2023年2020-2021高中化学人教版选修4课后习题：第四章.pdf

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1、 第一节 原电池 基础巩固 1 下列反应可用于设计原电池的是()A.H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O B.2FeCl3+Fe3FeCl2 C.Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3 D.NaCl+AgNO3NaNO3+AgCl 答案:B 2 有关原电池的下列说法中正确的是()A.在外电路中电子由正极流向负极 B.在原电池中,只能用金属锌作负极 C.原电池工作时,阳离子向正极方向移动 D.原电池工作时,阳离子向负极方向移动 答案:C 3 有关如图所示原电池的叙述,正确的是(盐桥中装有含琼脂的 KCl 饱和溶液)()A.铜片上发生氧化反应 B.取出盐桥后,电流计依然发生偏转 C

2、.反应中,盐桥中的 K+会移向 CuSO4溶液 D.反应前后铜片质量不改变 答案:C 4 某原电池反应的离子方程式为 Fe+2H+Fe2+H2,则下列说法中正确的是()A.可以用 HNO3作电解质溶液 B.可以用锌作原电池正极 C.可以用铁作负极,铁的质量不变 D.可以用铜作原电池正极 答案:D 5 根据原电池的有关知识,下列反应不能用于原电池的是()A.2H2+O22H2O B.2CH3OH+3O22CO2+4H2O C.Zn+2HClZnCl2+H2 D.NaOH+HClNaCl+H2O 解析:原电池反应必须是放出能量的自发氧化还原反应,选项 D 是非氧化还原反应,故它不可以用于原电池。答

3、案:D 6 下列叙述正确的是()A.反应 AlCl3+4NaOHNaAlO2+3NaCl+2H2O,可以设计成原电池 B.Zn 和稀硫酸反应时,加入少量 CuSO4溶液能加快产生 H2的速率 C.把 Fe 片和 Cu 片放入稀硫酸中,并用导线把二者相连,观察到 Cu 片上产生大量气泡,说明 Cu 与 H2SO4能发生反应而 Fe 被钝化 D.Zn-Cu原电池工作过程中,溶液中 H+向负极作定向移动 答案:B 7 在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片,下列叙述正确的是()A.正极附近的 SO42-浓度逐渐增大 B.电子通过导线由铜片流向锌片 C.正极有 O2逸出 D.铜片上有 H2逸出

4、 解析:题干所述装置属于原电池装置,负极反应式:Zn-2e-Zn2+,正极反应式:2H+2e-H2,电子由负极流出经过外电路流向正极。为形成闭合回路,溶液中的阴离子向负极移动,阳离子向正极移动。答案:D 8 如图所示的原电池装置,X、Y 为两电极,电解质溶液为稀硫酸,外电路中的电子流向如图所示,对此装置的下列说法正确的是()A.外电路的电流方向为:X外电路Y B.若两电极分别为 Zn 和石墨棒,则 X 为石墨棒,Y 为 Zn C.若两电极都是金属,则它们的活动性为 XY D.X 极上发生的是还原反应,Y 极上发生的是氧化反应 解析:由图可知,电子的流动方向是 X外电路Y,则电流的方向就为 Y外

5、电路X;X 为原电池的负极,Y 为正极,X 的活动性比 Y 的强;X 极应发生氧化反应,Y极应发生还原反应。答案:C 移动答案有关如图所示原电池的叙述正确的是盐桥中装有含琼脂的饱和溶液铜片上发生氧化反应取出盐桥后电流计依正确的是可以用作电解质溶液可以用锌作原电池正极可以用铁作负极铁的质量不变可以用铜作原电池正极答案根据原还原反应故它不可以用于原电池答案下列叙述正确的是反应可以设计成原电池和稀硫酸反应时加入少量溶液能加快产 9 控制合适的条件,将反应 2Fe3+2I-2Fe2+I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是()A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应 B.反应开始时,甲中石墨电

6、极上 Fe3+被还原 C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态 D.电流计读数为零后,在甲中溶入 FeCl2固体,乙中石墨电极为负极 解析:由总反应方程式知,I-失去电子(氧化反应),Fe3+得电子(被还原),故 A、B 项正确;当电流计读数为零时,即说明没有电子发生转移,可证明反应达平衡,C 项正确;加入 Fe2+,导致平衡逆向移动,则 Fe2+失去电子生成 Fe3+,甲中石墨作负极,D 项错误。答案:D 10 将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是()A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极 C.两烧杯中溶液的 pH 均增大

