2023版人教高中同步化學(xué)選擇性必修一：第四章化學(xué)反應(yīng)與電能習(xí)題匯編

第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第一節(jié)原電池第1課時(shí)原電池的工作原理基礎(chǔ)過關(guān)練題組一單液原電池1.(2020江蘇淮安教學(xué)協(xié)作體高二上聯(lián)考)某興趣小組設(shè)計(jì)的水果電池裝置如圖所示。該電池工作時(shí),下列說法正確的是 ()A.銅片為負(fù)極B.鋅片發(fā)生還原反應(yīng)C.將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D.電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片2.(2021廣東珠海第二中學(xué)期中)如圖是課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的用化學(xué)電源使LED燈發(fā)光的裝置。下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.銅片表面有氣泡生成B.如果將稀硫酸換成檸檬汁,導(dǎo)線中不會(huì)有電子流動(dòng)C.裝置中存在“化學(xué)能→電能→光能”的轉(zhuǎn)換D.如果將鋅片換成鐵片,電路中的電流方向不變題組二雙液原電池3.(2021河北六校期中聯(lián)考)某同學(xué)用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有含KNO3飽和溶液的瓊膠)設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池,裝置示意圖如圖所示,下列判斷中正確的是 ()A.該原電池的工作原理是Cu+2Ag+2Ag+Cu2+B.實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋,原電池能繼續(xù)工作C.實(shí)驗(yàn)過程中,左側(cè)燒杯中NO3D.實(shí)驗(yàn)過程中電子流向?yàn)镃u電極→Cu(NO3)2溶液→AgNO3溶液→Ag電極4.(2020江西南昌十中高二上期末)某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示原電池裝置(鹽橋中含有飽和K2SO4溶液)。下列說法正確的是 ()A.該原電池的正極反應(yīng)是Cu2++2e-CuB.甲燒杯中溶液的紅色逐漸變淺C.鹽橋中的SO4D.若將甲燒杯中的溶液換成稀硝酸,電流表指針反向偏轉(zhuǎn)題組三原電池工作原理的應(yīng)用5.(2020山東青島平度九中高二上期中)a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中,用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。a、b相連時(shí),電流由a經(jīng)導(dǎo)線流向b;c、d相連時(shí),電子由d到c;a、c相連時(shí),a極上產(chǎn)生大量氣泡;b、d相連時(shí),H+移向d極。則四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?()A.a>b>c>dB.a>c>d>bC.c>a>b>dD.b>d>c>a6.依據(jù)氧化還原反應(yīng):2Ag+(aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。請(qǐng)回答下列問題:(1)電極X的材料是;電解質(zhì)溶液Y是。

(2)銀電極為電池的極,電極反應(yīng)式為;X電極上的電極反應(yīng)式為。

(3)外電路中的電子是從極流向極。

能力提升練題組一原電池工作原理的理解與應(yīng)用1.(2021山東師范大學(xué)附中第一次學(xué)業(yè)測(cè)評(píng),)已知氧化性:Au3+>Ag+>Cu2+>Pb2+>Cr3+>Zn2+>Ti2+。現(xiàn)有如圖所示的電化學(xué)裝置,下列敘述中正確的是 ()A.若X為Ti,則Y極的電極反應(yīng)式可能是Zn-2e-Zn2+B.若X為Cr,則Y可以選Zn或TiC.若Y為Cu,則X極的電極反應(yīng)式可能是Cr-3e-Cr3+D.若Y為Pb,則左側(cè)燒杯溶液中陰離子數(shù)會(huì)減少2.(2021北京豐臺(tái)期中,)如圖為鋅銅原電池的裝置示意圖,其中鹽橋內(nèi)裝有含飽和KCl溶液的瓊膠。請(qǐng)回答下列問題:(1)Zn電極為電池的(填“正極”或“負(fù)極”)。

(2)寫出電極反應(yīng)式:Zn電極,Cu電極。

(3)鹽橋中向CuSO4溶液中遷移的離子是。

(4)若保持原電池的總反應(yīng)不變,下列替換不可行的是(填字母)。

A.用石墨替換Cu電極B.用NaCl溶液替換ZnSO4溶液C.用稀H2SO4代替CuSO4溶液(5)請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾驮噭?將反應(yīng)2Fe3++2I-2Fe2++I2設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池,請(qǐng)?zhí)顚懕砀?設(shè)計(jì)思路負(fù)極負(fù)極材料

負(fù)極反應(yīng)物

正極正極材料

正極反應(yīng)物

電子導(dǎo)體

離子導(dǎo)體

在方框內(nèi)畫出簡(jiǎn)單的裝置示意圖,并標(biāo)明使用的材料和試劑。題組二原電池正、負(fù)極的判斷與電極反應(yīng)式的書寫3.(2021福建福州高二檢測(cè),)交通運(yùn)輸部在南海華陽礁舉行華陽燈塔和赤瓜燈塔竣工發(fā)光儀式,宣布兩座大型多功能燈塔正式發(fā)光并投入使用。燈塔可用鎂海水電池提供能源,其裝置如圖所示,下列有關(guān)該電池的說法正確的是 ()A.X電極材料可為鐵、銅、石墨等B.每轉(zhuǎn)移2mol電子,2molH+由交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移C.正極的電極反應(yīng)式為H2O2+2e-+2H+2H2OD.該電池能將化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化成電能4.()某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)反應(yīng)2KMnO4+10FeSO4+8H2SO42MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O設(shè)計(jì)如下原電池,其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為1mol·L-1,溶液的體積均為200mL,鹽橋中裝有含飽和K2SO4溶液的瓊膠?；卮鹣铝袉栴}:(1)此原電池的正極是石墨(填“a”或“b”),發(fā)生反應(yīng)。

(2)電池工作時(shí),鹽橋中的SO42-移向((3)寫出兩燒杯中的電極反應(yīng)式:甲,

乙。

(4)若不考慮溶液的體積變化,MnSO4濃度變?yōu)?.5mol·L-1,則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為mol。

答案全解全析基礎(chǔ)過關(guān)練1.D電池工作時(shí),Zn失去電子,為負(fù)極,A錯(cuò)誤;鋅是負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),B錯(cuò)誤;原電池中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,C錯(cuò)誤;Zn為負(fù)極,電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片,D正確。2.B銅片為正極,H+在其表面得到電子生成H2,其表面有氣泡生成,A正確;如果將稀硫酸換成檸檬汁,檸檬汁也有較強(qiáng)的酸性,仍能形成原電池,導(dǎo)線中也會(huì)有電子流動(dòng),B錯(cuò)誤;該裝置屬于原電池,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,LED燈發(fā)光時(shí),電能又轉(zhuǎn)化為光能,存在“化學(xué)能→電能→光能”的轉(zhuǎn)換,C正確;如果將鋅片換成鐵片,鐵片仍為負(fù)極,電路中的電流方向不變,D正確。3.ACu電極為負(fù)極,Ag電極為正極,該原電池的工作原理是Cu+2Ag+2Ag+Cu2+,A正確;實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋,不能形成閉合回路,因此原電池不能繼續(xù)工作,B錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)過程中,鹽橋中的NO3-不斷向左側(cè)遷移,因此左側(cè)燒杯中NO3-的濃度增大,C錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)過程中電子流向?yàn)镃u電極→導(dǎo)線→Ag電極,4.B該原電池反應(yīng)為Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2,正極發(fā)生還原反應(yīng),為Fe3++e-Fe2+,A錯(cuò)誤;甲燒杯中發(fā)生反應(yīng)Fe3++e-Fe2+,則甲燒杯中溶液的紅色逐漸變淺,B正確;陰離子向負(fù)極移動(dòng),C錯(cuò)誤;若將甲燒杯中的溶液換成稀硝酸,Cu仍為負(fù)極,Pt仍為正極,電流表指針偏轉(zhuǎn)方向不變,D錯(cuò)誤。5.Da、b相連時(shí),電流由a經(jīng)導(dǎo)線流向b,則a為正極,b的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于a;c、d相連時(shí),電子由d到c,所以c上得電子發(fā)生還原反應(yīng),故d的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于c;a、c相連時(shí),a極上產(chǎn)生大量氣泡,a上得電子發(fā)生還原反應(yīng),所以c上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),故c的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于a;b、d相連時(shí),H+移向d極,所以d是正極,b是負(fù)極,b的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于d,所以a、b、c、d四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)閎>d>c>a。6.答案(1)CuAgNO3溶液(2)正Ag++e-AgCu-2e-Cu2+(3)負(fù)(Cu)正(Ag)解析原電池中負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),正極上發(fā)生還原反應(yīng),鹽橋起到形成閉合回路、平衡電荷的作用。由總反應(yīng)方程式可知電極X的材料是Cu,發(fā)生氧化反應(yīng),電解質(zhì)溶液Y是可溶性銀鹽的溶液,常用AgNO3溶液。負(fù)極反應(yīng)式為Cu-2e-Cu2+,正極反應(yīng)式為Ag++e-Ag,電子由負(fù)極(Cu)流出,經(jīng)外電路流向正極(Ag)。能力提升練1.C根據(jù)裝置圖可知,X電極是負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),Y電極是正極,得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。若X為Ti,由于Y電極是正極,應(yīng)得到電子發(fā)生還原反應(yīng),A不正確;若X為Cr,則Y的金屬性需要弱于Cr的金屬性,Zn和Ti的金屬性均強(qiáng)于Cr的金屬性,則Y不能選Zn或Ti,可以選擇Cu或Pb等,B不正確;若Y為Cu,由于X是負(fù)極,則X的金屬性要強(qiáng)于Cu,所以可以選擇Cr,因此負(fù)極反應(yīng)式可能是Cr-3e-Cr3+,C正確;若Y為Pb,由于X電極是負(fù)極,失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),因此左側(cè)燒杯溶液中陰離子數(shù)會(huì)增加,D不正確。2.答案(1)負(fù)極(2)Zn-2e-Zn2+Cu2++2e-Cu(3)K+(4)C(5)石墨KI溶液石墨FeCl3溶液導(dǎo)線鹽橋解析(1)該裝置是原電池,Zn易失去電子作負(fù)極。(2)Zn作負(fù)極,負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+,Cu作正極,正極反應(yīng)式為Cu2++2e-Cu。(3)原電池工作時(shí),陰離子向負(fù)極移動(dòng),陽離子向正極移動(dòng),鹽橋中向CuSO4溶液中遷移的離子應(yīng)是K+。(4)若將Cu換成石墨,鋅仍然為負(fù)極,石墨為正極,電池總反應(yīng)仍為Zn+Cu2+Zn2++Cu,A可行;用NaCl溶液替換ZnSO4溶液,NaCl溶液作電解質(zhì)溶液,還是Zn失去電子,電池總反應(yīng)仍為Zn+Cu2+Zn2++Cu,B可行;若將CuSO4溶液換成稀H2SO4,電池總反應(yīng)變成Zn+2H+Zn2++H2↑,C不可行。(5)在反應(yīng)2Fe3++2I-2Fe2++I2中,碘元素由-1價(jià)變?yōu)?價(jià),I-失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),負(fù)極反應(yīng)物可選KI溶液,鐵元素由+3價(jià)降低為+2價(jià),Fe3+得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),正極反應(yīng)物可選FeCl3溶液,正、負(fù)極均用石墨作電極材料,連接導(dǎo)線,用鹽橋形成閉合回路,組成原電池。3.C該電池的負(fù)極材料是金屬鎂,正極X的材料的活潑性需要比金屬鎂的弱,但是鐵、銅都可以和H2O2、H2SO4的混合溶液反應(yīng),故不能用鐵、銅作正極,A錯(cuò)誤;陽離子會(huì)移向正極,則每轉(zhuǎn)移2mol電子,2molH+由交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移,B錯(cuò)誤;原電池的正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng):H2O2+2e-+2H+2H2O,C正確;該電池能將化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化成電能,部分轉(zhuǎn)化為熱能,D錯(cuò)誤。4.答案(1)a還原(2)乙(3)MnO4-+5e-+8H+Mn2++4H2O5Fe2+-5e-5Fe3+(4)0.5解析(1)根據(jù)題目提供的總反應(yīng)方程式可知,KMnO4作氧化劑,發(fā)生還原反應(yīng),故石墨a是正極。(2)電池工作時(shí),SO42-向負(fù)極移動(dòng),即向乙燒杯移動(dòng)。(3)甲燒杯中的電極反應(yīng)式為MnO4-+5e-+8H+Mn2++4H2O;乙燒杯中的電極反應(yīng)式為5Fe2+-5e-5Fe3+。(4)溶液中的MnSO4濃度由1mol·L-1變?yōu)?.5mol·L-1,由于溶液的體積未變,則反應(yīng)過程中生成的MnSO4的物質(zhì)的量為0.5mol·L-1×0.2L=0.1mol,故轉(zhuǎn)移的電子為0.1mol×5=0.5

