資源簡介

第一節　化學反應與能量變化
課時2 化學反應與電能
(一)基礎鞏固
1.(2023·廣東廣州,改編)近年來,我國科學技術迅猛發展。下列設備工作時,將化學能轉化為電能的是 (　　)
A.微波爐　　　　　 B.硅太陽能電池
C.電動車電池充電 D.鋰離子電池
解析:微波爐工作時,將電能轉化為內能,故A項錯誤;硅太陽能電池工作時,將太陽能轉化為電能,故B項錯誤;電動車電池充電時,將電能轉化為化學能,故C項錯誤;鋰離子電池工作時,將化學能轉化為電能,故D項正確。
答案:D
2.(2024·廣東佛山南海區石門中學月考)下列各組材料組成如圖所示裝置,能構成原電池且M作正極的是 (　　)
選項 M N P
A Zn Cu 稀硫酸
B Ag Zn 蔗糖溶液
C Ag Fe FeCl3溶液
D Al Mg NaOH溶液
解析:Zn、Cu和稀硫酸構成的原電池中Zn是負極,Cu是正極,即M作負極,A項不符合題意;蔗糖是非電解質,不能構成原電池,B項不符合題意;Ag、Fe和FeCl3溶液構成的原電池中Fe是負極,Ag是正極,即M作正極,C項符合題意;Al與NaOH溶液能發生反應,Mg、Al和NaOH溶液構成的原電池中Mg是正極,Al是負極,即M作負極,D項不符合題意。
答案:C
3.下面是四個化學反應,理論上不可用于設計原電池的化學反應是 (　　)
A.2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
B.2H2+O22H2O
C.Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3↑
D.CH4+2O2CO2+2H2O
答案:C
4.汽車的啟動電源常用鉛酸蓄電池,其放電時的原電池反應如下:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O,根據此反應判斷,下列敘述中正確的是 (　　)
A.Pb是正極
B.PbO2得電子,被氧化
C.負極反應是Pb+S-2e-PbSO4
D.電池放電時,溶液的酸性增強
解析:從鉛酸蓄電池的放電反應可以看出,放電過程中Pb失去電子變為Pb2+,發生氧化反應,因而Pb是負極;PbO2得到電子發生還原反應,被還原;反應過程中消耗了H2SO4,使溶液的酸性減弱,故C項正確。
答案:C
5.(2024·廣東廣州高一期末)如圖所示為Mg-空氣電池裝置,下列有關說法正確的是 (　　)
A.該電池可將化學能轉化為電能
B.電池工作時,空氣在碳材料電極上發生氧化反應
C.外電路中電子流向:碳材料電極→導線→鎂電極
D.負極反應為:Mg-2e-Mg2+
解析:Mg的金屬活動性強,作原電池負極,電極反應為Mg-2e-+2OH-Mg(OH)2,通入空氣的碳材料作原電池正極,電極反應為O2+2H2O+4e-4OH-,據此解答。該裝置為原電池,可將化學能轉化為電能,A項正確;原電池中正極得到電子發生還原反應,B項錯誤;原電池工作時,外電路電子由負極流向正極,則外電路電子由Mg電極經導線流向碳材料電極,C項錯誤;根據分析可知,負極電極反應為Mg-2e-+2OH-Mg(OH)2,D項錯誤。
答案:A
6.(2024·廣東深圳高一期中)銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源,電池裝置如圖所示,其電極分別為Ag2O、Zn,電解質溶液為KOH溶液,總反應為Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2,已知Zn(OH)2難溶于水。下列說法中正確的是 (　　)
A.負極上發生的反應是Zn-2e-Zn2+
B.工作時,Ag2O電極發生還原反應
C.工作時,電子由Zn電極經過電解質溶液流向Ag2O電極
D.原電池放電時,電解質溶液的堿性不變
解析:根據電池總反應知,Zn失電子發生氧化反應而作負極,負極發生反應Zn+2OH--2e-Zn(OH)2,Ag2O作正極,正極發生反應Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-,放電時,電解質溶液中陰離子向負極移動,陽離子向正極移動,據此分析解答。負極上Zn電極失電子發生氧化反應,電極反應為Zn+2OH--2e-Zn(OH)2,A項錯誤;工作時,Ag2O電極得到電子發生還原反應,B項正確;工作時,電子經過外電路由Zn電極流向Ag2O電極,電子不能進入電解質溶液,C項錯誤;根據總反應Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2可知,原電池放電時消耗水,電解質溶液的堿性增強,D項錯誤。
答案:B
(二)拓展提高
7.小穎用如圖所示裝置研究原電池原理,下列說法中錯誤的是 (　　)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
A.若將圖Ⅰ裝置的Zn、Cu直接接觸,Cu片上能看到氣泡產生
B.圖Ⅱ裝置中S向Cu片移動
C.若將圖Ⅱ裝置中的Zn片改為Mg片,Cu片上產生氣泡的速率增大
