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化学必修 第二册专题6 化学反应与能量变化第三单元 化学能与电能的转化第1课时同步测试题
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这是一份化学必修 第二册专题6 化学反应与能量变化第三单元 化学能与电能的转化第1课时同步测试题，共7页。试卷主要包含了下列有关原电池的叙述中正确的是，1ml,则N=6，依据氧化还原反应等内容，欢迎下载使用。
基础巩固
1.下列有关原电池的叙述中正确的是( )。
A.把电能转变为化学能的装置
B.活泼金属作正极,不活泼金属或非金属作负极
C.外电路中电子从负极流向正极
D.正极发生氧化反应
答案:C
2.如下图,下列装置能形成原电池的是( )。
答案:C
解析:A中没有形成闭合回路,故不能形成原电池;B中酒精不是电解质;C可以构成原电池;D中只有一个电极,且没有形成闭合回路。
3.等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸,同时向a中加入少量的CuSO4溶液。下列各图表示的是产生H2的体积V与时间t的关系,其中正确的是( )。
答案:A
解析:a中发生的反应有:Zn+Cu2+Zn2++Cu,Zn+2H+Zn2++H2↑,置换出的Cu与Zn在稀硫酸中构成原电池,a中的反应比b中的反应快,反应完成所需的时间短,但Cu2+消耗了一部分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↑。符合这些条件的只有A项中的图像。
4.(双选)某兴趣小组设计如图所示的装置进行原电池原理的探究。下列叙述错误的是( )。
A.a和b不连接时,锌片上有气体生成,此时没有形成原电池
B.a和b用导线连接时,铜片为正极,发生的反应为2H+-2e-H2↑
C.a和b用导线连接时,电子由Zn经导线流向Cu,再经稀硫酸流回Zn
D.无论a和b是否连接,稀硫酸均参与反应,锌片上均会发生氧化反应
答案:BC
解析:a和b不连接时,该装置没有形成原电池,Zn与硫酸发生置换反应生成H2,故锌片上有气体生成,A项正确;a和b用导线连接时,形成原电池,由于Zn比Cu活泼,铜片为正极,电极反应式为2H++2e-H2↑,B项错误;a和b用导线连接时,电子由Zn经导线流向Cu,但不能进入电解质溶液,C项错误;无论a和b是否连接,均发生反应Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,稀硫酸均参与反应,锌片上均会发生氧化反应,D项正确。
5.现有M、N、P、E四种金属,已知:①M+N2+N+M2+;②M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡逸出;③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中,电极反应为E2++2e-E,N-2e-N2+。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )。
A.P>M>N>EB.E>N>M>P
C.P>N>M>ED.E>P>M>N
答案:A
解析:由①知,金属还原性:M>N;M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡逸出,说明M作原电池的正极,故金属还原性:P>M;N、E构成的原电池中,N作负极,故金属还原性:N>E。
6.在钢铁腐蚀过程中,下列变化不可能发生的是( )。
A.Fe2+转化为Fe3+
B.O2被还原
C.Fe(OH)3失水形成Fe2O3·xH2O
D.非金属碳被氧化
答案:D
解析:本题考查钢铁的电化学腐蚀。在腐蚀过程中,负极反应为Fe-2e-Fe2+,正极一般为O2得电子,Fe2+与OH-结合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2被氧化生成Fe(OH)3,Fe(OH)3失水形成铁锈。
7.FeCl3可用作印刷电路铜板腐蚀剂。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式: 。
(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置示意图,标出正、负极,并写出电极反应式。
①正极反应: ;
②负极反应: 。
答案:(1)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
(2)
①2Fe3++2e-2Fe2+ ②Cu-2e-Cu2+
解析:FeCl3溶液腐蚀铜板的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。氧化反应为Cu-2e-Cu2+,还原反应为2Fe3++2e-2Fe2+,原电池组成:Cu是负极、石墨为正极、含Fe3+的FeCl3或Fe2(SO4)3溶液为电解质溶液。
