2024-2025学年新教材高中化学第六章化学反应与能量第一节第2课时化学反应与电能课时检测含解析新人教版必修第二册

PAGE10-化学反应与电能(40分钟70分)一、选择题(本题包括7小题,每小题7分,共49分)1.(2024·衡阳高一检测)习主席表示,垃圾分类工作就是新时尚。分类的目的是回收利用废电池,假如处理不当不仅造成奢侈,还会对环境造成严峻污染,对人体健康也存在极大的危害。有同学想将其变废为宝,以下他的想法你认为不符合垃圾回收原则的是 ()A.把锌皮取下洗净用于试验室制取氢气B.碳棒取出洗净用作电极C.把铜帽取下洗净回收利用D.电池内部填有NH4Cl等化学物质,将废电池中的黑色糊状物作化肥用【解析】选D。虽然氯化铵是一种化学肥料,但电池内部还有其他有害物质,假如用作化肥,会污染土壤,进入生物链后,影响人体健康。2.原电池的构成须要肯定的条件。下列装置可以构成原电池的是 ()【解析】选C。A项,两电极应是不同的金属;B项,蔗糖溶液为非电解质溶液,不导电;D项,电路不闭合。3.(2024·宜昌高一检测)下面是四个化学反应,你认为理论上不行用于设计原电池的化学反应是 ()A.2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑B.2H2+O22H2OC.Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3↑D.CH4+2O2CO2+2H2O【解析】选C。只有属于氧化还原反应,才能用于设计原电池;A、B、D属于氧化还原反应,均可以设计为原电池。C不属于氧化还原反应,不能设计成原电池。4.(2024·潍坊高一检测)日常所用干电池的电极分别为碳棒和锌皮,以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2氧化汲取H2),电极反应可简化为Zn-2e-Zn2+;2N+2e-2NH3↑+H2↑(NH3再用于结合Zn2+)。依据叙述推断下列说法中正确的是 ()①锌为正极,石墨为负极②锌为负极,石墨为正极③工作时,电子由石墨极经过外电路流向锌极④长时间连续运用时,内装糊状物可能流出而腐蚀用电器A.①③ B.②③ C.③④ D.②④【解析】选D。由负极失电子发生氧化反应,正极得电子发生还原反应或依据原电池的形成条件,相对活泼(指金属性)的一极为负极,相对不活泼的一极为正极可推断出①错误,②正确;在外电路,电子从负极流向正极,应从锌极流向石墨,③错误;长时间连续运用该电池,由于锌皮渐渐溶解而破损,且MnO2不断汲取H2而产生H2O,糊状物也越来越稀,故其简单流出而腐蚀用电器,④正确。5.按如图装置试验,若x轴表示流入正极的电子的物质的量,则y轴应表示 ()①n(Ag+) ②n(N) ③a棒的质量 ④b棒的质量 ⑤溶液的质量A.①③ B.②④ C.②⑤ D.②【解析】选D。①银离子在银极上得电子,因此n(Ag+)减小,②硝酸根离子不参加反应,因此n(N)不变;③a棒铁失电子,质量减小;④b棒银离子得电子生成银单质,质量增大;⑤溶液中每削减1molAg+,多0.5molFe2+,质量减小。综上所述,只有n(N)不变,故D正确。【补偿训练】如图所示,杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调整杠杆并使其在水中保持平衡,然后当心地向水槽中滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向推断正确的是(试验中,不考虑两球的浮力改变) ()A.杠杆为导体或绝缘体时,均为A端高B端低B.杠杆为导体或绝缘体时,均为A端低B端高C.当杠杆为导体时,A端高B端低;杠杆为绝缘体时,A端低B端高D.当杠杆为导体时,A端低B端高;杠杆为绝缘体时,A端高B端低【解析】选D。若杠杆是导体,则滴入硫酸铜溶液后,装置构成原电池,铁是负极,失去电子,被氧化,铜是正极,溶液中的铜离子得到电子,析出铜,附着在铜电极表面,所以A端低,B端高;若杠杆是绝缘体,不能构成原电池,此时铁干脆和硫酸铜发生置换反应,生成的铜附着在铁表面,质量增加,因此A端高,B端低,故D正确。6.已知空气-锌电池的电极反应为锌片:Zn+2OH--2e-ZnO+H2O石墨:O2+H2O+2e-2OH-下列说法不正确的是 ()A.锌片作电池的负极B.氧气在正极发生还原反应C.每转移1mol电子消耗标准状况下氧气的体积为5.6LD.放电时,负极产生的OH-不断向正极移动【解析】选D。从空气-锌电池的电极反应可知,锌片是负极,发生氧化反应;石墨是正极,氧气在正极发生还原反应;每转移2mol电子,消耗0.5molO2,每转移1mol电子消耗0.25molO2,转化成标准状况下的体积为5.6L;放电时,在石墨电极(正极)产生OH-,OH-流向锌片(负极),在负极和锌发生反应,综合分析,D项符合题意。7.(2024·武汉高一检测)有a、b、c、d四个金属电极,有关的试验装置及部分试验现象如下:试验装置部分试验现象a极质量减小,b极质量增大b极有气体产生,c极无改变d极溶解,c极有气体产生电流从a极流向d极由此可推断这四种金属的活动性依次是 ()A.a>b>c>d B.b>c>d>aC.d>a>b>c D.a>b>d>c【解析】选C。装置一是原电池,a极质量减小,说明a极金属失电子形成离子,故a极金属比b极金属活泼;装置二没有形成原电池,可知b比c活泼,且c位于金属活动性依次表中氢的后面;装置三形成原电池,易知d比c活泼;装置四中,电流从a极流向d极,则电子是从d极流向a极,知d比a活泼。因此四种金属的活动性依次为d>a>b>c。二、非选择题(本题包括2小题,共21分)8.(10分)电池的应用在当今社会已特别普及,为环保、节能,实现零排放,大功率电瓶公交车已经成了各个城市的主要交通工具,原电池的应用已深化社会方方面面。某同学为了探究原电池产生电流的过程,设计了如图试验。(1)打开K,视察到的现象为________________。

