2024-2025学年新教材高中化学第2章化学键化学反应规律第2节第2课时化学反应能量转化的重要应用-化学电池课时分层作业含解析鲁科版必修第二册

PAGE8-第2课时化学反应能量转化的重要应用——化学电池(建议用时：40分钟)[合格过关练]1．原电池产生电流的本质缘由是()A．原电池中溶液能电离出自由移动的离子B．有两根导线将两个活泼性不同的电极连接C．电极上进行的氧化还原反应的生成物为电子D．电极上进行的氧化还原反应中会有电子的转移D[原电池产生电流的本质缘由是在原电池的一极进行氧化反应，另一极进行还原反应，发生氧化反应的一极所失去的电子沿导线流向另一极从而形成电流。]2．下列电池不属于化学电池的是()ABCD铅蓄电池太阳能电池锌锰电池镍镉电池B[铅蓄电池、锌锰电池、镍镉电池都是将化学能转化为电能，属于化学电池；太阳能电池是将太阳能转化为电能，不属于化学电池，故选B。]3．下列装置中，能构成原电池的是()A．甲 B．乙C．丙 D．除乙外均可以C[甲装置不能形成闭合回路，乙装置两电极材料相同，丁装置酒精是非电解质，只有丙装置具备构成原电池的条件。]4．(素养题)如图是生活中常用的锌锰干电池的示意图，下列有关说法中不正确的是()A．电池内部含有电解质B．锌是负极，石墨棒是正极C．电池用完后可埋入土壤D．锌锰干电池是一次性电池C[用完的电池埋入土壤中易造成土壤污染以及地下水污染。]5．下列关于原电池的叙述中错误的是()A．电子流入的一极为正极B．一般不活泼的一极为正极C．电子流出的一极为负极D．发生氧化反应的一极为正极D[电子流入的一极为正极，A正确；一般不活泼的一极为正极，B正确；电子流出的一极为负极，C正确；发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极，D错误。]6．氢氧燃料电池可以用在航天飞机上，其反应原理示意图如图所示。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是()A．该电池工作时化学能转化为电能B．该电池中电极b是正极，发生还原反应C．电流由电极a通过导线流向电极bD．该电池的总反应为2H2＋O2=2H2OC[氢氧燃料电池是原电池，工作时化学能转化为电能；该电池中电极b是正极，发生还原反应；电流由电极b通过导线流向电极a；电池的总反应为2H2＋O2=2H2O，故选C。]7．①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量削减。据此推断这四种金属活泼性由大到小的依次是()A．①③②④ B．①③④②C．③④②① D．③①②④B[由题意知：①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①，则金属活泼性①大于②；①③相连时，③为正极，则金属活泼性①大于③；②④相连时，②上有气泡逸出，则金属活泼性④大于②；③④相连时，③的质量削减，则金属活泼性③大于④，故正确依次为①③④②。]8．如图所示的装置中可视察到电流表的指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此推断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是()MNPA锌铜稀硫酸B铜铁稀盐酸C银锌AgNO3溶液D锌铁Fe(NO3)3溶液C[原电池中M棒变粗，N棒变细，说明原电池反应时N棒溶解作负极，溶液中有金属析出在M棒上，M棒作正极，A、B选项中，电解质溶液为酸，不会有金属析出；C项中正极反应为Ag＋＋e－=Ag，符合题意；D项M棒作负极，N棒作正极，不符合题意。]9．LED产品的运用为城市增加色调。如图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是()A．电路中的电子从负极经外电路到正极，再经过KOH溶液回到负极，形成闭合回路B．a处通入氢气，b处通入氧气，该装置将化学能最终转化为电能C．电池放电后，OH－的物质的量浓度减小D．通入O2的电极发生反应：O2＋4e－=2O2－C[电路中的电子从负极经外电路到正极，但是电子不经过KOH溶液，A错误；由外电路中电子的运动方向可知，a是负极，b是正极，故a处通入氢气，b处通入氧气，该装置将化学能最终转化为光能，B错误；电池放电后，电池反应产物是水，故OH－的物质的量浓度减小，C正确；通入O2的电极发生反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，D错误。]10．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，溶液均从蓝色渐渐变成浅绿色D．