作业(十) 化学反应能量转化的重要应用——化学电池-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第二册知能达标训练（鲁科版2019）

作业（十） 化学反应能量转化的重要应用一化学 电池 [基础训练] 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， 1.下列关于原电池的叙述错误的是 ) Y为Zn A.构成原电池的正极和负极可以是两种不同的 C.SO移向X电极，Y电极上有氢气产生 金属 D.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧 B.原电池是将化学能转变为电能的装置 化反应 C.在原电池中，电子流出的一极是负极，发生还 :5.原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关， 原反应 也与电解质溶液有关。下列说法不正确的是 D.原电池放电时，电流的方向是从正极到负极 2.(2024·德州市夏津一中高一月考)如图为某锌 A.由A1、Cu、稀H,SO,组成原电池，其负极反应 铜原电池示意图。下列说法正确的是 ( 式为：A1-3e—A1+ 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、FeCl,溶液组成原电池，其负极反应 式为：Fe-2e-Fe2 D.由AI、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式 I molL- 为：Cu-2eCu2+ 硫酸铜溶液 6.如图所示，电流计G发生偏转，同时A极逐渐变 A.电子由铜片通过导线流向锌片 细，B极逐渐变粗，C为电解质溶液，则A、B、C应 B.溶液中的Cu+向锌电极移动 是下列各组中的 C.正极电极反应式：Zn+2e一Zn2 D.电路中每转移1mol电子，理论上电解质溶液 的质量增加0.5g 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是Zn、B是Cu、C为稀硫酸 B.A是Cu、B是Al、C为CuSO,溶液 C.A是Zn、B是石墨、C为AgNO,溶液 D.A是石墨，B是Fe、C为FeCl,溶液 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。 Ca -S0 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Fe+生成 CuS04溶液 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 (1)打开K,观察到的现象为 4.如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质 (2)关闭K,观察到的现象是 ,此 溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示， 电池的负极电极反应式为 对此装置的说法正确的是 总反应式为 (填“Zn”或 6 (3)关闭K,溶液中阳离子向 “C”)极移动，外电路中，电子流动方向是 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十2Ag—2Ag十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： 21 。化学·必修第二册（配LK版） 金属导线 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： 电流表指针 编号 电极材料 电解质溶液 偏转方向 Mg、AI 稀盐酸 偏向A1 (1)b极是电池的 极，材料是 写出该电极的反应式： 2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu (2)a电极材料可以为 (填字母，下同)。 3 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg A.铜 B.银 C.铁 D.石墨 下列说法错误的是 (3)c是 A.实验1正极的电极反应为2H+2e一H2个 A.CuSO,溶液 B.实验2溶液中H向A1电极移动 B.AgNO,溶液 C.实验3电子从铝片流向镁片 C.酒精溶液 D.铝作原电池的正极或负极与电极材料、电解 (4)若该反应过程中有0.2mol电子发生转移，则 质溶液有关 生成的Ag为 g。 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 [能力提升] ZnSO,十Cu探究原电池的工作原理，将质量相 9.