2023版人教高中同步化学选择性必修一：第四章化学反应与电能习题汇编

第四章化学反应与电能第一节原电池第1课时原电池的工作原理基础过关练题组一单液原电池1.(2020江苏淮安教学协作体高二上联考)某兴趣小组设计的水果电池装置如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是 ()A.铜片为负极B.锌片发生还原反应C.将电能转化为化学能D.电子由锌片经导线流向铜片2.(2021广东珠海第二中学期中)如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是 ()A.铜片表面有气泡生成B.如果将稀硫酸换成柠檬汁,导线中不会有电子流动C.装置中存在“化学能→电能→光能”的转换D.如果将锌片换成铁片,电路中的电流方向不变题组二双液原电池3.(2021河北六校期中联考)某同学用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有含KNO3饱和溶液的琼胶)设计成一个原电池,装置示意图如图所示,下列判断中正确的是 ()A.该原电池的工作原理是Cu+2Ag+2Ag+Cu2+B.实验过程中取出盐桥,原电池能继续工作C.实验过程中,左侧烧杯中NO3D.实验过程中电子流向为Cu电极→Cu(NO3)2溶液→AgNO3溶液→Ag电极4.(2020江西南昌十中高二上期末)某兴趣小组设计了如图所示原电池装置(盐桥中含有饱和K2SO4溶液)。下列说法正确的是 ()A.该原电池的正极反应是Cu2++2e-CuB.甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅C.盐桥中的SO4D.若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸,电流表指针反向偏转题组三原电池工作原理的应用5.(2020山东青岛平度九中高二上期中)a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成原电池。a、b相连时,电流由a经导线流向b;c、d相连时,电子由d到c;a、c相连时,a极上产生大量气泡;b、d相连时,H+移向d极。则四种金属的活动性由强到弱的顺序为 ()A.a>b>c>dB.a>c>d>bC.c>a>b>dD.b>d>c>a6.依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题:(1)电极X的材料是;电解质溶液Y是。

(2)银电极为电池的极,电极反应式为;X电极上的电极反应式为。

(3)外电路中的电子是从极流向极。

能力提升练题组一原电池工作原理的理解与应用1.(2021山东师范大学附中第一次学业测评,)已知氧化性:Au3+>Ag+>Cu2+>Pb2+>Cr3+>Zn2+>Ti2+。现有如图所示的电化学装置,下列叙述中正确的是 ()A.若X为Ti,则Y极的电极反应式可能是Zn-2e-Zn2+B.若X为Cr,则Y可以选Zn或TiC.若Y为Cu,则X极的电极反应式可能是Cr-3e-Cr3+D.若Y为Pb,则左侧烧杯溶液中阴离子数会减少2.(2021北京丰台期中,)如图为锌铜原电池的装置示意图,其中盐桥内装有含饱和KCl溶液的琼胶。请回答下列问题:(1)Zn电极为电池的(填“正极”或“负极”)。

(2)写出电极反应式:Zn电极,Cu电极。

(3)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是。

(4)若保持原电池的总反应不变,下列替换不可行的是(填字母)。

A.用石墨替换Cu电极B.用NaCl溶液替换ZnSO4溶液C.用稀H2SO4代替CuSO4溶液(5)请选择适当的材料和试剂,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成一个原电池,请填写表格:设计思路负极负极材料

负极反应物

正极正极材料

正极反应物

电子导体

离子导体

在方框内画出简单的装置示意图,并标明使用的材料和试剂。题组二原电池正、负极的判断与电极反应式的书写3.(2021福建福州高二检测,)交通运输部在南海华阳礁举行华阳灯塔和赤瓜灯塔竣工发光仪式,宣布两座大型多功能灯塔正式发光并投入使用。灯塔可用镁海水电池提供能源,其装置如图所示,下列有关该电池的说法正确的是 ()A.X电极材料可为铁、铜、石墨等B.每转移2mol电子,2molH+由交换膜左侧向右侧迁移C.正极的电极反应式为H2O2+2e-+2H+2H2OD.该电池能将化学能全部转化成电能4.()某研究性学习小组根据反应2KMnO4+10FeSO4+8H2SO42MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O设计如下原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol·L-1,溶液的体积均为200mL,盐桥中装有含饱和K2SO4溶液的琼胶。回答下列问题:(1)此原电池的正极是石墨(填“a”或“b”),发生反应。

