化学反应与能量变化化学反应与电能课时作业【新教材】2022年高一化学（人教版）

第2课时化学反应与电能必备知识基础练进阶训练第一层知识点一化学能转化为电能1.下列说法错误的是()A．燃煤发电是将化学能通过热能间接转化为电能B．化学能可通过氧化还原反应直接转变为电能C．化学电池是将化学能转化为电能的装置D．在化学反应中，化学能转化为电能必须先将化学能转化为热能，热能再转化为机械能，机械能再转化为电能2．下列关于原电池的叙述正确的是()A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B．原电池是将化学能转化为电能的装置C．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原D．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极3．“储存”在物质内部的化学能可通过原电池转化为电能，如图所示是某同学设计的几种装置，其中能构成原电池的是()A．③⑤⑦B．③④⑤C．④⑤⑦D．②⑤⑥4．下列反应不可用于设计原电池的是()A．2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2OB．Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓C．Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑D．4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)35．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生大量气泡的是()6．某实验兴趣小组按下图装置实验后，所记录内容合理的是()实验记录①Cu为正极，Zn为负极；②Zn质量减少，Cu质量增加；③SOeq\o\al(2－,4)向Cu极移动；④电子流向：由Zn经导线流入Cu片；⑤Zn电极发生还原反应；⑥正极反应式：Cu2＋＋2e－=Cu。A.②③④B．①②④⑥C．①②④⑤D．②③⑤⑥7.(双选)某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是()A．负极反应为Zn－2e－=Zn2＋B．碳棒上有气泡产生C．可将电能转化为化学能D．电子由碳棒经导线流向锌片8.如图所示装置，电流表指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是()A．B极为原电池的正极B．A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸C．C中阳离子向A极移动D．A极发生氧化反应知识点二化学电池9.下列电池不属于二次电池(可充电电池)的是()10．下列有关电池的说法不正确的是()A．燃料电池属于二次电池B．铜锌原电池工作时，电流沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰干电池中，锌电极是负极11.如图所示，锌锰干电池在放电时总反应方程式可表示为Zn(s)＋2MnO2＋2NHeq\o\al(＋,4)=Zn2＋＋Mn2O3(s)＋2NH3↑＋H2O，在此电池放电时，正极(碳棒)上发生反应的物质是()A．ZnB．碳C．MnO2和NHeq\o\al(＋,4)D．Zn2＋和NH312．据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量大，而且没有铅污染。其电池反应为2Zn＋O2=2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是()A．锌为正极，空气进入负极反应B．负极反应为Zn－2e－=Zn2＋C．正极发生氧化反应D．电解液肯定为强酸13．已知铅蓄电池放电过程可以表示为PbO2＋2H2SO4＋Pb=2PbSO4＋2H2O下列关于铅蓄电池的说法正确的是()A．Pb为正极，PbO2为负极B．正极电极反应式为PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋=PbSO4＋H2OC．硫酸溶液中，H＋移向负极D．放电一段时间后，SOeq\o\al(2－,4)浓度减小14．我国成功研制出新型“海水电池”。电池反应为4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3。下列关于该电池的说法不正确的是()A．铝片作负极B．海水作电解质溶液C．电池工作时，O2失去电子D．电池工作时实现了化学能向电能的转化15．碱性电池具有容量大，放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌－锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)=Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列说法错误的是()A．电池工作时，锌失去电子B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－=Mn2O3＋2OH－(aq)C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．外电路中每通过mol电子，锌的质量理论上减小g16．(双选)有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是()A．每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole－B．负极上CH4失去电子，电极反应式CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2OC．负极上是O2获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．电池放电后，溶液pH不断升高关键能力综合练进阶训练第二层一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1．如图所示装置中观察到电流计指针偏转，M棒变粗、N棒变细，以此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是()选项MNPA锌铜稀硫酸溶液B铜铁稀盐酸溶液C银锌硝酸银溶液D锌铁硝酸铁溶液2．