《化學(xué)能與電能》同步練習(xí)2

《化學(xué)能與電能》同步練習(xí)知識梳理一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化1、原電池：(1)概念：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。(2)工作原理：負(fù)極：＿＿電子（化合價＿＿＿），發(fā)生＿＿反應(yīng)正極：＿＿電子（化合價＿＿），發(fā)生＿＿反應(yīng)(3)原電池的構(gòu)成條件：關(guān)鍵是能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)能形成原電池，a.有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿作電極；b.電極均插入＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；c.兩電極＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿形成閉合回路。(4)原電池正、負(fù)極的判斷：負(fù)極：＿＿＿＿＿＿＿的電極（較＿＿＿的金屬），金屬化合價＿＿；正極：電子＿＿的電極（較＿＿＿的金屬、石墨等）：元素化合價＿＿。2、金屬活潑性的判斷：(1)金屬活動性順序表;(2)原電池的負(fù)極（電子流出的電極，質(zhì)量減少的電極）的金屬更活潑；(3)原電池的正極（電子流入的電極，質(zhì)量不變或增加的電極，冒氣泡的電極）為較不活潑金屬3原電池的電極反應(yīng)：(1)負(fù)極反應(yīng)：X－ne＝Xn－(2)正極反應(yīng)：溶液中的陽離子得電子的還原反應(yīng)二、原電池的設(shè)計：根據(jù)電池反應(yīng)設(shè)計原電池：（三部分＋導(dǎo)線）(1)負(fù)極為＿＿＿的金屬（即化合價＿＿的物質(zhì)）；(2)正極為＿＿＿＿＿＿＿的金屬或＿＿＿；(3)電解質(zhì)溶液含有＿＿＿＿＿＿＿＿離子（即化合價＿＿＿＿的物質(zhì)）。三、金屬的電化學(xué)腐蝕(1)不純的金屬（或合金）在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，關(guān)鍵形成了＿＿＿＿，加速了金屬腐蝕。(2)金屬腐蝕的防護(hù)：①改變金屬內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)，可以增強金屬耐腐蝕的能力。如：不銹鋼。②在金屬表面覆蓋一層保護(hù)層，以斷絕金屬與外界物質(zhì)接觸，達(dá)到耐腐蝕的效果。（油脂、油漆、搪瓷、塑料、電鍍金屬、氧化成致密的氧化膜）。③電化學(xué)保護(hù)法：犧牲活潑金屬保護(hù)法，外加電流保護(hù)法。四、發(fā)展中的化學(xué)電源1、干電池（鋅錳電池）負(fù)極：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；正極(石墨)：2NH4＋+2e-====2NH3+H2OH2+2MnO2====Mn2O3+H2O4NH3+Zn2＋====[Zn(NH3)4]2＋總反應(yīng)式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；2.充電電池(1)鉛蓄電池：鉛蓄電池充電和放電的總化學(xué)方程式放電時電極反應(yīng)：負(fù)極：Pb+SO42-－2e-＝PbSO4正極：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；(2)氫氧燃料電池：它是一種高效、不污染環(huán)境的發(fā)電裝置。它的電極材料一般為活性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極，活性炭電極等?？偡磻?yīng)：2H2+O2＝2H2O電極反應(yīng)為（電解質(zhì)溶液為KOH溶液）負(fù)極：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；正極：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；疑難點撥一、原電池的正、負(fù)極的判斷方法：1、由組成原電池的兩極的電極材料判斷。一般是活潑的金屬是負(fù)極，活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬是正極。注意：如Mg、Al與NaOH溶液形成原電池；Fe、Cu與濃硝酸形成原電池。都是相對不活潑金屬作負(fù)極。2、根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷。電流是由正極流向負(fù)極，電子流動方向是由負(fù)極流向正極。3、根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定向流動方向判斷。在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽離子移向的極是正極，陰離子流向的極為負(fù)極。4、根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷。原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。二、原電池電極反應(yīng)的書寫方法原電池反應(yīng)所依托的化學(xué)反應(yīng)原理是氧化還原反應(yīng)，書寫電極反應(yīng)的方法歸納如下：1、寫出總化學(xué)反應(yīng)方程式（即氧化還原反應(yīng)方程式）；2、根據(jù)總反應(yīng)方程式從電子得失（或元素化合價升降）的角度，將總反應(yīng)分成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)；3、氧化反應(yīng)在負(fù)極發(fā)生，還原反應(yīng)在正極發(fā)生，注意介質(zhì)可能參與反應(yīng)；4、驗證；兩電極反應(yīng)式相加所得式子和原化學(xué)方程式相同，則書寫正確。