質溶液,讓鐵成為原電池的負極材料,鐵的氧化速率就會增大(4)讓“熱敷袋”產生的熱量勻稱地向外散失、傳遞10.(15分)氫氣是將來最志向的能源之一,科學家最近研制出利用太陽能產生激光,并在二氧化鈦(TiO2)表面作用使海水分解得到氫氣的新技術:2H2O2H2↑+O2↑。制得的氫氣可用于燃料電池。試回答下列問題:(1)海水分解生成的氫氣用于燃料電池時,實現________能轉變為________能。水分解時,斷裂的化學鍵為________鍵,分解海水的反應屬于________反應(填“放熱”或“吸熱”)。

(2)氫氧燃料電池已用于航天飛機。以30%KOH溶液為電解質溶液的這種電池在運用時的電極反應如下:2H2+4OH--4e-4H2O,O2+2H2O+4e-4OH-,據此作出推斷,下列說法中錯誤的是________。

A.供電時的總反應是2H2+O22H2OB.產物為無污染的水,屬于環境友好型電池C.燃料電池的能量轉化率可達100%D.H2在負極發生氧化反應(3)有人以化學反應:2Zn+O2+4H+2Zn2++2H2O為基礎設計出一種原電池,移入人體內作為心臟起搏器的能源,它靠人體內血液中溶有肯定濃度的O2、H+進行工作。則原電池的負極材料是________,負極上發生反應的電極反應式為________________________________________。

【解析】(1)海水分解生成的氫氣用于燃料電池時,實現了化學能轉變為電能。水分解時,斷裂的化學鍵為共價鍵,分解海水的反應屬于吸熱反應。(2)A、兩個電極反應式相加,總電極反應式為2H2+O22H2O,故說法正確;B、依據A選項分析,產物是H2O,對環境無污染,屬于環境友好型電池,故說法正確;C、能量轉化率不行能達到100%,故說法錯誤;D、氫氣在負極被氧化,故說法正確。(3)負極發生氧化反應,所以該原電池的負極材料是Zn,電極反應式為Zn-2e-Zn2+。答案:(1)化學電共價吸熱(2)C(3)ZnZn-2e-Zn2+(20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題,每小題6分,共12分)11.(原創題)試驗探究是提高學習效果的有力手段。陳穎同學用如圖所示裝置探討原電池原理,下列說法錯誤的是 ()A.若將圖1裝置的Zn、Cu下端接觸,Zn片漸漸溶解,Cu片上能看到氣泡產生B.圖2中H+向Zn片移動C.若將圖2中的Zn片改為Mg片,Cu片上產生氣泡的速率加快D.圖2與圖3中,Zn片減輕的質量相等時,正極產物的質量比為1∶32【解析】選B。Zn、Cu干脆接觸就能構成閉合回路而形成原電池,Zn片漸漸溶解,Cu片上可看到有氣泡產生,A項正確;H+帶正電荷,應當向正極Cu片移動,B項錯誤;由于Mg的失電子實力強于Zn,所以將Zn片改為Mg片后,電子轉移速率加快,生成H2的速率也加快,C項正確;圖2中假設負極消耗65gZn,則轉移2mol電子,正極產生2gH2,而圖3中負極消耗65gZn,也轉移2mol電子,則正極析出12.某原電池結構如圖所示,下列有關該原電池的說法正確的是()A.電池反應為Mg+2H+Mg2++H2↑B.鎂棒發生還原反應C.電子從銅棒經外電路流向鎂棒D.銅棒為負極【解析】選A。A項,鎂比銅活潑,鎂作負極,其總電極反應式為Mg+2H+Mg2++H2↑,故正確;B項,鎂失去電子,化合價上升,被氧化,故錯誤;C項,依據原電池工作原理,電子從鎂流向銅,故錯誤;D項,鎂化合價上升,作負極,故錯誤。二、非選擇題(本題包括1小題,共18分)13.(2024·揭陽高一檢測)某化學愛好小組的同學為了探究鋁電極在電池中的作用,設計并進行了以下一系列試驗,試驗結果記錄如下:編號電極材料電解質溶液電流計指針偏轉方向1Mg、Al稀鹽酸偏向Al2Al、Cu稀鹽酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀鹽酸偏向石墨4Mg、Al氫氧化鈉溶液偏向Mg5Al、Zn濃硝酸偏向Al試依據表中的試驗現象回答下列問題:(1)試驗1、2中Al所作的電極(正極或負極)

(填“相同”或“不相同”)。(2)對試驗3完成下列填空:①鋁為__________極,電極反應式:__

________________。

②石墨為__________極,電極反應式:__

________________。

③電池總反應方程式:________________。

(3)試驗4中鋁作__________,理由是__________________________。寫出鋁電極的電極反應式:____________________。

(4)說明試驗5中電流計指針偏向鋁