6.1.2化学能与电能--2023~2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

6.1.2化学能与电能 2023~2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册
一、单选题，共15小题
1．（22-23高一下·江苏徐州·阶段练习）下列装置中，能形成原电池的是
A． B．
C． D．
2．（15-16高二上·河北衡水·阶段练习）把 a、b、c、d四种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a，b相连，a为负极；c、d相连，d上有气泡溢出；a，c相连，a质量减少；b，d相连，b为正极。则四种金属的活动性顺序由大到小为
A．a＞c＞b＞d B．a＞c＞d＞b C．b＞d＞c＞a D．a＞b＞c＞d
3．（22-23高一下·福建南平·阶段练习）一种简单的原电池装置如图所示，下列有关说法不正确的是
A．锌作电池的负极，铜作正极
B．电子从锌片流向铜片
C．用石墨电极代替铜片后，石墨电极无明显现象
D．用稀H2SO4代替CuSO4溶液，电流计指针也发生偏转
4．（9-10高一下·辽宁沈阳·期末）如图，在盛有稀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图所示，关于该装置的下列说法正确的是

A．外电路的电流方向为外电路
B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为
5．（2023高二·湖北·学业考试）如图为锌铜原电池装置示图，下列说法正确的是

A．Zn是正极 B．Cu表面有气泡产生
C．负极上发生还原反应 D．电子从铜电极流向锌电极
6．（22-23高一下·新疆巴音郭楞·期末）在原电池装置里，发生的化学反应属于
A．氧化反应 B．还原反应 C．氧化还原反应 D．非氧化还原反应
7．（22-23高一下·新疆巴音郭楞·期末）在Zn～Cu原电池中，电子的流向
A．Zn→Cu B．Cu→Zn C．Zn→导线→Cu D．Cu→导线→Zn
8．（22-23高一下·海南海口·期中）下列关于干电池的描述错误的是
A．最早的干电池是锌锰电池
B．普通干电池可以多次充电反复使用
C．普通锌锰干电池在使用过程中外壳逐渐变薄是因为：Zn→Zn2++2e-
D．普通干电池是一种将化学能转变成电能的装置
9．（22-23高一下·海南海口·期中）钢铁不是纯净的铁，通常含有少量的碳，在潮湿的空气中易形成原电池而腐蚀，下列说法正确的是
A．铁为正极，发生还原反应 B．铁为负极，发生氧化反应
C．碳为正极，发生氧化反应 D．碳为负极，发生还原反应
10．（18-19高一下·湖南张家界·期中）下列图示的装置(电解质溶液为稀硫酸)不能形成原电池的是
A． B．
C． D．
11．（23-24高一下·全国·课后作业）碱性电池具有容量大、放电时电流大等特点。碱性锌锰干电池以氢氧化钾为电解质，电池总反应式为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH。下列说法错误的是
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2mol电子，理论上锌的质量减小6.5g
12．（22-23高一下·全国·课后作业）实验探究是提高学习效果的有力手段。某同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是
A．若将图1装置的Zn、Cu下端接触，Zn片逐渐溶解，Cu片上能看到气泡产生
B．图2中H＋向Zn片移动
C．若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快
D．图2与图3中，Zn片减轻的质量相等时，正极产物的质量比为1∶32
13．（22-23高一下·江苏徐州·期中）如图是课外活动小组设计用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法正确的是
A．溶液变成蓝色
B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换
C．如果将硫酸换成硫酸铜，导线中不会有电子流动
D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向改变
14．（22-23高一下·甘肃临夏·期末）下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是
A．图1所示装置可将化学能转化为电能
B．图2可表示晶体与晶体反应的能量变化
C．图3所示的锌锰干电池中发生还原反应
D．图4所示装置可验证金属活动性：M15．（22-23高一下·四川南充·阶段练习）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通铅酸充电电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，该电池放电时，锌为
A．正极，并被还原 B．正极，并被氧化
C．负极，并被还原 D．负极，并被氧化
二、非选择题，共5小题
16．（22-23高一下·湖南岳阳·期末）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 。
