《第三单元 化学能与电能的转化》（同步训练）高中化学必修第二册-苏教版-2024-2025学年

《第三单元化学能与电能的转化》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有16小题，每小题3分，共48分）1、下列反应中，属于化学能转化为电能的是：A.燃烧氢气生成水B.太阳能电池板将太阳能转化为电能C.电池充电过程D.电解水生成氢气和氧气2、下列关于化学能与电能转化的说法中，哪一项是不正确的？A.电池是一种将化学能转化为电能的装置。B.在电解池中，电能被转化为化学能，发生的是非自发的氧化还原反应。C.燃料电池在工作时，燃料和氧化剂分别在两个不同的电极上进行反应。D.普通干电池使用完毕后可以充电恢复其原有的性能。3、电解水时，下列说法正确的是（）A.阳极产生氧气，阴极产生氢气B.氧气的产生速率是氢气的两倍C.水的电解过程中，正极和负极的电极反应相同D.水的电解过程中，水的分解与电解质溶液的酸碱度无关4、在以下哪种装置中，化学能直接转化为电能？A.电解池B.干电池C.太阳能热水器D.燃气热水器5、在下列反应中，不属于化学能转化为电能的是：A.锌-铜原电池中，锌失去电子成为锌离子，电子通过外电路流向铜电极，铜离子在铜电极处获得电子还原成铜。B.氢-氧燃料电池中，氢气和氧气在电极上反应生成水，同时释放出电能。C.燃料电池中，燃料（如氢气）在负极氧化，氧气在正极还原，电能从正极流向负极。D.燃料电池中，化学反应产生的热能被转化为电能。6、在燃料电池中，下列描述正确的是：A.燃料电池是一种将化学能直接转换为机械能的装置B.氢氧燃料电池工作时，氢气在正极发生氧化反应C.燃料电池的效率可以达到100%D.燃料电池需要持续供给燃料和氧化剂以维持电能输出7、电解水实验中，下列现象描述正确的是：A.电解水时，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，且氢气的体积是氧气的两倍B.电解水时，正极产生的是氢气，负极产生的是氧气，且氢气的体积是氧气的两倍C.电解水时，两极产生的气体体积相等，且均为无色无味的气体D.电解水时，正极和负极产生的气体都是无色无味的，但正极产生的气体比负极产生的气体多8、将锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，形成原电池。下列描述正确的是：A.锌片是正极，发生还原反应B.铜片是负极，发生氧化反应C.电子从铜片流向锌片D.溶液中的H+离子向铜电极迁移9、在原电池中，下列哪种物质的作用是提供电子？A.正极材料B.负极材料C.酸性电解质D.阳离子10、在下列反应中，能将化学能转化为电能的是：A.氢气和氧气反应生成水B.碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳C.铜与稀硫酸反应生成硫酸铜和氢气D.水的蒸发11、在下列反应中，哪个反应是化学能转化为电能的过程？A.燃烧的煤炭B.冰融化成水C.电解水生成氢气和氧气D.铜片与锌片接触在盐溶液中形成原电池12、在下列反应中，不属于原电池反应的是（）A.酸性条件下，锌与稀硫酸反应生成氢气和硫酸锌B.银电极插入硝酸银溶液中，外接直流电源，阴极析出银C.镁与稀盐酸反应生成氢气和氯化镁D.铅蓄电池充电时，铅和二氧化铅分别转化为硫酸铅13、下列关于原电池原理的描述，正确的是：A.原电池是将化学能转化为电能的装置，反应物在电池的两极发生氧化还原反应。B.原电池的负极发生还原反应，正极发生氧化反应。C.原电池中，电子从负极流向正极，电流从正极流向负极。D.原电池的反应物通常为非电解质。14、在原电池中，下列哪种物质发生氧化反应？A.电池正极反应物B.电池负极反应物C.电池电解质D.电池外接电路中的导体15、下列哪种物质在电化学电池中可以作为还原剂？