2025版新教材高中化学第2章化学键化学反应规律第2节化学反应与能量转化第2课时化学反应能量转化的重要应用-化学电池课时作业鲁科版必修第二册

第2课时化学反应能量转化的重要应用——化学电池必备学问基础练进阶训练第一层学问点1原电池的构造及原理1.下列有关原电池的说法中不正确的是()A．在内电路中，电子由正极流向负极B．原电池的正、负极材料不肯定都参加反应C．原电池工作时，正极上发生还原反应D．原电池工作时，可能会伴随着热量改变2.对于锌、铜和稀硫酸组成的原电池(如图)，下列说法错误的是()A．负极电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋B．溶液中SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))向负极移动C．电子由Zn片通过稀硫酸流向Cu片D．铜片上有气泡产生3．下列各装置中的电解质均为稀硫酸，能构成原电池的是()4．如图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某试验爱好小组同学做完试验后，在读书卡片上记录如下：卡片上的描述合理的是()A．①②③B．③④⑤C．①⑤⑥D．②③④5．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.某原电池，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，烧杯中的溶液为稀硫酸B．a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，烧杯中的溶液为稀硫酸D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液7．按下图装置试验，若x轴表示流出负极的电子的物质的量，则y轴应表示()①c(Ag＋)②c(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的质量A．①③ B．③④C．①②④ D．②学问点2设计原电池及原电池的分类8.某小组为探讨电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是()A.a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－=CuC．无论a和b是否连接，铁片均会溶解D．a和b用导线连接后，Fe片上发生还原反应，溶液中的Cu2＋向铜电极移动9．下列反应从原理上不行以设计成原电池的是()①CaO＋H2O=Ca(OH)2②NaOH＋HCl=NaCl＋H2O③2H2O=2H2＋O2④2CO＋O2=2CO2A．①② B．①②③C．①②④ D．②③④10．下列装置中能形成原电池的是()A．①③⑤B．②④⑥C．①⑤⑥D．②③④11．如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法不正确的是()A.铜片表面有气泡生成，且溶液中SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))向该电极移动B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转化C．假如将硫酸换成柠檬汁，导线中仍有电子流淌D．假如将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变12．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(铝条均已除去氧化膜)()13．有A、B、C、D四块金属片，进行如下试验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电流由C经导线流向D；③A、C用导线相连后，同时浸入CuSO4溶液中，C极质量增加；④B、D用导线相连后，同时浸入CuSO4溶液中，Cu2＋移向D极被还原。据此推断四种金属的活动性依次为()A．A>B>D>C B．A>C>D>BC．C>A>B>D D．B>D>C>A14．一个原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，该反应的原电池的正确组成是()选项正极负极电解质溶液AZnCuCuCl2BZnCuZnCl2CCuZnH2SO4DCuZnCuSO415.M、N、P、E、F五种金属，已知：①M＋N2＋=N＋M2＋；②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，其中一极的电极反应式为E2＋＋2e－=E；④P、F组成原电池时，F发生氧化反应。则这五种金属的活动性依次是()A.F>P>M>N>E B．E>N>M>P>FC.P>F>N>M>E D．E>P>F>M>N关键实力综合练进阶训练其次层一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1．