第六章 第1节化学反应与能量变化
第2课时化学反应与电能 (原卷版)
基础达标
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1．将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，经过一段时间后，下列各项叙述正确的是( )
A．负极有Cl2逸出，正极有H2逸出
B．负极附近Cl－的浓度减小
C．正极附近Cl－的浓度逐渐增大
D．溶液中Cl－的浓度基本不变
2．电子计算机所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。下列判断正确的是( )
A．锌为正极，Ag2O为负极
B．锌为负极，Ag2O为正极
C．该电池工作时，将电能转化为化学能
D．该电池工作时，负极区溶液的pH增大
3．鱼雷是一种水中兵器。它可从舰艇、飞机上发射，它发射后可自己控制航行方向和深度，遇到舰船，只要一接触就可以爆炸。用于攻击敌方水面舰船和潜艇，也可以用于封锁港口和狭窄水道。鱼雷采用Al－Ag2O动力电池，以溶有氢氧化钾的流动海水为电解液，电池反应为2Al＋3Ag2O＋2KOH===6Ag＋2KAlO2＋H2O，下列说法错误的是( )
A．Ag2O为电池的正极
B．Al在电池反应中被氧化
C．电子由Ag2O极经外电路流向Al极
D．溶液中的OH－向Al极迁移
4．原电池是化学电源的雏形。若保持如图装置原电池的电池反应式不变，下列说法中正确的是( )
A．Zn换成Fe
B．稀H2SO4换成CuSO4溶液
C．稀H2SO4换成蔗糖溶液
D．Cu换成石墨
5．如图是用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是( )
A．铜片表面有气泡生成
B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换
C．如果将稀硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动
D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变
6．丹尼尔根据原电池原理发明了世界上第一个实用电池，并用于早期铁路信号灯。下列有关原电池的说法中正确的是( )
A．原电池是把电能转化为化学能的装置
B．原电池中电子流出的一极是负极，发生还原反应
C．构成原电池两极必须是两种不同的金属
D．原电池中的阳离子向正极移动
7．为了将反应2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)( )
A．NaOH溶液 B．稀硫酸 C．稀硝酸 D．稀盐酸
二、非选择题
8．如图所示，将锌、铜通过导线相连，置于稀硫酸中。
(1)锌片上的现象是 ，电极反应为 。
(2)铜片上的现象是 ，电极反应为 。
(3)电子由 经导线流向 。
(4)若反应过程中有0.2 mol电子发生转移，则生成的氢气在标准状况下的体积为 。
9．研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。
(1)该电池的负极是 ，负极反应式是 。
(2)正极现象是 。
(3)放电时OH－向 (填“正极”或“负极”)移动。
能力提升
一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)
1. 某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是( )
A．若X为Fe，Y为Cu，铁为负极
B．若X为Fe，Y为Cu，电子由铜片流向铁片
C．若X为Fe，Y为C，碳棒上有红色固体析出
D．若X为Cu，Y为Zn，锌片发生还原反应
2．汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其结构如图所示，放电时的电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断下列叙述中正确的是( )
A．PbO2是电池的负极
B．Pb是负极
C．PbO2得电子，被氧化
D．电池放电时，溶液酸性减弱
3．目前，科学家提出了一种经济而且理想的获得氢能源的循环体系(如图)。关于此循环体系，下列说法中错误的是( )
A．燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能
B．燃料电池中通入H2的一极作负极，发生氧化反应
C．在此循环中发生了反应：2H2O2H2↑＋O2↑
D．目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂
二、非选择题
4．为了探究原电池的工作原理，某化学学习小组设计了一组实验，其装置如下图：
回答下列问题：
(1)根据原电池原理填写下表：
装置序号 正极 负极反应式 阳离子移动方向
甲
乙
丙
丁
戊
(2)电极类型除与电极材料的性质有关外，还与 有关。
(3)根据上述电池分析，负极材料是否一定参加电极反应？ (填“是”“否”或“不一定”)，请举例说明： 。
(4)指出下列电池的放电过程中，电解质溶液酸碱性的变化：甲酸性 ，丙碱性 。
5．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，在常温下，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 电流表指针 偏转方向
1 Al、Mg 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 Al、Mg 氢氧化钠溶液 偏向Mg
5 Al、Zn 浓硝酸 偏向Al
试根据上表中的实验现象回答下列问题：
(1)实验1、2中Al所作的电极(正极或负极)是否相同(填“是”或“否”)？ 。
(2)由实验3完成下列填空：
①铝为负极，电极反应式： ；
②石墨为 极，电极反应式： ；
③电池总反应式： 。
(3)实验4中铝作负极还是正极？
，理由是 。
写出铝电极的电极反应式： 。
(4)解释实验5中电流表指针偏向铝的原因 ： (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：① ；② 。第六章 第1节化学反应与能量变化
第2课时化学反应与电能 (解析版)
基础达标
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1．将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，经过一段时间后，下列各项叙述正确的是( D )
