苏教版（2019）高中化学必修第二册 6.3化学能与电能的转化同步练习（含解析）
文档属性
| 名称 | 苏教版（2019）高中化学必修第二册 6.3化学能与电能的转化同步练习（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-17 11:26:20 | ||
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文档简介
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6.3化学能与电能的转化同步练习-苏教版高中化学必修第二册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是
A．电极Ⅰ为负极
B．电极Ⅱ的反应式为：
C．电池总反应为：
D．该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异
2．某电池装置如图所示，当电池工作时，下列说法正确的是
A．Cu电极为该电池的负极
B．电子的流动方向：氢氧化钠溶液
C．电池工作一段时间后，溶液的pH变小
D．如果将氢氧化钠溶液换成浓硝酸，Cu电极上有大量气体产生
3．图中装置可以构成原电池的是
A． B．
C． D．
4．如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细。由此判断下列M、N、P物质可以成立的是
A．M为，N为Pb，P为浓硫酸 B．M为Cu，N为Fe，P为稀盐酸
C．M为Zn，N为C(石墨)，P为溶液 D．M为Ag，N为Zn，P为溶液
5．某金属与稀盐酸作用无氢气产生，该金属与铜能组成原电池，此金属是
A．Mg B．Fe C．Ag D．Cu
6．下列各装置能在外电路获得电流的是
A． B． C． D．
7．关于铅蓄电池的说法正确的是
A．在放电时，电池的正极材料是铅板
B．在放电时，电池的负极材料质量减小
C．在放电时，向正极迁移
D．在放电时，正极发生的反应是：
8．我们在课堂上学习和接触过许多有趣的电池，关于下列电池的说法不正确的是
A．苹果中含有苹果酸，图1中铁片是负极
B．图2中由于空气中的在Cu片表面得电子，导致滤纸片中的朝铜片移动
C．图3酸性锌锰干电池中锌筒做负极被不断消耗，用久有漏液风险
D．图4电池电流从镁电极流向铝电极
9．下列反应不能用于原电池的是（ ）
A．Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu B．CH4+2O2 CO2+2H2O
C．4Al+3O2+6H2O = 4Al(OH) 3 D．Fe2O3+6HCl= 2FeCl3+3H2O
10．钠硫电池体积小、容量大、寿命长、效率高，在电力储能中广泛应用于削峰填谷、应急电源、风力发电等储能方面。Na-S电池的结构如下图所示，电池反应为2Na+S8=Na2Sn。下列说法不正确的是（ ）
A．熔钠电极作电池的负极 B．放电时Na+向正极移动
C．充电时熔钠电极与电源的正极相连 D．充电时阳极反应式为8Sn2--16e-=nS8
二、填空题
11．回答下列问题：
(1)我国是世界上最早使用湿法炼铜的国家。湿法炼铜的原理是Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，其中CuSO4被 (填“氧化”或“还原”)，铁作 (填“氧化剂”或“还原剂”)。在该反应中，若生成了32 g Cu，消耗Fe的物质的量是 。
(2)某学习小组设计下图所示装置观察氧化还原反应中电子的转移。
实验I 实验II
装置
现象 电流计指针向右偏转；铁片溶解；铜片上有红色物质(铜)析出，铜片质量增加 电流计指针向右偏转；……
①实验Ⅰ中，Fe与CuSO4溶液反应的离子方程式是 。
②根据实验Ⅰ的原理，推测实验Ⅱ中：锌片上发生 (填“氧化反应”或“还原反应”)；铜片上的实验现象是 。
12．下列装置能构成原电池的是 。
13．在铜锌原电池中(如图)
(1)以硫酸铜为电解质溶液，锌为 极，电极上发生的是 (填“氧化”或“还原”)反应。铜电极的电极反应式是 ；原电池总反应的离子方程式为 。
(2)若锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，工作一段时间，锌片的质量减少了3.25g，铜表面析出了氢气 L(标准状况)，导线中通过 mol电子。
14．工作原理： (以Zn-H2SO4-Cu原电池为例)
电极材料 锌 铜
电极名称
电极反应 Zn-2e-=Zn2+ 2H++2e-=H2↑
反应类型 反应 反应
外电路电子流向 由 片 ( 极)沿导线流向 片 ( 极)
内电路离子移向 溶液中 向正极移动，在 片上被还原为 ；溶液中 向负极移动。
原电池总反应 Zn+2H+=Zn2++H2↑
15．化学电源在日常生活中有着广泛的应用。
(1)将石墨和铜片用导线及电流计相连浸入500mLFeCl3溶液中，构成如图所示的原电池装置，正极发生的电极反应式为 ；
(2)研究人员发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，电池的总反应方程式为。
①该电池负极的电极反应式为 。
②电池中，不断移动到“水”电池的 极(填“正”或“负”)。
③外电路每通过4mol电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是 mol。
(3)如图是甲烷燃料电池的原理示意图：
①电池的负极是 (填“a”或“b”)电极，该电极的反应式为 。
②电池工作一段时间后，电解质溶液的pH (填“增大”、“减小”或“不变”)
16．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。请回答下列问题。
(1)请你利用下列反应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 ，电解质溶液是 。
②在外电路中，电子方向是从 极到 极。
(2)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池。在这两个原电池中，负极分别为 。
A．铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片
(3)“神舟九号”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将 能转化为 能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。在紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2，其负极的电极反应式为 。
(4)目前正在研发的高能量密度燃料电池车，是以肼(N2H4)燃料电池作为动力来源，电池结构如图所示。
①起始时正极区与负极区KOH溶液浓度相同，工作一段时间后，KOH浓度较大的是 (填“正”或“负”)极区。
②该电池负极的电极反应式为 。
17．能源与人类的生存和发展息息相关，化学反应在人类利用能源的历史过程中充当重要的角色。回答下列问题：
(1)原电池是直接把化学能转化为电能的装置。据如下装置图，回答下列问题：
①若X为Ag，Y为溶液，溶液中的移向 (填“Cu”或“X”)电极，当电路中转移0.2 mol时，电解质溶液质量减少 g
②若用如图装置，依据反应设计原电池，则电极X可以用 (填电极材料)做电极材料，电解质溶液Y的溶质为 (填化学式)，铜极的电极反应式为 。
(2)航天技术上使用的氢-氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。如图是氢-氧燃料电池的装置图，则：
①a电极发生 (填“氧化”或“还原”)反应。
②b电极附近pH 。(填增大、减小或不变)
③负极反应式为： 。
18．能源是现代文明的原动力，通过化学方法可以使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能源的利用率。
(1)①氢气在燃烧时，放出大量热量，说明该反应是 热反应，这是由于反应物的总能量 生成物的总能量(填“大于”、“小于”或“等于”，下同)；从化学反应的本质角度来看，由于断裂反应物中的化学键吸收的总能量 形成产物的化学键放出的总能量。
②通过氢气的燃烧反应，可以把氢气中蕴含的化学能转化为热能，如果将该氧化还原反应设计成原电池装置，就可以把氢气中蕴含的化学能转化为电能，甲图就是能够实现该转化的装置，被称为氢氧燃料电池。该电池的正极是 (填“a电极”或“b电极”)，在负极发生的电极反应是 。
(2)①把锌粒投入盛有稀硫酸的敞口容器中，产生氢气的速率变化如图乙所示。时间a→b时段，产生氢气的速率增大的主要原因是 。
②按图丙所示装置进行实验，电子从 (填“锌片”或“铜片”)流出，该电极上发生的电极反应式为： 。原电池工作一段时间后，溶液pH 。(填“增大”或“减小”)。
(3)能源是当今社会发展的三大支柱之一。有专家指出：如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等能够实现利用太阳能让它们重新组合(如图)，可以节约燃料，缓解能源危机。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为 (填序号)。
A．热能 B．电能 C．化学能 D．生物质能
19．电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。