(双选)某固体酸性氢氧燃料电池以NaHSO,固 等的锌片和铜片用导线相连浸入足量硫酸铜溶 体为电解质传递H,其基本结构如图，电池总反 液中构成如图装置。 应式可表示为2H2+O2一2H,O,下列有关说 法正确的是 ( ) 多孔不锈钢 周体酸膜 CuSO溶液 (1)若断开K,锌片上 (填“有”或“无”， b极 石劉 下同)氧化还原反应发生，导线上 电流 H2O 产生。 (2)连接K,锌片上的电极反应式为 A.电子通过外电路从b极流向a极 1min后测得锌片和铜片之间的质量差为2.58g, B.每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2 则导线中通过电子的物质的量为 mol。 C.b极上的电极反应式为O2+4e+4H (3)若连接K一段时间后，实际测得铜片质量增 —2H2O 加25.6g,同时锌片质量减少32.5g,那么这段 D.H由a极通过固体酸电解质传递到b极 时间内该装置消耗的化学能转化为电能的百分 10.(2022·辽宁新民第一高级中学高一期末)用下 比为 表中实验装置探究原电池中的能量转化，注射 Ⅱ：常温下，将除去表面氧化膜的铝片、铜片插 器用来收集生成气体并读取气体体积，根据记 入浓HNO,中组成原电池装置（如图甲），测得 录的实验数据，下列说法错误的是 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。 实验装置 实验① 实验团 测量电流仪器 ↑IA 时间/ 气体休溶液温时间/气体体溶液温 min 积/mL度/℃ min积/mL度/℃ 0 0 22.0 0 0 22.0 铝片 8.5 30 24.8 8.5 50 23.8 10.55026.010.5未测 未测 浓HNC A.①和②中的总反应方程式均为：Zn十HSO, 甲 =ZnSO.+H2↑ B.0~8.5min,生成氢气的体积：①<② (4)1s前，该原电池的正极反应式为 C.8.5min时，对比①和②溶液温度，说明反应 (5)1s后，外电路中电子流动方向发生改变，原 释放的总能量：①>② 因是 D.气体体积为50mL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 22/ 作业(十) 化学反应能量转化的重要应用 成铜,碳棒上附着有红色固体;正极反应为Cu2++2e __-化学电池 Cu;负极反应为Zn-2e---Zn②+;总反应为Zn十 1.C 根据构成原电池的条件之一是活动性不同两种金 Cu2+_--Zn2+十Cu。(3)关闭K,溶液中的阳离子向 属作电极,因此构成原电池的正负两极可以是两种不同 正极移动,即向碳棒移动,电子从辞出来经过导线流 向碳。 的金属,A正确;原电池是将化学能转化成电能的装置, 答案(1)铎棒上附着有红色固体 B正确;根据原电池工作原理,电子从负极经外电路流 (2)碳棒上附着有 红色固体 Zn-2e---Zn2+ Zn+Cu2+_-Zn2+ 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 +Cu(3)C 乙n→C(或负极→正极) 正极流到负极,D正确。 8.解析 电流从a极流向b极,说明a为正极、b为负极。 2.D Zn为负极,电子由乙n电极通过导线流向铜片,A错 (1)b是负极,失去电子,电极反应式为Cu一2e- 误;溶液中的阳离子向正极移动,Cu{②}+向铜电极移动 Cu2+。(2)a是电池的正极,电极材料可以是比铜不活 B错误;正极上Cu②+得电子生成Cu,电极反应式为 泼的银,也可以是石墨。(3)电解质溶液c是含有Ag Cu2++2e---Cu,C错误;电路中每转移1mol电子, 的溶液。(4)正极反应式为Ag 十e--Ag,转移 负极区域电解质溶液中生成0.5mol乙n2+,正极区域电 0.2mol电子生成0.2molAg,生成Ag的质量为108g/mo 解质溶液中失去0.5molCu②+,则理论上电解质溶液的 x0.2mol-21.6g。 答案(1)负 Cu Cu-2e---Cu2+ 质量增加0.5g,D正确。 (2)BD 3.D a和b不连接时,没有形成闭合回路,没有构成原电 (3)B(4)21.6 池,铁直接把铜置换出来,A正确;a和b用导线连接 9.CD 根据电池总反应:2H十O--2HO可知,通入 时,构成原电池,铁比铜活泼,铁作负极,铜片为正极, 氢气的a极为电池的负极,发生氧化反应,反应式为 B正确;无论a和b是否连接,反应的本质相同均为 H2-2e---2H+,通入氧气的b极为电池的正极,发 Fe+Cu2+-Fe2+十Cu,铁片均会被氧化,溶液中均有 生还原反应,反应式为O十4e十4H-2HO。