第2章第3节第2课时 化学反应为人类提供能量 同步练习（含解析）

第2章 化学键 化学反应与能量
第3节 化学反应的利用
第2课时 化学反应为人类提供能量

1．有关原电池的下列说法中正确的是(　　)
A．在外电路中电子由正极流向负极
B．在原电池中负极发生还原反应
C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动
D．原电池中正极一定是不活泼金属
解析：在原电池中，电子从负极流向正极；原电池中负极发生氧化反应；随着反应的进行，阳离子在正极被还原，所以电解质溶液中的阳离子向正极移动；原电池中一般正极金属比负极金属活泼性差，但不一定是不活泼金属，故选C。
答案：C
2．已知空气—锌电池的电极反应如下：锌电极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；石墨电极：O2＋H2O＋2e－===2OH－。可以判断石墨电极是(　　)
A．负极，发生还原反应
B．正极，发生氧化反应
C．负极，发生氧化反应
D．正极，发生还原反应
解析：空气—锌电池中，失去电子的一极是负极，发生氧化反应，得到电子的一极是正极，发生还原反应。
答案：D
3．根据国外媒体报道，某公司将推出一种全新的银锌电池，这种银锌电池的续航能力要比锂离子电池强，有望取代锂电池。其放电过程可表示为Ag2O＋Zn===ZnO＋2Ag，此电池放电时，有关说法正确的是(　　)
A．电能转化为化学能
B．电解质溶液是稀硫酸
C．电子通过外电路从正极流向负极
D．Zn作负极被氧化
解析：原电池是化学能转化为电能的装置，A选项错误；从总反应方程式可以看出，电池放电后生成了ZnO，ZnO在酸性溶液中不能存在，所以电解质溶液一定不是稀硫酸，B选项错误；原电池中，电子通过外电路从负极流向正极，C选项错误；负极发生氧化反应，D选项正确。
答案：D
4．在理论上不能用于设计原电池的化学反应是(　　)
A．HCl＋NaOH===NaCl＋H2O
B．2CH3OH＋3O2―→2CO2＋4H2O
C．4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
D．2H2＋O2===2H2O
解析：原电池的化学反应原理是自发的氧化还原反应，有电子的转移，而A项中的反应是中和反应，没有电子的转移。
答案：A
5．等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列各图表示的是产生H2的体积V与时间t的关系，其中正确的是(　　)

解析：等质量的两份锌粉中，加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向a中加入少量CuSO4溶液，则a中发生的反应有：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，由于置换出来的Cu与Zn在稀硫酸中构成原电池，所以，a中的反应速率比b中的反应速率大，即反应完成所需的时间短，但Cu2＋消耗了少量的Zn，a中产生的H2比b中产生的H2少。b中只发生如下反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
答案：A
6．现有纯锌片、纯铜片、500 mL 0.2 mol·L－1的H2SO4溶液、导线、1 000 mL量筒。试用下图装置来测定锌和稀硫酸反应时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。

(1)如图所示，装置气密性良好，且1 000 mL量筒中已充满了水，则开始实验时，首先要_________________________________。
(2)a电极的反应式为________________，b电极的反应式为________________。
(3)如果将a、b两电极的电极材料对调，U形管中将出现的现象是______________________________________________________。
(4)当量筒中收集到672 mL气体时，(标准状况下)通过导线的电子的物质的量是________________。
解析：(1)要形成原电池，需要闭合线路，故首先要用导线把a、b两电极连接起来。(2)正极上有气体生成，即b是正极，a为负极，锌比铜活泼，锌是负极、铜是正极，故a电极的反应式为Zn－2e－===Zn2＋；b电极的反应式为2H＋＋2e－===H2↑。(3)如果将a、b两电极的电极材料对调，则a极产生气体，故U形管中将出现的现象是U形管左端液面下降，右端液面上升。(4)672 mL气体为H2，其物质的量为n(H2)＝＝0.03 mol，根据2H＋＋2e－===H2↑可知，n(e－)＝2n(H2)＝2×0.03 mol＝0.06 mol。
答案：(1)用导线把a、b两电极连接起来
(2)Zn－2e－===Zn2＋
2H＋＋2e－===H2↑
(3)左端液面下降，右端液面上升
(4)0.06 mol

时间：40分钟
[A级　基础巩固]
基础题Ⅰ
1．下列关于实验现象的描述不正确的是(　　)
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面产生气泡
B．用铜片、铁片做电极，CuSO4做电解质溶液形成原电池，铁做负极
C．把铜片插入FeCl3溶液中，铜片上有铁析出
D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加几滴CuCl2溶液，产生气泡的速率加快
解析：铜、铁、稀硫酸形成原电池，铜做正极，铜表面上产生气泡，A项正确；铜、铁与CuSO4溶液形成原电池，铁做负极，B项正确；Fe3＋得电子只能生成Fe2＋，而不能生成Fe，C项错误；加入CuCl2溶液后形成了锌铜原电池，加快了生成H2的速率，D项正确。
答案：C
2．将纯锌片和纯铜片按如图方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　)