(1)用图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中G为电流计。请回答下列问题：
①以下叙述中，正确的是 (填选项字母)。
a.甲中锌片是负极，乙中铜片是正极
b.两烧杯中铜片表面均有气泡产生
c.两烧杯中溶液的c(H+)均减小
d.乙中电流从铜片经导线流向锌片
e.乙溶液中SO向铜片方向移动
②为了避免锌片与Cu2+直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，人们设计了如图装置。a处装置的名称为盐桥，放电时，盐桥的作用是 。在工作时，其内部的阳离子移向 (填“正极”或“负极”)。
(2)将CH4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)。实验测得OH-定向移向A电极，则 (填A或B)处电极入口通CH4，其电极反应式为： 。
(3)一种处理垃圾渗透液并用其发电的装置工作示意图如图所示：
①在空气里，微生物将垃圾渗透液硝化，写出该反应的离子方程式： 。
②电极Y的电极反应式为 。
③电子由 (填“X”或“Y”，下同)极经导线移向 极；当转移电子时，生成标准状况下N2的体积为 。
20．化学反应中伴随着能量的变化。
(1)下列变化中属于吸热反应的是 (填字母)。
①液态水汽化 ②Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl两固体混合 ③苛性钠固体溶于水 ④氯酸钾分解制氧气 ⑤生石灰跟水反应生成熟石灰 ⑥干冰升华
a.①② b.②④ c.③ d.①⑥
(2)工业合成氨缓解了有限耕地与不断增长的人口对粮食大量需求之间的矛盾。已知拆开1mol化学键所需要的能量叫键能。相关键能数据如表：
共价键 H—H N≡N N—H
键能(kJ/mol) 436 945 391
结合表中所给信息，计算生成2molNH3时 (填“吸收”或“放出”)的热量是 kJ。
(3)潜艇中使用的液氨液氧燃料电池工作原理如图所示：
电极a名称是 (填“正极”或“负极”)，其电极反应为 ，电解质溶液中OH-离子向 移动(填“电极a”或“电极b”)。
三、实验题
21．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：
（1）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 ；
（2）实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4 4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是 ；
（3）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有(任答两种) ；
（4）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量锌粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需的时间。
实验 混合溶液 A B C D E F
4 mol·L－1H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
请完成此实验设计，其中： V6= ，V9= 。
22．按要求回答问题：
(1)由SiO2制备高纯度硅的工业流程如图所示：
①写出SiO2转化为Si(粗)的化学方程式： 。
②可以循环使用的物质为 。
(2)为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如图实验：按图组装好实验装置，并检查装置气密性，实验前用排水法收集半瓶NO气体。
①打开止水夹，推动针筒活塞，使氧气进入烧瓶，首先观察到烧瓶中的现象是 ，产生此现象的化学方程式为 。
②关上止水夹，轻轻摇动烧瓶，写出发生的化学方程式 。
(3)以 Fe 和 Cu 为电极，稀 H2SO4 为电解质溶液形成的原电池中：
①H＋向 极移动(填“正”或“负”)。
②若有 1 mol e－ 流过导线，则理论上负极质量减少 g。
③若将稀硫酸换成浓硝酸，正极电极方程式为： 。
23．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：
（1）上述实验中发生反应的化学方程式有 。
（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 。
（3）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需的时间。
实验 混合溶液 A B C D E F
4mol·L-1H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
请完成此实验设计，其中：V1= ，V6= ，V9= 。
参考答案：
1．C
【分析】由K+向电极Ⅱ所在区域迁移可知，电极Ⅱ为正极发生还原反应，电极Ⅰ为负极发生氧化反应；正极电极反应式：，负极电极反应式：。
【详解】A．电极Ⅰ为负极，A正确；
B．电极Ⅱ为正极发生还原反应：，B正确；
C．两极酸碱度不一样，氢离子和氢氧根离子不能电池总反应为：，C错误；
D．该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异，D正确；
故选C。
2．C
【详解】A．铝能与氢氧化钠反应，铝失电子发生氧化反应，Al电极为该电池的负极，故A错误；
B．铝能与氢氧化钠反应，铝失电子发生氧化反应，Al电极为该电池的负极，Cu为正极，电子的流动方向：导线，故B错误；
C．电池总反应是，反应消耗氢氧化钠，电池工作一段时间后，溶液的pH变小，故C正确；
D．如果将氢氧化钠溶液换成浓硝酸，Cu失电子作负极，硝酸根离子在Al电极上得电子生成NO2气体，所以Al电极上有大量气体产生，故D错误；
选C。
3．C
【分析】原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应，缺一不可，以此来解析；
【详解】A．该装置没有形成闭合回路，所以不能构成原电池，A不符合题意；
B．酒精是非电解质，不能导电，不能构成原电池，B不符合题意
C．Al与氢氧化钠溶液反应，铝作负极，镁作正极，形成了闭合回路，所以能构成原电池，C符合题意；
D．有外加直流电源属于电解池，D不符合题意；
故选C。
4．D
【分析】该装置没有外接电源，是原电池；M棒变粗，N棒变细，说明N极失电子作负极，M极得电子作正极；M棒变粗，所以溶液中的金属阳离子析出生成金属单质，电解质溶液中的阳离子为金属阳离子且活泼性小于N；
【详解】A．M为，N为Pb，P为浓硫酸，N极铅发生氧化反应生成硫酸铅，N极变粗 A错误；
B．N极铁是负极，M极是氢离子放电生成氢气，所以M极质量不变，B错误；
C．M极（Zn）易失电子作负极，变细，N极（石墨）上析出Cu而变粗，C错误；
D．N极材料Zn比M极Ag活泼，且M极Ag上有银析出，所以质量增加，D正确；
故选D。
5．C
【详解】A．Mg与稀盐酸作用有H2产生，A不符合题意；
B．Fe与稀盐酸作用有H2产生，B不符合题意；
C．Ag与稀盐酸作用无H2产生，Ag、Cu与电解质溶液能组成原电池，C符合题意；
D．Cu与稀盐酸作用无H2产生，但不能与Cu组成原电池，D不符合题意；
答案选C。
6．B
【详解】A．电极材料没有活泼性差异，不能构成原电池，不能产生电流，A不选；
B．金属活泼性Zn大于Cu，Zn和硫酸铜溶液反应生成硫酸锌和铜，Zn做负极，Cu做正极，构成原电池，可在外电路获得电流，B选；
C．酒精不是电解质溶液，不能导电，不能构成原电池，C不选；
D．电极材料没有活泼性差异，不能构成原电池，不能产生电流，D不选；
故选：B。
7．D
【分析】铅蓄电池中，放电过程为原电池原理。Pb作负极，发生失电子的氧化反应；PbO2作正极，发生得电子的还原反应，放电的总反应方程式为：，据此结合二次电池的工作原理分析解答。
【详解】A．在放电时，电池的正极材料是PbO2，A错误；
B．在放电时，电池的负极材料Pb放电转化为，电极质量增大，B错误；
C．上述铅蓄电池放电时，阴离子移向负极，所以向负极迁移，C错误；
D．在放电时，正极PbO2发生得电子的还原反应转化为，其电极反应式为：，D正确；
故选D。
8．B
【详解】A．图1苹果中的苹果酸是电解质，该装置为原电池，铁片活泼性强，作负极，A正确；
B．图2装置够成原电池，其中电解质为饱和食盐水，铁片活泼性强，作负极，铜片作正极，正极为氧气得电子，氯离子移向负极，即朝着铁片移动，B错误；
C．图3的酸性锌锰干电池中锌筒做负极，失去电子被消耗，用久有漏液风险，C正确；
D．图4电池中，铝在氢氧化钠溶液中的活泼性强于镁，故铝作负极，镁作正极，电流从镁电极流向铝电极，D正确；
故选B。
9．D
【详解】A．Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu属于氧化还原反应，能用于原电池的的设计，A错误；
B．CH4+2O2 CO2+2H2O属于氧化还原反应，能用于原电池的的设计，B错误；
C．4Al+3O2+6H2O = 4Al(OH) 3属于氧化还原反应，能用于原电池的的设计，C错误；
D．Fe2O3+6HCl= 2FeCl3+3H2O不属于氧化还原反应，不能用于原电池的的设计，D正确；
故选D。
10．C
【详解】A.放电时，熔钠电极失电子发生氧化反应，所以放电时熔钠电极作电池的负极，A正确；
B.原电池中电解质中的阳离子移向正极，即Na+向正极移动，B正确；
