人教版高中化学必修2第二章第二节化学能与电能综合练习(含答案解析)

《化学能与电能》综合练习
1．我国首创的海洋电池以铝板为负极、铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。

电池总反应为：4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3，下列说法不正确的是（）
A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
C．以网状的铂作正极，可增大与氧气的接触面积
D．该电池通常只需要换铝板就可继续使用
2．已知金属锈蚀的原理是在潮湿空气中金属表面形成水膜，金属与杂质和水膜中溶解的电解质组成原电池，从而使金属锈蚀加快，下列制品的镀层损坏后，金属腐蚀速率最快的（）
A．镀铝塑扣B．食品罐头盒（镀锡铁盒）
C．白铁水桶（镀锌）D．镀银铜质奖章
3．随着人们生活质量的不断提高，废旧电池必须进行集中处理的问题被提到了政府的议事日程，其主要原因是（）
A．回收废旧电池中的石墨电极材料
B．回收废旧电池外壳的金属材料
C．防止废旧电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品
D．防止电池中汞、镉和铅等重金属元素对土壤和水源的污染
4．如下图所示装置中，可观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细。

下表所列M、N、P物质中，可以组合成该装置的是（）
选项M N P
A 锌铜稀硫酸
B 铜铁稀盐酸
C 银锌硝酸银溶液
D 锌铁硝酸铁溶液
5．下列关于原电池的叙述正确的是（）
A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B．原电池是将化学能转变为电能的装置
C．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原
D．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极
6．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷（C4H10）气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下传导O2－。

下列对该燃料电池的说法中正确的是（）
A．在熔融电解质中O2－由负极移向正极
B．
C．通入空气的一极是正极，电极反应式为：O2＋4e－＝2O2－
D．通入丁烷的一极是正极，电极反应式为：C4H10＋26e－＋13O2－＝4CO2＋5H2O
7．在如下图所示的装置中，a在金属活泼性顺序表中排在氢的前面，b为碳棒，关于此装置的下列叙述不正确的是（）
A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大
B．a是正极，b是负极
C．导线中有电子流动，电子从a极流到b极
D．a极上发生了氧化反应
8．写出下列原电池的电极反应式和总反应的化学方程式。

负极正极电解质溶液
1 铁铜稀硫酸
2 铜银硝酸银溶液
3 铁石墨氯化钠溶液
（1）负极：；正极：；总反应式：
（2）负极：；正极：；总反应式：
（3）负极：；正极：；总反应式：
9．银器皿长时间放置后表面渐变为黑色，这是由于生成了硫化银，有人设计了用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银皿浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会逐渐褪去而银不会损失，试回答在此原电池反应中：（1）负极发生的反应为：，正极发生的反应为：。

（2）反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为：。

10．某高二化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：
编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向
1 Mg、Al 稀盐酸偏向Al
2 Al、Cu 稀盐酸偏向Cu
3 Al、C（石墨）稀盐酸偏向石墨
4 Mg、Al 氢氧化钠溶液偏向Mg
5 Al、Zn 浓硝酸偏向Al
试根据表中的实验现象回答下列问题：
（1）实验l、2中Al所做的电极（正极或负极）是否相同（填“是”或“否”）答：。

（2）对实验3完成下列填空：
①铝为极，电极反应式：。

②石墨为极，电极反应式：。

③电池总反应方程式：。

（3）实验4中铝是负极还是正极，理由是。

写出铝电极的电极反应式。

（4）解释实验5中电流计指针偏向铝的原因：。

（5）根据实验结果总结出影响铝在原电池中做正极或负极的因素：。

11．利用反应Cu＋2FeCl3＝CuCl2＋2FeCl2设计一个原电池，写出电极反应式。

答案及解析
1．【解析】此海洋电池电极反应式：正极：3O2＋6H2O＋12e－＝12OH－，负极：4Al －12e－＝4Al3＋；电流由正极流向负极，即电流由铂电极经导线流向铝电极，B错；因铝板溶解被消耗，故需要定期更换铝板方可继续使用。

