學而優·教有方PAGEPAGE6化學能與電能一、選擇題（每小題只有一個正確選項，共10*6分）1．有關原電池的工作原理中的下列說法中不正確的是（）A．電池負極發生氧化反應B．電池正極發生還原反應C．電子流向是從負極流向正極(外電路)D．電流方向是從負極流向正極(外電路)【答案】D【解析】A．原電池的負極失去電子，發生氧化反應，正確；B．原電池正極獲得電子，發生還原反應，正確；C．在原電池中電子流向是從負極流向正極(外電路)，電流則是從正極通過外電路流向負極，正確；D．根據規定：正電荷的流動方向為電流方向，所以在原電池中電流方向是從正極流向負極(外電路)，錯誤。故選D。2．已知空氣—鋅電池的電極反應為鋅片：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O；碳棒：O2+2H2O+4e-=4OH-，據此判斷，鋅片是（）A．正極，被還原 B．正極，被氧化C．負極，被還原 D．負極，被氧化【答案】D【解析】根據化合價變化判斷氧化還原反應，原電池中發生氧化反應的為負極。在空氣—鋅電池中鋅片發生的反應為：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，則鋅的化合價升高，發生氧化反應，原電池中負極發生氧化反應，所以在空氣—鋅電池中鋅為負極被氧化，答案選D。3．2010年上海世博會，上海將有千輛氫燃料電池車上路，參看某種氫燃料電池原理圖，下列說法不正確的是A．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源B．氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內的新型發電裝置C．氫燃料電池能量轉換率比氫氣直接燃燒高D．氫燃料電池工作時，發出淡藍色火焰【答案】D【解析】氫氧燃料電池的生成物是水，能量利用率高，而且不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內，所以選項A、B、C都是正確的；在燃料電池中氫氣失去電子，并不和氧化劑直接接觸，因此不會產生淡藍色火焰，D不正確，答案選D。4．將鋅片和銅片用導線連接置于同一稀硫酸中，下列敘述正確的是A．鋅片是正極 B．電流方向從鋅片流向銅片C．氫氣在鋅片上產生 D．若鋅片、銅片同時有氣泡冒出，則說明鋅片不純【答案】D【解析】A．該原電池中，鋅片失電子變成離子進入溶液，所以鋅片是負極，故A錯誤；B．鋅片失電子變成離子進入溶液，所以電子從鋅片流向銅片，電流流向與電子流向相反，所以電流從銅片流向鋅片，故B錯誤；C．電子從鋅片流向銅片，所以銅片上有大量電子，氫離子得電子生成氫氣，所以氫氣在銅片上析出，故C錯誤；D．電子從鋅片流向銅片，所以銅片上有大量電子，氫離子得電子生成氫氣，所以氫氣在銅片上析出；如果鋅片上有氫氣生成，則說明鋅片不純，鋅與雜質電解質溶液形成原電池，故D正確；故選：D。5．有關原電池的下列說法中正確的是()A．在外電路中電子由正極流向負極B．在原電池中，只有金屬能作負極C．原電池工作時，陽離子向正極方向移動D．原電池工作時，陽離子向負極方向移動【答案】C【解析】A.在原電池外電路中，電子的流向是由負極沿導線流向正極，故A錯誤；B.構成原電池正極與負極的材料通常情況下可以是活動性不同的兩種金屬，也可以是金屬與導電的非金屬，但是燃料電池中，兩個電極可以選擇非金屬，例如氫氧燃料電池兩個電極可以選擇多孔性石墨棒作為電極，故B錯誤；C.原電池工作時，正極得電子，帶負電，負極失電子帶正電，根據正負相吸原理，陽離子向正極方向移動，故C正確；D.原電池工作時，正極得電子，帶負電，負極失電子帶正電，根據正負相吸原理，電解質溶液中陰離子向負極移動，故D錯誤；答案：C。6．A、B、C、都是金屬，A中混有C時，在潮濕的空氣中A先腐蝕，A與B組成原電池時，A為電池的正極。