C.充电时，原电池的负极和电源的负极相连，原电池的正极和电源的正极相连，放电时熔钠电极是负极，充电时熔钠电极与电源的负极相连，C错误；
D.充电时阳极发生失电子的氧化反应，电极反应式为：8Sn2--16e-=nS8，D正确；
故合理选项是C。
11．(1) 还原 还原剂 0.5 mol
(2) Fe+Cu2+=Fe2++Cu 氧化反应 产生无色气泡
【详解】（1）在反应Fe+CuSO4=FeSO4+Cu中，Cu元素化合价由反应前CuSO4中的+2价变为反应后Cu单质的0价，Cu元素的化合价降低，得到电子被还原；Fe元素化合价由反应前Fe单质的0价变为反应后FeSO4中的+2价，Fe元素的化合价升高，失去电子，被氧化，所以Fe为还原剂；
根据反应方程式可知：每反应消耗1 mol Fe，会反应产生1 mol Cu，32 g Cu的物质的量是0.5 mol，则反应消耗Fe的物质的量是0.5 mol；
（2）①Fe与CuSO4反应产生FeSO4、Cu，该反应的离子方程式为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu；
②电流表指针发生偏转，说明Zn、Cu、H2SO4溶液构成原电池，由于金属活动性：Zn＞Cu，所以Zn为负极，发生失去电子的氧化反应；Cu为正极，发生得到电子的还原反应，正极的电极反应式为：2H++2e-=H2↑，故看到正极铜片上的实验现象是产生气泡。
12．CDFG
【详解】A中缺少电解质溶液，不能构成原电池；
B中Zn、Cu未用导线连接，不能形成闭合回路，不能构成原电池；
C中Zn、Cu接触，通过电解质溶液发生原电池反应，属于原电池装置；
D中Zn、Cu接触，能构成原电池；
E中稀硫酸分装在两个容器中，不能形成闭合电路，不能构成原电池；
F中Zn、Cu用导线连接，形成闭合回路，能发生原电池反应，属于原电池装置；
G中两容器用盐桥相连形成闭合回路，能发生原电池反应，属于原电池装置。
所以能构成原电池的是CDFG。
13． 负 氧化 Cu2++2e-=Cu Cu2++Zn=Cu+Zn2+ 1.12 0.1
【详解】(1)锌比铜活泼，Zn失去电子生成Zn2+，锌做负极，发生氧化反应，铜电极上发生的是还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，总反应的离子方程式为：Cu2++Zn=Cu+Zn2+；
(2)用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，锌为负极，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，锌片的质量减少了3.25g，则物质的量为n=m/M=3.25g/65g/mol=0.05mol，铜为正极，电极反应为2H++2e-=H2↑，转移的电子的物质的量为n(e-)=2n(Zn)=2n(H2)=2×0.05mol=0.1mol，则：V(H2)=0.05mol×22.4L/mol=1.12L。
14． 氧化 还原 锌 负 铜 正 H+ 铜 H2 SO
【详解】锌作负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，即溶液中氢离子发生还原反应；电子的流向和电流的方向相反，因此外电路电子流向为由负极即锌片沿导线流向正极，即铜片；内电路离子移向为溶液中阳离子即氢离子向正极移动，在铜片上被还原为氢气；溶液中阴离子即SO向负极移动。
15．(1)
(2) 正 2
(3) a 减小
【详解】（1）将石墨和铜片用导线及电流计相连浸入500mL溶液中，发生反应，Cu发生氧化反应，Cu是负极、石墨是正极，正极发生的电极反应式为；
（2）①根据总反应，Ag发生氧化反应生成AgCl，该电池负极的电极反应式为。
②原电池中，阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，所以不断移动到“水”电池的正极。
③根据总反应，Mn元素化合价由+4降低为+，生成1mol转移2mol电子，外电路每通过4mol电子时，生成的物质的量是2mol。
（3）①甲烷发生氧化反应，通入甲烷的电极为负极，电池的负极是a，该电极甲烷失电子生成碳酸钾和水，电极的反应式为。
②电池总反应为，反应消耗氢氧化钠，同时生成水，因此电池工作一段时间后，电解质溶液的pH减小。
16． Cu AgNO3溶液 负 正 B 光 电 Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正 N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O
【分析】原电池中，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，电子从负极流出，电子沿着导线流向正极，正极上氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，据此回答；
【详解】(1)①据分析，反应Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+中，铜为还原剂，故该电池的负极材料是Cu，电解质溶液是可溶性银盐，故为硝酸银。②在外电路中，电子方向是从负极沿着导线流到正极。
(2)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，铝在浓硝酸中钝化，实际反应为铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，反应中铜失去电子，故负极为铜；插入烧碱溶液中，铜不与氢氧化钠溶液反应、铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠、氢气，反应中铝失去电子，负极为铝；故选B。
(3)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将光能转化为电能；按应急电池工作原理Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2知，放电时，锌为负极、锌失去电子被氧化，在碱性环境中生成氢氧化锌，故负极的电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。
(4) ①燃料电池工作时，氧气为正极反应物，氧气得电子被还原，正极电极反应式为：O2 ＋2H2O＋4e- ＝4OH-；故工作一段时间后，KOH浓度较大的是正极区。②该电池负极反应物为肼，由图知，肼失去电子被氧化为氮气，电极反应式为N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O。
17．(1) X 15.2 银或金或石墨棒等 或等
(2) 氧化 增大
【详解】（1）①若X为银、Y为硝酸银溶液，该装置为原电池，金属性强于银的铜电极做原电池的负极，银电极做正极，银离子向正极银移动；电池的总反应方程式为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，则当电路中转移0.2 mol电子时，电解质溶液减少的质量0.2 mol×108g/mol—0.1mol×64g/mol=15.2g，故答案为：X；15,2；
②由总反应方程式可知，还原剂铜为负极，X电极为正极，应是金属活泼性弱于铜的银或金，或者是能导电的石墨电极，电解质溶液为可溶性铁盐，负极的电极反应式为，故答案为：银或金或石墨棒等；或等；；
（2）由电子的移动方向可知，通入氢气的a电极为燃料电池的负极，碱性条件下氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，电极反应式为H2—2e—+2OH—=2H2O，通入氧气的电极b为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e—+2H2O=4OH—；
①由分析可知，通入氢气的a电极为燃料电池的负极，碱性条件下氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，故答案为：氧化；
②由分析可知，通入氧气的电极b为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e—+2H2O=4OH—，则b电极附近溶液pH增大，故答案为：增大；
③由分析可知，通入氢气的a电极为燃料电池的负极，碱性条件下氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，电极反应式为H2—2e—+2OH—=2H2O，故答案为：H2—2e—+2OH—=2H2O；
18． 放 大于 小于 b电极 H2－2e－＝2H＋ 反应放热，温度升高，反应速率加快 锌片 Zn－2e－＝Zn2＋ 增大 A
【详解】(1)①氢气在燃烧时，放出大量热量，说明该反应是放热反应，这是由于反应物的总能量大于生成物的总能量；断键吸热，成键放热，所以从化学反应的本质角度来看，由于断裂反应物中的化学键吸收的总能量小于形成产物的化学键放出的总能量。
②氢氧燃料电池中氢气在负极放电，氧气在正极放电，则该电池的正极是b电极，在负极氢气失去电子，发生的电极反应是H2－2e－＝2H＋。
(2)①时间a→b时段产生氢气的速率逐渐增大，由于随着反应的进行，氢离子浓度逐渐减小，这说明反应速率增大的主要原因是反应放热，温度升高，反应速率加快。
