2025人教版高中化学必修第二册强化练习题--第2课时　化学反应与电能（含解析）

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2025人教版高中化学必修第二册
第2课时　化学反应与电能
基础过关练
题组一　原电池的组成与判断
1.(2024山西太原育英中学月考)符合某些特征的化学反应理论上都可以设计成原电池。下列化学反应不能设计成原电池的是(　　)
A.2H2+O2 2H2O
B.Fe+CuSO4 FeSO4+Cu
C.2NaOH+H2SO4 Na2SO4+2H2O
D.Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
2.(2024广东深圳盐田高级中学月考)下列各装置中,能产生电流的是(　　)
　　　　 　　
　　　
题组二　原电池的工作原理
3.(易错题)(2024福建福州格致中学月考)下列关于原电池的叙述,正确的是(　　)
A.原电池是将化学能转化为电能的装置
B.构成原电池的正极和负极材料必须是两种活动性不同的金属
C.在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极被还原
D.原电池放电时,电解质溶液中的阳离子移向负极
4.(2024河北石家庄精英中学月考)某化学兴趣小组组装的原电池装置如图所示,下列有关说法正确的是(　　)
A.X极上发生的是还原反应
B.外电路电流方向:Y→外电路→X
C.电子流动方向:Y→电解质溶液→X
D.烧杯中一定是稀硫酸
5.(2024河北邯郸大名一中月考)某同学以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池,具体情况如下表所示:
实验编号 水果种类 电极间距离/cm 电流/μA
1 番茄 1 98.7
2 番茄 2 72.5
3 苹果 2 27.2
下列说法错误的是(　　)
A.水果的作用是提供电解质溶液
B.该电池的电流从锌片经导线流向铜片
C.实验2和3的目的是探究水果种类对电流大小的影响
D.其他条件相同时,电极间距离越小,水果电池的电流越大
题组三　设计原电池
6.(2024河南新未来期中联考)如图所示,把a、b插入c中,闭合开关后电流计的指针会发生偏转,且b上有气泡产生。则a、b、c可能是以下哪组物质(　　)
A.a—Fe、b—Cu、c—稀硫酸
B.a—Mg、b—Al、c—NaOH溶液
C.a—石墨、b—Zn、c—稀硫酸
D.a—Cu、b—Ag、c—酒精
7.(2024四川广安期中)请利用反应“Cu+2Ag+ 2Ag+Cu2+”设计一个化学电池(正极材料用碳棒),回答下列问题:
(1)该电池的负极材料是　　　　　,发生　　　　(填“氧化”或“还原”)反应,电解质溶液是　　　　　　。
(2)正极上出现的现象是　　　　　　　　　　。
(3)若导线上转移1 mol电子,则生成银的质量为　　　　g。
能力提升练
题组一　原电池的工作原理
1.(2024江苏淮安期中)某原电池的工作原理如图所示,总反应为Zn+2NZn2++2NH3↑+H2↑。下列说法错误的是(　　)
A.石墨为电池的正极
B.电池工作时Zn逐渐被消耗
C.电子由Zn电极经外电路流向石墨电极
D.反应2N+2e-2NH3↑+H2↑在负极上发生
2.(2024北京中关村中学期中)某小组为研究电化学原理,设计如图装置。下列叙述不正确的是　(　　)
A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出
B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为Cu2++2e- Cu
C.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D.将破损的镀铜铁片放入稀硫酸中,不能构成原电池
3.(2024山东菏泽月考)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,由此判断下表中所列M、N、P物质,其中可以成立的组合是(　　)
M N P
A 锌 铜 稀硫酸
B 铜 铁 稀盐酸
C 银 锌 硝酸银溶液
D 锌 铁 硝酸铁溶液
4.(2024吉林名校联盟期中联考)常温下,将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1),测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化关系如图2所示,反应过程中有红棕色气体产生。下列说法中错误的是(　　)
A.0~t1 s内,原电池的负极是Al片
B.t1 s前后,原电池中电子流动方向相反
C.产生红棕色气体的反应为3Cu+8HNO3 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