(2)电池工作时,盐桥中的SO42-移向((3)写出两烧杯中的电极反应式:甲,

乙。

(4)若不考虑溶液的体积变化,MnSO4浓度变为1.5mol·L-1,则反应中转移的电子为mol。

答案全解全析基础过关练1.D电池工作时,Zn失去电子,为负极,A错误;锌是负极,发生氧化反应,B错误;原电池中化学能转化为电能,C错误;Zn为负极,电子由锌片经导线流向铜片,D正确。2.B铜片为正极,H+在其表面得到电子生成H2,其表面有气泡生成,A正确;如果将稀硫酸换成柠檬汁,柠檬汁也有较强的酸性,仍能形成原电池,导线中也会有电子流动,B错误;该装置属于原电池,化学能转化为电能,LED灯发光时,电能又转化为光能,存在“化学能→电能→光能”的转换,C正确;如果将锌片换成铁片,铁片仍为负极,电路中的电流方向不变,D正确。3.ACu电极为负极,Ag电极为正极,该原电池的工作原理是Cu+2Ag+2Ag+Cu2+,A正确;实验过程中取出盐桥,不能形成闭合回路,因此原电池不能继续工作,B错误;实验过程中,盐桥中的NO3-不断向左侧迁移,因此左侧烧杯中NO3-的浓度增大,C错误;实验过程中电子流向为Cu电极→导线→Ag电极,4.B该原电池反应为Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2,正极发生还原反应,为Fe3++e-Fe2+,A错误;甲烧杯中发生反应Fe3++e-Fe2+,则甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅,B正确;阴离子向负极移动,C错误;若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸,Cu仍为负极,Pt仍为正极,电流表指针偏转方向不变,D错误。5.Da、b相连时,电流由a经导线流向b,则a为正极,b的金属活动性强于a;c、d相连时,电子由d到c,所以c上得电子发生还原反应,故d的金属活动性强于c;a、c相连时,a极上产生大量气泡,a上得电子发生还原反应,所以c上失电子发生氧化反应,故c的金属活动性强于a;b、d相连时,H+移向d极,所以d是正极,b是负极,b的金属活动性强于d,所以a、b、c、d四种金属的活动性由强到弱的顺序为b>d>c>a。6.答案(1)CuAgNO3溶液(2)正Ag++e-AgCu-2e-Cu2+(3)负(Cu)正(Ag)解析原电池中负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应,盐桥起到形成闭合回路、平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极X的材料是Cu,发生氧化反应,电解质溶液Y是可溶性银盐的溶液,常用AgNO3溶液。负极反应式为Cu-2e-Cu2+,正极反应式为Ag++e-Ag,电子由负极(Cu)流出,经外电路流向正极(Ag)。能力提升练1.C根据装置图可知,X电极是负极,失去电子发生氧化反应,Y电极是正极,得到电子发生还原反应。若X为Ti,由于Y电极是正极,应得到电子发生还原反应,A不正确;若X为Cr,则Y的金属性需要弱于Cr的金属性,Zn和Ti的金属性均强于Cr的金属性,则Y不能选Zn或Ti,可以选择Cu或Pb等,B不正确;若Y为Cu,由于X是负极,则X的金属性要强于Cu,所以可以选择Cr,因此负极反应式可能是Cr-3e-Cr3+,C正确;若Y为Pb,由于X电极是负极,失去电子,发生氧化反应,因此左侧烧杯溶液中阴离子数会增加,D不正确。2.答案(1)负极(2)Zn-2e-Zn2+Cu2++2e-Cu(3)K+(4)C(5)石墨KI溶液石墨FeCl3溶液导线盐桥解析(1)该装置是原电池,Zn易失去电子作负极。(2)Zn作负极,负极反应式为Zn-2e-Zn2+,Cu作正极,正极反应式为Cu2++2e-Cu。(3)原电池工作时,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子应是K+。(4)若将Cu换成石墨,锌仍然为负极,石墨为正极,电池总反应仍为Zn+Cu2+Zn2++Cu,A可行;用NaCl溶液替换ZnSO4溶液,NaCl溶液作电解质溶液,还是Zn失去电子,电池总反应仍为Zn+Cu2+Zn2++Cu,B可行;若将CuSO4溶液换成稀H2SO4,电池总反应变成Zn+2H+Zn2++H2↑,C不可行。(5)在反应2Fe3++2I-2Fe2++I2中,碘元素由-1价变为0价,I-失去电子,发生氧化反应,负极反应物可选KI溶液,铁元素由+3价降低为+2价,Fe3+得到电子,发生还原反应,正极反应物可选FeCl3溶液,正、负极均用石墨作电极材料,连接导线,用盐桥形成闭合回路,组成原电池。3.C该电池的负极材料是金属镁,正极X的材料的活泼性需要比金属镁的弱,但是铁、铜都可以和H2O2、H2SO4的混合溶液反应,故不能用铁、铜作正极,A错误;阳离子会移向正极,则每转移2mol电子,2molH+由交换膜右侧向左侧迁移,B错误;原电池的正极上发生得电子的还原反应:H2O2+2e-+2H+2H2O,C正确;该电池能将化学能部分转化成电能,部分转化为热能,D错误。4.答案(1)a还原(2)乙(3)MnO4-+5e-+8H+Mn2++4H2O5Fe2+-5e-5Fe3+(4)0.5解析(1)根据题目提供的总反应方程式可知,KMnO4作氧化剂,发生还原反应,故石墨a是正极。(2)电池工作时,SO42-向负极移动,即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为MnO4-+5e-+8H+Mn2++4H2O;乙烧杯中的电极反应式为5Fe2+-5e-5Fe3+。(4)溶液中的MnSO4浓度由1mol·L-1变为1.5mol·L-1,由于溶液的体积未变,则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5mol·L-1×0.2L=0.1mol,故转移的电子为0.1mol×5=0.5