如图所示，烧杯内盛有浓HNO3，在烧杯中放入用铜线相连的铁、铅两个电极，已知原电池停止工作时，Fe、Pb都有剩余。下列有关说法正确的是()A．Fe比Pb活泼，始终作负极B．Fe在浓HNO3中钝化，始终不会溶解C．电池停止工作时，烧杯中生成了Fe(NO3)3D．利用浓HNO3作电解质溶液不符合“绿色化学”思想2．有甲、乙两位同学，他们一起做了水果电池的试验，测得数据如下表所示。试验电极材料水果品种电极间距/cm电压/mV1锌铜菠萝39002锌铜苹果36503锌铜柑橘38504锌铜西红柿37505锌铝菠萝36506锌铝苹果3450甲同学提出的问题，乙同学说明不正确的是()①甲：试验6中负极反应的反应式是什么？乙：铝失去电子变成Al3＋：Al－3e－=Al3＋。②甲：试验1和5电流方向为什么相反？乙：试验1中锌失去电子，电流由铜经导线到锌；试验5中铝失去电子，电流由锌经导线流向铝。③甲：水果电池的电压与哪些因素有关？乙：电压只跟水果的类型有关。A.③B．①C.①②③D．②③3.如图在盛有水的烧杯中，铁圈和铜圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。当心地从烧杯中心滴入硫酸铜溶液，片刻后可视察到的现象是(指悬吊的金属圈)()A.铁圈和铜圈左右摇摆不定B.保持平衡状态不变C.铁圈向下倾斜D.铜圈向下倾斜4．关于下图原电池的叙述错误的是()A.电池工作时，电流由a流向bB.微生物所在电极区放电时发生氧化反应C.放电过程中，H＋从正极区移向负极区D.正极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O5．由W、X、Y、Z四种金属按下列装置进行试验。下列说法不正确的是()装置甲乙丙现象金属W不断溶解Y的质量增加W上有气体产生A.装置甲中W作原电池负极B.装置乙中Y电极上的反应式为Cu2＋＋2e－=CuC.装置丙中溶液的c(H＋)不变D.四种金属的活动性强弱依次为Z>W>X>Y二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。6．一学生用如图装置探讨原电池原理。下列说法错误的是()A.(2)图中电子由Zn沿导线流向CuB.(3)图中Zn片增重质量与Cu棒减轻的质量之比为65∶64C.(1)图中铜棒上没有气体产生D.(2)图与(3)图中正极生成物质量比为1∶32时，Zn片减轻的质量相等7．在通风橱中进行下列试验：步骤现象Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色Fe表面产生少量红棕色气泡后，快速停止Fe、Cu接触后，其表面均产生红棕色气泡下列说法正确的是()A.Ⅰ中气体由无色变为红棕色的化学方程式为2NO＋O2=2NO2B.Ⅱ中现象是因为浓HNO3会使Fe表面覆盖一层爱护膜，阻挡Fe进一步反应，此反应不属于氧化还原反应C.对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3D.针对Ⅲ中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可推断Fe是否被氧化8.如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球，调整杠杆使其在水中保持平衡，然后当心地向烧杯中心滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向推断正确的是(试验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的改变)()A.当杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高、B端低B.当杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低、B端高C.当杠杆为绝缘体时，A端低、B端高；当杠杆为导体时，A端高、B端低D.当杠杆为绝缘体时，A端高、B端低；当杠杆为导体时，A端低、B端高9．常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的改变如图2所示，下列说法正确的是()A.0～t1时，原电池的负极是铜片B.0～t1时，正极的电极反应式是2H＋＋2e－=H2↑C.t1时，电流方向发生改变的缘由是Al在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻挡了Al进一步反应D.t1后，电子从铝经过导线流向铜三、非选择题10．某化学爱好小组为了探究铝电极在原电池中的作用，在常温下，设计并进行了以下一系列试验，试验结果记录如下。编号电极材料电解质溶液检流计指针偏转方向1Al、Mg稀盐酸偏向Al2Al、Cu稀盐酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀盐酸偏向石墨4Al、Mg氢氧化钠溶液偏向Mg5Al、Zn浓硝酸偏向Al试依据上表中的试验现象回答下列问题：(1)试验1、2中Al所作的电极(正极或负极)是否相同？________(填“是”或“否”)。