X、Y、Z、W四种金属片浸在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示：则四种金属的活动性由强到弱的顺序为()A．Z>Y>X>WB．Z>X>Y>WC．Z>Y>W>XD．Y>Z>X>W3．以海水为电解质的Mg－AgCl电池在军事上可用作电动鱼雷的电源，其电池反应的离子方程式为2AgCl＋Mg=Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。该电池工作时，下列说法正确的是()A．海水中的NaCl被氧化B．Mg电极发生还原反应C．电流由Mg经外电路流向AgClD．正极反应为AgCl＋e－=Ag＋Cl－4．锂—空气电池原理模型如图所示。下列说法不正确的是()A．电池正极可以吸附空气中氧气作为氧化剂B．正极反应为2Li＋＋O2＋2e－=Li2O2C．电解质能传递锂离子和电子，不可以用水溶液D．负极反应为Li－e－=Li＋5．有四种燃料电池：A．固体氧化物燃料电池B．碱性氢氧化物燃料电池C．质子交换膜燃料电池D．熔融盐燃料电池下面是工作原理示意图，其中正极反应生成水的是()二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。6．按下图装置进行实验，若x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示()A．a棒的质量B．b棒的质量C．c(Ag＋)D．溶液的质量7．如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是()A．该电池的负极反应式为：CH3CH2OH＋3H2O－12e－=2CO2↑＋12H＋B．该电池的正极反应式为：O2＋4e－＋4H＋=2H2OC．电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量8.流动电池是一种新型电池。其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示，电池总反应为Cu＋PbO2＋2H2SO4=CuSO4＋PbSO4＋2H2O。下列说法不正确的是()A．a为负极，b为正极B．该电池工作时PbO2电极附近溶液的pH增大C．a极的电极反应为Cu－2e－=Cu2＋D．调节电解质溶液的方法是补充CuSO49．马航失联事件震惊中外，事件发生后，联合搜救部门启用了“金枪鱼”水下搜救器展开水下搜救，其中Al—Ag2O电池是一种可用作水下动力的优良电源，其原理如图所示。该电池工作时总反应式为2Al＋3Ag2O＋2NaOH=2NaAlO2＋6Ag＋H2O，则下列说法错误的是()A．工作时正极发生还原反应，且正极质量逐渐变大B．当电极上生成gAg时，电路中转移的电子为molC．Al电极的反应式为Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2OD．工作时电解液中的Na＋移向Ag2O/Ag电极三、非选择题10.Ⅰ.被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池。右图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒。当氧气和氢气分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流。试回答下列问题：(1)燃料电池的优点是________________________________________________________________________；电解质溶液中的OH－移向____极(填“负”或“正”)。(2)写出氢氧燃料电池工作时正极反应式：__________________________________。(3)若将此燃料电池改进为直接以甲烷和氧气为原料进行工作时，负极反应式为________________________________________。(4)利用该装置可以处理氮的氧化物和NH3尾气，总反应为：6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O，负极反应式为________________________________________________________________________。Ⅱ.将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，若该电池中两电极的总质量为80g，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41g，试计算：(1)产生氢气的体积(标准状况)为__________。(2)通过导线的电子数为__________(用NA表示)。学科素养升级练进阶训练第三层1．实验探究是提高学习效果的有力手段。陈颖同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是()A．若将图1装置的Zn、Cu下端接触，Zn片逐渐溶解，Cu片上能看到气泡产生B．图2中H＋向Zn片移动C．若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快D．图2与图3中，Zn片减轻的质量相等时，正极产物的质量比为1︰322.某课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光，装置如图。下列说法错误的是()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．如果将铝片换成银片，电路中的电流方向相反D．如果将硫酸换成NaOH溶液，LED灯也会发光3．(素养题—科学态度与社会责任)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示，其中NH3被氧化为常见的无毒物质。下列说法错误的是()A．溶液中OH－向电极a移动B．电极b上发生还原反应C．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2OD．理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为3︰44．2020年一场突如其来的新冠肺炎席卷全球，该病最明显的症状就是出现发热，市售体温枪能快速的检测人体体温，该体温枪所用的电池具有使用寿命长、容量大等特点，应用十分广泛。