专题6 第三单元 第1课时　化学能转化为电能 课时对点练（原卷版+解析版）2024-2025学年高一化学必修2（苏教版2019）

第三单元　化学能与电能的转化
第1课时　化学能转化为电能
题组一　化学能转化为电能
1．小颖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直接接触，Cu片上能看到有气泡产生
B．图2装置中SO向Cu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中正极生成物的质量之比为1∶32时，Zn片减轻的质量相等
2．如图装置中，M棒变细，N棒变粗。由此判断下表所列M、N、R物质，其中合理的是(　　)
选项 M N R
A 锌 铜 稀硫酸
B 铜 铁 稀盐酸
C 铁 铜 硝酸银
D 铜 铁 蔗糖溶液
题组二　原电池工作原理的应用
3．下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(　　)
A．①②③④ B．④②①③
C．③①②④ D．②①③④
4．X、Y、Z、M、N代表五种金属。有以下化学反应：
①水溶液中：X＋Y2＋===X2＋＋Y　②Z＋2H2O(冷)===Z(OH)2＋H2↑　③M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，发生的电极反应为M－2e－===M2＋　④Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化。则这五种金属的活动性由弱到强的顺序是(　　)
A．MC．N5．向等质量的两份锌a、b中分别加入过量的稀H2SO4，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列选项表示生成H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是(　　)
6．为将反应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)(　　)
题组三　钢铁的电化学腐蚀
7．(2022·江苏常州高一期中)糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，脱氧过程中发生了原电池反应。下列分析正确的是(　　)
A．脱氧过程中，化学能全部转化为电能
B．脱氧过程中，炭粉发生氧化反应生成CO2
C．脱氧过程中，Cl－发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
D．脱氧过程中，铁电极发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋
8．在钢铁腐蚀过程中，下列五种变化可能发生的是(　　)
①Fe2＋转化为Fe3＋　②O2被还原　③产生H2　④Fe(OH)3脱水形成Fe2O3·xH2O　⑤杂质碳被氧化
A．①② B．②③④ C．①②③④ D．①②③④⑤
9．将铁棒和锌棒用导线连接插入CuSO4溶液里，当电池中有0.2 mol电子通过时，负极质量的变化是(　　)
A．增加5.6 g B．减小0.1 g
C．减少6.5 g D．增加6.4 g
10．(2023·无锡高一质检)某兴趣小组模拟纸电池进行实验(如图)，有关说法正确的是(　　)
A．Zn为正极
B．工作时Cu电极发生氧化反应
C．工作时电子经外电路由Cu流向Zn
D．工作一段时间后Cu电极质量增加
11.如图所示，两电极一极为碳棒，一极为铁片，若电流计的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是(　　)
A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为稀硫酸
B．b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
C．a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为稀硫酸
D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
12．我国在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法正确的是(已知质子交换膜只允许H＋通过)(　　)
A．该制氢工艺中可以实现H2S的连续高效转化
B．该装置工作时，H＋由b极区流向a极区
C．a极上发生的电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋
D．a极区需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液
13．锌-空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源，放电时Zn转化为ZnO。则该电池放电时下列说法正确的是(　　)
A．将电能转化为化学能
B．氧气在石墨电极上发生还原反应
C．电流由Zn电极经导线流向石墨电极
D．该电池放电时OH－向石墨电极移动
14.将锌片和铜片用导线相连浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计(装置如图)，若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和铜片洗净干燥后称重，总质量为47 g，则该过程中产生H2(标准状况下)的体积为(　　)