A、B、C三種金屬的活動性順序為A．A>B>C B．A>C>B C．B>A>C D．B>C>A【答案】C【解析】A中混有C時，A先腐蝕，說明A活潑；A與B組成原電池時，A為電池的正極，B為負極，B較活潑；則活潑性B＞A＞C，，故C正確。故選C。7．日常所用的干電池，其電極分別為碳棒(上面有帽)和鋅(皮)，以糊狀NH4Cl和ZnCl2作為電解質溶液(其中加入MnO2吸收H2)，電極反應可簡化為Zn-2e-=Zn2+、2NH+2e-=2NH3↑+H2↑(NH3與Zn2+結合)，根據上面敘述判斷下列說法正確的是()A．Zn為正極，碳為負極B．負極反應為2NH+2e-=2NH3↑+H2↑C．工作時電子由碳極經外電路流向鋅極D．長時間連續使用時，內裝的糊狀物可能流出腐蝕電器【答案】D【解析】A．活動性：Zn>C，由負極發生氧化反應可知，負極為Zn，正極為C，故A不選；B．由于Zn為負極，所以負極的電極反應式為：Zn-2e-=Zn2+，故B不選；C．外電路中電子移動方向為負極→正極，即鋅流向碳，故C不選；D．電池工作時MnO2吸收H2生成H2O，Zn溶解，糊狀物變稀，故可能流出腐蝕電器，故D選；答案選D。8．如圖，在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關于該裝置的下列說法正確的是（）A．外電路的電流方向為：X→外電路→YB．若兩電極都是金屬，則它們的活動性順序為X>YC．X極上發生的是還原反應，Y極上發生的是氧化反應D．若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為Fe【答案】B【解析】根據電子流向可知，X為負極，發生氧化反應，Y為正極，發生還原反應，根據原電池原理，金屬X的金屬性強于Y，A.X為負極，Y為正極，外電路的電流方向為：Y→外電路→X，A錯誤；B.根據原電池原理，若兩電極都是金屬，則它們的活動性順序為X>Y，B正確；C.X極為負極，發生的是氧化反應，Y極上發生的是還原反應，C錯誤；D.若兩電極分別為Fe和碳棒，負極與電解質溶液發生反應，則X為Fe，Y為C，D錯誤；答案為B。9．下列產品、設備在工作時由化學能轉變成電能的是（）A．長征5號火箭使用的液氧發動機B．北斗導航衛星的太陽能板電池C．位于江蘇的海上風力發電機D．世界上首部可折疊柔屏手機A．A B．B C．C D．D【答案】D【解析】A.長征火箭的發動機工作時，將化學能轉化為熱能、動能等，故A錯誤；B.太陽能電池工作時，將光能轉化為電能，故B錯誤；C.風力發電機工作時，將風能轉化為電能，故C錯誤；D.手機電池將化學能轉變為電能，實現了能量之間的轉化，故D正確；故選D。10．下列各組電極材料和電解質溶液中，不能組成原電池的是（）A．銅片、石墨棒、稀硫酸B．銅片、石墨棒、硝酸銀溶液C．鋅片、銅片、稀鹽酸D．銅片、鐵片、氯化鐵溶液【答案】A【解析】原電池的形成條件：①有活動性不同的兩個電極，②兩電極插入電解質溶液中，③兩極用導線相連形成閉合回路，④相對活潑的金屬與電解質溶液發生自發的氧化還原反應。A、銅不能與稀硫酸發生反應，故A選；B.銅片作正極、石墨棒作負極、硝酸銀溶液作電解質溶液，故B不選；C.鋅片作負極、銅片作正極、稀鹽酸作電解質溶液，故C不選；D.銅片作正極、鐵片作負極、氯化鐵溶液作電解質溶液，故D不選；故選A。二、主觀題（共3小題，共40分）11．（14分）觀察如圖，回答問題：（1）該裝置叫__裝置，可以將__能轉化為__能。（2）負極是__，電極反應式為__。（3）正極是__，電極反應式為__。（4）電池總反應的離子方程式為__。【答案】（1）原電池（2分）化學（2分）電（2分）（2）鐵(Fe)（1分）Fe－2e-=Fe2＋（2分）（3）銅(Cu)（1分）Cu2＋＋2e-=Cu（2分）Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋（2分）【解析】該裝置為原電池，可將化學能轉化為電能。