化学人教版必修第二册课后作业 化学反应与电能.docx
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化学人教版必修第二册课后作业化学反应与电能
一、单项选择题:
本题共8小题,每小题3分,共24分。
每小题只有一个选项符合题意。
1.如图所示进行实验,下列说法不正确的是( B )
A.装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生
B.甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能
C.装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到电流计指针发生偏转
D.装置乙中负极的电极反应式:
Zn-2e-===Zn2+
解析:
装置甲发生反应Zn+2H+===H2↑+Zn2+,锌片上有气泡产生,装置乙属于原电池装置,铜为正极,发生反应2H++2e-===H2↑,铜片上有气泡产生,A正确;装置甲中没有发生电能的转化,B错误;装置乙是一个原电池装置,锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到指针偏转,C正确;装置乙中,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+,D正确。
2.如图是Zn和Cu形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡片上记录如下,其中正确的是( B )
①Zn为正极,Cu为负极;
②H+向负极移动;
③电子是由Zn经外电路流向Cu;
④Cu极上有H2产生;
⑤若有1mol电子流过导线,则产生的H2为0.5mol;
⑥正极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+。
A.①②③B.③④⑤
C.④⑤⑥D.②③④
解析:
在该原电池中,Zn比Cu活泼,故Zn作负极,Cu作正极,电子由Zn流出经导线流向Cu;负极反应为Zn-2e-===Zn2+,正极反应为2H++2e-===H2↑,故每转移1mol电子时,产生0.5molH2;在溶液中H+向正极移动,SO
向负极移动。
故①②⑥错误,③④⑤正确,选B项。
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。
下列关于此装置的叙述中,不正确的是( D )
A.N上有气体放出
B.M为负极,N为正极
C.化学能转变为电能的装置
D.导线中有电流通过,电流方向由M到N
解析:
根据题意可知,M为负极,N为正极,且N极上有H2放出,导线中电流应从N到M。
4.两电极用导线连接插入电解质溶液中(不考虑溶液中溶解的氧气的影响),你认为不能构成原电池的是( C )
选项
A
B
C
D
电极材料
Zn
Fe
Cu
Al
电极材料
Cu
Zn
Ag
C
电解质
溶液
CuCl2
溶液
H2SO4
溶液
CuSO4
NaOH
溶液
解析:
选项
能否
理由
A
能
Zn为负极,Cu为正极,自发的氧化还原反应:
Zn+Cu2+===Cu+Zn2+
B
能
Zn为负极,Fe为正极,自发的氧化还原反应:
Zn+2H+===Zn2++H2↑
C
不能
无自发进行的氧化还原反应
D
能
Al为负极,C为正极,自发的氧化还原反应:
2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑
5.如图所示的电池,下列有关说法正确的是( D )
A.该电池负极反应为2Fe2+-2e-===2Fe3+
B.当有6.02×1023个电子转移时,Fe电极减少56g
C.石墨电极上发生氧化反应
D.盐桥中K+移向FeCl3溶液
解析:
该原电池中,铁作负极,石墨作正极。
负极上铁失电子发生氧化反应,电极反应为Fe-2e-===Fe2+,A项错误;当有6.02×1023个电子转移时,Fe电极减少的质量为
×
×56g·mol-1=28g,B项错误;石墨作正极,正极上Fe3+得电子发生还原反应,C项错误;盐桥中K+移向正极,即移向FeCl3溶液,D项正确。
6.有A、B、C、D四块金属片,进行如下实验:
①A、B用导线相连后,同时浸入稀H2SO4中,A极为负极;
②C、D用导线相连后,同时浸入稀H2SO4中,电流由D→导线→C;
③A、C用导线相连后,同时浸入稀H2SO4中,C极产生大量气泡;
④B、D用导线相连后,同时浸入稀H2SO4中,D极发生氧化反应。
据此判断四种金属的活动性顺序为( B )
A.A>B>C>DB.A>C>D>B
C.C>A>B>DD.B>D>C>A
解析:
金属与稀H2SO4组成原电池,活泼金属为负极,失去电子发生氧化反应,较不活泼的金属为正极,H+在其表面得到电子生成H2,外电路中电子流动方向由负极―→正极,电流方向则由正极―→负极。
在题述原电池中,A—B—稀H2SO4原电池,A为负极;C—D—稀H2SO4原电池,C为负极;A—C—稀H2SO4原电池,A为负极;B—D—稀H2SO4原电池,D为负极。
综上可知,金属活动性为:
A>C>D>B。