a和b用导线连接时，铁片作正极D[a、b不连接，未形成原电池，Cu2＋与Fe在接触面上干脆反应，A项正确；a、b用导线连接，铜片为正极，Cu2＋在该电极上得电子，铁片为负极，B项正确，D项错误；a、b连接与否，溶液中的Cu2＋均得电子发生还原反应生成Cu，Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2＋，故溶液均从蓝色渐渐变成浅绿色，C项正确。]11．如图是银锌电池装置示意图，电池反应为Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。下列说法错误的是()A．Zn电极是负极B．Ag2O电极发生氧化反应C．Zn电极的电极反应式：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2D．该装置实现了化学能到电能的转换B[Ag2O为正极，正极发生还原反应。]12．一种干脆铁燃料电池(电池反应为3Fe＋2O2=Fe3O4)的装置如图所示，下列说法正确的是()A．Fe极为电池正极B．KOH溶液为电池的电解质溶液C．电子由多孔碳极沿导线流向Fe极D．每5.6gFe参加反应，导线中流过1.204×1023个e－B[干脆铁燃料电池中，铁失去电子，作电池负极，A错误；KOH溶液为电池的电解质溶液，B正确；电子由负极(Fe极)沿导线流向正极(多孔碳极)，C错误；依据电池反应：3Fe＋2O2=Fe3O4可知，3mol铁参加反应时转移8mole－，故每5.6g(0.1mol)Fe参加反应，导线中流过约1.605×1023个e－，D错误。]13．请利用反应“Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋”设计一个化学电池，并回答下列问题：(1)该电池的负极材料是______，正极材料是______，电解质溶液是______。(2)在外电路中，电流方向是从______极到______极。(3)正极的产物为______，正极上出现的现象是__________；负极的产物为______，负极上出现的现象是_____________。[解析]反应Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋中Cu被氧化，Ag＋被还原，所以需用Cu棒作负极，正极材料可选用活泼性比Cu弱的金属，如Ag等，也可选用石墨电极；电解质溶液为AgNO3溶液。电流从正极流向负极，正极发生还原反应，产物为Ag，电极变粗；负极发生氧化反应，产物为Cu2＋，负极Cu棒溶解。[答案](1)Cu石墨(或Ag)AgNO3溶液(2)正负(3)Ag电极变粗Cu2＋电极溶解14．由A、B、C、D四种金属按表中装置进行试验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生依据试验现象回答下列问题：(1)装置Ⅰ中负极的电极反应式是______________________________。(2)装置Ⅱ中正极的电极反应式是______________________________。(3)装置Ⅲ中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)四种金属活泼性由强到弱的依次是__________________________。[解析]据图Ⅰ知活泼性：A>B，A作负极，B作正极，A极反应：A－2e－=A2＋；据图Ⅱ知活泼性：B>C，正极反应：Cu2＋＋2e－=Cu；据图Ⅲ知活泼性：D>A，正极反应：2H＋＋2e－=H2↑，因此c(H＋)减小，pH变大。综合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ知活泼性：D>A>B>C。[答案](1)A－2e－=A2＋(2)Cu2＋＋2e－=Cu(3)变大(4)D>A>B>C15．某化学探讨性学习小组针对原电池的形成条件，设计了试验方案，进行如下探究。(1)请填写有关试验现象并得出相关结论。编号试验装置试验现象1锌棒渐渐溶解，表面有气体生成；铜棒表面无现象2两锌棒渐渐溶解，表面均有气体生成；电流计指针不偏转3铜棒表面的现象是________；电流计指针________①通过试验2和3，可得出原电池的形成条件是_____________________。②通过试验1和3，可得出原电池的形成条件是_____________________。③若将3装置中稀硫酸换成乙醇，电流计指针将不发生偏转，从而可得出原电池的形成条件是________。(2)分别写出试验3中Zn棒和Cu棒上发生的电极反应式。Zn棒：________________________________________________________。Cu棒：________________________________________________________。