第2课时 化学反应能量转化的重要应用——化学电池
课后篇巩固提升
1.下列说法中不正确的是( )
A.充电电池不能无限制地反复充电、放电 B.燃料电池是一种高效且对环境友好的新型电池 C.化学电池的反应原理是自发的氧化还原反应 D.铅蓄电池和锌锰干电池都是可充电电池 答案D 解析充电电池也是有一定寿命的,故不能无限制地反复充电、放电,A项正确;燃料电池的能量转化率高,反应产物一般不污染环境,故燃料电池是一种高效且对环境友好的新型电池,B项正确;化学电池的反应原理是自发的氧化还原反应,其中还原剂在负极上发生氧化反应,氧化剂在正极上发生还原反应,C项正确;铅蓄电池是可充电电池,锌锰干电池不是可充电电池,D项错误。 2.
在如图所示的装置中,a是金属活动性顺序中氢前面的金属(K、Ca、Na除外),b为碳棒,关于此装置的各种叙述不正确的是( )
A.碳棒上有气体放出,溶液中H+浓度减小 B.a是正极,b是负极
C.导线中有电子流动,电子从a极经导线到b极 D.a极上发生了氧化反应 答案B 解析a是金属活动性顺序中氢前面的金属(K、Ca、Na除外),b为碳棒,该装置构成原电池,a为负极、b为正极,碳棒上氢离子得电子生成氢气,溶液中氢离子浓度减小,故A项正确;通过以上分析知,a是负极、b是正极,故B项错误;该装置构成原电池,电子从负极a沿导线流向正极b,故C项正确;a电极上金属失电子发生氧化反应,故D项正确。 3.
某普通锌锰干电池的结构如右图所示。下列说法正确的是( ) A.锌筒是原电池的正极 B.石墨电极上发生氧化反应 C.铵根离子流向石墨电极
D.电子经石墨沿电解质溶液流向锌筒
答案C 解析锌锰干电池中,锌筒做负极,石墨做正极,选项A错误;锌锰干电池中,正极上二氧化锰得电子发生还原反应,选项B错误;原电池中阳离子定向移动到正极,故铵根离子流向石墨电极,选项C正确;电子经导线由负极锌筒流向正极石墨电极,选项D错误。 4.某原电池总反应的离子方程式是Zn+Cu2+
选项 正极 负极 电解质溶液 Zn2++Cu,则该反应的原电池组成正确的是( )
C Ag Cu D Cu Fe A B Zn Cu Cu Zn CuCl2 CuSO4 H2SO4 ZnCl2
答案B 解析该原电池发生的反应为Zn+Cu2+
Zn2++Cu,锌失电子发生氧化反应,所以做负极,铜离子得电子
发生还原反应,所以应为正极上的反应,正极材料是活泼性比Zn弱的金属或导电的非金属,离子导体是含有发生还原反应离子的电解质溶液,即溶液中必定含有铜离子。
+
5.干电池反应原理为Zn+2NH4
Zn2++2NH3↑+H2↑,工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.碳棒为电池的负极 B.H2在Zn片上生成 C.电流由锌片流向碳棒 D.Zn片上发生氧化反应 答案D 解析放电时,锌元素化合价由0价变为+2价,氢元素化合价由+1价变为0价,所以Zn是负极,C是正极,A项错误;锌片的电极反应式为Zn-2e-Zn2+,H2在碳棒上生成,B项错误;电流由正极流向负极,应
是由碳棒流向锌片,C项错误;Zn电极上失电子发生氧化反应,D项正确。 6.由W、X、Y、Z四种金属按下列装置进行实验。下列说法不正确的是( )
装置 现金属W不断溶象 解 Y的质量增加 W上有气体产生
A.装置甲中W作原电池负极
B.装置乙中Y电极上的反应式为Cu2++2e-C.装置丙中溶液的c(H+)不变
Cu
D.四种金属的活动性强弱顺序为Z>W>X>Y 答案C 解析装置甲中W不断溶解,说明W做原电池负极,金属的活动性W>X,A项正确;装置乙中Y电极为正极,其电极反应式为Cu2++2e-7.现有如下两个反应: ①KOH+HNO3
KNO3+H2O ②H2SO4+Zn
ZnSO4+H2↑。
(1)根据两反应的本质判断能否设计成原电池: ① ,② 。 (2)如果不能,说明其原因: 。
(3)如果可以,则写出作原电池的正极材料名称: ,电极反应式:负极 ;正极 。
(4)在铜锌原电池中,以稀硫酸为电解质溶液,若工作一段时间后,锌片的质量减少了32.5 g,则铜片表面析出了氢气 (标准状况下),导线中通过 mol电子。
答案(1)不能 能 (2)①反应是非氧化还原反应,没有电子转移 (3)石墨或铜片(合理即可) Zn-2e-Zn2+ 2H++2e-H2↑ (4)11.2 L 1
解析(1)①反应中各元素化合价不变,不属于氧化还原反应,属于复分解反应,所以不能设计成原电池;②反应中锌元素化合价由0价变为+2价,氢元素化合价由+1价变为0价,且该反应是放热反应,能自发进行,所以能设计成原电池。
(2)①反应是非氧化还原反应,没有电子转移,所以不能设计成原电池。
(3)反应②可知,Zn做负极,不如锌活泼的金属或能导电的非金属做正极,如碳棒或铜片,负极上锌失电子发生氧化反应,正极上氢离子得电子发生还原反应,所以电极反应式分别为负极:Zn-2e-Zn2+,正极:2H++2e-H2↑。
