课时训练10 化学能转化为电能
一、原电池的构成及工作原理
1.下列装置中,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
解析:甲装置不能构成闭合回路,乙装置两极材料相同,丁装置酒精不是电解质溶液,只有丙装置具备原电池的构成条件,故选C。 答案:C
2.关于原电池的叙述中正确的是( ) A.任何化学反应,均可以设计成原电池
B.原电池是把化学能直接转化成电能的装置 C.原电池的两极必须都是金属
D.原电池都可以提供持续稳定的电流,应用十分广泛
解析:原电池的基础反应是氧化还原反应;原电池的正极可以用石墨棒;原电池一般不能提供持续稳定的电流,因此应用受到限制。 答案:B
3.如图所示,下列叙述正确的是( ) A.铜是负极,铜片上有气泡产生 B.铜片质量逐渐减少
C.电流从锌片经导线流向铜片 D.氢离子在铜片表面被还原
解析:由图可知,Zn为原电池负极,失去电子被氧化,电子经导线流向正极铜电极。溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2。电子流向与电流方向相反。 答案:D
4.下列叙述是小明做完Cu-Zn-H2SO4原电池的实验后得出的结论和认识,其中正确的是( ) A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属 B.由铜、锌作电极与稀硫酸组成的原电池中铜是负极
C.电子通过稀硫酸由锌流向铜,通过溶液时被氢离子得到而放出氢气 D.铜锌原电池工作时,溶液的酸性降低
解析:构成原电池负极和正极的材料可以是活动性不同的两种金属,也可以是金属与导电的非
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金属。由铜、锌与稀硫酸组成的原电池中Zn是负极,Cu是正极。Zn失去的电子通过导线流向正极,H+在正极得电子生成H2:2H++2e-答案:D
H2↑,故溶液的酸性降低。故正确选项为D。
5.如图所示的原电池装置,X、Y为两个电极,电解质溶液为稀硫酸,外电路中的电子流向如图所示,对此装置的下列叙述正确的是( ) A.外电路中的电流方向:X→外电路→Y
B.若两个电极分别为Zn和石墨棒,则X为石墨棒,Y为Zn C.若两个电极都是金属,则它们的活动性为X>Y
D.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
解析:由图可知电子的流动方向是X→外电路→Y,则电流的方向应该为Y→外电路→X;X为原电池的负极,Y为正极,X的活动性比Y的强;X极上发生的是氧化反应,Y极上发生的是还原反应。 答案:C
二、原电池原理的应用
6.有a、b、c、d四个金属电极,有关的反应装置及部分反应现象如下: 实 验 装 置 1 2 3 4 a极质量减小,b极质量增c极有气体产生,b极质量减d极溶解,c极有气体产电流从a极流向d 加 小 生 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
解析:由装置1可知a作负极,金属性:a>b;由装置2可知b作负极,金属性:b>c;由装置3可知d作负极,金属性:d>c;由装置4可知d作负极,金属性:d>a。综上分析可得金属性:d>a>b>c。 答案:C
7.有A、B、C、D四种金属,当A、B组成原电池时,电子流动方向AB;当A、D组成原电池时,A为正极;B与C构成原电池时,电极反应式为C2++2e-C,B-2e-B2+,则A、B、
C、D金属性由强到弱的顺序为( ) A.A>B>C>D B.A>B>D>C C.D>A>B>C D.D>C>A>B 解析:根据:“当A、B组成原电池时,电子流动方向AB”可知金属性:A>B;根据“当A、D组成原电池时,A为正极”可知金属性:D>A;根据“B与C构成原电池时,电极反应式为C2++2e-
C,B-2e-B2+”可知金属性:B>C,综合可知金属性顺序为D>A>B>C。
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答案:C
8.A、B、D、E为四种金属元素,有下列事实:①水溶液中:A+B2+A2++B;②D+2H2OD(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( )
A.D2+>A2+>B2+>E2+ B.A2+>B2+>D2+>E2+ C.D2+>E2+>A2+>B2+ D.E2+>B2+>A2+>D2+
解析:由信息知氧化性:B2+>A2+,D能和水反应而A、E、B不和水反应,所以有金属活动性D大于A、B、E,B、E组成的原电池中B失电子,则B的金属性大于E的。金属活动性越强,对应阳离子的氧化性就越弱,所以氧化性:E2+>B2+>A2+>D2+,选D。 答案:D
9.某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题: (1)上述实验中发生反应的化学方程式有 ; (2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是
