化學能與電能知識檢測題

雷范軍

可能用到的相對原子質量：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選項中，只有一項最符合題目要求）

1.下列設備工作時，把化學能轉化為電能的是（

）。

A.硅太陽能電池

B.燃氣灶

C.鋰離子電池

D.太陽能集熱器

2.下列裝置可以構成原電池的是（

）。

3.原電池原理的發現和各式各樣電池裝置的發明是化學對人類的一項重大貢獻。關于如圖1所示原電池的說法正確的是（

）。

A.將電能轉化為化學能的裝置

B.電子由銅片經導線流向鋅片

C.鋅片為負極，發生氧化反應

D.銅片上發生的反應為Cu2+ +2e-==Cu

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

）。

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為：

鋅片：2n+2OH- -2e--ZnO+ H2O

碳棒：1/2O2+H2O+2e==2OH一

據此判斷，鋅片是（

）。

A.負極，被氧化

B.正極，被氧化

C.負極，被還原

D.正極，被還原

6.圖2為發光二極管連接檸檬電池裝置，下列說法正確的是（

）。

A.鐵環作為檸檬電池的正極

B.電子由發光二極管經導線流向鐵環

C.可將檸檬替換成盛裝乙醇溶液的裝置

D.負極的電極反應為Fe- 2e==Fe2+

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

）。

A.供電時的總反應為2H2+O2=點燃=2H2O

B.多孔金屬a作負極，是電子流人的極

C.電池工作時，電解質溶液中OH-移向a極

D.正極的電極反應式為02 +4e- +4H+-2H2O

二、非選擇題（本題包括4小題，共58分）

8.（14分）化學電源的發明是化學對人類的一項重大貢獻。

（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”），外電路電子的流向為（填“Cu→導線→Zn”或“Zn→導線→Cu”）。

（2）某興趣小組做完實驗后，在讀書卡片上記下結論。其中正確的一組是一。

①H+向負極移動

②Cu極上有H2產生

③若有1 mol電子流過導線，則產生的H 2為0.5 mol

④正極的電極反應式為Zn- 2e-——2n2+

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

（4）下列化學反應通過原電池裝置，可實現化學能直接轉化為電能的是____（填序號）。

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

。（2）b中作正極的金屬是____ ，該電極上看到的現象為____ 。

（3）e中作負極的金屬是_____ ，該電極反應方程式為______ 。

（4）現有未知金屬A，將A與Fe用導線相連后放入稀硫酸中，觀察到A上有氣泡，在A上發生_____ 反應（填“氧化”或“還原”）。A與Fe的金屬活動性大小順序為A ____Fe（填“>”或“<”或“=”）。

10.（15分）化學電源在生產生活中有著廣泛的應用，請回答下列問題：

（1）根據構成原電池的本質判斷，下列方程式正確且能設計成原電池的是____。

（2）為了探究化學反應中的能量變化，某同學設計了如圖6所示兩個實驗裝置。下列有關實驗現象的說法正確的是____ 。

A.裝置工中溫度計的示數高于裝置Ⅱ中溫度計的示數

B.裝置I和裝置Ⅱ中溫度計的示數相等，且均高于室溫

C.裝置I和裝置Ⅱ中的氣泡均產生于鋅棒表面

D.裝置Ⅱ中產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，當導線中有0.1 mol電子通過時，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量為80 g，T作一段時間后，取出兩電極，洗凈，干燥后稱重，總質量為54 g，則產生氫氣的體積為____L（標準狀況）。

（5）將鋁片和鎂片放人氫氧化鈉溶液中，負極反應式為_____ 。

11.（15分）原電池原理的發現是儲能和供能技術的巨大進步，是化學對人類的重大貢獻。

I.理論上講，任何自發的氧化還原反應都可以設計成原電池。請利用反應“Cu+2 Ag+==2 Ag+ Cu2+”設計一個化學電池，回答下列問題：

（1）該電池的正極材料是 ____，負極材料是____ ，電解質溶液是____ 。

（2）正極反應式為____。

（3）若導線上轉移電子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間，回答下列問題：

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

（5）該原電池的負極反應式為____ 。電池工作時，溶液中SO4-向 ____ 極（填“正”或“負”）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是某化學興趣小組探究不同條件下化學能轉變為電能的裝置。請回答下列問題：

（1）若電極a為Zn，電極b為石墨，當電解質溶液為稀硫酸時，該電池的負極的電極反應式為_____ ;當反應中收集到標準狀況下672 mL氣體時，電池中所轉移的電子數目為____。

（2）現設計一燃料電池，以電極a為正極，電極b為負極，甲烷（CH4）為燃料，采用氫氧化鈉溶液為電解質溶液，則氧氣應通人_____ 極（填“a”或“b”），另一電極的電極反應式為____ 。