根據兩極金屬相對活動性可確定鐵為負極，銅為正極；負極金屬本身失去電子，發生氧化反應：Fe－2e－=Fe2＋；溶液中的陽離子在正極上得電子，發生還原反應：Cu2＋＋2e－=Cu。正、負極反應式相加，可得電池總反應的離子方程式為Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋。（1）裝置沒有外接電源，故為原電池，將化學能轉化為電能，故答案為：原電池；化學；電；（2）鐵比較活潑，負極是鐵電極，電極方程式為Fe－2e-=Fe2＋，故答案為：鐵，Fe－2e-=Fe2＋；（3）正極是銅電極，電極方程式為Cu2＋＋2e-=Cu，故答案為：銅，Cu2＋＋2e-=Cu；（4）將正負極電極方程式相加得電池總反應的離子方程式為Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋，故答案為：Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋12．（10分）燃料電池是目前正在探索的一種新型電池。它主要是利用燃料在燃燒過程中把化學能直接轉化為電能，目前已經使用的氫氧燃料電池的基本反應是x極：O2(氣)＋2H2O(液)＋4e-=4OH-y極：H2(氣)＋2OH-－2e-=2H2O(液)回答下列問題：（1）x是__極，發生__(填“氧化”或“還原”，下同)反應。（2）y是__極，發生__反應。（3）總反應方程式為__。（4）若反應后得到5.4g液態水，此時氫氧燃料電池轉移的電子數為__。【答案】（1）正（1分）還原（1分）（2）負（1分）氧化（1分）（3）2H2＋O2=2H2O（2分）（4）0.6NA（4分）【解析】在該氫氧燃料電池中，x極是氧氣得到電子發生還原反應，x極為正極；y極是氫氣失去電子發生氧化反應，y極為負極。y電極反應式乘以2，與x電極反應式乘相加得總反應方程式2H2＋O2===2H2O，生成5.4g水轉移電子為轉移電子5.4g÷18g·mol－1×2＝0.6mol。（1）在該氫氧燃料電池中，x極是氧氣得到電子發生還原反應，x極為正極；故答案為：正；還原；（2）y極是氫氣失去電子發生氧化反應，y極為負極。故答案為：負；氧化；（3）y電極反應式乘以2，與x電極反應式乘相加得總反應方程式2H2＋O2=2H2O，故答案為：2H2＋O2=2H2O；（4）根據總方程式，生成5.4g水轉移電子為轉移電子5.4g÷18g·mol－1×2＝0.6mol。故答案為：0.6NA。13．（16分）寫出下列原電池的電極反應式和總反應的化學方程式。(1)銅片、銀片和硝酸銀溶液組成的原電池①負極材料________，反應式是_____________；②正極材料________，反應式是_____________；③總反應的化學方程式是__________。(2)鐵棒、石墨碳棒和稀硫酸組成的原電池①負極材料________，反應式是____________；②正極材料________，反應式是____________；③總反應的化學方程式是________。【答案】(1)銅片（1分）Cu－2e－=Cu2＋（2分）銀片（1分）Ag＋＋e－=Ag（2分）Cu＋2AgNO3=2Ag＋Cu(NO3)2（2分）(2)鐵棒（1分）Fe－2e－=Fe2＋（2分）石墨碳棒（1分）2H＋＋2e－=H2↑（2分）Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑（2分）【解析】(1)根據兩極金屬相對活動性可確定銅為負極，銀為正極；負極金屬本身失去電子，發生氧化反應：Cu－2e－=Cu2＋；溶液中的陽離子在正極上得電子，發生還原反應：Ag＋＋e－=Ag；總反應的化學方程式是Cu＋2AgNO3=2Ag＋Cu(N