A．2.24 L B．3.36 L
C．4.48 L D．6.72 L
15．(2023·南京高一期中)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
(1)A中反应的离子方程式为_____________________________________________________。
(2)B中锡极为_______极，电极反应式为___________________，锡极附近溶液的酸性_____(填“增强”“减弱”或“不变”)。B中Fe极为_______极，电极反应式为_________________。
(3)C中被腐蚀的金属是________，总反应的化学方程式为_____________________________。
(4)A、B、C中铁被腐蚀由快到慢的顺序是________。
16．现有如下图Ⅰ原电池装置，插入电解质溶液前Cu和Fe电极的质量相等。
请回答下列问题：
(1)当图Ⅰ中的电解质溶液为稀硫酸时，铁片作________极，铜片上的现象是______________；图中箭头的方向表示________(填“电子”或“电流”)的流向。
(2)若将图Ⅰ中的U形管虚线以下的电解质溶液换为四氯化碳(不导电)，如图Ⅱ所示，则该装置______(填“能”或“不能”)形成原电池，原因是__________________________________。
(3)当电解质溶液为某溶液时，两电极的质量变化曲线如图Ⅲ所示。
①该电解质溶液可以是下列中的________(填字母)。
A．稀硫酸 B．CuSO4溶液
C．稀盐酸 D．FeSO4溶液
②Cu电极的电极反应式为_____________________________________；6 min时Cu电极的质量为________g。
题组一　化学能转化为电能
1．小颖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直接接触，Cu片上能看到有气泡产生
B．图2装置中SO向Cu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中正极生成物的质量之比为1∶32时，Zn片减轻的质量相等
答案　B
解析　若将图1装置的Zn、Cu直接接触，构成原电池，Cu为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Cu片上能看到有气泡产生，A正确；图2装置构成原电池，SO移向负极Zn片，B错误；图2中的Zn片改为Mg片，Mg与Cu的活泼性差别更大，Cu片上产生H2的速率加快，C正确；图2中负极反应式为Zn－2e－===Zn、正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，图3中负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋、正极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，故正极生成的H2和Cu质量之比为1∶32即物质的量之比为1∶1时，负极上消耗的Zn一样多，D正确。
2．如图装置中，M棒变细，N棒变粗。由此判断下表所列M、N、R物质，其中合理的是(　　)
选项 M N R
A 锌 铜 稀硫酸
B 铜 铁 稀盐酸
C 铁 铜 硝酸银
D 铜 铁 蔗糖溶液
答案　C
解析　由于蔗糖溶液不是电解质溶液，故D错误；M棒变细，N棒变粗，则M为负极，N为正极，M的金属活动性比N强，故B错误；N棒变粗则电解质溶液中有能得电子的金属阳离子，故A错误。
题组二　原电池工作原理的应用
3．下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(　　)
A．①②③④ B．④②①③
C．③①②④ D．②①③④
答案　B
解析　③中的锌作负极，腐蚀速率最快；④中的锌与外界不接触，腐蚀速率最慢；②中的锌作正极，腐蚀速率比①中的锌要慢；因此腐蚀速率由慢到快的顺序为④②①③。
4．X、Y、Z、M、N代表五种金属。有以下化学反应：
①水溶液中：X＋Y2＋===X2＋＋Y　②Z＋2H2O(冷)===Z(OH)2＋H2↑　③M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，发生的电极反应为M－2e－===M2＋　④Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化。则这五种金属的活动性由弱到强的顺序是(　　)
A．MC．N答案　C
解析　①水溶液中X＋Y2＋===X2＋＋Y，说明活动性：X>Y；②Z＋2H2O(冷水)===Z(OH)2＋H2↑，说明Z的金属活动性很强；③M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，M电极反应为M－2e－===M2＋，M失电子发生氧化反应，则M是负极、N是正极，活动性：M>N；④Y可以溶于稀硫酸中，M不被稀硫酸氧化，说明活动性：Y>M；通过以上分析知，金属活动性顺序为N5．向等质量的两份锌a、b中分别加入过量的稀H2SO4，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列选项表示生成H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是(　　)