7、D.产生气泡的速率甲比乙慢 解析:乙烧杯中锌与铜没有接触,不能构成原电池,但锌可以与稀硫酸直接反应,放出 H2;甲烧杯中铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池,由于金属活动性 ZnCu,所以锌为负极,铜片上有 H2放出,加快了锌的溶解。答案:C 11 下图所示原电池正极的反应式为 。解析:该原电池中,Cu 比 Ag 活泼,所以 Cu 作负极,Ag 作正极,电池总反应是 Cu 与Ag+发生置换反应生成 Ag 单质,所以正极反应式为 Ag+e-Ag。移动答案有关如图所示原电池的叙述正确的是盐桥中装有含琼脂的饱和溶液铜片上发生氧化反应取出盐桥后电流计依正确的是可以用作电解质溶液可以用锌作原电

8、池正极可以用铁作负极铁的质量不变可以用铜作原电池正极答案根据原还原反应故它不可以用于原电池答案下列叙述正确的是反应可以设计成原电池和稀硫酸反应时加入少量溶液能加快产 答案:Ag+e-Ag 12 酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和 NH4Cl 等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。回答下列问题:(1)该电池的正极反应式为 ,电池反应的离子方程式为 。(2)维持电流强度为 0.5 A,电池工作 5 分钟,理论上消耗锌 g。(已知F=96 500 C mol-1)解析:(1)电池正极发生还原

9、反应,所以正极反应式为 MnO2+H+e-MnOOH,负极反应式为 Zn-2e-Zn2+,所以电池反应为 Zn+2MnO2+2H+Zn2+2MnOOH。(2)因电流强度 I=,所以 Q=It=0.5A 5min 60s min-1=150C 所以通过电子物质的量为=150C96500C mol-1 所以消耗 Zn 的质量为:150C96500C mol-112 65g mol-1=0.05g。答案:(1)MnO2+H+e-MnOOH 2MnO2+Zn+2H+2MnOOH+Zn2+注:式中Zn2+可写为 Zn(NH3)42+、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为 NH4+(2)0.05 13 有

10、甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性强弱,两人均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入6 mol L-1的 H2SO4溶液中,乙同学将电极放入 6 mol L-1的 NaOH 溶液中,如下图所示:(1)写出甲池中负极的电极反应式:。(2)写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式:负极 ;总反应的离子方程式 。(3)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出 活动性更强,而乙会判断出 活动性更强。(填写元素符号)(4)由此实验,可得到如下哪些正确结论 。A.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择

11、合适的介质 B.镁的金属性不一定比铝的金属性强 C.该实验说明金属活动性顺序已过时,已没有实用价值 D.该实验说明化学研究对象复杂,反应受条件的影响较大,因此应具体问题具体分析 移动答案有关如图所示原电池的叙述正确的是盐桥中装有含琼脂的饱和溶液铜片上发生氧化反应取出盐桥后电流计依正确的是可以用作电解质溶液可以用锌作原电池正极可以用铁作负极铁的质量不变可以用铜作原电池正极答案根据原还原反应故它不可以用于原电池答案下列叙述正确的是反应可以设计成原电池和稀硫酸反应时加入少量溶液能加快产 (5)丙同学依据甲、乙同学的思路,设计如下实验:将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入稀 NaOH 溶

12、液中,分别形成了原电池。在这两个原电池中,负极分别为 。A.铝片、铜片 B.铜片、铝片 C.铝片、铝片 D.铜片、铜片 写出插入浓硝酸中形成原电池的电极反应式 。解析:原电池中利用电流计测定电流的方向,从而判断电子流向,再确定原电池的正负极。甲中 Mg 作负极,乙中 Al 作负极。同理,铝片和铜片插入浓硝酸中,Al 钝化,铜片作负极;铝片和铜片插入稀 NaOH 溶液中,铝与 NaOH 溶液反应,铝作负极。答案:(1)Mg-2e-Mg2+(2)2Al+8OH-6e-2AlO2-+4H2O 2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2 (3)Mg Al(4)AD(5)B 负极:Cu-2e-Cu2

13、+;正极:4H+2NO3-+2e-2NO2+2H2O 能力提升 1 可以将反应 Zn+Br2ZnBr2设计成原电池,下列 4 个电极反应:Br2+2e-2Br-2Br-2e-Br2 Zn-2e-Zn2+Zn2+2e-Zn 其中表示放电时负极和正极反应的分别是()A.和 B.和 C.和 D.和 解析:放电时负极反应物为 Zn,失电子被氧化,正极反应物为 Br2,得电子被还原。答案:C 2M、N、P、E 四种金属,M+N2+N+M2+M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M 表面有大量气泡 N、E 用导线连接放入 E 的 H2SO4溶液中,电极反应为 E2+2e-E,N-2e-N2+。四种金属的还