该种电池由氧化银作为正极，金属锌粉作为负极，电解液为氢氧化钾或氢氧化钠，电池的总反应方程式为Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag，根据信息回答下列问题：(1)该电池在测体温时，将________能转化为______能。(2)放电时，负极电极反应：________________________________________________________________________；正极电极反应：________________________________________________________________________。(3)整个过程电解质溶液的pH值________(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)试计算在放电过程中转移3NA个电子时，正极______(填“增大”或“减小”)的质量为________。

第2课时化学反应与电能必备知识基础练1．答案：D解析：根据原电池原理，化学反应可以直接将化学能转变为电能，而燃煤发电是将化学能→热能→机械能→电能的过程。2．答案：B解析：构成原电池的正、负极可以是两种不同金属，也可以用金属电极与导电的非金属电极，如碳作电极，A错误；原电池是将化学能转化为电能的装置，B正确；原电池中电子流出的一极是负极，该极发生氧化反应，C错误；电流的方向是从正极经外电路流向负极，与电子流动的方向相反，D错误。3．答案：A解析：原电池的构成条件有：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应。根据原电池的构成条件及装置可知，③⑤⑦能构成原电池。4．答案：B解析：构成原电池的条件之一是能自发的进行氧化还原反应，Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓是非氧化还原反应，B不可用于设计原电池。5．答案：A解析：A项装置为原电池，Zn比Cu活泼，Zn为负极，Cu为正极，Cu上电极反应为2H＋＋2e－=H2↑，铜片上产生大量气泡，A符合题意；B、C项装置中没有自发进行的氧化还原反应，铜片上没有气泡产生，不符合题意；D项装置没有形成闭合回路，Zn与稀硫酸反应生成ZnSO4和H2，Zn片上产生气泡，Cu与稀硫酸不反应，铜片上没有气泡，不符合题意。6．答案：B解析：Zn比Cu活泼，Zn为负极，Cu为正极，①正确；铜为正极，发生反应：Cu2＋＋2e－=Cu，铜极质量增大，②⑥正确；原电池工作时，阴离子向负极移动，③错误；电子由负极经导线流向正极，即电子由Zn电极经导线流向Cu电极，④正确；Zn电极发生氧化反应，⑤错误。7．答案：AB解析：由图可知，Zn是活泼金属，为负极，失去电子，负极反应为Zn－2e－=Zn2＋，碳棒为正极，正极氢离子得到电子产生气泡，电子由锌片经导线流向碳棒，A、B正确，D错误；原电池中化学能转化为电能，C错误。8．答案：C解析：电流计指针偏转，证明形成了原电池，由于A极质量减少，B极上有气泡产生，则A是原电池的负极，发生氧化反应，B是原电池的正极，A、D正确；A是负极，B是正极，负极金属活动性大于正极，而且在正极有气泡产生，则溶液可能是酸，是H＋得到电子，变为H2逸出，因此A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸，B正确；根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，溶液C中阳离子向正极B极移动，C错误。9．答案：A解析：铅蓄电池、镍镉电池、锂离子电池等可以反复充电放电属于可充电电池，是二次电池，碱性锌锰电池不能充电，完全放电后不能再使用，是一次电池。10．答案：A解析：燃料电池不能反复充电使用，不属于二次电池，A错误；铜锌原电池中铜为正极，故电流为铜极流向锌极，而电子是由锌电极流向铜电极，B正确；原电池的实质即是化学能转化成电能，C正确；Zn失去电子生成Zn2＋，锌锰干电池中，锌电极是负极，D正确。11．答案：C解析：原电池正极是电子流入的一极，氧化剂在此电极得电子被还原。而总反应中MnO2所含Mn元素的化合价降低，说明MnO2被还原，为氧化剂。12．答案：B解析：根据原电池反应的原理，负极发生氧化反应，较活泼的金属作负极，因此Zn－2e－=Zn2＋是负极反应，正极发生还原反应。再根据电池总反应式，生成物是ZnO，ZnO能与强酸溶液反应，所以D项错误。13．答案：D解析：原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应；电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。根据总的方程式可知，Pb是还原剂，失去电子，作负极，正极是二氧化铅，A错误；正极得到电子，发生还原反应，正极电极反应式为：PbO2＋2e－＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋=PbSO4＋2H2O，B错误；原电池中阳离子向正极移动，C错误；反应中消耗SOeq\o\al(2－,4)，生成硫酸铅固体，因此放电一段时间后，SOeq\o\al(2－,4)浓度减小，D正确。14．答案：C解析：根据电池反应方程式可知，Al失电子发生氧化反应生成Al(OH)3，Al作负极，O2在正极得电子被还原，A正确，C错误；海水中含有氯化钠等电解质，可导电，作电解质溶液，B正确；原电池为化学能转化为电能的装置，D正确。15．答案：C解析：由电池总反应知，Zn化合价升高，失去电子，发生氧化反应，作原电池负极，电极反应式为：Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2，MnO2化合价降低，得到电子，发生还原反应，作原电池正极，电极反应式为：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－=Mn2O3＋2OH－(aq)，A、B选项正确；电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，C错误；由负极反应式Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2知，外电路中每通过mol电子，消耗mol锌，锌的质量理论上减小g，D正确。16．