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．两烧杯中溶液的均增大
D．乙中电子从铜片经导线流向锌片
E．乙溶液中向锌片方向移动
(2)变化过程中能量转化的形式主要是：甲为 （填写选项字母）；乙为 （同前）。
A．将化学能转化成热能 B．将电能转化成为化学能 C．将化学能转化成电能
(3)若反应过程中有电子发生转移，则生成的氢气在标况下的体积为 ；溶液质量增加 g。
(4)下列反应可以作为原电池工作时发生的反应的是：_________。
A．
B．
C．
D．
(5)乙中负极电极反应方程式为： 。
17．（23-24高一下·全国·课时练习）我国首创的海洋电池以铝板、铂网作电极，海水为电解质溶液，电池总反应为4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3。可用作灯塔所需的电池。已知：海水呈弱碱性。
(1)铝板在该电池中作 极，电极反应式为 。
(2)铂电极作 极，电极反应式为 。
18．（23-24高一下·全国·课后作业）原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。
(1)现有如下两个反应：A．NaOH＋HCl=NaCl＋H2O；B．Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑。判断上述两个反应中能设计成原电池的是 (填“A”或“B”)。
(2)将纯锌片和纯铜片按图中方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：
①下列说法正确的是 。
A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B．乙中铜片上没有明显变化
C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少
D．两烧杯中溶液的pH均增大
②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲 乙(填“>”“<”或“=”)。
③请写出图中构成原电池的负极电极反应式： 。
④当乙中产生1.12 L(标准状况)气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至1 L，测得溶液中c(H＋)=0.1 mol/L，试确定原稀硫酸的物质的量浓度为 。
19．（22-23高一下·上海浦东新·期末）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)科学家最近研制出利用太阳能产生激光，使海水分解。太阳光分解海水时，水分解断裂的化学键是 (填“离子键”或“共价键”)。
(2)下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是_______(填字母)。
A． B．
C． D．
(3)如图为某燃料电池的结构示意图，电解质溶液为NaOH溶液，电极材料为疏松多孔的石墨棒。回答下列问题：

若该燃料电池为氢氧燃料电池。
①a极通入的物质为 (填物质名称)，电解质溶液中的OH-移向 (“负”或“正”)。
②写出此氢氧燃料电池工作时总反应方程式： 。
20．（22-23高一下·上海·课时练习）一个完整的氧化还原反应方程式可以拆写成两个“半反应式”，如2Fe3+＋Cu ＝ 2Fe2+＋Cu2+，可拆写为氧化反应式：Cu－2e－ ＝ Cu2+，还原反应式：2Fe3+＋2e－ ＝ 2Fe2+。并由此实现了化学能与电能的相互转化。据此，回答下列问题。
(1)将反应Zn＋2H＋＝ Zn2+＋H2↑拆写为两个“半反应式”，氧化反应式为： ，还原反应式为： 。
(2)由题(1)反应，设计成原电池如图所示：

若电极a为Zn，电极b可选择材料： (只填一种)；电解质溶液甲是 ；电极b处的电极反应式： 。
(3)由反应2H2＋O22H2O，设计出以稀硫酸为电解质溶液的原电池电极反应式：负极 ，正极： 。
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试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【分析】构成原电池的条件有：活泼性不同的两个电极；电解质溶液；形成闭合回路；自发的氧化还原反应。
【详解】A．乙醇是非电解质，不能构成原电池，故A不选；
B．蔗糖是非电解质，不能构成原电池，故B不选；
C．没有形成闭合回路，不能构成原电池，故C不选；
D．有活泼性不同的两个电极，稀硫酸作电解质溶液，构成闭合回路，铁和稀硫酸的反应属于自发的氧化还原反应，能形成原电池，故D选；
故选D。
2．B
【详解】把 a、b、c、d四种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a，b相连，a为负极，说明金属活动性：a＞b；若c、d相连，d上有气泡溢出，说明金属活动性；c＞d；若a，c相连，a质量减少，说明a为负极，则金属活动性：a＞c；若b，d相连，b为正极，则金属活动性：d＞b，故四种金属活动性由强到弱的顺序为：a＞c＞d＞b，故合理选项是B。
3．C
【详解】A．锌的活泼性大于铜，锌失电子发生氧化反应，锌作电池的负极，铜作正极，故A正确；
B．锌作电池的负极、铜作正极，电子从锌片经导线流向铜片，故B正确；
C．用石墨电极代替铜片后，石墨为正极，石墨电极反应式为Cu2++2e-=Cu，石墨表面由红色金属铜析出，故C错误；
