山东省聊城市学年高中化学第2章化学反应与能量第2节化学能与电能题组训练资料分析.docx
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山东省聊城市学年高中化学第2章化学反应与能量第2节化学能与电能题组训练资料分析
第二节 化学能与电能
第1课时 化学能转化为电能
[经典基础题]
题组1 能源判断
1.下列有关能源的说法错误的是（ ）
A.风能是人类通过风车等工具获取的能源，但属于一次能源
B.在即将到来的新能源时代，核能、太阳能、氢能将成为主要能源
C.月球土壤中含有丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核能的重要原料
D.原电池把化学能直接转化为电能，所以由原电池提供的电能是一次能源
题组2 原电池及正负极的判断
2.下列装置可以构成原电池的是（ ）
3.下列叙述中正确的是（ ）
A.原电池的负极发生得电子的还原反应
B.原电池中较活泼的金属作正极
C.原电池中的电极一定要由两种不同的金属组成
D.原电池中发生氧化反应的电极是负极
4.在如右图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，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pH变大
B.a是正极，b是负极
C.导线中有电子流动，电子从a极到b极
D.a极上发生了氧化反应
5.某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。
下列说法正确的是（ ）
A.正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－
B.放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C.若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变
D.当电路中转移0.01mole－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子
题组3 原电池工作原理及应用
6.
如右图所示装置，电流表指针发生偏转，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为稀AgNO3溶液
D.A是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3溶液
7.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的合理组成是（ ）
正极
负极
电解质溶液
A
Zn
Cu
CuCl2
B
Cu
Zn
H2SO4
C
Cu
Zn
CuSO4
D
Zn
Fe
CuCl2
8.各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为（ ）
A.②①③④B.④③①②
C.④②①③D.③②④①
9.根据下列事实：
①A＋B2＋===A2＋＋B；②D＋2H2O===D（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__________________________________________________。
10.利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池。
（1）负极材料是________（写名称），电极反应为_____________________________________。
（2）正极电极反应式为___________________________________________________________。
（3）溶液中SO
向________极移动。
[能力提升题]
11.
如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。
小心地往烧杯中央滴入CuSO4溶液。
（1）片刻后可观察到的现象是（指悬吊的金属圈）____________________。
A.铁圈和银圈左右摇摆不定
B.保持平衡状态不变
C.铁圈向下倾斜
D.银圈向下倾斜
（2）产生上述现象的原因是_______________________________________________________。
（3）写出反应的化学方程式：
_____________________________________________________。
12.某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，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）对实验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：
_______________________。
第2课时 发展中的化学电源
[经典基础题]
题组1 电池及电极判断
1.下列说法正确的是（ ）
A.镍氢电池、锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池
B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池
C.化学电池的反应基础是氧化还原反应
D.铅蓄电池放电的时候正极材料是Pb，负极材料是PbO2
2.已知空气—锌电池的电极反应为
锌片：
Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；
碳棒：
O2＋H2O＋2e－===2OH－，
据此判断，锌片是（ ）
A.正极并被还原B.正极并被氧化
C.负极并被还原D.负极并被氧化
3.据报道，锌电池可能将会取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。
