资源描述
化学能与电能
(30分钟 50分)
一、选择题(此题包括6小题,每题5分,共30分)
1.如下列图装置中,观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细,由此判断下表中所列M、N、P物质,其中可以成立的是( )
选项
M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸溶液
B
铜
铁
稀盐酸
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液
2.观察如下列图两个实验装置,假设两烧杯中硫酸的浓度相同,铜片和锌片都是纯洁单质,判断以下表达正确的选项是( )
A.两个装置均是原电池装置
B.乙中电子由铜片经过电流计流向锌片
C.过一段时间两烧杯中溶液的酸性均减弱
D.因都是锌与硫酸的反响,所以两装置中产生气泡的速率相同
3.(2022·铜陵高一检测)有一种新型的碱性锌锰电池,它是在酸性锌锰电池的根底上改进的。以下对于碱性锌锰电池的表达中不正确的选项是( )
A.碱性锌锰电池工作时,电子由Zn极经外电路流向碳极
B.这种电池较酸性锌锰电池使用寿命长
C.碱性锌锰电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化
D.这种电池的电解质由传统的NH4Cl换成湿的KOH
4.(双选)如图,在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如下列图,关于该装置的以下说法正确的选项是( )
A.外电路的电流方向为:Y→外电路→X
B.假设两电极分别为Fe和碳棒,那么X为碳棒,Y为Fe
C.X极上发生的是复原反响,Y极上发生的是氧化反响
D.假设两电极都是金属,那么它们的活动性顺序为X>Y
5.(2022·重庆高一检测)根据以下事实:
①A+B2+====A2++B;
②D+2H2O====D(OH)2↓+H2↑;
③以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池,电极反响为E2++2e-====E,B-2e-====
B2+。由此可知A2+、B2+、D2+、E2+的氧化性强弱关系是( )
A.D2+>A2+>B2+>E2+
B.B2+>A2+>D2+>E2+
C.D2+>E2+>A2+>B2+
D.E2+>B2+>A2+>D2+
6.(2022·四川高考)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反响:CH3CH2OH-4e-+H2O====CH3COOH+4H+。以下有关说法正确的选项是( )
A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动
B.假设有0.4 mol电子转移,那么在标准状况下消耗4.48 L氧气
C.电池反响的化学方程式为CH3CH2OH+O2====CH3COOH+H2O
D.正极上发生的反响为O2+4e-+2H2O====4OH-
二、非选择题(此题包括2小题,共20分)
7.(10分)理论上讲,任何自发的氧化复原反响都可以设计成原电池。请利用反响“Cu+2Ag+====2Ag+Cu2+〞设计一个化学电池(正极材料用碳棒),答复以下问题:
(1)该电池的负极材料是,发生反响(填“氧化〞或“复原〞),电解质溶液是;
(2)正极上出现的现象是
;
(3)假设导线上转移电子1 mol,那么生成银克。
8.(10分)(能力挑战题)某化学兴趣小组的同学为了探究铝电极在电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下:
编号
电极材料
电解质溶液
电流计指针
偏转方向
1
Mg、Al
稀盐酸
偏向Al
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向Cu
3
Al、C(石墨)
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg、Al
氢氧化钠溶液
偏向Mg
5
Al、Zn
浓硝酸
偏向Al
试根据表中的实验现象答复以下问题:
(1)实验1和2中Al所作的电极(正极或负极)(填“相同〞或“不相同〞)。
(2)对实验3完成以下填空:
①铝为极,电极反响式:。
②石墨为极,电极反响式:。
③电池总反响方程式:。
(3)实验4中铝作,理由是
。
写出铝电极的电极反响式:。
(4)解释实验5中电流计指针偏向铝的原因
。
(5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素:
。
答案解析