答案　D
解析　a中少量Zn置换出少量Cu，形成Zn-Cu原电池，可加快反应速率，但由于a中Zn置换Cu2＋消耗了一部分，所以最后生成H2的体积小于b，故选D。
6．为将反应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)(　　)
答案　B
解析　A项为原电池，铝为负极，但总反应为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，不符合；C项为原电池，但硝酸是氧化性酸，与Al反应不产生H2，不符合；D项装置中有外接电源，不属于原电池，不符合。
题组三　钢铁的电化学腐蚀
7．(2022·江苏常州高一期中)糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，脱氧过程中发生了原电池反应。下列分析正确的是(　　)
A．脱氧过程中，化学能全部转化为电能
B．脱氧过程中，炭粉发生氧化反应生成CO2
C．脱氧过程中，Cl－发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
D．脱氧过程中，铁电极发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋
答案　D
解析　脱氧过程中，化学能除转化为电能外，还部分转化为热能，故A错误；炭粉为原电池的正极，没有参与反应，故B错误；NaCl是电解质，没有参与反应，故C错误；铁是原电池的负极，发生氧化反应，故D正确。
8．在钢铁腐蚀过程中，下列五种变化可能发生的是(　　)
①Fe2＋转化为Fe3＋　②O2被还原　③产生H2　④Fe(OH)3脱水形成Fe2O3·xH2O　⑤杂质碳被氧化
A．①② B．②③④
C．①②③④ D．①②③④⑤
答案　C
解析　钢铁在腐蚀过程中，负极发生反应：Fe－2e－===Fe2＋，正极O2或H＋得电子，Fe2＋与OH－结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱水形成铁锈。
9．将铁棒和锌棒用导线连接插入CuSO4溶液里，当电池中有0.2 mol电子通过时，负极质量的变化是(　　)
A．增加5.6 g B．减小0.1 g
C．减少6.5 g D．增加6.4 g
答案　C
解析　方法一　依据电极反应式计算，
负极：Zn　－　2e－　===　Zn2＋
65 g　　2 mol
m(Zn)　0.2 mol
m(Zn)＝＝6.5 g。
方法二　依据原电池总反应式计算，
m(Zn)＝＝6.5 g。
10．(2023·无锡高一质检)某兴趣小组模拟纸电池进行实验(如图)，有关说法正确的是(　　)
A．Zn为正极
B．工作时Cu电极发生氧化反应
C．工作时电子经外电路由Cu流向Zn
D．工作一段时间后Cu电极质量增加
答案　D
解析　由于Zn比Cu更活泼，故Zn为负极，A错误；工作时Cu电极作正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，B错误；工作时电子经外电路由负极Zn流向正极Cu，C错误；电解质溶液为硫酸铜溶液，工作时Cu2＋在铜电极得电子生成Cu，工作一段时间后Cu电极质量增加，D正确。
11.如图所示，两电极一极为碳棒，一极为铁片，若电流计的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是(　　)
A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为稀硫酸
B．b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
C．a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为稀硫酸
D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
答案　C
解析　Fe、C形成的原电池中，负极铁失去电子，变成Fe2＋，由于a极上有大量气泡生成，所以正极(C棒)的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故a为正极，是碳棒；b为负极，是铁片；电解质溶液为稀硫酸。
12．我国在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法正确的是(已知质子交换膜只允许H＋通过)(　　)
A．该制氢工艺中可以实现H2S的连续高效转化
B．该装置工作时，H＋由b极区流向a极区
C．a极上发生的电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋
D．a极区需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液
答案　A
解析　该装置工作时，H＋由a极区流向b极区，B项错误；a极上有电子流出，发生氧化反应，所以a极上发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，C项错误；由图可知，a极区Fe2＋和Fe3＋可相互转化，故不需补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液，D项错误。
