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综合提能强训(三)　化学反应与能量变化融通练
(选择题每小题3分,本检测满分60分)
1.最适合“即食即热型快餐”加热的化学物质组合是 (　　)
A.浓硫酸和水　　　　　　 B.生石灰和水
C.熟石灰和水 D.烧碱和水
2.为了探究化学反应的能量变化情况,某同学设计了如图装置,向盛有A的试管中滴加B试剂时,看到U形管中,甲处液面上升,乙处液面下降,下列关于该反应的说法正确的是 (　　)
A.该反应为放热反应
B.反应物的总能量比生成物的总能量高
C.此反应一定是氧化还原反应
D.试剂A和试剂B可能为碳酸氢钠和柠檬酸
3.如图所示,在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的X、Y两电极。下列说法错误的是 (　　)
A.溶液中S移向Y电极
B.若两电极分别为铁棒和碳棒,则X电极为铁棒
C.X电极上发生的是氧化反应,Y电极上发生的是还原反应
D.若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y
4.某原电池的示意图如图,M、N为两种不同的常见金属,X溶液为酸溶液或碱溶液。下列说法正确的是 (　　)
A.若M电极为Mg,N电极为Al,则M一定为负极
B.若M电极为Fe,N电极为Cu,则M一定为负极
C.若M电极质量减轻,N电极质量一定增加
D.若M电极质量显著减少,则M一定为负极
5.(2024·乌鲁木齐天山区高一期末)下列对古诗文涉及的化学知识判断正确的是 (　　)
A.《周礼》记载“煤饼烧蛎房成灰”(蛎房主要成分为CaCO3),发生了吸热反应
B.古文说“冰,水为之,而寒于水”说明等量的水和冰相比,冰的能量更高
C.“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”包含的是吸热反应
D.“欲渡黄河冰塞川,将登太行雪满山”中描述的黄河水结冰是放热反应
6.(2024·济南高一期中)利用太阳光在新型复合催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示:
下列说法错误的是 (　　)
A.整个过程实现了光能向化学能的转换
B.过程Ⅰ是氧化还原反应
C.过程Ⅰ吸收能量,过程Ⅱ放出能量
D.反应物的总能量小于生成物的总能量
7.(2024·贵阳高一期末)质子膜H2S燃料电池实现了H2S废气资源回收利用,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.电极a为负极
B.电池工作时H+通过质子固体电解质膜向电极b移动
C.电极b上发生的电极反应:O2+4H++4e-2H2O
D.每消耗22.4 L(标准状况)H2S气体,电路中转移4 mol e-
8.某化学兴趣小组探究原电池的工作原理,下列设计与工作原理判断正确的是 (　　)
选项 A B C D
电极 材料 Mg、Al 石墨、Cu Al、石墨 Mg、Al
电解质 溶液 稀硫酸 浓硝酸 稀盐酸 氢氧化 钠溶液
电极反 应类型 铝电极: 氧化反应 铜电极: 氧化反应 石墨电极: 还原反应 铝电极: 还原反应
电子移 动方向 Al→Mg Cu→石墨 Al→石墨 Mg→Al
阳离子 移动方向 Al→Mg 石墨→Cu Al→石墨 Al→Mg
9.“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极,向极板上滴加食盐水后电池便可工作,电池反应为2Mg+O2+2H2O2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法中,错误的是 (　　)
A.镁片作为负极
B.电池工作时实现了化学能向电能的转化
C.电池工作时镁片逐渐被消耗
D.食盐水作为电解质溶液,且Cl-向碳电极移动
10.2024年4月25日,我国神舟十八号宇航员顺利到达空间站。空间站中处理宇航员排泄物的一种方法是:用微生物处理产生氨气,氨气与氧气分别通入燃料电池两极,最终生成常见的无毒物质。示意图如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.a电极是负极,发生还原反应
B.正极区发生的反应是O2+4e-+2H2O4OH-
C.电池工作时电子由a电极经电解质溶液流向b电极
D.每消耗标准状况下2.24 L NH3转移电子数为0.3NA
11.(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是 (　　)
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e-4OH-
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl-
12.(13分)研究化学能与热能、电能的转化具有重要价值。回答下列问题:
(1)下列化学反应过程中的能量变化符合图示的是　　　　(填序号)。
①酸碱中和反应　②碳酸钙分解　③金属钠与水反应　④酒精燃烧　⑤灼热的炭与二氧化碳反应
⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
(2)依据NaOH与HCl的反应原理设计原电池,你认为是否合理 　　　　(填“是”或“否”),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)利用反应Fe+Cu2+Cu+Fe2+设计一个原电池(正极材料用碳棒)。