(2)关闭K,视察到的现象是___________________。

此电池的负极的电极反应式为_________________________。

(3)关闭K,溶液中阳离子向________(填“Zn”或“C”)极移动,外电路中,电子流淌方向是____________。

【解析】(1)打开K,锌与硫酸铜溶液接触,置换出铜,所以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,溶液中的铜离子在碳棒上得到电子生成铜,看到碳棒上附着有红色固体;负极反应为Zn-2e-Zn2+。(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棒。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+(3)CZn→C(或负极→正极)9.(11分)(2024·六盘水高一检测)能源危机是当前全球性的问题,“开源节流”是应对能源危机的重要举措。请回答下列问题:(1)下列做法不利于能源“开源节流”的是________(填字母序号)。

a.大力发展农村沼气,将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源b.大力开采煤、石油和自然气,以满意人们日益增长的能源需求c.开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源,削减煤、石油等化石燃料的运用d.削减资源消耗,增加资源的重复运用,留意资源的循环再生(2)氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。氢氧燃料电池能量转化率高,具有广袤的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的试验(图中所用电极均为惰性电极):对于氢氧燃料电池,下列叙述不正确的是________。

A.a电极是负极,OH-移向负极B.b电极的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-C.电池总反应式为2H2+O22H2OD.电解质溶液的pH保持不变E.氢氧燃料电池是一种不须要将还原剂和氧化剂全部贮存在电池内的新型发电装置(3)已知1mol甲醇燃烧放热726.5kJ,在干脆以甲醇为燃料的电池中,消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。

