1、课时训练 10 化学能转化为电能一、原电池的构成及工作原理1.下列装置中,能构成原电池的是( )A.只有甲 B.只有乙C.只有丙 D.除乙均可以解析:甲装置不能构成闭合回路 ,乙装置两极材料相同,丁装置酒精不是电解质溶液,只有丙装置具备原电池的构成条件,故选 C。答案:C2.关于原电池的叙述中正确的是( )A.任何化学反应,均可以设计成原电池B.原电池是把化学能直接转化成电能的装置C.原电池的两极必须都是金属D.原电池都可以提供持续稳定的电流 ,应用十分广泛解析:原电池的基础反应是氧化还原反应 ;原电池的正极可以用石墨棒 ;原电池一般不能提供持续稳定的电流,因此应用受到限制。答案:B3.如图所
2、示,下列叙述正确的是( )A.铜是负极,铜片上有气泡产生B.铜片质量逐渐减少C.电流从锌片经导线流向铜片D.氢离子在铜片表面被还原解析:由图可知,Zn 为原电池负极,失去电子被氧化,电子经导线流向正极铜电极。溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为 H2。电子流向与电流方向相反。答案:D4.下列叙述是小明做完 Cu-Zn-H2SO4 原电池的实验后得出的结论和认识 ,其中正确的是( )A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属B.由铜、锌作电极与稀硫酸组成的原电池中铜是负极C.电子通过稀硫酸由锌流向铜,通过溶液时被氢离子得到而放出氢气D.铜锌原电池工作时,溶液的酸性降低解析:构成原电池负极和正
3、极的材料可以是活动性不同的两种金属,也可以是金属与导电的非金属。由铜、锌与稀硫酸组成的原电池中 Zn 是负极,Cu 是正极。Zn 失去的电子通过导线流向正极,H +在正极得电子生成 H2:2H+2e- H2,故溶液的酸性降低。故正确选项为 D。答案:D5.如图所示的原电池装置,X、 Y 为两个电极,电解质溶液为稀硫酸 ,外电路中的电子流向如图所示,对此装置的下列叙述正确的是( )A.外电路中的电流方向:X外电路 YB.若两个电极分别为 Zn 和石墨棒 ,则 X 为石墨棒,Y 为 ZnC.若两个电极都是金属,则它们的活动性为 XYD.X 极上发生的是还原反应,Y 极上发生的是氧化反应解析:由图可
4、知电子的流动方向是 X外电路Y, 则电流的方向应该为 Y 外电路X;X 为原电池的负极,Y 为正极,X 的活动性比 Y 的强;X 极上发生的是氧化反应,Y 极上发生的是还原反应。答案:C二、原电池原理的应用6.有 a、b、c、d 四个金属电极,有关的反应装置及部分反应现象如下:实验装置1 2 3 4a 极质量减小,b 极质量增加c 极有气体产生,b 极质量减小d 极溶解,c 极有气体产生电流从 a 极流向 d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )A.abcd B.bcdaC.dabc D.abdc解析:由装置 1 可知 a 作负极,金属性:ab; 由装置 2 可知 b 作负极,金属性:bc
5、; 由装置 3 可知d 作负极,金属性:dc;由装置 4 可知 d 作负极,金属性:da 。综上分析可得金属性 :dabc。答案:C7.有 A、B、C 、 D 四种金属,当 A、B 组成原电池时,电子流动方向 A B;当 A、D 组成原电池时,A 为正极;B 与 C 构成原电池时,电极反应式为 C2+2e- C,B-2e- B2+,则A、B、C 、D 金属性由强到弱的顺序为( )A.ABCD B.ABDCC.DABC D.DCAB解析:根据:“当 A、B 组成原电池时,电子流动方向 A B”可知金属性:AB;根据“当 A、D组成原电池时,A 为正极”可知金属性:DA;根据“B 与 C 构成原电
6、池时,电极反应式为 C2+2e-C,B-2e- B2+”可知金属性:BC, 综合可知金属性顺序为 DABC。答案:C8.A、B、D、E 为四种金属元素 ,有下列事实:水溶液中:A+B2+ A2+B;D+2H 2O D(OH)2+H2;以 B、E 为电极与 E 的盐溶液组成原电池,电极反应为 E2+2e- E,B-2e- B2+。由此可知 A2+、B 2+、D 2+、E 2+的氧化性强弱关系是( )A.D2+A2+B2+E2+B.A2+B2+D2+E2+C.D2+E2+A2+B2+D.E2+B2+A2+D2+解析:由信息知氧化性:B 2+A2+,D 能和水反应而 A、E 、B 不和水反应,所以有