第2課時(shí)化學(xué)電源基礎(chǔ)過關(guān)練題組一一次電池1.(2021北京豐臺(tái)期中)堿性鋅錳電池以氫氧化鉀為電解質(zhì),其結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,電池總反應(yīng)為Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnO(OH)。下列說法中不正確的是 ()A.電池工作時(shí),電子轉(zhuǎn)移方向是由Zn經(jīng)外電路流向MnO2B.電池正極反應(yīng)式為2MnO2+2H2O+2e-2MnO(OH)+2OH-C.電池工作時(shí),KOH不參與反應(yīng),沒有發(fā)揮作用D.電池工作時(shí),Zn發(fā)生氧化反應(yīng),MnO2發(fā)生還原反應(yīng)2.(2020山西陽泉高二上期末)電子表所用紐扣電池的兩極材料為鋅和氧化銀,電解質(zhì)為KOH,其電極反應(yīng)如下:鋅極Zn+2OH--2e-Zn(OH)2,氧化銀極Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-,下列說法正確的是 ()A.鋅為正極,被氧化B.氧化銀為正極,被氧化C.電子從負(fù)極流向氧化銀極D.鋅為負(fù)極,被還原題組二二次電池3.(2019北京四中高二上期末)鉛酸蓄電池是常見的二次電池,電池總反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,下列說法正確的是 ()A.放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式為Pb+SO42--2e-B.充電時(shí)鉛酸蓄電池的正極與外接電源的負(fù)極相連C.放電時(shí)PbO2發(fā)生氧化反應(yīng)D.充電時(shí)的陰極反應(yīng)式為PbSO4+2H2O-2e-PbO2+SO42-4.(2021山東新高考聯(lián)盟聯(lián)考)愛迪生電池是一種鐵鎳蓄電池,其總反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2,下列推斷中錯(cuò)誤的是 ()A.蓄電池的電極必須浸入某種堿性電解質(zhì)溶液中B.放電時(shí),正極附近溶液的pH變小C.充電時(shí),Fe電極與直流電源的負(fù)極相連D.充電時(shí),與負(fù)極相連的電極,電極反應(yīng)式為Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-5.(2020福建三明三校高二上期中聯(lián)考)氫鎳電池是近年開發(fā)出的可充電電池,電池的總反應(yīng)為12H2+NiO(OH)Ni(OH)2,下列敘述正確的是 ()A.電池充電時(shí),鎳元素被還原B.電池放電時(shí),鎳元素被氧化C.電池充電時(shí),只有氫元素被氧化D.電池放電時(shí),氫氣中氫元素被氧化題組三燃料電池6.(2020江蘇鹽城中學(xué)高二上期中)氫氧燃料電池的反應(yīng)原理如圖所示。下列有關(guān)氫氧燃料電池的說法不正確的是 ()A.該電池中電極a是負(fù)極B.該電池工作時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C.該電池的總反應(yīng)為2H2+O22H2OD.外電路中電流由電極a通過導(dǎo)線流向電極b7.(2021山東師范大學(xué)附中第一次學(xué)業(yè)測(cè)評(píng))科學(xué)家研制了一種新型的乙醇電池,它用磺酸類質(zhì)子作溶劑,在200℃左右時(shí)供電,乙醇電池比甲醇電池效率高出32倍且更加安全。電池總反應(yīng)為C2H5OH+3O22CO2+3H2O,下列說法不正確的是 ()A.C2H5OH在電池的負(fù)極上參加反應(yīng)B.1mol乙醇被氧化轉(zhuǎn)移6mol電子C.在外電路中電子由負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極D.電池正極的電極反應(yīng)式為4H++O2+4e-2H2O8.(2020江蘇南通高二上期中)某燃料電池可實(shí)現(xiàn)NO和CO的無害轉(zhuǎn)化,其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是 ()A.石墨Ⅰ電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池工作時(shí)Na+向石墨Ⅱ電極處移動(dòng)C.石墨Ⅱ電極上的反應(yīng)式為CO-2e-+O2-CO2D.電路中每通過6mol電子,生成1molN2能力提升練題組一常見化學(xué)電源1.()普通鋅錳干電池的簡(jiǎn)圖如圖所示,它是用鋅皮制成的鋅筒作電極,中央插一根碳棒,碳棒頂端加一銅帽。在碳棒周圍填滿二氧化錳和炭黑的混合物,并用離子可以通過的多孔紙包裹作隔膜,隔膜外用氯化鋅、氯化銨和淀粉等調(diào)成糊狀作電解質(zhì)。該電池工作時(shí)的總反應(yīng)為Zn+2NH4++2MnO2[Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O。下列關(guān)于鋅錳干電池的說法中正確的是 ()A.當(dāng)該電池電壓逐漸下降后,可以充電使其復(fù)原B.電池負(fù)極反應(yīng)式為2MnO2+2NH4++2e-Mn2O3+2NH3+H2C.原電池工作時(shí),電子從負(fù)極通過外電路移向正極D.外電路中每通過0.1mol電子,鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g2.(2020浙江學(xué)業(yè)考試,)鉛酸蓄電池廣泛應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車輛,其構(gòu)造如圖所示。已知PbSO4難溶于水,電池反應(yīng)方程式為PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O。下列說法不正確的是 ()A.電池工作時(shí),Pb為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池工作時(shí),電解質(zhì)溶液pH保持不變C.硫酸根離子在負(fù)極和正極都參與了反應(yīng)D.正極的電極反應(yīng)式為PbO2+2e-+4H++SO42-PbSO4+2H3.(2021山東德州十校期中聯(lián)考,)液流式鉛蓄電池以可溶性的甲基磺酸鉛[(CH3SO3)2Pb]代替硫酸作為電解質(zhì),該電池充放電的總反應(yīng)為2Pb2++2H2OPb+PbO2+4H+,下列說法不正確的是 ()A.放電時(shí),電極質(zhì)量均減小B.放電時(shí),正極反應(yīng)是PbO2+4H++2e-Pb2++2H2OC.充電時(shí),溶液中Pb2+向陰極移動(dòng)D.充電時(shí),陽極周圍溶液的pH增大4.(2021廣東珠海第二中學(xué)期中,)研究人員發(fā)明了一種“水”電池,這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電,在海水中電池總反應(yīng)可表示為5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl。下列有關(guān)“水”電池在海水中放電時(shí)的說法正確的是 ()A.正極反應(yīng)式:Ag+Cl--e-AgClB.每生成1molNa2Mn5O10轉(zhuǎn)移2mol電子C.Na+不斷向“水”電池的負(fù)極移動(dòng)D.AgCl是還原產(chǎn)物5.(雙選)(2020廣東廣州高三調(diào)研,)2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了在鋰離子電池研發(fā)領(lǐng)域作出貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。一種鋰離子電池的結(jié)構(gòu)如圖所示,電池反應(yīng)為L(zhǎng)ixC6+Li1-xCoO2C6+LiCoO2(x<1)。下列說法正確的是 (深度解析)A.充電時(shí)a極接外電源的正極B.放電時(shí)Li+在電解質(zhì)中由a極向b極遷移C.充電時(shí)若轉(zhuǎn)移0.02mol電子,石墨電極將減少0.14gD.該廢舊電池進(jìn)行“放電處理”有利于鋰在LiCoO2極回收6.(雙選)(2021山東滕州一中高二測(cè)試,)研究人員設(shè)計(jì)利用CH4和O2的反應(yīng),用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池,下列說法正確的是 ()A.每消耗1molCH4,理論上可以向外電路提供約8mole-的電量B.負(fù)極上CH4失去電子,電極反應(yīng)式為CH4-8e-+10OH-CO32-+7HC.負(fù)極上是O2獲得電子,電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-D.電池放電后,溶液pH不斷升高題組二新型化學(xué)電源7.(2021江蘇如皋第一階段檢測(cè),)我國(guó)科研人員在酸性介質(zhì)中利用單原子銅修飾的氮化碳可更有效、更有選擇性地將CO2通過光催化還原為燃料(如圖)。下列說法正確的是 ()A.轉(zhuǎn)變過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能B.生成CH3OH的電極反應(yīng)式為CO2+6e-+5H2OCH3OH+6OH-C.光合過程中銅不參與反應(yīng)D.1molCO2轉(zhuǎn)化為1molCH4轉(zhuǎn)移8mol電子8.(2021北京豐臺(tái)高二期中測(cè)試,)熱激活電池(又稱熱電池)可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,其中作為電解質(zhì)的無水LiCl-KCl混合物一旦受熱熔融,電池瞬間即可輸出電能。該電池總反應(yīng)為PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb。下列關(guān)于該電池的說法中,不正確的是 ()A.負(fù)極的電極反應(yīng)式為Ca-2e-Ca2+B.放電時(shí),K+向硫酸鉛電極移動(dòng)C.硫酸鉛作正極材料,LiCl為正極反應(yīng)物D.常溫時(shí),在正、負(fù)極之間連上檢流計(jì),指針不偏轉(zhuǎn)9.(雙選)(2021山東師范大學(xué)附中第一次學(xué)業(yè)測(cè)評(píng),)科學(xué)家設(shè)計(jì)微生物原電池,用于處理酸性廢水中的有機(jī)物及脫除硝態(tài)氮,該裝置示意圖如圖。有關(guān)該微生物電池的說法正確的是 ()A.電子由m極轉(zhuǎn)移到n極B.H+可通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)極室C.電極m上的反應(yīng)為2NO3-+6H2O+10e-N2+12OHD.每生成1molCO2轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol10.(2020江西贛州高二上期中,)一種釕(Ru)基配合物光敏染料敏化太陽能電池的原理及電池中發(fā)生的主要物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化如圖所示,下列說法不正確的是()A.電極X為電池的負(fù)極B.電池工作時(shí),光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹸.電池工作時(shí),電極Y上發(fā)生還原反應(yīng)D.電池的電解質(zhì)溶液中I-和I311.(2020湖北孝感高二上期中,)濃差電池是電化學(xué)電池的一種。一般所說的原電池在電池工作時(shí)都有某種化學(xué)變化發(fā)生,因而被稱為化學(xué)電池;濃差電池雖然也經(jīng)歷了氧化還原過程,但電池的總反應(yīng)中并沒有反映出這種變化,它是通過一種物質(zhì)從高濃度狀態(tài)向低濃度狀態(tài)的轉(zhuǎn)移而獲得電動(dòng)勢(shì)。如圖是利用硫酸銅溶液構(gòu)成的濃差電池的示意圖,下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.電池需采用陽離子交換膜B.左室發(fā)生反應(yīng):Cu2++2e-CuC.左室流出的硫酸銅溶液物質(zhì)的量濃度低于2mol/LD.工作一段時(shí)間后右室電極質(zhì)量減輕12.(2020哈爾濱師大附中、東北師大附中、遼寧省實(shí)驗(yàn)中學(xué)一模,)新型鋰空氣電池具有使用壽命長(zhǎng)、可在自然空氣環(huán)境下工作的優(yōu)點(diǎn)。其原理如圖所示(電解質(zhì)為離子液體和二甲基亞砜),電池總反應(yīng)為2Li+O2Li2O2,下列說法不正確的是 ()A.