(2)由试验3完成下列填空：①铝为________极，电极反应式：____________________________________________；②石墨为________极，电极反应式：__________________________________________；③电池总反应式：__________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)试验4中铝作负极还是正极？__________，理由是________________________________________________________________________。写出铝电极的电极反应式：_________________________________________________________________________________________________________________________。(4)说明试验5中检流计指针偏向铝的缘由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________(5)依据试验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。学科素养升级练进阶训练第三层1．下列说法中正确的是()①燃料电池的反应物可不储存在电池的内部②锌锰干电池是一次电池，铅酸蓄电池是二次电池③锂电池是新一代可充电电池④燃料电池作为汽车驱动能源已研发胜利A.②③④B．①②③④C.①②③D．①③④2．下列有关电池的说法不正确的是()A.手机上用的锂离子电池属于二次电池B.铅酸蓄电池是可充电电池，电池的正极材料为PbO2C.燃料电池是一种高效且对环境友好的新型电池D.铜锌原电池工作时，电子从铜电极沿外电路流向锌电极3．下列关于化学能转化为电能的四种装置的说法，正确的是()A.电池Ⅰ中锌是正极B.电池Ⅱ是一次性电池C.电池Ⅲ工作时，氢气发生还原反应D.电池Ⅳ工作时，电子由锌通过导线移向碳棒4．将干净的金属片A、B、C、D分别放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧(如图所示)。在每次试验时，记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下：金属电子流淌方向电压/VDD→Cu＋0.78CCu→C－0.15BB→Cu＋1.35AA→Cu＋0.30已知：构成两电极的金属活动性相差越大，电压表的读数越大。请依据表中数据推断：(1)最活泼的金属为________。(2)若滤纸改用NaOH溶液浸润，则在滤纸上能看到蓝色沉淀析出的是________金属，其负极的电极反应为__________________________________。若滤纸上析出沉淀为9.8g，则转移的电子数为________mol。第2课时化学反应能量转化的重要应用——化学电池必备学问基础练1．答案：A解析：原电池中，内电路不存在电子流淌，A错误；氢氧燃料电池的正、负极材料都不参加反应，B正确；原电池的正极上发生还原反应，负极上发生氧化反应，C正确；原电池工作时，可能会伴随着热量改变，D正确。2．答案：C解析：该装置中，锌失电子发生氧化反应，故作负极，电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋，A正确；原电池溶液中阴离子SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))向负极移动，B正确；电子从负极Zn片沿导线流向正极Cu片，电子不进入电解质溶液，C错误；铜作正极，正极上氢离子放电，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，故铜片上有气泡产生，D正确。3．答案：B解析：两种电极为同种物质，均可以和电解质溶液发生反应，故不会出现电流，不能构成原电池，A错误；两电极的活动性不同，Fe在电解质溶液中发生反应，两电极相互接触，构成闭合回路，故能构成原电池，B正确；两电极均不和电解质溶液反应，不能构成原电池，C错误；Fe可以和电解质溶液发生反应，但两个烧杯并没有构成闭合回路，不能构成原电池，D错误。4．答案：B解析：锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，①错误；依据原电池的工作原理，阳离子向正极移动，即向铜电极移动，②错误；电子从负极经外电路流向正极，即从锌电极经外电路流向铜电极，③正确；正极上发生反应2H＋＋2e－=H2↑，④正确；依据④的分析，通过1mol电子，产生0.5mol氢气，⑤正确；锌作负极，电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋，⑥错误。5．答案：C解析：A项、B项装置中Cu、Ag均不能与稀硫酸反应生成H2，所以铜电极上没有气泡产生；C项装置构成原电池，铜作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，产生气泡；D项没有形成原电池，Zn表面产生气泡，Cu表面无现象。