D.圖Ⅱ與圖Ⅲ裝置中正極生成物的質量比為 1∶32時,Zn片減小的質量相等
解析:Zn、Cu直接接觸就能構成閉合回路而形成原電池,Cu片上可看到有氣泡產生,A項正確;S帶負電荷,應該向負極(Zn片)移動,B項錯誤;由于Mg的失電子能力強于Zn,所以將Zn片改為Mg片后,電子轉移速率增大,生成H2的速率也增大,C項正確;假設圖Ⅱ裝置中正極產生2 g H2,則轉移2 mol電子,消耗負極65 g Zn,而圖Ⅲ裝置中正極析出64 g Cu,也轉移2 mol電子,消耗負極65 g Zn,故Zn片減小的質量相等,D項正確。
答案:B
8.(2023·廣東惠州)中國科學院科學家設計出一套利用SO2和太陽能綜合制氫方案,其基本工作原理如圖所示,下列說法錯誤的是 (　　)
A.該電化學裝置中,Pt電極作正極
B.BiVO4電極上的電極反應為S-2e-+2OH-S+H2O
C.Pt電極的電勢高于BiVO4電極的電勢
D.電子流向:Pt電極→外電路→BiVO4電極
解析:根據題圖可知,BiVO4電極為負極,所以Pt電極發生還原反應作正極,故A項正確;BiVO4電極發生氧化反應,電極反應為S-2e-+2OH-S+H2O,故B項正確;Pt電極為正極,BiVO4電極為負極,所以Pt電極電勢高于BiVO4電極,故C項正確;電子從BiVO4電極(負極)經導線流向Pt電極(正極),且不能進入溶液,故D項錯誤。
答案:D
9.把A、B、C、D四種金屬按下表所示裝置進行實驗。
裝置
現象 二價金屬A不斷溶解 C的質量增加 A上有氣體產生
根據實驗現象回答下列問題。
(1)裝置甲中負極的電極反應是 　　　　　　　　　　。
(2)裝置乙中正極的電極反應是 　　　　　　　　　　。
(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 　　　　　　　　　　。
解析:裝置甲中,二價金屬A不斷溶解,說明該裝置構成了原電池,且A失電子發生氧化反應而作負極,B作正極。裝置乙中C的質量增加,說明C上銅離子得電子發生還原反應,則C作原電池正極,B作負極。裝置丙中A上有氣體產生,說明A上氫離子得電子發生還原反應,則A作原電池正極,D作負極,隨著H+的消耗,溶液pH變大。作原電池負極的金屬的活動性大于作正極的金屬的活動性,所以金屬活動性強弱順序是:D>A>B>C。
答案: (1)A-2e-A2+
(2)Cu2++2e-Cu
(3)變大
(4)D>A>B>C
(三)挑戰創新
10.(2022·廣東廣州,改編)電能在生產、生活中起著十分重要的作用。某學習小組的同學利用已經學習的氧化還原反應知識對電流的產生進行探究。
(1)【提出問題】可否讓氧化還原反應中某些帶電粒子的移動產生電流
【查閱資料】①導線中的電流是由于電子的定向移動產生的。②利用反應Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。
通過圖1特定裝置使氧化反應與還原反應分別在兩個不同的區域進行,可以使氧化還原反應中轉移的電子通過導體發生定向移動,形成電流。
　　　　圖1　　　　　　　　　　　圖2
如圖1所示,當插入稀硫酸的鋅片和銅片用導線連接時,由于鋅比銅活潑,與稀硫酸作用容易失去電子,被氧化成鋅離子而進入溶液,鋅片:Zn-2e-Zn2+(氧化反應);電子由鋅片通過導線流向銅片,溶液中的氫離子從銅片獲得電子,被還原成氫原子,氫原子結合成氫分子從銅片上放出,銅片: (還原反應)。
(2)【實驗探究】利用鐵與硫酸銅溶液的反應(Fe+CuSO4FeSO4+Cu)產生電流。第一步:按圖2組成實驗裝置,用導線將銅片與電流表正極接線柱相連接,用導線將鐵片與電流表負極接線柱相連接;第二步:向燒杯中加入硫酸銅溶液;第三步:觀察到電流表指針偏轉,　　　片逐漸溶解,溶液由藍色逐漸變為　 色。
(3)【交流反思】兩個金屬片區域發生的反應分別
為:　　　　　　　　　(氧化反應),　　　　　　　　　(還原反應)。
解析: (1)銅片作正極,發生還原反應,氫離子得電子,生成氫氣,電極反應為2H++2e-H2↑。
(2)由鐵與硫酸銅溶液的反應(Fe+CuSO4FeSO4+Cu)產生電流可知,鐵作負極,觀察到電流表指針偏轉,鐵片逐漸溶解,生成亞鐵離子,溶液由藍色逐漸變為淺綠色。
(3)在反應中,鐵作負極,發生氧化反應,電極反應為Fe-2e-Fe2+;銅作正極,銅離子得電子,發生還原反應,電極反應為Cu2++2e-Cu。
答案: (1)2H++2e-H2↑
(2)鐵　淺綠
(3)Fe-2e-Fe2+　Cu2++2e-Cu
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第六章　　化學反應與能量
2
2門世2有
3厚
課堂建構
鋅錳干電池、二次電池、燃料電池
化學
電池
較不活潑的金
正極
屬或能導電的
還原
電子
電流
原
非金屬
反應
流入
流出
電材
極料
電流
電流
流向
負極
活潑的金屬
氧化
電子
電流
反應
流出
流入
應用
比較金屬活動性強弱、設計原電池

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