山东省聊城市2015-2016学年高一化学人教版必修2同步题组训练：第2章第2节 化学能与电能

第二节　化学能与电能
第1课时　化学能转化为电能
[经典基础题]
题组1　能源判断
1.下列有关能源的说法错误的是(　　)
A.风能是人类通过风车等工具获取的能源，但属于一次能源
B.在即将到来的新能源时代，核能、太阳能、氢能将成为主要能源
C.月球土壤中含有丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核能的重要原料
D.原电池把化学能直接转化为电能，所以由原电池提供的电能是一次能源
题组2　原电池及正负极的判断
2.下列装置可以构成原电池的是(　　)
3.下列叙述中正确的是(　　)
A.原电池的负极发生得电子的还原反应
B.原电池中较活泼的金属作正极
C.原电池中的电极一定要由两种不同的金属组成
D.原电池中发生氧化反应的电极是负极
4.在如右图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是(　　)
A.碳棒上有气体放出，溶液pH变大
B.a是正极，b是负极
C.导线中有电子流动，电子从a极到b极
D.a极上发生了氧化反应
5.某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是(　　)
A.正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－
B.放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C.若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变
D.当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子
题组3　原电池工作原理及应用
6.如右图所示装置，电流表指针发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的(　　)
A.A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸
B.A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸
C.A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液
D.A是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3溶液
7.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的合理组成是(　　)
正极 负极 电解质溶液
A Zn Cu CuCl2
B Cu Zn H2SO4
C Cu Zn CuSO4
D Zn Fe CuCl2
8.各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为(　　)
A.②①③④ B.④③①②
C.④②①③ D.③②④①
9.根据下列事实：①A＋B2＋===A2 ( http: / / www.21cnjy.com )＋＋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，电极反应为E2＋＋2e－===E，B－2e－===B2＋，由此可知A2＋、B2＋、D2＋、E2＋的氧化性强弱关系是__________________________________________________。
10.利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池。
(1)负极材料是________(写名称)，电极反应为_____________________________________。
(2)正极电极反应式为___________________________________________________________。
(3)溶液中SO向________极移动。
[能力提升题]
11.如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地往烧杯中央滴入CuSO4溶液。
(1)片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈)____________________。
A.铁圈和银圈左右摇摆不定
B.保持平衡状态不变
C.铁圈向下倾斜
D.银圈向下倾斜
(2)产生上述现象的原因是_______________________________________________________。
(3)写出反应的化学方程式：_____________________________________________________。
12.某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，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)对实验3完成下列填空：
①铝为________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 ( http: / / www.21cnjy.com )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：_______________________。
第2课时　发展中的化学电源
[经典基础题]
题组1　电池及电极判断
1.下列说法正确的是(　　)
A.镍氢电池、锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池
B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池
C.化学电池的反应基础是氧化还原反应
D.铅蓄电池放电的时候正极材料是Pb，负极材料是PbO2
2.已知空气—锌电池的电极反应为
锌片：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；
碳棒：O2＋H2O＋2e－===2OH－，
据此判断，锌片是(　　)
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
3.据报道，锌电池可能将会取代目前 ( http: / / www.21cnjy.com )广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解质溶液和空气。则下列叙述正确的是(　　)
A.锌为正极，空气进入负极反应