7、金属活动性 D大于 A、B、E,B、E 组成的原电池中 B 失电子,则 B 的金属性大于 E 的。金属活动性越强,对应阳离子的氧化性就越弱,所以氧化性:E 2+B2+A2+D2+,选 D。答案:D9.某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题:(1)上述实验中发生反应的化学方程式有 ; (2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是; (3)实验室中现有 Na2SO4、MgSO 4、Ag 2SO4、K 2SO4 的 4 种溶液,可与上述实验中 CuSO4 溶液起相似作用的是 溶液。 解析:(2)稀硫酸与锌的反应过程中,若加入少量硫酸铜溶液,由
8、于锌能置换出铜,构成了 Cu-Zn-H2SO4 原电池 ,加快了锌反应的速率。(3)同理,Zn 与 Ag+反应也能置换出单质 Ag,构成 Ag-Zn-H2SO4 原电池,所以 Ag2SO4 溶液也可以达到同样效果。答案:(1)Zn+CuSO 4 Cu+ZnSO4、Zn+H 2SO4 ZnSO4+H2(2)CuSO4 与 Zn 反应产生的 Cu 与 Zn 形成 Cu-Zn 微电池,加快了氢气产生的速率(3)Ag2SO410.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,完成下列反应:Zn+CuSO 4 ZnSO4+Cu。(1)画出装置图,并标明各部分材料名称。(2)写出电极反应式:负极: ; 正极: 。
9、解析:设计原电池一定要满足原电池的构成条件。答案:(1)(2)Zn-2e- Zn2+ Cu 2+2e- Cu(建议用时:30 分钟)1.在理论上能设计原电池的化学反应是( )A.CuCl2+2NaOH 2NaCl+Cu(OH)2B.HCl+NaOH NaCl+H2OC.ICl+H2O HCl+HIOD.CH4+2O2 CO2+2H2O解析:只有自发的氧化还原反应在理论上才能设计成原电池。答案:D2.某原电池反应的离子方程式为 Zn+2H+ Zn2+H2,则下列说法正确的是( )A.HNO3 溶液可作电解质溶液B.在电解质溶液中电子从正极流向负极C.锌极质量不变D.石墨可作原电池的正极解析:硝酸
10、溶液不能作电解质溶液 ,因为硝酸与金属锌反应生成氮的氧化物,不生成氢气,A 选项错误;电解质溶液中无电子移动 ,B 选项错误;负极反应为 Zn-2e- Zn2+,金属锌的质量减少,C 选项错误。答案:D3.如图所示的装置中,M 为活动性顺序位于氢之前的金属,N 为石墨棒,关于此装置的下列叙述中不正确的是( )A.N 上有气体放出B.M 为负极,N 为正极C.是化学能转变为电能的装置D.导线中有电流通过,电流方向是由 M 到 N解析:M-稀硫酸-N 形成原电池时 ,M 电极失电子到 N 极,故电流方向是由 N 到 M,D 项错。答案:D4.如图所示装置,电流计 G 发生偏转 ,同时 A 极逐渐变
11、粗,B 极逐渐变细,C 为电解质溶液,则A、B、C 应是下列各组中的( )A.A 是 Zn,B 是 Cu,C 为稀硫酸B.A 是 Cu,B 是 Zn,C 为稀硫酸C.A 是 Fe,B 是 Ag,C 为 AgNO3 溶液D.A 是 Ag,B 是 Fe,C 为 AgNO3 溶液解析:该原电池中,A 极逐渐变粗,B 极逐渐变细,所以 B 作负极 ,A 作正极,B 的金属活动性大于A 的,所以排除 A、C 选项;A 极逐渐变粗,说明有金属析出,B 选项析出氢气,而不是金属,D 选项析出金属,所以 D 项符合题意。答案:D5.将金属 A 和金属 B 分别放入稀硫酸中有氢气生成。若将金属 A 和金属 B
12、相连后投入稀硫酸中发现 A 被腐蚀,B 未被腐蚀,关于 A、B 的叙述正确的是( )A.金属活动性:AAC.在后者装置中金属 A 发生还原反应,金属 B 发生氧化反应D.在后者装置中金属 B 的表面有明显气泡产生解析:后者形成原电池,A 作负极发生氧化反应被腐蚀,而 H+在正极 B 极上发生得电子还原反应,生成 H2。答案:D6.下列叙述中,正确的是( )原电池是把化学能转变成电能的一种装置原电池的正极发生氧化反应,负极发生还原反应不能自发进行的氧化还原反应通过原电池的装置可以实现石墨棒能用作原电池的正极反应 Cu+2Ag+ Cu2+2Ag 可以设计成原电池A. B.C. D.解析:原电池是把
