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化学能与电能
一、选择题
1．如下图各装置中，溶液均为稀硫酸，不能构成原电池的是( )
2．以下关于铜锌稀硫酸构成的原电池的表达，错误的选项是( )
A．锌为负极，锌发生氧化反响
B．铜为正极，铜不易失去电子而受到保护
C．负极发生复原反响，正极发生氧化反响
D．外电路电子流入的一极为正极，电子流出的一极为负极
3．下面是四个化学反响，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反响是( )
A．2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
B．2H2＋O22H2O
C．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4
D．Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
4．某金属能和盐酸反响生成氢气，该金属与锌组成原电池时，锌作负极，那么该金属可能为( )
A．铝 B．铜 C．锡 D．硅
5．[双选]以下表达是某同学做完铜锌原电池的实验后得出的结论和认识，你认为正确的选项是( )
A．构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属
B．由铜、锌作为电极与硫酸铜溶液组成的原电池中，锌是负极
C．电子沿外导线由锌流向铜，通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气
D．铜锌原电池工作时，假设有13 g锌被溶解，电路中就有0.4 mol电子通过
6．以下表达中，正确的选项是( )
①原电池是把化学能转变成电能的一种装置
②原电池的正极发生氧化反响，负极发生复原反响
③不能自发进行的氧化复原反响通过原电池的装置可以实现
④碳棒能用作原电池的正极
⑤反响Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag可以设计成原电池
A．①③⑤ B．①④⑤
C．②③④ D．②⑤
7．原电池电极确实定不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。以下说法中不正确的选项是( )
A．由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，其负极反响式为Al－3e－===Al3＋
B．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，其负极反响式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O
C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，其负极反响式为Cu－2e－===Cu2＋
D．由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，其负极反响式为Cu－2e－===Cu2＋
8．X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的外表有Z析出，X和Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为( )
A．X＞Y＞Z B．X＞Z＞Y
C．Y＞X＞Z D．Y＞Z＞X
9．等质量的两份锌粉a、b，分别参加两支相同的试管中，然后参加等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向a中参加少量CuSO4溶液，那么产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系用图像表示如下，其中正确的选项是( )
10．由质量均为100 g的铁片、铜片和足量的CuSO4溶液组成原电池装置，经过一段时间后，两电极的质量差变为12 g，那么以下说法正确的选项是( )
A．铁片溶解了12 g
B．导线中通过了0.2 mol电子
C．铜片上析出了6 g Cu
D．铜片溶解了6.4 g
11.如下图的装置中，M为活动性顺序位于氢之前的金属，N为石墨棒，以下关于此装置的表达中不正确的选项是( )
A．N上有气体放出
B．M为负极，N为正极
C．是化学能转变为电能的装置
D．导线中有电流通过，电流方向是由M到N
12．如图为氢氧燃料电池原理示意图，根据此图的提示，以下表达不正确的选项是( )
A．a电极是负极
B．b电极的电极反响式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D．氢氧燃料电池是一种不需要将复原剂和氧化剂全部贮存在电池内的新型发电装置
二、非选择题
13．写出以下原电池的电极反响式和总反响的化学(离子)方程式。
负极
正极
电解质溶液
(1)
铁
铜
稀硫酸
(2)
铜
银
硝酸银溶液
(3)
H2
O2
KOH溶液
(1)负极：______________；正极：_______________________；
总反响式：_______________________________。
(2)负极：______________；正极：________________________________；
总反响式：___________________________________。