7.如图所示的装置中,观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细,并测得电解质溶液的质量减小,由此判断下表中所列M、N、P物质,其中可以成立的是( C )
选项
M
N
P
A
Zn
Cu
稀硫酸
B
Cu
Fe
稀盐酸
C
Ag
Zn
硝酸银溶液
D
Zn
Fe
硫酸亚铁溶液
解析:
观察到电流计指针偏转,说明该装置是原电池;M棒变粗,N棒变细,说明M电极作正极,N电极作负极,N极材料比M极材料活泼;溶液中的金属阳离子在正极放电析出金属,并测得电解质溶液的质量减小,说明析出的金属质量大于溶解的金属质量,结合选项分析判断。
M极材料(Zn)比N极材料(Cu)活泼,A错误;M极上质量不增加,溶液中的氢离子放电,B错误;N极材料比M极材料活泼,且M极上有银析出,由得失电子守恒可知每溶解1molZn析出2molAg,所以电解质溶液的质量减小,符合题意,C正确;M极材料(Zn)比N极材料(Fe)活泼,D错误。
8.如图所示,杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球,调节杠杆使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化)( D )
A.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端高B端低
B.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端低B端高
C.当杠杆为绝缘体时,A端低B端高;为导体时,A端高B端低
D.当杠杆为绝缘体时,A端高B端低;为导体时,A端低B端高
解析:
根据题意,若杠杆为绝缘体,滴入CuSO4溶液后,Cu在铁球表面析出,铁球质量增大,B端下沉;若杠杆为导体,滴入CuSO4溶液后,形成原电池,Cu在铜球表面析出,A端下沉。
二、不定项选择题:
本题共3小题,每小题6分,共18分。
每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得6分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9.下列有关原电池的说法中,正确的是( BC )
A.铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中,镁片较活泼,作负极
B.铝片和铜片用导线连接后插入浓硝酸中,铜作负极
C.镀锌铁和镀锡铁的镀层破损后,前者不易被腐蚀
D.将反应2Fe3++Fe===3Fe2+设计为原电池,则可用锌片作负极,铁片作正极,FeCl3溶液作电解质
解析:
原电池工作时必须依赖于一个氧化还原反应。
A项是依赖于铝与NaOH溶液的反应,铝是负极,A项错误;B项是依赖于铜与浓硝酸的反应,铜是负极,B项正确;由于活泼性Zn>Fe>Sn,故破损后镀锡铁易腐蚀,C项正确;根据电池反应,铁失电子,设计电池时应用铁作负极,石墨作正极,D项错误。
10.将等质量的两份锌粒a、b分别加入过量的稀硫酸中,同时向a中加少量CuSO4溶液,下列各图中产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系,正确的是( A )
解析:
a中加入少量CuSO4溶液,发生反应:
Zn+CuSO4===ZnSO4+Cu,由于部分Zn用于置换Cu,因而产生的H2的量减少,但同时形成Cu-Zn原电池,因而反应速度加快。
答案为A项。
11.在理论上不能用于设计原电池的化学反应是( AC )
A.Al(OH)3(s)+NaOH(aq)===NaAlO2(aq)+2H2O(l) ΔH<0
B.CH3CH2OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH<0
C.CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH>0
D.H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH<0
解析:
只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池,A项不是氧化还原反应,C项为吸热反应,所以AC不能设计成原电池。
三、非选择题:
共58分。
12.(16分)有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性强弱顺序,两极均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入6mol·L-1H2SO4溶液中,乙同学将电极放入6mol·L-1的NaOH溶液中,如图所示。
(1)写出甲池中正极的电极反应式:
2H++2e-===H2↑ 。
(2)写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式。
负极的电极反应式:
Al+4OH--3e-===AlO
+2H2O ,
总反应的离子方程式:
2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑ 。
(3)由此实验可得到如下哪些正确结论?