D．用稀H2SO4代替CuSO4溶液，构成原电池，电流计指针也发生偏转，故D正确；
选C。
4．D
【详解】A．根据图中信息外电路的电子方向为外电路，电路的电流方向为外电路，故A错误；
B．若两电极分别为Fe和碳棒，X为负极，活泼金属，则X为Fe，Y为碳棒，故B错误；
C．X极为负极，发生的是氧化反应，Y极为正极，发生的是还原反应，故C错误；
D．若两电极都是金属，X为负极，一般负极活泼性强，则它们的活动性顺序为，故D正确。
综上所述，答案为D。
5．B
【分析】Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，Zn比Cu活泼，Zn作负极，Cu作正极，据此分析解答；
【详解】A．较活泼金属锌为该电池的负极，故A错误；
B．正极铜电极发生还原反应：2H++2e－=H2↑，Cu表面有气泡产生，故B正确；
C．负极锌极失电子发生氧化反应：Zn-2e- =Zn2+，故C错误；
D．电子由负极Zn电极经外电路流向正极Cu电极，故D错误；
故选：B。
6．C
【详解】只有氧化还原反应反应才能设计成原电池，非氧化还原反应没有电子转移，不能设计成原电池，故在原电池装置里，发生的化学反应属于氧化还原反应。
答案选C。
7．C
【详解】在Zn～Cu原电池中，Zn为负极、Cu为正极，则该原电池中电子的流向为Zn→导线→Cu。
答案选C。
8．B
【详解】A．锌锰电池是最早的干电池，故A正确；
B．普通干电池是一次性电池，不像二次电池那样可以多次充电反复使用，故B错误；
C．干电池中的电解质溶液易与锌反应，消耗电解质的量和电极材料，Zn在负极失电子，逐渐溶解导致锌锰干电池在使用过程中外壳逐渐变薄，故C正确；
D．普通干电池属于原电池是化学能转化为电能的装置，故D正确；
故选：B。
9．B
【分析】钢铁在潮湿的空气中易形成原电池而发生吸氧腐蚀。在钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极发生氧化反应，碳作正极，氧气在正极发生还原反应。
【详解】A．铁为负极，发生氧化反应，故A错误；
B．铁为负极，发生氧化反应，故B正确；
C．碳为正极，发生还原反应，故C错误；
D．碳为负极，发生还原反应，故D错误；
故答案为：B。
10．C
【详解】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，A、B和D都符合原电池的构成条件，所以能形成原电池，C中不能进行自发的氧化还原反应，所以不能构成原电池；
故选C。
11．C
【分析】由电池总反应式为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH可知，Zn在反应中失去电子，发生氧化反应，作负极，MnO2作正极。
【详解】A．根据题意可知，锌作负极失电子，电极反应式为Zn+2OH-+2e-=ZnO+H2O，A正确；
B．正极电极反应式为MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，B正确；
C．原电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，C错误；
D．根据锌电极反应式Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O可知，外电路中每通过0.2mol电子，有0.1mol锌参加反应，其质量为6.5g，D正确。
故选C。
12．B
【详解】A．Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池，Zn片逐渐溶解，Cu片上可看到有气泡产生，A正确；
B．图2中原电池工作时，Zn作负极，Cu作正极，H＋带正电荷，应该向正极Cu片移动，B错误；
C．由于Mg的失电子能力强于Zn，所以将Zn片改为Mg片后，电子转移速率加快，生成H2的速率也加快，C正确；
D．图2中假设负极消耗65 g Zn，则转移2 mol电子，正极产生2 g H2，而图3中负极消耗65 g Zn，也转移2 mol电子，则正极析出64 g Cu，正极产物的质量比为1∶32，D正确；
故选B。
13．B
【详解】A．该装置组成锌铜原电池，锌作负极失去电子变成锌离子，铜作正极，铜本身不参与反应，溶液不会变成蓝色，A项错误；
B．原电池是化学能转化为电能的装置，原电池产生的电能在电路中转化为LED灯的光能，所以装置中存在“化学能→电能→光能”的转换，B项正确；
C．如果将硫酸换成硫酸铜，仍能形成原电池，导线中会有电子流动，C项错误；
D．如果将锌片换成铁片，铁比铜活泼，铁仍旧作负极，电路中的电流方向不改变，D项错误；
故选B。
14．C
【详解】A．图1没有形成闭合电路，需要盐桥，所示装置不能构成原电池，不能将化学能转化为电能，故A错误；
B．图2所示，为放热反应，Ba(OH)2 8H2O晶体与NH4Cl反应为吸热反应，故B错误；
C．锌锰干电池中，锌失电子发生氧化反应，锌筒作负极，MnO2做正极，发生还原反应，故C正确；
D．图4所示装置为原电池，正极发生还原反应，产物为H2，负极发生氧化反应，负极金属活动性强，活动性 M>N，D错误；
故答案为：C。
15．D
【详解】根据电池总方程式3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH可知，放电时锌失去电子作负极，被氧化；
故选D。
16．(1)CE
(2) A C
(3) 63
(4)AD
(5)