充電時(shí)電子由Li電極經(jīng)外電路流入Li2O2電極B.放電時(shí)正極反應(yīng)式為2Li++O2+2e-Li2O2C.充電時(shí)Li電極與電源的負(fù)極相連D.碳酸鋰涂層既可阻止鋰電極的氧化又能讓鋰離子進(jìn)入電解質(zhì)答案全解全析基礎(chǔ)過關(guān)練1.C電池工作時(shí),電子轉(zhuǎn)移方向是由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極,因此由Zn經(jīng)外電路流向MnO2,A正確;MnO2在正極得電子,被還原為MnO(OH),電極反應(yīng)式為2MnO2+2H2O+2e-2MnO(OH)+2OH-,B正確;由電池總反應(yīng)可知KOH沒有參與反應(yīng),但KOH作為電解質(zhì)起到在電池內(nèi)部傳導(dǎo)電流的作用,C錯(cuò)誤;結(jié)合分析可知電池工作時(shí),Zn發(fā)生氧化反應(yīng),MnO2發(fā)生還原反應(yīng),D正確。2.C根據(jù)化合價(jià)變化可知Zn被氧化,鋅是負(fù)極,A、D錯(cuò)誤;根據(jù)化合價(jià)變化可知,Ag2O為正極,被還原,B錯(cuò)誤;電子由負(fù)極通過外電路流向正極,即從鋅流向氧化銀,C正確。3.A放電時(shí)Pb在負(fù)極失電子,電極反應(yīng)式為Pb-2e-+SO42-PbSO4,A正確;充電時(shí)鉛酸蓄電池的正極要恢復(fù)原狀,則應(yīng)該作電解池的陽極,與電源正極相連,B錯(cuò)誤;放電時(shí)PbO2得電子,發(fā)生還原反應(yīng),生成PbSO4,C錯(cuò)誤;充電時(shí)的陰極反應(yīng)式為PbSO4+2e-Pb+SO44.B由總反應(yīng)的化學(xué)方程式可知此電池為堿性電池,Fe電極能夠與酸發(fā)生反應(yīng),所以蓄電池的電極應(yīng)浸在堿性電解質(zhì)溶液中,A正確;放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為Fe-2e-+2OH-Fe(OH)2,正極反應(yīng)式為NiO2+2e-+2H2ONi(OH)2+2OH-,由于正極不斷產(chǎn)生OH-,使c(OH-)增大,溶液pH增大,B錯(cuò)誤;充電時(shí)Fe(OH)2得到電子被還原產(chǎn)生Fe單質(zhì),則Fe電極應(yīng)該與直流電源的負(fù)極相連,C正確;充電時(shí)與電源負(fù)極連接的電極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-,D正確。5.D電池充電時(shí),鎳元素的化合價(jià)升高,被氧化,A錯(cuò)誤;電池放電時(shí),正極反應(yīng)為NiO(OH)+H2O+e-OH-+Ni(OH)2,鎳元素被還原,B錯(cuò)誤;電池充電時(shí),氫元素的化合價(jià)降低,被還原,C錯(cuò)誤;電池放電時(shí),氫元素的化合價(jià)升高,則氫氣中氫元素被氧化,D正確。6.D通入H2的一極為負(fù)極,所以電極a為負(fù)極,A正確;燃料電池屬于原電池,是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,B正確;該電池中,負(fù)極上電極反應(yīng)式為2H2-4e-4H+,正極上電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-2H2O,正、負(fù)極電極反應(yīng)式相加得電池總反應(yīng):2H2+O22H2O,C正確;通入氫氣的電極為負(fù)極,通入氧氣的電極為正極,電流從電極b沿導(dǎo)線流向電極a,D錯(cuò)誤。7.B燃料電池中,燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),A正確;1mol乙醇被氧化生成2molCO2,轉(zhuǎn)移12mol電子,B錯(cuò)誤;在外電路中電子由負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極,C正確;電池正極的電極反應(yīng)式為4H++O2+4e-2H2O,D正確。8.C石墨Ⅰ電極上NO發(fā)生反應(yīng)生成N2,氮元素化合價(jià)降低,屬于還原反應(yīng),A錯(cuò)誤;電池工作時(shí)Na+向正極移動(dòng),即向石墨Ⅰ電極處移動(dòng),B錯(cuò)誤;石墨Ⅱ?yàn)樨?fù)極,反應(yīng)式為CO-2e-+O2-CO2,C正確;氮元素化合價(jià)由+2價(jià)降低為0價(jià),每生成1molN2得到4mol電子,則電路中每通過6mol電子,生成1.5molN2,D錯(cuò)誤。能力提升練1.C普通鋅錳干電池是一次電池,不能充電復(fù)原,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)原電池工作原理,負(fù)極失電子,B項(xiàng)錯(cuò)誤;負(fù)極鋅失電子,每通過0.1mol電子,消耗鋅的質(zhì)量是65g·mol-1×0.1mol2=3.252.BPb作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),A正確;電池工作時(shí),硫酸濃度減小,則電解質(zhì)溶液pH增大,B錯(cuò)誤;負(fù)極反應(yīng)式為Pb+SO42--2e-PbSO4,正極反應(yīng)式為PbO2+SO42-+2e-+4H+PbSO4+2H2O,故硫酸根離子在負(fù)極和正極都參與了反應(yīng)3.D電池放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為Pb-2e-Pb2+,正極反應(yīng)為PbO2+4H++2e-Pb2++2H2O,則放電時(shí),電極質(zhì)量均減小,A、B正確;充電時(shí)陽離子向陰極移動(dòng),C正確;充電時(shí),陽極反應(yīng)為Pb2++2H2O-2e-PbO2+4H+,陽極周圍溶液的pH減小,D錯(cuò)誤。4.B由電池總反應(yīng)可知,銀元素化合價(jià)升高被氧化,Ag為“水”電池的負(fù)極,電極反應(yīng)式為2Ag+2Cl--2e-2AgCl,錳元素化合價(jià)降低被還原,二氧化錳為“水”電池的正極,電極反應(yīng)式為5MnO2+2e-Mn5O102-,A錯(cuò)誤;由電池總反應(yīng)可知,生成1molNa2Mn5O10轉(zhuǎn)移2mol電子,B正確;電池工作時(shí),陽離子向正極移動(dòng),則鈉離子向“水”電池的正極移動(dòng),C錯(cuò)誤;由電池總反應(yīng)可知,銀為還原劑,氯化銀是氧化產(chǎn)物,D5.AD根據(jù)電池反應(yīng)可知,放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)式為L(zhǎng)ixC6-xe-C6+xLi+,正極反應(yīng)式為L(zhǎng)i1-xCoO2+xLi++xe-LiCoO2,充電時(shí),陰極、陽極反應(yīng)式與負(fù)極、正極反應(yīng)式正好相反。放電時(shí)a極為正極,得電子,充電時(shí)a極為陽極,失電子,故充電時(shí)a極接外電源的正極,A正確;原電池中b極為負(fù)極,a極為正極,放電時(shí),陽離子移向正極、陰離子移向負(fù)極,則Li+在電解質(zhì)中由b極向a極遷移,B錯(cuò)誤;放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為L(zhǎng)ixC6-xe-C6+xLi+,充電時(shí)陰極反應(yīng)式為C6+xLi++xe-LixC6,所以充電時(shí)若轉(zhuǎn)移0.02mol電子,石墨電極將增重0.02mol×7g/mol=0.14g,C錯(cuò)誤;放電時(shí),陽離子移向正極,即“放電處理”有利于Li+移向正極并進(jìn)入正極材料,有利于鋰在LiCoO2極回收,D正確。反思升華充、放電時(shí)電解質(zhì)溶液中離子移動(dòng)方向的判斷(1)放電:陽離子移向正極,陰離子移向負(fù)極;(2)充電:陽離子移向陰極,陰離子移向陽極;(3)陽離子移向發(fā)生還原反應(yīng)的電極;陰離子移向發(fā)生氧化反應(yīng)的電極。6.AB電解質(zhì)溶液顯堿性,所以CH4被氧化后生成CO32-,C元素化合價(jià)由-4價(jià)變?yōu)?4價(jià),所以每消耗1molCH4理論上可以向外電路提供8mole-的電量,A正確;通入CH4的電極為負(fù)極,CH4在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O,B正確;通入氧氣的一極為原電池的正極,氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-,C錯(cuò)誤;根據(jù)正、負(fù)極的電極反應(yīng)式可知電池總反應(yīng)為CH4+2OH-+2O2CO32-+3H2O,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,溶液中氫氧根離子不斷減少7.D轉(zhuǎn)變過程中光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,A錯(cuò)誤;在酸性介質(zhì)中生成物不能有氫氧根離子,生成CH3OH的電極反應(yīng)式為CO2+6e-+6H+CH3OH+H2O,B錯(cuò)誤;根據(jù)圖示,光合過程中銅失電子生成Cu+,C錯(cuò)誤;CO2→CH4的過程中碳元素的化合價(jià)由+4價(jià)降低為-4價(jià),1molCO2轉(zhuǎn)化為1molCH4轉(zhuǎn)移8mol電子,D正確。8.C電池總反應(yīng)為PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb,Ca化合價(jià)升高,失去電子,作負(fù)極,負(fù)極的電極反應(yīng)式為Ca-2e-Ca2+,A正確;放電時(shí),K+向正極(硫酸鉛電極)移動(dòng),B正確;硫酸鉛作正極材料,熔融的LiCl作電解質(zhì),根據(jù)電池總反應(yīng)可知PbSO4為正極反應(yīng)物,C錯(cuò)誤;無水LiCl-KCl混合物受熱熔融時(shí)才會(huì)產(chǎn)生電能,因此常溫時(shí),在正、負(fù)極之間連上檢流計(jì),指針不偏轉(zhuǎn),D正確。9.BD原電池中電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極,即由n極轉(zhuǎn)移到m極,A錯(cuò)誤;原電池中陽離子向正極移動(dòng),則H+可通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)極室,B正確;電極m是正極,酸性環(huán)境下生成物中不能有氫氧根離子,電極反應(yīng)式應(yīng)為2NO3-+10e-+12H+N2↑+6H2O,C錯(cuò)誤;電極n上C6H12O6轉(zhuǎn)化為CO2,C元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?4價(jià),所以每生成1molCO2轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol,D正確。10.D由題圖中電子的移動(dòng)方向可知,電極X為原電池的負(fù)極,A正確;電池工作時(shí),光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?B正確;電池工作時(shí),電極Y為原電池的正極,發(fā)生還原反應(yīng),C正確;由題圖可知,I3-在正極上得電子被還原為I-,后又被氧化為I3-,I3-和I-相互轉(zhuǎn)化11.A左室Cu2+得電子生成Cu,硫酸根離子濃度相對(duì)較大,右室Cu電極失去電子生成Cu2+,Cu2+濃度相對(duì)較大,所以硫酸根離子通過離子交換膜由左室移向右室,即離子交換膜為陰離子交換膜,A錯(cuò)誤;該濃差電池中,左室CuSO4溶液濃度高,發(fā)生反應(yīng)Cu2++2e-Cu,因而左室為正極區(qū),右室為負(fù)極區(qū),B正確;左室溶液中Cu2+得電子生成Cu,所以左室流出的硫酸銅溶液物質(zhì)的量濃度低于2mol/L,C正確;該濃差電池中,右室為負(fù)極區(qū),電極反應(yīng)式為Cu-2e-Cu2+,所以原電池工作一段時(shí)間后右室電極質(zhì)量減輕,D正確。12.A充電時(shí)為電解池,電子由陽極經(jīng)外電路流入陰極,則由Li2O2電極經(jīng)外電路流入Li電極,A錯(cuò)誤;放電時(shí),以空氣中的氧氣作為正極反應(yīng)物,反應(yīng)式為2Li++O2+2e-Li2O2,B正確;充電時(shí),Li電極與電源的負(fù)極相連,C正確;碳酸鋰涂層既可阻止鋰電極的氧化又能讓鋰離子進(jìn)入電解質(zhì),D正確。

