6.3.1化学能转化为电能（分层练习）-高一化学同步课堂（苏教版2019必修第二册）（解析版）

第第页6.3.1化学能转化为电能课后分层练课后分层练1．如图装置所示，铜片上发生的反应为()A．Zn2＋＋2e－=ZnB．2H＋＋2e－=H2↑C．Zn－2e－=Zn2＋D．Cu2＋＋2e－=Cu[答案]B[解析]根据图示可知，该装置为原电池，由于还原性Zn>Cu，所以Zn是负极，发生氧化反应，Cu是正极，H＋在正极上得到电子，发生还原反应，电极反应式是2H＋＋2e－=H2↑。2．利用化学反应：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu，可以设计出一种原电池。该原电池工作时()A．Fe为正极B．Cu为负极C．负极上发生氧化反应D．正极上发生氧化反应[答案]C[解析]由于金属活动性Fe>Cu，所以Fe是负极，Cu是正极，在负极Fe上发生氧化反应：Fe－2e－=Fe2＋，在正极Cu上发生还原反应：Cu2＋＋2e－=Cu。3.如图为番茄电池装置示意图,下列说法正确的是()A.铜片上发生氧化反应B.电子由锌片通过导线流向铜片C.锌片质量减小,发生还原反应D.番茄中的阳离子移向锌片[答案]B[解析]番茄汁呈酸性,属于电解质溶液,可以导电;锌片和铜片通过导线连接,插入番茄中形成原电池,由于Zn比Cu活泼,则锌片是负极,失电子发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,生成的Zn2+进入电解质溶液中,故锌片质量减小,C错误。铜片是正极,溶液中H+得电子发生还原反应生成H2,A错误。原电池中,电子由负极流向正极,故电子由锌片通过导线流向铜片,B正确。电解质溶液中阳离子移向正极,故番茄中的阳离子移向铜片,D错误。4.为将反应2Al+6H+2Al3++3H2↑的化学能转化为电能,下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)()[答案]B[解析]A、B、C三项中的装置均能将化学能转化为电能,A项中反应为2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H25.如图所示装置中,可观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细。下表所列M、N、P物质中,可以组合成该装置的是()选项MNPA锌铜稀硫酸B铜铁稀盐酸C银锌硝酸银溶液D锌铁硝酸铁溶液[答案]C[解析]M棒变粗,N棒变细,说明N棒是负极,金属活动性相对于M棒较强。M棒变粗说明M棒上有金属析出。6．原电池工作原理的发现极大地推进了现代化的进程，改变了人们的生活方式。关于如图所示原电池的说法不正确的是()A．该装置中的铜片上有气泡产生B．电子由锌片经导线流向铜片C．铜片上发生的反应是Cu2＋＋2e－=CuD．该装置中H＋向正极移动[答案]C[解析]Cu作正极，氢离子在Cu电极得电子转化为氢气，因此该装置中的铜片上有气泡产生，A正确；锌作负极，铜作正极，电子从负极锌沿导线流向正极，B正确；该装置中，正极上氢离子得电子，所以铜片上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑，C不正确；原电池装置中阳离子向正极迁移，因此H＋向正极移动，D正确。7．如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片。若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是()A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸B．b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液C．a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液[答案]C[解析]电流表指针发生偏转，有电流通过，是原电池装置，a极上有大量气泡生成，a为正极，b为负极，H＋在a极上被还原成H2，即a为正极是碳棒，b为负极是铁片，烧杯中溶液为硫酸，C项符合。8．某原电池的电池反应为Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，与此电池反应不符合的原电池是()①铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池②石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池③铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池④银片、铁片、Fe(NO3)2溶液组成的原电池A．①②B．②③C．③④D．②④[答案]C[解析]根据电池反应Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋可知，Fe为负极，比Fe不活泼的金属或非金属导体作正极，含Fe3＋的溶液为电解质溶液。9．某兴趣小组依据反应Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu探究原电池的工作原理，将质量相等的铁片和碳棒用导线相连后浸入硫酸铜溶液中构成如图所示装置，当两电极质量相差18g时，通过导线转移的电子的物质的量为()A．0.15mol B．0.3molC．1.5mol D．3mol[答案]B[解析]总反应式为Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu，一段时间后，两电极质量相差18g，负极铁逐渐溶解，正极逐渐析出铜，若转移2mol电子，两极质量差为56g＋64g＝120g，则两电极质量相差18g时，通过导线转移的电子的物质的量为eq\f(18g,120g)×2mol＝0.3mol。10．如图实验为研究金属腐蚀的实验。下列相关说法正确的是()A．铁表面的反应为Fe－3e－=Fe3＋B．红色首先在食盐水滴的中心出现C．食盐水中有气泡逸出D．红色物质为Fe2O3·xH2O[答案]D[解析]A项，负极上发生的电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，错误；B项，食盐水滴周围液体少，氧气量多，所以红色首先在食盐水滴的周围出现，错误；C项，正极上发生的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，所以食盐水中没有气泡逸出，错误。11．下列关于金属材料的锈蚀说法不一，其中没有科学道理的是()A．金属接触水和空气锈蚀加快B．改变金属的内部结构形成合金能抵御金属锈蚀C．金属表面刷油漆可以抵御金属锈蚀D．不断擦去铝表面的锈能抵御铝的继续锈蚀[答案]D[解析]A项，金属接触水和空气锈蚀加快，正确；B项，铁中掺入铬和镍等金属改变内部结构，制成不锈钢可以防腐蚀，所以改变金属的内部结构能抵御金属锈蚀，正确；C项，金属防锈的措施之一是在金属表面刷油漆，正确；D项，不断擦去铝表面的锈，使得内部金属暴露出来，加快了铝的腐蚀而不是抵御铝的继续锈蚀，错误。12．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：甲乙丙丁则四种金属的活动性由强到弱的顺序为()A．Z>Y>X>W B．Z>X>Y>WC．Z>Y>W>X D．Y>Z>X>W[答案]A13．由Fe和Pt构成的原电池装置如图所示，下列叙述正确的是()A．该装置中Pt为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．该装置中Fe为负极，电极反应为Fe－2e－=Fe2＋C．溶液中Na＋向Fe极移动D．该原电池装置的最终产物是Feeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH))2[答案]A[解析]该装置中Pt为正极，氧气发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，A项正确；该装置中Fe为负极，电极反应为Fe－2e－＋2OH－=Feeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH))2,B项错误；Fe是负极，Pt是正极，因此溶液中Na＋向Pt极移动，C项错误；氢氧化亚铁易被氧化，因此该原电池装置的最终产物是Feeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH))3,D项错误。14.市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝,启用时,打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后,会发现有大量铁锈存在。(1)“热敷袋”放出的热量是利用铁发生反应放出热量。