其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解质溶液和空气。
则下列叙述正确的是（ ）
A.锌为正极，空气进入负极反应
B.负极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
C.正极发生氧化反应
D.电解质溶液为强酸
4.镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。
已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd＋2NiO（OH）＋2H2O
Cd（OH）2＋2Ni（OH）2
有关该电池的说法正确的是（ ）
A.充电时阳极反应：
Ni（OH）2－e－＋OH－===NiO（OH）＋H2O
B.充电过程是化学能转化为电能的过程
C.放电时负极附近溶液的碱性不变
D.放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
题组2 各种燃料电池的突破
5.镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运等特点。
研究的燃料电池可分为镁—空气燃料电池，镁—海水燃料电池，镁—过氧化氢燃料电池，镁—次氯酸盐燃料电池。
如图为镁—次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是（ ）
A.放电过程中OH－移向正极
B.电池的总反应式为Mg＋ClO－＋H2O===Mg（OH）2↓＋Cl－
C.镁电池中镁均为负极，发生氧化反应
D.镁—过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O
6.下图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。
下列说法不正确的是（ ）
A.该电池的负极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋
B.该电池的正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O
C.电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极
D.微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量
7.2012年6月16日18时37分24秒，神舟九号成功发射。
飞船的能量部分来自太阳能电池，另外内部还配有高效的MCFC型燃料电池。
该燃料电池可同时供应电和水蒸气，其所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。
已知该燃料电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应为H2＋CO
－2e－===CO2↑＋H2O，则下列推断正确的是（ ）
A.电池工作时，CO
向负极移动
B.电池放电时，电子经外电路由通氧气的正极流向通氢气的负极
C.正极的电极反应式为4OH－－2e－===O2↑＋2H2O
D.通氧气的电极为正极，发生氧化反应
题组3 有关电池的计算
8.实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：
负极：
Pb＋SO
－2e－===PbSO4
正极：
PbO2＋4H＋＋SO
＋2e－===PbSO4＋2H2O
今欲制得Cl20.050mol,这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是（ ）
A.0.025molB.0.050mol
C.0.10molD.0.20mol
9.燃料电池是目前正在探索的一种新型电池。
它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能，目前已经使用的氢氧燃料电池的基本反应是
x极：
O2（气）＋2H2O（液）＋4e－===4OH－
y极：
H2（气）＋2OH－－2e－===2H2O（液）
回答下列问题：
（1）x是________极，发生________反应。
（填“氧化”或“还原”，下同）
（2）y是________极，发生________反应。
总反应方程式为______________________________________________________________。
（3）若反应后得到5.4g液态水，此时氢氧燃料电池转移的电子数为________。
[能力提升题]
10.Zn—MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2—NH4Cl混合溶液。
（1）该电池的负极材料是________。
电池工作时，电子流向________（填“正极”或“负极”）。
（2）若ZnCl2—NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速其电极的腐蚀，其主要原因是________________________________________________________________________。
欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________（填字母）。
A.NaOHB.Zn
C.FeD.NH3·H2O
11.如下图所示，可形成氢氧燃料电池。
通常氢氧燃料电池有酸式（当电解质溶液为硫酸时）和碱式[当电解质溶液为NaOH（aq）或KOH（aq）时]两种。
试回答下列问题：
（1）酸式电池的电极反应：
负极____________________________________________________，
正极________________；电池总反应：
_____________________________________________；电解质溶液pH的变化________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
（2）碱式电池的电极反应：