B.负极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
C.正极发生氧化反应
D.电解质溶液为强酸
4.镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd＋2NiO(OH)＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2
有关该电池的说法正确的是(　　)
A.充电时阳极反应：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O
B.充电过程是化学能转化为电能的过程
C.放电时负极附近溶液的碱性不变
D.放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
题组2　各种燃料电池的突破
5.镁燃料电池具有比能量高、使用安 ( http: / / www.21cnjy.com )全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运等特点。研究的燃料电池可分为镁—空气燃料电池，镁—海水燃料电池，镁—过氧化氢燃料电池，镁—次氯酸盐燃料电池。如图为镁—次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是(　　)
A.放电过程中OH－移向正极
B.电池的总反应式为Mg＋ClO－＋H2O===Mg(OH)2↓＋Cl－
C.镁电池中镁均为负极，发生氧化反应
D.镁—过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O
6.下图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是(　　)
A.该电池的负极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋
B.该电池的正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O
C.电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极
D.微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量
7.2012年6月16日18时37分24秒， ( http: / / www.21cnjy.com )神舟九号成功发射。飞船的能量部分来自太阳能电池，另外内部还配有高效的MCFC型燃料电池。该燃料电池可同时供应电和水蒸气，其所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。已知该燃料电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应为H2＋CO－2e－===CO2↑＋H2O，则下列推断正确的是(　　)
A.电池工作时，CO向负极移动
B.电池放电时，电子经外电路由通氧气的正极流向通氢气的负极
C.正极的电极反应式为4OH－－2e－===O2↑＋2H2O
D.通氧气的电极为正极，发生氧化反应
题组3　有关电池的计算
8.实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：
负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4
正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O
今欲制得Cl2 0.050 mol, 这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是(　　)
A.0.025 mol B.0.050 mol
C.0.10 mol D.0.20 mol
9.燃料电池是目前正在探索的一种新型电池。它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能，目前已经使用的氢氧燃料电池的基本反应是
x极：O2(气)＋2H2O(液)＋4e－===4OH－
y极：H2(气)＋2OH－－2e－===2H2O(液)
回答下列问题：
(1)x是________极，发生________反应。(填“氧化”或“还原”，下同)
(2)y是________极，发生________反应。
总反应方程式为______________________________________________________________。
(3)若反应后得到5.4 g液态水，此时氢氧燃料电池转移的电子数为________。
[能力提升题]
10.Zn—MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2—NH4Cl混合溶液。
(1)该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。
(2)若ZnCl2—NH ( http: / / www.21cnjy.com )4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速其电极的腐蚀，其主要原因是________________________________________________________________________。
欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填字母)。
A.NaOH B.Zn
C.Fe D.NH3·H2O
11.如下图所示，可形成氢氧燃料电池。 ( http: / / www.21cnjy.com )通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)和碱式[当电解质溶液为NaOH(aq)或KOH(aq)时]两种。试回答下列问题：
(1)酸式电池的电极反应：负极____________________________________________________，
正极________________；电池总反应：_____________________________________________；电解质溶液pH的变化________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)碱式电池的电极反应：负极__________________________________________________，
正极__________________；电池总反应：___________________________________________；电解质溶液pH的变化________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