第一節(jié)綜合拔高練五年高考練考點(diǎn)1原電池原理1.(2020課標(biāo)Ⅰ,27,15分,)為驗(yàn)證不同化合價(jià)鐵的氧化還原能力,利用下列電池裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。回答下列問題:(1)由FeSO4·7H2O固體配制0.10mol·L-1FeSO4溶液,需要的儀器有藥匙、玻璃棒、(從下列圖中選擇,寫出名稱)。

(2)電池裝置中,鹽橋連接兩電極電解質(zhì)溶液。鹽橋中陰、陽離子不與溶液中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并且電遷移率(u∞)應(yīng)盡可能地相近。根據(jù)下表數(shù)據(jù),鹽橋中應(yīng)選擇作為電解質(zhì)。

陽離子u∞×108/(m2·s-1·V-1)陰離子u∞×108/(m2·s-1·V-1)Li+4.07HCO4.61Na+5.19NO7.40Ca2+6.59Cl-7.91K+7.62SO8.27(3)電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極?？芍?鹽橋中的陽離子進(jìn)入電極溶液中。

(4)電池反應(yīng)一段時(shí)間后,測(cè)得鐵電極溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol·L-1。石墨電極上未見Fe析出?？芍?石墨電極溶液中c(Fe2+)=。

(5)根據(jù)(3)、(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可知石墨電極的電極反應(yīng)式為,鐵電極的電極反應(yīng)式為。因此,驗(yàn)證了Fe2+氧化性小于、還原性小于。

(6)實(shí)驗(yàn)前需要對(duì)鐵電極表面活化。在FeSO4溶液中加入幾滴Fe2(SO4)3溶液,將鐵電極浸泡一段時(shí)間,鐵電極表面被刻蝕活化。檢驗(yàn)活化反應(yīng)完成的方法是。

