化學(xué)能與電能知識檢測題

雷范軍

可能用到的相對原子質(zhì)量：Hl C 12 N 14 0 16 Na 23 Mg 24 Al 27 S 32Cl 35.5 K 39

Ca 40

Cr 52 Fe 56

Cu 64

一、選擇題（本題共7小題，每小題6分，共42分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)最符合題目要求）

1.下列設(shè)備工作時(shí)，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是（

）。

A.硅太陽能電池

B.燃?xì)庠?/p>

C.鋰離子電池

D.太陽能集熱器

2.下列裝置可以構(gòu)成原電池的是（

）。

3.原電池原理的發(fā)現(xiàn)和各式各樣電池裝置的發(fā)明是化學(xué)對人類的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。關(guān)于如圖1所示原電池的說法正確的是（

）。

A.將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置

B.電子由銅片經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片

C.鋅片為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)

D.銅片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2+ +2e-==Cu

4.有a、b、c、d四種金屬，用導(dǎo)線兩兩相連插入稀硫酸中，可以組成原電池。a、b相連時(shí)，a為負(fù)極;c、d相連時(shí)，電流由d到c;a、c相連時(shí)，a極發(fā)生氧化反應(yīng).b、d相連時(shí)，b極有大量氣泡生成。則四種金屬的活動性按由強(qiáng)到弱順序排列的是（

）。

A.a>b>c>d

B.a>c>d>b

C.c>a>b>d

D.b>d>c>a

5.已知空氣一鋅電池的電極反應(yīng)為：

鋅片：2n+2OH- -2e--ZnO+ H2O

碳棒：1/2O2+H2O+2e==2OH一

據(jù)此判斷，鋅片是（

）。

A.負(fù)極，被氧化

B.正極，被氧化

C.負(fù)極，被還原

D.正極，被還原

6.圖2為發(fā)光二極管連接檸檬電池裝置，下列說法正確的是（

）。

A.鐵環(huán)作為檸檬電池的正極

B.電子由發(fā)光二極管經(jīng)導(dǎo)線流向鐵環(huán)

C.可將檸檬替換成盛裝乙醇溶液的裝置

D.負(fù)極的電極反應(yīng)為Fe- 2e==Fe2+

7.某種氫氧燃料電池已經(jīng)成功應(yīng)用在城市公交汽車上，其電池構(gòu)造如圖3所示。下列說法正確的是（

）。

A.供電時(shí)的總反應(yīng)為2H2+O2=點(diǎn)燃=2H2O

B.多孔金屬a作負(fù)極，是電子流人的極

C.電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中OH-移向a極

D.正極的電極反應(yīng)式為02 +4e- +4H+-2H2O

二、非選擇題（本題包括4小題，共58分）

8.（14分）化學(xué)電源的發(fā)明是化學(xué)對人類的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。

（1）將鋅片、銅片按照如圖4所示裝置連接，銅片做

極（填“正”或“負(fù)”），外電路電子的流向?yàn)椋ㄌ睢癈u→導(dǎo)線→Zn”或“Zn→導(dǎo)線→Cu”）。

（2）某興趣小組做完實(shí)驗(yàn)后，在讀書卡片上記下結(jié)論。其中正確的一組是一。

①H+向負(fù)極移動

②Cu極上有H2產(chǎn)生

③若有1 mol電子流過導(dǎo)線，則產(chǎn)生的H 2為0.5 mol

④正極的電極反應(yīng)式為Zn- 2e-——2n2+

（3）若將裝置中的稀硫酸用CuSO4溶液替代，則相應(yīng)原電池的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為___ 。

（4）下列化學(xué)反應(yīng)通過原電池裝置，可實(shí)現(xiàn)化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的是____（填序號）。

9.（14分）如圖5，a、b、c三個(gè)燒杯中分別盛有相同物質(zhì)的量濃度的稀硫酸。（l）a中反應(yīng)的離子方程式為

。（2）b中作正極的金屬是____ ，該電極上看到的現(xiàn)象為____ 。

（3）e中作負(fù)極的金屬是_____ ，該電極反應(yīng)方程式為______ 。

（4）現(xiàn)有未知金屬A，將A與Fe用導(dǎo)線相連后放入稀硫酸中，觀察到A上有氣泡，在A上發(fā)生_____ 反應(yīng)（填“氧化”或“還原”）。A與Fe的金屬活動性大小順序?yàn)锳 ____Fe（填“>”或“<”或“=”）。

10.（15分）化學(xué)電源在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用，請回答下列問題：

（1）根據(jù)構(gòu)成原電池的本質(zhì)判斷，下列方程式正確且能設(shè)計(jì)成原電池的是____。

（2）為了探究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖6所示兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置。下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的說法正確的是____ 。

A.裝置工中溫度計(jì)的示數(shù)高于裝置Ⅱ中溫度計(jì)的示數(shù)

