训练(九) 化学反应与电能-【勤径学升】2024-2025学年高中化学必修第二册同步练测素能提升训练（人教版2019）

训练（九） 化学反应与电能 基础练/学考测评 4.如图是用化学电源使LED灯发光的装置。 下列说法错误的是 ( 1.(四川眉山期末)下列设备工作时，将化学 能转化为电能的是 LED灯 锌片 中稀硫酸 A.锂离子电池 B.风力发电机 A.铜片表面有气泡生成 B.装置中存在“化学能→电能→光能”的 转换 C.如果将稀硫酸换成柠檬汁，导线中不会 C.偏二甲肼燃烧 D.太阳能集热器 有电子流动 2.如图是某同学学习原电池后整理的学习笔 D.如果将锌片换成铁片，电路中的电流方 记，错误的是 ( 向不变 ②电流 5.(深圳高一校联考期中)海水电池为探索深 阅 ①e 氧化反应 Zn Cu 还原反应 海提供了能源保障。一种锂海水电池以 Zm→Zn24 极 极 2H→H2↑ 金属锂为负极，石墨为正极，下列关于该电 阴离子 阳离子 池的描述正确的是 ④ ④ 电解质溶液 A.正极上发生氧化反应 A.①电子流动方向 B.电流由Li流向石墨 B.②电流方向 C.Li由正极向负极迁移 C.③电极反应 D.电池的总反应为2Li+2HO一 D.④溶液中离子移动方向 2LiOH+H2↑ 3.(江苏连云港高级中学阶段考试)铅酸蓄电 6.(北京海淀区高一期中)利用微生物燃料电 池是一种典型的可充电电池，其放电时的 池原理，可以处理航天员排出的粪便，同时 电池总反应为Pb+PbO2+4H+2SO 得到电能。设计的方案：用微生物中的芽 —2PbSO,十2H,O,则下列说法不正确的 孢杆菌来处理粪便产生的氨气，氨气与氧 是 气分别通入燃料电池两极，如图所示。下 A.电池工作时，负极反应式为Pb一2e 列说法错误的是 一-Pb2 负截 B.铅酸蓄电池是二次电池，放电时化学能 粪便孢杆 -NI 转化为电能 H H H H C.电池放电时，电子由P板通过外电路流 向PbO,板 a电极 膜 b比极 D.电池放电时，溶液中H移向PbO2板 A.a电极是负极，b电极是正极 21 高中化学·必修第二册（人教版》 B.负极区发生的反应是2NH一6e一 Ⅱ.分别按图所示甲、乙装置进行实验，图 N,+6H 中两个烧杯中的溶液为相同浓度的稀硫 C.每消耗标准状况下2.24LO2,a电极向 酸，甲中@为电流表。 b电极转移0.4mol电子 锌 D.每消耗标准状况下2.24LNH2,a电极 稀硫A 向b电极转移0.6mol电子 7.(郑州高一期中)从理论上讲，任 金属导线 何自发的氧化还原反应都可以 (1)下列叙述正确的是 (填字母)。 设计成原电池。某同学利用反 A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生 应“Cu十2Ag-2Ag十Cu2+” B.甲中铜片作正极，乙中铜片作负极 设计了一个化学电池，如图所示，已知在外 C.两烧杯中溶液中的H广浓度均减小 电路中，电流从a极流向b极。请回答下 D.产生气泡的速率：甲比乙慢 列问题： (2)甲装置中，某同学发现不仅铜片上有 (1)b极是电池的 极，材料是 气泡产生，锌片上也产生了气体，原因可 写出该电极的反应式： 能是 (2)a可以为 (填字母，下同)。 (3)甲装置中，若把稀硫酸换成CuSO,溶 A.铜 B.银 C.铁 D.石墨 液，试写出铜电极的电极反应式： (3)c是 A.CuSO,溶液 B.AgNO3溶液 能力练√素能增优 C.酒精溶液 9.(河南洛阳高一期末)氢氧燃料电池的能量 (4)若该反应过程中有0.2mol电子发生 转化率较高，且产物是HO,无污染，是一 转移，则生成的Ag为 g 种具有应用前景的绿色电源。下列有关氢 8.I,由A、B、C、D四种金属按下表中装置图 氧燃料电池的说法不正确的是 进行实验。 负载 988 装置 水 稀硫酸 CSO0,常液 稀硫酸 诚性电解液 丙 二价金属A A上有 A.通入氢气的电极上发生氧化反应 现象 C的质量增加 不断溶解 气体产生 B.