根 Fe2 生成,C正确;a和b用导线连接时,构成原电池, 据分析,a为负极,电子在外电路由a极流向b极,A错 铜电极为正极,阳离子向正极移动,且原电池可以加快 误;每转移0.1mol电子,消耗0.05mol氢气,标况下H 反应速率,D错误。 体积为0.05mol×22.4L/mol-1.12L,没有指明状 4.C 根据电子流动的方向,X为负极,Y为正极,电流从 态,B错误;该电池为酸性电池,正极反应式为O十4e 正极流出,经导线流向负极,再经溶液流向正极,A错 +4H-2H。O,C正确;原电池中,阳离子向正极移 误;X为负极,乙n为活泼金属,作负极,石墨作正极, 动,所以H由a极通过固体酸电解质传递到b极, B错误;原电池中,阴离子向负极移动,SO②}-移向X电 D正确。 极,稀疏酸作为电解质,正极上产生H,C正确;X为负 10.C 根据图中信息得到反应都是铲和稀疏酸反应生成 极,失去电子,发生氧化反应,Y为正极,得电子发生的 疏酸辞和氢气,①和②中的总反应方程式均为:乙n十 是还原反应,D错误。 HSO. --ZnSO十H,故A正确;0~8.5min,根 5.B 该原电池中,A1易失电子作负极、Cu作正极,负极 据表格中数据②生成的氢气更多,故B正确;8.5min 上铅失电子、正极上氢离子得电子,负极反应式为:Al一 时,根据产生的氢气量分析,说明②消耗的铲和疏酸比 3e---A13+,故A正确;该原电池中,A1能与NaOH ①消耗的铎和疏酸多,则反应释放的总能量:②① 溶液反应,A1易失电子作负极、Mg作正极,负极上Al 根据溶液温度不能分析,主要是②中一部分化学能转 失电子、正极上得电子,负极上电极反应式为A1十 为电能,故C错误;气体体积为50mL时,对比①和② 40H-3e-[Al(OH)],故B错误;该装置中, 溶液温度,②的温度低,说明②中反应的化学能部分转 铁比铜活泼,铁易失电子作负极、Cu作正极,负极上铁 化为电能,故D正确。 失电子、正极上铁离子得电子,负极反应式为:Fe一2e 11.B 实验1中由于金属活动性:Mg Al,所以活动性强 --Fe②+,故C正确;该原电池中,铜易失电子作负极。 的Mg为负极,失去电子发生氧化反应;活动性弱的A A1作正极,负极上铜失电子、正极上硝酸根离子得电 为正极,在正极上溶液中的H得到电子发生还原反 子,负极电极反应式为Cu-2e---Cu2+,故D正确。 应产生H,则正极的电极反应为:2H 十2e --H^, 6.C Zn的金属性比Cu活泼,与稀疏酸组成原电池时Zn A正确;实验2中由于金属活动性:Al>Cu,所以Al 作负极,失电子生成铲离子,A极变细,由于得电子能 为负极,失去电子发生氧化反应;Cu为正极,在正极上 力:H+ Cu②+,B极产生氢气,B极不变粗,A错误;Al 溶液中的H得到电子发生还原反应产生H。,故溶液 的金属性比Cu活泼,A为正极,铜离子得电子生成铜, 中H向负电荷较多的正极Cu电极移动,B错误;实 A极变粗,B为负极,B极变细,B错误;石墨是惰性电 验3中由于A1能够与NaOH溶液发生反应产生 极,B为正极,银离子得电子生成Ag,B极变粗,A为负 Na[A1(OH).]、H,而Mg不发生反应,因此A1为负 极,Zn失电子生成铲离子,A极变细,C正确;Fe与 极,Mg为正极,电子从铅片流向钱片,C正确;根据上 FeCl。溶液反应生成FeCl,A是石墨为正极,质量不 述三个实验可知:铅作原电池的正极或负极与电极材 变,B是Fe为负极,Fe失电子生成亚铁离子,B极变细, 料、电解质溶液有关,D正确。 D错误。 12.解析(1)若断开K,直接与疏酸铜发生反应乙n十 7.解析(1)打开K,铲与疏酸铜接触,置换出铜,可以看 CuSO --ZnSO.十Cu,锋片上有氧化还原反应发生. 到铲棒上附着有红色固体。(2)关闭K,形成原电池,铎 没有形成闭合电路,不能构成原电池,导线上无电流 作负极,碳作正极,溶液中的Cu2在碳棒上得到电子生 产生。 (2)连接K,构成原电池,碎是负极,铲失电子发生氧化 的Ne,反应体系中各物质的浓度不变,化学反应速率不 反应,铎片上的电极反应式为Zn-2e---Zn2+。铜 变,C项不符合题意;将容器的容积缩小一半,反应物、 片发生反应Cu2 +2e---Cu,2min后测得锋片和 生成物的浓度均增大,化学反应速率加快,D项符合 铜片之间的质量差为2.58g,设导线中通过电子的物 题意。 质的量为xmol。则铎片消耗0.5xmol乙n、铜片生成 5.D 增大浓度、增大接触面积、升高温度等均可加快反 0. 5x mol Cu,0.5x(65+64)-2.58,x=0.04 mol 应速率。C、D中的温度、浓度均比A、B中大,则C、D (3)电极的电子一部分传给铜电极,发生原电池反 中反应速率快,D中接触面积大于C中接触面积,则D 应,同时铲电极上也发生置换反应,电极反应负极为 中反应速率最快。 