负极__________________________________________________，
正极__________________；电池总反应：
___________________________________________；电解质溶液pH的变化________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
12.Li—SOCl2电池可用于心脏起搏器。
该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质溶液是LiAlCl4—SOCl2。
电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。
请回答下列问题：
（1）电池的负极材料为____________，发生的电极反应为__________________________。
（2）电池正极发生的电极反应为________________________________________________。
（3）SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。
如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是______________________________________________，
反应的化学方程式为________________________________________________________。
（4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是
________________________________________________________________________。
答案精析
第二节 化学能与电能
第1课时 化学能转化为电能
1.D [风能是直接从自然界中取得的能源，属于一次能源，原电池提供的电能是由化学能转化而得到的，不是直接获得的，属于二次能源，A正确，D错误；随着时代的发展，化石能源逐渐枯竭，所以新能源时代污染小的核能、太阳能、氢能将成为主要能源，B、C正确。
]
2.C
3.D [原电池的两极可以是两种活动性不同的金属，也可以是由金属与非金属（例如石墨）构成，原电池的负极失去电子发生氧化反应，故A、B、C选项错；只有D选项正确。
]
4.B [本题考查原电池基本知识，难度不大，但概念容易混淆。
没有扎实的基础知识容易搞错，显然，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。
因活泼性a>b（碳棒），所以a为电池的负极，b为正极。
电极反应式：
a（负）极：
a－ne－===an＋（氧化反应）
b（正）极：
nH＋＋ne－===
H2↑（还原反应）
由于正极放电消耗H＋，溶液中c（H＋）减小，pH增大，在外电路中，电子由a极流出经电流表流向b极。
]
5.D [根据电池总反应可以看出Cl2得电子，Ag失电子，所以在原电池中Cl2在正极上发生还原反应，Ag在负极上发生氧化反应。
正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，A项错误；因为电解质溶液为盐酸，所以负极上Ag失电子生成的Ag＋随即与附近的Cl－反应，B项错误；用氯化钠代替盐酸后，电极反应不发生改变，C项错误；当电路中转移0.01mole－时，负极生成0.01molAg＋，由于Ag＋＋Cl－===AgCl↓，所以消耗掉0.01molCl－，由于电荷守恒，同时有0.01molH＋通过阳离子变换膜转移至右侧溶液中，D项正确。
]
6.D [A极逐渐变粗，说明A极为原电池的正极，溶液中的金属阳离子得到电子后在A极上析出；B极逐渐变细，说明B极为原电池的负极，失去电子后变成离子进入溶液中。
A和B两项中的反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，则A选项中A极变细，B选项中A极不变。
C和D两项中的反应为Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe（NO3）2，其中C选项中A极变细，D选项A极变粗。
]
7.C [由总反应式知，Zn被氧化作原电池的负极，符合条件的有B、C两项，电解质溶液中Cu2＋＋2e－===Cu，B选项中是2H＋＋2e－===H2↑，故应选C。
]
8.C [②③④实质均为原电池装置。
③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀。
但相对来说，Fe和Cu的金属活动性差别较Fe和Sn的差别大，故Fe—Cu原电池中的Fe被腐蚀得更快；①中不能构成原电池，仅发生化学腐蚀反应。
]
9.E2＋＞B2＋＞A2＋＞D2＋
解析 由金属活动性的判断条件知，①中A＞B；②D是很活泼的金属；③中B＞E；所以金属性为D＞A＞B＞E，对应阳离子的氧化性恰好相反。
10.
（1）铜 Cu－2e－===Cu2＋
（2）O2＋4e－＋4H＋===2H2O （3）负
解析 该氧化还原反应中还原剂为Cu，故负极是铜，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，氧化剂是O2，故正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，溶液中阴离子SO
向负极移动。
11.
（1）D
（2）加入CuSO4溶液后，构成Fe—Ag原电池，铁溶解，质量减轻，Cu2＋在银圈上得电子，生成Cu沉积在其上，质量增加 （3）Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
解析 加入CuSO4溶液后，构成Fe—Ag原电池，Fe失电子作负极，质量减轻，Cu2＋在正极银圈上得电子，生成金属铜沉积在上面使其质量增加。
12.