第2课时化学电源基础过关练题组一一次电池1.(2021北京丰台期中)碱性锌锰电池以氢氧化钾为电解质,其结构示意图如图所示,电池总反应为Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnO(OH)。下列说法中不正确的是 ()A.电池工作时,电子转移方向是由Zn经外电路流向MnO2B.电池正极反应式为2MnO2+2H2O+2e-2MnO(OH)+2OH-C.电池工作时,KOH不参与反应,没有发挥作用D.电池工作时,Zn发生氧化反应,MnO2发生还原反应2.(2020山西阳泉高二上期末)电子表所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银,电解质为KOH,其电极反应如下:锌极Zn+2OH--2e-Zn(OH)2,氧化银极Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-,下列说法正确的是 ()A.锌为正极,被氧化B.氧化银为正极,被氧化C.电子从负极流向氧化银极D.锌为负极,被还原题组二二次电池3.(2019北京四中高二上期末)铅酸蓄电池是常见的二次电池,电池总反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,下列说法正确的是 ()A.放电时的负极反应式为Pb+SO42--2e-B.充电时铅酸蓄电池的正极与外接电源的负极相连C.放电时PbO2发生氧化反应D.充电时的阴极反应式为PbSO4+2H2O-2e-PbO2+SO42-4.(2021山东新高考联盟联考)爱迪生电池是一种铁镍蓄电池,其总反应的化学方程式为Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2,下列推断中错误的是 ()A.蓄电池的电极必须浸入某种碱性电解质溶液中B.放电时,正极附近溶液的pH变小C.充电时,Fe电极与直流电源的负极相连D.充电时,与负极相连的电极,电极反应式为Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-5.(2020福建三明三校高二上期中联考)氢镍电池是近年开发出的可充电电池,电池的总反应为12H2+NiO(OH)Ni(OH)2,下列叙述正确的是 ()A.电池充电时,镍元素被还原B.电池放电时,镍元素被氧化C.电池充电时,只有氢元素被氧化D.电池放电时,氢气中氢元素被氧化题组三燃料电池6.(2020江苏盐城中学高二上期中)氢氧燃料电池的反应原理如图所示。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是 ()A.该电池中电极a是负极B.该电池工作时化学能转化为电能C.该电池的总反应为2H2+O22H2OD.外电路中电流由电极a通过导线流向电极b7.(2021山东师范大学附中第一次学业测评)科学家研制了一种新型的乙醇电池,它用磺酸类质子作溶剂,在200℃左右时供电,乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更加安全。电池总反应为C2H5OH+3O22CO2+3H2O,下列说法不正确的是 ()A.C2H5OH在电池的负极上参加反应B.1mol乙醇被氧化转移6mol电子C.在外电路中电子由负极沿导线流向正极D.电池正极的电极反应式为4H++O2+4e-2H2O8.(2020江苏南通高二上期中)某燃料电池可实现NO和CO的无害转化,其结构如图所示。下列说法正确的是 ()A.石墨Ⅰ电极上发生氧化反应B.电池工作时Na+向石墨Ⅱ电极处移动C.石墨Ⅱ电极上的反应式为CO-2e-+O2-CO2D.电路中每通过6mol电子,生成1molN2能力提升练题组一常见化学电源1.()普通锌锰干电池的简图如图所示,它是用锌皮制成的锌筒作电极,中央插一根碳棒,碳棒顶端加一铜帽。在碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物,并用离子可以通过的多孔纸包裹作隔膜,隔膜外用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质。该电池工作时的总反应为Zn+2NH4++2MnO2[Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是 ()A.当该电池电压逐渐下降后,可以充电使其复原B.电池负极反应式为2MnO2+2NH4++2e-Mn2O3+2NH3+H2C.原电池工作时,电子从负极通过外电路移向正极D.外电路中每通过0.1mol电子,锌的质量理论上减小6.5g2.(2020浙江学业考试,)铅酸蓄电池广泛应用于机动车辆,其构造如图所示。已知PbSO4难溶于水,电池反应方程式为PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O。下列说法不正确的是 ()A.电池工作时,Pb为负极,发生氧化反应B.电池工作时,电解质溶液pH保持不变C.硫酸根离子在负极和正极都参与了反应D.正极的电极反应式为PbO2+2e-+4H++SO42-PbSO4+2H3.(2021山东德州十校期中联考,)液流式铅蓄电池以可溶性的甲基磺酸铅[(CH3SO3)2Pb]代替硫酸作为电解质,该电池充放电的总反应为2Pb2++2H2OPb+PbO2+4H+,下列说法不正确的是 ()A.放电时,电极质量均减小B.放电时,正极反应是PbO2+4H++2e-Pb2++2H2OC.充电时,溶液中Pb2+向阴极移动D.充电时,阳极周围溶液的pH增大4.(2021广东珠海第二中学期中,)研究人员发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl。下列有关“水”电池在海水中放电时的说法正确的是 ()A.正极反应式:Ag+Cl--e-AgClB.每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子C.Na+不断向“水”电池的负极移动D.AgCl是还原产物5.(双选)(2020广东广州高三调研,)2019年诺贝尔化学奖授予了在锂离子电池研发领域作出贡献的三位科学家。一种锂离子电池的结构如图所示,电池反应为LixC6+Li1-xCoO2C6+LiCoO2(x<1)。下列说法正确的是 (深度解析)A.充电时a极接外电源的正极B.放电时Li+在电解质中由a极向b极迁移C.充电时若转移0.02mol电子,石墨电极将减少0.14gD.该废旧电池进行“放电处理”有利于锂在LiCoO2极回收6.(双选)(2021山东滕州一中高二测试,)研究人员设计利用CH4和O2的反应,用铂电极在KOH溶液中构成原电池,下列说法正确的是 ()A.每消耗1molCH4,理论上可以向外电路提供约8mole-的电量B.负极上CH4失去电子,电极反应式为CH4-8e-+10OH-CO32-+7HC.负极上是O2获得电子,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-D.电池放电后,溶液pH不断升高题组二新型化学电源7.(2021江苏如皋第一阶段检测,)我国科研人员在酸性介质中利用单原子铜修饰的氮化碳可更有效、更有选择性地将CO2通过光催化还原为燃料(如图)。下列说法正确的是 ()A.转变过程中化学能转化为光能B.生成CH3OH的电极反应式为CO2+6e-+5H2OCH3OH+6OH-C.光合过程中铜不参与反应D.1molCO2转化为1molCH4转移8mol电子8.(2021北京丰台高二期中测试,)热激活电池(又称热电池)可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物一旦受热熔融,电池瞬间即可输出电能。该电池总反应为PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb。下列关于该电池的说法中,不正确的是 ()A.