(2)炭粉的主要作用是。

(3)加入氯化钠的主要作用是。

(4)木屑的作用是。

[答案](1)氧化(2)与铁、NaCl溶液构成原电池,并作为正极,加速铁的氧化(3)溶于水形成电解质溶液(4)让“热敷袋”产生的热量均匀地向外散失、传递[解析]日常生活中铁生锈过于缓慢,热量的释放也非常缓慢,难以觉察到。倘若提供适当的条件(如电解质溶液、导电且不活泼的固体物质)让铁成为原电池的负极材料,铁的氧化速率就会增大。木屑的作用是让“热敷袋”产生的热量均匀地向外散失、传递。15．利用原电池原理可比较金属的活泼性，原电池中，作负极的金属活动性一般比作正极的金属活动性强。结合相关知识解答下列问题。由A、B、C三种金属按表中装置进行实验：装置甲乙现象A不断溶解，B上产生气泡C的质量增加，B的质量减轻(1)在甲中，金属片________(填“A”或“B”)发生氧化反应。(2)在乙中，金属片________(填“B”或“C”)作负极。(3)如果把B、C用导线连接后同时浸入稀硫酸溶液中，有一电极产生气泡。则金属片________(填“B”或“C”)上有气泡产生。(4)上述三种金属的活动性顺序是________。[答案](1)A(2)B(3)C(4)A>B>C11．为将反应2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)()ABCD[答案]B2.下列关于如图所示原电池装置的叙述正确的是()A.铜片是正极,电极上发生氧化反应B.铜片质量逐渐减少C.电流从锌片经导线流向铜片D.铜离子移向铜片被还原[答案]D[解析]Zn比Cu活泼,形成原电池时,铜片是正极,该电极上发生还原反应,A错误;铜片上发生的反应为Cu2++2e-Cu,则铜片质量增加,B错误;锌片是负极,铜片是正极,则电流由铜片经导线流向锌片,C错误;电解质溶液中阳离子移向正极,故Cu2+移向铜片,并得电子被还原为Cu,D正确。3.X、Y、Z、M、N代表五种金属单质,有以下反应:①Y与M用导线连接放入稀硫酸中,M上冒气泡;②M、N为电极,与N的盐溶液组成原电池,电子从M极流出,经过外电路流入N极;③Z+2H2O(冷水)Z(OH)2+H2↑;④水溶液中,X+Y2+X2++Y。则这五种金属的活泼性由强到弱的顺序为()A.Z>X>Y>M>N B.Z>Y>X>M>NC.Z>X>Y>N>M D.X>Y>M>N>Z[答案]A[解析]①Y与M用导线连接放入稀硫酸中,形成原电池,M上冒气泡,则M是正极,活泼性:Y>M;②M、N为电极,与N的盐溶液组成原电池,电子从M极流出,经过外电路流入N极,则M是负极,活泼性:M>N;③Z能与冷水反应生成H2,则Z是非常活泼的金属;④X能置换出Y,则活泼性:X>Y,综上所述,金属的活泼性:Z>X>Y>M>N。4.某同学用如图所示实验来探究构成原电池的一般条件,下列说法正确的是(提示:苯是非电解质)()A.左瓶的灯泡发光 B.右瓶的铜棒变粗C.右瓶中铁棒为正极 D.左瓶:Fe-2e-Fe2+[答案]B[解析]苯是非电解质,不能导电,Fe和Cu相连插入苯中,不能形成原电池,故左瓶的灯泡不发光,A、D均错误;右瓶中Fe和Cu相连插入CuSO4溶液中,形成原电池,Fe是负极,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,Cu是正极,电极反应式为Cu2++2e-Cu,故右瓶的铜棒变粗,B正确,C错误。5.某小组为研究电化学原理,设计如图装置。下列叙述正确的是()A.a和b不连接时,铁片上会有H2产生B.a和b用导线连接时,铁片上发生的反应为Cu2++2e-CuC.a和b用导线连接时,电子由a流向bD.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色[答案]D[解析]a和b不连接时,铁和Cu2+发生置换反应而析出铜,没有氢气生成,错误;B项,a和b用导线连接时构成原电池,铁是负极,铁片上发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+,错误;C项,Fe比铜活泼,形成原电池时Fe为负极,则电子由b流向a,错误;D项,无论a和b是否连接,铁片均会溶解,都生成亚铁离子,溶液由蓝色变为浅绿色,D正确。6.如图所示,杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球,调节杠杆使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化)()A.杠杆不论为导体还是绝缘体,均为A端高B端低B.杠杆不论为导体还是绝缘体,均为A端低B端高C.当杠杆为绝缘体时,A端低B端高;为导体时,A端高B端低D.当杠杆为绝缘体时,A端高B端低;为导体时,A端低B端高[答案]D[解析]根据题意,若杠杆为绝缘体,滴入CuSO4溶液后,在铁球表面析出Cu,铁球质量增大,B端下沉;若杠杆为导体,滴入CuSO4溶液后,形成原电池,在铜球表面析出Cu,A端下沉。7．【实验目的】利用所学知识，设计原电池装置。【实验用品】电极：镁条、铜片、铁片等。