A.Cu（铜）B.H2O（水）C.Cl2（氯气）D.Fe3+（铁离子）16、电解质溶液中，下列哪种离子在通电时最容易在阴极上放电？A.$\rm{H^+}$B.$\rm{Na^+}$C.$\rm{OH^-}$D.$\rm{Cl^-}$二、非选择题（本大题有4小题，每小题13分，共52分）第一题：化学反应与能量题目内容：在电解水的过程中，正极产生氧气，负极产生氢气。请分析以下两种情况下，正负极的反应物和产物：使用惰性电极（如铂电极）；使用活性电极（如石墨电极）。列举两种生活中常见的化学电池，并简要说明它们的工作原理。第二题：实验室里有一种可充电的电池，其正极为石墨（碳），负极为锌，电解液为氯化锌溶液。当电池充电时，电流从正极流向负极。请回答以下问题：电池充电时，正极和负极上发生的电极反应分别是什么？写出电池充电过程中，电解液中离子的移动方向。如果电池充电1小时后，正极上沉积了0.1摩尔的锌，那么理论上此时电池存储了多少库仑的电能？第三题：实验室有一只容量为100ml的烧杯，其中装有25ml浓度为1.5mol/L的NaOH溶液。为了测定NaOH溶液中氢氧根离子的浓度，某同学设计了一个实验方案如下：（1）取10ml该NaOH溶液于烧杯中，加入10ml1.0mol/L的HCl溶液；（2）用pH试纸测量反应后溶液的pH值；（3）根据测得的pH值计算氢氧根离子的浓度。请根据上述实验方案，回答以下问题：（1）实验中测得的pH值可能为多少？请说明理由。（2）若测得的pH值为10，请计算氢氧根离子的浓度。第四题：某电池的总反应为：Zn请写出该电池在放电过程中的负极反应式。请写出该电池在放电过程中的正极反应式。若电池放电过程中转移了0.5mol电子，请计算生成的氢气的体积（标准状况下）。《第三单元化学能与电能的转化》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有16小题，每小题3分，共48分）1、下列反应中，属于化学能转化为电能的是：A.燃烧氢气生成水B.太阳能电池板将太阳能转化为电能C.电池充电过程D.电解水生成氢气和氧气答案：C解析：化学能转化为电能通常发生在原电池的工作过程中，如电池充电过程。选项A是化学能转化为热能，选项B是太阳能转化为电能，选项D是电能转化为化学能。因此，正确答案是C。2、下列关于化学能与电能转化的说法中，哪一项是不正确的？A.电池是一种将化学能转化为电能的装置。B.在电解池中，电能被转化为化学能，发生的是非自发的氧化还原反应。C.燃料电池在工作时，燃料和氧化剂分别在两个不同的电极上进行反应。D.普通干电池使用完毕后可以充电恢复其原有的性能。答案：D解析：选项A描述了电池的基本功能，即通过内部发生的化学反应产生电流，从而将化学能转化为电能，这是正确的。选项B指出了电解池的作用，即利用外部电源提供的电能使原本不能自发进行的化学反应得以发生，并且确实是将电能转化为化学能，因此也是正确的。选项C正确地解释了燃料电池的工作原理，其中燃料（如氢气）和氧化剂（如氧气）分别在阳极和阴极上反应，产生水和电。然而，选项D提到普通干电池可以充电恢复性能，这是不准确的。普通干电池（例如碱性电池或锌-碳电池）是一次性的，一旦用尽就不能再充电使用；它们的设计不允许反向充电以恢复原有性能，因为这样做可能会导致安全隐患或者电池损坏。可充电电池（如镍镉电池、锂电池等）才是设计用来多次充放电的。所以，本题的答案是D。3、电解水时，下列说法正确的是（）A.阳极产生氧气，阴极产生氢气B.氧气的产生速率是氢气的两倍C.水的电解过程中，正极和负极的电极反应相同D.水的电解过程中，水的分解与电解质溶液的酸碱度无关答案：A解析：电解水时，水分子在电极的作用下发生分解反应，阳极产生氧气，阴极产生氢气。根据电解水的化学方程式：2H₂O→2H₂+O₂，可知氧气的产生速率是氢气的一半，故选项B错误。