负极的电极反应式为Ca-2e-Ca2+B.放电时,K+向硫酸铅电极移动C.硫酸铅作正极材料,LiCl为正极反应物D.常温时,在正、负极之间连上检流计,指针不偏转9.(双选)(2021山东师范大学附中第一次学业测评,)科学家设计微生物原电池,用于处理酸性废水中的有机物及脱除硝态氮,该装置示意图如图。有关该微生物电池的说法正确的是 ()A.电子由m极转移到n极B.H+可通过质子交换膜移向左侧极室C.电极m上的反应为2NO3-+6H2O+10e-N2+12OHD.每生成1molCO2转移电子的物质的量为4mol10.(2020江西赣州高二上期中,)一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的原理及电池中发生的主要物质间的转化如图所示,下列说法不正确的是()A.电极X为电池的负极B.电池工作时,光能转变为电能C.电池工作时,电极Y上发生还原反应D.电池的电解质溶液中I-和I311.(2020湖北孝感高二上期中,)浓差电池是电化学电池的一种。一般所说的原电池在电池工作时都有某种化学变化发生,因而被称为化学电池;浓差电池虽然也经历了氧化还原过程,但电池的总反应中并没有反映出这种变化,它是通过一种物质从高浓度状态向低浓度状态的转移而获得电动势。如图是利用硫酸铜溶液构成的浓差电池的示意图,下列说法错误的是 ()A.电池需采用阳离子交换膜B.左室发生反应:Cu2++2e-CuC.左室流出的硫酸铜溶液物质的量浓度低于2mol/LD.工作一段时间后右室电极质量减轻12.(2020哈尔滨师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学一模,)新型锂空气电池具有使用寿命长、可在自然空气环境下工作的优点。其原理如图所示(电解质为离子液体和二甲基亚砜),电池总反应为2Li+O2Li2O2,下列说法不正确的是 ()A.充电时电子由Li电极经外电路流入Li2O2电极B.放电时正极反应式为2Li++O2+2e-Li2O2C.充电时Li电极与电源的负极相连D.碳酸锂涂层既可阻止锂电极的氧化又能让锂离子进入电解质答案全解全析基础过关练1.C电池工作时,电子转移方向是由负极经外电路流向正极,因此由Zn经外电路流向MnO2,A正确;MnO2在正极得电子,被还原为MnO(OH),电极反应式为2MnO2+2H2O+2e-2MnO(OH)+2OH-,B正确;由电池总反应可知KOH没有参与反应,但KOH作为电解质起到在电池内部传导电流的作用,C错误;结合分析可知电池工作时,Zn发生氧化反应,MnO2发生还原反应,D正确。2.C根据化合价变化可知Zn被氧化,锌是负极,A、D错误;根据化合价变化可知,Ag2O为正极,被还原,B错误;电子由负极通过外电路流向正极,即从锌流向氧化银,C正确。3.A放电时Pb在负极失电子,电极反应式为Pb-2e-+SO42-PbSO4,A正确;充电时铅酸蓄电池的正极要恢复原状,则应该作电解池的阳极,与电源正极相连,B错误;放电时PbO2得电子,发生还原反应,生成PbSO4,C错误;充电时的阴极反应式为PbSO4+2e-Pb+SO44.B由总反应的化学方程式可知此电池为碱性电池,Fe电极能够与酸发生反应,所以蓄电池的电极应浸在碱性电解质溶液中,A正确;放电时负极反应式为Fe-2e-+2OH-Fe(OH)2,正极反应式为NiO2+2e-+2H2ONi(OH)2+2OH-,由于正极不断产生OH-,使c(OH-)增大,溶液pH增大,B错误;充电时Fe(OH)2得到电子被还原产生Fe单质,则Fe电极应该与直流电源的负极相连,C正确;充电时与电源负极连接的电极发生还原反应,电极反应式为Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-,D正确。5.D电池充电时,镍元素的化合价升高,被氧化,A错误;电池放电时,正极反应为NiO(OH)+H2O+e-OH-+Ni(OH)2,镍元素被还原,B错误;电池充电时,氢元素的化合价降低,被还原,C错误;电池放电时,氢元素的化合价升高,则氢气中氢元素被氧化,D正确。