12.Li—SOCl2电池可用于心脏起搏 ( http: / / www.21cnjy.com )器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质溶液是LiAlCl4—SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。
请回答下列问题：
(1)电池的负极材料为____________，发生的电极反应为__________________________。
(2)电池正极发生的电极反应为________________________________________________。
(3)SOCl2易挥发，实验室中常用 ( http: / / www.21cnjy.com )NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是______________________________________________，
反应的化学方程式为________________________________________________________。
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是
________________________________________________________________________。
答案精析
第二节　化学能与电能
第1课时　化学能转化为电能
1.D　[风能是直接从自然界中 ( http: / / www.21cnjy.com )取得的能源，属于一次能源，原电池提供的电能是由化学能转化而得到的，不是直接获得的，属于二次能源，A正确，D错误；随着时代的发展，化石能源逐渐枯竭，所以新能源时代污染小的核能、太阳能、氢能将成为主要能源，B、C正确。]
2.C
3.D　[原电池的两极可以是两种活动性 ( http: / / www.21cnjy.com )不同的金属，也可以是由金属与非金属(例如石墨)构成，原电池的负极失去电子发生氧化反应，故A、B、C选项错；只有D选项正确。]
4.B　[本题考查原电池基本知识，难度不大 ( http: / / www.21cnjy.com )，但概念容易混淆。没有扎实的基础知识容易搞错，显然，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。因活泼性a>b(碳棒)，所以a为电池的负极，b为正极。电极反应式：
a(负)极：a－ne－===an＋(氧化反应)
b(正)极：nH＋＋ne－===H2↑(还原反应)
由于正极放电消耗H＋，溶液中c(H＋)减小，pH增大，在外电路中，电子由a极流出经电流表流向b极。]
5.D　[根据电池总反应可以 ( http: / / www.21cnjy.com )看出Cl2得电子，Ag失电子，所以在原电池中Cl2在正极上发生还原反应，Ag在负极上发生氧化反应。正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，A项错误；因为电解质溶液为盐酸，所以负极上Ag失电子生成的Ag＋随即与附近的Cl－反应，B项错误；用氯化钠代替盐酸后，电极反应不发生改变，C项错误；当电路中转移0.01 mol e－时，负极生成0.01 mol Ag＋，由于Ag＋＋Cl－===AgCl↓，所以消耗掉0.01 mol Cl－，由于电荷守恒，同时有0.01 mol H＋通过阳离子变换膜转移至右侧溶液中，D项正确。]
6.D　[A极逐渐变粗，说明A极为原电 ( http: / / www.21cnjy.com )池的正极，溶液中的金属阳离子得到电子后在A极上析出；B极逐渐变细，说明B极为原电池的负极，失去电子后变成离子进入溶液中。A和B两项中的反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，则A选项中A极变细，B选项中A极不变。C和D两项中的反应为Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，其中C选项中A极变细，D选项A极变粗。]
7.C　[由总反应式知，Zn被氧化作原 ( http: / / www.21cnjy.com )电池的负极，符合条件的有B、C两项，电解质溶液中Cu2＋＋2e－===Cu，B选项中是2H＋＋2e－===H2↑，故应选C。]
8.C　[②③④实质均为原电池装置。③中 ( http: / / www.21cnjy.com )Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀。但相对来说，Fe和Cu的金属活动性差别较Fe和Sn的差别大，故Fe—Cu原电池中的Fe被腐蚀得更快；①中不能构成原电池，仅发生化学腐蚀反应。]
9.E2＋＞B2＋＞A2＋＞D2＋
解析　由金属活动性的判断条件知，①中A＞B；②D是很活泼的金属；③中B＞E；所以金属性为D＞A＞B＞E，对应阳离子的氧化性恰好相反。
10.(1)铜　Cu－2e－===Cu2＋　(2)O2＋4e－＋4H＋===2H2O　(3)负
解析　该氧化还原反应中还原剂为Cu，故负极是 ( http: / / www.21cnjy.com )铜，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，氧化剂是O2，故正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，溶液中阴离子SO向负极移动。
11.(1)D　(2)加入CuSO4 ( http: / / www.21cnjy.com )溶液后，构成Fe—Ag原电池，铁溶解，质量减轻，Cu2＋在银圈上得电子，生成Cu沉积在其上，质量增加　(3)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
解析　加入CuSO4溶液后，构成Fe— ( http: / / www.21cnjy.com )Ag原电池，Fe失电子作负极，质量减轻，Cu2＋在正极银圈上得电子，生成金属铜沉积在上面使其质量增加。
12.(1)否　(2)①负　2Al－6e ( http: / / www.21cnjy.com )－===2Al3＋　②正　6H＋＋6e－===3H2↑　③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
(3)负极　在NaOH溶液中，活动性Al＞Mg　Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中发生反应，被氧化，即在浓硝酸中活动性Zn＞Al，Al是原电池的正极