考點(diǎn)2新型化學(xué)電源2.(2020課標(biāo)Ⅲ,12,6分,)一種高性能的堿性硼化釩(VB2)—空氣電池如圖所示,其中在VB2電極發(fā)生反應(yīng):VB2+16OH--11e-VO43-+2B(OH)4-+4H2O。該電池工作時(shí)A.負(fù)載通過0.04mol電子時(shí),有0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2參與反應(yīng)B.正極區(qū)溶液的pH降低、負(fù)極區(qū)溶液的pH升高C.電池總反應(yīng)為4VB2+11O2+20OH-+6H2O8B(OH)4-+4VD.電流由復(fù)合碳電極經(jīng)負(fù)載、VB2電極、KOH溶液回到復(fù)合碳電極3.(2020課標(biāo)Ⅰ,12,6分,)科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如下,電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電時(shí),溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等,為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-Zn(OH)4B.放電時(shí),1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2molC.充電時(shí),電池總反應(yīng)為2Zn(OH)42-2Zn+O2↑+4OH-+2HD.充電時(shí),正極溶液中OH-濃度升高4.(2020天津,11,3分,)熔融鈉-硫電池性能優(yōu)良,是具有應(yīng)用前景的儲(chǔ)能電池。下圖中的電池反應(yīng)為2Na+xSNa2Sx(x=5~3,難溶于熔融硫)。下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.Na2S4的電子式為Na+[:S······S··B.放電時(shí)正極反應(yīng)為xS+2Na++2e-Na2SxC.Na和Na2Sx分別為電池的負(fù)極和正極D.該電池是以Na-β-Al2O3為隔膜的二次電池5.(2020山東,10,2分,)微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟(jì)的能源裝置,利用微生物處理有機(jī)廢水獲得電能,同時(shí)可實(shí)現(xiàn)海水淡化。現(xiàn)以NaCl溶液模擬海水,采用惰性電極,用下圖裝置處理有機(jī)廢水(以含CH3COO-的溶液為例)。下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.負(fù)極反應(yīng)為CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+B.隔膜1為陽離子交換膜,隔膜2為陰離子交換膜C.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí),模擬海水理論上除鹽58.5gD.電池工作一段時(shí)間后,正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2∶16.(2019課標(biāo)Ⅰ,12,6分,)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成,電池工作時(shí)MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子,示意圖如下所示。下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨,該方法條件溫和,同時(shí)還可提供電能B.陰極區(qū),在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2+2MV2+2H++2MV+C.正極區(qū),固氮酶為催化劑,N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D.電池工作時(shí)質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)7.(2019課標(biāo)Ⅲ,13,6分,)為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性,科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3D-Zn)可以高效沉積ZnO的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的3D-Zn—NiOOH二次電池,結(jié)構(gòu)如下圖所示。電池反應(yīng)為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積,所沉積的ZnO分散度高B.充電時(shí)陽極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2O(l)C.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)+2OH-(aq)-2e-ZnO(s)+H2O(l)D.放電過程中OH-通過隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)8.(2019天津理綜,6,6分,)我國(guó)科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅-碘溴液流電池,其工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲(chǔ)存電解質(zhì)溶液,提高電池的容量。下列敘述不正確的是 ()A.放電時(shí),a電極反應(yīng)為I2Br-+2e-2I-+Br-B.放電時(shí),溶液中離子的數(shù)目增大C.充電時(shí),b電極每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充電時(shí),a電極接外電源負(fù)極9.(2018課標(biāo)Ⅱ,12,6分,)我國(guó)科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液,鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料,電池的總反應(yīng)為:3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.放電時(shí),ClO4B.充電時(shí)釋放CO2,放電時(shí)吸收CO2C.放電時(shí),正極反應(yīng)為:3CO2+4e-2CO32D.充電時(shí),正極反應(yīng)為:Na++e-Na三年模擬練1.(2021江西贛州十六校期中聯(lián)考,)H2S是一種劇毒氣體,對(duì)H2S廢氣資源化利用途徑之一是回收能量并得到單質(zhì)硫,反應(yīng)原理為2H2S(g)+O2(g)S2(s)+2H2O(l)ΔH=-632kJ·mol-1。如圖為質(zhì)子膜H2S燃料電池的示意圖。下列說法正確的是(深度解析)A.電池工作時(shí),電流從電極a經(jīng)負(fù)載流向電極bB.電極a上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2S-4e-S2+4H+C.當(dāng)反應(yīng)生成64gS2時(shí),電池內(nèi)部釋放632kJ熱能D.當(dāng)電路中通過4mol電子時(shí),有4molH+經(jīng)質(zhì)子固體電解質(zhì)膜進(jìn)入負(fù)極區(qū)2.(2020湖北荊門高二上期末,)2019年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予研究鋰離子電池的三位科學(xué)家,以表彰他們?cè)阡囯x子電池發(fā)展方面所作出的突出貢獻(xiàn)。鋰錳電池是一種常用的鋰離子電池,它體積小、性能優(yōu)良,該電池反應(yīng)原理如圖所示,其中電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機(jī)溶劑中,Li+通過電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中,生成LiMnO2,下列說法錯(cuò)誤的是 (深度解析)A.外電路的電流方向是由b極流向a極B.電池正極反應(yīng)式為MnO2+e-+Li+LiMnO2C.可用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑D.電路中每通過1mol電子,就有NA個(gè)Li+移向b極3.(2020福建龍巖六校高二上期中,)用吸附了氫氣的納米碳管等材料制作的二次電池的原理如圖所示。下列說法正確的是 (深度解析)A.充電時(shí),陰極的電極反應(yīng)為Ni(OH)2+OH--e-NiO(OH)+H2OB.放電時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)為H2-2e-+2OH-2H2OC.放電時(shí),OH-移向鎳電極D.充電時(shí),將電池的碳電極與外電源的正極相連4.(2020遼寧錦州一模,)肼(N2H4)暴露在空氣中容易爆炸,但是以其為燃料的燃料電池是一種理想的電池,具有容量大、能量轉(zhuǎn)化率高、產(chǎn)物無污染等特點(diǎn),其工作原理如圖所示,下列敘述正確的是 ()A.電池工作時(shí),正極附近溶液的pH減小B.當(dāng)消耗1molO2時(shí),有2molNa+由甲槽向乙槽遷移C.負(fù)極反應(yīng)式為4OH-+N2H4-4e-N2↑+4H2OD.若去掉陽離子交換膜,電池也能正常工作5.(2020山東青島高三上期末,)如圖是采用新能源儲(chǔ)能器件將CO2轉(zhuǎn)化為固體產(chǎn)物,實(shí)現(xiàn)CO2的固定和儲(chǔ)能靈活應(yīng)用的裝置。儲(chǔ)能器件使用的Li-CO2電池組成為釕電極/CO2-飽和LiClO4-DMSO電解液/鋰片。下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.釕電極為負(fù)極,其電極反應(yīng)式為2Li2CO3+C-4e-3CO2↑+4Li+B.Li-CO2電池電解液由LiClO4-DMSO溶于水得到C.這種電化學(xué)轉(zhuǎn)化方式不僅減少CO2的排放,還可將CO2作為可再生能源載體D.CO2的固定中,每生成1.5mol氣體,可轉(zhuǎn)移2mole-答案全解全析五年高考練1.答案(1)燒杯、量筒、托盤天平(2)KCl(3)石墨(4)0.09mol·L-1(5)Fe3++e-Fe2+Fe-2e-Fe2+Fe3+Fe(6)取少量溶液,滴入KSCN溶液,不出現(xiàn)血紅色解析(1)配制0.10mol·L-1FeSO4溶液,需要用托盤天平稱取FeSO4·7H2O晶體,在燒杯中加一定量的蒸餾水將其溶解,一般用量筒量取溶解和洗滌所用的蒸餾水。(2)Fe2+和Fe3+都能水解使溶液顯酸性,NO3-在酸性條件下能氧化Fe或Fe2+,K+和Cl-都不與溶液中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),且電遷移率接近,故鹽橋中選擇KCl作為電解質(zhì)。(3)電子由鐵電極流向石墨電極,即石墨電極得電子,溶液中負(fù)電荷增多,為平衡電荷使溶液保持電中性,鹽橋中的陽離子應(yīng)進(jìn)入石墨電極溶液中。(4)兩電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等,負(fù)極鐵被氧化,正極Fe3+被還原,故正極(石墨電極)的電極反應(yīng)式為Fe3++e-Fe2+,負(fù)極(鐵電極)的電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,故石墨電極溶液中c(Fe2+)增加0.04mol·L-1,變?yōu)?.04mol·L-1+0.05mol·L-1=0.09mol·L-1。(5)總反應(yīng)式為2Fe3++Fe3Fe2+,故氧化性:Fe2+(氧化產(chǎn)物)<Fe3+(氧化劑),還原性:Fe2+(還原產(chǎn)物)<Fe(還原劑)。(6)鐵電極表面被刻蝕活化,即發(fā)生反應(yīng)2Fe3++Fe3Fe2+,由于加入少量Fe2(SO4)3,能使Fe3+完全反應(yīng),故可以向取出的少許溶液中加入幾滴KSCN溶液,若溶液不變?yōu)檠t色,則證明刻蝕活化反應(yīng)完成。2.B正極發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-,因此當(dāng)負(fù)載通過0.04mol電子時(shí),消耗O20.01mol,即標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.224L,A項(xiàng)正確;正極O2發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生OH-,c(OH-)增大,正極區(qū)溶液pH升高,負(fù)極VB2發(fā)生反應(yīng)消耗OH-,c(OH-)減小,負(fù)極區(qū)溶液pH降低,B項(xiàng)錯(cuò)誤;正極反應(yīng)×11即11O2+22H2O+44e-44OH-,負(fù)極反應(yīng)×4即4VB2+64OH--44e-4VO43-+8B(OH)4-+16H2O,相加可得電池總反應(yīng)為4VB2+11O2+20OH-+6H2O8B(OH)4-+4VO43-,C項(xiàng)正確;外電路中,電流由電池正極(復(fù)合碳電極)經(jīng)負(fù)載流到負(fù)極(VB2電極),電池內(nèi)部,電流由電池負(fù)極經(jīng)電解質(zhì)溶液3.DA項(xiàng),放電時(shí)Zn極為負(fù)極,負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e-+4OH-Zn(OH)42-,正確;B項(xiàng),放電時(shí),正極反應(yīng)為CO2+2e-+2H+HCOOH,每轉(zhuǎn)化1molCO2,轉(zhuǎn)移2mol電子,正確;C項(xiàng),充電時(shí),陽極反應(yīng)式為2H2O-4e-4H++O2↑,陰極反應(yīng)式為2Zn(OH)42-+4e-2Zn+8OH-,將兩極電極反應(yīng)式相加得總反應(yīng),正確;D項(xiàng),充電時(shí),正極溶液中OH-濃度降低4.CA項(xiàng),Na2S4中有類似Na2O2中O原子間形成的非極性鍵,正確;B項(xiàng),由電池的總反應(yīng)方程式可知,x個(gè)S原子得到2個(gè)電子,故放電時(shí)正極反應(yīng)為xS+2Na++2e-Na2Sx(因Na2Sx難溶于熔融硫,故不拆),正確;C項(xiàng),由電池的總反應(yīng)方程式可知,放電時(shí),鈉失去電子是負(fù)極反應(yīng)物,硫得到電子是正極反應(yīng)物,故Na和S分別作電池的負(fù)極和正極,錯(cuò)誤;D項(xiàng),由題圖可知Na-β-Al2O3是隔膜,且電池可以充電,屬于二次電池,正確。5.BA項(xiàng),結(jié)合題給微生物脫鹽電池裝置可知,a極的電極反應(yīng)式為CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+,故a極為負(fù)極,b極為正極,正確。B項(xiàng),a極區(qū)有H+產(chǎn)生,陽離子增多,為保證溶液呈電中性,Cl-需定向遷移到a極區(qū),隔膜1為陰離子交換膜;同理,b極的電極反應(yīng)式為2H++2e-H2↑,需Na+定向遷移到b極區(qū),隔膜2為陽離子交換膜,錯(cuò)誤。C項(xiàng),當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí),有1molNa+和1molCl-發(fā)生定向遷移,故理論上除鹽58.5g,正確。D項(xiàng),結(jié)合電極反應(yīng)式,得8e-~2CO2~4H2,故電池工作一段時(shí)間后,正、負(fù)極產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1,正確。6.BA項(xiàng),現(xiàn)有工業(yè)合成氨的反應(yīng)條件是高溫、高壓、催化劑,則題述方法合成氨條件更為溫和,同時(shí)可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,正確;B項(xiàng),陰(正)極區(qū),在固氮酶催化作用下發(fā)生反應(yīng)N2+6H++6MV+2NH3+6MV2+,錯(cuò)誤;C項(xiàng),由B項(xiàng)分析可知正極區(qū)N2被還原為NH3,正確;D項(xiàng),原電池工作時(shí),質(zhì)子(H+)通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng),正確。7.DA項(xiàng),依題干信息可知正確;B項(xiàng),充電時(shí)陽極發(fā)生氧化反應(yīng),正確;C項(xiàng),放電時(shí)Zn作負(fù)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),正確;D項(xiàng),放電時(shí),OH-由正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移,錯(cuò)誤。8.D由工作原理示意圖中Zn2+遷移的方向可判斷放電時(shí)a為正極,b為負(fù)極。放電時(shí),a極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),使溶液中離子數(shù)目增大,A、B項(xiàng)正確;充電時(shí),a極接外接電源的正極,D項(xiàng)錯(cuò)誤;充電時(shí),b極為陰極,電極反應(yīng)式為Zn2++2e-Zn,每增重0.65g,轉(zhuǎn)移0.02mol電子,a極為陽極,電極反應(yīng)式為2I-+Br--2e-I2Br-,轉(zhuǎn)移0.02mol電子,有0.02molI-被氧化,C項(xiàng)正確。9.D放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為4Na-4e-4Na+,正極反應(yīng)為3CO2+4e-C+2CO32-;Na+移向正極,CO32-、ClO4-移向負(fù)極,A、C正確;充電過程與放電過程相反,B正確;充電時(shí),陽極反應(yīng)為2CO32-三年模擬練1.B由反應(yīng)2H2S(g)+O2(g)S2(s)+2H2O(l)可知,負(fù)極H2S失電子發(fā)生氧化反應(yīng),則電極a為電池的負(fù)極,電流從正極流出,經(jīng)外電路流向負(fù)極,A項(xiàng)錯(cuò)誤;電極a為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為2H2S-4e-S2+4H+,B項(xiàng)正確;原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,所以電池內(nèi)部幾乎不放出熱量,C項(xiàng)錯(cuò)誤;電池工作時(shí),H+向正極區(qū)移動(dòng),當(dāng)電路中通過4mol電子時(shí),有4molH+經(jīng)質(zhì)子固體電解質(zhì)膜進(jìn)入正極區(qū),D項(xiàng)錯(cuò)誤。素養(yǎng)解讀本題以H2S的資源化利用為命題素材,考查原電池原理及相應(yīng)的計(jì)算,與環(huán)境保護(hù)關(guān)系較為密切,體現(xiàn)了科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的學(xué)科核心素養(yǎng)。2.C形成原電池反應(yīng)時(shí),Li為負(fù)極被氧化,MnO2為正極被還原,外電路的電流方向是由b極流向a極,A正確;MnO2為正極被還原,電極反應(yīng)式為MnO2+e-+Li+LiMnO2,B正確;Li為負(fù)極,可與水發(fā)生反應(yīng),所以不能用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑,C錯(cuò)誤;Li為負(fù)極被氧化,電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i-e-Li+,則電路中每通過1mol電子,就有NA個(gè)Li+移向b極,D正確。素養(yǎng)解讀本題以近年考查熱點(diǎn)——鋰離子電池的工作原理為命題素材,考查原電池原理分析以及電極反應(yīng)式的書寫,與高考熱點(diǎn)和日常生活關(guān)系密切,體現(xiàn)了科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的學(xué)科核心素養(yǎng)。3.B開關(guān)連接用電器時(shí),為原電池,則根據(jù)電子流向,鎳電極為正極得電子發(fā)生還原反應(yīng);開關(guān)連接充電器時(shí),鎳電極為陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。充電時(shí),陽極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),即Ni(OH)2+OH--e-NiO(OH)+H2O,A錯(cuò)誤;放電時(shí),負(fù)極上氫氣失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為H2+2OH--2e-2H2O,B正確;放電時(shí),電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng),所以O(shè)H-移向碳電極,C錯(cuò)誤;充電時(shí),碳電極附近物質(zhì)要恢復(fù)原狀,則應(yīng)該得電子發(fā)生還原反應(yīng),所以碳電極作陰極,應(yīng)該與電源的負(fù)極相連,D錯(cuò)誤。素養(yǎng)解讀本題以吸附氫氣的納米碳管制作的二次電池為命題素材,與科技前沿聯(lián)系緊密,重點(diǎn)考查電池工作過程中的相應(yīng)變化,體現(xiàn)了變化觀念與平衡思想的學(xué)科核心素養(yǎng)。4.C電池工作時(shí),O2在正極發(fā)生還原反應(yīng):O2+2H2O+4e-4OH-,由于生成OH-,溶液的pH增大,A錯(cuò)誤;當(dāng)消耗1molO2時(shí),電路中轉(zhuǎn)移4mol電子,生成4molOH-,為保持溶液呈電中性,應(yīng)有4molNa+由甲槽向乙槽遷移,B錯(cuò)誤;N2H4在負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),則負(fù)極反應(yīng)式為4OH-+N2H4-4e-N2↑+4H2O,C正確;若去掉陽離子交換膜,正極產(chǎn)生的OH-直接向負(fù)極移動(dòng),不能產(chǎn)生穩(wěn)定的電流,D錯(cuò)誤。5.B由題圖可知,釕電極上的電極反應(yīng)式為2Li2CO3+C-4e-4Li++3CO2↑,A正確;由題意可知,Li-CO2電池中有活潑金屬Li,所以電解液不能由LiClO4-DMSO溶于水得到,B錯(cuò)誤;由題圖可知,CO2通過儲(chǔ)能系統(tǒng)和CO2固定策略轉(zhuǎn)化為固體產(chǎn)物C,則這種電化學(xué)轉(zhuǎn)化方式不僅減少CO2的排放,還可將CO2作為可再生能源載體,C正確;由題圖可知,CO2的固定中的電極反應(yīng)式為2Li2CO3-4e-2CO2↑+O2↑+4Li+,每生成1.5mol氣體,可轉(zhuǎn)移2mole-,D正確。