②按图丙所示装置进行实验，由于金属性锌强于铜，所以锌是负极，铜是正极，则电子从锌片流出，该电极上发生的电极反应式为：Zn－2e－＝Zn2＋。正极上氢离子放电生成氢气，氢离子浓度减小，原电池工作一段时间后，溶液pH增大。
(3)由图可知，太阳能首先转化为化学能，然后燃料燃烧，化学能转化为热能。故选A。
19．(1) cd 形成闭合回路，并保持两边溶液呈电中性 正极
(2) A CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O
(3) NH+2O2=NO+H2O+2H+ 2NO+10e-+12H+=N2↑+6H2O X Y 0.896L
【解析】(1)
①a．甲没有形成闭合回路，不是原电池，a错误；
b．甲中铜不与稀硫酸反应，表面不会有气泡产生，b错误；
c．甲、乙烧杯中都是锌与稀硫酸反应生成氢气，氢离子浓度均减小，c正确；
d．锌的活动性比铜强，乙中形成原电池，锌作负极，铜作正极，电流从铜片经导线流向锌片，d正确；
e．乙中形成原电池，锌作负极失电子，硫酸根离子向负极即锌片移动，e错误；
答案选cd。
②为了避免锌片与Cu2+直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，还要形成原电池，因此盐桥的作用是形成闭合回路，并保持两边溶液呈电中性；原电池工作时，阳离子向正极移动。
(2)
原电池工作时，阴离子向负极移动，因此A电极为负极，燃料电池中燃料作负极，氧气作正极，因此A处电极入口通CH4，甲烷失电子生成二氧化碳，生成的二氧化碳与氢氧根离子结合生成碳酸根离子，因此负极电极反应式为：CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O。
(3)
①由装置图可知，铵根离子被微生物硝化生成硝酸根离子，依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知，反应的离子方程式为：NH+2O2=NO+H2O+2H+。
②电极Y上硝酸根离子转化为氮气，氮元素化合价降低，得电子发生还原反应，为正极，电极反应式为：2NO+10e-+12H+=N2↑+6H2O。
③X极为负极，Y极为正极，电子由负极经导线流向正极，即电子由X极经导线移向Y极；负极氨气失电子生成氮气，正极硝酸根离子得电子生成氮气，总反应的方程式为：3NO+5NH3+3H+=4N2↑+9H2O，生成4molN2转移15mol电子，则转移0.15mol电子，生成0.04molN2，标准状况下其体积为：0.04mol22.4L/mol=0.896L。
20．(1)b
(2) 放出 93
(3) 负极 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 电极a
【解析】（1）
①液态水汽化，吸收热量，为物理变化，①错误；
②Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl两固体混合，两者反应生成氯化钡、氨气和水，为吸热反应，②正确；
③苛性钠固体溶于水，放出大量的热，为物理变化，③错误；
④氯酸钾分解制氧气，需要吸收热量，为吸热反应，④正确；
⑤生石灰跟水反应生成熟石灰，放出大量的热，为放热反应，⑤错误；
⑥干冰升华，吸收热量，为物理变化，⑥错误；
综上分析，②④为吸热反应，答案选b。
（2）
氮气与氢气反应生成氨气的化学方程式为：N2+3H22NH3，焓变=反应物键能之和-生成物键能之和，则生成2molNH3的焓变=(945+3436-23391)kJ/mol=-93kJ/mol，则生成2molNH3时放出的热量是93kJ。
（3）
氨气中氮元素化合价为-3价，氮气中氮元素化合价为0价，由图示可知，氨气失电子转化为氮气和水，则电极a为负极，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，氢氧根离子带负电，向负极移动，即向电极a移动。
21． CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成原电池，加快了氢气产生的速率 Ag2SO4 升高反应温度、适当增大硫酸浓度、增大锌粒的表面积、加入催化剂(任选两种即可) 10 17.5
【详解】(1)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成原电池，加快了氢气产生的速率；
(2)上述实验是用Zn置换出比锌不活泼的金属Cu，然后形成了锌作负极 铜作正极的原电池，所以可以替代CuSO4溶液的是Ag2SO4溶液；
(3) 要加快上述实验中气体产生的速率，还可以适当升高反应温度、适当增大硫酸的浓度、把锌片换成锌粉、加入催化剂等；
(4)为了使实验具有可比性，4 mol·L－1H2SO4的体积一定是相等的，也就是H+的物质的量是相等的，要保持H+的浓度相等，则混合溶液的总体积要相等，即都是50mL，所以V6= 10，V9=17.5。
点睛：能够加快锌与硫酸反应制氢气的措施有多种，其中原电池原理一定要确保锌作负极，那么盐中的金属离子一定是比锌活泼性弱的金属形成的离子；影响锌与硫酸反应制取氢气速率的因素主要是H+浓度，但第4问是要探究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，所以必须保证混合溶液中H+浓度相等，因此硫酸的物质的量相等，混合溶液的体积也要相等，这样第4问就可以正确解答了。
22．(1) SiO2+2C Si+2CO H2、HCl
(2) 烧瓶中气体由无色变为红棕色 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO
(3) 正 28g 2H++NO+e-=NO2↑+H2O
【分析】为了有效实现NO和NO2的相互转化，打开止水夹，推动针筒活塞，使氧气进入烧瓶，无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2，轻轻摇动平底烧瓶，使得NO2与水发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，所以烧杯中红棕色气体又变为无色，烧瓶中液面上升，以此解答。
【详解】（1）①SiO2和焦炭在高温下发生氧化还原反应生成Si和CO，化学方程式：SiO2+2C Si+2CO；
②由图可知，第③步消耗H2，第②步又产生H2，第②步消耗HCl，第③步又产生HCl，可以循环使用的物质为H2、HCl。
（2）①无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2，首先观察到烧瓶中的现象是：烧瓶中气体由无色变为红棕色，化学方程式为：2NO+O2=2NO2；
②轻轻摇动平底烧瓶，使得NO2与水发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，所以烧杯中红棕色气体又变为无色，烧瓶中液面上升。
（3）①原电池中，阳离子向正极移动，H＋向正极移动；
②由于金属活动性Fe强于Cu，所以Fe做负极， Fe失电子发生氧化反应生成Fe2+，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，若有 1 mol e－ 流过导线，则负极有0.5molFe溶解，质量为0.5mol×56g/mol=28g；
③若将稀硫酸换成浓硝酸，Fe在浓硝酸中发生钝化，Cu能和浓硝酸反应，所以Fe为正极，Cu为负极，NO在正极得到电子生成NO2，电极方程式为：2H++NO+e-=NO2↑+H2O。
23． Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ Zn与硫酸铜溶液反应生成的铜与锌在硫酸中构成原电池，加快氢气生成的速率 30 10 17.5
【分析】根据物质的性质，写出发生反应的化学方程式；根据Zn为活泼金属，可置换出硫酸铜中的Cu，与硫酸溶液共同构成原电池，加快反应速率；根据要对比试验效果，那么除了反应的物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，那么每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同；据此解答。
【详解】（1）稀硫酸与锌发生置换反应，生成硫酸锌和氢气，即Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，Zn和CuSO4溶液发生置换反应，生成硫酸锌和Cu，即Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4；答案为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑、Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4。
（2）Zn和硫酸的反应中加入少量的CuSO4溶液，Zn能置换出一定量Cu，在溶液中形成Cu-Zn原电池，从而加快化学反应速率；答案为CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn在硫酸中形成Cu-Zn原电池，加快氢气生成的速率。
（3）要对比试验效果，那么除了反应的物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，那么每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同，A组中硫酸为30ml，那么其它组硫酸量也都为30ml，而硫酸铜溶液和水的总量应相同，F组中硫酸铜20ml，水为0，V5=30mL，那么总量为50ml，所以V1=V2=V3=V4=V5=30ml，V6=10ml，V9=50ml-30mL-2.5mL=17.5mL；答案为30，10，17.5。
