2020-2021学年高一化学下学期苏教版（2019）必修第二册专题6化学反应与能量变化第三单元化学能与电能的转化课时训练

2020-2021学年高一化学第二学期苏教版（2019）必修第二册专题6化学反应与能量变化第三单元化学能与电能的转化课时训练
一、选择题
1．美国化学家诺塞拉研制出一种可以将水分解成氢气和氧气的催化剂，这将使氢气生产成为可能，并使太阳能使用步入新的时代，被称为“水发电技术”。下列有关说法正确的是
A．“水发电技术”是指水分解生成氢气和氧气，同时放出能量来发电
B．“水发电技术”可实现发电过程中的零污染物排放
C．若水分解产生的H2、O2分别通入燃料电池的两极，通H2的电极上发生还原反应
D．“水发电技术”的能量转换形式为：化学能→电能→热能
2．下列装置能形成原电池的是
A．①②③⑦
B．①②⑤⑥
C．①②③④
D．①②③⑥⑦
3．如图为一原电池装置，下列说法错误的是
A．若电解质溶液为稀硫酸，Fe电极上发生反应：
B．若电解质溶液为浓硝酸，溶液由无色逐渐变为蓝色
C．若电解质溶液为饱和食盐水，Cu电极上有气体逸出
D．若电解质溶液更换为酒精，电流表指针不偏转
4．如下图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细。由此判断表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是
选项
M
N
P
A
稀硫酸
B
稀盐酸
C
溶液
D
溶液
A．A
B．B
C．C
D．D
5．某原电池工作时总的反应为Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，该原电池的组成可能是
选项
正极
负极
电解质溶液
A
Zn
Cu
CuCl2溶液
B
Cu
Zn
稀H2SO4
C
Cu
Zn
CuSO4溶液
D
Fe
Zn
ZnSO4溶液
A．A
B．B
C．C
D．D
6．一种微生物电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图：
下列说法正确的是
A．a电极作原电池的正极
B．处理后的硝酸根废水pH降低
C．电池工作时，中间室的Cl-移向右室，Na+移向左室，实现海水淡化
D．左室发生反应的电极反应式：C6H12O6-24e-+6H2O=
6CO2↑+24H+
7．某实验小组用以下装置探究了铝和铜组成的原电池在不同浓度的NaOH溶液中放电的情况，NaOH溶液浓度对铝一碱电池的放电电流和持续放电时间的影响如下表。
C(NaOH)/mol·L-1
0.1
0.5
1.0
1.5
2.0
放电电流I/mA
0.13
0.26
0.40
0.52
0.65
放电时间t/min
45
14
9
8
7
根据以上数据分析，下列说法错误的是
A．在铜电极上发生还原反应放出氢气
B．负极反应为Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]-
C．NaOH溶液浓度越大，反应速率越快，放电电流越大
D．该电池是一种二次电池，可充电后重复使用
8．装置中，能构成原电池的是
A．只有甲
B．只有乙
C．只有丙
D．除乙均可以
9．下列有关电池的说法不正确的是
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．锌锰干电池中，锌电极是负极
C．铅酸蓄电池可把化学能转化为电能
D．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
10．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是
A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C．铅蓄电池在工作中，负极每消耗1
mol铅，则硫酸溶液中就转移2
mol电子
D．氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源
11．下列判断正确的是
A．充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行
B．放热反应一定可以设计成原电池
C．燃料电池的能量转化率可达到100%
D．锌锰干电池中碳棒是负极，锌片是正极
12．中国探月工程“嫦娥五号”探测器于2020年12月17日完成探月任务，是我国航天事业发展的巨大成就。“嫦娥五号”采用长征五号火箭运输，其芯一级和芯二级采用液氧液氢发动机，助推器采用液氧煤油发动机，“嫦娥五号”本身采用偏二甲肼/四氧化二氮发动机，其反应方程式为C2H8N2+2N2O42CO2+4H2O+3N2；“嫦娥五号”的电源系统由电源控制器、锂离子蓄电池组及太阳电池阵组成，锂离子蓄电池放电的反应式如下：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+
C6(x＜1)，下列关于长征五号火箭及“嫦娥五号”探测器燃料的说法不正确的是
A．煤油来源于化石燃料，化石燃料是不可再生能源
B．燃烧产物无污染是液氢作发动机燃料的主要优点之一
