2019_2020学年新教材高中化学第二章化学键化学反应规律第二节化学反应与能量转化第2课时化学反应能量转化的重要应用__化学电池等级性测试鲁科版必修第二册.doc

第2课时　化学反应能量转化的重要应用——化学电池
等级性测试
1.暖宝宝(如图所示)采用的是铁的“氧化放热”原理，使其发生原电池反应，铁粉在原电池中充当(　　)
A．负极　　　　　　　　　 B．正极
C．阴极 D．阳极
解析：选A。铁被氧化，负极发生氧化反应，铁粉在原电池中充当负极，故A正确。
2.如图是某课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是(　　)
A．铜极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
B．电子从锌片通过溶液流向铜片
C．装置中存在化学能→电能→光能的转化
D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变
解析：选B。铜锌原电池中，Cu做正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以Cu上有气体生成，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故A正确；锌比铜活泼，形成原电池时，锌为负极，失去电子，电子沿外电路由锌流向铜，电子不能通过溶液，溶液中是离子做定向移动，故B错误；原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转化为光能，故C正确；金属性Cu比Zn、Fe弱，将锌片换成铁片后，Cu仍做正极，所以电路中的电流方向不变，故D正确。
3．某原电池反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。下列不能实现该反应原理的原电池是(　　)
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Cu，负极为Fe，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：选D。由2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋和原电池的构成条件可知，原电池的电解质溶液为含Fe3＋的盐溶液，负极为Fe，正极为活动性比Fe弱的金属或能导电的非金属。
4．如图是Fe和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录的下列内容正确的是(　　)

①Fe为正极，Cu为负极
②H＋向负极移动
③电子是由Fe电极经外电路流向Cu电极
④Cu电极上有H2产生
⑤若有1 mol电子流过导线，则产生的H2为11.2 L
⑥负极的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
A．①②③　　　　　　　　 B．③④
C．③④⑤ D．③④⑥
解析：选B。Fe为负极，Cu为正极，①错误；H＋向正极移动，②错误；电子由Fe电极经外电路流向Cu电极，③正确；Cu电极上发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，④正确；由2H＋＋2e－===H2↑可知，若有1 mol电子流过导线，则产生氢气0.5 mol，但未注明条件，不能计算H2的体积，⑤错误；负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，⑥错误。
5．将铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即产生电流，称为甲烷燃料电池。下列有关说法中错误的是(　　)
A．CH4在负极上反应，O2在正极上反应
B．放电过程中电解质溶液的碱性减弱
C．此电池属于环境友好型电池
D．此电池中化学能100%转化为电能
解析：选D。A项，甲烷燃料电池中，燃料失电子发生氧化反应，所以CH4在负极上反应，O2得电子发生还原反应，所以O2在正极上反应，正确；B项，根据电池总反应CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O知，OH－参加反应，所以溶液中OH－浓度降低，溶液的碱性减弱，正确；C项，该电池放电时不产生对环境有污染的物质，所以属于环境友好型电池，正确；D项，此电池中化学能转化为电能和少量热能，错误。
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，同时浸入稀硫酸中，A为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电流方向为D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡；④B、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，D极发生氧化反应。据此，判断四种金属的活泼性顺序是(　　)
A．A>C>D>B B．D>C>B>A
C．A>D>C>B D．C>A>B>D
解析：选A。①中，A为负极，B为正极，可知金属活泼性：A>B；②中，外电路电流方向为D→导线→C，则D是正极，C是负极，金属活泼性：C>D；③中，C极产生大量气泡，说明该极发生了还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，则C是正极，A是负极，金属活泼性：A>C；④中，D极发生氧化反应，则D是负极，B是正极，金属活泼性：D>B。综上所述可得几种金属的活泼性顺序为A>C>D>B。
7.如图所示，电流表的指针发生偏转，正极变粗，负极变细，符合这种情况的是(　　)
A．正极为Cu，负极为Zn，S为稀H2SO4
B．正极为Zn，负极为Cu，S为CuSO4溶液
C．正极为Ag，负极为Zn，S为AgNO3溶液
D．正极为Fe，负极为Cu，S为AgNO3溶液
解析：选C。原电池中，负极失去电子，根据题意负极变细，即金属单质失电子，负极应该是活泼金属，故B、D错误；又因为正极变粗，即该电池的总反应应该是金属与盐溶液之间的置换反应，故A错误，C正确。
8.有如图所示的装置，当电流表中显示产生持续电流时，下列说法正确的是(　　)
A．Cu是原电池的负极
B．Al是原电池的负极
C．电子由铝沿导线流向铜
D．铝片上的电极反应式为Al－3e－===Al3＋
解析：选A。铜、铝、浓硝酸构成的原电池中，常温下，金属铝遇到浓硝酸会发生钝化，所以金属铜是负极，金属铝是正极，负极上发生金属失电子的氧化反应，正极上发生得电子的还原反应，A正确，B错误；电子从负极(铜)沿导线流向正极(铝)，C错误；铝是正极，该电极上金属不反应，而是硝酸中的硝酸根离子发生得电子的还原反应，D错误。
9．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装