14、原性由强到弱的顺序是()A.P、M、N、EB.E、N、M、P C.P、N、M、E D.E、P、M、N 解析:由知,还原性 MN,M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M 表面冒气泡,为原电池正极,故还原性 PM;N、E 构成的原电池中 N 作负极,故还原性 NE。答案:A 3 锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是()移动答案有关如图所示原电池的叙述正确的是盐桥中装有含琼脂的饱和溶液铜片上发生氧化反应取出盐桥后电流计依正确的是可以用作电解质溶液可以用锌作原电池正极可以用铁作负极铁的质量不变可以用铜作原电池正极答案根据原还原反应故它不可以用于原电池

15、答案下列叙述正确的是反应可以设计成原电池和稀硫酸反应时加入少量溶液能加快产 A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后,甲池的 c(SO42-)减小 C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加 D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡 解析:A.Cu 作正极,电极上发生还原反应,错误;B.电池工作过程中,SO42-不参与电极反应,故甲池的 c(SO42-)基本不变,错误;C.电池工作时,甲池反应为 Zn-2e-Zn2+,乙池反应为 Cu2+2e-Cu,甲池中 Zn2+会通过阳离子交换膜进入乙池,以维持溶液中电荷平衡,由电极反应式可知,乙池中每有 64gCu 析出

16、,则进入乙池的 Zn2+为65g,溶液总质量略有增加,正确;D.由题干信息可知,阴离子不能通过阳离子交换膜,错误。答案:C 4 如图所示,杠杆 AB 两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向水槽中央滴入浓硫酸铜溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中,不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)()A.杠杆为导体和绝缘体时,均为 A 端高 B 端低 B.杠杆为导体和绝缘体时,均为 A 端低 B 端高 C.当杠杆为绝缘体时,A 端低,B 端高;为导体时,A 端高,B 端低 D.当杠杆为绝缘体时,A 端高,B 端低;为导体时,A 端低,

17、B 端高 解析:若杠杆为导体,则构成原电池,铁作负极失电子而溶解:Fe-2e-Fe2+,溶液中Cu2+在正极(铜极)得电子生成铜,质量增大而下降,A 端低,B 端高;若杠杆为绝缘体,则铁球和 CuSO4溶液发生置换反应生成 Cu 覆于表面,质量增加,下降,A 端高,B 端低。答案:D 5 常温下,将除去表面氧化膜的 Al、Cu 片插入浓硝酸中组成原电池(图 1),测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图 2 所示。反应过程中有红棕色气体产生。移动答案有关如图所示原电池的叙述正确的是盐桥中装有含琼脂的饱和溶液铜片上发生氧化反应取出盐桥后电流计依正确的是可以用作电解质溶液可以用锌作原电池正

18、极可以用铁作负极铁的质量不变可以用铜作原电池正极答案根据原还原反应故它不可以用于原电池答案下列叙述正确的是反应可以设计成原电池和稀硫酸反应时加入少量溶液能加快产 图 1 图 2 0t1时,原电池的负极是铝片,此时,正极的电极反应式是 ,溶液中的 H+向 极移动。t1时,原电池中电子流动方向发生改变,其原因是 。解析:在 0t1时,正极上是 NO3-得电子后结合 H+生成 NO2和 H2O;在原电池中,阳离子向正极移动,故 H+向正极移动;由于 Al 与浓硝酸反应后在表面生成了致密的氧化膜阻止了 Al 的进一步反应,t1时发生 Cu 与浓硝酸的反应,Cu 作负极,原电池中电子流动方向发生了改变。

19、答案:2H+NO3-+e-NO2+H2O 正 Al 在浓硝酸中发生钝化,氧化膜阻止了 Al的进一步反应 第二节 化学电源 基础巩固 1 下列化学电源属于绿色电池的是()A.干电池 B.镍镉电池 C.锌锰电池 D.氢氧燃料电池 答案:D 2 锌锰干电池在放电时,总反应方程式可以表示为 Zn+2MnO2+2NH4+Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O,在此电池放电时正极(石墨棒)上发生反应的物质是()A.Zn B.碳 C.MnO2和 NH4+移动答案有关如图所示原电池的叙述正确的是盐桥中装有含琼脂的饱和溶液铜片上发生氧化反应取出盐桥后电流计依正确的是可以用作电解质溶液可以用锌作原电池正极可以用铁作