B.裝置I和裝置Ⅱ中溫度計(jì)的示數(shù)相等，且均高于室溫

C.裝置I和裝置Ⅱ中的氣泡均產(chǎn)生于鋅棒表面

D.裝置Ⅱ中產(chǎn)生氣體的速度比裝置I中的快

（3）對于鋅一銅一稀硫酸組成的原電池裝置，當(dāng)導(dǎo)線中有0.1 mol電子通過時(shí)，理論上的兩極變化是

。

①鋅片溶解了3.25 g

②鋅片增重3.25 g

③銅片上析出O.1 g Hz

④銅片上析出0.1 mol H2

（4）將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，若該電池中兩電極的總質(zhì)量為80 g，T作一段時(shí)間后，取出兩電極，洗凈，干燥后稱重，總質(zhì)量為54 g，則產(chǎn)生氫氣的體積為____L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

（5）將鋁片和鎂片放人氫氧化鈉溶液中，負(fù)極反應(yīng)式為_____ 。

11.（15分）原電池原理的發(fā)現(xiàn)是儲能和供能技術(shù)的巨大進(jìn)步，是化學(xué)對人類的重大貢獻(xiàn)。

I.理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。請利用反應(yīng)“Cu+2 Ag+==2 Ag+ Cu2+”設(shè)計(jì)一個(gè)化學(xué)電池，回答下列問題：

（1）該電池的正極材料是 ____，負(fù)極材料是____ ，電解質(zhì)溶液是____ 。

（2）正極反應(yīng)式為____。

（3）若導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移電子2 mol，則生成銀____

g。

Ⅱ，將純鋅片和純銅片按照圖7所示方式插入100 mL相同濃度的稀硫酸中一段時(shí)間，回答下列問題：

（4）在相同時(shí)間內(nèi)，兩燒杯中產(chǎn)生氣泡的速度：甲___ 乙（填“>”“<”或“一”）。

（5）該原電池的負(fù)極反應(yīng)式為____ 。電池工作時(shí)，溶液中SO4-向 ____ 極（填“正”或“負(fù)”）移動，電池工作完成后，溶液中SO2-濃度 ___（填“增大”或“減小”或“不變”）。

附加題：（15分）圖8是某化學(xué)興趣小組探究不同條件下化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。請回答下列問題：

（1）若電極a為Zn，電極b為石墨，當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀硫酸時(shí)，該電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式為_____ ;當(dāng)反應(yīng)中收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下672 mL氣體時(shí)，電池中所轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為____。

（2）現(xiàn)設(shè)計(jì)一燃料電池，以電極a為正極，電極b為負(fù)極，甲烷（CH4）為燃料，采用氫氧化鈉溶液為電解質(zhì)溶液，則氧氣應(yīng)通人_____ 極（填“a”或“b”），另一電極的電極反應(yīng)式為____ 。

（3）某種燃料電池的工作原理如圖9所示，a、b均為惰性電極。使用時(shí)，空氣從 ___ 口通人（填“A”或“B”）。

（4）某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖10所示的原電池，則正極的電極反應(yīng)式為____ ，當(dāng)導(dǎo)線中有3.01×l0 23個(gè)電子流過時(shí)，溶液質(zhì)量變化為____g。

參考答案與提示

1.C提示：硅太陽能電池是太陽能轉(zhuǎn)化為電能，A項(xiàng)錯(cuò)誤。燃?xì)庠罟ぷ鲿r(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，B項(xiàng)錯(cuò)誤。鋰離子電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，C項(xiàng)正確。太陽能集熱器是把太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

2.D提示：A項(xiàng)中蔗糖是非電解質(zhì)，不能形成閉合回路，錯(cuò)誤。B項(xiàng)沒有形成閉合回路，不能構(gòu)成原電池，錯(cuò)誤。C項(xiàng)沒有活動性不同的電極，不能構(gòu)成原電池，錯(cuò)誤。D項(xiàng)具備原電池構(gòu)成的四個(gè)條件，正確。

3.C提示：該裝置為原電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，A項(xiàng)錯(cuò)誤。原電池中，電子從負(fù)極流向正極，即由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片，B項(xiàng)錯(cuò)誤?；顫娦詮?qiáng)金屬作負(fù)極，負(fù)極上Zn失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，C項(xiàng)正確。銅片上發(fā)生的反應(yīng)為2H+ +2e==H2↑，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

4.B 提示：在原電池中，作原電池負(fù)極的金屬較活潑、作正極的金屬較不活潑，電流從正極沿導(dǎo)線流向負(fù)極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。a、b相連時(shí)，a為負(fù)極，則金屬活動性a>b;c、d相連時(shí)，電流方向?yàn)閐—c，則金屬活動性c>d;a、c相連時(shí)，a極發(fā)生氧化反應(yīng)，則金屬活動性a>c.b、d相連時(shí)，b極有大量氣泡生成，則金屬活動性d>b。通過以上分析知，金屬活動性強(qiáng)弱順序是a>c>d>b。

5.A 提示：鋅片發(fā)生反應(yīng)2n+2OH- -2e- -ZnO+ H2（），電極反應(yīng)中，鋅元素的化合價(jià)升高，被氧化，原電池中較活潑的金屬作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，則鋅為原電池的負(fù)極，被氧化。