6.D通入H2的一极为负极,所以电极a为负极,A正确;燃料电池属于原电池,是将化学能转化为电能的装置,B正确;该电池中,负极上电极反应式为2H2-4e-4H+,正极上电极反应式为O2+4H++4e-2H2O,正、负极电极反应式相加得电池总反应:2H2+O22H2O,C正确;通入氢气的电极为负极,通入氧气的电极为正极,电流从电极b沿导线流向电极a,D错误。7.B燃料电池中,燃料在负极失电子发生氧化反应,A正确;1mol乙醇被氧化生成2molCO2,转移12mol电子,B错误;在外电路中电子由负极沿导线流向正极,C正确;电池正极的电极反应式为4H++O2+4e-2H2O,D正确。8.C石墨Ⅰ电极上NO发生反应生成N2,氮元素化合价降低,属于还原反应,A错误;电池工作时Na+向正极移动,即向石墨Ⅰ电极处移动,B错误;石墨Ⅱ为负极,反应式为CO-2e-+O2-CO2,C正确;氮元素化合价由+2价降低为0价,每生成1molN2得到4mol电子,则电路中每通过6mol电子,生成1.5molN2,D错误。能力提升练1.C普通锌锰干电池是一次电池,不能充电复原,A项错误;根据原电池工作原理,负极失电子,B项错误;负极锌失电子,每通过0.1mol电子,消耗锌的质量是65g·mol-1×0.1mol2=3.252.BPb作负极,发生氧化反应,A正确;电池工作时,硫酸浓度减小,则电解质溶液pH增大,B错误;负极反应式为Pb+SO42--2e-PbSO4,正极反应式为PbO2+SO42-+2e-+4H+PbSO4+2H2O,故硫酸根离子在负极和正极都参与了反应3.D电池放电时,负极反应为Pb-2e-Pb2+,正极反应为PbO2+4H++2e-Pb2++2H2O,则放电时,电极质量均减小,A、B正确;充电时阳离子向阴极移动,C正确;充电时,阳极反应为Pb2++2H2O-2e-PbO2+4H+,阳极周围溶液的pH减小,D错误。4.B由电池总反应可知,银元素化合价升高被氧化,Ag为“水”电池的负极,电极反应式为2Ag+2Cl--2e-2AgCl,锰元素化合价降低被还原,二氧化锰为“水”电池的正极,电极反应式为5MnO2+2e-Mn5O102-,A错误;由电池总反应可知,生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子,B正确;电池工作时,阳离子向正极移动,则钠离子向“水”电池的正极移动,C错误;由电池总反应可知,银为还原剂,氯化银是氧化产物,D5.AD根据电池反应可知,放电时,负极反应式为LixC6-xe-C6+xLi+,正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-LiCoO2,充电时,阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反。放电时a极为正极,得电子,充电时a极为阳极,失电子,故充电时a极接外电源的正极,A正确;原电池中b极为负极,a极为正极,放电时,阳离子移向正极、阴离子移向负极,则Li+在电解质中由b极向a极迁移,B错误;放电时负极反应式为LixC6-xe-C6+xLi+,充电时阴极反应式为C6+xLi++xe-LixC6,所以充电时若转移0.02mol电子,石墨电极将增重0.02mol×7g/mol=0.14g,C错误;放电时,阳离子移向正极,即“放电处理”有利于Li+移向正极并进入正极材料,有利于锂在LiCoO2极回收,D正确。反思升华充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断(1)放电:阳离子移向正极,阴离子移向负极;(2)充电:阳离子移向阴极,阴离子移向阳极;(3)阳离子移向发生还原反应的电极;阴离子移向发生氧化反应的电极。