ad(填序号)。
a.利用原电池反应判断金属活动性强弱顺序时应注意选择合适的介质
b.镁的金属性不一定比铝的金属性强
c.该实验说明金属活动性强弱顺序已过时,已没有实用价值
d.该实验说明化学研究对象复杂,反应受条件影响较大,因此应具体问题具体分析
(4)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性强弱顺序判断原电池正、负极”的做法不可靠(填“可靠”或“不可靠”)。
解析:
(1)甲池中镁、铝均能和稀硫酸反应生成氢气,而镁的活泼性比铝强,镁作负极,铝作正极,氢离子在正极得电子生成氢气,所以甲池中正极的电极反应式为2H++2e-===H2↑。
(2)乙池中铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,Al元素化合价升高,故铝作负极,负极的电极反应式为Al+4OH--3e-===AlO
+2H2O;电池总反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑。
(3)原电池的负极一般是相对活泼的金属,但当电解质溶液为NaOH溶液时,由于常温下Mg几乎不与NaOH溶液反应,而Al能跟NaOH溶液反应,在这种情况下,该装置中铝作负极。
因此,判断原电池的正、负极时,应考虑到对应介质,谁更易与电解质溶液反应,就做负极,a正确;根据金属活动性顺序,镁的金属性比铝的金属性强,b错误;金属活动性顺序在很多方面仍有应用,c错误;根据a项分析可以看出,化学研究对象复杂,反应受条件影响较大,因此应具体问题具体分析,d正确。
(4)根据(3)中分析可知,判断原电池的正、负极时,应考虑到对应介质,谁更易与电解质溶液反应就做负极,所以直接利用金属活动性顺序判断原电池中的正、负极是不可靠的。
13.(14分)如图,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 Fe+2H+===Fe2++H2↑ 。
(2)B中Sn极的电极反应式为 2H++2e-===H2↑ 。
(3)C中被腐蚀的金属是Zn,总反应的化学方程式为 Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑ 。
比较A、B、C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序为B>A>C(填序号)。
解析:
A中铁与稀H2SO4反应;B中形成Sn—H2SO4—Fe原电池,其中Fe作负极,Sn作正极,负极的电极反应是Fe-2e-===Fe2+,正极的电极反应是2H++2e-===H2↑;C中形成Zn—H2SO4—Fe原电池,Zn作负极被腐蚀,总反应方程式为Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑。
比较A、B、C三种情况可知:
B中Fe作负极,被腐蚀得最快,C中的Fe作正极,被腐蚀得最慢。
14.(12分)由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)装置甲中负极的电极反应式是 A-2e-===A2+ 。
(2)装置乙中正极的电极反应式是 Cu2++2e-===Cu 。
(3)四种金属活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C。
解析:
(1)甲装置中,二价金属A不断溶解说明A失电子发生氧化反应,则A作负极,B作正极,装置甲中负极的电极反应式是A-2e-===A2+。
(2)乙装置中,C的质量增加说明C电极上铜离子得电子发生还原反应,则C作正极,B作负极,装置乙中正极的电极反应式是Cu2++2e-===Cu。
(3)丙装置中,A上有气体产生,说明A上氢离子得电子发生还原反应,则A作正极,D作负极,结合
(1)
(2)分析可知,四种金属活动性强弱顺序是D>A>B>C。
15.(14分)观察图A、B、C,回答下列问题:
(1)把一块干净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里,可观察到锌片上有气泡产生,再平行插入一块铜片,可观察到铜片上没有(填“有”或“没有”)气泡产生。
再用导线把锌片和铜片连接起来(见图A),组成一个原电池,正极的电极反应式为2H++2e-===H2↑。
(2)如果烧杯中最初装入的是2mol·L-1500mL的稀硫酸溶液,构成铜锌原电池(见图B,假设产生的气体没有损失,锌失去的电子完全沿导线流入铜电极),当在标准状况下收集到11.2L的氢气时,则此时烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度分别为(溶液体积变化忽略不计)c(H2SO4)=1_mol·L-1,c(ZnSO4)=1_mol·L-1。
(3)如果电极材料分别是铁片和石墨并进行连接,插入氯化钠溶液中(见图C),放置数天后,铁棒上出现的现象是生锈。
(4)生活中利用原电池原理生产了各种各样的电池,废电池必须进行集中处理的问题已被提到议事日程,其最主要的原因是B。
A.回收利用电池外壳的金属
B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤、水源造成污染
C.防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品
D.回收其中的石墨电极
解析:
(1)干净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里,可观察到锌片上有气泡产生,是由于锌和酸反应,产生了氢气。
若再平行插入一块铜片,由于铜不和硫酸反应,所以铜片没有气泡产生;若将两者用导线连接起来,如题图A所示,组成原电池,铜为正极,发生反应:
2H++2e-===H2↑。
(2)在该装置中,发生反应:
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑,生成11.2L氢气,消耗0.5molH2SO4,生成0.5molZnSO4,溶液的体积为500mL,所以c(H2SO4)=1mol·L-1,c(ZnSO4)=1mol·L-1。
(3)在装置C中,正极为石墨,负极为铁,铁生锈。
(4)本题考查了废旧电池的回收,主要原因是防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤、水源造成污染。