①电池的负极材料是　　　　　,电解质溶液是　　　　　　　　　　　　。
②正极上出现的现象是 。
③若导线上转移1 mol电子,则生成铜的质量为　　　　 g。
13. (14分)能源是现代文明的原动力,电池与我们的生活和生产密切相关。
(1)事实证明,能设计成原电池的反应通常是放热反应,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是　　　　(填字母)。
A.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)
C.2CO(g)+O2(g)2CO2(g)
(2)如图为原电池装置示意图:
①若A为Zn片,B为石墨棒,电解质溶液为稀硫酸,写出正极的电极反应式:　　　　　　　　　　　,反应过程中溶液的酸性　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。一段时间后,当在电池中放出1.68 L(标准状况)气体时,电路中有　　　　个电子通过了导线(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
②若电池的总反应为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,负极材料是　　　　,负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　。
③若A为镁片,B为铝片,电解质为NaOH溶液,则铝片为　　　　(填“正”或“负”)极;写出该电极反应式: 　。
④燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源,H2和O2组合形成的燃料电池的结构如图(电解液是稀硫酸):
则电极d是　　　　(填“正极”或“负极”),电极d的电极反应式为　　　　　　　　　　　　。若线路中转移2 mol电子,则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为　　　　 L。
综合提能强训(三)
1.选B　浓硫酸溶于水放热,但浓硫酸具有极强的腐蚀性,且是液态物质,不易使用,故A错误;生石灰与水反应放出大量的热,故B正确;熟石灰溶解性小,溶于水放出少量热量,且升温氢氧化钙析出,不易使用,故C错误;氢氧化钠固体溶于水放热,但氢氧化钠为强碱,具有强腐蚀性,不易使用,故D错误。
2.选D　由题意可知,反应为吸热反应,反应物的总能量比生成物的总能量低,故A、B错误;此反应不一定是氧化还原反应,故C错误;碳酸氢钠和柠檬酸反应为吸热反应,试剂A和试剂B可能为碳酸氢钠和柠檬酸,故D正确。
3.选A　由题意可知,溶液中S移向负极即X极,故A错误;铁棒和碳棒作电极时,铁棒作负极即X极,故B正确;X极为负极,发生氧化反应,Y极为正极,发生还原反应,故C正确;活泼金属作负极,活动性顺序为X>Y,故D正确。
4.选D　若M电极为Mg,N电极为Al,X溶液为氢氧化钠溶液,则Al为负极,负极上Al失去电子,Mg为正极,得电子,故A错误;若M电极为Fe,N电极为Cu,X溶液为浓硝酸,Cu能和浓硝酸反应,Cu被氧化,作负极,Fe在浓硝酸中钝化,硝酸根在正极铁上得电子被还原为二氧化氮,故B错误;若M电极质量减轻,N电极质量不一定增加,如Mg Al 氢氧化钠溶液,铝为负极,镁为正极,负极生成Na[Al(OH)4],正极生成氢气,正极质量不增加,故C错误;一般来说,原电池中相对活泼的一极失去电子,为原电池的负极,若M电极质量显著减少,表示M失去电子,则M一定为负极,故D正确。
5.选A　碳酸钙分解反应是吸热反应,故A正确;冰转化为液态水是吸热过程,因此冰的能量更低,故B错误;白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河,涉及到燃烧,是放热反应,故C错误;黄河水结冰是物理变化,是放热过程,不是吸热反应,故D错误。
6.选B　该反应利用太阳光分解水,实现了光能转化为化学能,故A正确;过程Ⅰ发生O—H共价键的断裂,无化学键形成,不是氧化还原反应,故B错误;过程Ⅰ发生O—H共价键的断裂,吸收能量,过程Ⅱ形成共价键H—H和O—O,成键放出能量,故C正确;该反应是吸热反应,反应物的总能量小于生成物的总能量,故D正确。
7.选D　根据题意可知,a电极上H2S失电子生成S2,为负极,故A正确;原电池中阳离子移向正极,即H+通过质子固体电解质膜向电极b移动,故B正确;b电极上氧气得电子和氢离子反应生成水,电极反应式为O2+4H++4e-2H2O,故C正确;n(H2S)==1 mol,根据2H2S-4e-S2+4H+知,每1 mol H2S参与反应,电路中转移2 mol e-,故D错误。
8.选C　Mg、Al、稀硫酸构成原电池时,Mg为负极,Al为正极,铝电极得电子发生还原反应,电子从Mg流向Al,阳离子从Mg电极向Al电极移动,A错误;石墨、Cu、浓硝酸构成原电池时,Cu为负极,铜电极失电子发生氧化反应,电子从Cu电极流向石墨电极,阳离子从铜电极向石墨电极移动,B错误;Al、石墨和稀盐酸构成原电池时,Al为负极,石墨为正极,石墨电极上氢离子得电子发生还原反应,电子从Al电极流向石墨电极,阳离子从Al电极向石墨电极移动,C正确;Mg、Al和NaOH溶液构成原电池时,Al为负极,Mg为正极,铝电极失电子发生氧化反应,电子从Al电极流向Mg电极,阳离子从Al电极向Mg电极移动,D错误。
9.选D　电池以镁片、活性炭为电极,因为镁片更活泼,则为原电池的负极,活性炭为正极,据此分析作答。根据原电池反应式知,Mg元素的化合价由0价变为+2价,所以Mg失电子作负极,A项正确。该装置是将化学能转化为电能的装置,为原电池,B项正确。Mg作负极,失去电子生成氢氧化镁,所以电池工作时镁片逐渐被消耗,C项正确。该原电池中,电解质溶液是食盐水,阴离子向负极移动,即Cl-向Mg电极移动,D项错误。