第二節(jié)電解池第1課時(shí)電解原理基礎(chǔ)過關(guān)練題組一電解池的構(gòu)成與工作原理1.(2021北京豐臺(tái)期中)下列關(guān)于電解的說法不正確的是 ()A.電解是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程B.電解池的陽極與電源的正極相連,發(fā)生氧化反應(yīng)C.電解時(shí),電子由電源負(fù)極流向陰極,通過電解質(zhì)溶液到達(dá)陽極D.許多在通常條件下不能發(fā)生的氧化還原反應(yīng),可以通過電解實(shí)現(xiàn)2.如下圖所示裝置中,屬于電解池的是 ()3.(2020安徽池州一中高二上期中)某同學(xué)為了使反應(yīng)2HCl+2Ag2AgCl+H2↑能進(jìn)行,設(shè)計(jì)了下列四個(gè)實(shí)驗(yàn),如圖所示,你認(rèn)為可行的方案是 ()4.(2020河北石家莊六校高二上期中)如圖是電解CuCl2溶液的裝置,其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)判斷正確的是 ()A.a為負(fù)極、b為正極B.a為陽極、b為陰極C.電解過程中,d電極質(zhì)量增加D.電解過程中,氯離子濃度不變題組二電解規(guī)律5.以石墨作電極,電解AgNO3溶液,可在兩極分別得到Ag和O2,下列說法正確的是 ()A.氧化性:Ag+>H+,還原性:NO3-B.Ag附著在陽極:Ag++e-AgC.電解過程中溶液的酸性將逐漸減弱D.電路中每轉(zhuǎn)移1mol電子,可生成1molAg和0.25molO26.如圖為直流電源電解稀Na2SO4溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是 ()A.a電極附近呈紅色,b電極附近呈藍(lán)色B.a電極附近呈藍(lán)色,b電極附近呈紅色C.逸出氣體的體積,a電極的小于b電極的D.一電極逸出無味氣體,另一電極逸出刺激性氣味氣體7.用石墨作電極,在Na+、Cu2+、Cl-、SO42-等離子中選出適當(dāng)離子組成電解質(zhì),電解其溶液(1)當(dāng)陰極放出H2,陽極放出O2時(shí),電解質(zhì)是。

(2)當(dāng)陰極析出金屬,陽極放出O2時(shí),電解質(zhì)是。

(3)當(dāng)陰極放出H2,陽極放出Cl2時(shí),電解質(zhì)是。

(4)通過電子的物質(zhì)的量與陰極析出的金屬的物質(zhì)的量、陽極放出的氣體的物質(zhì)的量之比為4∶2∶1時(shí),電解質(zhì)是。深度解析

