5 课时精练(五) 化学能转化为电能-【金版新学案】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（苏教版2019）

课时精练(五)　化学能转化为电能 (本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订！) [基础达标练] 1．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＋ D　[A.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；B.炭粉为原电池的正极，没有参与反应，故B错误；C.NaCl是电解质，没有参与反应，故C错误；D.铁是原电池的负极，发生氧化反应，故D正确；故答案为D。] 2．原电池是化学电源的雏形。关于如图所示原电池的说法正确的是(　　) A．电子从铜片经导线流向锌片 B．能将电能转化为化学能 C．铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu D．锌片为负极，发生氧化反应 D　[A.Zn为负极，则电子由锌片通过导线流向铜片，故A错误；B.原电池是化学能转化为电能，故B错误；C.Cu为正极，铜片上发生的反应为2H＋＋2e－===H2，故C错误；D.Zn为负极，失去电子，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，发生氧化反应，故D正确；故选D。] 3．下列图示的装置属于原电池的是(　　) A．①②⑥⑧ B．③④⑤⑦ C．③④⑥⑦ D．③④⑤⑥⑦⑧ C　[构成原电池的条件为两极为活动性不同的金属(或金属与导电非金属)、电解质溶液、导线连接或直接接触、构成闭合回路；①、②缺少另一电极材料，不能形成原电池；⑤中的酒精是非电解质，不能导电，不能形成原电池；⑧没有构成闭合回路，故不能构成原电池；③④⑥⑦有活泼性不同的电极、形成闭合回路，符合构成原电池条件，故选C。] 4．(2022·阜宁县期中学情调研)如图为发光二极管连接柠檬电池装置，下列说法正确的是(　　) A．铁环作为柠檬电池的正极 B．电子由铁环经导线、发光二极管流向铜线 C．负极的电极反应为：Fe－3e－===Fe3＋ D．可将柠檬替换成盛装酒精溶液的装置 B　[A.铁的活泼性大于铜，铁环作为柠檬电池的负极，故A错误；B.铁的活泼性大于铜，铁环作为柠檬电池的负极，铜为正极，电子由铁环经过发光二极管流向铜线，故B正确；C.铁的活泼性大于铜，铁环作为柠檬电池的负极，负极铁失电子，电极反应为：Fe－2e－===Fe2＋，故C错误；D.酒精是非电解质，不能导电，不能将柠檬替换成盛装酒精溶液的装置，故D错误；答案选B。] 5．(2023·东台中学期末)X、Y两根金属棒插入Z溶液中构成如图所示装置，实验中电流表指针发生偏转，同时X棒变粗，Y棒变细，则X、Y、Z溶液可能是下列中的(　　) 选项 X Y Z溶液 A Zn Cu 稀硫酸 B Ag Zn 硝酸银溶液 C Cu Ag 硝酸银溶液 D Cu Zn 稀硫酸 B　[A.锌、铜在稀硫酸中构成原电池，X棒为活泼金属锌，作原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成锌离子，X棒变细，故A不符合题意；B.锌、银在硝酸银溶液中构成原电池，X棒为不活泼金属银，作原电池的正极，银离子在正极得到电子发生还原反应生成银，X棒变粗，Y棒为活泼金属锌，作原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成锌离子，Y棒变细，故B符合题意；C.铜、银在硝酸银溶液中构成原电池，铜的金属性强于银，X棒为金属铜，作原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成铜离子，X棒变细，故C不符合题意；D.锌、铜在稀硫酸中构成原电池，X棒为不活泼金属铜，作原电池的正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，X棒没有变化，故D不符合题意；故选B。] 6．“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法错误的是(　　) A．镁片作为正极 B．食盐水作为电解质溶液 C．电池工作时镁片逐渐被消耗 D．电池工作时实现了化学能向电能的转化 A　[根据原电池反应式知，Mg元素化合价由0价变为＋2价，所以Mg失电子作负极，故A错误。] 7．图甲是铜锌原电池示意图。图乙中x轴表示原电池工作时流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示(　　) ①c(Zn2＋)　②c(H＋)　③c(SO)　④锌棒的质量　⑤铜棒的质量　⑥溶液的质量 A．①⑥　 B．②④ C．③⑤　 D．⑥ D　[由题图可知，y轴表示的物理量随流入正极的电子的物质的量增加而增大，根据铜锌原电池工作原理，锌失电子作负极，所以锌棒的质量减小；溶液中开始没有Zn2＋，随着反应进行，溶液中c(Zn2＋)从0开始逐渐增大，溶液的质量增加；H＋得电子生成氢气，所以c(H＋)减小，c(SO)不变；铜棒作正极材料，铜棒的质量不变，故D正确。] 8．分别按下图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中A为电流表。请回答下列问题： (1)以下叙述中，正确的是________(填字母)。 A．