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6.3化学能与电能的转化同步练习-苏教版高中化学必修第二册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是
A．电极Ⅰ为负极
B．电极Ⅱ的反应式为：
C．电池总反应为：
D．该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异
2．某电池装置如图所示，当电池工作时，下列说法正确的是
A．Cu电极为该电池的负极
B．电子的流动方向：氢氧化钠溶液
C．电池工作一段时间后，溶液的pH变小
D．如果将氢氧化钠溶液换成浓硝酸，Cu电极上有大量气体产生
3．图中装置可以构成原电池的是
A． B．
C． D．
4．如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细。由此判断下列M、N、P物质可以成立的是
A．M为，N为Pb，P为浓硫酸 B．M为Cu，N为Fe，P为稀盐酸
C．M为Zn，N为C(石墨)，P为溶液 D．M为Ag，N为Zn，P为溶液
5．某金属与稀盐酸作用无氢气产生，该金属与铜能组成原电池，此金属是
A．Mg B．Fe C．Ag D．Cu
6．下列各装置能在外电路获得电流的是
A． B． C． D．
7．关于铅蓄电池的说法正确的是
A．在放电时，电池的正极材料是铅板
B．在放电时，电池的负极材料质量减小
C．在放电时，向正极迁移
D．在放电时，正极发生的反应是：
8．我们在课堂上学习和接触过许多有趣的电池，关于下列电池的说法不正确的是
A．苹果中含有苹果酸，图1中铁片是负极
B．图2中由于空气中的在Cu片表面得电子，导致滤纸片中的朝铜片移动
C．图3酸性锌锰干电池中锌筒做负极被不断消耗，用久有漏液风险
D．图4电池电流从镁电极流向铝电极
9．下列反应不能用于原电池的是（ ）
A．Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu B．CH4+2O2 CO2+2H2O
C．4Al+3O2+6H2O = 4Al(OH) 3 D．Fe2O3+6HCl= 2FeCl3+3H2O
10．钠硫电池体积小、容量大、寿命长、效率高，在电力储能中广泛应用于削峰填谷、应急电源、风力发电等储能方面。Na-S电池的结构如下图所示，电池反应为2Na+S8=Na2Sn。下列说法不正确的是（ ）
A．熔钠电极作电池的负极 B．放电时Na+向正极移动
C．充电时熔钠电极与电源的正极相连 D．充电时阳极反应式为8Sn2--16e-=nS8
二、填空题
11．回答下列问题：
(1)我国是世界上最早使用湿法炼铜的国家。湿法炼铜的原理是Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，其中CuSO4被 (填“氧化”或“还原”)，铁作 (填“氧化剂”或“还原剂”)。在该反应中，若生成了32 g Cu，消耗Fe的物质的量是 。
(2)某学习小组设计下图所示装置观察氧化还原反应中电子的转移。
实验I 实验II
装置
现象 电流计指针向右偏转；铁片溶解；铜片上有红色物质(铜)析出，铜片质量增加 电流计指针向右偏转；……
①实验Ⅰ中，Fe与CuSO4溶液反应的离子方程式是 。
②根据实验Ⅰ的原理，推测实验Ⅱ中：锌片上发生 (填“氧化反应”或“还原反应”)；铜片上的实验现象是 。
12．下列装置能构成原电池的是 。
13．在铜锌原电池中(如图)
(1)以硫酸铜为电解质溶液，锌为 极，电极上发生的是 (填“氧化”或“还原”)反应。铜电极的电极反应式是 ；原电池总反应的离子方程式为 。
(2)若锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，工作一段时间，锌片的质量减少了3.25g，铜表面析出了氢气 L(标准状况)，导线中通过 mol电子。
14．工作原理： (以Zn-H2SO4-Cu原电池为例)
电极材料 锌 铜
电极名称
电极反应 Zn-2e-=Zn2+ 2H++2e-=H2↑
反应类型 反应 反应
外电路电子流向 由 片 ( 极)沿导线流向 片 ( 极)
内电路离子移向 溶液中 向正极移动，在 片上被还原为 ；溶液中 向负极移动。
原电池总反应 Zn+2H+=Zn2++H2↑
15．化学电源在日常生活中有着广泛的应用。
(1)将石墨和铜片用导线及电流计相连浸入500mLFeCl3溶液中，构成如图所示的原电池装置，正极发生的电极反应式为 ；
(2)研究人员发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，电池的总反应方程式为。
①该电池负极的电极反应式为 。
②电池中，不断移动到“水”电池的 极(填“正”或“负”)。
③外电路每通过4mol电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是 mol。
(3)如图是甲烷燃料电池的原理示意图：
①电池的负极是 (填“a”或“b”)电极，该电极的反应式为 。
②电池工作一段时间后，电解质溶液的pH (填“增大”、“减小”或“不变”)
16．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。请回答下列问题。
(1)请你利用下列反应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 ，电解质溶液是 。
②在外电路中，电子方向是从 极到 极。
(2)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池。在这两个原电池中，负极分别为 。
A．铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片
(3)“神舟九号”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将 能转化为 能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。在紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2，其负极的电极反应式为 。
(4)目前正在研发的高能量密度燃料电池车，是以肼(N2H4)燃料电池作为动力来源，电池结构如图所示。
①起始时正极区与负极区KOH溶液浓度相同，工作一段时间后，KOH浓度较大的是 (填“正”或“负”)极区。
②该电池负极的电极反应式为 。
17．能源与人类的生存和发展息息相关，化学反应在人类利用能源的历史过程中充当重要的角色。回答下列问题：
(1)原电池是直接把化学能转化为电能的装置。据如下装置图，回答下列问题：
①若X为Ag，Y为溶液，溶液中的移向 (填“Cu”或“X”)电极，当电路中转移0.2 mol时，电解质溶液质量减少 g
②若用如图装置，依据反应设计原电池，则电极X可以用 (填电极材料)做电极材料，电解质溶液Y的溶质为 (填化学式)，铜极的电极反应式为 。
(2)航天技术上使用的氢-氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。如图是氢-氧燃料电池的装置图，则：
①a电极发生 (填“氧化”或“还原”)反应。
②b电极附近pH 。(填增大、减小或不变)
③负极反应式为： 。
18．能源是现代文明的原动力，通过化学方法可以使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能源的利用率。
(1)①氢气在燃烧时，放出大量热量，说明该反应是 热反应，这是由于反应物的总能量 生成物的总能量(填“大于”、“小于”或“等于”，下同)；从化学反应的本质角度来看，由于断裂反应物中的化学键吸收的总能量 形成产物的化学键放出的总能量。
②通过氢气的燃烧反应，可以把氢气中蕴含的化学能转化为热能，如果将该氧化还原反应设计成原电池装置，就可以把氢气中蕴含的化学能转化为电能，甲图就是能够实现该转化的装置，被称为氢氧燃料电池。该电池的正极是 (填“a电极”或“b电极”)，在负极发生的电极反应是 。
(2)①把锌粒投入盛有稀硫酸的敞口容器中，产生氢气的速率变化如图乙所示。时间a→b时段，产生氢气的速率增大的主要原因是 。
②按图丙所示装置进行实验，电子从 (填“锌片”或“铜片”)流出，该电极上发生的电极反应式为： 。原电池工作一段时间后，溶液pH 。(填“增大”或“减小”)。
(3)能源是当今社会发展的三大支柱之一。有专家指出：如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等能够实现利用太阳能让它们重新组合(如图)，可以节约燃料，缓解能源危机。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为 (填序号)。
A．热能 B．电能 C．化学能 D．生物质能
19．电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。
(1)用图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中G为电流计。请回答下列问题：
①以下叙述中，正确的是 (填选项字母)。
a.甲中锌片是负极，乙中铜片是正极
b.两烧杯中铜片表面均有气泡产生
c.两烧杯中溶液的c(H+)均减小