8.下圖是一個(gè)用鉑絲作電極電解稀MgSO4溶液的裝置,電解液中加有中性紅色指示劑,此時(shí)溶液呈紅色。(指示劑的pH變色范圍:6.8~8.0,酸性—紅色,堿性—黃色)回答下列問題:(1)下列關(guān)于電解過程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是(填編號(hào))。

①A極附近溶液由紅變黃②B極附近溶液由紅變黃③A極附近溶液不變色④B極附近溶液不變色(2)寫出A極發(fā)生的反應(yīng):。

(3)寫出B極發(fā)生的反應(yīng):。

(4)電解一段時(shí)間后,切斷電源,將電解液倒入燒杯內(nèi)觀察到的現(xiàn)象是。深度解析

能力提升練題組一電解裝置的分析1.(2020天津一中高二上期末,)某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置,電極Ⅰ為Al,其他電極均為Cu,則下列說法正確的是 ()A.電流方向:電極Ⅳ→導(dǎo)線→電極ⅠB.電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)C.電極Ⅱ逐漸溶解D.電極Ⅲ的電極反應(yīng):Cu2++2e-Cu2.(2021山東師范大學(xué)附中第一次學(xué)業(yè)測(cè)評(píng),)將如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置的K閉合,下列判斷正確的是 ()A.Cu電極上發(fā)生還原反應(yīng)B.電子沿Zn→a→b→Cu路徑流動(dòng)C.片刻后甲中c(SO42D.片刻后可觀察到濾紙b點(diǎn)變紅色3.(雙選)(2020福建泉州高二上期末,)用電解法可提純含有某些含氧酸根離子雜質(zhì)的粗KOH溶液,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是 ()A.陽極反應(yīng)為4OH--4e-2H2O+O2↑B.通電后陰極區(qū)附近溶液pH會(huì)減小C.K+通過陽離子交換膜從陰極區(qū)移向陽極區(qū)D.提純的KOH溶液從b出口導(dǎo)出題組二電解相關(guān)的計(jì)算4.(2021廣東珠海第二中學(xué)期中,)用惰性電極電解M(NO3)x的水溶液,當(dāng)陰極增重ag時(shí),在陽極上產(chǎn)生了bL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),則M的相對(duì)原子質(zhì)量為 ()A.22.4C.5.65.[2021福建八縣(市)一中期中聯(lián)考,]用惰性電極電解一定量的硫酸銅溶液,電解過程中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示。橫坐標(biāo)表示轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量,縱坐標(biāo)表示電解過程中產(chǎn)生氣體的總體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。下列判斷正確的是 ()A.電解過程中,溶液中H+濃度不斷減小B.當(dāng)轉(zhuǎn)移0.4mole-時(shí),電解生成的銅為6.4gC.陽極電極反應(yīng)式為2H2O+4e-4H++O2↑D.Q點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣體中,H2與O2的體積比為2∶16.(2020江西南昌十中高二上期末,)Ⅰ.如圖1所示,其中甲池的總反應(yīng)為2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O,回答下列問題:(1)甲池燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為。

(2)寫出乙池中電解總反應(yīng)的化學(xué)方程式:。

(3)甲池中消耗224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2,此時(shí)丙池中理論上最多產(chǎn)生g沉淀,此時(shí)乙池中溶液的體積為400mL,該溶液的pH=。深度解析

Ⅱ.某同學(xué)利用甲醇燃料電池設(shè)計(jì)電解法制取漂白液或Fe(OH)2的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2。若用于制漂白液,a為電池的極,電解質(zhì)溶液最好用。若用于制Fe(OH)2,使用硫酸鈉溶液作電解質(zhì)溶液,陽極選用作電極。

答案全解全析基礎(chǔ)過關(guān)練1.C電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置,所以電解是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程,A正確;電解池的陽極與電源的正極相連,陽極上發(fā)生氧化反應(yīng),B正確;電子不能進(jìn)入電解質(zhì)溶液,C錯(cuò)誤;電解可以將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,可以使通常條件下不能發(fā)生的氧化還原反應(yīng)得以發(fā)生,D正確。2.C判斷某裝置是否為電解池,要以構(gòu)成電解池的三個(gè)基本條件為標(biāo)準(zhǔn):①有與直流電源相連的兩個(gè)電極;②有電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì);③能形成閉合回路。3.CAg與鹽酸不反應(yīng),所以要使反應(yīng)2HCl+2Ag2AgCl+H2↑能進(jìn)行,應(yīng)該設(shè)計(jì)成電解池,Ag失電子發(fā)生氧化反應(yīng),Ag作陽極,氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng),電解質(zhì)溶液中氫離子放電,則符合條件的是C。4.C由電流方向可知,b為負(fù)極、a為正極,A錯(cuò)誤;c為陽極,d為陰極,B錯(cuò)誤;d為陰極,銅離子在陰極得到電子生成Cu,則d電極質(zhì)量增加,C正確;氯離子在陽極失去電子,則氯離子濃度減小,D錯(cuò)誤。5.D根據(jù)放電順序可知,氧化性:Ag+>H+,還原性:OH->NO3-,A錯(cuò)誤;Ag附著在陰極,陰極上發(fā)生還原反應(yīng):Ag++e-Ag,B錯(cuò)誤;電解過程中陽極上氫氧根離子不斷發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣,陽極附近水的電離平衡被破壞,氫離子濃度增大,溶液的酸性逐漸增強(qiáng),C錯(cuò)誤;根據(jù)得失電子守恒可得4Ag~O2~4e-,則電路中每轉(zhuǎn)移1mol電子,可生成1molAg和0.25molO2,D6.Ba電極為陰極,H2O電離出的H+放電,促進(jìn)H2O的電離平衡向右移動(dòng),c(OH-)增大,a電極附近呈藍(lán)色,b電極為陽極,H2O電離出的OH-放電,c(H+)增大,b電極附近呈紅色,A錯(cuò)誤、B正確;a電極產(chǎn)生H2,b電極產(chǎn)生O2,H2的體積約是O2體積的2倍,故C、D錯(cuò)誤。7.答案(1)Na2SO4(2)CuSO4(3)NaCl(4)CuSO4解析惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型有電解水型、電解電解質(zhì)型、放氫生堿型和放氧生酸型。再根據(jù)陰、陽離子在溶液中的放電順序判斷。(1)陰極有H2生成,陽極有O2生成,實(shí)質(zhì)為電解水,故電解質(zhì)是活潑金屬的含氧酸鹽,即Na2SO4。(2)實(shí)質(zhì)為放氧生酸型,即電解質(zhì)為不活潑金屬的含氧酸鹽,即CuSO4。(3)實(shí)質(zhì)為放氫生堿型,即電解質(zhì)為活潑金屬的無氧酸鹽,即NaCl。(4)由陽極生成氣體和通過電子的物質(zhì)的量之比為1∶4可知,陽極產(chǎn)生的氣體為O2,1molO2轉(zhuǎn)移4mol電子,析出金屬與通過電子的物質(zhì)的量之比為1∶2,故金屬離子為+2價(jià),即Cu2+,故電解質(zhì)為CuSO4。反思升華判斷電極產(chǎn)物時(shí)的注意事項(xiàng)(1)對(duì)陽極,首先看陽極材料是否為活性電極,若為活性電極,則陽極材料被溶解;若為惰性電極,則依據(jù)陰離子的放電順序判斷誰先放電,且注意溶液中OH-的存在。(2)對(duì)陰極,不論陰極材料是什么,均按照陽離子的放電順序判斷誰先放電,且注意溶液中H+的存在。8.答案(1)①④(2)2H2O+2e-H2↑+2OH-、Mg2++2OH-Mg(OH)2↓(3)2H2O-4e-4H++O2↑(4)溶液呈紅色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)解析電解MgSO4溶液,陰極(A極)上水電離出的H+放電生成H2,同時(shí)c(OH-)增大,生成Mg(OH)2,溶液變?yōu)辄S色;陽極(B極)上水電離出的OH-放電生成O2,同時(shí)c(H+)增大,生成H2SO4,溶液仍保持紅色;將電解液倒入燒杯內(nèi),則Mg(OH)2與H2SO4混合,導(dǎo)致沉淀溶解,且溶液恢復(fù)紅色。反思升華MgSO4與Na2SO4溶液的電解既相似又相異,電極反應(yīng)相同而實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和電解總反應(yīng)不同;電解MgCl2溶液反應(yīng)的離子方程式為Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑;電解NaBr、KI溶液的反應(yīng)與電解NaCl溶液是類似的。能力提升練1.A該裝置的Ⅰ、Ⅱ是原電池的兩極,Ⅰ是負(fù)極,Ⅱ是正極,Ⅲ、Ⅳ是電解池的兩極,其中Ⅲ是陽極,Ⅳ是陰極,所以電流方向?yàn)殡姌OⅣ→導(dǎo)線→電極Ⅰ,A正確;電極Ⅰ是原電池的負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),B錯(cuò)誤;電極Ⅱ是原電池的正極,發(fā)生還原反應(yīng),有Cu析出,C錯(cuò)誤;電極Ⅲ是陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)是Cu-2e-Cu2+,D錯(cuò)誤。2.AA項(xiàng),K閉合后,Zn作原電池的負(fù)極,Cu作原電池的正極,Cu電極上發(fā)生還原反應(yīng);B項(xiàng),電子流向是由負(fù)極到正極,但a→b這一環(huán)節(jié)是溶液中的離子導(dǎo)電,電子并沒沿此路徑流動(dòng);C項(xiàng),SO42-濃度基本保持不變,只是鹽橋中的Cl-和K+分別向甲、乙兩燒杯中移動(dòng);D項(xiàng),濾紙a點(diǎn)是陰極,H+放電,溶液中OH-濃度增大,顯堿性,3.BC電解除雜過程相當(dāng)于電解水,陽極反應(yīng)為4OH--4e-2H2O+O2↑,A正確;電解時(shí),陰極反應(yīng)為2H++2e-H2↑,氫離子濃度減小,溶液的pH增大,B錯(cuò)誤;K+通過陽離子交換膜從陽極區(qū)移向陰極區(qū),C錯(cuò)誤;在陰極附近產(chǎn)生氫氧根離子,鉀離子向陰極移動(dòng),所以除去雜質(zhì)后氫氧化鉀溶液從b出口導(dǎo)出,D正確。4.C設(shè)M的相對(duì)原子質(zhì)量為R,電解時(shí),有如下關(guān)系:4M(NO3)x+2xH2O4M+xO2↑+4xHNO3 4Rg 22.4xL ag bL所以R=5.5.B用惰性電極電解一定量的硫酸銅溶液,開始時(shí)陽極上析出O2、陰極上析出Cu,發(fā)生反應(yīng)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4;反應(yīng)一段時(shí)間后,Cu2+反應(yīng)完,陰極上析出氫氣,即PQ段發(fā)生反應(yīng)2H2O2H2↑+O2↑。P點(diǎn)之前發(fā)生反應(yīng)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,生成硫酸,P點(diǎn)之后電解硫酸溶液,實(shí)質(zhì)是電解水,因此溶液中的H+濃度不斷增大,A錯(cuò)誤;分析圖像可知轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)銅離子反應(yīng)完全,陰極析出銅0.1mol,質(zhì)量為6.4g,轉(zhuǎn)移0.4mol電子時(shí)陰極生成了氫氣,銅的質(zhì)量仍為6.4g,B正確;電解過程中的陽極上發(fā)生失電子的反應(yīng),電極反應(yīng)式為2H2O-4e-4H++O2↑,C錯(cuò)誤;到Q點(diǎn)時(shí)收集到的混合氣體為氫氣和氧氣,P點(diǎn)1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體為O2,由電解水的反應(yīng)可知PQ段生成的3.36L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體中H2的體積為2.24L、O2的體積為1.12L,則Q點(diǎn)收集到的氣體中H2和O2體積比為1∶1,D錯(cuò)誤。6.答案Ⅰ.(1)CH3OH-6e-+8OH-CO32-+6H(2)2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑(3)1.161Ⅱ.負(fù)飽和食鹽水鐵(Fe)解析Ⅰ.(1)甲醇燃料電池中,甲醇在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),在堿性環(huán)境下生成碳酸根離子,由此書寫電極反應(yīng)式。(2)乙池為電解池,石墨作陽極,銀作陰極,電解足量CuSO4溶液的化學(xué)方程式為2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑。(3)丙池中用惰性電極電解氯化鎂溶液,總反應(yīng)為MgCl2+2H2OMg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑。甲池為原電池,總反應(yīng)為2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O,根據(jù)串聯(lián)電路轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等可知:12e-~6Mg(OH)2,12e-~3O2,消耗0.01molO2最終產(chǎn)生Mg(OH)20.02mol,質(zhì)量為0.02mol×58g/mol=1.16g;乙池總反應(yīng)為2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,甲池轉(zhuǎn)移電子為0.04mol,根據(jù)關(guān)系式4e-~2H2SO4求出溶液中硫酸的濃度,從而求出溶液中的氫離子的濃度。Ⅱ.用惰性電極電解飽和食鹽水,陽極產(chǎn)生氯氣,陰極產(chǎn)生氫氣,同時(shí)生成氫氧化鈉溶液,氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成次氯酸鈉和氯化鈉,所以a為電池的負(fù)極,A處生成氫氧化鈉溶液,B處產(chǎn)生氯氣,直接反應(yīng)得到漂白液;要制Fe(OH)2,硫酸鈉溶液作電解質(zhì)溶液,陽極材料為鐵,失電子變?yōu)閬嗚F離子。規(guī)律方法電化學(xué)綜合計(jì)算的三種常用方法(1)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算先寫出電極反應(yīng)式,再寫出總反應(yīng)式,最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算。(2)根據(jù)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等進(jìn)行計(jì)算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算,其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。②用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算。(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒建立起已知量與未知量之間的橋梁,構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。