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极 B．两烧杯中铜片表面均有气泡产生 C．两烧杯中溶液pH均增大 D．产生气泡的速度甲中比乙中慢 E．乙的外电路中电流方向Zn→Cu F．乙溶液中SO向铜片方向移动 (2)变化过程中能量转化的主要形式：甲为________________；乙为________________。 (3)在乙实验中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，分析原因可能是____________________________________________。 (4)在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铜电极的电极反应方程式：__________________，当电路中转移0.25 mol电子时，消耗负极材料的质量为________。 解析：　(1) A．甲装置铜、锌没有构成闭合电路，不是原电池，故A错误；B.甲烧杯没有构成原电池，且铜与硫酸不反应，所以甲烧杯中铜片表面没有气泡产生，故B错误；C.两烧杯中都有氢气放出，两烧杯中溶液pH均增大，故C正确；D.乙构成原电池、甲没有构成原电池，所以产生气泡的速度甲中比乙中慢，故D正确；E.电流由正极流向负极，乙是原电池，铜是正极，外电路中电流方向Cu→Zn，故E错误；F.原电池中阴离子移向负极，乙溶液中SO向锌片方向移动，故F错误。 (2)甲没有构成原电池，化学能转化为热能；乙为原电池，化学能转化为电能。 (3) 若锌片不纯，在锌片上锌、杂质形成原电池，此时不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体。 (4)在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，铜离子在正极得电子生成铜，铜电极的电极反应方程式Cu2＋＋2e－===Cu，负极反应式是Zn－2e－===Zn2＋，当电路中转移0.25 mol电子时，消耗负极材料的质量为×65 g/mol ＝8.125 g。 答案：　(1)CD　 (2)化学能转化为热能　化学能转化为电能　 (3)锌片不纯，在锌片上就形成了原电池　 (4) Cu2＋＋2e－===Cu　8.125 g [能力提升练] 9．(2022·响水中学下学期期中)有a、b、c、d四种金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 一 二 三 四 部分 实验 现象 a极质量减小，b极质量增大 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．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c C　[装置一：a极质量减小，b极质量增加，a极为负极，b极为正极，所以金属的活动性顺序a＞b；装置二：b极有气体产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序b＞c；装置三：d极溶解，所以d是负极，c极有气体产生，所以c是正极，所以金属的活动性顺序d＞c；装置四：电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，所以金属的活动性顺序d＞a；所以这四种金属的活动性顺序d＞a＞b＞c，故选C。] 10．下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(　　) A．①②③④ B．④②①③ C．③①②④ D．②①③④ B　[金属腐蚀快慢顺序是：原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极，①中锌发生化学腐蚀，加快锌的腐蚀，②中锌作原电池的正极，被保护，③中锌作原电池的负极，被腐蚀，④Zn的外面镀铜，Zn被保护，所以腐蚀速率由慢到快的顺序是④②①③；故选B。] 11．Mg­H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图所示。该电池工作时，下列说法中正确的是(　　) A．Mg电极是该电池的正极 B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应 C．石墨电极附近溶液的pH增大 D．溶液中Cl－向正极移动 C　[镁是活泼金属，镁电极为电池的负极，A项错误；H2O2在石墨电极(正极)上得到电子发生还原反应：H2O2＋2e－===2OH－，石墨电极附近溶液的pH增大，B项错误，C项正确；溶液中Cl－移向负极，D项错误。] 12．某学习小组用如图所示装置A、B分别探究金属铝与稀氢氧化钠溶液的反应。实验过程中，装置A中烧杯内的溶液温度升高，装置B中连接的灵敏电流计指针发生偏转。请回答以下问题。 (1)装置A烧杯中发生反应的离子方程式为________________________________。 (2)装置B中Mg上的现象是_____________，Al发生的电极反应式是________________。 (3)当装置B导线中通过0.3 mol 电子时，装置B烧杯中溶液的质量变化为________(填增重或减轻多少克)。 (4)该小组同学反思原电池的原理，其中观点正确的是________(填字母)。 A．原电池反应的过程中一定有电子转移 B．原电池装置需要2个电极 C．电极一定不能参加反应 D．氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生 E．原电池的正、负极不仅与金属的活动性有关，也与电解质溶液有关 解析：　(1)装置A烧杯中Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2，反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。(2)由于常温下Mg与NaOH溶液不反应，而Al易与NaOH溶液发生氧化还原反应，则装置B中Al为负极，Mg为正极，Mg极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Mg极上的现象是有气泡冒出。Al极为负极，Al发生的电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O。(3)装置B中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，可见当导线中通过6 mol 电子时，有2 mol Al溶解，同时产生3 mol H2，溶液质量增加(2×27－3×2) g＝48 g，当装置B导线中通过0.3 mol 电子时，装置B烧杯中溶液增重48 g×＝2.4 g。(4)原电池是将化学能转化为电能的装置，原电池反应的过程中一定有电子转移，A项正确；原电池装置需要2个电极，B项正确；电极可以参加反应，如装置B中Al电极参与负极反应，C项错误；在原电池中，氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，氧化反应和还原反应分别在两极发生，D项正确；Mg、Al和稀硫酸构成原电池时Mg为负极、Al为正极，Mg、Al和NaOH溶液构成原电池时Mg为正极、Al为负极，原电池的正、负极不仅与金属的活动性有关，也与电解质溶液有关，E项正确，答案选ABDE。 答案：　(1)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ (2)有气泡冒出　 Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O (3)增重2.4 g (4)ABDE 13．完成下列问题。 (1)如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。 当电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为____________________，当电路中有0.2 mol 电子通过时，负极的质量减少______g。 (2)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流表。 ①锌片上发生的电极反应为________________________________________； ②银片上发生的电极反应为________________________________________。 ③若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净、干燥后称重，总质量为47 g，试计算： a．产生氢气的体积(标准状况)为____________； b．通过导线的电量为______________。(已知NA＝6.02×1023 mol －1，电子电荷为1.60×10－19C) 解析：　(1)a为Al，b为Cu，溶液为稀硫酸时，金属Al作负极，金属Cu为正极，正极上氢离子得到电子，负极上Al失去电子，电池总反应的离子方程式为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，其中正极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，当转移0.2 mol 电子时，根据Al～3e－可计算负极反应的Al的质量为m(Al)＝0.2 mol ÷3×27g·mol －1＝1.8 g； (2)①将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，锌作负极，失电子，发生氧化反应，电极反应为：Zn－2e－===Zn2＋； ②银片作正极，溶液中氢离子在银电极得到电子，发生还原反应，电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑； ③若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，分析可知电极质量减小的是负极反应的锌的质量，其物质的量＝＝0.2 mol ； a．锌作负极，失电子发生氧化反应，电极反应为：Zn－2e－===Zn2＋，银片作正极，溶液中氢离子在银电极得到电子发生还原反应，电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，依据电子守恒可知，转移电子物质的量为0.4 mol ，生成氢气的物质的量为0.2 mol ，标准状况下生成氢气的体积＝0.2 mol ×22.4 L/mol ＝4.48 L； b．依据计算得到转移电子物质的量为0.4 mol ，计算的电量为0.4 mol ×6.02×1023 mol －1×1.60×10－19C≈3.85×104C。 答案：　(1)2H＋＋2e－===H2↑　1.8　 (2)①Zn－2e－===Zn2＋　②2H＋＋2e－===H2↑ ③4.48 L　3.85×104C 学科网（北京）股份有限公司 $$