d.乙中电流从铜片经导线流向锌片
e.乙溶液中SO向铜片方向移动
②为了避免锌片与Cu2+直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，人们设计了如图装置。a处装置的名称为盐桥，放电时，盐桥的作用是 。在工作时，其内部的阳离子移向 (填“正极”或“负极”)。
(2)将CH4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)。实验测得OH-定向移向A电极，则 (填A或B)处电极入口通CH4，其电极反应式为： 。
(3)一种处理垃圾渗透液并用其发电的装置工作示意图如图所示：
①在空气里，微生物将垃圾渗透液硝化，写出该反应的离子方程式： 。
②电极Y的电极反应式为 。
③电子由 (填“X”或“Y”，下同)极经导线移向 极；当转移电子时，生成标准状况下N2的体积为 。
20．化学反应中伴随着能量的变化。
(1)下列变化中属于吸热反应的是 (填字母)。
①液态水汽化 ②Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl两固体混合 ③苛性钠固体溶于水 ④氯酸钾分解制氧气 ⑤生石灰跟水反应生成熟石灰 ⑥干冰升华
a.①② b.②④ c.③ d.①⑥
(2)工业合成氨缓解了有限耕地与不断增长的人口对粮食大量需求之间的矛盾。已知拆开1mol化学键所需要的能量叫键能。相关键能数据如表：
共价键 H—H N≡N N—H
键能(kJ/mol) 436 945 391
结合表中所给信息，计算生成2molNH3时 (填“吸收”或“放出”)的热量是 kJ。
(3)潜艇中使用的液氨液氧燃料电池工作原理如图所示：
电极a名称是 (填“正极”或“负极”)，其电极反应为 ，电解质溶液中OH-离子向 移动(填“电极a”或“电极b”)。
三、实验题
21．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：
（1）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 ；
（2）实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4 4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是 ；
（3）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有(任答两种) ；
（4）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量锌粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需的时间。
实验 混合溶液 A B C D E F
4 mol·L－1H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
请完成此实验设计，其中： V6= ，V9= 。
22．按要求回答问题：
(1)由SiO2制备高纯度硅的工业流程如图所示：
①写出SiO2转化为Si(粗)的化学方程式： 。
②可以循环使用的物质为 。
(2)为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如图实验：按图组装好实验装置，并检查装置气密性，实验前用排水法收集半瓶NO气体。
①打开止水夹，推动针筒活塞，使氧气进入烧瓶，首先观察到烧瓶中的现象是 ，产生此现象的化学方程式为 。
②关上止水夹，轻轻摇动烧瓶，写出发生的化学方程式 。
(3)以 Fe 和 Cu 为电极，稀 H2SO4 为电解质溶液形成的原电池中：
①H＋向 极移动(填“正”或“负”)。
②若有 1 mol e－ 流过导线，则理论上负极质量减少 g。
③若将稀硫酸换成浓硝酸，正极电极方程式为： 。
23．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：
（1）上述实验中发生反应的化学方程式有 。
（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 。
（3）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需的时间。
实验 混合溶液 A B C D E F
4mol·L-1H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
请完成此实验设计，其中：V1= ，V6= ，V9= 。
参考答案：
1．C
【分析】由K+向电极Ⅱ所在区域迁移可知，电极Ⅱ为正极发生还原反应，电极Ⅰ为负极发生氧化反应；正极电极反应式：，负极电极反应式：。
【详解】A．电极Ⅰ为负极，A正确；
B．电极Ⅱ为正极发生还原反应：，B正确；
C．两极酸碱度不一样，氢离子和氢氧根离子不能电池总反应为：，C错误；
D．该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异，D正确；
故选C。
2．C
【详解】A．铝能与氢氧化钠反应，铝失电子发生氧化反应，Al电极为该电池的负极，故A错误；
B．铝能与氢氧化钠反应，铝失电子发生氧化反应，Al电极为该电池的负极，Cu为正极，电子的流动方向：导线，故B错误；
C．电池总反应是，反应消耗氢氧化钠，电池工作一段时间后，溶液的pH变小，故C正确；
D．如果将氢氧化钠溶液换成浓硝酸，Cu失电子作负极，硝酸根离子在Al电极上得电子生成NO2气体，所以Al电极上有大量气体产生，故D错误；
选C。
3．C
【分析】原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应，缺一不可，以此来解析；
【详解】A．该装置没有形成闭合回路，所以不能构成原电池，A不符合题意；
B．酒精是非电解质，不能导电，不能构成原电池，B不符合题意
C．Al与氢氧化钠溶液反应，铝作负极，镁作正极，形成了闭合回路，所以能构成原电池，C符合题意；
D．有外加直流电源属于电解池，D不符合题意；
故选C。
4．D
【分析】该装置没有外接电源，是原电池；M棒变粗，N棒变细，说明N极失电子作负极，M极得电子作正极；M棒变粗，所以溶液中的金属阳离子析出生成金属单质，电解质溶液中的阳离子为金属阳离子且活泼性小于N；
【详解】A．M为，N为Pb，P为浓硫酸，N极铅发生氧化反应生成硫酸铅，N极变粗 A错误；
B．N极铁是负极，M极是氢离子放电生成氢气，所以M极质量不变，B错误；
C．M极（Zn）易失电子作负极，变细，N极（石墨）上析出Cu而变粗，C错误；
D．N极材料Zn比M极Ag活泼，且M极Ag上有银析出，所以质量增加，D正确；
故选D。
5．C
【详解】A．Mg与稀盐酸作用有H2产生，A不符合题意；
B．Fe与稀盐酸作用有H2产生，B不符合题意；
C．Ag与稀盐酸作用无H2产生，Ag、Cu与电解质溶液能组成原电池，C符合题意；
D．Cu与稀盐酸作用无H2产生，但不能与Cu组成原电池，D不符合题意；
答案选C。
6．B
【详解】A．电极材料没有活泼性差异，不能构成原电池，不能产生电流，A不选；
B．金属活泼性Zn大于Cu，Zn和硫酸铜溶液反应生成硫酸锌和铜，Zn做负极，Cu做正极，构成原电池，可在外电路获得电流，B选；
C．酒精不是电解质溶液，不能导电，不能构成原电池，C不选；
D．电极材料没有活泼性差异，不能构成原电池，不能产生电流，D不选；
故选：B。
7．D
【分析】铅蓄电池中，放电过程为原电池原理。Pb作负极，发生失电子的氧化反应；PbO2作正极，发生得电子的还原反应，放电的总反应方程式为：，据此结合二次电池的工作原理分析解答。
【详解】A．在放电时，电池的正极材料是PbO2，A错误；
B．在放电时，电池的负极材料Pb放电转化为，电极质量增大，B错误；
C．上述铅蓄电池放电时，阴离子移向负极，所以向负极迁移，C错误；
D．在放电时，正极PbO2发生得电子的还原反应转化为，其电极反应式为：，D正确；
故选D。
8．B
【详解】A．图1苹果中的苹果酸是电解质，该装置为原电池，铁片活泼性强，作负极，A正确；
B．图2装置够成原电池，其中电解质为饱和食盐水，铁片活泼性强，作负极，铜片作正极，正极为氧气得电子，氯离子移向负极，即朝着铁片移动，B错误；
C．图3的酸性锌锰干电池中锌筒做负极，失去电子被消耗，用久有漏液风险，C正确；
D．图4电池中，铝在氢氧化钠溶液中的活泼性强于镁，故铝作负极，镁作正极，电流从镁电极流向铝电极，D正确；
故选B。
9．D
【详解】A．Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu属于氧化还原反应，能用于原电池的的设计，A错误；
B．CH4+2O2 CO2+2H2O属于氧化还原反应，能用于原电池的的设计，B错误；
C．4Al+3O2+6H2O = 4Al(OH) 3属于氧化还原反应，能用于原电池的的设计，C错误；
D．Fe2O3+6HCl= 2FeCl3+3H2O不属于氧化还原反应，不能用于原电池的的设计，D正确；
故选D。
10．C
【详解】A.放电时，熔钠电极失电子发生氧化反应，所以放电时熔钠电极作电池的负极，A正确；
B.原电池中电解质中的阳离子移向正极，即Na+向正极移动，B正确；
C.充电时，原电池的负极和电源的负极相连，原电池的正极和电源的正极相连，放电时熔钠电极是负极，充电时熔钠电极与电源的负极相连，C错误；
D.充电时阳极发生失电子的氧化反应，电极反应式为：8Sn2--16e-=nS8，D正确；
故合理选项是C。