正极的电极反应式为O。+2HO+4e 根据实验现象回答下列问题： -40H (1)装置甲中负极的电极反应式是 C.放电过程中碱性电解液的pH不变 D.碱性电解液中阳离子向通入氢气的方向 (2)装置乙中正极的电极反应式是 移动 10.(广东广州高一期中)根据反应：2Ag十 (3)四种金属活泼性由强到弱的顺序是 Cu一Cu2++2Ag,设计如图所示原电 池，下列说法错误的是 () 22 电流计 (2)铅酸蓄电池是常见的二次电池，其工 作原理如图所示。放电时总反应为Pb十 PbO2+2H2 SO.=2PbSO,+2H,O, 极电极反应式为Pb-2e+SO— A.X可以是银或石墨，其作为正极 PbSO。 B.Cu极电极反应式为Cu一2e一 Cu2+,溶液中的阴离子移向X极 C.Y可以是AgNO3溶液，X极上的电极 稀HSO, 反应式为Ag十e-=Ag ①写出放电时正极的电极反应式： D.Y足量时，当Cu极质量减小6.4g,则 X极质量增加21.6g ②铅酸蓄电池放电一段时间，当转移 11.(陕西咸阳高一期末)用如图所示实验装 2mol电子时，正极质量将增大 ge 置探究原电池的工作原理，下列说法不正 (3)金属(M)-空气电池（如图）具有原料易 确的是 得、能量密度高等优点，有望成为新能源 7 1 汽车和移动设备的电源。该类电池放电 的总反应方程式为4M十nO,十2nHO 稀硫酸 CuSO.(ag) 4M(OH).。 中 A若乙与丙中锌片诚轻的质量相等，则 负截 两装置中还原产物的质量比为1：32 金风由解质 电解质 02 B.乙中正极上的电极反应式为2H+ M 溶液 溶液 气 02 2e-H2↑ 阴离千交换膜多孔电极 C.丙中Zn片上发生氧化反应，溶液中的 已知：①电池的“理论比能量”指单位质量 Cu+向铜电极移动 的电极材料理论上能释放出的最大电能。 D.甲中锌片质量减轻，铜片上有气体产生 ②阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离 12.(河北邯郸高一期中)化学电源在生产、生 子交换膜只允许阴离子通过。 活中有着广泛的应用。回答下列问题： 比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池，则 (1)图中，正极电极反应式： Mg、A1、Zn分别作为电极时“理论比能 ；电子流向： 量”由大到小的顺序为 ,该电池 (填“Zn”或“Cu”,下同)极经导 正极的电极反应式为 线流入 极。 ,若为Mg空气电池， 为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用 (填“阳离子”或“阴离子”)交 换膜。 稀H,S0 23出热量，由于放热反应一定属于化学变化，而有热量放 极，则a为正极，得到电子，发生还原反应，b为负极，失 出的不一定为化学变化，如氢氧化钠溶于水放热，但不 去电子，发生氧化反应。(1)根据上述分析知，b是电池 是化学反应，所以可能是放热反应。③若M溶于水后 的负极，失去电子，反应Cu十2Ag一2Ag十Cu2+中 观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，说明装置中 Cu失去电子，故Cu作负极，发生的电板反应为Cu一 气体的压强减小，则M可能是硝酸铵，因为硝酸铵溶 2eCu+。(2)a是电池的正极，电极材料可以是比 于水吸收热量。 铜不活泼的Ag,也可以是石墨。(3)电解质溶液c是含 (4)方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在 有Ag的溶液。(4)根据得失电子守恒可得，反应过程 陶土网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸榴水，片刺后，若观 中转移2mol电子，生成2 mol Ag,则转移0.2mol电子 察到棉花燃烧，则说明该反应是放热反应。 