1、第 3节 化学反应的利用第 2 课时 化学反应为人类提供能量一、选择题(本题包括 6小题,每小题 5分,共 30分)1.通常废旧电池中含有对环境有害的金属,所以提倡使用绿色电池,绿色电池不可能含有的金属是 ( )A.汞、镉、铅 B.锰、铜、锌C.锂、镍、铜 D.镍、铜、锰2.下列烧杯中盛放的都是稀硫酸,在铜电极上能产生气泡的是 ( )3.某原电池的总反应是 Zn+Cu2+=Zn2+Cu,该原电池的组成正确的是 ( )A B C D正极 Zn Fe Cu 碳棒负极 碳棒 Zn Zn Zn电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 ZnCl24.将等质量的两份锌粉 a、b 分别加入过量的稀硫酸
2、,同时向 a中加少量 CuSO4溶液,下图中产生 H2的体积 V(L)与时间 t(min)的关系,其中正确的是 ( )5.(双选)关于下图所示的原电池,下列说法正确的有 ( )A.锌是负极B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C.铜电极上发生的电极反应是 2H+2e-=H2D.反应过程中锌片逐渐溶解6.(能力挑战题)最早使用的化学电源是锌锰电池,即大家所熟悉的干电池,其结构如图所示:尽管这种电池的历史悠久,但对它的电化学过程尚未完全了解。一般认为,放电时,电池中的反应如下:E极:2MnO 2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-F极:Zn+2NH 4Cl-2e-=Zn(NH3)2Cl2+
3、2H+总反应式:2MnO 2+Zn+2NH4Cl=2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2,下列说法正确的是( )A.E极是电池的正极,发生的是氧化反应B.F极是电池的负极,发生的是氧化反应C.从结构上分析,锌锰电池应属于可充电电池D.锌锰电池内部发生的氧化还原反应是可逆的二、非选择题(本题包括 2小题,共 20分)7.(10分)理论上讲,任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”设计一个化学电池(正极材料用碳棒)回答下列问题:(1)该电池的负极材料是 ,发生 反应(填“氧化”或“还原”),电解质溶液是 ;(2)正极上出现的现象是 ;(3)若导线上
4、转移电子 1 mol,则生成银 克。8.(10分)反应 Fe+H2SO4=FeSO4+H2的能量变化趋势,如下图所示:(1)该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。(2)若要使该反应的反应速率加快,下列措施可行的是 (填字母)。a.改铁片为铁粉b.改稀硫酸为 98%的浓硫酸c.升高温度(3)若将上述反应设计成原电池,铜为原电池某一极材料,则铜为 极(填“正”或“负”)。铜片上发生的现象为 ,该极上发生的电极反应式为 ,外电路中电子由 极(填“正”或“负”,下同)向 极移动。答案解析1.【解析】选 A。废旧电池的危害主要集中在其中所含的少量的重金属上,如铅、汞、镉等。这些有毒物质通过各种途径进入
5、人体内,长期积蓄难以排除,损害神经系统、造血功能和骨骼,甚至可以致癌,绿色电池不可能含有这些金属。2.【解析】选 A。锌和铜构成原电池,锌作负极,铜作正极,铜电极上产生氢气,A 正确;虽然 Ag和 Cu金属活泼性不同,但是无论是 Ag还是 Cu均不能和稀硫酸发生反应,C 与稀硫酸也不反应,故B、C 不能构成原电池;D 中没有形成闭合回路。3.【解析】选 C。由总反应:Zn+Cu 2+=Zn2+Cu可知原电池中,Zn 应作负极,比 Zn活泼性差的金属 Cu或 Fe或非金属碳棒可作正极,电解质溶液应为可溶性铜盐溶液,所以 A、B、D 项错误,C 项正确。4.【解析】选 A。a 中加入 CuSO4溶
6、液,被置换出的铜覆盖在 Zn的表面,形成原电池,产生 H2的速率加快,反应所需时间缩短,但置换铜时消耗了一部分锌,故与稀硫酸反应的锌的质量减少,完全反应后生成的 H2的量比 b少,答案为 A。【易错提醒】(1)两份锌粉是等质量的锌粉,而硫酸过量,所以加入硫酸铜之后会与一部分锌粉发生反应而导致产生氢气的体积减小。(2)加入硫酸铜会形成原电池而加快反应速率而并非加入硫酸铜溶液后将原溶液稀释而减小了反应速率。5.【解析】选 A、D。该原电池中,锌的活泼性大于铜,所以锌作负极,铜作正极;正极上铜离子得电子发生还原反应,电极反应式为 Cu2+2e- Cu;负极上锌失电子生成锌离子进入溶液,所以锌片逐渐溶
7、解;外电路中,电子从负极锌沿导线流向正极铜;盐桥中的阴离子向硫酸锌溶液中迁移,阳离子向硫酸铜溶液中迁移。6.【解析】选 B。由于 F极失电子,所以 F极应该是电池的负极,发生的是氧化反应;锌锰干电池不是可充电电池,属于一次电池,所以内部发生的氧化还原反应不是可逆的。7.【解析】(1)根据电池的总反应,可知一般是失电子的物质作电源的负极,所以负极材料应该是铜电极,发生氧化反应,负极铜电极应该可以与电解质溶液反应,所以根据反应电解质溶液应该是一个可溶性的银盐溶液,所以是 AgNO3溶液。(2)正极上的反应是溶液中的银离子得到电子变成银单质,所以正极上的现象是碳棒上出现银白色物质。(3)当导线上转移
8、 1 mol电子的时候,正极上会析出 1 mol银单质,所以正极上生成的银的质量是 108 g。答案:(1)Cu 氧化 AgNO 3溶液(2)碳棒上出现银白色物质(3)1088.【解析】(1)由于反应物的能量比生成物的能量高,所以整个反应是一个放热反应。(2)将铁片改成铁粉,可以增大铁与稀硫酸的接触面积,可以增大反应速率;浓硫酸在常温下可以使铁片钝化,且浓硫酸即使与铁反应也不会产生氢气;升高温度可以加快反应速率。(3)若将上述反应设计成原电池,则由于铁比铜的活动性强,则铜作正极,铁作负极,溶液中的氢离子在铜片上得电子,产生氢气;该极的电极反应为 2H+2e-=H2,外电路中电子的流向应该是从负极流向正极。答案:(1)放热 (2)a、c(3)正 有大量气泡产生 2H +2e-=H2 负 正【技法小结】书写电极反应式的规律和技巧(1)负极的电极反应较简单,可先写负极的电极反应式,但要注意溶液中的某些阴离子(阴离子要向负极移动)与负极产生的离子可能发生复分解反应时,要合到一起写。(2)原电池总反应式=负极的电极反应式+正极的电极反应式。用总反应式减负极反应式,即得正极反应式。书写过程中要注意得失电子数一定相等。