20、负极铁的质量不变可以用铜作原电池正极答案根据原还原反应故它不可以用于原电池答案下列叙述正确的是反应可以设计成原电池和稀硫酸反应时加入少量溶液能加快产 D.Zn2+和 NH3 答案:C 3 正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池,它具有容量大等优点,其电池反应为 2Zn+O22ZnO,其原料为锌、电解液和空气,则下列叙述正确的是()A.锌为正极,空气进入负极反应 B.负极反应为 Zn-2e-Zn2+C.正极发生氧化反应 D.电解液是强酸 答案:B 4 在碱性锌锰干电池中,已知氢氧化钾为电解质,发生的电池总反应为Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列该电池的电极反

21、应,正确的是()A.负极反应为 Zn-2e-Zn2+B.负极反应为 Zn+2H2O-2e-Zn(OH)2+2H+C.正极反应为 2MnO2+2H+2e-2MnO(OH)D.正极反应为 2MnO2+2H2O+2e-2MnO(OH)+2OH-解析:在书写碱性电池的电极反应式时,不得出现 H+。在碱性电池中,负极的 Zn失去电子形成的 Zn2+应该与 OH-结合为 Zn(OH)2。答案:D 5 一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导 O2-。下列对该燃料电池的说法正确的是()A.在熔融电解质中,O2-由负极移向正

22、极 B.电池的总反应是:2C4H10+13O28CO2+10H2O C.通入空气的一极是正极,电极反应为:O2+4e-2O2-D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为:C4H10+26e-+13O2-4CO2+5H2O 答案:C 6 如图装置为某新型燃料电池的工作示意图,以 HClNH4Cl 溶液为电解质溶液。下列有关说法中正确的是()A.通入 H2的电极为正极 B.该电池的负极反应式为:N2+6e-+8H+2NH4+移动答案有关如图所示原电池的叙述正确的是盐桥中装有含琼脂的饱和溶液铜片上发生氧化反应取出盐桥后电流计依正确的是可以用作电解质溶液可以用锌作原电池正极可以用铁作负极铁的质量不变可以用铜

23、作原电池正极答案根据原还原反应故它不可以用于原电池答案下列叙述正确的是反应可以设计成原电池和稀硫酸反应时加入少量溶液能加快产 C.图中分离出的 A 物质为 NH4Cl D.该电池工作一段时间后,溶液的 pH 减小 答案:C 7 锂电池是新一代高能电池,目前已研发出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为 Li+MnO2LiMnO2。下列说法中正确的是()A.Li 是正极,MnO2是负极 B.放电时负极的反应:Li-e-Li+C.放电时正极发生氧化反应 D.电池放电时,产生高锰酸根离子 解析:Li 为负极,发生反应:Li-e-Li+,属氧化反应,MnO2为正极,发生还原反应,整个过程无高锰酸根离子产生

24、。答案:B 8 微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A.正极反应中有 CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区 D.电池总反应为 C6H12O6+6O26CO2+6H2O 解析:C6H12O6中 C 的平均化合价为 0 价,二氧化碳中 C 的化合价为+4 价,所以生成二氧化碳的反应为氧化反应,故 CO2在负极生成,A 选项错误;在微生物的作用下,该装置为原电池装置,反应速率加快,所以微生物促进了反应的发生,B 项正确;质子交换膜只允许质子(即 H+)通过,原电池中阳离子向正极移

25、动,C 项正确;电池的总反应实质是 C6H12O6的氧化反应,D 项正确。答案:A 9 一种由甲醇、氧气和强碱溶液(作电解质)组成的新型手机电池,可持续使用一个月,其电池反应为 2CH3OH+3O2+4OH-2CO32-+6H2O,则有关说法正确的是()A.放电时 CH3OH 参与反应的电极为正极 B.放电时负极的电极反应式为 CH3OH+8OH-6e-CO32-+6H2O C.标准状况下,通入 5.6 L O2并完全反应后,有 0.5 mol 电子转移 D.放电一段时间后,通入氧气的电极附近溶液的 pH 降低 移动答案有关如图所示原电池的叙述正确的是盐桥中装有含琼脂的饱和溶液铜片上发生氧化反

26、应取出盐桥后电流计依正确的是可以用作电解质溶液可以用锌作原电池正极可以用铁作负极铁的质量不变可以用铜作原电池正极答案根据原还原反应故它不可以用于原电池答案下列叙述正确的是反应可以设计成原电池和稀硫酸反应时加入少量溶液能加快产 解析:该原电池负极电极反应式为 2CH3OH+16OH-12e-2CO32-+12H2O,正极反应式为 3O2+6H2O+12e-12OH-,A、D 项错误,B 项正确;C 项应有 1mol 电子转移,C 项错误。答案:B 10 镍氢电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。镍氢电池的总反应式是12H2+NiO(OH)Ni(OH)2。根据此反应式判