（1）否
（2）①负 2Al－6e－===2Al3＋ ②正 6H＋＋6e－===3H2↑ ③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
（3）负极 在NaOH溶液中，活动性Al＞Mg Al－3e－＋4OH－===AlO
＋2H2O
（4）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）①另一个电极材料的活动性；②电解质溶液
解析 在这样的原电池中，相对较活泼的金属材料作负极。
在稀盐酸中的活动性Mg＞Al、Al＞Cu。
由实验1和2可知，原电池中电流表指针是偏向正极。
在实验3中电流表指针偏向石墨，由上述规律可知，Al是负极，石墨是正极。
化学反应是Al失去电子被氧化为Al3＋，盐酸中的H＋得到电子被还原为H2。
在NaOH溶液中活动性Al＞Mg，则Al是负极，Mg是正极。
Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中被氧化，即在浓硝酸中活动性Zn＞Al，Zn是负极，Al是正极，所以在实验5中电流表指针偏向铝。
第2课时 发展中的化学电源
1.C [碱性锌锰干电池是一次电池，燃料电池是一种高效且不会污染环境的新型电池，铅蓄电池放电的时候正极材料是PbO2，负极材料是Pb。
]
2.D [Zn失电子作负极，被氧化。
]
3.B [Zn与O2反应的电子转移情况为
===2ZnO，所以Zn作负极，负极发生氧化反应，Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O。
O2是正极反应物，发生还原反应。
若电解质溶液是强酸，电池的化学反应不是2Zn＋O2===2ZnO，而是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
]
4.A [由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价的变化可知，Ni（OH）2作阳极，电解质溶液为KOH，所以电极反应式为Ni（OH）2－e－＋OH－===NiO（OH）＋H2O；Cd（OH）2作阴极，Cd（OH）2＋2e－===Cd＋2OH－；充电的过程是将电能转化为化学能；放电时，Cd作负极，Cd－2e－＋2OH－===Cd（OH）2，Cd周围的c（OH－）下降，OH－向负极移动。
]
5.A [根据图像判断反应过程，判断正、负极，正确书写电极反应式。
镁燃料电池，镁作负极失电子，产物由电解质溶液决定，若为酸性溶液生成Mg2＋，碱性溶液生成Mg（OH）2。
ClO－在正极反应，由图可知有Cl－和OH－生成，OH－向负极移动，生成Mg（OH）2。
]
6.A [本题的关键是读图。
由图示可知，呼气时进去的是CH3CH2OH出来的是CH3COOH，负极的电极反应式为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，A错误；氧气由正极通入，酸性条件下生成H2O，B正确；电流由正极流向负极，C正确；酒精含量高，转移的电子数多，电流大，D正确。
]
7.A [原电池放电时，电子由负极经外电路流向正极，B错误；正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C错误；通氧气一极为正极，发生还原反应，D错误。
]
8.C [要求得硫酸的量，需首先找出铅蓄电池的总反应。
将上述两个电极反应合并可得：
Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
而在制取Cl2时，每生成1molCl2，电子转移2mol，现需要转移电子0.050mol×2＝0.100mol。
由铅蓄电池总反应可知，每转移0.100mol电子，将消耗0.100mol硫酸。
]
9.
（1）正 还原
（2）负 氧化 2H2＋O2===2H2O （3）0.6NA
解析
（1）x极：
O2得电子发生还原反应，所以为正极。
（2）y极：
H2失电子发生氧化反应，所以为负极。
x极，y极得失电子数应相同，故x极发生反应方程式与y极发生反应方程式乘以2相加得总反应方程式为2H2＋O2===2H2O。
（3）4mole－～2H2O
4mol2×18g
n（e－）5.4g
n（e－）＝0.6mol。
10.
（1）Zn（或锌） 正极
（2）锌与还原出的铜形成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 B
解析
（1）负极是失电子的一极，Zn失电子由负极经外电路流向正极。
（2）锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。
除杂的基本要求是不能引入新杂质，所以应选Zn将Cu2＋置换为单质而除去。
11.
（1）2H2－4e－===4H＋ O2＋4e－＋4H＋===2H2O 2H2＋O2===2H2O 变大
（2）2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 2H2＋O2===2H2O 变小
解析
（1）正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在，酸性条件下与H＋结合生成H2O；负极上，H2失电子变为H＋，H＋进入电解质溶液。
电池总反应为H2和O2生成水的反应，由于有水生成，溶液将逐渐变稀，故pH增大。
（2）正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在，碱性条件下与H2O分子结合生成OH－；负极上，H2失去电子变为H＋，碱性条件下H＋不能大量存在，与OH－结合生成水。
电池总反应也是H2和O2生成水的反应。
同样，由于有水生成，c（OH－）变小，pH变小。
12.
（1）Li Li－e－===Li＋
（2）2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑
（3）出现白雾，有刺激性气味的气体生成
SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑
（4）因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应
解析 分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。
（1）负极材料为Li（还原剂），发生反应：
Li－e－===Li＋。
（2）正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：
2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。
（3）题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液而用水吸收时的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味的气体生成。
（4）因为构成电池的两个主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应。
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