C．N2O4是“嫦娥五号”发动机内发生的化学反应的还原剂
D．将燃料和氧气压缩冷却成液体，目的是便于储存并缩小航天器的体积
13．一种突破传统电池设计理念的镁—锑液态金属储能电池工作原理如图所示，该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。该电池工作一段时间后，可由太阳能电池充电。下列说法不正确的是
A．放电时，Mg(液)层的质量减小
B．放电时正极反应为：Mg2++2e-=Mg
C．该电池充电时，Mg—Sb(液)层发生还原反应
D．该电池充电时，Cl-向中层和下层分界面处移动
14．用如图所示装置，可由乙二醛制备乙二酸，反应原理为＋2Cl2+2H2O+4HCl。下列说法正确的是
A．该装置利用上述反应将化学能转化为电能
B．电极的反应式为
C．盐酸除起增强溶液导电性的作用，还提供参与电极反应
D．理论上每得到乙二酸，将有从右室迁移到左室
15．用单质铁去除酸性水体中的原理如图所示，下列说法错误的是
A．能量转化形式主要为化学能转化为电能
B．电极材料分别为Fe和Fe3O4
C．负极反应为+8e-+10H+=+3H2O
D．该原理的总反应可表示为+3Fe+2H++H2O=+Fe3O4
二、实验题
16．物质中的化学能在一定条件下可转化为电能。
(1)将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中，反应的离子方程式是___________。
(2)将锌片、铜片按照上图所示装置连接，能证明化学能转化为电能的实验现象是：铜片上有气泡产生、___________。
(3)稀硫酸在如图所示装置中的作用是：传导离子、___________。
(4)下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是___________(填序号)。
①CaO+H2O=Ca(OH)2
②2H2+O22H2O
③Cu+2Ag+=Cu2++2Ag
17．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，在常温下，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)由实验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：__。
三、元素或物质推断题
四、原理综合题
18．(1)从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)。已知该反应为放热反应，下图能正确表示该反应中能量变化的是_______。
从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化，化学键的键能如下表所示：
化学键
H—H
O=O
H—O
键能(kJ·mol-1)
436
496
463
则生成1molH2O(g)可以放出热量_______kJ。
(2)下列反应中，属于放热反应的是_______，属于吸热反应的是_______
。
a.盐酸与烧碱溶液反应
b.Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3↑
c.氢气在氧气中燃烧生成水
d.高温煅烧石灰石使其分解
e.铝和盐酸反应
f.葡萄糖在人体内氧化分解
(3)A、B、C、D
四种金属按下表中装置进行实验。
装置
现象
二价金属A不断溶解
C的质量增加
A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题：
①装置甲中溶液中的阴离子移向
_______极(填“A”或“B”)。
②装置乙中正极的电极反应式为_______
。
③四种金属活动性由强到弱的顺序是_______。
参考答案
1．B
【分析】
【详解】
A．水分解的过程是吸热过程，选项A错误；
B．“水发电技术”可实现发电过程中的零污染物排放，选项B正确；
C．“水发电技术”的能量转换形式为太阳能→化学能→电能，选项C错误；
D．氢氧燃料电池中，通H2的为电源负极，失去电子发生氧化反应，选项D错误。
答案选B。
2．A
【详解】
根据构成原电池的“两极一液一线一反应”判断；装置④不能形成闭合回路；装置⑤不具有两个活动性不同的电极，只能发生氧化还原反应，不能形成电流；装置⑥中酒精不是电解质溶液；装置能形成原电池的是①②③⑦，答案选A。
3．C
【详解】
A．若电解质溶液为稀硫酸，则铁为负极，铜为正极，Fe失去电子，电极上发生反应：，故A正确；
B．若电解质溶液为浓硝酸，铁发生钝化，则铜为负极，铁为正极，铜失去电子生成铜离子，则溶液由无色逐渐变为蓝色，故B正确；
C．若电解质溶液为饱和食盐水，则发生吸氧腐蚀，铁为负极，铜为正极，Cu电极不可能有气体逸出，故C错误；
D．若电解质溶液更换为酒精，不能形成原电池，则电流表指针不偏转，故D正确；
故答案为C
。
4．C
【详解】
该装置是原电池，M棒变粗，N棒变细，说明N是负极，M是正极，负极上金属失电子，正极上金属阳离子得电子发生还原反应生成金属单质，则该电解质溶液是盐溶液，且N的金属性大于M，所以符合条件的只有C。