8.分别按图甲、乙所示装置进行实验,图中两烧杯里的溶液为100 mL相同浓度的稀硫酸,请回答下列问题。
(1)变化过程中能量转化的主要形式是:甲为 ,乙为 。
(2)以下叙述正确的是 (填字母)。
a.两烧杯中铜片表面均有气泡产生
b.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极
c.甲中铜片质量减小,乙中锌片质量减小
d.两烧杯中溶液的c(H+)均减小
e.甲的外电路中电流方向和电解质溶液中阳离子的移动方向均为锌片流向铜片
f.产生气泡的速率甲比乙快
g.两烧杯在相同时间内转移电子数相等
(3)当甲中产生1.12 L标准状况下的气体时,通过导线的电子数约为 ;若导线上通过电子1 ml,则理论上两电极的变化是 (填字母)。
a.锌片减少32.5 g
b.锌片增加32.5 g
c.铜片上析出1 g H2
d.铜片上析出1 ml H2
(4)在甲实验中,如果把稀硫酸换成硫酸铜溶液,锌片上发生的是 (填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为 ;铜片上观察到的现象是 ,铜电极上发生的是 (填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式是 ,原电池总反应的离子方程式为 。
答案:(1)化学能转化为电能 化学能转化为热能
(2)df
(3)6.02×1022 ac
(4)氧化 Zn-2e-Zn2+ 铜片变粗 还原 Cu2++2e-Cu Zn+Cu2+Zn2++Cu
解析:(1)甲装置为原电池,主要由化学能转化为电能,乙装置不是原电池,主要由化学能转化为热能。(2)甲装置为原电池,锌片是负极,锌失电子变为Zn2+进入溶液而质量减小,铜片是原电池的正极,溶液中的H+在铜片表面得电子生成氢气,铜片表面有氢气析出,外电路中电子由锌片流向铜片,故甲装置的外电路中电流方向为由铜片流向锌片,甲装置的电解质溶液中阳离子由锌片移向铜片;乙装置不是原电池,铜片上没有氢气析出,锌片上锌失电子变为Zn2+进入溶液而使其质量减小,且锌片上有氢气析出。甲、乙装置中反应的实质都为锌失电子,溶液中H+得到电子,使c(H+)减小。甲形成原电池后,反应速率加快,所以在相同的时间内甲烧杯中转移电子数多于乙烧杯中转移电子数。(3)标准状况下,n(e-)=2n(H2)=2×=0.1ml,则N(e-)=6.02×1022;若导线上通过电子1ml,则消耗锌0.5ml,生成H20.5ml,即锌片减少32.5g,铜片上析出1gH2。(4)CuSO4溶液为电解质溶液时,铜锌原电池的负极为锌,发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,所以锌片不断溶解,正极为铜,发生还原反应,电极反应式为Cu2++2e-Cu,所以铜片不断变粗,电池总反应式为Zn+Cu2+Zn2++Cu。
9.依据氧化还原反应:2Ag++CuCu2++2Ag设计的原电池如图所示。请回答下列问题。
(1)电极X的材料是 ;电解质溶液Y是 。
(2)银电极为电池的 极,发生的电极反应为 ;X电极上发生的电极反应为 (填“氧化”或“还原”)反应。
(3)外电路中的电子 (填“流出”或“流向”)Ag电极。
(4)当有1.6 g铜溶解时,银电极质量增加 g。
答案:(1)Cu AgNO3溶液
(2)正 Ag++e-Ag 氧化
(3)流向
(4)5.4
解析:(1)由原电池反应:2Ag++CuCu2++2Ag知,铜失电子,发生氧化反应,作负极,比铜不活泼的金属或石墨作正极,电解质溶液用可溶性的硝酸银溶液,则电极X的材料是铜,电解质溶液Y是AgNO3溶液。
(2)由(1)知,银电极为电池的正极,发生的电极反应为Ag++e-Ag,X电极上发生氧化反应。
(3)外电路中,Cu是负极,Ag是正极,Cu失去的电子沿导线经电流计流向正极(Ag电极)。
(4)1.6g铜的物质的量为=0.025ml,根据反应2Ag++CuCu2++2Ag,银电极增加的质量实际上是生成金属银的质量,为0.025ml×2×108g·ml-1=5.4g。
能力提升
1.用下图装置进行实验,若x轴表示流入正极的电子的物质的量,则y轴应表示( )。
①c(Ag+) ②n(N) ③a棒的质量 ④b棒的质量⑤溶液的质量
A.①③⑤B.③④
C.①②④D.②
答案:D
解析:该原电池中负极为Fe,电极反应:Fe-2e-Fe2+,故a棒质量减小;正极为Ag,电极反应:Ag++e-Ag,故b棒质量增大,溶液中c(Ag+)减小;总电极反应为Fe+2Ag+2Ag+Fe2+,溶液质量减小,整个过程中n(N)未变。
2.下列装置中四块相同的Zn片,放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是( )。
A.①②③④B.④②①③