【详解】（1）A．甲中锌铜没有形成闭合电路，没有构成原电池，故A错误；
B．甲中锌铜没有形成闭合电路，甲中铜片表面没有气泡产生，故B错误；
C．两烧杯中均发生反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2，氢离子浓度降低，溶液的均增大，故C正确；
D．乙构成原电池，锌是负极、铜是正极，电子从锌片经导线流向铜片，故D错误；
E．乙构成原电池，锌是负极、铜是正极，乙溶液中向锌片方向移动，故E正确；
选CE。
（2）甲没有构成原电池，将化学能转化成热能，选A；乙为原电池，将化学能转化成电能，选C。
（3）根据Zn+H2SO4=ZnSO4+H2，Zn元素化合价由0升高为+2，氢元素化合价由+1降低为0，若反应过程中有电子发生转移，反应消耗1molZn、生成1mol氢气，则生成的氢气在标况下的体积为22.4L；溶液质量增加65g-2g=63g。
（4）A. 是氧化还原反应，有电子转移，可以作为原电池工作时发生的反应，故选A；
B. 不是氧化还原反应，没有电子转移，不能可以作为原电池工作时发生的反应，故不选B；
C. 不是氧化还原反应，没有电子转移，不能可以作为原电池工作时发生的反应，故不选C；
D. 是氧化还原反应，有电子转移，可以作为原电池工作时发生的反应，故选D；
选AD。
（5）锌的活泼性大于铜，乙中锌为负极，负极电极反应方程式为。
17．(1) 负 4Al-12e-+12OH-=4Al(OH)3
(2) 正 3O2+6H2O+12e-=12OH-
【分析】根据电池总反应为4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3可知，Al失电子，做负极，氧气得电子，在正极发生反应。
【详解】（1）Al失电子发生氧化反应，则Al作负极，电极反应式为4Al-12e-+12OH-=4Al(OH)3。
（2）铂电极作正极，发生还原反应，电极反应式为3O2+6H2O+12e-=12OH-。
18．(1)B
(2) BD > Zn-2e-=Zn2＋ 1 mol/L
【详解】（1）自发的氧化还原反应可以设计为原电池，故选B；
（2）①由图可知，甲装置是原电池，是将化学能转化为电能的装置，锌为负极，反应为Zn-2e-=Zn2+，铜为正极，反应为2H＋＋2e-=H2↑，铜片质量不变，反应中消耗稀硫酸，溶液的c(H＋)减小，溶液pH增大；乙装置没有形成闭合回路，不是原电池装置，乙池中反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑，锌片溶解，表面产生气泡，铜片表面无明显变化，消耗稀硫酸，溶液的c(H＋)减小，故答案选BD；
②甲装置为原电池装置，加快反应速率，则甲烧杯中产生气泡的速度快；
③甲装置中锌为负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2＋；
④乙池中产生标准状况下1.12L氢气，则消耗硫酸为，烧杯中的溶液稀释至1L，测得溶液中c(H+)=0.1mol/L，则剩余硫酸的物质的量为，故原稀硫酸的物质的量浓度为。
19．(1)共价键
(2)A
(3) 氢气 负
【详解】（1）水是共价化合物，分子中只存在共价键，则水分解时断裂的化学键是共价键；
（2）根据原电池的形成条件可知，必须是自发进行的氧化还原反应才可能从理论上将其设计为原电池；
A．Fe+2FeCl3=3FeCl2是一个自发进行的氧化还原反应，可以设计为原电池，A符合题意；
B．是一个自发进行的非氧化还原反应，不可以设计成原电池，B错误；
C．是一个非自发进行的氧化还原反应，不可以设计为原电池，C错误；
D．是一个自发进行的非氧化还原反应，不可以设计成原电池， D错误；
故选A；
（3）①由电子流向可知，a极为负极，通入的物质为氢气，氢气失去电子发生氧化反应；原电池中阴离子向负极迁移，故电解质溶液中的OH-移向负极。
②氢氧燃料电池工作时总反应方程式：。
20．(1) Zn－2e－＝Zn2＋ 2H＋＋2e－＝H2↑
(2) Cu ZnSO4 2H＋＋2e－＝H2↑
(3) 2H2－4e－＝4H＋ O2＋4H＋＋4e－＝2H2O
【详解】（1）将反应Zn＋2H＋＝ Zn2+＋H2↑拆写为两个“半反应式”，氧化反应是指失电子的反应，反应中锌失电子，所以氧化反应式为：Zn－2e－＝Zn2＋，还原反应是指得电子的反应，反应中氢离子得电子，所以还原反应式为：2H＋＋2e－＝H2↑，故答案为：Zn－2e－＝Zn2＋；2H＋＋2e－＝H2↑；
（2）由题(1)反应，即Zn＋2H＋＝ Zn2+＋H2↑，反应实质是锌与稀硫酸反应，装置是有盐桥的原电池，盐桥的存在可以避免电极与电解质溶液直接反应，若电极a为Zn，电极b应该是可以导电而且活泼性比锌弱的电极，可选择材料铜等，电极a为锌，所以电解质溶液甲是ZnSO4，由反应实质得电解质溶液乙是稀硫酸，电极b处的电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑，故答案为：Cu；ZnSO4；2H＋＋2e－＝H2↑；
（3）以稀硫酸为电解质溶液的氢氧燃料电池，氢气在负极发生氧化反应，电极反应式为2H2－4e－＝4H＋，氧气在正极发生还原反应，酸性条件下生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－＝2H2O，故答案为：2H2－4e－＝4H＋；O2＋4H＋＋4e－＝2H2O。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页