第2章 第2节 第2课时 化学反应能量转化的重要应用——化学电池(Word练习)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第二册（鲁科版2019）

[基础训练] 1．下列关于原电池的叙述错误的是(　　) A．构成原电池的正极和负极可以是两种不同的金属 B．原电池是将化学能转变为电能的装置 C．在原电池中，电子流出的一极是负极，发生还原反应 D．原电池放电时，电流的方向是从正极到负极 解析　根据构成原电池的条件之一是活动性不同两种金属作电极，因此构成原电池的正负两极可以是两种不同的金属，A正确；原电池是将化学能转化成电能的装置，B正确；根据原电池工作原理，电子从负极经外电路流向正极，负极失去电子，化合价升高，发生氧化反应，C错误；电流的方向是正电荷定向移动，电流方向是从正极流到负极，D正确。 答案　C 2．(2024·德州市夏津一中高一月考)如图为某锌­铜原电池示意图。下列说法正确的是(　　) A．电子由铜片通过导线流向锌片 B．溶液中的Cu2＋向锌电极移动 C．正极电极反应式：Zn＋2e－===Zn2＋ D．电路中每转移1 mol电子，理论上电解质溶液的质量增加0.5 g 解析　Zn为负极，电子由Zn电极通过导线流向铜片，A错误；溶液中的阳离子向正极移动，Cu2＋向铜电极移动，B错误；正极上Cu2＋得电子生成Cu，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，C错误；电路中每转移1 mol电子，负极区域电解质溶液中生成0.5 mol Zn2＋，正极区域电解质溶液中失去0.5 mol Cu2＋，则理论上电解质溶液的质量增加0.5 g，D正确。 答案　D 3．某科学探究小组为探究电化学原理，设计了如图所示的装置进行探究实验。下列对实验中观察到的现象或相关结论叙述不正确的是(　　) A．a和b不连接时，铁片上有红色的铜析出 B．a和b用导线连接时，铜片为正极 C．无论a和b是否连接，反应的本质相同，溶液中均有Fe2＋生成 D．a和b用导线连接时，溶液中的Cu2＋应向铁电极移动且能更快地析出铜 解析　a和b不连接时，没有形成闭合回路，没有构成原电池，铁直接把铜置换出来，A正确；a和b用导线连接时，构成原电池，铁比铜活泼，铁作负极，铜片为正极，B正确；无论a和b是否连接，反应的本质相同均为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，铁片均会被氧化，溶液中均有Fe2＋生成，C正确；a和b用导线连接时，构成原电池，铜电极为正极，阳离子向正极移动，且原电池可以加快反应速率，D错误。 答案　D 4．如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的说法正确的是(　　) A．电流流动方向为：X→外电路→Y→溶液→X B．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn C．SO移向X电极，Y电极上有氢气产生 D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 解析　根据电子流动的方向，X为负极，Y为正极，电流从正极流出，经导线流向负极，再经溶液流向正极，A错误；X为负极，Zn为活泼金属，作负极，石墨作正极，B错误；原电池中，阴离子向负极移动，SO移向X电极，稀硫酸作为电解质，正极上产生H2，C正确；X为负极，失去电子，发生氧化反应，Y为正极，得电子发生的是还原反应，D错误。 答案　C 5．原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法不正确的是(　　) A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－===Al3＋ B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Mg－2e－===Mg2＋ C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋ D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋ 解析　该原电池中，Al易失电子作负极、Cu作正极，负极上铝失电子、正极上氢离子得电子，负极反应式为：Al－3e－===Al3＋，故A正确；该原电池中，Al能与NaOH溶液反应，Al易失电子作负极、Mg作正极，负极上Al失电子、正极上得电子，负极上电极反应式为Al＋4OH－－3e－===[Al(OH)4]－，故B错误；该装置中，铁比铜活泼，铁易失电子作负极、Cu作正极，负极上铁失电子、正极上铁离子得电子，负极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋，故C正确；该原电池中，铜易失电子作负极、Al作正极，负极上铜失电子、正极上硝酸根离子得电子，负极电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，故D正确。 答案　B 6．如图所示，电流计G发生偏转，同时A极逐渐变细，B极逐渐变粗，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的(　　) A．A是Zn、B是Cu、C为稀硫酸 B．A是Cu、B是Al、C为CuSO4溶液 C．A是Zn、B是石墨、C为AgNO3溶液 D．