训练(3) 化学能与电能的转化-2024年高一化学暑假作业（江苏专版）

训练(三)　化学能与电能的转化 知识点一 原电池正负极的判断方法 知识点二 原电池原理的应用 1.能加快氧化还原反应的速率。 2．比较金属活泼性强弱。 3．根据氧化还原反应设计原电池。 知识点三 电极反应式的书写 1．某实验兴趣小组用如图所示装置做完实验后，在读书卡片上记下了如下6条记录，其中合理的是(　　) A．①②③　　　　　　　B．③④⑤ C．④⑤⑥ D．②③④ 2．如图为某兴趣小组制作的番茄电池，下列说法正确的是(　　) A．电子由铜通过导线流向锌 B．该装置是将电能转化为化学能的装置 C．锌电极发生氧化反应 D．电流由锌通过导线流向铜 3．小颖同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是(　　) A．若将图1装置的Zn、Cu直接接触，Cu片上能看到有气泡产生 B．图2装置中SO向Cu片移动 C．若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快 D．图2与图3中正极生成物的质量之比为1∶32时，Zn片减轻的质量相等 4．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(铝条均已除去了氧化膜)(　　) 5．向等质量的两份锌a、b中分别加入过量的稀H2SO4，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列选项表示生成H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是(　　) 6．糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，脱氧过程中发生了原电池反应。下列分析正确的是(　　) A．脱氧过程中，化学能全部转化为电能 B．脱氧过程中，炭粉发生氧化反应生成CO2 C．脱氧过程中，Cl－发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑ D．脱氧过程中，铁电极发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋ 7．某种氢氧燃料电池已经成功应用在城市公交汽车上，该电池用30%H2SO4溶液作电解质溶液。有关这种燃料电池的下列说法正确的是(　　) A．该电池工作时，正极区域溶液pH上升 B．a电极为负极，发生还原反应 C．正极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．该电池能够将化学能全部转化为电能且产物是水，属于环境友好电池 8．下列说法错误的是(　　) A．电解水可以制得氢气和氧气 B．电解饱和食盐水可以制得钠和氯气 C．电解熔融的氧化铝可以制得金属铝 D．手机充电时电能转化为化学能 9．铅蓄电池放电时发生反应PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断下列说法正确的是(　　) A．PbO2是电池的负极 B．电池放电时，溶液的酸性增强 C．PbO2得电子，被氧化 D．负极电极反应式：Pb－2e－＋SO===PbSO4 10．某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是(　　) A．锌片作正极 B．碳棒上有气泡产生 C．可将电能转化为化学能 D．电子由碳棒经导线流向锌片 11．如图所示的装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，并测得电解质溶液的质量减小，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是(　　) 选项 M N P A Zn Cu 稀硫酸 B Cu Fe 稀盐酸 C Ag Zn 硝酸银溶液 D Zn Fe 硫酸亚铁溶液 12.有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下： 实验 装置 部分实 验现象 a极质量减小，b极质量增加 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流计指示在导线中电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　) A．d>a>c>b B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 13．(1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向可知，氧气从________(填“a”或“b”)口通入，X极为电池的________(填“正”或“负”)极。 (2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为： A极：2H2＋2O2－－4e－===2H2O B极：O2＋4e－===2O2－ 则A极是电池的________极；电子从该极________(填“流入”或“流出”)。 (3)若将(1)中燃料电池改为甲烷—空气燃料电池，工作时，负极反应式为__________________________________________， 电池总反应式为___________________________________________________________。 14．现有如下图Ⅰ原电池装置，插入电解质溶液前Cu和Fe电极的质量相等。 请回答下列问题： (1)当图Ⅰ中的电解质溶液为稀硫酸时，铁片作________极，铜片上的现象是________；图中箭头的方向表示________(填“电子”或“电流”)的流向。 (2)若将图Ⅰ中的U形管虚线以下的电解质溶液换为四氯化碳(不导电)，如图Ⅱ所示，则该装置________(填“能”或“不能”)形成原电池，原因是____________________________。 (3)当电解质溶液为某溶液时，两电极的质量变化曲线如图Ⅲ所示。 ①该电解质溶液可以是下列中的________(填字母)。 A．稀硫酸 B．CuSO4溶液 C．稀盐酸 D．FeSO4溶液 ②Cu电极的电极反应式为____________________；6 min时Cu电极的质量为________g。 1．负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A．Ag作原电池正极 B．电子由Ag经活性炭流向Pt C．Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除 1 mol Cl－ 2．利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．b电极为电池正极 B．电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量 答案训练(三)　化学能与电能的转化 [知识巩固] 知识点一 强　弱　流出　流入　氧化　还原　阴　阳 [知能训练] 1．B　在铜锌原电池中，锌为负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Cu为正极，得到电子，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，所以H＋向正极移动，电子由锌流出，经过导线流向铜，每流过1 mol电子，生成0.5 mol H2，正确答案为③④⑤。 