生成Ag的质量为108g/mol×0.2mol=21.6g, 答案(1)Ⅲ(2)左端液柱降低，右端液柱升高放热 答案(1)负CuCu-2eCu2+(2BD(3)B (3)①产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管 (4)21.6 内形成一段水柱②可能是放热反应③NH,NO,(答案 8.解析I,(1)甲装置中，二价金属A不断溶解，说明A 合理即可)(4)I(或D)放热 失电子，发生氧化反应，则A作负极，B作正极，装置甲 训练（九） 中负极的电极反应式是A-2e一A+。(2)乙装置 化学反应与电能 中，C的质量增加，说明C电极上铜离子得电子发生还 1.A A 化学能→电能 原反应，则C作正极，B作负极，装置乙中正极的电极反 应式是Cu2++2e—Cu。(3)丙装置中，A上有气体 B 风能机城能一电能 产生，说明A上氢离子得电予发生还原反应，则A作正 化学能+热能 极，D作负极，结合(1)(2)分析可知，四种金属活泼性由 D 太阳能·热能 强到弱的顺序是D>A>B>C。Ⅱ，(1)钢不能与稀硫 酸反应，则乙烧杯中钢片表面无气泡生成，甲装置中形 2.B锌为负极，铜为正极，电子由锌片流向铜片，A正确： 成原电池，钢作正极，测甲烧杯中铜片表面有气泡产生， 电流与电子运动方向相反，则电流由铜片经导线流向锌 故A错误：乙装置没有形成闭合回路，不能形成原电 片，B错误：锌失电子生成锌离子，H在钢片上得电子 池，故B错误：两烧杯中硫酸都参加反应，溶液中氢离子 被还原生成H,C正确；原电池工作时，阴离子移向负 浓度均减小，故C正确：甲装置能形成原电池，其反应速 极，阳离子移向正极，D正确。 率较一般化学反应速率更大，所以甲中产生气泡的速率 3.A铅酸蓄电池工作时，负极Pb失去电子，与SO)结 比乙中快，故D错误，(2)在甲装置中，某同学发现不仅 合生成PbSO,所以电极反应式为Pb一2e十SO 在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，可 一PbSO,故A错误；铅酸蓄电池是可充电电池，是二 能是由于锌片不纯，在锌片上形成原电池。(3)在甲装 次电池，放电时将化学能转化为电能，故B正确：电池放 置中，如果把稀硫酸换成硫酸钢溶液，C在正极上得 电时，电子从负极Pb通过外电路流向正极PbO2,故C 电子产生Cu,电极反应式为Cu2+十2eCu。 正确；电池放电时，H广移向正极PbO2,SO移向负极 答案I.(1)A-2e—A+(2)Cu2++2eCu Pb,故D正确。 (3)D>A>B>CⅡ.(1)C(2)锌片不纯，锌与杂质 4.C铜辑原电池中，Cu作正极，溶液中的氢离子在正极 构成原电池(3)Cu+2e—Cu 上得电子生成氢气，所以C上有气池生成，故A正确： 9.D通入氢气的电极为氢氧燃料电池的负极，发生氧化 原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转化 反应，电极反应式为H2一2e十2OH一2H2O,通入 为光能，故B正确，柠檬汁显酸性也能作电解质溶液，所 氧气的电极为氢氧燃料电池的正极，电极反应式为O 以将稀硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电池，所以导线中 十2HO十4e一4OH,电子从负极流向正极，电解 有电子流动，故C错误；金属性Cu比Zn、Fe弱，Cu作 液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。通入氢气 正极，所以电路中的电流方向不变，仍然由C和流向负 的电极上发生氧化反应，A正确：氧气在正极上发生还 极，故D正确。 原反应，正极的电极反应式为O十2H,O十4e 5.D锂-海水电池以金属锂为负极，石墨为正极。