C.③①②④D.②①③④
答案:B
解析:③中的锌作负极,腐蚀速率最快;④中的锌与外界不接触,腐蚀速率最慢;②中的锌作正极,腐蚀速率比①中的锌要慢;因此腐蚀速率由慢到快的顺序为④②①③,B项正确。
3.钢铁生锈过程发生如下反应:①2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2;②4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3;③2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。下列说法正确的是( )。
A.反应①②中电子转移数目相等
B.反应①中氧化剂是氧气和水
C.与铜质水龙头连接的钢质水管不易发生腐蚀
D.钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
答案:A
解析:反应①②中消耗O2的量相等,两个反应都仅有O2作为氧化剂,故转移电子数相等,A项正确;①中H2O的H、O两元素的化合价都没有变,H2O不是氧化剂,B项错误;铜和钢质水管中的铁能构成原电池,使钢质水管的腐蚀加快,C项错误;钢铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀,D项错误。
4.有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入6 ml·L-1的H2SO4溶液中,乙同学将电极放入6 ml·L-1的NaOH溶液中,如下图所示。
(1)写出A池中负极的电极反应式: 。
(2)写出B池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式。负极: ;总反应的离子方程式: 。
(3)如果甲、乙两位同学均认为“组成原电池的电极材料如果都是金属,则组成负极材料的金属应比组成正极材料的金属活动性强”,则甲会判断出 活动性更强,而乙会判断出 活动性更强。(填写元素符号)
(4)根据该实验可得出的正确结论有 。
A.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应考虑选择合适的电解质溶液
B.镁的金属性不一定比铝的金属性强
C.该实验说明金属活动性顺序已过时,需要修正
D.该实验说明化学研究对象复杂,反应受条件的影响较大,应具体问题具体分析
答案:(1)Mg-2e-Mg2+
(2)2Al+8OH--6e-2Al+4H2O 2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑
(3)Mg Al
(4)AD
基础巩固
1.下列有关原电池的叙述中正确的是( )。
A.把电能转变为化学能的装置
B.活泼金属作正极,不活泼金属或非金属作负极
C.外电路中电子从负极流向正极
D.正极发生氧化反应
答案:C
2.如下图,下列装置能形成原电池的是( )。
答案:C
解析:A中没有形成闭合回路,故不能形成原电池;B中酒精不是电解质;C可以构成原电池;D中只有一个电极,且没有形成闭合回路。
3.等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸,同时向a中加入少量的CuSO4溶液。下列各图表示的是产生H2的体积V与时间t的关系,其中正确的是( )。
答案:A
解析:a中发生的反应有:Zn+Cu2+Zn2++Cu,Zn+2H+Zn2++H2↑,置换出的Cu与Zn在稀硫酸中构成原电池,a中的反应比b中的反应快,反应完成所需的时间短,但Cu2+消耗了一部分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↑。符合这些条件的只有A项中的图像。
4.(双选)某兴趣小组设计如图所示的装置进行原电池原理的探究。下列叙述错误的是( )。
A.a和b不连接时,锌片上有气体生成,此时没有形成原电池
B.a和b用导线连接时,铜片为正极,发生的反应为2H+-2e-H2↑
C.a和b用导线连接时,电子由Zn经导线流向Cu,再经稀硫酸流回Zn
D.无论a和b是否连接,稀硫酸均参与反应,锌片上均会发生氧化反应
答案:BC
解析:a和b不连接时,该装置没有形成原电池,Zn与硫酸发生置换反应生成H2,故锌片上有气体生成,A项正确;a和b用导线连接时,形成原电池,由于Zn比Cu活泼,铜片为正极,电极反应式为2H++2e-H2↑,B项错误;a和b用导线连接时,电子由Zn经导线流向Cu,但不能进入电解质溶液,C项错误;无论a和b是否连接,均发生反应Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,稀硫酸均参与反应,锌片上均会发生氧化反应,D项正确。