6．答案：C解析：a极上有大量气泡生成，说明a是正极，应当是碳棒，负极b是铁片，烧杯中的溶液可以为稀硫酸，不行以为硫酸铜溶液，否则正极上会析出金属铜，A、B、D错误，C正确。7．答案：D解析：依据题图中装置试验，Fe、Ag、AgNO3溶液构成原电池，其中活泼金属Fe为负极，Ag为正极；b棒上的电极反应为2Ag＋＋2e－=2Ag，c(Ag＋)随着电子物质的量的增大渐渐减小，b棒质量随着电子物质的量的增大渐渐增大；NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))不参加原电池反应，c(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))不变；a棒的电极反应为Fe－2e－=Fe2＋，a棒质量随着电子物质的量的增大渐渐减小；原电池总反应为Fe＋2AgNO3=Fe(NO3)2＋2Ag，溶液的质量随着电子物质的量的增大渐渐减小；y轴随着电子物质的量的增大保持不变，只有②符合。8．答案：D解析：a和b不连接时，铁片和硫酸铜溶液发生化学反应，铁能将金属铜从其盐溶液中置换出来，所以铁片上会有金属铜析出，A正确；a和b用导线连接时，形成了原电池，铜作正极，发生的反应为Cu2＋＋2e－=Cu，B正确；a和b不连接时，铁片和硫酸铜溶液发生化学反应，铁能将金属铜从其盐溶液中置换出来，a和b用导线连接时，形成了原电池，加快了铁将金属铜从其盐溶液中置换出来的速度，因此无论a和b是否连接，铁片均会溶解，C正确；a和b用导线连接后，是原电池，Fe片为负极，发生氧化反应，溶液中的Cu2＋向铜电极移动，D错误。9．答案：B解析：能作为原电池的反应必需为能自发进行的氧化还原反应，①、②不是氧化还原反应，不能设计成原电池；③不能自发进行，不能设计成原电池；④为能自发进行的氧化还原反应，能设计成原电池，B正确。10．答案：D解析：①没有构成闭合回路，所以不能形成原电池；②③④装置符合原电池的构成条件，所以能形成原电池；⑤中电极材料相同，所以不能形成原电池；⑥蔗糖为非电解质，该装置不能发生自发的氧化还原反应，所以不能形成原电池；⑦没有构成闭合回路，所以不能形成原电池；依据以上分析可知，②③④正确，故选D。11．答案：A解析：铜锌原电池中，Cu作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以铜片表面有气泡生成，但溶液中的阴离子向负极移动，故A错误；原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转化为光能，故B正确；柠檬汁显酸性，也能作电解质溶液，所以将硫酸换成柠檬汁，仍旧构成原电池，导线中仍有电子流淌，故C正确；Cu金属性比Zn、Fe弱，形成原电池时Cu均作正极，所以将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变，仍旧由Cu电极(正极)流出，故D正确。12．答案：B解析：A项能构成原电池，铝作负极，但电池总反应为2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]－＋3H2↑，不符合题意；B项为原电池装置，铝的活泼性强于铜，铝作负极，电池总反应为2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑，符合题意；C项为原电池装置，但硝酸是氧化性酸，则电池总反应为Al＋4H＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=Al3＋＋NO↑＋2H2O，不符合题意；D项为电能转化为化学能的装置，不符合题意。13．答案：A解析：一般来说，原电池中金属活泼性：负极材料>正极材料；①A、B用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，A极为负极，则金属活泼性：A>B；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电流由C经导线流向D，则C是正极、D是负极，金属活泼性：D>C；③A、C用导线相连后，同时浸入CuSO4溶液，C极质量增加，则C极上得电子发生还原反应，C是正极、A是负极，金属活泼性：A>C；④B、D用导线相连后，同时浸入CuSO4溶液中，Cu2＋移向D极被还原，则D是正极、B是负极，金属活泼性：B>D；通过以上分析知，金属活动性依次为A>B>D>C。14．答案：D解析：电池总反应为Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，Zn失电子作负极，正极上电极反应为Cu2＋＋2e－=Cu，所以选取含有Cu2＋的溶液作为电解质溶液，正极选择比锌不活泼的金属即可，D项正确。15．