电池的 4OH,B正确：由题图可知，氢氧燃料电池总反应为氢 正极上发生还原反应，A错误：电池中电流由正极流向 气和氧气反应生成水，生成的水从负极排出，则碱性电 负极，故电流由石墨流向L,B错误；电池中阳离子移向 解液的pH不变，C正确；电解液中阳离子向正极即通 正极，故Li由负极向正极迁移，C错误：负极Li失电子 入氧气的电极移动，D错误。 生成L,正极水得电子生成氢氧根离子和氢气，枚电 10.BCu极为负极，Ag的活泼性弱于Cu,X可以是银或 池的总反应为2Li十2HO一2LiOH十H↑，D正确。 石墨，故A正确：Cu极是负极，Cu极电极反应式为Cu 6.D分析题图可知，a电极上发生失电子的氧化反应，作 一2e—Cu+,溶液中的阴高子移向Cu极，故B错 负极，则b电极为正极，A正确：氨气在负极上转化为氮 误：电解质溶液中Ag发生还原反应，Y可以是 气，因此负极区发生的反应是2NH,一6e一N2+ AgNO,溶液，X极上的电极反应式为Ag十e一 6H,B正确：正极区发生的反应是O,十4H十4e Ag,故C正确：当Cu极质量减小6.4g,参加反应的 2HO,每消耗标准状况下2.24LO,(物质的量为0.1mol), Cu的物质的量为0.1mol,根据2Ag十Cu一Cu+ 转移0.4mol电子，因此a电极向b电极转移0.4mol 十2Ag,可知生成0.2 mol Ag,则X极质量增加21.6g, 电子，C正确；负极区发生的电极反应为2NH,一6e 故D正确。 一N,十6H+,每消耗标准状况下2.24LNH,(物质的 11.D乙与丙中锌均为负极，Zn发生氧化反应生成锌离 量为0.1mol),失去0.3mol电子，a电极向b电极转移 子，乙中正极上氢离子发生还原反应生成氢气，丙中正 0.3mol电子，D错误。 极上铜离子发生还原反应生成钢单质，根据得失电子 7.解析由题千信息可知，原电池中，电流从a极流向b 守恒可知，H,~2e~Cu,则若乙与丙中锌片减轻的质 31 量相等，则两装置中还原产物的质量比为1：32，A正：6.C反应开始到10s时，用Z表示的反应逸率为 确：乙中正极上的电极反应式为2H十2e一H,个， 1.58 mol B正确：丙中Zn为负极，Zn失去电子发生氧化反应 21 =0.079mol·L·s1,故A错误：反应开始到 溶液中的C*向正极（铜电极）移动，C正确：甲中没 10s 有形成闭合电路，不能构成原电池，Z如与稀硫酸发生 10s时，X的物质的量浓度减少了L.2mol-0.41mol 反应，CU不与稀硫酸反应，年片质量减轻，锌片表面有 2L. =0.395mol·L1,故B错误：反应开始到10s时，Y的 气体产生，D错误， 12.解析(1)Zn-C稀硫酸原电池中，Zn比Cu活泼，则 转化率为1.00mol-0.21m0l×100%=79.0%,故C 1.00 mol Zn作负极，Cu作正极，正极电极反应式：2H+2e 正确，由题图可以看出，反应中X、Y的物质的量减少， 一H↑：电子从负极流向正极，即从Zn流向Cu。 应为反应物，Z的物质的量增多，应为生成物，当反应进 (2)①根据放电总反应式：Pb十PbO,十2H,SO, 行到10s时，△n(X)=0.79mol,△n(Y)=0.79mol, 2PbSO,+2H,0和负电极反应式：Pb-2e十SO △n(Z)=1.58mol,则△n(X):△n(Y)：△n(Z)= —PbSO,得正极电极反应式：PbO,+2e+4H*+ 1：1·2,参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量 SO—PbSO,十2H,O。②铅酸蓄电池放电一段时 数之比，则反应的化学方程式为X(g)十Y(g)一2Z(g), 间，当转移2mol电子时，根据PbO2~2e~PbSO,正 故D错误。 极质量将增大(32十16×2)g=64g。