(5)①另一个电极材料的活动性；②电解质溶液
解析　在这样的原电池中，相对较活泼 ( http: / / www.21cnjy.com )的金属材料作负极。在稀盐酸中的活动性Mg＞Al、Al＞Cu。由实验1和2可知，原电池中电流表指针是偏向正极。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。
第2课时　发展中的化学电源
1.C　[碱性锌锰干电池是一次电池，燃料电池是一种高效且不会污染环境的新型电池，铅蓄电池放电的时候正极材料是PbO2，负极材料是Pb。]
2.D　[Zn失电子作负极，被氧化。]
3.B　[Zn与O2反应的电子转移情况为===2ZnO，所以Zn作负极，负极发生氧化反应，Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O。O2是正极反应物，发生还原反应。若电解质溶液是强酸，电池的化学反应不是2Zn＋O2===2ZnO，而是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。]
4.A　[由充电时方程式中的Cd和N ( http: / / www.21cnjy.com )i的化合价的变化可知，Ni(OH)2作阳极，电解质溶液为KOH，所以电极反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O；Cd(OH)2作阴极，Cd(OH)2＋2e－===Cd＋2OH－；充电的过程是将电能转化为化学能；放电时，Cd作负极，Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，Cd周围的c(OH－)下降，OH－向负极移动。]
5.A　[根据图像判断反应过程，判断正 ( http: / / www.21cnjy.com )、负极，正确书写电极反应式。镁燃料电池，镁作负极失电子，产物由电解质溶液决定，若为酸性溶液生成Mg2＋，碱性溶液生成Mg(OH)2。ClO－在正极反应，由图可知有Cl－和OH－生成，OH－向负极移动，生成Mg(OH)2。]
6.A　[本题的关键是读图。 ( http: / / www.21cnjy.com )由图示可知，呼气时进去的是CH3CH2OH出来的是CH3COOH，负极的电极反应式为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，A错误；氧气由正极通入，酸性条件下生成H2O，B正确；电流由正极流向负极，C正确；酒精含量高，转移的电子数多，电流大，D正确。]
7.A　[原电池放电时，电 ( http: / / www.21cnjy.com )子由负极经外电路流向正极，B错误；正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C错误；通氧气一极为正极，发生还原反应，D错误。]
8.C　[要求得硫酸的量，需首先找出铅蓄电 ( http: / / www.21cnjy.com )池的总反应。将上述两个电极反应合并可得：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。而在制取Cl2时，每生成1 mol Cl2，电子转移2 mol，现需要转移电子0.050 mol×2＝0.100 mol。由铅蓄电池总反应可知，每转移0.100 mol电子，将消耗0.100 mol硫酸。]
9.(1)正　还原　(2)负　氧化　2H2＋O2===2H2O　(3)0.6NA
解析　(1)x极：O2得电子发生还原反应，所 ( http: / / www.21cnjy.com )以为正极。(2)y极：H2失电子发生氧化反应，所以为负极。x极，y极得失电子数应相同，故x极发生反应方程式与y极发生反应方程式乘以2相加得总反应方程式为2H2＋O2===2H2O。
(3)4 mol e－～2H2O
4 mol 2×18 g
n(e－) 5.4 g
n(e－)＝0.6 mol。
10.(1)Zn(或锌)　正极　(2)锌与还原出的铜形成铜锌原电池而加快锌的腐蚀　B
解析　(1)负极是失电子的一极，Zn失电子由 ( http: / / www.21cnjy.com )负极经外电路流向正极。(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。除杂的基本要求是不能引入新杂质，所以应选Zn将Cu2＋置换为单质而除去。
11.(1)2H2－4e－===4H＋　O2＋4e－＋4H＋===2H2O　2H2＋O2===2H2O　变大
(2)2H2－4e－＋4OH－===4H2O　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　2H2＋O2===2H2O　变小
解析　(1)正极上，O2得电 ( http: / / www.21cnjy.com )子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在，酸性条件下与H＋结合生成H2O；负极上，H2失电子变为H＋，H＋进入电解质溶液。电池总反应为H2和O2生成水的反应，由于有水生成，溶液将逐渐变稀，故pH增大。
(2)正极上，O2得电子变为O2 ( http: / / www.21cnjy.com )－，溶液中O2－不能单独存在，碱性条件下与H2O分子结合生成OH－；负极上，H2失去电子变为H＋，碱性条件下H＋不能大量存在，与OH－结合生成水。电池总反应也是H2和O2生成水的反应。同样，由于有水生成，c(OH－)变小，pH变小。
12.(1)Li　Li－e－===Li＋
(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑
(3)出现白雾，有刺激性气味的气体生成
SOCl2＋ H2O===SO2 ↑＋ 2HCl↑
(4)因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应
解析　分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂 ，SOCl2为氧化剂。
(1)负极材料为Li(还原剂)，发生反应：Li－e－===Li＋。
(2)正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。
(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液而用水吸收时的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味的气体生成。
(4)因为构成电池的两个主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应。