13、化学能转化为电能的一种装置 ,它以自发的氧化还原反应为基础,所以Cu+2Ag+ Cu2+2Ag 可以设计成原电池,但原电池把氧化反应和还原反应分在两极上进行,在负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应,原电池形成时需要两个活动性不同的电极,可以都是金属,也可以是金属和导电的非金属,如石墨棒可以用作原电池的正极。答案:B7.等质量的两份锌粉 a、b,分别加入两支相同的试管中,然后加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸,同时向 a 中加入少量 CuSO4 溶液,则产生氢气的体积(V) 与时间(t)的关系用图像表示如下,其中正确的是( )解析:等质量的两份锌粉中,加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀
14、硫酸,同时向 a 中加入少量 CuSO4 溶液 ,则 a 中发生的反应有:Zn+Cu 2+ Zn2+Cu,Zn+2H+ Zn2+H2,由于置换出来的 Cu 与 Zn 在稀硫酸中构成原电池 ,所以,a 中的反应速率比 b 中的反应速率大,即反应完成所需的时间短,但 Cu2+消耗了少量的 Zn,a 中产生的 H2 比 b 中产生的 H2 少。b 中只发生反应 Zn+2H+ Zn2+H2。符合这些条件的图像就是 D。答案:D8.在铜-锌- 稀硫酸组成的原电池装置中,当导线中有 1 mol 电子通过时,理论上的两极变化是( )锌片溶解了 32.5 g 锌片增重 32.5 g 铜片上析出 1 g H2
15、铜片上析出 1 mol H2A. B. C. D.答案:A9.四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时,外电路电流从流向;相连时,为正极 ;相连时,上有气泡逸出 ;相连时,的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )A. B.C. D.解析:相连,电流从流出 ,则为正极,金属活动性: ;相连,为正极,金属活动性:;相连,上有气泡逸出,则上为 H+放电,为正极,金属活动性: ;相连,的质量减少,则为负极,金属活动性:。故四种金属活动性由大到小的顺序为 ,B 项正确。答案:B10.如图所示,杠杆 AB 两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球,调节杠杆使其在水中
16、保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入浓 CuSO4 溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化)( )A.杠杆为导体和绝缘体时,均为 A 端高 B 端低B.杠杆为导体和绝缘体时,均为 A 端低 B 端高C.当杠杆为绝缘体时,A 端低 B 端高; 为导体时,A 端高 B 端低D.当杠杆为绝缘体时,A 端高 B 端低; 为导体时,A 端低 B 端高解析:根据题意,若杠杆为绝缘体 ,滴入 CuSO4 溶液后,Cu 在铁球表面析出,铁球质量增大,B 端下沉;若杠杆为导体,滴入 CuSO4 溶液后,形成原电池,Cu 在铜球表面析出,A 端下沉。答案:D11.
17、分别按下图甲、乙所示装置进行实验,图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸,乙中 G为电流计。请回答下列问题:(1)以下叙述中,正确的是 。 A.甲中锌片是负极,乙中铜片是正极B.两烧杯中铜片表面均有气泡产生C.两烧杯中溶液的 pH 均增大D.产生气体的速率甲中比乙中慢E.乙中外电路的电流方向为 ZnCu(2)变化过程中能量转化的形式主要是:甲为 ;乙为 。 (3)在乙实验中,某同学发现不仅在铜片上有气体产生,而且在锌片上也产生了少量气体 ,分析其原因可能是 。 (4)在乙实验中,如果把稀硫酸换成硫酸铜溶液,请写出铜电极的电极反应方程式 : 。 解析:(1)甲烧杯中没有形成原电池,在 Zn 片上有气体生成,而乙烧杯中形成原电池,铜片上有气体生成,且生成气体的速率大于甲烧杯,电流方向是由 Cu 经外电路流向 Zn。综上分析,C、D 项正确。(4) 将稀硫酸换成硫酸铜溶液 ,负极反应不变 ,正极为 Cu2+得电子生成单质Cu。答案:(1)CD(2)化学能转化为热能 化学能转化为电能(3)锌片不纯,在锌片上形成了原电池(4)Cu2+2e- Cu