在电解过程中，正极和负极的电极反应不同，正极发生氧化反应，负极发生还原反应，故选项C错误。电解质溶液的酸碱度会影响水的电解，因为不同的电解质溶液会改变溶液的导电性，从而影响电解速率，故选项D错误。因此，正确答案是A。4、在以下哪种装置中，化学能直接转化为电能？A.电解池B.干电池C.太阳能热水器D.燃气热水器答案：B解析：本题考查的是化学能与电能转化的基本概念。化学能是指储存在物质内部的能量，它可以通过不同的方式释放或转化。选项中：A.电解池是通过外加电源使电能转化为化学能的装置，因此不符合题目要求。B.干电池是一种一次电池，在其工作时，内部发生的化学反应会直接将化学能转化为电能，供给外部设备使用，所以符合题意。C.太阳能热水器是利用太阳的热能使水温升高的装置，并不涉及化学能向电能的直接转换。D.燃气热水器是通过燃烧燃气（化学能转化为热能）来加热流经它的水，也不符合化学能直接转化为电能的要求。因此，正确答案为B。干电池作为典型的例子展示了化学能在特定条件下如何直接转化为电能。5、在下列反应中，不属于化学能转化为电能的是：A.锌-铜原电池中，锌失去电子成为锌离子，电子通过外电路流向铜电极，铜离子在铜电极处获得电子还原成铜。B.氢-氧燃料电池中，氢气和氧气在电极上反应生成水，同时释放出电能。C.燃料电池中，燃料（如氢气）在负极氧化，氧气在正极还原，电能从正极流向负极。D.燃料电池中，化学反应产生的热能被转化为电能。答案：D解析：在选项A、B、C中，都涉及了化学反应产生电能的过程，即化学能转化为电能。而选项D中提到的是化学反应产生的热能被转化为电能，不属于化学能转化为电能。因此，正确答案是D。6、在燃料电池中，下列描述正确的是：A.燃料电池是一种将化学能直接转换为机械能的装置B.氢氧燃料电池工作时，氢气在正极发生氧化反应C.燃料电池的效率可以达到100%D.燃料电池需要持续供给燃料和氧化剂以维持电能输出答案：D解析：选项A不正确。燃料电池是将化学能直接转化为电能的装置，而非机械能。其工作原理基于电化学反应，通过燃料（通常是氢）与氧化剂（通常是氧气）之间的化学反应来产生电流。选项B不正确。在氢氧燃料电池中，氢气作为还原剂，在负极（也称为阳极）上发生氧化反应，而不是在正极。氧气则是在正极（也称为阴极）上接受电子，进行还原反应。选项C不正确。尽管燃料电池的效率通常高于传统的燃烧发电方式，但它们并不能实现100%的能量转换效率。能量损失主要发生在热损失和其他副反应上。选项D正确。为了保持持续的电力输出，燃料电池确实需要不断提供燃料（如氢气）和氧化剂（如空气中的氧气）。这是因为燃料电池不像蓄电池那样储存电荷，而是依赖于外部供应的化学物质来进行电化学反应，从而产生电能。因此，只要燃料和氧化剂不断供给，燃料电池就可以持续地产生电能。7、电解水实验中，下列现象描述正确的是：A.电解水时，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，且氢气的体积是氧气的两倍B.电解水时，正极产生的是氢气，负极产生的是氧气，且氢气的体积是氧气的两倍C.电解水时，两极产生的气体体积相等，且均为无色无味的气体D.电解水时，正极和负极产生的气体都是无色无味的，但正极产生的气体比负极产生的气体多答案：A解析：电解水的化学反应式为2H₂O→2H₂+O₂。根据反应式可知，电解水时，正极（阳极）产生氧气，负极（阴极）产生氢气，且氢气的体积是氧气的两倍。因此，选项A描述正确。选项B、C、D的描述均与电解水的实际反应不符。8、将锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，形成原电池。下列描述正确的是：A.锌片是正极，发生还原反应B.铜片是负极，发生氧化反应C.电子从铜片流向锌片D.溶液中的H+离子向铜电极迁移答案：D解析：在上述原电池装置中，锌片由于更活泼而成为负极，在这里发生氧化反应（Zn→Zn^2++2e^-），释放出的电子通过外电路流向正极，即铜片。