D.实验室中,浓硝酸应置于棕色细口瓶中,放于阴凉处
题组二　原电池原理的应用
5.(2024山西阳泉一中期中)有a、b、c、d四种金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:
实验 装置 装置一 装置二 装置三 装置四
部分实验 现象 a极质量减小,b极质量增大 b极有气泡产生,c极无变化　 d极溶解,c极有气泡产生 电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　)
A.a>b>c>d　　　　　　B.b>c>d>a
C.d>a>b>c　　　　　　D.a>b>d>c
6.(2023福建福州三中期中)将等量的A、B两份锌粉装入试管中,分别加入足量的等浓度、等体积的稀硫酸,同时向装有A的试管中加入少量CuSO4溶液。如图表示产生氢气的体积V与时间t的关系,其中正确的是　(　　)
A　　　　　　B
C　　　　　　D
7.(2024北京交大附中期中)热电厂尾气经处理得到较纯的SO2,可用于原电池法生产硫酸。已知:阳离子交换膜只允许阳离子通过。下列说法不正确的是(　　)
A.电极b周围溶液pH变大
B.溶液中H+由a极区向b极区迁移
C.电极a的电极反应式是SO2-2e-+2H2O 4H++S
D.一段时间后,a极消耗的SO2与b极消耗的O2的物质的量相等
8.(2024海南儋州二中期中)化学电源在生产生活中有着广泛的应用,请回答下列问题:
(1)根据构成原电池的本质判断,下列化学(或离子)方程式正确且能设计成原电池的是　　　　(填字母)。
A.Ba(OH)2+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+2H2O
B.Cu+Ag+Ag+Cu2+
C.Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
D.CaO+H2OCa(OH)2
(2)为了探究化学反应中的能量变化,某同学设计了如图两个对比实验(除图Ⅱ中增加导线和铜片外,其余条件完全相同)。经过相同时间后,温度计示数:图Ⅰ　　　　图Ⅱ(填“高于”“等于”或“低于”);产生气体的速率:图Ⅰ　　　　图Ⅱ(填“大于”“等于”或“小于”)。
(3)理论上,任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+”设计一种化学电池(正极材料用石墨棒),回答下列问题:
①该电池的负极材料是　　　　(填化学式),电解质溶液是　　　　(填化学式)溶液。
②正极上发生的电极反应为　　　　　　　　　　。
③若导线上转移的电子为1 mol,则消耗的金属铜的质量为　　　　。
答案与分层梯度式解析
第2课时　化学反应与电能
基础过关练
1.C　原电池涉及的化学反应为氧化还原反应,题给四个选项中,C项不是氧化还原反应,故选C。
2.C　A装置中锌与H2SO4直接发生反应,B装置中乙醇不能导电,D装置中没有形成闭合回路,故A、B、D三项不符合原电池构成条件,不会产生电流;Fe的金属性强于Cu,C装置中能自发进行反应Fe+Cu2+ Fe2++Cu,CuCl2为电解质,CuCl2溶液能导电,符合原电池构成条件,能产生电流。
3.A　原电池是将化学能转化为电能的装置,A正确;构成燃料电池正、负极的材料可以是相同的金属,也可以是导电的非金属如石墨,B错误;在原电池中,负极失电子,被氧化,电子从负极流出,C错误;原电池放电时,电解质溶液中的阳离子移向正极,D错误。
4.B　根据题图电子移动方向可知,X为负极,Y为正极。X为负极,发生氧化反应,A项错误;原电池工作时,外电路中电流从正极流向负极,即Y→外电路→X,B项正确;电路中电子从负极沿着导线流向正极,即X→外电路→Y,C项错误;题中未告知原电池的构成,则烧杯中不一定是稀硫酸,D项错误。
5.B　水果电池中水果的作用是提供电解质溶液,A正确;活动性Zn>Cu,所以构成原电池时,Zn是负极、Cu是正极,该电池的电流从Cu片经导线流向Zn片,B错误;实验2和3的水果种类不同,所以实验2和3的目的是探究水果种类对电流大小的影响,C正确;由实验1和2可知,其他条件相同时,电极间距离越小,水果电池的电流越大,D正确。
6.A　把a、b插入c中,闭合开关后电流计的指针发生偏转,且b上有气泡产生,则a为负极,b为正极。Fe比Cu活泼,Fe为负极,Cu为正极,稀硫酸为电解质溶液,正极反应式为2H++2e- H2↑,A正确;Mg比Al活泼,但Mg与NaOH溶液不反应,Al与NaOH溶液反应,Al为负极,Mg为正极,a上有氢气放出,B错误;石墨是惰性电极,Zn是活泼金属,b为负极,a为正极,a上有氢气放出,C错误;酒精不是电解质,不能构成原电池,D错误。
7.答案　(1)铜棒　氧化　AgNO3溶液
(2)有银白色物质析出
(3)108