5．C
【详解】
根据电池反应式知，Zn失电子化合价升高作负极，不如锌活泼的金属或导电的非金属作正极，铜离子得电子发生还原反应，则可溶性铜盐溶液作电解质溶液，只有C项：Zn作负极、Cu作正极、硫酸铜溶液作电解质溶液可以实现该原电池反应，故C正确；
答案为C。
6．D
【分析】
据图可知a电极上C6H12O6被氧化生成CO2，所以a为负极，b为正极，硝酸根被还原生成氮气。
【详解】
A．a电极上C6H12O6被氧化生成CO2，所以a为负极，A错误；
B．b为正极，硝酸根被还原生成氮气，根据电子守恒和元素守恒可知电极反应式为2NO+6H2O+10e-=N2↑+12OH-，生成氢氧根，所以pH增大，B错误；
C．原电池中阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以中间室的Cl-移向左室，Na+移向右室，C错误；
D．左室C6H12O6被氧化生成CO2，根据电子守恒和元素守恒可知电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O=
6CO2↑+24H+，D正确；
综上所述答案为D。
7．D
【分析】
电极分别问Al电极、Cu电极，电解质溶液为NaOH溶液，Al作负极，发生氧化反应，Cu作正极发生，还原反应，电池总反应为：。
【详解】
A．Cu作正极发生，还原反应，电极反应为：，反应放出氢气，A项正确；
B．Al作负极，发生氧化反应，电极反应为：Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]-，B项正确；
C．由表中数据可知，NaOH溶液浓度越大，电流越大，反应速率越大，C项正确；
D．该电池为一次电池，不可重复使用，D项错误；
答案选D。
8．C
【详解】
甲没有形成闭合回路，不能构成原电池，故甲不符合题意；乙两个电极是相同的电极材料，不能构成原电池，故乙不符合题意；丙满足两个活泼性不同电极，两个电极间接接触，形成了闭合回路，能构成原电池，故丙符合题意；
丁中酒精是非电解质，不能构成原电池，故丁不符合题意；选项C符合题意。
综上所述，答案选C。
9．D
【详解】
A．手机上用的锂离子电池是可充电电池，属于二次电池，A正确；
B．锌锰干电池中，锌电极是负极，碳棒作正极，B正确；
C．铅酸蓄电池在放电时可把化学能转化为电能，C正确；
D．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从负极流向正极即从锌电极流向铜电极，D错误；
故答案为：D。
10．C
【详解】
A．干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，A选项正确；
B．在干电池中，Zn作负极，被氧化，因此长时间使用后，锌筒被破坏，B选项正确；
C．铅蓄电池工作过程中，负极每消耗1
mol铅，外电路转移2
mol电子，硫酸溶液中不能转移电子，
C选项错误；
D．氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D选项正确；
答案选C。
11．A
【详解】
A．
充电和放电是电池反应向不同方向进行的过程，充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行，使电池恢复到放电前的状态，A正确；
B．
酸碱中和反应为放热反应，不能设计成原电池，原电池反应必须是氧化还原反应，B错误；
C．
燃料电池的能量转化率很高，但是不会达到100%，还会伴有热能等能量的释放，C错误；
D．
锌锰干电池中锌片是负极，碳棒是正极，D错误；
故选A。
12．C
【详解】
A．
煤油是石油分馏的产品，来源于化石燃料，化石燃料是不可再生能源，A正确；
B．
液氢燃烧产物是水，则燃烧产物无污染是液氢作发动机燃料的主要优点之一，B正确；
C．
在反应C2H8N2+2N2O42CO2+4H2O+3N2中，N2O4中N元素的化合价从+4价降低为0，得电子，被还原，作氧化剂，C错误；
D．
将燃料和氧气压缩冷却成液体，目的是便于储存并缩小航天器的体积，D正确；
故选C。
13．C
【详解】
A．放电时，Mg(液)层为负极，发生反应Mg-2e-=Mg2+，所以Mg(液)层的质量减小，故A项正确；
B．放电时Mg-Sb(液)层是正极，正极反应为：Mg2++2e-=Mg，故B项正确；
C．该电池充电时Mg-Sb(液)层是阳极，发生氧化反应而不是还原反应，故C项错误；
D．该电池充电时，上层是阴极、下层是阳极，Cl-向阳极移动，故D项正确；
故选C。
14．C
【详解】
A．该装置为电解池，能量转化关系为电能转化为化学能，故A错误；
B．为阴极，阴极上发生得电子的还原反应，电极反应式为↑，故B错误；
C．盐酸作为电解质溶液起提供的作用，在极放电生成，此外，盐酸还有增强溶液导电性的作用，故C正确；
D．由反应＋2Cl2+2H2O+4HCl可知，每生成乙二酸转移，将有从右室迁移到左室，则理论上每得到乙二酸，将有从右室迁移到左室，故D错误；
答案为C。
15．C
【分析】
构成的原电池中，Fe失电子作负极，生成亚铁离子，在正极上得电子生成，结合原电池原理分析。
