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課時(shí)作業(yè)8　化學(xué)能與電能 一、選擇題 1．有關(guān)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(fù)極 B．在原電池中負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng) C．原電池工作時(shí)，陽(yáng)離子向正極方向移動(dòng) D．原電池中正極一定是不活潑金屬 【答案】　C 2．對(duì)化學(xué)電源的敘述正確的是(　　) A．化學(xué)電源比火力發(fā)電對(duì)化學(xué)能的利用率高 B．化學(xué)電源所提供的電能居于人類社會(huì)現(xiàn)階段總耗電量的首位 C．化學(xué)電源均是安全、無污染的 D．化學(xué)電源即為可充電電池 【解析】　由于是化學(xué)能與電能的直接轉(zhuǎn)化，節(jié)省了許多中間環(huán)節(jié)，所以化學(xué)電源對(duì)化學(xué)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(xué)電源一般較安全，但含重金屬的電源如果隨意丟棄，將會(huì)給環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染；有些化學(xué)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(yīng)物可不儲(chǔ)存在電池的內(nèi)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?qū)動(dòng)能源已研制成功 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(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是由外設(shè)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(zhuǎn)，同時(shí)A極逐漸變粗，B極逐漸變細(xì)，C為電解質(zhì)溶液，則A、B、C應(yīng)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(yáng)離子得到電子后在A極上析出；B極逐漸變細(xì)，說明B極為原電池的負(fù)極，失去電子后變成離子進(jìn)入溶液中。A和B中的反應(yīng)為Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，則A中A極變細(xì)，B中A極不變。C和D兩項(xiàng)中的反應(yīng)為Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，其中C中A極變細(xì)，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(shí)間，以下敘述正確的是(　　) A．兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生 B．甲中銅片是正極，乙中銅片是負(fù)極 C．兩燒杯中溶液的pH均增大 D．產(chǎn)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(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑；乙不能構(gòu)成閉合回路，不能形成原電池，只在鋅片上發(fā)生反應(yīng)：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(yīng)速率比乙的快。 【答案】　C 6．有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下： 由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是(　　) A．a(chǎn)>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>c 【解析】　裝置一是原電池，a極質(zhì)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(dòng)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(dòng)性順序?yàn)閐>a>b>c，故選C。 【答案】　C 7．按下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若x軸表示流入正極的電子的物質(zhì)的量，則y軸可以表示(　　) ①c(Ag＋)?、赾(NO)?、踑棒的質(zhì)量?、躡棒的質(zhì)量?、萑芤旱馁|(zhì)量 A．①③ B．②④ C．①③⑤ D．②④⑥ 【解析】　根據(jù)圖中裝置可判斷，F(xiàn)e、Ag、AgNO3構(gòu)成的原電池中，活潑金屬Fe為負(fù)極，Ag為正極，F(xiàn)e和硝酸銀之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以銀離子濃度減小，硝酸根濃度不變，①正確、②錯(cuò)誤；在負(fù)極上金屬鐵本身失電子，即a棒質(zhì)量減輕，③正確；正極b棒上析出金屬銀，即b棒質(zhì)量增加，④錯(cuò)誤；負(fù)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(zhì)量是增加了Fe，但是析出了Ag，在轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等情況下，析出的金屬質(zhì)量多，所以溶液質(zhì)量減輕，但不能為零，⑤錯(cuò)誤。A正確。 【答案】　A 8．已知空氣—鋅電池的電極反應(yīng)為 鋅片：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O； 碳棒：O2＋H2O＋2e－===2OH－， 據(jù)此判斷，鋅片是(　　) A．正極并被還原 B．正極并被氧化 C．負(fù)極并被還原 D．負(fù)極并被氧化 【解析】　Zn失電子作負(fù)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(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，若電解質(zhì)溶液是強(qiáng)堿溶液，下面關(guān)于甲烷燃料電池的說法正確的是(　　) A．負(fù)極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．負(fù)極反應(yīng)式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O C．隨著放電的進(jìn)行，溶液的氫氧根濃度不變 D．放電時(shí)溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng) 【解析】　O2＋2H2O＋4e－===4OH－應(yīng)為正極反應(yīng)式。燃料氧化生成的二氧化碳不可能從強(qiáng)堿溶液中逸出，它將進(jìn)一步反應(yīng)轉(zhuǎn)化成碳酸根。