答案：A解析：①M＋N2＋=N＋M2＋，可说明活动性M>N；②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡，说明P为负极，M为正极，则活动性P>M；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应式为E2＋＋2e－=E，说明E为正极，活动性N>E；④P、F组成原电池时，F发生氧化反应，说明F为负极，活动性F>P，则五种金属的活动性依次为F>P>M>N>E。关键实力综合练1．答案：D解析：起先时，浓硝酸使铁钝化，Pb失电子作负极，Fe为正极，后来硝酸浓度降低，Fe失电子作负极，Pb为正极，A错误；硝酸浓度降低后，Fe失电子作负极，Pb为正极，负极的反应式为Fe－2e－=Fe2＋，B错误；铁有剩余，铁和三价铁反应Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，生成亚铁离子，C错误；“绿色化学”思想指的是化学反应中没有污染性的物质生成、原子利用率高的反应，该电池利用浓HNO3作电解质溶液，浓硝酸反应产生二氧化氮，稀硝酸反应产生一氧化氮，都是污染性气体，D正确。2．答案：A解析：试验6中负极反应式为Al－3e－=Al3＋；因电极材料不同，故试验1与试验5的电流方向不同；依据试验2、6和试验1、5的比较可发觉，水果电池的电压还与两电极的材料有关，③不正确。3．答案：D解析：依据金属活动性依次可知铁的活动性强于铜，铁圈和铜圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。当心地从烧杯中心滴入CuSO4溶液后，该装置构成了原电池，铁作负极，失去电子，发生氧化反应生成亚铁离子，质量减小；铜作正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，在铜圈上析出，所以铜圈向下倾斜。4．答案：C解析：由原电池装置分析可得，b极Cm(H2O)n转化为CO2，C元素化合价上升，失去电子发生氧化反应，作负极，a极MnO2转化为Mn2＋，Mn元素化合价降低，得到电子发生还原反应，作正极，故a为原电池正极，b为负极，电池工作时，电流由正极流向负极，即由a流向b，A正确；放电时，微生物所在的电极区为电源的负极，发生氧化反应，B正确；H＋是阳离子，在原电池中，H＋从负极区移向正极区，C错误；a极MnO2转化为Mn2＋，Mn化合价降低，得到电子发生还原反应，作正极，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O，D正确。5．答案：C解析：金属W不断溶解，说明金属W失电子发生氧化反应，所以装置甲中W作原电池负极，A正确。装置乙中Y的质量增加，说明溶液中铜离子在Y极得电子生成铜单质，Y电极上的反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，B正确。W上有气体生成，说明氢离子得电子生成氢气，装置丙中c(H＋)减小，C错误。甲装置中金属W不断溶解，W是负极，活动性W>X；乙装置中Y的质量增加，Y是正极，活动性X>Y；丙装置中W上有气体产生，W是正极，活动性Z>W；所以四种金属的活动性强弱依次为Z>W>X>Y，D正确。6．答案：B解析：(2)图是原电池，活泼金属锌是负极，铜是正极，所以电子由Zn沿导线流向Cu，A正确；(3)图是原电池，锌作负极，失电子生成锌离子，铜作正极，溶液中铜离子得到电子生成铜，锌电极质量减小，铜电极质量增加，B错误；(1)图中锌和稀硫酸发生反应生成氢气，铜和稀硫酸不反应，(1)图中铜棒上没有气体产生，C正确；(2)图与(3)图中负极反应式为Zn－2e－=Zn2＋，(2)图中正极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，(3)图中正极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，正极生成物质量比为1∶32时，两个原电池中转移电子数相同，所以参加反应的锌的质量相同，D正确。7．答案：AD解析：NO是无色气体，NO2是红棕色气体，Fe和稀硝酸反应生成无色的NO，但NO易被空气中的氧气氧化生成红棕色的二氧化氮，所以Ⅰ中气体由无色变为红棕色的化学方程式为2NO＋O2=2NO2，A正确；常温下Fe和浓硝酸发生氧化还原反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻挡铁被进一步氧化，该现象为钝化，B错误；常温下Fe遇浓硝酸快速发生钝化，浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，C错误；依据Ⅲ中现象，说明构成了原电池，在Fe、Cu之间连接电流计，通过电流计指针的偏转方向可以推断原电池的正、负极，进而推断Fe是否被氧化，D正确。8．答案：D解析：当杠杆为导体时，向烧杯中心滴入浓CuSO4溶液，构成原电池，Fe为负极，发生反应Fe－2e－=Fe2＋，Cu为正极，发生反应Cu2＋＋2e－=Cu，则A端低、B端高；当杠杆为绝缘体时，只发生Fe与硫酸铜溶液的反应，在Fe的表面附着Cu，质量变大，则A端高、B端低，故选D。9．答案：C解析：0～t1时，Al为负极，被氧化生成氧化铝，Cu为正极，