典例剖析【例1】把a、b、c、d四塊金屬浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池，若a、b相連時，a為負(fù)極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序為A．a(chǎn)>b>c>d>c>d>b>a>b>d>d>c>a解析：根據(jù)原電池原理：作為負(fù)極的金屬活動性比正極的金屬活動性強，電子流動方向是由負(fù)極流向正極，電流方向與電子流動方向相反，因此依次作出判斷：活潑性a>b;c>d;a>c;d>b。答案為B?！纠?】在用Zn片、Cu片和稀硫酸組成的原電池裝置中，經(jīng)過一段時間工作后，下列說法正確的是A．鋅片是正極，銅片上有氣泡產(chǎn)生B．電流方向是從鋅片流向銅片C．溶液中硫酸的物質(zhì)的量濃度減小D．電解質(zhì)溶液的pH保持不變解析：活潑金屬鋅為負(fù)極，電流方向由正極到負(fù)極，與電子流動方向相反，隨著H+消耗，pH逐漸增大。答案為C【例3】美國阿波羅宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電源，其構(gòu)造如圖所示：a、b兩個電極均由多孔碳制成，通入的氣體由孔隙中逸出，并在電極表面放電。(1)a是__極，b是__極．電極反應(yīng)式分別是_____________、______________。(2)飛船上宇航員的生活用水由燃料電池提供．已知這種電池發(fā)1度電能生成350g水，試計算能量的轉(zhuǎn)化率。（已知：2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（1）；＝－572kJ/mol）（3）這種電池的輸出電壓為，用它使標(biāo)有“

”的小燈泡發(fā)光1h，需要消耗標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的H2多少升？解析：(1)a中的H2失去電子被氧化，是負(fù)極；b中的O2得到電子被還原，是正極．兩電極的反應(yīng)分別是：(2)由方程式：2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（1）；＝－572kJ/mol可知，發(fā)生350g液態(tài)水放出的熱量為：kJ．這過程中產(chǎn)生的電能是1度，即kJ，因此能量轉(zhuǎn)化率為：．(3)燈泡連續(xù)發(fā)光1h，消耗的電能：，產(chǎn)生這些電能需要消耗化學(xué)能：．這過程中消耗標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氫氣的體積：L．【例4】1991年我國首創(chuàng)以鋁－空氣－海水電池作為能源的新型海水標(biāo)志燈，以海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流，只要把燈放入海水中數(shù)分鐘，就會發(fā)出耀眼的白光，其總反應(yīng)方程式為：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,則該電源的負(fù)極材料為，正極材料為，負(fù)極反應(yīng)正極反應(yīng)。解析：Al、O2（空氣）之間的氧化還原反應(yīng)為：4Al+3O2=Al2O3.將該反應(yīng)與原電池原理、鋁的導(dǎo)電性等知識進(jìn)行綜合分析可知，鋁既是負(fù)極產(chǎn)物，又是反應(yīng)材料，O2是正極反應(yīng)物，正極材料應(yīng)該選擇還原性比鋁弱的導(dǎo)電性強的材料，如石墨等鋁、O2的氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)分別為：Al–3e-=Al3+,O2+2H2O+4e-=4OH-答案：鋁石墨負(fù)極反應(yīng)：Al–3e-=Al3+，O2+2H2O+4e-=4OH-【例5】（2005年江蘇高考化學(xué)題）高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列敘述不正確的是A．放電時負(fù)極反應(yīng)為：Zn-2e—+2OH—=Zn(OH)2B．充電時陽極反應(yīng)為：Fe(OH)3-3e—+5OH—=FeO42－+4H2OC．放電時每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1molK2FeO4被氧化D．放電時正極附近溶液的堿性增強解析：高鐵電池放電(原電池)時的負(fù)極反應(yīng)為3Zn+6OH—-6e—=3Zn(OH)2，正極反應(yīng)為2FeO42－+8H2O+6e－==2Fe(OH)3+10OH—；充電(電解池)時的陰極反應(yīng)為3Zn(OH)2+6e－==3Zn+6OH—，陽極反應(yīng)為2Fe(OH)3+10OH—-6e－==2FeO42－+8H2O。從而不難分析出答案為C。知能訓(xùn)練一、選擇題1．隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是A．利用電池外殼的金屬材料B．防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染C．不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品D．回收其中石墨電極2．廢電池處理不當(dāng)不僅造成浪費，還會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，對人體健康也存在極大的危害。有同學(xué)想變廢為寶，他的以下想法你認(rèn)為不正確的是A．把鋅皮取下洗凈用于實驗室制取氫氣B．碳棒取下洗凈用作電極C．把銅帽取下洗凈回收利用D．