A．负极有Cl2逸出，正极有H2逸出
B．负极附近Cl－的浓度减小
C．正极附近Cl－的浓度逐渐增大
D．溶液中Cl－的浓度基本不变
解析：铁片、银片、稀盐酸构成的原电池，负极反应Fe－2e－===Fe2＋，正极反应2H＋＋2e－===H2↑，溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极，负极附近Cl－浓度变大，但整个溶液中Cl－浓度不变，只有D项正确。
2．电子计算机所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。下列判断正确的是( B )
A．锌为正极，Ag2O为负极
B．锌为负极，Ag2O为正极
C．该电池工作时，将电能转化为化学能
D．该电池工作时，负极区溶液的pH增大
解析：根据化合价变化可知Zn被氧化，应为电池的负极，则正极为Ag2O，故A错误，B正确；原电池是将化学能转化为电能的装置，故C错误；原电池工作时，负极发生反应Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，OH－浓度减小，溶液的pH减小，故D错误。
3．鱼雷是一种水中兵器。它可从舰艇、飞机上发射，它发射后可自己控制航行方向和深度，遇到舰船，只要一接触就可以爆炸。用于攻击敌方水面舰船和潜艇，也可以用于封锁港口和狭窄水道。鱼雷采用Al－Ag2O动力电池，以溶有氢氧化钾的流动海水为电解液，电池反应为2Al＋3Ag2O＋2KOH===6Ag＋2KAlO2＋H2O，下列说法错误的是( C )
A．Ag2O为电池的正极
B．Al在电池反应中被氧化
C．电子由Ag2O极经外电路流向Al极
D．溶液中的OH－向Al极迁移
解析：A项，根据原电池工作原理，Al化合价升高，失电子的作负极，即铝单质作负极，则Ag2O作电池的正极，正确；B项，根据电池总反应，铝的化合价升高，被氧化，正确；C项，根据原电池工作原理，外电路中电子从负极流向正极，由铝流向氧化银，错误；D项，根据原电池工作原理，阳离子移向正极，阴离子移向负极，即OH－移向Al极，正确。
4．原电池是化学电源的雏形。若保持如图装置原电池的电池反应式不变，下列说法中正确的是( D )
A．Zn换成Fe
B．稀H2SO4换成CuSO4溶液
C．稀H2SO4换成蔗糖溶液
D．Cu换成石墨
解析：如果Zn换为Fe，则负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，电池反应式发生改变，故A错误；稀硫酸换为硫酸铜，正极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，电池反应式发生改变，故B错误；稀硫酸换为蔗糖溶液，不能自发地发生氧化还原反应，则不能构成原电池，故C错误；如果Cu换为石墨，正极反应式仍为2H＋＋2e－===H2↑，电池反应式不变，故D正确。
5．如图是用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是( C )
A．铜片表面有气泡生成
B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换
C．如果将稀硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动
D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变
解析：铜锌原电池中，Cu作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以Cu上有气泡生成，故A正确；原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转化为光能，故B正确；柠檬汁显酸性也能作电解质溶液，所以将稀硫酸换成柠檬汁，仍能构成原电池，所以导线中有电子流动，故C错误；金属性Cu比Zn、Fe弱，Cu作正极，所以电路中的电流方向不变，仍然由Cu流向负极，故D正确。
6．丹尼尔根据原电池原理发明了世界上第一个实用电池，并用于早期铁路信号灯。下列有关原电池的说法中正确的是( D )
A．原电池是把电能转化为化学能的装置
B．原电池中电子流出的一极是负极，发生还原反应
C．构成原电池两极必须是两种不同的金属
D．原电池中的阳离子向正极移动
7．为了将反应2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)( B )
A．NaOH溶液 B．稀硫酸 C．稀硝酸 D．稀盐酸
解析：A、B、C三项中的装置均能将化学能转化为电能，A中反应为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，A项错误；B项符合题目的要求，正确；C项中反应为Al和硝酸反应生成NO，故C项达不到目的，错误；D项中两电极全是Al，因而不能构成原电池，即不能将化学能转化为电能，错误。
二、非选择题
8．如图所示，将锌、铜通过导线相连，置于稀硫酸中。
(1)锌片上的现象是锌片逐渐溶解，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋。
(2)铜片上的现象是铜片上有气泡产生，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。
(3)电子由锌片经导线流向铜片。
(4)若反应过程中有0.2 mol电子发生转移，则生成的氢气在标准状况下的体积为2.24 L。
解析：Cu－Zn－稀硫酸形成的原电池中，Zn作负极：Zn－2e－===Zn2＋，现象是锌片逐渐溶解，Cu作正极：2H＋＋2e－===H2↑，铜片表面有气泡产生。电子由负极(Zn)经导线流向正极(Cu)。由电极反应式可知当有0.2 mol电子发生转移时，可生成0.1 mol H2，标准状况下为2.24 L。
9．研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。
(1)该电池的负极是锂，负极反应式是Li－e－===Li＋。
(2)正极现象是有无色气体产生。
(3)放电时OH－向负极(填“正极”或“负极”)移动。
解析：金属锂比铁活泼，作原电池的负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，LiOH溶液中的阳离子有Li＋和H＋，由于氧化性：H＋＞Li＋，所以正极反应是2H＋＋2e－===H2↑，正极产生无色气体；在原电池的放电过程中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以OH－向负极移动。