答案：AB解析：本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用，首先要判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子反应还是得电子反应，若发生的是失电子反应，该电极是原电池的负极，反之是正极。CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中燃烧的反应，即CH4→CO2，严格地讲，生成的CO2还会与KOH反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O,1molCH4参加反应有8mole－发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－。虽然正极产生OH－，负极消耗OH－，但从总反应CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O可看出会消耗KOH，所以电池放电时溶液的pH不断下降，故A、B正确；C、D错误。关键能力综合练1．答案：C解析：根据题意：M棒变粗、N棒变细可知，N极是负极，M是正极，且N极材料比M极活泼，A、D两项M极材料比N极活泼，不符合题意；B项M极上产生氢气，质量不增加，不符合题意，C符合题意。2．答案：A解析：组成原电池时，负极金属较为活泼，甲中Z为负极，则活泼性Z>Y；乙中X上有气泡产生，X为正极，则活泼性Y>X；根据丙中电子流动的方向可知，Z为负极，则活泼性Z>W；丁中W上发生还原反应，W为正极，则X为负极，活泼性X>W；所以活泼性：Z>Y>X>W。3．答案：D解析：由电池反应的离子方程式可知，氯化钠中元素没有发生化合价的变化，故A错误；镁电极失去电子，发生氧化反应，故B错误；电流从正极流向负极，镁为负极，则电流由AgCl经外电路流向Mg，故C错误；正极上氯化银得到电子生成银，电极反应为AgCl＋e－=Ag＋Cl－，故D正确。4．答案：C解析：正极发生还原反应，则电池正极可以吸附空气中O2作氧化剂，A项正确；O2得到电子，发生还原反应，电极反应式为2Li＋＋O2＋2e－=Li2O2，B项正确；电子从锂电极流出，流经外接导线，流入多孔电极，电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C项错误；Li失去电子发生氧化反应，作负极，电极反应式为Li－e－=Li＋，D项正确。5．答案：C解析：该电池为固体氧化物燃料电池，正极通入空气，负极通入氢气，正极的电极反应式为O2＋4e－=2O2－，正极没有水生成，A错误；该电池为碱性氢氧化物燃料电池，正极通入氧气，负极通入氢气，正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，正极没有水生成，B错误；该电池为质子交换膜燃料电池，正极通入空气，负极通入氢气，正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，正极生成了水，C正确；该电池为熔融盐燃料电池，正极通入氧气和二氧化碳，负极通入一氧化碳和氢气，正极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)，正极没有水生成，D错误。6．答案：AC解析：根据图中装置可判断，Fe、Ag、AgNO3构成的原电池中，Fe和硝酸银之间发生氧化还原反应，所以c(Ag＋)减小，活泼金属Fe为负极，铁本身失电子，即a棒质量减轻，Ag为正极，正极b棒上析出金属银，即b棒质量增加，A、C正确，B错误；负极上金属铁本身失电子，正极Ag上析出金属银，所以溶液的质量是增加了Fe，但是析出了Ag，在转移电子数相等情况下，析出的金属质量多，所以溶液质量减轻，但不能为零，D错误。7．答案：A解析：由图示可知，呼气时进去的是CH3CH2OH，出来的是CH3COOH，故A错误；氧气得电子生成H2O，故B正确；电流由正极(通O2)流向负极，故C正确；酒精含量高，转移的电子数多，电流大，故D正确。8．答案：D解析：根据电池总反应Cu＋PbO2＋2H2SO4=CuSO4＋PbSO4＋2H2O，则铜失电子发生氧化反应作负极，PbO2得电子发生还原反应作正极，a为负极，b为正极，A、C正确；正极电极反应式为：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O，H＋被消耗，所以PbO2电极附近溶液的pH增大，B正确；由电池总反应知，调节电解质溶液的方法是补充H2SO4，D错误。9．答案：AB解析：原电池工作时，正极发生还原反应，该反应中氧化银被还原为银，正极的质量减小，A错误；当电极上析出molAg时，电路中转移的电子为mol，B错误；原电池工作时Al作负极，电极反应为Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，C正确；原电池工作时阳离子向正极移动，即Na＋向Ag2O/Ag极移动，D正确。10．答案：Ⅰ.(1)能量利用率高，绿色无污染负(2)2H2O＋O2＋4e－=4OH－(3)CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O(4)2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2OⅡ.(1)L(2)解析：(1)燃料电池的优点是能量利用率高，绿色无污染。根据原电池工作原理，电解质溶液中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。(2)正极上是氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－=4OH－。(3)负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。(4)由6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O判断，NO2为氧化剂在正极参加反应，NH3为还原剂在负极参加反应，负极反应式为2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O。Ⅱ.(1)该电池中两电极的总质量为80g，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41g，质量减少了39g，则参加反应的锌为39g，产生标准状况下氢气的体积为：39g/65g·mol－1×·mol－1＝L。(2)通过