置

现象
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_________________________________
(生成二价阳离子)。
(2)装置乙中正极的电极反应式是___________________________________________。
(3)装置丙中溶液的酸性________(填“增强”“减弱”或“不变”)。
(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是______________________________。
解析：甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，装置甲中金属A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性A＞B；装置乙中C的质量增加，即析出Cu，则C为正极、B为负极，活泼性B＞C；装置丙中A上有气体即H2产生，则A为正极、D为负极，活泼性D＞A，随着H＋的消耗，溶液的酸性减弱。
答案：(1)A－2e－===A2＋
(2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)减弱　(4)D＞A＞B＞C
10．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化学知识，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、烧杯、________、耳机、电流计(填写所缺的实验用品)。
(3)实验装置如图。
(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，这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓”声音。其原因是在原电池中，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，电极反应式为__________________________；另一极接电流计的________极，电极上发生了________(填“氧化”或“还原”)反应。
解析：原电池的构成条件是电极、导线、电解质溶液。负极应用铁钉或铁条，正极可选铜棒、铜钉或石墨(如铅笔芯)等，电解质溶液盛放在烧杯中；原电池是将化学能转化为电能的装置，电流计的负极应与电源负极相连，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
答案：(2)铁钉(或铁条)　铜钉(或铅笔芯)　导线
(4)①电能
②负　Fe－2e－===Fe2＋　正　还原
11．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
电流计指针
偏转方向
1
Mg、Al
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
Mg、Al
氢氧化钠溶液
偏向Mg
5
Al、Zn
浓硝酸
偏向Al
根据表中的实验现象回答下列问题：
(1)实验1、2中Al所做的电极(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，电极反应式为____________________________。
②石墨为________极，电极反应式为_____________________________________。
③电池总反应化学方程式：_____________________________________________。
(3)实验4中铝做负极还是正极？________，理由是___________________________
________________________________________________________________________。
写出铝电极的电极反应式：_________________________________________________。
(4)解释实验5中电流计指针偏向铝的原因：__________________________
________________________________________________________________________。
(5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中做正极或负极的因素：________________________________________________________________________。
解析：在原电池中，一般相对较活泼的金属材料做负极。在稀盐酸中的活泼性Mg>Al>Cu。由实验1和2可知，在题中原电池中电流计指针偏向正极。在实验3中电流计指针偏向石墨，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，Al与NaOH能自发反应，而Mg不能，则Al是负极，Mg是正极。Al在浓硝酸中被钝化，Zn能与浓硝酸持续反应，Zn被氧化，Zn是负极，Al是正极，所以在实验5中电流计指针偏向Al。
答案：(1)否
(2)①负　2Al－6e－===2Al3＋
②正　6H＋＋6e－===3H2↑
③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
(3)负极　Al能与NaOH溶液发生反应，而Mg不与NaOH溶液反应　Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－
(4)在浓硝酸中，Al被钝化，Zn是原电池的负极
(5)①另一个电极材料的活泼性；②电解质溶液及其氧化性

- 5 -