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課時作業(yè)8　化學能與電能 一、選擇題 1．有關原電池的下列說法中正確的是(　　) A．在外電路中電子由正極流向負極 B．在原電池中負極發(fā)生還原反應 C．原電池工作時，陽離子向正極方向移動 D．原電池中正極一定是不活潑金屬 【答案】　C 2．對化學電源的敘述正確的是(　　) A．化學電源比火力發(fā)電對化學能的利用率高 B．化學電源所提供的電能居于人類社會現(xiàn)階段總耗電量的首位 C．化學電源均是安全、無污染的 D．化學電源即為可充電電池 【解析】　由于是化學能與電能的直接轉化，節(jié)省了許多中間環(huán)節(jié)，所以化學電源對化學能的利用率比火力發(fā)電高得多，但火力發(fā)電仍居世界耗電量的首位；化學電源一般較安全，但含重金屬的電源如果隨意丟棄，將會給環(huán)境帶來嚴重的污染；有些化學電源是可充電電源(如鎳鎘電池)，有些是不可充電的(如干電池)。 【答案】　A 3．下列說法中正確的是(　　) ①燃料電池的反應物可不儲存在電池的內部?、阡\錳干電池是一次電池，鉛蓄電池是二次電池?、垆囯姵厥切乱淮沙潆婋姵亍、苋剂想姵刈鳛槠囼寗幽茉匆蜒兄瞥晒? A．②③④　　　　　　　B．①②③④ C．①②③ D．①③④ 【解析】　燃料電池與干電池或蓄電池的主要差別就在于反應物不是儲存在電池內部，而是由外設裝備提供燃料和氧化劑等。 【答案】　B 4．如右圖所示裝置，電流表指針發(fā)生偏轉，同時A極逐漸變粗，B極逐漸變細，C為電解質溶液，則A、B、C應是下列各組中的(　　) A．A是Zn，B是Cu，C為稀硫酸 B．A是Cu，B是Zn，C為稀硫酸 C．A是Fe，B是Ag，C為稀AgNO3溶液 D．A是Ag，B是Fe，C為稀AgNO3溶液 【解析】　A極逐漸變粗，說明A極為原電池的正極，溶液中的金屬陽離子得到電子后在A極上析出；B極逐漸變細，說明B極為原電池的負極，失去電子后變成離子進入溶液中。A和B中的反應為Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，則A中A極變細，B中A極不變。C和D兩項中的反應為Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，其中C中A極變細，D中A極變粗。 【答案】　D 5．將純鋅片和純銅片按圖所示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是(　　) A．兩燒杯中銅片表面均無氣泡產生 B．甲中銅片是正極，乙中銅片是負極 C．兩燒杯中溶液的pH均增大 D．產生氣泡的速度甲比乙慢 【解析】　由題目中所給圖示可知，甲中形成閉合回路，符合形成原電池的條件。銅的活潑性比鋅弱，故銅作正極，發(fā)生電極反應為2H＋＋2e－===H2↑；乙不能構成閉合回路，不能形成原電池，只在鋅片上發(fā)生反應：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，由于兩者都消耗H＋，故溶液的pH都增大。由于原電池的形成，故甲的反應速率比乙的快。 【答案】　C 6．有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下： 由此可判斷這四種金屬的活動性順序是(　　) A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 【解析】　裝置一是原電池，a極質量減小，說明a極金屬易失去電子形成離子，故a極金屬比b極金屬活潑；裝置二沒有形成原電池，可知b比c活潑，且c位于金屬活動性順序表中氫的后面；裝置三和四均形成原電池，易知d比c活潑，d比a活潑。因此四種金屬的活動性順序為d>a>b>c，故選C。 【答案】　C 7．按下圖裝置進行實驗，若x軸表示流入正極的電子的物質的量，則y軸可以表示(　　) ①c(Ag＋)?、赾(NO)　③a棒的質量　④b棒的質量?、萑芤旱馁|量 A．①③ B．②④ C．①③⑤ D．②④⑥ 【解析】　根據圖中裝置可判斷，F(xiàn)e、Ag、AgNO3構成的原電池中，活潑金屬Fe為負極，Ag為正極，F(xiàn)e和硝酸銀之間發(fā)生氧化還原反應，所以銀離子濃度減小，硝酸根濃度不變，①正確、②錯誤；在負極上金屬鐵本身失電子，即a棒質量減輕，③正確；正極b棒上析出金屬銀，即b棒質量增加，④錯誤；負極上金屬鐵本身失電子，正極Ag上析出金屬銀，所以溶液的質量是增加了Fe，但是析出了Ag，在轉移電子數(shù)相等情況下，析出的金屬質量多，所以溶液質量減輕，但不能為零，⑤錯誤。A正確。 【答案】　A 8．已知空氣—鋅電池的電極反應為 鋅片：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O； 碳棒：O2＋H2O＋2e－===2OH－， 據此判斷，鋅片是(　　) A．正極并被還原 B．正極并被氧化 C．負極并被還原 D．負極并被氧化 【解析】　Zn失電子作負極，被氧化。 【答案】　D 9．燃料電池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧氣(或空氣)起反應將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置，若電解質溶液是強堿溶液，下面關于甲烷燃料電池的說法正確的是(　　) A．負極反應式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．負極反應式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O C．隨著放電的進行，溶液的氫氧根濃度不變 D．放電時溶液中的陰離子向負極移動 【解析】　O2＋2H2O＋4e－===4OH－應為正極反應式。燃料氧化生成的二氧化碳不可能從強堿溶液中逸出，它將進一步反應轉化成碳酸根。所以負極反應式為CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。由于部分堿液和二氧化碳反應，所以溶液的c(OH－)將減小。 【答案】　D 10．廢電池處理不當不僅造成浪費，還會對環(huán)境造成嚴重污染，對人體健康也存在極大的危害。有同學想變廢為寶，他的以下想法你認為不正確的是(　　) A．