2020年高中化学同步练习：《电能转化为化学能——电解》2(鲁科版选修4).docx

化学能转化为电能电池 课时作业一、选择题（包括8小题。16小题只有一个选项符合题意，78小题有两个选项符合题意。）1.科学家猜想“氢能”将是人类社会最抱负的新能源，目前，有人提出一种最经济最抱负的获得氢能源的循环体系，如下图所示。下列说法错误的是( )A.在氢能的利用过程中，H2O可循环使用B.氢气、氧气和稀硫酸构成的燃料电池中，正极的电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-C.该法制氢的关键是查找光分解催化剂D.利用光电转化可将太阳能转化为电能用于电解水而获得氢气2.以下现象与电化学理论无关的是( )A.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易生铜锈B.生铁比软铁芯（几乎是纯铁）简洁生锈C.纯锌与稀硫酸反应时，滴少量硫酸铜溶液后速率加快D.银质奖牌久置后表面变暗3.在如右图所示的装置中，a为金属（在金属活动性挨次表中排在H前），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.导线中有电子流淌，电子从a极到b极D.a极上发生了氧化反应4.X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下化学反应：水溶液中：X+Y2+=X2+Y Z+2H2O（冷）=Z(OH)2+H2 M、N为电极与N盐溶液组成原电池，发生的电极反应为：MM2+2e- Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化这五种金属的活动性由弱到强的挨次是( )A.MNYXZ_ B.NMXYZC.NMYXZ D.XZNMY,知MN;M不被稀H2SO4氧化，说明是H以后的金属，Z和冷水反应，说明是比较活泼的金属，故ZXYMN。 答案:C 5.解析:该燃料电池的原理为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O,依据总反应方程式可书写出电极反应方程式，负极为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+,正极为6O2+24e-+24H+=12H2O,从电极反应方程式易知H+应从负极区移向正极区，从总反应方程式可见每生成1 mol CO2消耗1 mol O2。 答案:B 6.解析:一般说来，能自发进行的氧化还原反应，在理论上都可设计成原电池。在反应中，电子从发生氧化反应（失电子)的负极流出，经过外电路流向正极（多为不活泼电极，离子或物质在该正极上得电子，发生还原反应)，同时溶液中的阴、阳离子分别不断移向负极、正极，构成闭合回路。 据题意知发生的反应为CH4+2O2=CO2+2H2O，反应产生的CO2，处于KOH溶液中，又会转化为CO32-,故是正确的。O2得e-被还原，作正极。溶液中离子移动状况受溶液（原电池内电路)中电流方向影响，内电路电流方向是由负极流向正极，阳离子的移动方向与电流方向相同，故在溶液（原电池内电路)中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 答案:B 7.解析:铁锌NaCl溶液构成原电池，由于溶液显中性，锌又比铁活泼，只能是锌作负极，铁作正极，在负极上发生Zn=ZN2+2e-，正极：O2+2H2O+4e-=4OH-，所以在A中由于其中的氧气作氧化剂而使锥形瓶内气体的量减小，压强也减小。导致B中的水沿导气管进入而使导气管里形成一段水柱，同时锌被腐蚀，金属片上由于O2得到电子，使金属片剪口处溶液c（OH-)增大，使得溶液显碱性，遇到甲基橙试液变黄色。 答案:AC 8.解析:高铁电池放电时为原电池，充电时为电解池。依据原电池反应原理，放电时负极反应式为Zn+2OH-=Zn（OH)2+2e-，用总式减去负极反应式即得正极反应式：FeO42-+4H2O+3e-=Fe（OH)3+5OH-。