13．锌-空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源，放电时Zn转化为ZnO。则该电池放电时下列说法正确的是(　　)
A．将电能转化为化学能
B．氧气在石墨电极上发生还原反应
C．电流由Zn电极经导线流向石墨电极
D．该电池放电时OH－向石墨电极移动
答案　B
解析　该装置为将化学能转化为电能的原电池，故A错误；石墨电极为原电池的正极，水分子作用下氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，故B正确；锌电极为原电池的负极，则电流由正极石墨电极经导线流向负极锌电极，电池放电时阴离子OH－向Zn电极移动，故C、D错误。
14.将锌片和铜片用导线相连浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计(装置如图)，若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和铜片洗净干燥后称重，总质量为47 g，则该过程中产生H2(标准状况下)的体积为(　　)
A．2.24 L B．3.36 L
C．4.48 L D．6.72 L
答案　C
解析　由题意可知，该原电池中，锌易失电子发生氧化反应而作负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，则负极上锌生成锌离子进入溶液而导致质量减少，正极上氢离子得电子生成氢气，所以正极质量不变，两个电极减少的质量是参加反应的锌的质量，锌和稀硫酸反应的离子方程式为2H＋＋Zn===Zn2＋＋H2↑，根据反应的离子方程式得氢气的物质的量n(H2)＝n(Zn)＝＝0.2 mol，标准状况下H2的体积为V(H2)＝0.2 mol×22.4 L·mol－1＝4.48 L。
15．(2023·南京高一期中)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
(1)A中反应的离子方程式为_____________________________________________________。
(2)B中锡极为_______极，电极反应式为___________________，锡极附近溶液的酸性_____(填“增强”“减弱”或“不变”)。B中Fe极为_______极，电极反应式为_________________。
(3)C中被腐蚀的金属是________，总反应的化学方程式为_____________________________。
(4)A、B、C中铁被腐蚀由快到慢的顺序是________。
答案　(1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)正　2H＋＋2e－===H2↑　减弱　负　Fe－2e－===Fe2＋
(3)Zn　Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
(4)B>A>C
解析　A中不能形成原电池，铁与稀硫酸发生置换反应；B中能形成原电池，铁比锡活泼，锡为正极，铁为负极，铁被腐蚀的速率加快；C能形成原电池，锌比铁活泼，锌为负极，不断被腐蚀。
16．现有如下图Ⅰ原电池装置，插入电解质溶液前Cu和Fe电极的质量相等。
请回答下列问题：
(1)当图Ⅰ中的电解质溶液为稀硫酸时，铁片作________极，铜片上的现象是______________；图中箭头的方向表示________(填“电子”或“电流”)的流向。
(2)若将图Ⅰ中的U形管虚线以下的电解质溶液换为四氯化碳(不导电)，如图Ⅱ所示，则该装置______(填“能”或“不能”)形成原电池，原因是__________________________________。
(3)当电解质溶液为某溶液时，两电极的质量变化曲线如图Ⅲ所示。
①该电解质溶液可以是下列中的________(填字母)。
A．稀硫酸 B．CuSO4溶液
C．稀盐酸 D．FeSO4溶液
②Cu电极的电极反应式为_____________________________________；6 min时Cu电极的质量为________g。
答案　(1)负　有气泡生成　电流　(2)不能　CCl4为非电解质，不能构成闭合回路　(3)①B　②Cu2＋＋2e－===Cu　9.2
解析　(1)铁比铜活泼，所以当电解质溶液为稀硫酸时铁作负极，铜作正极，铜电极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，所以铜片上的现象是有气泡生成；图中的箭头方向是由正极指向负极，故应是电流方向。(2)由于四氯化碳不导电，所以不能构成闭合回路，图Ⅱ所示装置不能形成原电池。(3)①由图Ⅲ可知两电极的质量均在变化，Fe电极的质量减小而Cu电极的质量增加，故电解质溶液为硫酸铜溶液。②Cu电极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，Fe电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，6 min时Fe电极减少的质量为6.0 g－3.2 g＝2.8 g，根据得失电子守恒求得Cu电极增加的质量为3.2 g，故m＝(6.0＋3.2) g＝9.2 g。