11．(1) 还原 还原剂 0.5 mol
(2) Fe+Cu2+=Fe2++Cu 氧化反应 产生无色气泡
【详解】（1）在反应Fe+CuSO4=FeSO4+Cu中，Cu元素化合价由反应前CuSO4中的+2价变为反应后Cu单质的0价，Cu元素的化合价降低，得到电子被还原；Fe元素化合价由反应前Fe单质的0价变为反应后FeSO4中的+2价，Fe元素的化合价升高，失去电子，被氧化，所以Fe为还原剂；
根据反应方程式可知：每反应消耗1 mol Fe，会反应产生1 mol Cu，32 g Cu的物质的量是0.5 mol，则反应消耗Fe的物质的量是0.5 mol；
（2）①Fe与CuSO4反应产生FeSO4、Cu，该反应的离子方程式为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu；
②电流表指针发生偏转，说明Zn、Cu、H2SO4溶液构成原电池，由于金属活动性：Zn＞Cu，所以Zn为负极，发生失去电子的氧化反应；Cu为正极，发生得到电子的还原反应，正极的电极反应式为：2H++2e-=H2↑，故看到正极铜片上的实验现象是产生气泡。
12．CDFG
【详解】A中缺少电解质溶液，不能构成原电池；
B中Zn、Cu未用导线连接，不能形成闭合回路，不能构成原电池；
C中Zn、Cu接触，通过电解质溶液发生原电池反应，属于原电池装置；
D中Zn、Cu接触，能构成原电池；
E中稀硫酸分装在两个容器中，不能形成闭合电路，不能构成原电池；
F中Zn、Cu用导线连接，形成闭合回路，能发生原电池反应，属于原电池装置；
G中两容器用盐桥相连形成闭合回路，能发生原电池反应，属于原电池装置。
所以能构成原电池的是CDFG。
13． 负 氧化 Cu2++2e-=Cu Cu2++Zn=Cu+Zn2+ 1.12 0.1
【详解】(1)锌比铜活泼，Zn失去电子生成Zn2+，锌做负极，发生氧化反应，铜电极上发生的是还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，总反应的离子方程式为：Cu2++Zn=Cu+Zn2+；
(2)用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，锌为负极，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，锌片的质量减少了3.25g，则物质的量为n=m/M=3.25g/65g/mol=0.05mol，铜为正极，电极反应为2H++2e-=H2↑，转移的电子的物质的量为n(e-)=2n(Zn)=2n(H2)=2×0.05mol=0.1mol，则：V(H2)=0.05mol×22.4L/mol=1.12L。
14． 氧化 还原 锌 负 铜 正 H+ 铜 H2 SO
【详解】锌作负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，即溶液中氢离子发生还原反应；电子的流向和电流的方向相反，因此外电路电子流向为由负极即锌片沿导线流向正极，即铜片；内电路离子移向为溶液中阳离子即氢离子向正极移动，在铜片上被还原为氢气；溶液中阴离子即SO向负极移动。
15．(1)
(2) 正 2
(3) a 减小
【详解】（1）将石墨和铜片用导线及电流计相连浸入500mL溶液中，发生反应，Cu发生氧化反应，Cu是负极、石墨是正极，正极发生的电极反应式为；
（2）①根据总反应，Ag发生氧化反应生成AgCl，该电池负极的电极反应式为。
②原电池中，阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，所以不断移动到“水”电池的正极。
③根据总反应，Mn元素化合价由+4降低为+，生成1mol转移2mol电子，外电路每通过4mol电子时，生成的物质的量是2mol。
（3）①甲烷发生氧化反应，通入甲烷的电极为负极，电池的负极是a，该电极甲烷失电子生成碳酸钾和水，电极的反应式为。
②电池总反应为，反应消耗氢氧化钠，同时生成水，因此电池工作一段时间后，电解质溶液的pH减小。
16． Cu AgNO3溶液 负 正 B 光 电 Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正 N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O
【分析】原电池中，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，电子从负极流出，电子沿着导线流向正极，正极上氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，据此回答；
【详解】(1)①据分析，反应Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+中，铜为还原剂，故该电池的负极材料是Cu，电解质溶液是可溶性银盐，故为硝酸银。②在外电路中，电子方向是从负极沿着导线流到正极。
(2)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，铝在浓硝酸中钝化，实际反应为铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，反应中铜失去电子，故负极为铜；插入烧碱溶液中，铜不与氢氧化钠溶液反应、铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠、氢气，反应中铝失去电子，负极为铝；故选B。
(3)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将光能转化为电能；按应急电池工作原理Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2知，放电时，锌为负极、锌失去电子被氧化，在碱性环境中生成氢氧化锌，故负极的电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。
(4) ①燃料电池工作时，氧气为正极反应物，氧气得电子被还原，正极电极反应式为：O2 ＋2H2O＋4e- ＝4OH-；故工作一段时间后，KOH浓度较大的是正极区。②该电池负极反应物为肼，由图知，肼失去电子被氧化为氮气，电极反应式为N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O。
17．(1) X 15.2 银或金或石墨棒等 或等
(2) 氧化 增大
【详解】（1）①若X为银、Y为硝酸银溶液，该装置为原电池，金属性强于银的铜电极做原电池的负极，银电极做正极，银离子向正极银移动；电池的总反应方程式为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，则当电路中转移0.2 mol电子时，电解质溶液减少的质量0.2 mol×108g/mol—0.1mol×64g/mol=15.2g，故答案为：X；15,2；
②由总反应方程式可知，还原剂铜为负极，X电极为正极，应是金属活泼性弱于铜的银或金，或者是能导电的石墨电极，电解质溶液为可溶性铁盐，负极的电极反应式为，故答案为：银或金或石墨棒等；或等；；
（2）由电子的移动方向可知，通入氢气的a电极为燃料电池的负极，碱性条件下氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，电极反应式为H2—2e—+2OH—=2H2O，通入氧气的电极b为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e—+2H2O=4OH—；
①由分析可知，通入氢气的a电极为燃料电池的负极，碱性条件下氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，故答案为：氧化；
②由分析可知，通入氧气的电极b为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e—+2H2O=4OH—，则b电极附近溶液pH增大，故答案为：增大；
③由分析可知，通入氢气的a电极为燃料电池的负极，碱性条件下氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，电极反应式为H2—2e—+2OH—=2H2O，故答案为：H2—2e—+2OH—=2H2O；
18． 放 大于 小于 b电极 H2－2e－＝2H＋ 反应放热，温度升高，反应速率加快 锌片 Zn－2e－＝Zn2＋ 增大 A
【详解】(1)①氢气在燃烧时，放出大量热量，说明该反应是放热反应，这是由于反应物的总能量大于生成物的总能量；断键吸热，成键放热，所以从化学反应的本质角度来看，由于断裂反应物中的化学键吸收的总能量小于形成产物的化学键放出的总能量。
②氢氧燃料电池中氢气在负极放电，氧气在正极放电，则该电池的正极是b电极，在负极氢气失去电子，发生的电极反应是H2－2e－＝2H＋。
(2)①时间a→b时段产生氢气的速率逐渐增大，由于随着反应的进行，氢离子浓度逐渐减小，这说明反应速率增大的主要原因是反应放热，温度升高，反应速率加快。
②按图丙所示装置进行实验，由于金属性锌强于铜，所以锌是负极，铜是正极，则电子从锌片流出，该电极上发生的电极反应式为：Zn－2e－＝Zn2＋。正极上氢离子放电生成氢气，氢离子浓度减小，原电池工作一段时间后，溶液pH增大。
(3)由图可知，太阳能首先转化为化学能，然后燃料燃烧，化学能转化为热能。故选A。
19．(1) cd 形成闭合回路，并保持两边溶液呈电中性 正极
