高中化学 课时素养评价九 6.1.2 化学反应与电能(含解析)新人教版必修2

A.燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能 B.燃料电池中通入H2的一极作负极,发生氧化反应 C.在此循环中发生了反应:2H2O

2H2↑+O2↑

D.目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂

【解析】选C。此循环过程中利用太阳能将H2O分解为H2和O2,然后利用氢氧燃料电池,将化学能转化为电能,循环过程中并没有发生电解水的反应,C项错误。

7.(2019·广州高一检测)某小组为研究原电池原理,设计如图装置,下列叙述正确的是

( )

A.若X为Fe,Y为Cu,铁为正极

B.若X为Fe,Y为Cu,电子由铜片流向铁片 C.若X为Fe,Y为石墨,石墨棒上有红色固体析出 D.若X为Cu,Y为Zn,锌片发生还原反应

【解析】选C。Fe比Cu活泼,Fe作负极,电子从Fe流向Cu,故A、B错误;若X为Fe,Y为C,电解质为硫酸铜,则正极石墨棒上析出Cu,故C正确;Zn比Cu活泼,Zn作负极,发生氧化反应,故D错误。

8.将两极质量相同的铜棒和锌棒,用导线相连接后插入CuSO4溶液中,经过一段时间后,取出洗净后干燥并称重,两棒质量相差6.45 g,导线中通过的电子的物质的量为 ( ) A.0.1 mol B.0.2 mol C.0.3 mol

D.0.4 mol

-

【解析】选A。负极:Zn-2eZn,Zn失去2 mol电子减重65 g;正极:Cu+2e

2+2+-

- 5 -

Cu,Cu得到2 mol电子增重64 g。两极质量相差:65 g+64 g=129 g,现在两棒质量相差6.45 g,应转移0.1 mol电子。

【方法规律】解答原电池计算题的方法

(1)根据守恒法计算:其依据是电路中转移的电子数相等。

(2)根据总反应式计算:先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式计算。 (3)根据关系式计算:根据得失电子守恒关系,在已知量与未知量之间,建立计算所需的关系式。

二、非选择题(本题包括2小题,共30分)

9.(15分)铜锌合金是一种记忆合金,颜色为金黄色 , 俗称黄铜。因其极像黄金 ,不法商贩用来牟取暴利。铜锌也能设计成原电池(如图),该电池以硫酸铜为电解质溶液,

2+

(1)负极材料是什么?发生反应的类型是什么?写出电极反应式。锌片上的现象有哪些? 提示:CuSO4溶液为电解质溶液时,铜锌原电池的负极为锌,发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e

-

Zn,所以锌片不断溶解。

2+

(2)正极材料是什么?发生反应的类型是什么?如何书写电极反应式?铜片上的现象有哪些?该原电池总反应的离子方程式是什么?

提示:正极为铜,发生还原反应,电极反应式为Cu+2e应式为Zn+Cu

2+

2+

-

Cu,所以铜极不断变粗,原电池总反

Zn+Cu。

2+

(3)1 mol Zn完全反应时,通过电解质溶液的电子的数目是多少?通过导线的电子的数目是多少?

提示:0;2NA。电子不经过内电路,故通过电解质溶液的电子的数目是0。1 mol Zn失去2NA个电子,故通过导线的电子的数目是2NA。 【补偿训练】

市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝,启用时,打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后,会发现有大量铁锈存在。

(1)“热敷袋”放出的热量是利用铁发生了________反应放出热量。

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(2)炭粉的主要作用是____________________。 (3)加入氯化钠的主要作用是________________。 (4)木屑的作用是________________________。

【解析】由铁屑能在氧气中燃烧同时迅速放出大量的热,可推知铁在潮湿的情况下生锈时也会放出热量,只是比燃烧缓慢一些。日常生活中铁生锈过于缓慢,热量的释放也非常缓慢,难以察觉到。倘若提供适当的条件(如较浓的电解质溶液、导电且不活泼的固体物质)让铁成为原电池的负极材料,铁的氧化速率就会增大。木屑作用是让“热敷袋”产生的热量均匀地向外散失、传递。 答案:(1) 氧化

(2)作为导电的固体物质,让铁成为原电池的负极材料,铁的氧化速率就会增大 (3)提供较浓的电解质溶液,让铁成为原电池的负极材料,铁的氧化速率就会增大 (4)让“热敷袋”产生的热量均匀地向外散失、传递

10.(15分)氢气是未来最理想的能源之一,科学家最近研制出利用太阳能产生激光,并在二氧化钛(TiO2)表面作用使海水分解得到氢气的新技术:2H2O燃料电池。试回答下列问题:

(1)海水分解生成的氢气用于燃料电池时,实现________能转变为________能。水分解时,断裂的化学键为________键,分解海水的反应属于________反应(填“放热”或“吸热”)。 (2)氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30% KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下:2H2+4OH-4e________。

A. 供电时的总反应是2H2+O2

2H2O

--

2H2↑+O2↑。制得的氢气可用于

4H2O,O2+2H2O+4e

-

4OH,据此作出判断,下列说法中错误的是

-

B. 产物为无污染的水,属于环境友好型电池 C. 燃料电池的能量转化率可达100% D. H2在负极发生氧化反应 (3)有人以化学反应:2Zn+O2+4H

+

2Zn+2H2O为基础设计出一种原电池,移入人体内作为心脏

+

2+

起搏器的能源,它靠人体内血液中溶有一定浓度的O2、H进行工作。则原电池的负极材料是________,负极上发生反应的电极反应式为______ __________________________________。

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【解析】(1)海水分解生成的氢气用于燃料电池时,实现了化学能转变为电能。水分解时,断裂的化学键为共价键,分解海水的反应属于吸热反应。 (2)A、两个电极反应式相加,总电极反应式为2H2+O2

2H2O,故说法正确;B、根据A选项分析,

产物是H2O,对环境无污染,属于环境友好型电池,故说法正确;C、能量转化率不可能达到100%,故说法错误;D、氢气在负极被氧化,故说法正确。

(3)负极发生氧化反应,所以该原电池的负极材料是Zn,电极反应式为Zn-2e答案:(1)化学 电 共价 吸热 (2)C (3)Zn Zn-2e

--

Zn。

2+

Zn

2+

(20分钟 30分)

一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)

11.(原创题)实验探究是提高学习效果的有力手段。陈颖同学用如图所示装置研究原电池原理,下列说法错误的是

( )

A.若将图1装置的Zn、Cu下端接触,Zn片逐渐溶解,Cu片上能看到气泡产生 B.图2中H向Zn片移动

C.若将图2中的Zn片改为Mg片,Cu片上产生气泡的速率加快 D.图2与图3中,Zn片减轻的质量相等时,正极产物的质量比为1∶32

【解析】选B。Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池,Zn片逐渐溶解,Cu片上可看到有气泡产生,A项正确;H带正电荷,应该向正极Cu片移动,B项错误;由于Mg的失电子能力强于Zn,所以将Zn片改为Mg片后,电子转移速率加快,生成H2的速率也加快,C项正确;图2中假设负极消耗65 g Zn,则转移2 mol电子,正极产生2 g H2,而图3中负极消耗65 g Zn,也转移2 mol电子,则正极析出64 g Cu,正极产物的质量比为1∶32,D项正确。 12.某原电池结构如图所示,下列有关该原电池的说法正确的是( )

+

+

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