假期作业(二) 化学能转化为电能——电池-【快乐假期】2024-2025学年高二化学寒假作业（鲁科版2019）

假期作业(二)　化学能转化为电能———电池　　　　　　　 原 电 池 原电池 概念 实质 形成条件 ì î í ï ï ï ï 原电池原理 两种原电池装置 电极反应和电池总反应{ 原电池原 理的应用 加快氧化还原反应的速率 比较金属活动性强弱 金属的保护 制造化学电源 设计原电池 ì î í ï ï ï ï ï ï ï ï ì î í ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï 一、原电池 １．概念 将　　　　能转化为　　　　能的装置. ２．构成条件 (１)具有两个　　　　不同的电极,一极可为 碳棒. (２)合适的　　　　溶液. (３)形成　　　　回路(外电路用导线相连或 互相接触并将两电极插入电解质溶液中). (４)能自发地发生　　　　反应. 二、原电池工作原理 １．原理(以锌铜原电池为例) 装置 电极 Zn电极 Cu电极 续表 现象 锌片逐渐溶解 铜片上有红 色物质析出 得失电子 失电子 得电子 电极名称 负极 正极 反应类型 氧化反应 还原反应 电极反应式 Zn－２e－􀪅􀪅Zn２＋ Cu２＋＋２e－􀪅􀪅Cu 总反应式 Zn＋Cu２＋􀪅􀪅Zn２＋＋Cu ２．粒子流向 (１)外电路 电子由　　　　极经导线流向　　　　 极,电流由　　　　极流向　　　　极. (２)内电路 阴离子向　　　极移动;阳离子向　　　　 极移动. 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 一、１．化学　电　２．(１)活泼性　(２)电解质　 (３)闭合　(４)氧化还原 二、２．(１)负　正　正　负　(２)负　正 １．根据化学反应设计原电池(选用相同的盐 桥)时,下列各项中合理的是 (　　) 选项 A B C D 正 极(金 属/ 电解质溶液) Zn/ZnSO４ 溶液 Fe/FeCl２ 溶液 Zn/H２SO４ 溶液 Fe/ZnSO４ 溶液 负 极(金 属/ 电解质溶液) Fe/H２SO４ 溶液 Zn/ZnSO４ 溶液 Fe/FeCl２ 溶液 Zn/FeCl２ 溶液 ２．下列反应不可用于设计原电池的是 (　　 ) A．NaOH＋HCl􀪅􀪅NaCl＋H２O B．２CH３OH＋３O２ →２CO２＋４H２O C．Zn＋２HCl􀪅􀪅ZnCl２＋H２↑ D．４Al＋３O２＋６H２O􀪅􀪅４Al(OH)３ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰４􀅰 ３．现有一微型原电池,含有FeＧC,用于处理废 水中的HCOOH,通入空气后生成H２O２,并 与 HCOOH反应生成CO２,以下说法错误 的是 (　　) A．负极:Fe－２e－􀪅􀪅Fe２＋ B．正极:H２O２＋２e－＋２H＋􀪅􀪅２H２O C．若不通入O２ 则可能有氢气生成 D．HCOOH处理废液生成二氧化碳的方程 式 为:HCOOH ＋ H２O２ 􀪅􀪅 CO２ ↑ ＋２H２O ４．天然气－空气燃料电池能量转化率高,环保 性和安全性好,使用的电解质有:①KOH, ②H２SO４,③Na２CO３(熔融),④MO(s,传递 O２－).下列说法错误的是 (　　) A．以①、②的水溶液为电解质溶液,燃料电 池中CH４ 的氧化产物不同 B．使用不同的电解质,等量的CH４ 参与负 极反应时理论上转移的电子数相等 C．以③为电解质,放电过程中CO２－３ 向负极 迁移 D．以④为电解质,燃料电池的负极反应式 为CH４－８e－＋２O２－􀪅􀪅CO２＋４H＋ ５．２０２２年新余锂电产业营收突破５２７亿元, 同比增长２５８．６％.目前,新余不仅成为全 球重要锂盐加工基地,也是国内重要锂动力 与储能电池产业基地.如下是一种新型锂 —空气电池示意图,其中固体电解质只允许 Li＋通过.下列说法正确的是 (　　) A．金属锂为负极,发生还原反应 B．Li＋ 由石墨烯电极通过固体电解质流向 负极 C．当有２２．４L氧气反应时,负极消耗７g锂 D．正 极 电 极 反 应 为:O２＋４e－ ＋２H２O 􀪅􀪅４OH－ ６．(双选)某种熔融碳 酸 盐 燃 料 电 池 以 Li２CO３、K２CO３ 为 电解质,以C４H１０为 燃料,该电池工作原理如图.下列说法正确 的是 (　　) A．a为C４H１０,b为O２ B．在熔融电解质中,CO２－３ 向正极移动 C．