27、断,下列叙述正确的是()A.电池放电时,电池负极周围溶液的碱性增强 B.电池放电时,镍元素被氧化 C.电池放电时,氢元素被还原 D.电池放电时,氢气是负极反应物 解析:充电电池在放电时是一个电源(原电池),发生原电池反应,在这个反应方程式中从左到右是放电,根据发生氧化反应的是负极,发生还原反应的是正极,所以 D正确,B、C 错误;而 H2作为电池的负极发生的反应是 H2+2OH-2e-2H2O,溶液中应该是 OH-浓度减小,所以 A 错误。答案:D 11 若用锌棒和石墨作电极,氯化铵溶液为电解液,制成一化学电源如下图所示。试回答:(1)电极名称:Zn ,C 。(2)电子移动方向 ,电流方向 。

28、离子移动方向:阳离子移向 极。(3)电解质溶液的质量 (填“变大”或“变小”)。(4)若负极质量减轻1.3 g,则通过电路的电子数目为 。解析:(1)符合构成原电池的条件,在组成的原电池中 Zn 作负极,C 为正极。(2)电子从负极(Zn)沿导线流向正极(C),电流方向与电子流动方向相反,电解质溶液中的阳离子移向正极。(3)原电池反应为 Zn+2NH4+Zn2+2NH3+H2。电解质溶液由 NH4Cl 变为 ZnCl2,故溶液的质量变大。(4)m(Zn)=1.3g,n(Zn)=0.02mol,失电子数(即通过电路的电子数)为 0.04 6.02 1023=2.408 1022。答案:(1)负极

29、 正极(2)从负极(Zn)沿导线移向正极(C)从正极流向负极 正(3)变大(4)2.408 1022 能力提升 移动答案有关如图所示原电池的叙述正确的是盐桥中装有含琼脂的饱和溶液铜片上发生氧化反应取出盐桥后电流计依正确的是可以用作电解质溶液可以用锌作原电池正极可以用铁作负极铁的质量不变可以用铜作原电池正极答案根据原还原反应故它不可以用于原电池答案下列叙述正确的是反应可以设计成原电池和稀硫酸反应时加入少量溶液能加快产 1 在固态金属氧化物电解池中,高温共电解 H2O-CO2混合气体制备 H2和 CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是()A.X 是电源的负极 B.阴极的电

30、极反应式是 H2O+2e-H2+O2-,CO2+2e-CO+O2-C.总反应可表示为 H2O+CO2H2+CO+O2 D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是 11 解析:H2O、CO2混合气体制备 H2和 CO 时,氢元素及碳元素的化合价降低,H2O和 CO2发生还原反应,则该极为阴极,连接电源的负极,A 选项正确;因电解质是金属氧化物,故该过程中可以传递 O2-,则阴极反应为 H2O+2e-H2+O2-,CO2+2e-CO+O2-,B 选项正确;图中阳极放出的是 O2,2O2-4e-O2,则总反应方程式为H2O+CO2H2+CO+O2,C 选项正确;从总反应方程式看,阴极和阳极生成的气体的

31、物质的量之比是 21,D 选项错误。答案:D 2 金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O4M(OH)n。已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是()A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面 B.比较 Mg、Al、Zn 三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高 C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn+nO2+2nH2O+4ne-4M(OH)n D.在 Mg-空气电池中,为防止负极

32、区沉积 Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜 解析:多孔电极的表面积大,电极与电解质溶液的接触面积大并利于氧气扩散,A项正确;根据信息提示,质量均为 mg 的 Mg、Al、Zn 完全反应,转移的电子的物质的量分别为12mol、9mol、32.5mol,由此知 Al 转移电子数最多,B 项正确;正极为移动答案有关如图所示原电池的叙述正确的是盐桥中装有含琼脂的饱和溶液铜片上发生氧化反应取出盐桥后电流计依正确的是可以用作电解质溶液可以用锌作原电池正极可以用铁作负极铁的质量不变可以用铜作原电池正极答案根据原还原反应故它不可以用于原电池答案下列叙述正确的是反应可以设计成原电池和稀硫酸反应时加入