(3)负极：______________；正极：__________________________________；
总反响式：____________________________________。
14．某化学兴趣小组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
NaOH溶液
偏向Mg
答复以下问题：
(1)实验1、2中Al所作的电极(指正极或负极)________(填“相同〞或“不同〞)。
(2)对实验3完成以下填空：
①铝为________极，电极反响式为__________________________________。
②石墨为________极，电极反响式为______________________________________。
③电池总反响式为__________________________________。
(3)实验4中铝作____________极(填“负〞或“正〞)，理由是______________________________，此反响的离子方程式为___________________。
(4)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为________________________________________________________________________。
15．上海世博会期间，在德国馆的汉堡之家展馆人们看到一个1∶20飞机燃料电池的模型。燃料电池是一种通过氢氧结合来发电的电化学装置。某氢氧燃料电池的电池反响为2H2＋O2===2H2O，电解液为KOH溶液。氢氧燃料电池的突出优点是把________能直接转化为__________能，而不用经过________能这一中间形式。
(1)以下有关氢氧燃料电池的表达中正确的选项是( )
A．此电池能发出蓝色火焰
B．氢气为正极，氧气为负极
C．因为生成水，所以工作时溶液的碱性越来越强
D．负极上氢气失电子，发生氧化反响；正极上氧气得电子，发生复原反响
(2)该电池所产生的水可以作为饮用水。现欲制得常温下1 L 水，那么电池内转移电子的物质的量为________。
A．8.9×10－3 mol B．4.5×10－2 mol
C．1.1×102 mol D．5.6×103 mol
16．[实验目的]利用所学知识设计电池装置。
[实验用品]电极：镁条、铜片、铁片等。
[电解质溶液]果汁(橙汁、苹果汁、柠檬汁等)。
[其他]导线、金属夹、发光二极管、500 mL烧杯。
[实验方案]①CuMg原电池，电解质溶液为橙汁；
②CuFe原电池，电解质溶液为苹果汁；
③FeMg原电池，电解质溶液为柠檬汁。
[实验操作]用导线分别将三种方案中的金属片连接到金属夹上，分别将金属片两两插入到盛有果汁的三个500 mL的烧杯中，用发光二极管两端分别接触三种方案中金属活动性不同的金属夹。观察现象，连接方式如下图。
[实验现象]三种方案中发光二极管均发光。
[实验结论]原电池把化学能转变为电能。
请答复以下问题：
(1)连接装置时活泼金属接二极管的________极上，较不活泼金属接二极管的________极上。
(2)在方案①②中铜作电极情况____________________________。
(3)在方案①③中镁作电极情况______________________________________。
(4)在方案②③中铁作电极情况_______________________________________。
(5)在方案③中负极反响式为___________________________________________，
正极反响式为________________________________________，
总反响式为_____________________________________。
课时达标训练(五)化学能与电能 答案
1．解析：选D 由构成原电池的条件知，D项不能形成闭合回路，不能构成原电池。
2．解析：选C 在铜锌稀硫酸构成的原电池中，锌是负极，铜是正极，所以锌极发生氧化反响；铜电极上是溶液中的阳离子H＋得电子，发生复原反响；外电路电子的流向应该是由负极流向正极。
3．解析：选D D项中的反响不属于氧化复原反响，不能设计成原电池。
4．解析：选C 该金属与锌组成原电池时，锌作负极，说明其金属活动性比锌弱，该金属能与盐酸反响生成氢气，符合条件的为锡。
5．解析：选B、D 构成原电池电极的材料不一定都是金属，例如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池，A错误； 在原电池中，活泼金属中的电子流向不活泼的金属，因此活泼金属是负极，B正确；电子不能通过电解质溶液，应该是氢离子在铜极上得到由锌沿外导线转移过来的电子，C错误；铜锌电池工作时，锌为负极失电子，电极反响为Zn－2e－===Zn2＋，1 mol锌失去2 mol电子，0.2 mol锌(质量为13 g)被溶解，电路中有0.4 mol电子通过，D正确。
6．解析：选B 原电池是把化学能转化为电能的一种装置，它以自发的氧化复原反响为根底，所以Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag可以设计成原电池，但原电池把氧化和复原反响分在两极上进行，在负极上发生氧化反响，正极上发生复原反响，原电池形成时需要两个活动性不同的电极，可以都是金属，也可以是金属和可导电的非金属，如碳棒可以用作原电池的正极。