铜片作为正极，溶液中的氢离子（H+）在铜片表面获得电子发生还原反应生成氢气（2H++2e^-→H2）。因此，选项A和B均不正确，因为它们混淆了正负极以及发生的反应类型。选项C也不正确，因为它错误地描述了电子流动的方向。正确的描述应该是电子从锌片（负极）流向铜片（正极）。而选项D正确指出了溶液中的H+离子向正极（铜电极）迁移，以参与还原反应。所以正确答案为D。9、在原电池中，下列哪种物质的作用是提供电子？A.正极材料B.负极材料C.酸性电解质D.阳离子答案：B解析：在原电池中，负极材料（通常是金属）发生氧化反应，失去电子，这些电子通过外部电路流向正极。因此，负极材料的作用是提供电子。选项A的正极材料是接收电子的，选项C的酸性电解质是提供离子的，选项D的阳离子是在电解质中移动的，而不是直接提供电子。10、在下列反应中，能将化学能转化为电能的是：A.氢气和氧气反应生成水B.碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳C.铜与稀硫酸反应生成硫酸铜和氢气D.水的蒸发答案：A解析：选项A中的氢气和氧气反应生成水是一个典型的氧化还原反应，它可以将化学能转化为电能，这种反应可以通过燃料电池来实现。选项B是分解反应，不涉及电能的转化；选项C是置换反应，同样不涉及电能的转化；选项D是物理变化，也不涉及电能的转化。因此，正确答案是A。11、在下列反应中，哪个反应是化学能转化为电能的过程？A.燃烧的煤炭B.冰融化成水C.电解水生成氢气和氧气D.铜片与锌片接触在盐溶液中形成原电池答案：D解析：选项A中，煤炭燃烧是化学能转化为热能和光能的过程；选项B中，冰融化是物理变化，不涉及能量的转化；选项C中，电解水是电能转化为化学能的过程。而选项D中，铜片与锌片接触在盐溶液中形成原电池，是化学能转化为电能的过程。因此，正确答案是D。12、在下列反应中，不属于原电池反应的是（）A.酸性条件下，锌与稀硫酸反应生成氢气和硫酸锌B.银电极插入硝酸银溶液中，外接直流电源，阴极析出银C.镁与稀盐酸反应生成氢气和氯化镁D.铅蓄电池充电时，铅和二氧化铅分别转化为硫酸铅答案：B解析：原电池反应是指两种不同的金属或金属与非金属在电解质溶液中通过化学反应产生电能的过程。A、C、D选项均符合这一条件。而B选项描述的是电解反应，即在外接直流电源的作用下，离子在电极上发生氧化还原反应，不属于原电池反应。13、下列关于原电池原理的描述，正确的是：A.原电池是将化学能转化为电能的装置，反应物在电池的两极发生氧化还原反应。B.原电池的负极发生还原反应，正极发生氧化反应。C.原电池中，电子从负极流向正极，电流从正极流向负极。D.原电池的反应物通常为非电解质。答案：A解析：原电池是一种将化学能转化为电能的装置，其基本原理是两个不同活性的电极插入电解质溶液中，发生氧化还原反应，电子从负极流向正极，从而产生电流。因此，选项A正确。选项B中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。选项C中，电子流向与电流方向相反，电流从正极流向负极。选项D中，原电池的反应物通常是电解质，而非非电解质。14、在原电池中，下列哪种物质发生氧化反应？A.电池正极反应物B.电池负极反应物C.电池电解质D.电池外接电路中的导体答案：B解析：在原电池中，电池负极发生氧化反应，电子从负极流向正极，从而产生电流。因此，正确答案是B。电池正极发生还原反应，电解质提供离子移动的通道，外接电路中的导体则是电子流动的路径。15、下列哪种物质在电化学电池中可以作为还原剂？A.Cu（铜）B.H2O（水）C.Cl2（氯气）D.Fe3+（铁离子）答案：A解析：在电化学电池中，还原剂是指在电池反应中失去电子的物质。Cu（铜）在电化学电池中可以作为还原剂，因为它容易失去电子形成Cu2+。