2．C　A项，铜作正极，锌作负极，因此电子由锌流向铜，故错误；B项，该装置将化学能转化为电能，故错误；C项，锌作负极失去电子，发生氧化反应，故正确；D项，电子与电流的方向相反，因此电流由铜流向锌，故错误。 3．B　若将图1装置的Zn、Cu直接接触，构成原电池，Cu为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Cu片上能看到有气泡产生，A正确；图2装置构成原电池，SO2－4移向负极Zn片，B错误；图2中的Zn片改为Mg片，Mg与Cu的活泼性差别更大，Cu片上产生H2的速率加快，C正确；图2中负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋、正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，图3中负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋、正极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，故正极生成的H2和Cu质量之比为1∶32，即物质的量之比为1∶1时，负极上消耗的Zn一样多，D正确。 4．B　A项为原电池，铝为负极，但总反应为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，不符合；C项为原电池，但硝酸是氧化性酸，与Al反应不产生H2，不符合；D项装置中有外接电源，不属于原电池，不符合。 5．D　a中少量Zn置换出少量Cu，形成Zn­Cu原电池，可加快反应速率，但由于a中Zn置换Cu2＋消耗了一部分，所以最后生成H2的体积小于b，故选D。 6．D　脱氧过程中，化学能除转化为电能外，还部分转化为热能，故A错误；炭粉为原电池的正极，没有参与反应，故B错误；NaCl是电解质，没有参与反应，故C错误；铁是原电池的负极，发生氧化反应，故D正确。 7．A　正极上的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，氢离子浓度减小，该电池工作时，正极区域溶液pH上升，A正确；该装置为原电池，通入氢气的一极为负极，a电极为负极，失电子，发生氧化反应，B错误；b电极通入氧气，氧气发生得电子的还原反应，作正极，酸性条件下，正极上的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；该电池能量转化率高，但不能全部转化，且产物是水，属于环境友好电池，D错误。 8．B　电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2，电解熔融NaCl可以得到Na和Cl2，B项错误。 9．D　由总反应式可知，Pb化合价升高，被氧化，Pb为原电池负极，A错误；放电时消耗H2SO4，生成水，溶液酸性减弱，B错误；PbO2得电子，被还原，C错误；负极上Pb失电子，电极反应式为：Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4，D正确。 10．B　电池工作时，Zn失去电子，作负极，A错误；碳棒为正极，氢离子在正极上得到电子生成氢气，有气泡产生，B正确；原电池是将化学能转化为电能的装置，C错误；Zn为负极，电子由锌片经导线流向碳棒，D错误。 11．C　观察到电流计指针偏转，说明该装置是原电池；M棒变粗，N棒变细，说明M电极作正极，N电极作负极，N极材料比M极材料活泼；溶液中的金属阳离子在正极放电析出金属，测得电解质溶液的质量减小，说明转移相同电子时，析出的金属质量大于溶解的金属质量，结合选项分析判断。M极材料(Zn)比N极材料(Cu)活泼，A错误；溶液中的氢离子放电，M极上质量不增加，B错误；N极材料比M极材料活泼，且M极上有银析出，由得失电子守恒可知每溶解1 mol Zn析出2 mol Ag，所以电解质溶液的质量减小，符合题意，C正确；M极材料(Zn)比N极材料(Fe)活泼，D错误。 12．C　原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应，正极得到电子，发生还原反应。a极质量减小，b极质量增加，说明a极是负极，失去电子，b极是正极，溶液中的铜离子得到电子，则金属性：a>b；b极有气体产生，c极无变化，则金属性：b>c；d极溶解，c极有气体产生，说明d极是负极，c极是正极，则金属性：d>c；原电池中电流从正极经导线流向负极，电流计指示在导线中电流从a极流向d极，说明d极是负极，a极是正极，则金属性：d>a，所以这四种金属的活动性顺序是d>a>b>c，C正确。 13．解析　(1)氢氧燃料电池中，电子从负极向正极移动，X是负极，Y是正极，氧气应通入正极。 (2)根据电极反应可知，A极发生氧化反应，应该是电池的负极，电子从该极流出。(3)甲烷—空气燃料电池，通甲烷的一极(X)为负极，通空气的一极(Y)为正极，电池总反应式为CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，负极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO2－3＋7H2O。 答案　(1)b　负　(2)负　流出　(3)CH4－8e－＋10OH－===CO2－3＋7H2O　CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O 14．解析　(1)铁比铜活泼，所以当电解质溶液为稀硫酸时铁作负极，铜作正极，铜电极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，所以铜片上的现象是有气泡生成；图中的箭头方向是由正极指向负极，故应是电流方向。(2)由于四氯化碳不导电，所以不能构成闭合回路，图Ⅱ所示装置不能形成原电池。(3)①由图Ⅲ可知两电极的质量均在变化，Fe电极的质量减小而Cu电极的质量增加，故电解质溶液为硫酸铜溶液。②Cu电极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，Fe电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，6 min时Fe电极减少的质量为6.0 g－3.2 g＝2.8 g，根据得失电子守恒求得Cu电极增加的质量为3.2 g，故m＝(6.0＋3.2) g＝9.2 g。 答案　(1)负　有气泡生成　电流　(2)不能　CCl4为非电解质，不能构成闭合回路　(3)①B②Cu2＋＋2e－===Cu　9.2 [提升演练] 1．B　由分析可知，Ag失去电子与溶液中的Cl－反应生成AgCl，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，根据负极反应：Ag－e－＋Cl－===AgCl↓，故最多去除2 mol Cl－，D错误。 2．A　由分析可知，b电极为电池正极，A正确；电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子Al－3e－===Al3＋，铝离子水解显酸性，C错误；由C分析可知，每消耗 1 kg Al，电池最多向外提供mol×3＝ mol电子的电量，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$