所以負(fù)極反應(yīng)式為CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。由于部分堿液和二氧化碳反應(yīng)，所以溶液的c(OH－)將減小。 【答案】　D 10．廢電池處理不當(dāng)不僅造成浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，對(duì)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(shí)驗(yàn)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(nèi)部填有NH4Cl等化學(xué)物質(zhì)，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(xué)肥料，但電池內(nèi)部還有其他有害物質(zhì)，如果用作化肥，會(huì)污染土壤，進(jìn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 裝置 現(xiàn)象 二價(jià)金屬A 不斷溶解　 C的質(zhì)量增加 A上有氣體產(chǎn)生 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題： (1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式是________________________________________________________________________。 (2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)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(dòng)性由強(qiáng)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(yīng)Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。 (1)選用________為負(fù)極，________為正極，電解質(zhì)溶液為____________。 (2)寫出電極反應(yīng)式：負(fù)極________________________，正極____________________。 (3)在方框中畫出裝置圖： 【解析】　題給反應(yīng)中Fe3＋得到電子生成Fe2＋(Fe3＋＋e－===Fe2＋)，是氧化劑，所以電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液；在此反應(yīng)中Cu失去電子生成Cu2＋(Cu－2e－===Cu2＋)，是還原劑，銅作負(fù)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(shí)，要標(biāo)出電解質(zhì)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(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2－NH4Cl混合溶液。 (1)該電池的負(fù)極材料是________。電池工作時(shí)，電子流向________(填“正極”或“負(fù)極”)。 (2)若ZnCl2—NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2＋，會(huì)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(fù)極是失電子的一極，Zn失電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極。(2)鋅與還原出來的Cu構(gòu)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(zhì)，所以應(yīng)選Zn將Cu2＋置換為單質(zhì)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(dāng)電解質(zhì)溶液為硫酸時(shí))和堿式[當(dāng)電解質(zhì)溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時(shí)]兩種。試回答下列問題： (1)酸式電池的電極反應(yīng)：負(fù)極________________，正極____________；電池總反應(yīng)：____________；電解質(zhì)溶液pH的變化________(填“變大”、“變小”或“不變”)。 (2)堿式電池的電極反應(yīng)：負(fù)極________________，正極______________；電池總反應(yīng)：________；電解質(zhì)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(dú)存在；酸性條件下與H＋結(jié)合生成H2O；負(fù)極上，H2失電子變?yōu)镠＋，H＋進(jìn)入電解質(zhì)溶液。電池總反應(yīng)為H2和O2生成H2O的反應(yīng)，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(dú)存在，堿性條件下與H2O分子結(jié)合生成OH－；負(fù)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(jié)合生成水。電池總反應(yīng)也是H2和O2生成水的反應(yīng)。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(xué)家最近研制出利用太陽(yáng)能產(chǎn)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(shù)：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(shí)，實(shí)現(xiàn)了光能轉(zhuǎn)化為________能。生成的氫氣用于制作燃料電池時(shí)，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為________能。分解海水的反應(yīng)屬于________反應(yīng)(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(zhì)， A極上發(fā)生的電極反應(yīng)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(yīng)式為________________________。 【解析】　(1)燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，分解海水的反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)。(2)燃料電池中，負(fù)極發(fā)生燃料失電子的氧化反應(yīng)，即2H2＋2O2－－4e－===2H2O，正極發(fā)生氧氣得電子的還原反應(yīng)，即O2＋4e－===2O2－，所以B極是正極，A極是負(fù)極，電子從負(fù)極流向正極，即從A極流出。 【答案】　(1)化學(xué)　電　吸熱 (2)負(fù)　流出　O2＋4e－===2O2－