(3)假设三种金 7,解析(1)前2min内用Y的浓度变化表示的平均反应 属质量都是1g时，这三种金属转移电子物质的量分别 0.2 mol 为Mg:7molX2-bmol,Al:7nolX3=号 2L mol、 速率u(Y)=2min -=0.05mol·L1·min1,根据 1 1 不同物质表示的反应速率之比等于相应的化学计量数 Zn:65molX2=32.5mol,则Mg,AlZn分别作为电 之比，得u(W)=2u(Y)=2×0.05mol·L·min= 极时“理论比能量”由大到小的顺序为AI>Mg>Z知： 0.1mol·L1·min 正极上氧气得电子和水反应生成OH,因为是阴离子 (2)根据化学方程式，前2min内生成0.2molY,消耗 交换膜，所以阳离子不能进入正极区城，则正极反应式 0.3molX,2min末X的物质的量n(X)=0.5mol一 为O十2HO十4e一4OH,负极上Mg失电子生 0.3mol=0.2mol,2min末X的浓度c(X)=nX- 成Mg,为防止负极区沉积Mg(OH),,则负极区溶液 不能含有大量OH,所以宜采用中性电解质及阳离子 0.2mol=0.1molL。 2L 文换膜。 (3)前2min内v(Z)=0.0025mol·L1·s1,将单位 答案(1)2H'+2e—H2↑ZnCu 换算得v(Z)=0.15mol·L1·min1,(Y):v(Z)= (2)0PbO,+2e+4HT+SOPbSO,+2H,O 0.05mol·L-·min-1t0.15mol·L-1·min=2tn, ②64(3)A1>Mg>ZnO2+2H,O+4e一4OH 解得n=6。 阳离子 (4)根据三段式法计算： 训练（十）化学反应的速率 4W(g)+3X(g)→2Y(g)+6Z(g) 起始量/mol 0.60.5 0 0 1.A化学反应達率是用于衡量一段时间内化学反应进 转化量/mol 0.40.3 0.20.6 行快慢的物理量，A正确：化学反应速率一般以某物质 2min末量/mol0.20.2 0.20.6 单位时间内的浓度变化量来表示，而固体或纯液体的浓 2min末气体总物质的量为0.2mol+0.2mol+0.2mol 度视为常数，不能表示化学反应速率，D错误。 +0.6mol=1.2mol,起始时气体总物质的量为0.6mol 2.D化学反应速率是用单住时间内反应物或生成物的 十0.5mol=1.1mol,2min末恢复到反应前温度，温度 浓度变化来表示的，本题中未指明两容器容积的大小， 和体积相同时，气体压强之比等于气体物质的量之比， 故无法知道浓度大小，不能啼定反应速率的相对大小。 3.C化学反应速率是一段时间内的平均速率，不是瞬时 2im水体系内压强是反应音区强的-普。 速率，半分钟时的v(B)是指瓣时速率，不能计算，A错 答案(1)0.1mol·L1·min1(2)0.1mol·L 误：A物质是固体，浓度视为常数，不能用其求度变化表 示反应速率，B错误；半分钟后，D的物质的量增加了 (36 0.45mol,则半分钟内(D)=V:△10L×308 △n 0.45 mol 8.解析(1)①实验I和实验Ⅱ中，反应温度、锌的质量和 状态相同，稀硫酸的浓度不同，故实验I与实验Ⅱ可以 0015ml.Ll·s,则C=音(D)=0.010ml· 探究稀硫酸浓度对锌与稀硫酸反应速率的影响。②实 验Ⅲ和实验N中均加入了硫酸铜，但量不同，Cu+的氧 L1·s1,C正确，D错误。 化性强于H,首先发生反应Zn+Cu2+一Zn++Cu, 4.D温度越高，浓度越大，反应速率越快。对比C、D项， 生成的钢附着在锌表面，在溶液中形成原电池，加快锌 稀硫酸浓度相同，D项NaS,O,的浓度大，故D项反应 失电子的速度，产生氢气的速率会加快，但是若加入的 速率大，先出现浑浊。 硫酸钢过多，生成的铜会覆盖在锌表面，阻止锌与稀硫 5.CN0,的浓度由0.1mol·L降到0.07mol·L1, 酸进一步反应，产生氢气的速率会减慢。(2)实脸的口 求度变化为0.03mol·L,需要用10s;由于c(N20,) 的是探究溶液中K,S,O,的浓度对化学反应速率的影 减小，反应速率减慢，故N,O,的浓度从0.07mol·L 响，故应保证每组实验中其他物质的浓度相等，即溶液 降到0.04mol·L3所需时间大于108。 的总体积相等（为20.0mL),从而可知V,=2.0. 32