【答案】B
2．【解析】以在构成原电池反应中，被腐蚀是较活泼的作负极的金属，根据金属活动顺序表，Zn、Al比Fe较活泼，Fe比Sn（锡）、Cu，Ag（较活泼）。

【答案】B
3．【答案】D
4．【解析】M棒变粗，N棒变细。

说明N棒是负极，相对M棒N棒的金属活性更强。

M棒变粗说明M棒上有金属析出。

A项中M应为负极，D项中构不成原电池，B项中够成原电池，N为负极，但M上析出气体，M不能变粗。

【答案】C
5．【解析】构成原电池的正、负极材料既可以是金属与金属也可以是金属与非金属等多种形式。

原电池中电子是由负极流向正极，电流方向刚好相反。

【答案】B
6．【解析】本题以丁烷燃料电池为载体综合考查了原电池原理涉及的有关“电子流向、电极反应式、总反应式”等内容，侧重考查考生对原电池原理的理解程度。

燃料电池中的化学反应，燃料（还原剂）在负极发生氧化反应，氧气（氧化剂）在正极发生还原反应，则通入丁烷的一极是负极，通入空气的一极是正极。

电池电解质中离子的流向遵循电荷的异性相吸规律，负极呈阳性，阴离子流向阳极，正极呈阴性，阳离子移向正极。

【答案】BC
7．【解析】显然，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。

因活泼性a＞b（碳棒），所以a为原电池的负极，b为正极。

由于正极H＋放电被消耗，溶液中c(H＋)减小，故pH增大。

在外电路中，电子由a极流出经电流计，流向b极。

【答案】B
8．提示：NaCl为中性溶液。

【答案】
（1）Fe－2e－＝Fe2＋2H＋＋2e－＝H2↑ Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑
（2）Cu－2e－＝Cu2＋Ag＋＋e－＝Ag Cu＋2AgNO3＝2Ag＋Cu(NO3)2
（3）Fe－2e－＝Fe2＋2H2O＋O2＋4e－＝4OH－2Fe＋2H2O＋O2＝Fe(OH)2
9．【解析】使银器皿的质量和光泽复原，显然是要将Ag2S转化为Ag。

Ag2S既不溶于水又不溶于酸，显然也不能与Al发生一般的置换反应，那么就要考虑利用原电池原理解决问题了：先用盐酸洗去铝器表面的氧化膜，再盛足量食盐水，这样Al——NaCl溶液——Ag2S 就形成了原电池，发生反应负极：2Al－6e－＝2Al3＋，正极：3Ag2S＋6e－＝6Ag↓＋3S2－，从而使Ag2S转化为Ag。

H2S气体的产生是由于负极产生的Al3＋与H2O电离产生的OH－结合成Al(OH)3↓，则正极中产生的S2－与H2O电离产生的H＋结合成H2S气体。

【答案】（1）2Al－6e－＝2Al3＋3Ag2S＋6e－＝6Ag↓＋3S2－
（2）3Ag2S＋2Al＋6H2O＝6Ag↓＋3H2S↑＋2Al(OH)3↓
10．【解析】在这样的原电池中，相对较活泼的金属材料是负极。

在稀盐酸中的活动性Mg＞Al、Al＞Cu。

由实验l和2可知，在这里的原电池中电流计指针是偏向正极。

在实验3中电流计指针偏向石墨，由上述规律可知，Al是负极，石墨是正极。

化学反应是Al失去电子被氧化为Al3＋，盐酸中的H＋得到电子被还原为H2。

在NaOH溶液中活动性Al＞Mg，则Al是负极，Mg是正极。

Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中被氧化，即在浓硝酸中活动性Zn＞Al，Zn是负极，Al是正极，所以在实验5中电流计指针偏向铝。

【答案】（1）否
（2）①负2Al－6e－＝2Al3＋
②正6H＋＋6e－＝3H2↑
③2Al＋6HCl＝2AlCl3＋3H2↑
（3）负极在NaOH溶液中，活动性Al＞Mg Al－3e－＋4OH—＝AlO2－＋2H2O （4）Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中发生反应，被氧化，即在浓硝酸中活动性Zn>Al，Al是原电池的正极
（5）①另一个电极材料的活动性；②电解质溶液的性质
11．【解析】根据原电池的原理，应该使反应Cu＋FeCl3＝CuCl2＋2FeCl2的氧化反应和还原反应分别在两极上进行，电解质溶液必然为FeCl3溶液，负极为铜电极，正极为惰性电极。

【答案】原电池如图所示：
负极（Cu）：Cu－2e－＝Cu2＋
正极（C）：2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋
评析：利用氧化还原反应设计新的电池时，一是要把所给的氧化还原反应分解成氧化反应和还原反应两个部分，二是要紧紧抓原电池的工作原理，即负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。