而H2O、Cl2和Fe3+在此反应中更倾向于接受电子，因此它们不作为还原剂。16、电解质溶液中，下列哪种离子在通电时最容易在阴极上放电？A.$\rm{H^+}$B.$\rm{Na^+}$C.$\rm{OH^-}$D.$\rm{Cl^-}$答案：A解析：在电解质溶液中，电解质离子在电极上的放电能力取决于它们的还原电位。$\rm{H^+}$在阴极上放电生成氢气，其还原电位最高，因此最容易在阴极上放电。其他选项中的离子在阴极上的放电电位均高于$\rm{H^+}$，所以不容易在阴极上放电。二、非选择题（本大题有4小题，每小题13分，共52分）第一题：化学反应与能量题目内容：在电解水的过程中，正极产生氧气，负极产生氢气。请分析以下两种情况下，正负极的反应物和产物：使用惰性电极（如铂电极）；使用活性电极（如石墨电极）。列举两种生活中常见的化学电池，并简要说明它们的工作原理。答案：使用惰性电极（如铂电极）：正极反应：2负极反应：4产物：正极产生氧气，负极产生氢气。使用活性电极（如石墨电极）：正极反应：2负极反应：4产物：正极产生氧气，负极产生氢气。电池1：干电池工作原理：干电池的电极材料是锌和碳，电解质为氯化铵溶液。锌电极发生氧化反应，碳电极发生还原反应，电子从锌电极流向碳电极，形成电流。电池2：铅酸电池工作原理：铅酸电池的电极材料是铅和铅的氧化物，电解质为硫酸溶液。在放电过程中，铅电极发生氧化反应，铅的氧化物电极发生还原反应，电子从铅电极流向铅的氧化物电极，形成电流。解析：本题主要考察了电解水过程中正负极的反应物和产物，以及生活中常见的化学电池及其工作原理。在电解水的过程中，正极产生氧气，负极产生氢气，与电极材料无关。在生活中，常见的化学电池有干电池和铅酸电池，它们的工作原理分别是利用电极材料的氧化还原反应来产生电流。第二题：实验室里有一种可充电的电池，其正极为石墨（碳），负极为锌，电解液为氯化锌溶液。当电池充电时，电流从正极流向负极。请回答以下问题：电池充电时，正极和负极上发生的电极反应分别是什么？写出电池充电过程中，电解液中离子的移动方向。如果电池充电1小时后，正极上沉积了0.1摩尔的锌，那么理论上此时电池存储了多少库仑的电能？答案：正极反应：C+2Zn2++2e-→Zn+CC14负极反应：Zn→Zn2++2e-电解液中阳离子（Zn2+）向负极移动，阴离子（Cl-）向正极移动。电能存储量计算：首先计算锌的摩尔质量：Zn的摩尔质量为65.38g/mol。0.1摩尔的锌质量为0.1mol×65.38g/mol=6.538g。锌的电子转移数为2（每个锌原子失去2个电子）。1摩尔电子的电量为96485库仑（法拉第常数）。因此，0.1摩尔锌转移的电子数为0.1mol×2=0.2摩尔。0.2摩尔电子的电量为0.2mol×96485C/mol=19297库仑。由于电池充电1小时，即3600秒，电能存储量为19297库仑。解析：正极上石墨（碳）作为惰性电极，接受电子并与锌离子反应，形成锌和碳的四氯化物。负极上锌失去电子，氧化成锌离子。在充电过程中，电解液中的阳离子（正离子）会向负极移动，而阴离子（负离子）会向正极移动，以维持电解液的电中性。电能的计算基于法拉第常数和锌的摩尔质量。根据锌的摩尔质量和电子转移数，可以计算出转移的电子数，进而计算出存储的电能。需要注意的是，这里的电能存储量是理论值，实际应用中可能会有能量损失。第三题：实验室有一只容量为100ml的烧杯，其中装有25ml浓度为1.5mol/L的NaOH溶液。为了测定NaOH溶液中氢氧根离子的浓度，某同学设计了一个实验方案如下：（1）取10ml该NaOH溶液于烧杯中，加入10ml1.0mol/L的HCl溶液；（2）用pH试纸测量反应后溶液的pH值；（3）根据测得的pH值计算氢氧根离子的浓度。请根据上述实验方案，回答以下问题：（1）实验中测得的pH值可能为多少？请说明理由。（2）若测得的pH值为10，请计算氢氧根离子的浓度。