7．解析：选C 由于在碱性条件下镁不与NaOH溶液反响，而铝可以与NaOH溶液发生氧化复原反响，所以B项正确；C项中铁的活泼性较强，故应为Fe－2e－===Fe2＋；D项中由于常温下铝遇浓硝酸易发生钝化，所以此时铜更容易失去电子而作负极。
8．解析：选C 根据原电池原理，负极金属比正极活泼，可知金属活动性Y＞X；根据金属活动性顺序和置换反响原理可知活动性X＞Z，故Y＞X＞Z。
9．解析：选D 等质量的两份锌粉中，参加等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向a中参加少量CuSO4溶液，那么a中发生的反响有：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，由于置换出来的Cu与Zn在稀硫酸中构成原电池，所以，a中的反响速率比b中的反响速率大，即反响完成所需的时间短，但Cu2＋消耗了少量的Zn，a中产生的H2比b中产生的H2少。b中只发生如下反响：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。符合这些条件的图像就是D。
10．解析：选B 设铁片溶解的质量为x g，铜片上析出Cu的质量为y g。那么
(100＋y)－(100－x)＝12，
即x＋y＝12。①
由得失电子守恒可得：×2＝×2，
即8x＝7y。②
解①、②联立方程组得x＝5.6 g，y＝6.4 g。
导线中通过电子的物质的量为×2＝0.2 mol。
11．解析：选D MN稀硫酸形成原电池时，M电极失电子，电子沿导线移至N极，故电流方向是由N到M。
12．解析：选B 氢氧燃料电池的总反响式为2H2＋O2===2H2O，因此a电极上发生反响2H2－4e－===4H＋，a电极是负极；b电极上发生反响O2＋2H2O＋4e－===4OH－，b电极是正极，以上电极反响式，适用电解质溶液为Na2SO4溶液等；氢氧燃料电池的能量转化率较高，且产物是H2O，无污染，是一种具有应用前景的绿色电源；氢氧燃料电池通入H2、O2就能工作，无需将H2、O2贮存在电池内部。
13．解析：(1)FeCuH2SO4构成的原电池中，Fe作负极，电极反响式为Fe－2e－===Fe2＋；Cu作正极，电极反响式为2H＋＋2e－===H2↑。(2)CuAgAgNO3构成的原电池中，Cu作负极，电极反响式为Cu－2e－===Cu2＋；Ag作正极，电极反响式为Ag＋＋e－===Ag。(3)氢氧燃料电池中，通H2的一极为负极，电极反响式为H2＋2OH－－2e－===2H2O，通O2的一极为正极，电极反响式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
答案：(1)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)Cu－2e－===Cu2＋ 2Ag＋＋2e－===2Ag
Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag
(3)2H2－4e－＋4OH－===4H2O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 2H2＋O2===2H2O
14．解析：根据实验记录，不难看出实验1中Mg作负极，Al作正极；实验2中Al作负极，Cu作正极；实验3中，Al作负极，C作正极，总反响式是2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑；实验4中，由于Al与NaOH溶液可以发生自发的氧化复原反响：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，而Mg与NaOH溶液不反响，故Al作负极，Mg作正极，通过以上的实验可以看出：一般是活泼的金属作负极，但也有特殊情况，也要考虑电极与电解质溶液能否发生自发的氧化复原反响。
答案：(1)不同
(2)①负 2Al－6e－===2Al3＋ ②正 6H＋＋6e－===3H2↑ ③2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
(3)负 铝与NaOH溶液可以发生自发的氧化复原反响
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
(4)另一电极材料的活动性和电解质溶液的氧化性
15．解析：根据原电池的工作原理可知，负极上H2失电子被氧化，正极上O2得电子被复原，总反响式为2H2＋O2===2H2O，因为总反响过程中生成了水，相当于KOH稀释了，碱性应减弱。根据2H2＋O2===2H2O～4 mol e－，可知生成1 L水转移的电子的物质的量为×2＝1.1×102 mol。
答案：化学 电 热 (1)D (2)C
16．解析：在原电池中较活泼金属作负极(连接二极管的负极)，较不活泼金属作正极(连接二极管的正极)。因金属活动性：Mg>Fe>Cu，故方案①②中Cu均作正极，①③中Mg均作负极，方案②中铁作负极，方案③中铁作正极。在方案③中负极反响式为Mg－2e－===Mg2＋，正极反响式为2H＋＋2e－===H2↑，总电池方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。
答案：(1)负 正 (2)Cu均作正极 (3)镁均作负极
(4)方案②中铁作负极，方案③中铁作正极
(5)Mg－2e－===Mg2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
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