(2) A CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O
(3) NH+2O2=NO+H2O+2H+ 2NO+10e-+12H+=N2↑+6H2O X Y 0.896L
【解析】(1)
①a．甲没有形成闭合回路，不是原电池，a错误；
b．甲中铜不与稀硫酸反应，表面不会有气泡产生，b错误；
c．甲、乙烧杯中都是锌与稀硫酸反应生成氢气，氢离子浓度均减小，c正确；
d．锌的活动性比铜强，乙中形成原电池，锌作负极，铜作正极，电流从铜片经导线流向锌片，d正确；
e．乙中形成原电池，锌作负极失电子，硫酸根离子向负极即锌片移动，e错误；
答案选cd。
②为了避免锌片与Cu2+直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，还要形成原电池，因此盐桥的作用是形成闭合回路，并保持两边溶液呈电中性；原电池工作时，阳离子向正极移动。
(2)
原电池工作时，阴离子向负极移动，因此A电极为负极，燃料电池中燃料作负极，氧气作正极，因此A处电极入口通CH4，甲烷失电子生成二氧化碳，生成的二氧化碳与氢氧根离子结合生成碳酸根离子，因此负极电极反应式为：CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O。
(3)
①由装置图可知，铵根离子被微生物硝化生成硝酸根离子，依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知，反应的离子方程式为：NH+2O2=NO+H2O+2H+。
②电极Y上硝酸根离子转化为氮气，氮元素化合价降低，得电子发生还原反应，为正极，电极反应式为：2NO+10e-+12H+=N2↑+6H2O。
③X极为负极，Y极为正极，电子由负极经导线流向正极，即电子由X极经导线移向Y极；负极氨气失电子生成氮气，正极硝酸根离子得电子生成氮气，总反应的方程式为：3NO+5NH3+3H+=4N2↑+9H2O，生成4molN2转移15mol电子，则转移0.15mol电子，生成0.04molN2，标准状况下其体积为：0.04mol22.4L/mol=0.896L。
20．(1)b
(2) 放出 93
(3) 负极 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 电极a
【解析】（1）
①液态水汽化，吸收热量，为物理变化，①错误；
②Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl两固体混合，两者反应生成氯化钡、氨气和水，为吸热反应，②正确；
③苛性钠固体溶于水，放出大量的热，为物理变化，③错误；
④氯酸钾分解制氧气，需要吸收热量，为吸热反应，④正确；
⑤生石灰跟水反应生成熟石灰，放出大量的热，为放热反应，⑤错误；
⑥干冰升华，吸收热量，为物理变化，⑥错误；
综上分析，②④为吸热反应，答案选b。
（2）
氮气与氢气反应生成氨气的化学方程式为：N2+3H22NH3，焓变=反应物键能之和-生成物键能之和，则生成2molNH3的焓变=(945+3436-23391)kJ/mol=-93kJ/mol，则生成2molNH3时放出的热量是93kJ。
（3）
氨气中氮元素化合价为-3价，氮气中氮元素化合价为0价，由图示可知，氨气失电子转化为氮气和水，则电极a为负极，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，氢氧根离子带负电，向负极移动，即向电极a移动。
21． CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成原电池，加快了氢气产生的速率 Ag2SO4 升高反应温度、适当增大硫酸浓度、增大锌粒的表面积、加入催化剂(任选两种即可) 10 17.5
【详解】(1)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成原电池，加快了氢气产生的速率；
(2)上述实验是用Zn置换出比锌不活泼的金属Cu，然后形成了锌作负极 铜作正极的原电池，所以可以替代CuSO4溶液的是Ag2SO4溶液；
(3) 要加快上述实验中气体产生的速率，还可以适当升高反应温度、适当增大硫酸的浓度、把锌片换成锌粉、加入催化剂等；
(4)为了使实验具有可比性，4 mol·L－1H2SO4的体积一定是相等的，也就是H+的物质的量是相等的，要保持H+的浓度相等，则混合溶液的总体积要相等，即都是50mL，所以V6= 10，V9=17.5。
点睛：能够加快锌与硫酸反应制氢气的措施有多种，其中原电池原理一定要确保锌作负极，那么盐中的金属离子一定是比锌活泼性弱的金属形成的离子；影响锌与硫酸反应制取氢气速率的因素主要是H+浓度，但第4问是要探究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，所以必须保证混合溶液中H+浓度相等，因此硫酸的物质的量相等，混合溶液的体积也要相等，这样第4问就可以正确解答了。
22．(1) SiO2+2C Si+2CO H2、HCl
(2) 烧瓶中气体由无色变为红棕色 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO
(3) 正 28g 2H++NO+e-=NO2↑+H2O
【分析】为了有效实现NO和NO2的相互转化，打开止水夹，推动针筒活塞，使氧气进入烧瓶，无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2，轻轻摇动平底烧瓶，使得NO2与水发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，所以烧杯中红棕色气体又变为无色，烧瓶中液面上升，以此解答。
【详解】（1）①SiO2和焦炭在高温下发生氧化还原反应生成Si和CO，化学方程式：SiO2+2C Si+2CO；
②由图可知，第③步消耗H2，第②步又产生H2，第②步消耗HCl，第③步又产生HCl，可以循环使用的物质为H2、HCl。
（2）①无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2，首先观察到烧瓶中的现象是：烧瓶中气体由无色变为红棕色，化学方程式为：2NO+O2=2NO2；
②轻轻摇动平底烧瓶，使得NO2与水发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，所以烧杯中红棕色气体又变为无色，烧瓶中液面上升。
（3）①原电池中，阳离子向正极移动，H＋向正极移动；
②由于金属活动性Fe强于Cu，所以Fe做负极， Fe失电子发生氧化反应生成Fe2+，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，若有 1 mol e－ 流过导线，则负极有0.5molFe溶解，质量为0.5mol×56g/mol=28g；
③若将稀硫酸换成浓硝酸，Fe在浓硝酸中发生钝化，Cu能和浓硝酸反应，所以Fe为正极，Cu为负极，NO在正极得到电子生成NO2，电极方程式为：2H++NO+e-=NO2↑+H2O。
23． Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ Zn与硫酸铜溶液反应生成的铜与锌在硫酸中构成原电池，加快氢气生成的速率 30 10 17.5
【分析】根据物质的性质，写出发生反应的化学方程式；根据Zn为活泼金属，可置换出硫酸铜中的Cu，与硫酸溶液共同构成原电池，加快反应速率；根据要对比试验效果，那么除了反应的物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，那么每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同；据此解答。
【详解】（1）稀硫酸与锌发生置换反应，生成硫酸锌和氢气，即Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，Zn和CuSO4溶液发生置换反应，生成硫酸锌和Cu，即Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4；答案为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑、Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4。
（2）Zn和硫酸的反应中加入少量的CuSO4溶液，Zn能置换出一定量Cu，在溶液中形成Cu-Zn原电池，从而加快化学反应速率；答案为CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn在硫酸中形成Cu-Zn原电池，加快氢气生成的速率。
（3）要对比试验效果，那么除了反应的物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，那么每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同，A组中硫酸为30ml，那么其它组硫酸量也都为30ml，而硫酸铜溶液和水的总量应相同，F组中硫酸铜20ml，水为0，V5=30mL，那么总量为50ml，所以V1=V2=V3=V4=V5=30ml，V6=10ml，V9=50ml-30mL-2.5mL=17.5mL；答案为30，10，17.5。
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