10.选D　该燃料电池中通入氨气的电极为负极,即a电极为负极,通入氧气的电极为正极,即b电极为正极。根据分析,a电极是负极,发生氧化反应,A错误。通入氧气的电极为正极,正极区发生的反应是O2+4e-+4H+2H2O,B错误。电池工作时电子由a电极经负载流向b电极,C错误。该燃料电池最终产物为氮气和水,氨气中N元素由-3价变为0价,标准状况下2.24 L NH3的物质的量为0.1 mol,每消耗0.1 mol NH3转移电子数为0.3NA,D正确。
11.选B　O2在Pt极得电子发生还原反应,Pt为正极,Ag电极失去电子发生氧化反应生成Ag+,再与Cl-结合,Ag为负极。由分析可知,Ag为负极,A错误。电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt,B正确。溶液为酸性,故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-2H2O,C错误。每消耗标准状况下11.2 L的O2,转移电子2 mol,故最多去除2 mol Cl-,D错误。
12.解析:(1)由图可知,该化学反应为吸热反应,故符合能量变化图示的是②⑤⑥。
(2)能够构成原电池的反应必须是自发的氧化还原反应,而NaOH与HCl的反应不是氧化还原反应,故不能设计成原电池。
(3)①由离子方程式可知,Fe失电子发生氧化反应,作负极;Cu2+在正极上得电子发生还原反应,所以电解质是可溶性的铜盐,可用硫酸铜作电解质;②正极的电极反应式为Cu2++2e-Cu,有红色物质析出;③由电极反应式可知,若导线转移1 mol电子,则生成0.5 mol的铜,铜的质量为32 g。
答案:(1)②⑤⑥　(2)否　NaOH与HCl的反应不是氧化还原反应
(3)①Fe　可溶性铜盐溶液,如CuSO4溶液
②有红色物质析出　③32
13.解析:(1)该反应为吸热反应,不能设计成原电池,A项不选;该反应为放热反应,但不是氧化还原反应,不能设计成原电池,B项不选;该反应为放热反应,并且也是氧化还原反应,能设计成原电池,C项选。
(2)①若A为Zn片,B为石墨棒,电解质溶液为稀硫酸,则Zn作负极,石墨棒作正极,正极的电极反应式为2H++2e-H2↑;反应过程中消耗H+,H+浓度降低,溶液酸性变小;当在电池中放出1.68 L(标准状况)气体时,生成H2的物质的量为=0.075 mol,根据2H++2e-H2↑可知,转移0.15 mol电子,则电路中有0.15NA个电子通过了导线;②电池的总反应为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,负极发生氧化反应,化合价升高,则负极材料为Cu,负极的电极反应式为Cu-2e-Cu2+;③若A为镁片,B为铝片,电解质为NaOH溶液,铝可与NaOH溶液反应,而镁不能,则铝片为负极,电极反应式为Al-3e-+4OH-[Al(OH)4]-;④根据电子流向可知,电极c为负极,电极d为正极;H2和O2组合形成的燃料电池(电解液是稀硫酸),O2在正极发生反应,则电极d的电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O;若线路中转移2 mol电子,根据O2+4e-+4H+2H2O可知,消耗0.5 mol O2,则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L。
答案:(1)C　(2)①2H++2e-H2↑　变小　0.15NA
②Cu　Cu-2e-Cu2+　③负
Al-3e-+4OH-[Al(OH)4]-
④正极　O2+4e-+4H+2H2O　11.2
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综合提能强训(三)　化学反应与能量
变化融通练
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1.最适合“即食即热型快餐”加热的化学物质组合是 (　　)
A.浓硫酸和水　　　　　　 B.生石灰和水
C.熟石灰和水 D.烧碱和水
(选择题每小题3分,本检测满分60分)
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解析:浓硫酸溶于水放热,但浓硫酸具有极强的腐蚀性,且是液态物质,不易使用,故A错误;生石灰与水反应放出大量的热,故B正确;熟石灰溶解性小,溶于水放出少量热量,且升温氢氧化钙析出,不易使用,故C错误;氢氧化钠固体溶于水放热,但氢氧化钠为强碱,具有强腐蚀性,不易使用,故D错误。
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2.为了探究化学反应的能量变化情况,某同学设计了如图装置,向盛有A的试管中滴加B试剂时,看到U形管中,甲处液面上升,乙处液面下降,下列关于该反应的说法正确的是 (　　)
A.该反应为放热反应
B.反应物的总能量比生成物的总能量高
C.此反应一定是氧化还原反应
D.试剂A和试剂B可能为碳酸氢钠和柠檬酸
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解析:由题意可知,反应为吸热反应,反应物的总能量比生成物的总能量低,故A、B错误;此反应不一定是氧化还原反应,故C错误;碳酸氢钠和柠檬酸反应为吸热反应,试剂A和试剂B可能为碳酸氢钠和柠檬酸,故D正确。