33、少量溶液能加快产 O2放电,电极反应式为 O2+2H2O+4e-4OH-,C 项错误;采用中性电解质可防止负极产生的 Mg2+与 OH-反应生成 Mg(OH)2沉淀,采用阳离子交换膜可阻止 OH-向负极移动,与 Mg2+反应生成氢氧化镁沉淀,D 项正确。答案:C 3 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是()A.该电池能够在高温下工作 B.电池的负极反应为 C6H12O6+6H2O-24e-6CO2+24H+C.放电过程中,H+从正极区向负极区迁移 D.在电池反应中,每消耗 1 mol 氧气,理论上能生成标准状况下 CO2气体22.46 L 解析:微生物主要

34、成分是蛋白质,高温条件下蛋白质变性,失去活性,A 错误;通入燃料 C6H12O6的极为负极,负极反应为 C6H12O6+6H2O-24e-6CO2+24H+(能放出CO2,应该是酸性溶液,所以右边写 H+。不能在左边加 OH-、右边写 H2O),B 正确;正极反应为 6O2+24H+24e-12H2O,从两极反应可知:负极生成 H+,正极消耗H+,即通过质子交换膜从负极到正极传导 H+,C 错误;从总反应 C6H12O6+6O26CO2+6H2O 可知,每消耗 1mol 氧气,理论上能生成标准状况下 CO2气体 22.4L,D错误。答案:B 4(2018 全国卷)一种可充电锂空气电池如图所示。

35、当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成 Li2O2-x(x=0 或 1)。下列说法正确的是()A.放电时,多孔碳材料电极为负极 B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C.充电时,电解质溶液中 Li+向多孔碳材料区迁移 D.充电时,电池总反应为 Li2O2-x2Li+(1-2)O2 移动答案有关如图所示原电池的叙述正确的是盐桥中装有含琼脂的饱和溶液铜片上发生氧化反应取出盐桥后电流计依正确的是可以用作电解质溶液可以用锌作原电池正极可以用铁作负极铁的质量不变可以用铜作原电池正极答案根据原还原反应故它不可以用于原电池答案下列叙述正确的是反应可以设计成原电池和稀硫酸反应时加入少量溶

36、液能加快产 解析:放电时,该电池中锂作负极,多孔碳材料作正极,A 项错误;放电时,外电路电子由负极流向正极,即由锂电极流向多孔碳材料电极,B 项错误;充电时,锂电极作阴极,多孔碳材料电极作阳极,电解质溶液中 Li+应向锂电极区移动,C 项错误;充电反应与放电反应相反:Li2O2-x2Li+(1-2)O2,D 项正确。答案:D 5 有一种以甲醇为原料,以 KOH 为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池,充一次电可以连续使用一个月。已知该电池的总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O 请填空:(1)放电时,负极的电极反应为 。(2)充电时,原电池的负极与外电源的 极相连。

37、(3)若在常温、常压下,1 g CH3OH 燃烧生成 CO2和液态水时放出 22.68 kJ 的热量,表示该反应的热化学方程式为 。解析:(1)CH3OH 中 C 元素从-2价变成+4 价,所以 CH3OH 是负极反应物,发生氧化反应,反应式为 CH3OH-6e-+8OH-CO32-+6H2O,因电解质为 KOH,所以 CH3OH的氧化产物不是 CO2而是 CO32-。(2)该电池在充电时,阴极得到电子,发生还原反应,所以应该与外接电源的负极相连。答案:(1)CH3OH-6e-+8OH-CO32-+6H2O(2)负(3)CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-725.

38、76 kJmol-1 第三节 电解池 第 1 课时 电解原理 基础巩固 1 下列关于电解槽的叙述中不正确的是()A.与电源正极相连的是电解槽的阴极 B.与电源负极相连的是电解槽的阴极 C.在电解槽的阳极发生氧化反应 D.电子从电源的负极沿导线流入电解槽的阴极 答案:A 2 下列说法不正确的是()A.不能自发进行的氧化还原反应,一般可以通过电解实现 移动答案有关如图所示原电池的叙述正确的是盐桥中装有含琼脂的饱和溶液铜片上发生氧化反应取出盐桥后电流计依正确的是可以用作电解质溶液可以用锌作原电池正极可以用铁作负极铁的质量不变可以用铜作原电池正极答案根据原还原反应故它不可以用于原电池答案下列叙述正确的

39、是反应可以设计成原电池和稀硫酸反应时加入少量溶液能加快产 B.电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化 C.电解池和原电池中均发生氧化还原反应 D.电解、电离、原电池均需要通电 解析:电离不需要通电,是电解质在溶于水或熔融状态下发生的。答案:D 3 某学生欲完成 2HCl+2Ag2AgCl+H2 反应,设计了下列四个实验,你认为可行的实验是()解析:反应不能自发进行,应设计成电解池,金属银失电子作阳极与电源的正极相连。答案:C 4 用石墨作电极,电解 1 mol L-1下列物质的溶液,溶液的 pH 保持不变的是()A.HCl B.NaOH C.Na2SO4 D.NaCl 解析:电解 HCl