(3)试验3的电流是从________棒流出的(填“Zn”或“Cu”)，反应过程中若有0.4mol电子发生了转移，则Zn电极质量削减________g。[解析](1)试验3中构成原电池，锌棒作负极，铜棒作正极，铜棒表面氢离子放电，现象是有气体生成，电流计指针发生偏转。①试验2和3相比，电极不同，因此可得出原电池的形成条件是有活动性不同的两个电极。②试验1和3相比，试验3中构成闭合回路，由此可得出原电池的形成条件是形成闭合回路。③若将3装置中稀硫酸换成乙醇，电流计指针将不发生偏转，由于乙醇是非电解质，硫酸是电解质，因此可得出原电池的形成条件是有电解质溶液。(2)锌棒作负极，发生失去电子的氧化反应，则Zn棒上发生的电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋。铜棒作正极，溶液中的氢离子放电，则Cu棒上发生的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。(3)试验3中锌棒作负极，铜棒作正极，则电流是从Cu棒流出的，反应过程中若有0.4mol电子发生转移，依据Zn－2e－=Zn2＋可知消耗0.2molZn，则Zn电极质量削减0.2mol×65g·mol－1＝13g。[答案](1)有气体生成发生偏转有活动性不同的两个电极形成闭合回路有电解质溶液(2)Zn－2e－=Zn2＋2H＋＋2e－=H2↑(3)Cu13[素养培优练]16．如图所示，a、b电极为碳棒或铁片，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，水槽中的溶液为稀硫酸B．b为负极，是铁片，水槽中的溶液为硫酸铜溶液C．a为正极，是碳棒，水槽中的溶液为稀硫酸D．b为正极，是碳棒，水槽中的溶液为硫酸铜溶液C[a极上有大量气泡生成，说明a为正极，是碳棒，则b为负极，是铁片，水槽中的溶液可以为稀硫酸，但不能为硫酸铜溶液，否则正极上会析出金属铜而不能产生气泡，故C项正确。]17．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．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低B．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；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D[依据题意，若杠杆为绝缘体，滴入浓CuSO4溶液后，Cu在铁球表面析出，铁球质量增大，B端下沉；若杠杆为导体，滴入浓CuSO4溶液后，形成原电池，Cu在铜球表面析出，Fe部分溶解，A端下沉。]18．某化学爱好小组为了探究铬和铁的活动性，设计如图所示装置，下列推断合理的是()A．若铬比铁活泼，则电子经导线由铁电极流向铬电极B．若铬比铁活泼，则铁电极反应为2H＋＋2e－=H2↑C．若铁比铬活泼，则溶液中H＋向铁电极移动D．若铁电极旁边溶液酸性减弱，则铁比铬活泼B[若铬比铁活泼，则铬为负极，铁为正极，电子由负极(铬)沿导线流向正极(铁)，则铁电极反应为2H＋＋2e－=H2↑，A错误，B正确；若铁比铬活泼，则铁为负极，铬为正极，溶液中的H＋向正极(铬)移动，C错误；若铁电极旁边酸性减弱，说明H＋在铁电极得电子生成H2，则铁为正极，铬为负极，D错误。]19．空气中汽油含量测量仪的工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。下列说法中不正确的是()A．C电极作正极，发生还原反应B．Pt电极的电极反应为C8H18＋16H2O－50e－=8CO2↑＋50H＋C.H＋由质子交换膜左侧向右侧迁移D．每消耗5.6LO2，电路中通过1mol电子D[依据题图可知，Pt电极为负极、C电极为正极，正极发生还原反应，Pt电极的电极反应为C8H18＋16H2O－50e－=8CO2↑＋50H＋，B正确；在原电池中，阳离子向正极移动，所以H＋由质子交换膜左侧向右侧迁移，故C正确；未指明标准状况下，无法计算5.6LO2的物质的量，则无法计算电路中通过的电子的物质的量，故D错误。]20．(1)将CH4与O2的反应设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示(A、B为多孔碳棒)。①试验测得OH－向B电极移动，则________(填“A”或“B”)处电极入口通甲烷，其电极反应式为__________________________。②当消耗甲烷的体积为33.6L(标准状况下)时，假设电池的能量转化率为80%，则导线中转移电子的物质的量为________。(2)高铁电池是一种新型可充电电池，与一般高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高