5.现有M、N、P、E四种金属,已知:①M+N2+N+M2+;②M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡逸出;③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中,电极反应为E2++2e-E,N-2e-N2+。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )。
A.P>M>N>EB.E>N>M>P
C.P>N>M>ED.E>P>M>N
答案:A
解析:由①知,金属还原性:M>N;M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡逸出,说明M作原电池的正极,故金属还原性:P>M;N、E构成的原电池中,N作负极,故金属还原性:N>E。
6.在钢铁腐蚀过程中,下列变化不可能发生的是( )。
A.Fe2+转化为Fe3+
B.O2被还原
C.Fe(OH)3失水形成Fe2O3·xH2O
D.非金属碳被氧化
答案:D
解析:本题考查钢铁的电化学腐蚀。在腐蚀过程中,负极反应为Fe-2e-Fe2+,正极一般为O2得电子,Fe2+与OH-结合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2被氧化生成Fe(OH)3,Fe(OH)3失水形成铁锈。
7.FeCl3可用作印刷电路铜板腐蚀剂。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式: 。
(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置示意图,标出正、负极,并写出电极反应式。
①正极反应: ;
②负极反应: 。
答案:(1)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
(2)
①2Fe3++2e-2Fe2+ ②Cu-2e-Cu2+
解析:FeCl3溶液腐蚀铜板的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。氧化反应为Cu-2e-Cu2+,还原反应为2Fe3++2e-2Fe2+,原电池组成:Cu是负极、石墨为正极、含Fe3+的FeCl3或Fe2(SO4)3溶液为电解质溶液。
8.分别按图甲、乙所示装置进行实验,图中两烧杯里的溶液为100 mL相同浓度的稀硫酸,请回答下列问题。
(1)变化过程中能量转化的主要形式是:甲为 ,乙为 。
(2)以下叙述正确的是 (填字母)。
a.两烧杯中铜片表面均有气泡产生
b.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极
c.甲中铜片质量减小,乙中锌片质量减小
d.两烧杯中溶液的c(H+)均减小
e.甲的外电路中电流方向和电解质溶液中阳离子的移动方向均为锌片流向铜片
f.产生气泡的速率甲比乙快
g.两烧杯在相同时间内转移电子数相等
(3)当甲中产生1.12 L标准状况下的气体时,通过导线的电子数约为 ;若导线上通过电子1 ml,则理论上两电极的变化是 (填字母)。
a.锌片减少32.5 g
b.锌片增加32.5 g
c.铜片上析出1 g H2
d.铜片上析出1 ml H2
(4)在甲实验中,如果把稀硫酸换成硫酸铜溶液,锌片上发生的是 (填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为 ;铜片上观察到的现象是 ,铜电极上发生的是 (填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式是 ,原电池总反应的离子方程式为 。
答案:(1)化学能转化为电能 化学能转化为热能
(2)df
(3)6.02×1022 ac
(4)氧化 Zn-2e-Zn2+ 铜片变粗 还原 Cu2++2e-Cu Zn+Cu2+Zn2++Cu
解析:(1)甲装置为原电池,主要由化学能转化为电能,乙装置不是原电池,主要由化学能转化为热能。(2)甲装置为原电池,锌片是负极,锌失电子变为Zn2+进入溶液而质量减小,铜片是原电池的正极,溶液中的H+在铜片表面得电子生成氢气,铜片表面有氢气析出,外电路中电子由锌片流向铜片,故甲装置的外电路中电流方向为由铜片流向锌片,甲装置的电解质溶液中阳离子由锌片移向铜片;乙装置不是原电池,铜片上没有氢气析出,锌片上锌失电子变为Zn2+进入溶液而使其质量减小,且锌片上有氢气析出。甲、乙装置中反应的实质都为锌失电子,溶液中H+得到电子,使c(H+)减小。甲形成原电池后,反应速率加快,所以在相同的时间内甲烧杯中转移电子数多于乙烧杯中转移电子数。(3)标准状况下,n(e-)=2n(H2)=2×=0.1ml,则N(e-)=6.02×1022;若导线上通过电子1ml,则消耗锌0.5ml,生成H20.5ml,即锌片减少32.5g,铜片上析出1gH2。(4)CuSO4溶液为电解质溶液时,铜锌原电池的负极为锌,发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,所以锌片不断溶解,正极为铜,发生还原反应,电极反应式为Cu2++2e-Cu,所以铜片不断变粗,电池总反应式为Zn+Cu2+Zn2++Cu。