A是石墨、B是Fe、C为FeCl3溶液 解析　Zn的金属性比Cu活泼，与稀硫酸组成原电池时Zn作负极，失电子生成锌离子，A极变细，由于得电子能力：H＋>Cu2＋，B极产生氢气，B极不变粗，A错误；Al的金属性比Cu活泼，A为正极，铜离子得电子生成铜，A极变粗，B为负极，B极变细，B错误；石墨是惰性电极，B为正极，银离子得电子生成Ag，B极变粗，A为负极，Zn失电子生成锌离子，A极变细，C正确；Fe与FeCl3溶液反应生成FeCl2，A是石墨为正极，质量不变，B是Fe为负极，Fe失电子生成亚铁离子，B极变细，D错误。 答案　C 7．某同学为了探究原电池产生电流的过程，设计了如图实验。 (1)打开K，观察到的现象为______________。 (2)关闭K，观察到的现象是____________________________，此电池的负极电极反应式为__________________，总反应式为______________。 (3)关闭K，溶液中阳离子向________(填“Zn”或“C”)极移动，外电路中，电子流动方向是______。 解析　(1)打开K，锌与硫酸铜接触，置换出铜，可以看到锌棒上附着有红色固体。(2)关闭K，形成原电池，锌作负极，碳作正极，溶液中的Cu2＋在碳棒上得到电子生成铜，碳棒上附着有红色固体；正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；负极反应为Zn－2e－===Zn2＋；总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。(3)关闭K，溶液中的阳离子向正极移动，即向碳棒移动，电子从锌出来经过导线流向碳。 答案　(1)锌棒上附着有红色固体　(2)碳棒上附着有红色固体　Zn－2e－===Zn2＋　Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu　(3)C　Zn→C(或负极→正极) 8．(2022·郑州期中)从理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。某同学利用反应“Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋”设计了一个化学电池，如图所示，已知在外电路中，电流从a极流向b极。请回答下列问题： (1)b极是电池的_______________极，材料是_______________，写出该电极的反应式：________________________________________________________________________。 (2)a电极材料可以为________(填字母，下同)。 A．铜 B.银 C．铁 D．石墨 (3)c是________。 A．CuSO4溶液 B．AgNO3溶液 C．酒精溶液 (4)若该反应过程中有0.2 mol电子发生转移，则生成的Ag为________ g。 解析　电流从a极流向b极，说明a为正极、b为负极。(1)b是负极，失去电子，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。(2)a是电池的正极，电极材料可以是比铜不活泼的银，也可以是石墨。(3)电解质溶液c是含有Ag＋的溶液。(4)正极反应式为Ag＋＋e－===Ag，转移0.2 mol电子生成0.2 mol Ag，生成Ag的质量为108 g/mol×0.2 mol＝21.6 g。 答案　(1)负　Cu　Cu－2e－===Cu2＋　(2)BD (3)B　(4)21.6 [能力提升] 9．(双选)某固体酸性氢氧燃料电池以NaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如图，电池总反应式可表示为2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是(　　) A．电子通过外电路从b极流向a极 B．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2 C．b极上的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极 解析　根据电池总反应：2H2＋O2===2H2O可知，通入氢气的a极为电池的负极，发生氧化反应，反应式为H2－2e－===2H＋，通入氧气的b极为电池的正极，发生还原反应，反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。根据分析，a为负极，电子在外电路由a极流向b极，A错误；每转移0.1 mol电子，消耗0.05 mol氢气，标况下H2体积为0.05 mol×22.4 L/mol＝1.12 L，没有指明状态，B错误；该电池为酸性电池，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C正确；原电池中，阳离子向正极移动，所以H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极，D正确。 答案　CD 10．(2022·辽宁新民第一高级中学高一期末)用下表中实验装置探究原电池中的能量转化，注射器用来收集生成气体并读取气体体积，根据记录的实验数据，下列说法错误的是(　　) A.①和②中的总反应方程式均为：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ B．0～8.5 min，生成氢气的体积：①＜② C．8.5 min时，对比①和②溶液温度，说明反应释放的总能量：①＞② D．