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3.如图所示,在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的X、Y两电极。下列说法错误的是 (　　)
A.溶液中S移向Y电极
B.若两电极分别为铁棒和碳棒,则X电极为铁棒
C.X电极上发生的是氧化反应,Y电极上发生的是还原反应
D.若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y
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解析:由题意可知,溶液中S移向负极即X极,故A错误;铁棒和碳棒作电极时,铁棒作负极即X极,故B正确;X极为负极,发生氧化反应,Y极为正极,发生还原反应,故C正确;活泼金属作负极,活动性顺序为X>Y,故D正确。
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4.某原电池的示意图如图,M、N为两种不同的常见金属,X溶液为酸溶液或碱溶液。下列说法正确的是 (　　)
A.若M电极为Mg,N电极为Al,则M一定为负极
B.若M电极为Fe,N电极为Cu,则M一定为负极
C.若M电极质量减轻,N电极质量一定增加
D.若M电极质量显著减少,则M一定为负极
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解析:若M电极为Mg,N电极为Al,X溶液为氢氧化钠溶液,则Al为负极,负极上Al失去电子,Mg为正极,得电子,故A错误;若M电极为Fe,N电极为Cu,X溶液为浓硝酸,Cu能和浓硝酸反应,Cu被氧化,作负极,Fe在浓硝酸中钝化,硝酸根在正极铁上得电子被还原为二氧化氮,故B错误;若M电极质量减轻,N电极质量不一定增加,如Mg Al 氢氧化钠溶液,铝为负极,镁为正极,负极生成Na[Al(OH)4],正极生成氢气,正极质量不增加,故C错误;一般来说,原电池中相对活泼的一极失去电子,为原电池的负极,若M电极质量显著减少,表示M失去电子,则M一定为负极,故D正确。
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A.《周礼》记载“煤饼烧蛎房成灰”(蛎房主要成分为CaCO3),发生了吸热反应
B.古文说“冰,水为之,而寒于水”说明等量的水和冰相比,冰的能量更高
C.“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”包含的是吸热反应
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解析:碳酸钙分解反应是吸热反应,故A正确;冰转化为液态水是吸热过程,因此冰的能量更低,故B错误;白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河,涉及到燃烧,是放热反应,故C错误;黄河水结冰是物理变化,是放热过程,不是吸热反应,故D错误。
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下列说法错误的是(　　)
A.整个过程实现了光能向化学能的转换
B.过程Ⅰ是氧化还原反应
C.过程Ⅰ吸收能量,过程Ⅱ放出能量
D.反应物的总能量小于生成物的总能量
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解析:该反应利用太阳光分解水,实现了光能转化为化学能,故A正确;过程Ⅰ发生O—H共价键的断裂,无化学键形成,不是氧化还原反应,故B错误;过程Ⅰ发生O—H共价键的断裂,吸收能量,过程Ⅱ形成共价键H—H和O—O,成键放出能量,故C正确;该反应是吸热反应,反应物的总能量小于生成物的总能量,故D正确。
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A.电极a为负极
B.电池工作时H+通过质子固体
电解质膜向电极b移动
C.电极b上发生的电极反应:O2+4H++4e-===2H2O
D.每消耗22.4 L(标准状况)H2S气体,电路中转移4 mol e-
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解析:根据题意可知,a电极上H2S失电子生成S2,为负极,故A正确;原电池中阳离子移向正极,即H+通过质子固体电解质膜向电极b移动,故B正确;b电极上氧气得电子和氢离子反应生成水,电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O,故C正确;n(H2S)==1 mol,根据2H2S-4e-===S2+4H+知,每1 mol H2S参与反应,电路中转移2 mol e-,故D错误。
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8.某化学兴趣小组探究原电池的工作原理,下列设计与工作原理判断正确的是 (　　)
选项 A B C D
电极材料 Mg、Al 石墨、Cu Al、石墨 Mg、Al
电解质溶液 稀硫酸 浓硝酸 稀盐酸 氢氧化钠溶液
电极反应类型 铝电极: 氧化反应 铜电极: 氧化反应 石墨电极: 还原反应 铝电极:
还原反应
电子移动方向 Al→Mg Cu→石墨 Al→石墨 Mg→Al
阳离子移动方向 Al→Mg 石墨→Cu Al→石墨 Al→Mg