32.5 g65 g·mol
Cu,金属的活动性X>Y,B项正确;装置丙中溶液中有氢气产生,故
c(H+)减小,金属的活动性Z>W,C项错误;四种金属的活动性强弱顺序为Z>W>X>Y,D项正确。
(4)锌失电子的物质的量=L·mol-1=11.2 L;根据Zn-2e-
2=1 mol,根据电子守恒可得生成氢气的体积=-1×
32.5 g
1mol
×22.4 2
Zn2+得转移电子的物质的量=
65 g·mol
2=1 mol。 -1×
提升能力·跨越等级
1.化学能可与热能、电能等相互转化。下列表述不正确的是( )
A.化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成 B.能量变化是化学反应的基本特征之一 C.图Ⅰ所示的装置能将化学能转变为电能
D.图Ⅱ所示的反应为放热反应 答案C 解析化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成,因为断裂旧键要吸收能量,形成新键要放出能量,A项正确;能量变化是化学反应的基本特征之一,B项正确;图Ⅰ所示的装置没有构成闭合回路,不是原电池,不能将化学能转变为电能,C项错误;图Ⅱ所示的反应中,反应物的总能量高于生成物的总能量,故其为放热反应,D项正确。 2.(双选)
将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中,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.两烧杯中溶液的氢离子浓度均减小 D.产生气泡的速率甲比乙快 答案CD 解析甲装置形成原电池,正极铜上有大量气泡产生,A错误;因乙烧杯中锌片和铜片没有接触,故不能构成原电池,B项错;因甲烧杯中Zn、Cu用导线连接后构成原电池,加快了Zn的溶解,故D正确;又因两烧杯中的Zn都能与稀硫酸反应产生H2而消耗H+,故C正确。 3.如图是四种燃料电池的工作原理示意图,其中正极反应生成水的是( )
答案C 解析固体氧化物燃料电池中正极通入空气,负极通入氢气,正极的电极反应式为O2+4e-为O2+2H2O+4e-2O2,正极
-
没有水生成,故A不符合题意;碱性氢氧燃料电池中正极通入氧气,负极通入氢气,正极的电极反应式
4OH-,正极没有水生成,故B不符合题意;质子交换膜燃料电池中正极通入空气,负
2H2O,正极生成了水,故C符合题意;熔融盐燃料电
极通入氢气,正极的电极反应式为O2+4H++4e-
池中正极通入氧气和二氧化碳,负极通入一氧化碳和氢气,正极的电极反应式为O2+2CO2+4e--2CO23,正极没有水生成,故D不符合题意。
4.有位科学家说:“甲烷是21世纪的新燃料。”甲烷作为燃料的用途之一就是用于制作燃料电池。有科技工作者制造了一种甲烷燃料电池,一个电极通入空气,另一个电极通入甲烷,离子导体是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-。以下判断错误的是( ) A.电池正极发生的反应:O2+4e-2O2-
CO2+2H2O
B.电池负极发生的反应:CH4+4O2--8e-
C.固体离子导体中O2-的移动方向:由正极流向负极 D.向外电路释放电子的电极为正极(即电子由正极流向负极) 答案D 解析题给燃料电池中,正极上氧气得电子生成氧离子,电极反应式为O2+4e-上甲烷失电子和氧离子反应生成二氧化碳和水,电极反应式为CH4-8e-+4O2-外电路释放电子的电极是负极,电子从负极流向正极,故D项错误。
5.研究人员研制出一种可作为鱼雷和潜艇的储备电源的新型电池——锂水电池(结构如图),使用时加入水即可放电。下列关于该电池的说法不正确的是( )
2O-2,故A项正确;负极CO2+2H2O,故B项正
确;放电时,电解质中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动,所以氧离子向负极移动,故C项正确;向
A.锂为负板,钢片为正极 B.工作时OH-向钢片电极移动 C.工作时负极的电极反应式为Li-e-答案B 解析电池以金属锂和钢片为电极材料,LiOH为电解质,锂做负极,钢片做正极,钢片上发生还原反应,A项正确;原电池中,阴离子移向原电池的负极,即放电时OH-向负极锂电极移动,B项错误;锂水电池中,锂是负极,发生失去电子的氧化反应Li-e-锂电极→导线→钢片,D项正确。
6.由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置 现金属A不断溶C的质量增A上有气体产象 解 加 生 Li+
D.放电时电子的流向:锂电极→导线→钢片
Li+,C项正确;放电时电子流向为负极—导线—正极,即
根据实验现象回答下列问题:
2024-2024学年新鲁科版必修2第2章 第2节 第2课时 化学反应能量转化的重要应用 - 化学电池作业