解析　(1)根据总反应以及原电池工作原理,负极材料为铜棒,碳棒为正极,电解质溶液为AgNO3溶液,负极上电极反应式为Cu-2e- Cu2+,发生氧化反应。
(2)正极反应式为Ag++e- Ag,现象是有银白色物质析出。
(3)正极反应式为Ag++e- Ag,转移1 mol电子,生成Ag的质量为1 mol×108 g·mol-1=108 g。
能力提升练
1.D　根据总反应,锌失电子发生氧化反应,锌为负极,所以石墨为电池的正极,A正确;锌失电子发生氧化反应,电池工作时Zn逐渐被消耗,B正确;锌为负极,石墨为正极,电子由Zn电极经外电路流向石墨电极,C正确;反应2N+2e- 2NH3↑+H2↑为还原反应,在正极上发生,D错误。
2.D　a和b不连接时,不能构成原电池,但由于金属活动性Fe>Cu,铁片上直接发生反应Fe+Cu2+ Fe2++Cu,即在铁片上会析出Cu,A项正确;a和b用导线连接时,构成原电池,Cu作原电池的正极,其电极反应式为Cu2++2e- Cu,B项正确;无论a和b是否连接,Fe都会溶解生成Fe2+,而Cu2+得到电子生成Cu,使溶液从蓝色逐渐变成浅绿色,C项正确;将破损的镀铜铁片放入稀硫酸中,Cu—Fe—稀硫酸构成原电池,D项错误。
3.C　电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细,说明M、N、P构成了原电池。N棒变细,作负极,M棒变粗,说明溶液中的金属阳离子在M极上得到电子,生成金属单质,M为原电池的正极。如果是锌、铜、稀硫酸构成原电池,则电池总反应为Zn+2H+ Zn2++H2↑,Zn作负极,M棒变细,A项错误;如果是铜、铁、稀盐酸构成原电池,电池总反应为Fe+2H+ Fe2++H2↑,则铁是负极,N棒变细,但铜棒(M棒)不会变粗,B项错误;如果是银、锌、硝酸银溶液构成原电池,电池总反应为Zn+2Ag+ Zn2++2Ag,则锌是负极,N棒变细,析出的银附着在银棒上,M棒变粗,C项正确;如果是锌、铁、硝酸铁溶液构成原电池,Zn作负极,M棒变细,D项错误。
4.C　0~t1 s内,铝为原电池的负极,铜为正极;t1 s后,铜为原电池的负极。根据分析知,0~t1 s内,原电池的负极是Al片,A正确;根据图2可知,t1 s前后,原电池中电子流动方向相反,B正确;反应过程中产生的红棕色气体为NO2,C错误;浓硝酸不稳定,光照或加热均能分解,因此实验室中,浓硝酸应置于棕色细口瓶中,放于阴凉处,D正确。
5.C　
装置 分析 结论
装置一 形成原电池,a极质量减小为负极,b极质量增大为正极 金属的活动性顺序:a>b
装置二 未形成原电池,b极有气泡产生,所以b极材料能与稀硫酸反应,c极无变化,所以c极材料不能与稀硫酸反应 金属的活动性顺序:b>c
装置三 形成原电池,d极溶解为负极,c极有气泡产生为正极 金属的活动性顺序:d>c
装置四 形成原电池,电流从a极流向d极,a极为正极,d极为负极 金属的活动性顺序:d>a
综上分析可知,四种金属的活动性顺序是d>a>b>c。
6.D　向装有A的试管中加入少量CuSO4溶液,锌置换出铜可形成铜锌原电池,使反应速率增大,硫酸足量,A中部分锌与CuSO4反应,则A中产生的氢气的量比B中的少,故D正确。
7.D　由题干信息可知,SO2转化为H2SO4,硫元素化合价升高,电极a为负极,电极反应式为SO2-2e-+2H2O 4H++S,电极b为正极,电极反应式为4H++O2+4e- 2H2O,电极b周围溶液pH变大,A、C正确;在原电池中,阳离子向正极移动,所以溶液中H+由a极区向b极区迁移,C正确;根据得失电子守恒可知,一段时间后,a极消耗的SO2与b极消耗的O2的物质的量之比为2∶1,D错误。
8.答案　(1)C　(2)高于　小于
(3)①Cu　Fe2(SO4)3或FeCl3　②Fe3++e- Fe2+　③32 g
解析　(1)原电池构成的条件之一是有能自发进行的氧化还原反应,A项为非氧化还原反应,不能设计成原电池;B项离子方程式中电荷不守恒;C项为氧化还原反应,且在常温下就能自发发生,可以设计成原电池,C符合题意;D项为非氧化还原反应,不能设计成原电池。
(2)图Ⅰ中锌与稀硫酸直接反应,化学能转化为热能,图Ⅱ中形成原电池,化学能主要转化为电能,所以温度计的示数图Ⅰ高于图Ⅱ;图Ⅱ中形成原电池,反应速率加快,则产生气体的速率比图Ⅰ快。
(3)①反应Cu+2Fe3+ 2Fe2++Cu2+中,Cu元素化合价升高,发生氧化反应,Cu作负极,故该电池的负极材料是Cu;正极上,Fe3+得电子生成Fe2+,电解质溶液需要提供Fe3+,故电解质溶液是Fe2(SO4)3溶液或FeCl3溶液。③根据反应Cu+2Fe3+ 2Fe2++Cu2+可知,Cu~2e-,若导线上转移的电子为1 mol,则消耗的金属铜的质量为×64 g/mol=
32 g。
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