A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中SO均向铜片移动
D．产生气泡的速率甲比乙快
解析：甲池中锌与铜用导线连接后浸入稀H2SO4中，形成原电池，乙池中仅发生锌与稀H2SO4的反应，不构成原电池。所以甲池中铜片表面有气泡产生，且气泡产生速率比乙快。乙池中铜片、锌片都不是电极，甲池中SO移向负极(即锌片)。
答案：D
3．为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采取如图所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用(　　)

A．铜 B．钠
C．锌 D．石墨
解析：铁闸门和铁闸门上的固体导电材料R在水库中可以形成原电池，要降低铁闸门被腐蚀的速率，则铁应作原电池的正极，导电材料R应作原电池的负极，所以应该选择活动性比铁更活泼的锌。
答案：C
4．燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料燃烧原理把化学能直接转化为电能，氢氧燃料电池的基本反应是X极：O2(g)＋H2O(l)＋2e－===2OH－；Y极：H2(g)＋2OH－－2e－===2H2O(l)。下列说法正确的是(　　)
A．X是负极　　　　　 B．Y是正极
C．Y极上发生还原反应 D．Y极上发生氧化反应
解析：由电极反应式可知：X极上发生得到电子的还原反应，是原电池的正极，Y极上发生失去电子的氧化反应，是原电池的负极。
答案：D
5．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是(　　)

A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O
解析：根据微生物电池工作原理示意图可知，C6H12O6在负极上发生氧化反应，电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋；O2在正极上发生还原反应，电极反应式为6O2＋24e－＋24H＋===12H2O。负极有CO2生成，A项错误；B项，微生物促进了反应中电子的转移，正确；C项，质子通过交换膜从负极区移向正极区，正确；D项，电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，正确。
答案：A
基础题Ⅱ
6．某原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，则该反应的原电池组成正确的是(　　)

选项 A B C D
正极 Zn Cu Ag Cu
负极 Cu Zn Cu Fe
电解质溶液 CuCl2 CuSO4 H2SO4 ZnCl2
解析：根据原电池中发生的化学反应，负极反应为：Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为：Cu2＋＋2e－===Cu。故选项B符合题意。
答案：B
7．如图所示，将锌、铜通过导线相连，置于稀硫酸中。

(1)锌片上的现象是____________，电极反应为___________。
(2)铜片上的现象是____________，电极反应为____________。
(3)电子由________经导线流向________。
(4)若反应过程中有0.2 mol电子发生转移，则生成的氢气在标准状况下的体积为________。
解析：Cu－Zn－稀H2SO4形成的原电池中，Zn做负极：Zn－2e－===Zn2＋，现象是锌片逐渐溶解，Cu做正极：2H＋＋2e－===H2↑，铜片表面有气泡产生。电子由负极(Zn)经导线流向正极(Cu)。由电极反应式可知当有0.2 mol电子发生转移时，可生成0.1 mol H2。即标准状况2.24 L H2。
答案：(1)锌片逐渐溶解　Zn－2e－===Zn2＋　 (2)铜片上有气泡产生　2H＋＋2e－===H2↑　(3)锌片　铜片
(4)2.24 L
B级　能力提升
8．用A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置
现象 A不断溶解形成二价金属离子 C的质量增大 A上有气泡产生
根据实验现象回答下列问题：
(1)装置甲中负极的反应式是_______________________。
(2)装置乙中正极的反应式是___________________________。
(3)装置丙中溶液的pH______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)四种金属的活泼性由强到弱的顺序是____________。
解析：题中装置甲、乙、丙均为原电池。甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性：A>B；乙中C的质量增大，即C电极上析出Cu，则B为负极，活泼性：B>C；丙中A上有气泡产生，则A为正极，活泼性：D>A，随着溶液中H＋的消耗，溶液的pH变大。
答案：(1)A－2e－===A2＋　(2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)变大　(4)D>A>B>C
9．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，总反应为Ag2O＋Zn===ZnO＋2Ag。根据反应式回答问题：
(1)Zn是________极，Ag2O发生________反应。
(2)电子由________极流向________极(填“Zn”或“Ag2O”)，当通过电路1 mol电子时，负极消耗物质的质量是________g。
(3)在使用过程中，电解质溶液中KOH的物质的量________(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析：(1)根据电极反应可知Zn失电子被氧化而溶解，Ag2O得电子被还原发生还原反应。(2)发生原电池反应时，电子由负极经外电路到正极，即电子从Zn极经外电路到Ag2O极，当通过电路1 mol电子时，负极消耗Zn的质量是32.5 g。(3)电池中KOH只起到增强导电的作用，不参与反应，故电池使用过程中KOH的量不变。
答案：(1)负　还原　(2)Zn　Ag2O　32.5　(3)不变




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