Zn-2e--Zn②+,正极为Cu?++2e---Cu,铜片 6.D 由题图可知,t~t2生成的CO气体最多,A正确; 25.6g-0.4mol,则电 质量增加25.6g,即n(Cu)一 O~t随着反应的进行,反应物的浓度是减小的,但反 64g/mol 应速率是增大的,这说明反应一定放热,温度升高,反应 路中转移的电子为0.8mol,铲片减少了32.5g,铲失 速率加快,B正确;C项表达式正确;将碳酸固体研成 粉末,接触面积增大,反应速率加快,而曲线乙的速率比 65g/mol 装置消耗的化学能转化为电能的百分比为0.8mol 曲线甲慢,D错误。 1 mol 7.D 若经2s后测得C的浓度为0.9mol·L-1,根据该 100%-80.0%。 变量之比等于计量系数之比得到A的浓度改变量为 (4)11s前,铭与浓硝酸发生反应,原电池的负极是铅, _0.6mol·L-0.3mol·L-1·s-1,故①正确;根 0.6mol·L-1,用物质A表示的平均反应速率为v(A) 正极为硝酸根得电子,电极反应式为:NO十e十 2s 2H+_-NOA+HO 据①分析类似得到B的浓度改变量为0.3mol·L-1 (5)ts后,随着反应的进行,铅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。 用物质B表示的平均反应速率为v(B)-0.3mol·L-1ì 2s 答案(1)有 无 -0.15mol·L-1·s-1,故②错误;2s时,物质A的转 (2)Zn-2e---Zn2+ 0.04 (3)80.0% (4)NO+e+2H+-NO+HC (5)随着反应的进行,铅表面钝化形成氧化膜阻碍反应 速率之比等于计量系数之比得到用A、B、C来表示反应 进行,此时铜作负极,电流方向相反 速率,其速率之比为2:1:3,故④正确。 作业(十一) 化学反应的快慢 8.解析 (1)5min时生成3molC,则消耗A的物质的量 效 为1mol,消耗B的物质的量为2mol,5min末A的物 1.D 材料老化过程是化学反应过程,材料生产过程中添 质的量浓度为4mol-1mol-1.5mol·L-1; 加抗老化助剂是为了减缓材料老化速率,故A不符合 2L 题意;水果成熟过程是化学反应过程,水果箱中放置乙 (2)前5min内o(B)-22Xmomin 2mol0.2mol·L-1 利是为了加速水果成熟,故B不符合题意;发是化 学反应过程,慢头制作过程中用醉头发肆,是为了加速 .min-1; 发速率,故C不符合题意;病毒通过气溶胶传播不是 (3)(B).v(D)=2:n=0.2mol·I-1.min-1; 化学反应过程,与化学反应速率无关,故D符合题意。 0.2mol·L-1·min-1-1:1,n-2。 2.B 反应物A是固体,浓度视为定值,通常不用其表示 (4)比较反应速率的大小时应换算为用同一物质表示的 反应速率,A错误;同一反应中,用各物质表示的反应速 反应速率再比较或比较反应速率一该物质的化学计量 率之比等于对应物质的化学计量数之比,B正确;v(B) 数的相对大小。 答案(1)1.5mol·L-1 (2)0.2mol·L-1.min-1 2min (3)2(4)① 2min内的平均速率,C错误;随着反应的进行,反应物 9.解析(1)通过观察两试管中产生气泡的快慢,可比较 的浓度逐渐降低,反应速率逐渐减小,所以2min内用B 氛化铁和磕酸铜的催化效果。但氛化铁与疏酸铜所含 和C表示的化学反应速率都减小,D错误。 的阴离子种类不同,要准确比较Fe3+和Cu2+对H2O 3.B 各物质的反应速率之比等于化学方程式中对应物质的 分解的催化效果,选择的试剂中阴离子种类要相同才合 化学计量数之比。v(A)-3.0mol·L-1-1.8mol·L-1 理。(3)①0~4min生成气体的总体积是60mL。②生 2s 成20mL.气体,所用时间是1min。③反应速率越快, =0.6 mol·L-1.s-1,v(B)1.0 mol·L-1-0.6 mol·L-1 2s 斜率越大,则A、B、C、D各点的反应速率快慢的顺序为 -o. 2 mol·L-1.s1.(c)-0.8 mol·L-1-0_ DC>B>A。④随着反应的进行,H2O。溶液的浓度 2s 逐渐减小,因此反应速率逐渐减慢。 0.4mol·L-1.s-1。化学计量数之比为0.6:0.2:0.4. 答案 (1)产生气泡的快慢 不合理 FeCl。和CuSO 即3:1:2。 中的阴离子种类不同 4.D 降低温度,反应速率降低,A项不符合题意;C为固 (2)产生40mL气体所需的时间 (3)①60 ) ②1 ③D C B A 体,其浓度视为常数,增加C的量对于化学反应速率无 ④随着反应的进行, 影响,B项不符合题意;保持容积不变,充入不参与反应 H2O。溶液的浓度减小,反应速率减慢 50