;
(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4的4种溶液,可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是 溶液。
解析:(2)稀硫酸与锌的反应过程中,若加入少量硫酸铜溶液,由于锌能置换出铜,构成了Cu-Zn-H2SO4原电池,加快了锌反应的速率。
(3)同理,Zn与Ag+反应也能置换出单质Ag,构成Ag-Zn-H2SO4原电池,所以Ag2SO4溶液也可以达到同样效果。
答案:(1)Zn+CuSO4Cu+ZnSO4、Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu-Zn微电池,加快了氢气产生的速率 (3)Ag2SO4 10.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,完成下列反应:Zn+CuSO4(1)画出装置图,并标明各部分材料名称。 (2)写出电极反应式: 负极: ;
正极: 。
解析:设计原电池一定要满足原电池的构成条件。
ZnSO4+Cu。
答案:(1)
(2)Zn-2e-
Zn2+ Cu2++2e-Cu
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1.在理论上能设计原电池的化学反应是( )
A.CuCl2+2NaOH2NaCl+Cu(OH)2↓ B.HCl+NaOHNaCl+H2O C.ICl+H2OHCl+HIO D.CH4+2O2CO2+2H2O
解析:只有自发的氧化还原反应在理论上才能设计成原电池。 答案:D
2.某原电池反应的离子方程式为Zn+2H+Zn2++H2↑,则下列说法正确的是( ) A.HNO3溶液可作电解质溶液
B.在电解质溶液中电子从正极流向负极 C.锌极质量不变
D.石墨可作原电池的正极
解析:硝酸溶液不能作电解质溶液,因为硝酸与金属锌反应生成氮的氧化物,不生成氢气,A选项错误;电解质溶液中无电子移动,B选项错误;负极反应为Zn-2e-Zn2+,金属锌的质量减
少,C选项错误。 答案:D
3.如图所示的装置中,M为活动性顺序位于氢之前的金属,N为石墨棒,关于此装置的下列叙述中不正确的是( )
A.N上有气体放出 B.M为负极,N为正极
C.是化学能转变为电能的装置
D.导线中有电流通过,电流方向是由M到N
解析:M-稀硫酸-N形成原电池时,M电极失电子到N极,故电流方向是由N到M,D项错。 答案:D
4.如图所示装置,电流计G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AgNO3溶液 D.A是Ag,B是Fe,C为AgNO3溶液
解析:该原电池中,A极逐渐变粗,B极逐渐变细,所以B作负极,A作正极,B的金属活动性大于A的,所以排除A、C选项;A极逐渐变粗,说明有金属析出,B选项析出氢气,而不是金属,D选
4
项析出金属,所以D项符合题意。 答案:D
5.将金属A和金属B分别放入稀硫酸中有氢气生成。若将金属A和金属B相连后投入稀硫酸中发现A被腐蚀,B未被腐蚀,关于A、B的叙述正确的是( ) A.金属活动性:AA
C.在后者装置中金属A发生还原反应,金属B发生氧化反应 D.在后者装置中金属B的表面有明显气泡产生
解析:后者形成原电池,A作负极发生氧化反应被腐蚀,而H+在正极B极上发生得电子还原反应,生成H2。 答案:D
6.下列叙述中,正确的是( )
①原电池是把化学能转变成电能的一种装置
②原电池的正极发生氧化反应,负极发生还原反应
③不能自发进行的氧化还原反应通过原电池的装置可以实现 ④石墨棒能用作原电池的正极
⑤反应Cu+2Ag+Cu2++2Ag可以设计成原电池 A.①③⑤ B.①④⑤ C.②③④ D.②⑤
解析:原电池是把化学能转化为电能的一种装置,它以自发的氧化还原反应为基础,所以Cu+2Ag+Cu2++2Ag可以设计成原电池,但原电池把氧化反应和还原反应分在两极上进行,在负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应,原电池形成时需要两个活动性不同的电极,可以都是金属,也可以是金属和导电的非金属,如石墨棒可以用作原电池的正极。 答案:B
7.等质量的两份锌粉a、b,分别加入两支相同的试管中,然后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,则产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系用图像表示如下,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中只发生反应Zn+2H+答案:D
Zn2++H2↑。符合这些条件的图像就是D。
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人教版高中化学必修二课时训练10化学能转化为电能含答案