6.D提示：銅線、鐵環(huán)插入檸檬，制成檸檬電池，由于活潑性Fe>Cu，所以銅線是檸檬電池的正極，鐵環(huán)是檸檬電池的負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤。電子由負(fù)極鐵環(huán)經(jīng)導(dǎo)線流向發(fā)光二極管，再由發(fā)光二極管流向銅線，B項(xiàng)錯(cuò)誤。乙醇溶液為非電解質(zhì)溶液，不能將檸檬替換成盛裝乙醇溶液的裝置，C項(xiàng)錯(cuò)誤。負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Fe - 2e==-Fe2+，D項(xiàng)正確。

7.C 提示：燃料電池中，通人燃料的一極為負(fù)極，還原劑失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子沿著導(dǎo)線流向正極;通入助燃物的一極為正極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，內(nèi)電路中陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極，燃料電池中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，能量轉(zhuǎn)化效率高。供電時(shí)的總反應(yīng)為2H2+O2==2H2O，不需要點(diǎn)燃，燃料電池中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A項(xiàng)錯(cuò)誤。多孔金屬a通人氫氣，作負(fù)極，是電子流出的極，B項(xiàng)錯(cuò)誤。按分析，電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中OH-移向a極，C項(xiàng)正確。堿性條件下，正極的電極反應(yīng)式為O2 +4e- +2H2O==4OH -，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

8.（1）正（2分） Zn→導(dǎo)線→Cu（2分）

（2）②③（4分）

（3） Zn+CuS04-ZnS04 +Cu（2分）

（4）②③④⑤（4分）

提示：（1）鋅片、銅片插入稀硫酸中，由于鋅比銅活潑，所以鋅做負(fù)極，銅做正極，外電路中電子由負(fù)極流向正極，即由鋅流向銅。

（2）2n和Cu形成的原電池中，Zn比Cu活潑，因此Zn作負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu作正極，電解質(zhì)溶液中的H+移向正極，并在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，原電池裝置中電子由Zn經(jīng)外電路流向Cu。正極的電極反應(yīng)為2H+ +2e-==-H2↑，因此有1 mol電子流過導(dǎo)線時(shí)，生成的H2為0.5 mol。

（3）將裝置中的稀硫酸用CuSO4溶液替代，則鋅和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸鋅和銅，反應(yīng)方程式為Zn+CuSO4 -ZnSO4 +Cu。

（4）能構(gòu)成原電池的反應(yīng)是放熱的氧化還原反應(yīng)，C+H2O（g）=高溫=CO+H2為吸熱反應(yīng)，不能設(shè)計(jì)成原電池，①錯(cuò)誤;CH4+2O2=點(diǎn)燃=CO2+2H2O為放熱的氧化還原反應(yīng)，可以設(shè)計(jì)成原電池，②正確;Fe+2Ag+==2 Ag+Fe2+為放熱的氧化還原反應(yīng)，可以設(shè)計(jì)成原電池，③正確;4Li+O2 +2H2O==4LiOH為放熱的氧化還原反應(yīng)，可以設(shè)計(jì)成原電池，④正確;Pb+PbO2+2H2 SO4==2PbSO4+2H2O為鉛酸電池中發(fā)生的反應(yīng)，⑤正確。

9.（I）Fe+2H+-Fe2+ +H2↑（2分）

（2）Cu（2分） 有氣泡產(chǎn)生（2分）

（3）2n（2分） Zn- 2e- -Zn2+（2分）

（4）還原（2分）《2分）

提示：（1）如圖5a，未構(gòu)成原電池裝置，僅為Fe與稀硫酸的置換反應(yīng)，故離子方程式為Fe+2 H+-Fe2++ H2↑。

（2）圖5b構(gòu)成原電池裝置，其中Fe的活動性比Cu強(qiáng)，故Cu為正極，F(xiàn)e為負(fù)極，正極上電解質(zhì)溶液中的H+得電子生成H2，現(xiàn)象為有氣泡生成。

（3）圖5c構(gòu)成原電池裝置，其中Zn的活動性比Fe強(qiáng)，故Zn為負(fù)極，F(xiàn)e為正極，負(fù)極的電極方程式為Zn- 2e==-Zn2+。

（4）某未知金屬A，將A與Fe用導(dǎo)線相連后放人稀硫酸溶液中，觀察到A上有氣泡，說明A的活動性比Fe弱，故A為正極，發(fā)生還原反應(yīng)。

10.（1）C（I分）

（2） AD（4分）

（3）①③（4分）

（2）裝置I中發(fā)生的是鋅的化學(xué)腐蝕，裝置Ⅱ形成銅鋅原電池;裝置工主要是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，裝置Ⅱ主要是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，則裝置工中溫度計(jì)的示數(shù)高于裝置Ⅱ中的示數(shù)，A項(xiàng)符合題意。兩個(gè)裝置溫度計(jì)中示數(shù)不相等，但均高于室溫，B項(xiàng)錯(cuò)誤。裝置Ⅱ?yàn)樵姵?，Cu為正極，銅的表面有氣泡產(chǎn)生，C項(xiàng)錯(cuò)誤。利用原電池反應(yīng)可以加快反應(yīng)速率，裝置Ⅱ中產(chǎn)生氣體的速率比裝置工中的快，D項(xiàng)正確。