此电池在常温时也能工作 D．通入丁烷的一极是负极,电极反应式为 C４H１０ －２６e－ ＋１３CO２－３ 􀪅􀪅１７CO２ ＋５H２O ７．(双选)某化学小组 构 想 将 汽 车 尾 气 (NO、NO２)转 化 为 重 要 的 化 工 原 料 HNO３,其原理如图 所示,其中A、B为多孔导电材料.下列说 法一定正确的是 (　　) A．该电池工作时,外电路电子的流向由 A 到B,内电路由B到A形成闭合回路 B．电极B附近的 HNO３ 浓度减小 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰５􀅰 C．A电极的反应为:NO２－e－＋H２O􀪅􀪅 NO－３ ＋２H＋,NO－３e－ ＋２H２O 􀪅􀪅 NO－３ ＋４H＋ D．该电池工作时,每消耗１１．２LO２(标准 状况下),可以除去含１molNO和 NO２ 的混合尾气 ８．１８３６年丹尼尔发明了世界上第一个实用电 池,如图是实验室模拟原电池原理组装的丹 尼尔电池,盐桥中装有饱和溶液的琼胶,回 答下列问题. (１)题图装置中能量的转化形式为 　 能转化为　　　　 　能; (２)在该原电池中,　　　　 　是负极材料 (填“锌片”或“铜片”),铜片一极发生　　　 　 　反应(填“氧化”或“还原”); (３)当该原电池开始工作时,盐桥中的Cl－ 的移动方向是　　　　 　(请在下列选项 中选择); A．流向硫酸锌溶液　B．流向硫酸铜溶液 (４)该原电池的正极电极反应式为　　　　　 　　　 　;当电路中转移０．２mole－时,锌片 溶解的质量为　　　　 　g. １．(２０２４􀅰江苏卷,８)碱性锌锰电池的总反应 为 Zn ＋ ２MnO２ ＋ H２O 􀪅􀪅 ZnO ＋ ２MnOOH,电池构造示意图如图所示.下 列有关说法正确的是 (　　) A．电池工作时,MnO２ 发生氧化反应 B．电池工作时,OH－通过隔膜向正极移动 C．环境温度过低,不利于电池放电 D．反应中每生成１molMnOOH,转移电子 数为２×６．０２×１０２３ ２．(２０２３􀅰广东卷)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１１．２L的O２,最多去 除１molCl－ 菠菜将成为未来电池 在动画片«大力水手»中,菠菜是一种充满 了能量的食品.最近,科学家找到了从蔬菜中 提取能量的方法.利用这种方法,科学家发明 了一种所谓的“菠菜电池”,这种电池使用时间 长达３周以上,可以应用在手机、笔记本电脑 以及其他移动设备上. 科学家首先将菠菜溶解在离心分离机里, 从中萃取出蛋白质;接着再把一种缩氨酸清洁 剂注入蛋白质空隙中;然后再把这种混合物注 入塑料、黄金、铟锡氧化物以及透明的半导体 材料层之间的空隙,制成一种芯片.这种芯片 既耐久又容易修理,当电池停止工作时,很容 易向里面补充蛋白质. 至今为止,这种芯片还只是研制出了菠菜溶 液的那一层,因此还只能产生一点微弱的电流. 科学家计划增加其他的层次以产生更多能量. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰６􀅰 ２．C　A．由图可知两种催化剂均出现四个波峰,所以使用 Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分４步进行,A 正确;B．由图可知该 反应是放热反应,所以达平衡时,升高温度平衡向左移 动,R的浓度增大,B正确;C．由图可知Ⅰ的最高活化能 小于Ⅱ的最高活化能,所以使用Ⅰ时反应速率更快,反应 体系更快达到平衡,C错误;D．由图可知在前两个历程中 使用Ⅰ活化能较低反应速率较快,后两个历程中使用Ⅰ 活化能较高反应速率较慢,所以使用Ⅰ时,反应过程中 M 所能达到的最高浓度更大,D正确;故选C. 假期作业(二) １．B　　２．A　３．B　 ４．D　A．在 KOH 溶液中甲烷的氧化产物为 CO２－３ ,在稀硫 酸中甲烷的氧化产物为 CO２,A 项正确;B．甲烷被氧化, 碳元素化合价均由－４价升至＋４价,B项正确;C．电池 中,阴离子 CO２－３ 向负极迁移,C项正确;D．以固体氧化 物为电解质,负极反应式为 CH４－８e－ ＋４O２－ 􀪅􀪅CO２ ＋２H２O,D项错误;故选 D. ５．D　A．金属锂失电子发生氧化反应,金属锂为负极,故 A 错误;B．阳离子向正极移动,Li＋ 由负极通过固体电解质 流向正极,故B错误;C．