（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，空氣從 ___ 口通人（填“A”或“B”）。

（4）某同學設計如圖10所示的原電池，則正極的電極反應式為____ ，當導線中有3.01×l0 23個電子流過時，溶液質量變化為____g。

參考答案與提示

1.C提示：硅太陽能電池是太陽能轉化為電能，A項錯誤。燃氣灶工作時將化學能轉化為熱能，B項錯誤。鋰離子電池是把化學能轉化為電能，C項正確。太陽能集熱器是把太陽能轉化為熱能，D項錯誤。

2.D提示：A項中蔗糖是非電解質，不能形成閉合回路，錯誤。B項沒有形成閉合回路，不能構成原電池，錯誤。C項沒有活動性不同的電極，不能構成原電池，錯誤。D項具備原電池構成的四個條件，正確。

3.C提示：該裝置為原電池，是將化學能轉化為電能的裝置，A項錯誤。原電池中，電子從負極流向正極，即由鋅片經導線流向銅片，B項錯誤。活潑性強金屬作負極，負極上Zn失電子，發生氧化反應，C項正確。銅片上發生的反應為2H+ +2e==H2↑，D項錯誤。

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

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

6.D提示：銅線、鐵環插入檸檬，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，鐵環是檸檬電池的負極，A項錯誤。電子由負極鐵環經導線流向發光二極管，再由發光二極管流向銅線，B項錯誤。乙醇溶液為非電解質溶液，不能將檸檬替換成盛裝乙醇溶液的裝置，C項錯誤。負極發生氧化反應，電極反應為Fe - 2e==-Fe2+，D項正確。

7.C 提示：燃料電池中，通人燃料的一極為負極，還原劑失去電子發生氧化反應，電子沿著導線流向正極;通入助燃物的一極為正極，正極上發生還原反應，內電路中陰離子移向負極，陽離子移向正極，燃料電池中化學能轉化為電能，能量轉化效率高。供電時的總反應為2H2+O2==2H2O，不需要點燃，燃料電池中化學能轉化為電能，A項錯誤。多孔金屬a通人氫氣，作負極，是電子流出的極，B項錯誤。按分析，電池工作時，電解質溶液中OH-移向a極，C項正確。堿性條件下，正極的電極反應式為O2 +4e- +2H2O==4OH -，D項錯誤。

8.（1）正（2分） Zn→導線→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，所以鋅做負極，銅做正極，外電路中電子由負極流向正極，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作負極，失去電子，發生氧化反應，Cu作正極，電解質溶液中的H+移向正極，并在正極得到電子發生還原反應，原電池裝置中電子由Zn經外電路流向Cu。正極的電極反應為2H+ +2e-==-H2↑，因此有1 mol電子流過導線時，生成的H2為0.5 mol。

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

（4）能構成原電池的反應是放熱的氧化還原反應，C+H2O（g）=高溫=CO+H2為吸熱反應，不能設計成原電池，①錯誤;CH4+2O2=點燃=CO2+2H2O為放熱的氧化還原反應，可以設計成原電池，②正確;Fe+2Ag+==2 Ag+Fe2+為放熱的氧化還原反應，可以設計成原電池，③正確;4Li+O2 +2H2O==4LiOH為放熱的氧化還原反應，可以設計成原電池，④正確;Pb+PbO2+2H2 SO4==2PbSO4+2H2O為鉛酸電池中發生的反應，⑤正確。

9.（I）Fe+2H+-Fe2+ +H2↑（2分）

（2）Cu（2分） 有氣泡產生（2分）

（3）2n（2分） Zn- 2e- -Zn2+（2分）

（4）還原（2分）《2分）

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

（2）圖5b構成原電池裝置，其中Fe的活動性比Cu強，故Cu為正極，Fe為負極，正極上電解質溶液中的H+得電子生成H2，現象為有氣泡生成。

（3）圖5c構成原電池裝置，其中Zn的活動性比Fe強，故Zn為負極，Fe為正極，負極的電極方程式為Zn- 2e==-Zn2+。

（4）某未知金屬A，將A與Fe用導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，發生還原反應。

10.（1）C（I分）

（2） AD（4分）

（3）①③（4分）

（2）裝置I中發生的是鋅的化學腐蝕，裝置Ⅱ形成銅鋅原電池;裝置工主要是將化學能轉化為熱能，裝置Ⅱ主要是將化學能轉化為電能，則裝置工中溫度計的示數高于裝置Ⅱ中的示數，A項符合題意。兩個裝置溫度計中示數不相等，但均高于室溫，B項錯誤。裝置Ⅱ為原電池，Cu為正極，銅的表面有氣泡產生，C項錯誤。利用原電池反應可以加快反應速率，裝置Ⅱ中產生氣體的速率比裝置工中的快，D項正確。