電池內(nèi)部填有氯化銨等化學(xué)物質(zhì)，將廢電池中的黑色糊狀物作化肥用3、下列變化中屬于原電池的是A.在空氣中金屬鋁表面迅速氧化形成保護(hù)層B.白鐵(鍍鋅)表面有劃損時,也能阻止鐵被氧化C.紅熱的鐵絲與水接觸表面形成藍(lán)黑色保護(hù)層D.鐵與稀硫酸反應(yīng)時,加入少量硫酸銅溶液時,可使反應(yīng)加速4、實驗室中欲制氫氣,最好的方法是A.純鋅與稀硫酸反應(yīng)B.純鋅與濃硫酸反應(yīng)C.純鋅與稀鹽酸反應(yīng)D.粗鋅(含鉛、銅雜質(zhì))與稀硫酸反應(yīng)5、鐵制品上的鉚釘應(yīng)該選用下列哪些材料制成A.鋁鉚釘B.銅鉚釘C.鋅鉚釘D.錫鉚釘6、由銅、鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質(zhì)溶液的pH怎樣變化A．不變B.先變小后變大C.逐漸變大D.逐漸變小7、對銅-鋅-稀硫酸構(gòu)成的原電池中,當(dāng)導(dǎo)線中有1mol電子通過時,理論上的兩極變化是①鋅片溶解了32.5g②鋅片增重了32.5g③銅片上析出1gH2④銅片上析出1molH2A.①③B.①④C.②③D.②④8、X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成的原電池時，Y為電池的負(fù)極，則X、Y、Z三種金屬的活動順序為>Y>ZB.X>Z>YC.Y>X>ZD.Y>Z>X9、將銅棒和鋁棒用導(dǎo)線連接后插入濃硝酸溶液中，下列敘述正確的是A.該裝置能形成原電池，其中鋁是負(fù)極B．該裝置能形成原電池，其中銅是負(fù)極C．該裝置不能形成原電池D.以上說法均不正確10、堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛使用，鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)為：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)﹦Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列說法錯誤的是A．電池工作時，鋅失去電子B．電池正極的電極反應(yīng)式為：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-﹦Mn2O3(s)+2OH-(aq)C．電池工作時，電子由正極通過外電路流向負(fù)極D．外電路中每通過電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g11、微型鋰電池可作植入某些心臟病人體內(nèi)的心臟起博器所用的電源，這種電池中的電解質(zhì)是固體電解質(zhì)LiI，其中的導(dǎo)電離子是I-.下列有關(guān)說法正確的是A．正極反應(yīng)：2Li-2e-=2Li＋B．負(fù)極反應(yīng)：I2+2e-=2I-C．總反應(yīng)是：2Li+I2=2LiID．金屬鋰作正極12、某原電池總反應(yīng)離子方程式為2Fe3＋+Fe=3Fe2＋能實現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是A.正極為銅，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液B.正極為銅，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)2溶液C.正極為鐵，負(fù)極為鋅，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3D.正極為銀，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為CuSO413、鋅錳干電池在放電時，電池總反應(yīng)方程式可以表示為：Zn+2MnO2+2NH4＋=Zn2＋+Mn2O3+2NH3+H2O在此電池放電時，正極（碳棒）上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是A.ZnB.碳棒C.MnO2和NH4＋D.Zn2＋和NH4＋14、氫氧燃料電池用于航天飛船，電極反應(yīng)產(chǎn)生的水，經(jīng)過冷凝后可用作航天員的飲用水，其電極反應(yīng)如下：負(fù)極：2H2+4OH--4e-=4H2O正極：O2+2H2O+4e-=4OH—，當(dāng)?shù)玫?.8L飲用水時，電池內(nèi)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為A.1.8mol二、填空題15、將鋅片和銅片插入某種電解質(zhì)溶液,鋅片和銅片用導(dǎo)線相連,形成原電池裝置。(1)若電解質(zhì)溶液是稀硫酸,則發(fā)生氧化反應(yīng)的是極(“鋅”、“銅”),銅極發(fā)生的反應(yīng)是,該電池的總反應(yīng)方程式是。(2)若電解質(zhì)溶液是硫酸銅溶液,在導(dǎo)線中電子是由極流向極,銅極上反應(yīng)的電極反應(yīng)方程式是,該電池總反應(yīng)方程式是。16、某同學(xué)想測定A、B、C三種金屬活動順序,他把這三種金屬放到相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸中,反應(yīng)速率都較慢,不易分辨出三者差異,現(xiàn)只有鹽酸一種化學(xué)試劑,應(yīng)該用什么方法迅速測出三種金屬的活動性順序?17、市場上出售的“熱敷袋”其中主要成分是鐵屑、碳粉和少量的NaCl、水等.熱敷袋在啟用前用塑料袋使之與空氣隔絕,啟用時,打開塑料袋輕輕揉搓,就會放出熱量,使用完后,會發(fā)現(xiàn)袋內(nèi)有許多鐵銹生成,回答:(1)熱敷袋放出的熱量來源于放出的熱量.(1)碳粉的作用是.(3)加入NaCl的作用是.(4)寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式.18、請設(shè)計一個原電池,其總反應(yīng)為:Zn+2Fe