人教版高中化学必修二22化学能与电能第1课时习题2.docx
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人教版高中化学必修二22化学能与电能第1课时习题2
课后作业
一、选择题(每小题4分,共44分,每小题有1-2个正确选项)
1.下列关于锌、铜和稀硫酸构成的原电池的说法中,正确的是( )
A.锌是负极、铜是正极
B.电子从铜片经导线流向锌片
C.负极的反应式为2H++2e-===H2↑
D.反应一段时间后,溶液的pH升高
解析:
由于锌比铜活泼,在形成的原电池中,锌是负极,铜是正极;电子从锌片经导线流向铜片;负极的反应式为Zn-2e-===Zn2+,正极的反应式为2H++2e-===H2↑;反应一段时间后,由于消耗了H+,溶液的pH升高。
答案:
AD
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( )
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.①②③ B.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。
答案:
B
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( )
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。
答案:
D
4.锌、稀硫酸和铜组成的原电池装置中,当导线中有1mol电子通过时,理论上两极的变化是( )
①锌片溶解32.5g;②锌片增重32.5g;
③铜片上析出1gH2;④铜片上析出1molH2
A.①和③B.①和④
C.②和③D.②和④
解析:
由电池总反应Zn+2H+===Zn2++H2↑、正极反应2H++2e-===H2↑、负极反应Zn-2e-===Zn2+可知,每当1mol电子通过铜片时,会有0.5mol(即32.5g)锌溶解,铜片上析出0.5mol(即1g)H2。
答案:
A
5.两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( )
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↑
答案:
C
6.如图所示装置中,可观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细。
下表所列M、N、P物质中,可以组合成该装置的是( )
选项号
M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸
B
铜
铁
稀盐酸
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液
解析:
M棒变粗,N棒变细,说明N棒是负极,相对M棒金属活动性更强。
M棒变粗说明M棒上有金属析出。
答案:
C
7.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( )
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。
答案:
B
8.某原电池总反应离子方程式为:
2Fe3++Fe===3Fe2+,不能实现该反应的原电池是( )
A.正极为Cu,负极为Fe,电解质溶液为FeCl3溶液
B.正极为C,负极为Fe,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C.正极为Fe,负极为Zn,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为CuSO4溶液
解析:
由原电池总反应式可知,Fe为负极,电解质溶液应是三价铁盐。
C项中Fe为正极,故C错;D项中,电解质溶液为CuSO4溶液,故D错。
答案:
CD
9.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)( )
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。
答案:
D
10.下列有关原电池的说法中,正确的是( )
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,前者较易被腐蚀
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;B项是依赖于铜与浓硝酸的反应,铜是负极;由于活泼性Zn>Fe>Sn,故破损后镀锡铁易腐蚀,C项错误;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。
答案:
B
11.铜锌原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是( )
A.正极反应为Zn-2e-===Zn2+
B.电池反应为Zn+Cu2+===Zn2++Cu
C.在外电路中,电子从负极流向正极
D.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
解析:
Zn是负极,故A项错误;电池总反应和没有形成原电池时的氧化还原反应相同,故B项正确;根据闭合回路的电流方向,在外电路中,电子由负极流向正极,故C项正确;在溶液中,阳离子向正极移动,故D项错误。
答案:
BC
二、填空题(共56分)
12.(9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_____________________________。
(2)B中Sn极的电极反应式为____________________________。
(3)C中被腐蚀的金属是________,总反应的化学方程式为
______________________________________________________。
比较A、B、C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序为__________
(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。
答案:
(1)Fe+2H+===Fe2++H2↑
(2)2H++2e-===H2↑
(3)Zn Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑ B>A>C
13.(8分)
(1)把一块纯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,再平行插入一块铜片,可观察到铜片上________