9.依据氧化还原反应:2Ag++CuCu2++2Ag设计的原电池如图所示。请回答下列问题。
(1)电极X的材料是 ;电解质溶液Y是 。
(2)银电极为电池的 极,发生的电极反应为 ;X电极上发生的电极反应为 (填“氧化”或“还原”)反应。
(3)外电路中的电子 (填“流出”或“流向”)Ag电极。
(4)当有1.6 g铜溶解时,银电极质量增加 g。
答案:(1)Cu AgNO3溶液
(2)正 Ag++e-Ag 氧化
(3)流向
(4)5.4
解析:(1)由原电池反应:2Ag++CuCu2++2Ag知,铜失电子,发生氧化反应,作负极,比铜不活泼的金属或石墨作正极,电解质溶液用可溶性的硝酸银溶液,则电极X的材料是铜,电解质溶液Y是AgNO3溶液。
(2)由(1)知,银电极为电池的正极,发生的电极反应为Ag++e-Ag,X电极上发生氧化反应。
(3)外电路中,Cu是负极,Ag是正极,Cu失去的电子沿导线经电流计流向正极(Ag电极)。
(4)1.6g铜的物质的量为=0.025ml,根据反应2Ag++CuCu2++2Ag,银电极增加的质量实际上是生成金属银的质量,为0.025ml×2×108g·ml-1=5.4g。
能力提升
1.用下图装置进行实验,若x轴表示流入正极的电子的物质的量,则y轴应表示( )。
①c(Ag+) ②n(N) ③a棒的质量 ④b棒的质量⑤溶液的质量
A.①③⑤B.③④
C.①②④D.②
答案:D
解析:该原电池中负极为Fe,电极反应:Fe-2e-Fe2+,故a棒质量减小;正极为Ag,电极反应:Ag++e-Ag,故b棒质量增大,溶液中c(Ag+)减小;总电极反应为Fe+2Ag+2Ag+Fe2+,溶液质量减小,整个过程中n(N)未变。
2.下列装置中四块相同的Zn片,放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是( )。
A.①②③④B.④②①③
C.③①②④D.②①③④
答案:B
解析:③中的锌作负极,腐蚀速率最快;④中的锌与外界不接触,腐蚀速率最慢;②中的锌作正极,腐蚀速率比①中的锌要慢;因此腐蚀速率由慢到快的顺序为④②①③,B项正确。
3.钢铁生锈过程发生如下反应:①2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2;②4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3;③2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。下列说法正确的是( )。
A.反应①②中电子转移数目相等
B.反应①中氧化剂是氧气和水
C.与铜质水龙头连接的钢质水管不易发生腐蚀
D.钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
答案:A
解析:反应①②中消耗O2的量相等,两个反应都仅有O2作为氧化剂,故转移电子数相等,A项正确;①中H2O的H、O两元素的化合价都没有变,H2O不是氧化剂,B项错误;铜和钢质水管中的铁能构成原电池,使钢质水管的腐蚀加快,C项错误;钢铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀,D项错误。
4.有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入6 ml·L-1的H2SO4溶液中,乙同学将电极放入6 ml·L-1的NaOH溶液中,如下图所示。
(1)写出A池中负极的电极反应式: 。
(2)写出B池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式。负极: ;总反应的离子方程式: 。
(3)如果甲、乙两位同学均认为“组成原电池的电极材料如果都是金属,则组成负极材料的金属应比组成正极材料的金属活动性强”,则甲会判断出 活动性更强,而乙会判断出 活动性更强。(填写元素符号)
(4)根据该实验可得出的正确结论有 。
A.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应考虑选择合适的电解质溶液
B.镁的金属性不一定比铝的金属性强
C.该实验说明金属活动性顺序已过时,需要修正
D.该实验说明化学研究对象复杂,反应受条件的影响较大,应具体问题具体分析
答案:(1)Mg-2e-Mg2+
(2)2Al+8OH--6e-2Al+4H2O 2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑
(3)Mg Al
(4)AD
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