【解析】(1)通过分析只有b项不利于能源“开源节流”。(2)C项反应条件不是点燃,C项错;随着燃料电池的不断反应,水越来越多,KOH溶液浓度渐渐减小,pH渐渐降低,故D项错。(3)该燃料电池的理论效率=×100%≈96.6%。答案:(1)b(2)CD(3)96.6%(20分钟30分)1.(6分)(2024·济南高一检测)2024年诺贝尔化学奖由M.StanleyWhittingham、JohnB.Goodenough和吉野彰三位科学家获得,以表彰他们在锂电池发展上做出的杰出贡献。以石墨烯和金属锂为电极的锂—空气电池原理如图所示。下面关于该电池的说法错误的是 ()A.锂电极的电极反应式:Li-e-Li+B.空气中的O2在石墨烯电极上发生还原反应C.电池工作时电流从锂电极沿导线流向石墨烯电极D.电池工作时锂离子向石墨烯电极方向移动【解析】选C。在锂-空气电池中,锂失电子作负极,负极是有机电解液,锂不与该电解液干脆反应,负极反应式为Li-e-Li+,故A正确;以空气中的氧气作为正极反应物,则空气中的O2在石墨烯电极上发生还原反应,故B正确;电池工作时电流从正极石墨烯电极沿导线流向负极锂电极,故C错误;电池工作时锂离子向正极石墨烯电极方向移动,故D正确。【补偿训练】在如图所示的装置中,a的金属活泼性比氢要强,b为碳棒,关于此装置的下列叙述不正确的是 ()A.碳棒上有气体放出,溶液pH变大B.a是正极,b是负极C.导线中有电子流淌,电子从a极到b极D.a极上发生了氧化反应【解析】选B。电极a、b与电解质溶液稀硫酸组成原电池。因活泼性a>b(碳棒),所以a为电池的负极,b为正极。电极反应式:a(负)极:a-ne-an+(氧化反应),b(正)极:nH++ne-H2↑(还原反应)。由于正极放电消耗H+,溶液中c(H+)减小,pH增大,在外电路中,电子由a极流出经电流表流向b极。【方法规律】书写原电池电极反应式时留意的问题:(1)正确推断原电池的负极和正极,确定两极上分别发生的详细反应。(2)确认电极得失电子后的产物是否与电解质溶液发生反应,若能反应,则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。(3)在正极上,若是电解质溶液中的某种离子被还原,供应该离子的电解质无论电离难易如何,一律写离子符号(而在原电池反应中,要遵循离子方程式的书写规则,只有易溶的强电解质用离子符号表示)。2.(12分)(2024·北京朝阳区高一检测)汽车尾气中含有CO、NO等有害气体。(1)汽车尾气中NO生成过程的能量改变如图:若1molN2和1molO2完全反应生成NO,通过计算说明能量改变状况:_________________________。

(2)通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量,其工作原理如图所示:①NiO电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。在导线中电子流淌方向是________(填“从上→下”或“从下→上”)。

②Pt电极上的电极反应式为_________________________-。

【解析】(1)N2(g)+O2(g)2NO(g),反应热=反应物断键汲取的能量-生成物成键释放出的能量,该反应的反应热=(946+498)kJ·mol-1-2×632kJ·mol-1=+180kJ·mol-1,所以这是一个吸热反应,1molN2和1molO2完全反应生成2molNO会汲取180kJ的能量;(2)依据图知这是一个原电池装置,由O2-移动的方向推断出NiO电极是负极,负极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮,发生氧化反应,Pt电极是正极,氧气得到电子,发生还原反应。①NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮,发生氧化反应;在外电路中,电子从负极(NiO)流出,经外电路到正极(Pt),即导线中电子流淌方向是从上→下;②Pt电极上是氧气得到电子被还原成氧离子,电极反应式为O2+4e-2O2-。答案:(1)反应生成2molNO一共须要汲取:946+498-632×2=180(kJ)能量(2)①氧化从上→下②O2+4e-2O2-【补偿训练】视察图A、B、C,回答下列问题:(1)把一块干净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里,可视察到锌片上有气泡产生,再平行插入一块铜片,可视察到铜片上________(填“有”或“没有”)气泡产生。再用导线把锌片和铜片连接起来(见图A),组成一个原电池,正极的电极反应式为____________。

(2)假如烧杯中最初装入的是500mL2mol·L-1的稀硫酸溶液,构成铜锌原电池(见图B,假设产生的气体没有损失,锌失去的电子完全沿导线流入铜电极),当在标准状况下收集到11.2L的氢气时,则此时烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度分别为(溶液体积改变忽视不计)________。

(3)假如电极材料分别是铁片和石墨并进行连接,插入氯化钠溶液中(见图C),放置数天后,铁棒上出现的现象是____________________。

(4)生活中利用原电池原理生产了各种各样的电池,废电池必需进行集中处理的问题已被提到议事日程,其最主要的缘由是_________________。

A.回收利用电池外壳的金属B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤、水源造成污染C.防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品D.回收其中的石墨电极【解析】(1)干净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里,可视察到锌片上有气泡产生,是由于锌和酸反应,产生了氢气。若再平行插入一块铜片,由于铜不和硫酸反应,所以铜片没有产生气泡;若将两者用导线连接起来,如图A所示,组成原电池,铜为正极,发生反应:2H++2e-H2↑。(2)在该装置中,发生反应:Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,生成11.2L氢气,消耗0.5molH2SO4,生成0.5molZnSO4,溶液的体积为500mL,所以c(H2SO4)=1mol·L-1,c(Z