40、 溶液,阴极析出 H2,阳极析出 Cl2,溶液 pH 升高;电解 NaOH 溶液,相当于电解水,溶液 pH 升高;电解 Na2SO4溶液,相当于电解水,溶液 pH 不变;电解NaCl 溶液,阴极析出 H2,阳极析出 Cl2,溶液 pH 升高。答案:C 5 电解 CuCl2和 NaCl 的混合溶液,阴极和阳极上首先分别析出的物质是()A.H2和 Cl2 B.Cu 和 Cl2 C.H2和 O2 D.Cu 和 O2 解析:阳极放电的离子有 Cl-、OH-,根据阴离子放电顺序,首先析出 Cl2;阴极放电的离子有 Cu2+、H+,根据阳离子放电顺序,首先析出 Cu。答案:B 6 如图是电解 CuCl2溶

41、液的装置,其中 c、d 为石墨电极,则下列有关判断正确的是()A.a 为负极,b 为正极 B.a 为阳极,b 为阴极 C.电解过程中,d 电极质量增加 D.电解过程中,氯离子浓度不变 移动答案有关如图所示原电池的叙述正确的是盐桥中装有含琼脂的饱和溶液铜片上发生氧化反应取出盐桥后电流计依正确的是可以用作电解质溶液可以用锌作原电池正极可以用铁作负极铁的质量不变可以用铜作原电池正极答案根据原还原反应故它不可以用于原电池答案下列叙述正确的是反应可以设计成原电池和稀硫酸反应时加入少量溶液能加快产 解析:电流从电源的正极流出,故 a 为电源的正极,b 为负极;与电源正极相连的 c为阳极,与电源负极相连的

42、d 为阴极。在电解过程中,因 Cu2+是阳离子,移向阴极d,在阴极放电析出 Cu,所以 d 电极质量增加;Cl-是阴离子,移向阳极 c,在阳极放电析出 Cl2,会导致溶液中氯离子浓度降低。答案:C 7 某小组设计电解饱和食盐水的装置如图,通电后两极均有气泡产生,下列叙述正确的是()A.铜电极附近观察到黄绿色气体 B.石墨电极附近溶液先变红 C.溶液中的 Na+向石墨电极移动 D.铜电极上发生还原反应 解析:A 项,电解饱和食盐水时,若电极为惰性电极,则两极分别产生氯气和氢气,而现在铜作电极时仍产生两种气体,说明铜为阴极,石墨为阳极,则石墨电极附近有氯气产生,错误;B 项,石墨为阳极,铜为阴极,

43、H+放电生成氢气,则铜电极附近溶液先变红,错误;C 项,电解池中的阳离子向阴极移动,所以 Na+向铜极移动,错误;D 项,铜电极为阴极,发生还原反应,正确。答案:D 8 用石墨作电极电解 AlCl3溶液时,如下图所示的电解变化曲线合理的是()A.B.C.D.解析:AlCl3溶液电解时发生反应:2AlCl3+6H2O2Al(OH)3+3H2+3Cl2,使溶液中的 H+不断减少,pH 增大,但 pH 绝对不会大于 7,正确,错;随着电解的不断进行,Al(OH)3沉淀的量不断增加,直至 AlCl3消耗完毕,Al(OH)3沉淀的量不再增加。若再继续电解,就是电解水,Al(OH)3的量不变,正确。答案:

44、A 9 若阳极是石墨电极,阴极是铁电极,写出电解下列电解质溶液的两电极反应式和电解方程式。(1)Na2SO4溶液 阳极:,移动答案有关如图所示原电池的叙述正确的是盐桥中装有含琼脂的饱和溶液铜片上发生氧化反应取出盐桥后电流计依正确的是可以用作电解质溶液可以用锌作原电池正极可以用铁作负极铁的质量不变可以用铜作原电池正极答案根据原还原反应故它不可以用于原电池答案下列叙述正确的是反应可以设计成原电池和稀硫酸反应时加入少量溶液能加快产 阴极:,电解方程式:;(2)MgCl2溶液 阳极:,阴极:,电解方程式:;(3)CuSO4溶液 阳极:,阴极:,电解方程式:;(4)CuCl2溶液 阳极:,阴极:,电解方