没有明确是否为标准状况,２２．４L氧 气的物质的量不一定是１mol,故 C错误;D．根据图示,正 极氧气得电子生成氢氧根离子,电极反应为:O２＋４e－ ＋ ２H２O􀪅􀪅４OH－,故 D正确;选 D. ６．AD　７．BC ８．解析:题图装置为原电池工作原理,锌片失电子经过导线 流入铜片,铜片附近铜离子得电子生成铜单质,盐桥连接 内电路形成闭合回路,中和溶液中的电荷,提供稳定电 流,据此结合原电池的工作原理分析解答.(１)题图装置 属于原电池,是将化学能转化为电能的装置,故答案为: 化学;电;(２)根据分析可知,在上述原电池中,锌片作负 极,发生失电子的氧化反应;铜片作正极,发生得电子的 还原反应,故答案为:锌片;还原;(３)原电池中,负极锌失 去电子形成锌离子,为了平衡电荷,使溶液呈现电中性, 盐桥中的Cl－ 流向硫酸锌溶液,故 A 符合题意;(４)上述 原电池的正极区铜离子得电子生成铜单质,其电极反应 式为Cu２＋ ＋２e－ 􀪅􀪅Cu;负极电极反应式为:Zn－２e－ 􀪅􀪅Zn２＋,所以当电路中转移０．２mole－ 时,锌片溶解的 物质的量 为 ０􀆰１mol,其 质 量 为 ０．１mol×６５g/mol＝ ６􀆰５g. 答案:(１)化学　电 (２)锌片　还原 (３)A (４)Cu２＋＋２e－􀪅􀪅Cu　６􀆰５ 高考冲浪 １．C　Zn为 负 极,电 极 反 应 式 为:Zn－２e－ ＋２OH－ 􀪅􀪅 ZnO＋H２O,MnO２ 为正极,电极反应式为:MnO２＋e－ ＋ H２O􀪅􀪅MnOOH＋OH－.A．电池工作时,MnO２ 为正 极,得到电子,发生还原反应,故 A 错误;B．电池工作时, OH－ 通过隔膜向负极移动,故B错误;C．环境温度过低, 化学反应速率下降,不利于电池放电,故 C正确;D．由电 极反应式 MnO２＋e－ ＋H２O􀪅􀪅MnOOH＋OH－ 可知, 反应中 每 生 成 １ molMnOOH,转 移 电 子 数 为 ６．０２× １０２３,故 D错误;故选C. ２．B　O２ 在 Pt极得电子发生还原反应,Pt为正极,Cl－ 在 Ag极失去电子发生氧化反应,Ag为负极.A．由分析可 知,Ag极失去电子发生氧化反应,Ag为负极,A 错误;B． 电子由负极 Ag经活性炭流向正极 Pt,B正确;C．溶液为 酸性,故Pt表面发生的电极反应为 O２＋４H＋ ＋４e－􀪅􀪅 ２H２O,C错误;D．每消耗标准状况下１１．２L的 O２,转移 电子２mol,由负极反应:Ag－e－ ＋Cl－ 􀪅􀪅AgCl知,应 有２molAg失电子生成 Ag＋,反应掉２molCl－,故最多 去除２molCl－,D错误.故选B. 假期作业(三) １．B　２．D　３．A　４．C ５．A　电解硫酸铜属于放氧生酸,阴极析出 Cu,pH 下降,A 符合题 意;电 解 HCl溶 液 生 成 氢 气、氯 气,酸 性 减 弱, B不符合题意;电解BaCl２ 溶液生成氢气、氯气,属于放氢 生碱型,pH 值增大,C不符合题意;电解 Na２SO４ 溶液生 成氢气、氧气,pH 值不变,D不符合题意. ６．D　储电时 Fe２＋ 被氧化,为阳极,发生反应:Fe２＋ －e－ 􀪅􀪅Fe３＋,阴 极 反 应 为 Cr３＋ ＋e－ 􀪅􀪅Cr２＋,放 电 时, Fe３＋ 被还原,为原电池的正极,Cr２＋ 被氧化,为负极. A．装置中离子交换膜只允许 H＋ 通过,可以防止 Fe３＋ 和 Cr２＋ 直接接触发生氧化还原反应,提高充电/放电效率, A正确;B．供电时,即为放电时,Cr２＋ 被氧化,为负极,发 生反应Cr２＋－e－􀪅􀪅Cr３＋,B正确;C．充电时,即为储电 时,Fe２＋ 被氧化,为阳极,发生反应:Fe２＋ －e－􀪅􀪅Fe３＋, 电极Ⅰ与外电源正极相连,C正确;D．储电时 Fe２＋ 被氧 化,为阳极,发生反应:Fe２＋ －e－ 􀪅􀪅Fe３＋,根据电荷守 恒,当１molFe２＋ 被氧化时有１molH＋ 通过离子交换 膜,D错误;故选 D. ７．解析:(１)①冒气泡的原因是 Al与 NaOH 反应,离子方程 式为 ２Al＋２OH－ ＋２H２O 􀪅􀪅２AlO－２ ＋３H２ ↑;使 AlO－２ 生成沉淀,最好是通入CO２,若加 HNO３,生成的沉 淀容易溶解.②阳极是 Al发生氧化反应,要生成氧化 膜,还必须有 H２O参加,故电极反应式为２Al＋３H２O－ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰４４􀅰