1.【解析】选C。该原电池中M棒变粗,N棒变细,说明原电池反响时N棒溶解作负极,溶液中有金属在M棒上析出。M棒作正极,A、B选项中,电解质溶液分别为稀硫酸和稀盐酸,原电池工作时,不会有金属析出且A中M棒变细,C选项正极反响为Ag++e-====Ag。而D选项正极反响为Fe3++e-====Fe2+,不会有金属析出,M棒锌溶解变细。
2.【解析】选C。根据原电池的形成条件分析,甲中没有构成闭合回路,不属于原电池装置,A项错误;乙装置是原电池装置,活泼金属作负极,失去电子,电子应由锌片流向铜片,B项错误;两个装置中的锌片都和稀硫酸反响生成氢气,硫酸浓度减小,溶液酸性减弱,C项正确;乙装置中构成原电池反响,反响速率加快,故乙装置中产生气泡的速率快,D项错误。
3.【解析】选C。该新型的锌锰电池也是一次电池(即干电池)不是二次电池(即充电电池),它只能实现化学能转化为电能,而不能实现电能转化为化学能,故C错。
4.【解析】选A、D。外电路的电子流向为X→外电路→Y,电流方向与其相反,A正确;X极失电子,作负极,Y极上发生的是复原反响,X极上发生的是氧化反响。假设两电极分别为Fe和碳棒,那么Y为碳棒, X为Fe,B、C错误,D正确。
5.【解析】选D。由①知氧化性B2+>A2+;由②知D为活泼性很强的金属,那么D2+的氧化性很弱;根据原电池原理,由③知原电池反响为E2++B====E+ B2+,那么氧化性E2+>B2+,故氧化性E2+>B2+>A2+>D2+。
6.【解析】选C。正极反响为O2+4H++4e-====2H2O,负极反响生成氢离子,正极上消耗氢离子,因此氢离子应该向正极移动;由正极反响式中的比例关系可知,每转移0.4 mol电子,反响掉氧气0.1 mol即2.24 L;将电池的正负极反响式相加即可得C项。
【技法小结】考查新型电池的题目的解题思路
高考中的新型电池有氢镍电池、高铁电池、锌-锰碱性电池、我国首创的海洋电池、燃料电池(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池)、锂离子电池、银锌电池、纽扣电池等。这些电池一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量(单位质量释放的能量)高等特点。
(1)题目特点:该类题目题材广、信息新、陌生度大,令人十分迷茫。实际上,往往是起点高,落点低,考查原电池的根本工作原理,按照原电池的根本工作原理的知识分析即可。
(2)正负极材料确实定:
新型电池中
(3)电极反响式的书写:首先分析物质得失电子的情况,然后再考虑电极反响生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反响。对于较为复杂的电极反响,可以利用总反响-较简单极电极反响式=较复杂极电极反响式的方法解决。
7.【解析】(1)根据电池的总反响,可知负极一般是失电子的物质作电源的负极,所以负极材料应该是铜电极,发生氧化反响,负极铜电极应该与电解质溶液反响,所以根据反响,电解质溶液应该是一种可溶性的银盐溶液,所以是AgNO3溶液。
(2)正极上是溶液中的银离子得到电子变成银单质,所以正极上的现象是碳棒上出现银白色物质。
(3)当导线上转移1 mol电子的时候,正极上会析出1 mol银单质,所以正极上生成的银的质量是108 g。
答案：(1)Cu 氧化 AgNO3溶液
(2)碳棒上出现银白色物质
(3)108
8.【解析】在稀盐酸中,Mg比Al活泼,Mg作原电池的负极,Al作原电池的正极,电流计指针偏向Al;在稀盐酸中,Al比Cu活泼,Al作原电池的负极,Cu作原电池的正极,电流计指针偏向Cu。由此可知,原电池中电流计指针偏向正极。
在实验3中电流计指针偏向石墨,由上述规律可知,在该原电池中铝作负极,石墨作正极。铝失去电子被氧化成铝离子,盐酸中的氢离子得到电子被复原为氢气。
该实验的设计运用比较法探究铝电极在原电池中的作用。实验1,2,3中电解质溶液相同,电极材料不同;实验1和4比较的是电极材料相同,电解质溶液不同;实验5与其他实验比较的是电极材料和电解质溶液都不同。通过这些结果可以总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素。
根据电极材料及电解质溶液的不同以及反响的实验现象作判断,应注意Al可与NaOH溶液反响,Al在浓硝酸中钝化等情况。
答案：(1)不相同
(2)①负 2Al-6e-====2Al3+
②正 6H++6e-====3H2↑
③2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑
(3)负极 铝可以与氢氧化钠溶液发生氧化复原反响,而镁不与氢氧化钠溶液发生化学反响 Al-3e-+4OH-====Al+2H2O
(4)铝在浓硝酸中被钝化,锌在浓硝酸中被氧化,即在浓硝酸中Zn比Al活泼,Zn作原电池的负极,Al作原电池的正极,所以电流计指针偏向铝
(5)另一个电极材料的活泼性和电解质溶液的氧化性
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