45、程式:。答案:(1)4OH-4e-2H2O+O2 4H+4e-2H2 2H2O2H2+O2 (2)2Cl-2e-Cl2 2H+2e-H2 MgCl2+2H2OMg(OH)2+H2+Cl2 (3)4OH-4e-2H2O+O2 2Cu2+4e-2Cu 2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4(4)2Cl-2e-Cl2 Cu2+2e-Cu CuCl2Cu+Cl2 10 用石墨棒作电极,在 Na+、Cu2+、Cl-、SO42-等离子中选出适当离子组成电解质,电解其溶液,写出符合条件的一种电解质的化学式:(1)当阴极放出 H2,阳极放出 O2时,电解质是;(2)当阴极析出金属,阳极放出 O2时,

46、电解质是;(3)当阴极放出 H2,阳极放出 Cl2时,电解质是;(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为 421 时,电解质的化学式是。解析:惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴阳离子在电极的放电顺序判断。(1)阴极有 H2生成,阳极有 O2生成,实质为电解水,故电解质是活泼金属的含氧酸盐,即 Na2SO4。(2)实质为放氧气生酸型,即电解质为不活泼金属的含氧酸盐,即 CuSO4。(3)实质为放氢气生碱型(或电解盐酸,但本题无 H+),即电解质为活泼金属的无氧酸盐,即 NaCl。(4)由阳极生成气体

47、和转移电子的物质的量比为 14,知阳极产生气体为O2,1molO2转移 4mole-,金属与电子的物质的量比为 12,故金属为+2 价,即 Cu2+,即为 CuSO4。答案:(1)Na2SO4(2)CuSO4(3)NaCl (4)CuSO4 移动答案有关如图所示原电池的叙述正确的是盐桥中装有含琼脂的饱和溶液铜片上发生氧化反应取出盐桥后电流计依正确的是可以用作电解质溶液可以用锌作原电池正极可以用铁作负极铁的质量不变可以用铜作原电池正极答案根据原还原反应故它不可以用于原电池答案下列叙述正确的是反应可以设计成原电池和稀硫酸反应时加入少量溶液能加快产 11 由于 Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很

48、难用亚铁盐溶液与碱反应制得白色纯净的 Fe(OH)2沉淀,应用右图所示的电解实验来探究能否制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀,两电极的材料分别为石墨和铁。(1)a 电极材料应为 ,b 电极的电极反应式为。(2)电解液 d 可以是 。A.纯水 B.NaOH 溶液 C.NaCl 溶液 D.CuCl2溶液(3)c 为苯,其作用是 ,在加入苯之前,对 d 溶液应作何简单处理:。这是为什么?可否用其他试剂来代替苯?(4)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是 。A.改用稀硫酸作电解液 B.适当增大电源的电压 C.适当减小两电极间的距离 D.适当降低电解液的浓度(5)若 d 改为 Na2SO4溶液,当

49、电解一段时间,看到白色沉淀后,再反接电源,继续电解,除了电极上看到气泡外,另一明显的现象为 。解析:(4)要加大电解的速率,可以增大电解液的浓度,但不能用稀硫酸,因为它可溶解氢氧化亚铁,而增大电压和缩小两极板间的距离,均可以使电解的速率加大。(5)当电解一段时间后将电源反接,则为电解水:2H2O2H2+O2,生成的氧气将氢氧化亚铁氧化为氢氧化铁,现象为白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变成红褐色。答案:(1)Fe 2H+2e-H2 (2)BC (3)隔开空气,防止生成的 Fe(OH)2被氧化成 Fe(OH)3 加热 d 以除去其中溶解的 O2;可以考虑用汽油、煤油等密度比水溶液小的试剂来代替。(4)

50、BC (5)白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变成红褐色 能力提升 1CuI 是一种不溶于水的白色固体,它可由反应:2Cu2+4I-2CuI+I2而得到。现以石墨为阴极,以 Cu 为阳极电解 KI 溶液,通电前向电解液中加入少量酚酞溶液和淀粉溶液。电解开始不久阴极区溶液呈红色,而阳极区溶液呈蓝色,对这个现象的正确解释是()阴极:2H+2e-H2 使 c(OH-)c(H+)阳极:2Cu+4I-4e-2CuI+I2,淀粉遇 I2变蓝 阳极:Cu-2e-Cu2+,Cu2+显蓝色 移动答案有关如图所示原电池的叙述正确的是盐桥中装有含琼脂的饱和溶液铜片上发生氧化反应取出盐桥后电流计依正确的是可以用作电解质溶液