气体体积为50 mL时，对比①和②溶液温度，说明②中反应的化学能部分转化为电能 解析　根据图中信息得到反应都是锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，①和②中的总反应方程式均为：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，故A正确；0～8.5 min，根据表格中数据②生成的氢气更多，故B正确；8.5 min时，根据产生的氢气量分析，说明②消耗的锌和硫酸比①消耗的锌和硫酸多，则反应释放的总能量：②＞①，根据溶液温度不能分析，主要是②中一部分化学能转为电能，故C错误；气体体积为50 mL时，对比①和②溶液温度，②的温度低，说明②中反应的化学能部分转化为电能，故D正确。 答案　C 11．某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下： 编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向 1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al 2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu 3 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg 下列说法错误的是(　　) A．实验1正极的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑ B．实验2溶液中H＋向Al电极移动 C．实验3电子从铝片流向镁片 D．铝作原电池的正极或负极与电极材料、电解质溶液有关 解析　实验1中由于金属活动性：Mg＞Al，所以活动性强的Mg为负极，失去电子发生氧化反应；活动性弱的Al为正极，在正极上溶液中的H＋得到电子发生还原反应产生H2，则正极的电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，A正确；实验2中由于金属活动性：Al＞Cu，所以Al为负极，失去电子发生氧化反应；Cu为正极，在正极上溶液中的H＋得到电子发生还原反应产生H2，故溶液中H＋向负电荷较多的正极Cu电极移动，B错误；实验3中由于Al能够与NaOH溶液发生反应产生Na[Al(OH)4]、H2，而Mg不发生反应，因此Al为负极，Mg为正极，电子从铝片流向镁片，C正确；根据上述三个实验可知：铝作原电池的正极或负极与电极材料、电解质溶液有关，D正确。 答案　B 12．(2024·济宁兖州区高一期中)请回答下列问题： Ⅰ：某兴趣小组依据反应Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu探究原电池的工作原理，将质量相等的锌片和铜片用导线相连浸入足量硫酸铜溶液中构成如图装置。 (1)若断开K，锌片上________(填“有”或“无”，下同)氧化还原反应发生，导线上________电流产生。 (2)连接K，锌片上的电极反应式为________。1 min后测得锌片和铜片之间的质量差为2.58 g，则导线中通过电子的物质的量为________mol。 (3)若连接K一段时间后，实际测得铜片质量增加25.6 g，同时锌片质量减少32.5 g，那么这段时间内该装置消耗的化学能转化为电能的百分比为________。 Ⅱ：常温下，将除去表面氧化膜的铝片、铜片插入浓HNO3中组成原电池装置(如图甲)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图乙所示，反应过程中有红棕色气体产生。 (4)t1s前，该原电池的正极反应式为________________________________________。 (5)t1s后，外电路中电子流动方向发生改变，原因是__________________________。 解析　(1)若断开K，锌直接与硫酸铜发生反应Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu，锌片上有氧化还原反应发生，没有形成闭合电路，不能构成原电池，导线上无电流产生。 (2)连接K，构成原电池，锌是负极，锌失电子发生氧化反应，锌片上的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。铜片发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，2 min后测得锌片和铜片之间的质量差为2.58 g，设导线中通过电子的物质的量为x mol。则锌片消耗0.5x mol Zn、铜片生成0.5x mol Cu,0.5x(65＋64)＝2.58，x＝0.04 mol。 (3)锌电极的电子一部分传给铜电极，发生原电池反应，同时锌电极上也发生置换反应，电极反应负极为Zn－2e－===Zn2＋，正极为Cu2＋＋2e－===Cu，铜片质量增加25.6 g，即n(Cu)＝＝0.4 mol，则电路中转移的电子为0.8 mol，锌片减少了32.5 g，锌失电子为n(e－)＝×2＝1 mol，则这段时间内该装置消耗的化学能转化为电能的百分比为×100%＝80.0%。 (4)t1s前，铝与浓硝酸发生反应，原电池的负极是铝，正极为硝酸根得电子，电极反应式为：NO＋ e－＋ 2H＋===NO2↑＋H2O。 (5)t1 s后，随着反应的进行，铝表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行，此时铜作负极，电流方向相反。 答案　(1)有　无　 (2)Zn－2e－===Zn2＋　0.04 (3)80.0% (4)NO＋ e－＋ 2H＋===NO2↑＋H2O (5)随着反应的进行，铝表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行，此时铜作负极，电流方向相反 学科网（北京）股份有限公司 $$