把鋅皮取下洗凈用于實驗室制取氫氣 B．碳棒取出洗凈用作電極 C．把銅帽取下洗凈回收利用 D．電池內部填有NH4Cl等化學物質，將廢電池中的黑色糊狀物作化肥施用 【解析】　雖然氯化銨是一種化學肥料，但電池內部還有其他有害物質，如果用作化肥，會污染土壤，進入生物鏈后，影響人體健康。 【答案】　D 二、非選擇題 11．由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置進行實驗。 裝置 現(xiàn)象 二價金屬A 不斷溶解　 C的質量增加 A上有氣體產生 根據實驗現(xiàn)象回答下列問題： (1)裝置甲中負極的電極反應式是________________________________________________________________________。 (2)裝置乙中正極的電極反應式是________________________________________________________________________。 (3)裝置丙中溶液的pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)四種金屬活動性由強到弱的順序是________________。 【答案】　(1)A－2e－===A2＋ (2)Cu2＋＋2e－===Cu (3)變大 (4)D>A>B>C 12．利用反應Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，設計一個原電池。 (1)選用________為負極，________為正極，電解質溶液為____________。 (2)寫出電極反應式：負極________________________，正極____________________。 (3)在方框中畫出裝置圖： 【解析】　題給反應中Fe3＋得到電子生成Fe2＋(Fe3＋＋e－===Fe2＋)，是氧化劑，所以電解質溶液為FeCl3溶液；在此反應中Cu失去電子生成Cu2＋(Cu－2e－===Cu2＋)，是還原劑，銅作負極，再選擇比Cu不活潑的金屬或石墨棒作正極。畫原電池的裝置圖時，要標出電解質溶液、電極材料，還要形成閉合回路。 【答案】　(1)銅　石墨(或鉑等)　FeCl3溶液 (2)Cu－2e－===Cu2＋　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ (3) 13．Zn—MnO2干電池應用廣泛，其電解質溶液是ZnCl2－NH4Cl混合溶液。 (1)該電池的負極材料是________。電池工作時，電子流向________(填“正極”或“負極”)。 (2)若ZnCl2—NH4Cl混合溶液中含有雜質Cu2＋，會加速其電極的腐蝕，其主要原因是____________________。欲除去Cu2＋，最好選用下列試劑中的________(填字母)。 A．NaOH B．Zn C．Fe D．NH3H2O 【解析】　(1)負極是失電子的一極，Zn失電子由負極經外電路流向正極。(2)鋅與還原出來的Cu構成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。除雜的基本要求是不能引入新雜質，所以應選Zn將Cu2＋置換為單質而除去。 【答案】　(1)Zn(或鋅)　正極　(2)鋅與還原出的銅形成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕　B 14．如下圖所示，可形成氫氧燃料電池。通常氫氧燃料電池有酸式(當電解質溶液為硫酸時)和堿式[當電解質溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時]兩種。試回答下列問題： (1)酸式電池的電極反應：負極________________，正極____________；電池總反應：____________；電解質溶液pH的變化________(填“變大”、“變小”或“不變”)。 (2)堿式電池的電極反應：負極________________，正極______________；電池總反應：________；電解質溶液pH的變化________(填“變大”、“變小”或“不變”)。 【解析】　(1)正極上，O2得電子變?yōu)镺2－，溶液中O2－不能單獨存在；酸性條件下與H＋結合生成H2O；負極上，H2失電子變?yōu)镠＋，H＋進入電解質溶液。電池總反應為H2和O2生成H2O的反應，由于有H2O生成，溶液將逐漸變稀，故pH增大。 (2)正極上，O2得電子變?yōu)镺2－，溶液中O2－不能單獨存在，堿性條件下與H2O分子結合生成OH－；負極上，H2失去電子變?yōu)镠＋，堿性條件下H＋不能大量存在，與OH－結合生成水。電池總反應也是H2和O2生成水的反應。同樣，由于有水生成，c(OH－)變小，pH變小。 【答案】　(1)2H2－4e－===4H＋ O2＋4e－＋4H＋===2H2O 2H2＋O2===2H2O　變大 (2)2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 2H2＋O2===2H2O　變小 15．氫氣是未來最理想的能源?？茖W家最近研制出利用太陽能產生激光，并在二氧化鈦(TiO2)表面作用使海水分解得到氫氣的新技術：2H2O2H2↑＋O2↑，制得的氫氣可用于制作燃料電池。試回答下列問題： (1)分解海水時，實現(xiàn)了光能轉化為________能。生成的氫氣用于制作燃料電池時，實現(xiàn)了化學能轉化為________能。分解海水的反應屬于________反應(填“放熱”或“吸熱”)。 (2)某種氫氧燃料電池是用固體金屬氧化物陶瓷作電解質， A極上發(fā)生的電極反應為2H2＋2O2－－4e－===2H2O，則A極是電池的________極，電子從該極________(填“流入”或“流出”)。B極電極反應式為________________________。 【解析】　(1)燃料電池是將化學能轉化為電能的裝置，分解海水的反應屬于吸熱反應。(2)燃料電池中，負極發(fā)生燃料失電子的氧化反應，即2H2＋2O2－－4e－===2H2O，正極發(fā)生氧氣得電子的還原反應，即O2＋4e－===2O2－，所以B極是正極，A極是負極，電子從負極流向正極，即從A極流出。 【答案】　(1)化學　電　吸熱 (2)負　流出　O2＋4e－===2O2－