第2課時(shí)電解原理的應(yīng)用基礎(chǔ)過關(guān)練題組一氯堿工業(yè)1.(2021福建福州高二檢測(cè))如圖,設(shè)計(jì)電解飽和食鹽水的裝置,通電后兩極均有氣泡產(chǎn)生,下列敘述正確的是 ()A.銅電極附近觀察到黃綠色氣體B.石墨電極附近溶液先變紅C.溶液中的Na+向石墨電極移動(dòng)D.銅電極上發(fā)生還原反應(yīng)2.如圖是工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置示意圖,下列有關(guān)說法中不正確的是 ()A.裝置中出口①處的物質(zhì)是氯氣,出口②處的物質(zhì)是氫氣B.該離子交換膜只能讓陽離子通過,不能讓陰離子通過C.裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl-+2H+Cl2↑+H2↑D.該裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置題組二電解精煉與電鍍3.(2020福建泉州高二上期末)下列關(guān)于電解精煉銅的說法不正確的是 ()A.粗銅作陽極、純銅作陰極B.電解質(zhì)溶液中一定含有Cu2+C.陽極反應(yīng)只有Cu-2e-Cu2+D.陰極反應(yīng)只有Cu2++2e-Cu4.在鐵制品上鍍一層一定厚度的鋅層,以下方案設(shè)計(jì)正確的是 ()A.鋅作陽極,鍍件作陰極,溶液中含有鋅離子B.鉑作陰極,鍍件作陽極,溶液中含有鋅離子C.鐵作陽極,鍍件作陰極,溶液中含有亞鐵離子D.鋅作陰極,鍍件作陽極,溶液中含有亞鐵離子5.利用如圖所示裝置可以在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關(guān)說法正確的是 ()A.通電后,Ag+向陽極移動(dòng)B.銀片與電源負(fù)極相連C.該電解池的陰極反應(yīng)可表示為Ag++e-AgD.當(dāng)電鍍一段時(shí)間后,將電源反接,銅牌可恢復(fù)如初6.(2021北京豐臺(tái)期中)粗銅中含有鋅、鐵、金、銀等雜質(zhì),通過電解法將其精煉,下列說法不正確的是 ()A.粗銅與電源的正極相連,主要發(fā)生氧化反應(yīng):Cu-2e-Cu2+B.精銅作為陰極材料,不參與電極反應(yīng),電解過程中逐漸變粗C.用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液,電解過程中CuSO4溶液濃度略減小D.鋅、鐵、金、銀等雜質(zhì)沉積在陽極周圍,成為陽極泥題組三電冶金7.在冶金工業(yè)中,鈉、鎂、鋁等金屬常用電解法制備,其原因是 ()A.都屬于輕金屬B.都屬于活潑金屬C.成本低廉D.這些金屬的化合物熔點(diǎn)較低8.下列敘述中正確的是 ()①工業(yè)上用電解熔融氯化鈉的方法制取鈉②可以用鈉加入氯化鎂的飽和溶液中制取金屬鎂③用于冶煉鋁的原料是氧化鋁④加熱氧化汞可以得到汞單質(zhì)A.②③④B.①②③C.①②④D.①③④9.(2021黑龍江哈爾濱期中)研究發(fā)現(xiàn),可以用石墨作陽極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaF2-CaO作電解質(zhì),利用圖示裝置獲得金屬鈣,并以鈣為還原劑還原二氧化鈦制備金屬鈦。下列說法不正確的是 ()A.由TiO2制得1mol金屬Ti,理論上外電路轉(zhuǎn)移4mol電子B.陽極的電極反應(yīng)式為2O2--4e-O2↑C.在制備金屬鈦前后,整套裝置中CaO的總量不會(huì)減少D.裝置中石墨電極材料需要定期更換能力提升練題組一利用電解原理制備新物質(zhì)1.()高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型綠色水處理劑。工業(yè)上可用電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4,其工作原理如圖所示,兩端隔室中離子不能進(jìn)入中間隔室。下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.陽極反應(yīng)為Fe-6e-+8OH-FeO42-+4HB.甲溶液可循環(huán)利用C.離子交換膜a是陰離子交換膜D.當(dāng)電路中通過2mol電子的電量時(shí),會(huì)有1molH2生成2.(2021山東新高考聯(lián)盟聯(lián)考,)一種電解法制備高純鉻和硫酸的簡(jiǎn)單裝置如圖所示。下列說法正確的是 ()A.b為直流電源的負(fù)極B.陰極反應(yīng)式為2H++2e-H2↑C.工作時(shí),乙池中溶液的pH減小D.若有1mol離子通過A膜,理論上陽極生成5.6mL氣體3.(2021河南南陽期中,)如圖為制備H3BO3的工作原理示意圖。下列說法正確的是()A.a膜為陰離子交換膜,c膜為陽離子交換膜B.N室中,進(jìn)口和出口NaOH溶液的濃度:a%>b%C.每生成2molH3BO3,兩極室共生成33.6L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)D.電子從電源負(fù)極流出到達(dá)右側(cè)石墨電極,經(jīng)過電解質(zhì)溶液到達(dá)左側(cè)石墨電極,沿導(dǎo)線流回電源正極題組二利用電解原理治理污染4.(2020安徽滁州高二上期末,)SO2是大氣污染物,利用電化學(xué)法處理SO2的裝置如圖所示(已知電極M、N均為石墨烯電極,陽膜只允許H+通過)。下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.N極的電極反應(yīng)為O2+4e-+4H+2H2OB.電極M的電勢(shì)比電極N的低C.一段時(shí)間后右室稀硫酸的濃度變大D.反應(yīng)過程中,氫離子從左向右移動(dòng)5.(