【电解质】果汁(橙汁、苹果汁、柠檬汁等)。【其他】导线、金属夹、发光二极管、500mL烧杯。【实验方案】①Cu－Mg原电池，电解质溶液为橙汁；②Cu－Fe原电池，电解质溶液为苹果汁；③Fe－Mg原电池，电解质溶液为柠檬汁。【实验操作】用导线分别将三种方案中的金属片连接到金属夹上，分别将金属片两两插入到盛有果汁的三个500mL的烧杯中，将发光二极管两端分别接在三种方案中金属活动性不同的金属夹上。观察现象，连接方式如图所示。【实验现象】三种方案中发光二极管均发光。【实验结论】原电池把化学能转变为电能。回答问题：(1)连接装置时活泼金属接二极管的________极上，较不活泼金属接二极管的________极上。(2)在方案①②中铜作电极情况：________。(3)在方案①③中镁作电极情况：________。(4)在方案②③中铁作电极情况：________。(5)在方案③中负极反应为_________________________________________，正极反应为_____________________________________________________，总电池反应方程式为_______________________________________________。[答案](1)负正(2)铜均作正极(3)镁均作负极(4)方案②中铁作负极，方案③中铁作正极(5)Mg－2e－=Mg2＋2H＋＋2e－=H2↑Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑[解析]在原电池中较活泼金属作负极(连接二极管的负极)，较不活泼金属作正极(连接二极管的正极)。因金属活动性：Mg＞Fe＞Cu，故方案①②中Cu均作正极，①③中Mg均作负极，方案②中铁作负极，方案③中铁作正极。在方案③中负极反应为Mg－2e－=Mg2＋，正极反应为2H＋＋2e－=H2↑，总电池反应方程式为Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑。8．有A、B两位学生均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序，并探究产物的有关性质，分别设计了如图所示的原电池，请完成下列问题：(1)①负极材料：A池________，B池________。②电极反应式：A池：正极：__________________，负极：___________________。B池：正极：__________________，负极：_____________。(2)B池总反应的离子方程式为____________________________。(3)写出反应的化学方程式：_____________________________________________。[答案](1)①MgAl②2H＋＋2e－=H2↑Mg－2e－=Mg2＋2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O(2)2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑(3)A池：Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑B池：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑9．利用生活中或实验室中常用的物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计一个原电池。请填写下列空白：(1)实验原理：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(2)实验用品：电极(________、________)、稀硫酸、________、____________、耳机(或者电流计)(填写所缺的实验用品)。(3)实验装置如图。(4)原电池设计及注意的问题：①按如图所示装置连接好实验仪器，注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出，如果没有，可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意：接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的)，这时可以听见耳机发生“嚓嚓嚓……”的声音。其原因是在原电池中，由化学能转化为____________，在耳机中又由__________转化为声音这种能量。②如果将装置中的耳机改为电流计，则铁钉应该接电流计的________极，电极反应是__________________________，发生了_________反应；铜钉应该接电流计的_______极，电极反应是________________，发生了__________反应。[答案](2)铁钉或铁条铜钉(其他的惰性电极如铅笔芯、铂等都正确)烧杯导线(4)①电能电能②负Fe－2e－=Fe2＋氧化正2H＋＋2