【详解】
A．该装置构成了原电池，原电池中化学能转化为电能，选项A正确；
B．Fe失电子作负极，Fe3O4作正极，选项B正确；
C．Fe失电子作负极，生成亚铁离子，在正极上得电子生成，则正极反应为：+8e-+l0H+=+3H2O，选项C错误；
D．反应原理是铁与硝酸根离子反应生成四氧化三铁和铵根离子，即该原理的总反应可表示为：+3Fe+2H++H2O=+Fe3O4，选项D正确。
答案选C。
16．Zn+2H+=Zn2++H2↑
电流表指针偏转
作正极反应物
②③
【详解】
(1)Zn与H2SO4反应产生ZnSO4和H2，反应的离子方程式是：Zn+2H+=Zn2++H2↑；
(2)将锌片、铜片按照如图所示装置连接，若化学能转化为电能，由于金属活动性：Zn＞Cu，则Zn为负极，Zn失去电子，变为Zn2+进入溶液，电子由Zn经电流表流向Cu电极，在正极Cu片上H+得到电子变为H2逸出，故看到的现象是：铜片上有气泡产生、电流表指针偏转；
(3)在如图所示装置中，稀硫酸的作用是：传导离子，同时作正极上的反应物；
(4)只有放热的氧化还原反应才可以设计为原电池反应。
①反应CaO+H2O=Ca(OH)2不是氧化还原反应，不能设计为原电池，①不符合题意；
②反应2H2+O22H2O是放热的氧化还原反应，可以设计为原电池，②符合题意；
③反应Cu+2Ag+=Cu2++2Ag是放热的氧化还原反应，可以设计为原电池，③符合题意；
故合理选项是②③。
17．否
负
2Al-6e-=2Al3+
正
6H++6e-=3H2↑
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
负极
在NaOH溶液中，活动性Al>Mg
Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O
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
另一个电极材料的活动性；电解质溶液
【详解】
(1)实验1、2中Al所作的电极不相同；
故答案为：否。
(2)①由实验3电流表指针偏向石墨，是负极，石墨是正极，电极反应式：2Al-6e-=2Al3+；
故答案为：负；2Al-6e-=2Al3+。
②是负极，石墨是正极，化学反应是失去电子被氧化为，盐酸中的得到电子被还原为，电极反应式：6H++6e-=3H2↑；
故答案为：正；6H++6e-=3H2↑。
③总反应式为：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑；
故答案为：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑。
(3)实验4中在溶液中活动性，则是负极，是正极；铝电极的电极反应式：Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O；
故答案为：；在NaOH溶液中，活动性Al>Mg；Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O。
(4)
在浓硝酸中钝化，在浓硝酸中被氧化，即在浓硝酸中活动性，是负极，是正极，所以在实验5中电流表指针偏向铝；
故答案为：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)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为：另一个电极材料的活动性和电解质溶液；
故答案为：另一个电极材料的活动性；电解质溶液。
18．a
242
acef
bd
A
Cu2++2e-=Cu
D>A>B>C
【详解】
Ⅰ．(1)氢气燃烧是放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，因此图像a正确；断裂1mol?H－H需要吸热是436kJ，断裂0.5mol?O=O需要吸热是496kJ÷2=248kJ，形成2mol?H－O需要放热是463kJ×2＝926kJ，则生成1molH2O(g)可以放出热量为(926－436－248)kJ＝242kJ；
(2)a.盐酸与烧碱溶液反应属于中和反应，是放热反应；
b．Ba(OH)2?8H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3↑是吸热反应；
c．氢气在氧气中燃烧生成水是放热反应；
d．高温煅烧石灰石使其分解是吸热反应；
e．铝和盐酸反应是放热反应；
f．葡萄糖在人体内氧化分解是放热反应；
则属于放热反应的是acef，属于吸热反应的是bd；
Ⅱ．①装置甲中二价金属A不断溶解，说明A电极上发生金属单质被氧化的反应，为原电池负极，B电极是正极，则溶液中的阴离子移向负A；
②装置乙中C的质量增加，说明C电极是正极，B电极是负极，则正极的电极反应式为Cu2++2e-＝Cu；
③甲装置中电解质溶液为稀硫酸，A为负极，说明活动性A＞B；乙装置中C电极是正极，B电极是负极，则活动性B＞C；丙装置中，A上有气体产生，说明D电极被氧化为负极，活动性D大于A，根据以上分析可知四种金属活动性由强到弱的顺序是D＞A＞B＞C。