(填“有”或“没有”)气泡产生,再用导线把锌片和铜片连接起来,组成一个原电池,负极为______,正极的电极反应式为___________。
(2)如果烧杯中最初装入的是500mL2mol·L-1的稀硫酸,构成铜锌原电池(假设产生的气体没有损失),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应为(溶液体积变化忽略不计)________________________。
解析:
铜片插入稀硫酸中时,二者不反应,没有气泡产生,但当把铜片和锌片用导线相连插入稀硫酸中时,会构成原电池,铜作为原电池正极,电极反应为2H++2e-===H2↑,锌作为原电池负极,电极反应为Zn-2e-===Zn2+,电池总反应为Zn+2H+===Zn2++H2↑。
当收集到11.2LH2(标准状况),即0.5molH2时,消耗的H2SO4为0.5mol,生成的ZnSO4为0.5mol,c(H2SO4)=
=1mol·L-1,c(ZnSO4)=
=1mol·L-1。
答案:
(1)没有 锌片 2H++2e-===H2↑
(2)c(H2SO4)=1mol·L-1,c(ZnSO4)=1mol·L-1
14.(15分)【实验目的】利用所学知识,设计电池装置。
【实验用品】电极:
镁条、铜片、铁片等。
【电解质】果汁(橙汁、苹果汁、柠檬汁等)。
【其他】导线、金属夹、发光二极管、500mL烧杯。
【实验方案】①Cu—Mg原电池,电解质溶液为橙汁;
②Cu—Fe原电池,电解质溶液为苹果汁;
③Fe—Mg原电池,电解质溶液为柠檬汁。
【实验操作】用导线分别将三种方案中的金属片连接到金属夹上,分别将金属片两两插入到盛有果汁的三个500mL的烧杯中,用发光二极管两端分别接触三种方案中金属活动性不同的金属夹。
观察现象,连接方式如图所示。
【实验现象】三种方案中发光二极管均发光。
【实验结论】原电池把化学能转变为电能。
回答问题:
(1)连接装置时活泼金属接二极管的________极上,较不活泼金属接二极管的________极上。
(2)在方案①②中铜作电极情况__________________________。
(3)在方案①③中镁作电极情况__________________________。
(4)在方案②③中铁作电极情况__________________________。
(5)在方案③中负极反应为______,正极反应为________,总方程式为__________________________________________________________。
解析:
在原电池中较活泼金属作负极(连接二极管的负极),较不活泼金属作正极(连接二极管的正极)。
因金属活动性:
Mg>Fe>Cu,故方案①②中Cu均作正极,①③中Mg均作负极,方案②中铁作负极,方案③中铁作正极。
在方案③中负极反应为Mg-2e-===Mg2+,正极反应为2H++2e-===H2↑,总电池方程式为Mg+2H+===Mg2++H2↑。
答案:
(1)负 正
(2)Cu均作正极 (3)镁均作负极
(4)方案②中铁作负极,方案③中铁作正极
(5)Mg-2e-===Mg2+ 2H++2e-===H2↑
Mg+2H+===Mg2++H2↑
15.(12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顺序,两人均用镁片和铝片作电极,但甲同学将电极放入6mol·L-1的H2SO4溶液中,乙同学将电极放入6mol·L-1的NaOH溶液中,如图所示。
(1)写出甲中正极的电极反应式_____________________________。
(2)乙中负极为________,总反应的离子方程式:
______________________________________________________。
(3)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出________活动性更强,而乙会判断出________活动性更强。
(填写元素符号)
(4)由此实验得出的下列结论中,正确的有________。
A.利用原电池反应判断金属活动性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顺序表已过时,没有实用价值了
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
解析:
甲同学依据的化学反应原理是Mg+H2SO4===MgSO4+H2↑,乙同学依据的化学反应原理是2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。
但是由于Al与碱的反应是一特例,不可作为判断金属性强弱的依据。
所以判断一个原电池的正负极应依据实验事实。
答案:
(1)2H++2e-===H2↑
(2)Al 2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑
(3)Mg Al
(4)AD
16.(12分)利用生活中或实验室中常用的物品,根据氧化还原反应知识和电学知识,自己动手设计一个原电池。
请填写下列空白:
(1)实验原理:
Fe+2H+===Fe2++H2↑。
(2)实验用品:
电极________、________、稀硫酸、________(填写所缺的实验用品)、耳机(或者电流计)。
(3)实验装置:
(4)原电池设计及注意的问题。
①按如图所示连接好实验仪器,注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出,如果没有,可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意:
接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的),这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓”声音。
其原因是:
在原电池中,由化学能转化为________。
②如果将装置中的耳机改为电流计,则铁钉应该接电流计的______
极,电极反应是________________;另一极应该接电流计的________极,电极发生了________反应(“氧化”或“还原”)。
解析:
由实验原理:
Fe+2H+===Fe2++H2↑,可知组成该原电池的负极应为Fe,正极可选用活动性比Fe弱的金属或导电的非金属。
答案:
(2)铁钉或铁条 铜钉(其他的惰性电极如铅笔芯、铂等) 烧杯、导线
(4)①电能 ②负 Fe-2e-===Fe2+ 正 还原
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