充电时阳极发生氧化反应，故B错。放电时每转C6H12O6移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO42-被还原。 答案:BC 9.解析:（1)Cu片质量增加是溶液中的Cu2+在Cu极上获得电子变为Cu;而Zn失去电子，其物质的量等于Cu2+获得电子的物质的量，即参与形成原电池的n（Zn)=n（Cu)=3.84 g/64 gmol-1=0.06 mol,其质量=0.06 mol65 gmol-1=3.9 g。实际测得锌片削减了3.94 g,说明部分Zn直接与Cu2+发生置换反应在Zn片上析出Cu,由反应：Zn+Cu2+=Cu+ZN2+，结合差值法可得Zn的质量=3.94 g-3.9 g/65 g-64 g65 g=2.6 g,参与反应的Zn的总质量=3.9 g+2.6 g=6.5 g,所以原电池的工作效率=3.9 g/6.5 g100%=60%。 （2)将铜、锌片插入溶液中的瞬间，Zn、Cu之间存在电势差，能产生短暂的电流，但整个装置不能形成闭合的回路，所以马上就归零了，锌失去的电子就不能持续通过导线流向铜极级Cu2+。 （3)试验三中，Zn为原电池的负极，其电子沿着KCl溶液流向Cu,Cu极上富集有大量的负电荷，所以带正电荷的K+向CuSO4溶液迁移。依据电荷守恒可知K+的迁移速率为Zn的消耗速率的两倍，即为210-3 mol/s。对比试验一和试验二的装置特点可知，试验三中Zn片没有直接插入CuSO4溶液中，Zn不能直接与Cu2+发生置换反应而大大提高了原电池的工作效率。（4)依据试验一、二、三的现象和原电池的形成条件、应用即可分析得出结论。 答案:（1)60% （2)未形成闭合的回路 （3)CuSO4 210-3Zn和Cu2+不直接接触发生置换反应，电子只能通过导线发生转移 （4)Zn的活泼性比Cu强，原电池需形成闭合回路才能产生持续电流或正、负极在同一电解质溶液中时工作效率降低 10.解析:（1)明确电池放电的过程即发生原电池反应的过程，其电池反应方程式为：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn（OH)2,被氧化的Zn为负极，则Ag2O为正极。 （2)从产物分别为金属氧化物和金属氢氧化物的实际来看，该电池的电解质溶液应为碱性。（3)充电时发生电解池反应，Ag/Ag2O为阳极，Zn/Zn（OH)2为阴极，分别发生氧化反应和还原反应。 答案:（1)Zn Zn+2OH-=Zn（OH)2+2e- Ag2O+H2O+2e-= 2Ag+2OH- （2)碱 （3)2Ag+2OH- =Ag2O+H2O+2e- Zn（OH)2+2e-=Zn+2OH- 11.解析:方案利用金属能否与酸反应说明金属活动性强弱是可行的，Fe+2H+=Fe2+H2,而Cu不与稀H2SO4反应。 方案依据构成原电池的条件和两极活动性关系比较Fe、Cu活泼性也是可行的。可将Fe、Cu用导线相连插入同一H2SO4溶液，有气泡产生的为正极，不活泼。 方案答案较为开放，可用Fe与CuSO4溶液的置换关系说明Fe比Cu活动性强，也可电解FeSO4和CuSO4混合溶液，阴极先析出Cu来说明Fe比Cu活泼，前者更简洁。 答案:方案:Fe+2H+=Fe2+H2 方案: 2H+2e-=H2 Fe=Fe2+2e- 方案: 取无锈铁棒插入CuSO4溶液，若铁棒表面掩盖一层铜，说明Fe比Cu活动性强Fe+Cu2+= Cu+Fe2+ 12.解析:（1)两极金属活动性相差越大，电压表读数越大，表中四个原电池，电压数值确定值C最大，且C中电子流淌方向由CCu，故C的还原性最强。 （2)B中电压为负值，电流方向应CuB,构成原电池后，Cu作负极。故B不会与CuSO4发生置换反应。（3)如改用NaOH做电解质，在滤纸上能看到有蓝色沉淀，溶液中应有Cu2+生成，Cu作负极，为B。 负极：2Cu+4OH-=2Cu（OH)2+4e- 正极：O2+2H2O+4e-=4OH- 答案:（1)C（2)B（3)B 2Cu+4OH-=2Cu（OH)2+4e- O2+2H2O+4e-=4OH-