能力提升
一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)
1. 某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是( AC )
A．若X为Fe，Y为Cu，铁为负极
B．若X为Fe，Y为Cu，电子由铜片流向铁片
C．若X为Fe，Y为C，碳棒上有红色固体析出
D．若X为Cu，Y为Zn，锌片发生还原反应
解析：Fe比Cu活泼，Fe作负极，电子从Fe流向Cu，故A正确，B错误；若X为Fe，Y为C，电解质为硫酸铜，则正极C上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn作负极，发生氧化反应，故D错误。
2．汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其结构如图所示，放电时的电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断下列叙述中正确的是( BD )
A．PbO2是电池的负极
B．Pb是负极
C．PbO2得电子，被氧化
D．电池放电时，溶液酸性减弱
解析：放电过程中铅是原电池的负极，其电极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4，故B项正确；PbO2在放电过程中得到电子被还原，所以它是原电池的正极，因此A、C两项错误；由于原电池放电的过程中消耗硫酸，所以溶液的酸性减弱，故D项正确。
3．目前，科学家提出了一种经济而且理想的获得氢能源的循环体系(如图)。关于此循环体系，下列说法中错误的是( C )
A．燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能
B．燃料电池中通入H2的一极作负极，发生氧化反应
C．在此循环中发生了反应：2H2O2H2↑＋O2↑
D．目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂
解析：此循环过程中利用太阳能将H2O分解为H2和O2，然后利用氢氧燃料电池，将化学能转化为电能，循环过程中并没有发生电解水的反应，C项错误。
二、非选择题
4．为了探究原电池的工作原理，某化学学习小组设计了一组实验，其装置如下图：
回答下列问题：
(1)根据原电池原理填写下表：
装置序号 正极 负极反应式 阳离子移动方向
甲 Al Mg－2e－===Mg2＋ 铝极
乙 Pt Fe－2e－===Fe2＋ 铂极
丙 Mg Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O 镁极
丁 Al Cu－2e－===Cu2＋ 铝极
戊 石墨 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O 石墨
(2)电极类型除与电极材料的性质有关外，还与电解质溶液的性质有关。
(3)根据上述电池分析，负极材料是否一定参加电极反应？不一定(填“是”“否”或“不一定”)，请举例说明：上述五个原电池中，戊装置的负极材料没有参与反应，其他电池的负极发生了氧化反应。
(4)指出下列电池的放电过程中，电解质溶液酸碱性的变化：甲酸性减弱，丙碱性减弱。
解析：(1)甲电池：在稀硫酸中，镁比铝活泼，镁为负极，发生氧化反应，铝为正极，H＋在铝极上发生还原反应；乙电池：铁比铂活泼，铁为负极；丙电池：在氢氧化钠溶液中，铝与NaOH溶液反应，铝失去电子，发生氧化反应，生成偏铝酸根离子和水；丁电池：常温下，浓硝酸使铝钝化，铜溶解，铜为负极；戊电池是燃料电池，甲烷与氧气反应，甲烷发生氧化反应，在碱中生成碳酸盐和水，氧气发生还原反应。所以，在负极区通入甲烷，在正极区通入空气。(2)通过比较甲、丙电池可知，电极都是铝、镁，由于电解质溶液不同，故电极名称不同，即电极类型与电极材料、电解质溶液都有关。(3)大多数电池的负极材料参与反应发生氧化反应，燃料电池的负极材料不参与反应，可燃物如氢气、一氧化碳、甲烷、乙醇等在负极区发生氧化反应。(4)根据溶液中离子参加反应情况判断溶液酸碱性的变化。
5．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，在常温下，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 电流表指针 偏转方向
1 Al、Mg 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 Al、Mg 氢氧化钠溶液 偏向Mg
5 Al、Zn 浓硝酸 偏向Al
试根据上表中的实验现象回答下列问题：
(1)实验1、2中Al所作的电极(正极或负极)是否相同(填“是”或“否”)？否。
(2)由实验3完成下列填空：
①铝为负极，电极反应式：2Al－6e－===2Al3＋；
②石墨为正极，电极反应式：6H＋＋6e－===3H2↑；
③电池总反应式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。
(3)实验4中铝作负极还是正极？
负极，理由是Al与NaOH溶液自发进行氧化还原反应，而Mg与NaOH溶液不反应。
写出铝电极的电极反应式：Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O。
(4)解释实验5中电流表指针偏向铝的原因：Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中发生反应，被氧化，Al是原电池的正极。
(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：①另一个电极材料的活动性；②电解质溶液。
解析：在稀盐酸中的活动性：Mg＞Al＞Cu。由实验1和2可知，原电池中电流表指针偏向正极。在实验3中电流表指针偏向石墨，由上述规律可知，Al是负极，石墨是正极，化学反应是Al失去电子被氧化为Al3＋，盐酸中的H＋得到电子被还原为H2。在NaOH溶液中活动性：Al＞Mg，则Al是负极，Mg是正极。Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中被氧化，即在浓硝酸中活动性：Zn＞Al，Zn是负极，Al是正极，所以在实验5中电流表指针偏向铝。