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解析:Mg、Al、稀硫酸构成原电池时,Mg为负极,Al为正极,铝电极得电子发生还原反应,电子从Mg流向Al,阳离子从Mg电极向Al电极移动,A错误;石墨、Cu、浓硝酸构成原电池时,Cu为负极,铜电极失电子发生氧化反应,电子从Cu电极流向石墨电极,阳离子从铜电极向石墨电极移动,B错误;Al、石墨和稀盐酸构成原电池时,Al为负极,石墨为正极,石墨电极上氢离子得电子发生还原反应,电子从Al电极流向石墨电极,阳离子从Al电极向石墨电极移动,C正确;Mg、Al和NaOH溶液构成原电池时,Al为负极,Mg为正极,铝电极失电子发生氧化反应,电子从Al电极流向Mg电极,阳离子从Al电极向Mg电极移动,D错误。
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9.“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极,向极板上滴加食盐水后电池便可工作,电池反应为2Mg+O2+2H2O===2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法中,错误的是 (　　)
A.镁片作为负极
B.电池工作时实现了化学能向电能的转化
C.电池工作时镁片逐渐被消耗
D.食盐水作为电解质溶液,且Cl-向碳电极移动
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解析:电池以镁片、活性炭为电极,因为镁片更活泼,则为原电池的负极,活性炭为正极,据此分析作答。根据原电池反应式知,Mg元素的化合价由0价变为+2价,所以Mg失电子作负极,A项正确。该装置是将化学能转化为电能的装置,为原电池,B项正确。Mg作负极,失去电子生成氢氧化镁,所以电池工作时镁片逐渐被消耗,C项正确。该原电池中,电解质溶液是食盐水,阴离子向负极移动,即Cl-向Mg电极移动,D项错误。
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A.a电极是负极,发生还原反应
B.正极区发生的反应是O2+4e-+2H2O===4OH-
C.电池工作时电子由a电极经电解质溶液流向b电极
D.每消耗标准状况下2.24 L NH3转移电子数为0.3NA
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解析:该燃料电池中通入氨气的电极为负极,即a电极为负极,通入氧气的电极为正极,即b电极为正极。根据分析,a电极是负极,发生氧化反应,A错误。通入氧气的电极为正极,正极区发生的反应是O2+4e-+4H+===2H2O,B错误。电池工作时电子由a电极经负载流向b电极,C错误。该燃料电池最终产物为氮气和水,氨气中N元素由-3价变为0价,标准状况下2.24 L NH3的物质的量为0.1 mol,每消耗0.1 mol NH3转移电子数为0.3NA,D正确。
√
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11.(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是 (　　)
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e-===4OH-
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl-
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解析:O2在Pt极得电子发生还原反应,Pt为正极,Ag电极失去电子发生氧化反应生成Ag+,再与Cl-结合,Ag为负极。由分析可知,Ag为负极,A错误。电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt,B正确。溶液为酸性,故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-===2H2O,C错误。每消耗标准状况下11.2 L的O2,转移电子2 mol,故最多去除2 mol Cl-,D错误。
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12.(13分)研究化学能与热能、电能的转化具有重要价值。回答下列问题:
(1)下列化学反应过程中的能量变化符合图示的是　　 　(填序号)。
①酸碱中和反应　②碳酸钙分解　③金属钠与水反应　④酒精燃烧　
⑤灼热的炭与二氧化碳反应 ⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
解析:由图可知,该化学反应为吸热反应,故符合能量变化图示的是②⑤⑥。
②⑤⑥
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(2)依据NaOH与HCl的反应原理设计原电池,你认为是否合理 　　　　(填“是”或“否”),理由是　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。
解析:能够构成原电池的反应必须是自发的氧化还原反应,而NaOH与HCl的反应不是氧化还原反应,故不能设计成原电池。
否 NaOH与HCl的反应不是氧化还原反应
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(3)利用反应Fe+Cu2+===Cu+Fe2+设计一个原电池(正极材料用碳棒)。
①电池的负极材料是　　,电解质溶液是__________________________
　　　。
解析:由离子方程式可知,Fe失电子发生氧化反应,作负极;Cu2+在正极上得电子发生还原反应,所以电解质是可溶性的铜盐,可用硫酸铜作电解质;
Fe
可溶性铜盐溶液,如CuSO4
溶液
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②正极上出现的现象是　 。
解析:正极的电极反应式为Cu2++2e-===Cu,有红色物质析出;
③若导线上转移1 mol电子,则生成铜的质量为　　 g。
解析:由电极反应式可知,若导线转移1 mol电子,则生成0.5 mol的铜,铜的质量为32 g。
有红色物质析出
32
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13.(14分)能源是现代文明的原动力,电池与我们的生活和生产密切相关。
(1)事实证明,能设计成原电池的反应通常是放热反应,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是　　(填字母)。
A.C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
B.NaOH(aq)+HCl(aq) ===NaCl(aq)+H2O(l)
C.2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)
C
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解析:该反应为吸热反应,不能设计成原电池,A项不选;该反应为放热反应,但不是氧化还原反应,不能设计成原电池,B项不选;该反应为放热反应,并且也是氧化还原反应,能设计成原电池,C项选。
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(2)如图为原电池装置示意图:
①若A为Zn片,B为石墨棒,电解质溶液为稀硫酸,写出正极的电极反应式:　　　　　　　　　,反应过程中溶液的酸性　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。一段时间后,当在电池中放出1.68 L(标准状况)气体时,电路中有　　　　个电子通过了导线(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
2H++2e-===H2↑
变小
0.15NA　
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解析:若A为Zn片,B为石墨棒,电解质溶液为稀硫酸,则Zn作负极,石墨棒作正极,正极的电极反应式为2H++2e-===H2↑;反应过程中消耗H+,H+浓度降低,溶液酸性变小;当在电池中放出1.68 L(标准状况)气体时,生成H2的物质的量为=0.075 mol,根据2H++2e-===H2↑可知,转移0.15 mol电子,则电路中有0.15NA个电子通过了导线;
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②若电池的总反应为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,负极材料是　　　,负极的电极反应式为　　　　　　　　。
解析:电池的总反应为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,负极发生氧化反应,化合价升高,则负极材料为Cu,负极的电极反应式为Cu-2e-===Cu2+;
Cu
Cu-2e-===Cu2+
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③若A为镁片,B为铝片,电解质为NaOH溶液,则铝片为　　(填“正”或“负”)极;写出该电极反应式:　　　 　　　　　　　　　。
解析:若A为镁片,B为铝片,电解质为NaOH溶液,铝可与NaOH溶液反应,而镁不能,则铝片为负极,电极反应式为Al-3e-+4OH-=== [Al(OH)4]-;
负
Al-3e-+4OH-===[Al(OH)4]-
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④燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源,H2和O2组合形成的燃料电池的结构如图(电解液是稀硫酸):
则电极d是　　　(填“正极”或“负极”),电极d的电极反应式为　　　　　　　　　　。若线路中转移2 mol电子,则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为　　 L。
正极
O2+4e-+4H+===2H2O
11.2
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解析:根据电子流向可知,电极c为负极,电极d为正极;H2和O2组合形成的燃料电池(电解液是稀硫酸),O2在正极发生反应,则电极d的电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O;若线路中转移2 mol电子,根据O2+4e-+4H+===2H2O可知,消耗0.5 mol O2,则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L。

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