6.AB电解质溶液显碱性,所以CH4被氧化后生成CO32-,C元素化合价由-4价变为+4价,所以每消耗1molCH4理论上可以向外电路提供8mole-的电量,A正确;通入CH4的电极为负极,CH4在负极失电子发生氧化反应,电极反应式为CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O,B正确;通入氧气的一极为原电池的正极,氧气在正极得到电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,C错误;根据正、负极的电极反应式可知电池总反应为CH4+2OH-+2O2CO32-+3H2O,随着反应的进行,溶液中氢氧根离子不断减少7.D转变过程中光能转化为化学能,A错误;在酸性介质中生成物不能有氢氧根离子,生成CH3OH的电极反应式为CO2+6e-+6H+CH3OH+H2O,B错误;根据图示,光合过程中铜失电子生成Cu+,C错误;CO2→CH4的过程中碳元素的化合价由+4价降低为-4价,1molCO2转化为1molCH4转移8mol电子,D正确。8.C电池总反应为PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb,Ca化合价升高,失去电子,作负极,负极的电极反应式为Ca-2e-Ca2+,A正确;放电时,K+向正极(硫酸铅电极)移动,B正确;硫酸铅作正极材料,熔融的LiCl作电解质,根据电池总反应可知PbSO4为正极反应物,C错误;无水LiCl-KCl混合物受热熔融时才会产生电能,因此常温时,在正、负极之间连上检流计,指针不偏转,D正确。9.BD原电池中电子由负极经外电路流向正极,即由n极转移到m极,A错误;原电池中阳离子向正极移动,则H+可通过质子交换膜移向左侧极室,B正确;电极m是正极,酸性环境下生成物中不能有氢氧根离子,电极反应式应为2NO3-+10e-+12H+N2↑+6H2O,C错误;电极n上C6H12O6转化为CO2,C元素化合价由0价变为+4价,所以每生成1molCO2转移电子的物质的量为4mol,D正确。10.D由题图中电子的移动方向可知,电极X为原电池的负极,A正确;电池工作时,光能转变为电能,B正确;电池工作时,电极Y为原电池的正极,发生还原反应,C正确;由题图可知,I3-在正极上得电子被还原为I-,后又被氧化为I3-,I3-和I-相互转化11.A左室Cu2+得电子生成Cu,硫酸根离子浓度相对较大,右室Cu电极失去电子生成Cu2+,Cu2+浓度相对较大,所以硫酸根离子通过离子交换膜由左室移向右室,即离子交换膜为阴离子交换膜,A错误;该浓差电池中,左室CuSO4溶液浓度高,发生反应Cu2++2e-Cu,因而左室为正极区,右室为负极区,B正确;左室溶液中Cu2+得电子生成Cu,所以左室流出的硫酸铜溶液物质的量浓度低于2mol/L,C正确;该浓差电池中,右室为负极区,电极反应式为Cu-2e-Cu2+,所以原电池工作一段时间后右室电极质量减轻,D正确。12.A充电时为电解池,电子由阳极经外电路流入阴极,则由Li2O2电极经外电路流入Li电极,A错误;放电时,以空气中的氧气作为正极反应物,反应式为2Li++O2+2e-Li2O2,B正确;充电时,Li电极与电源的负极相连,C正确;碳酸锂涂层既可阻止锂电极的氧化又能让锂离子进入电解质,D正确。

第一节综合拔高练五年高考练考点1原电池原理1.(2020课标Ⅰ,27,15分,)为验证不同化合价铁的氧化还原能力,利用下列电池装置进行实验。回答下列问题:(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10mol·L-1FeSO4溶液,需要的仪器有药匙、玻璃棒、(从下列图中选择,写出名称)。

(2)电池装置中,盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应,并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据,盐桥中应选择作为电解质。

阳离子u∞×108/(m2·s-1·V-1)阴离子u∞×108/(m2·s-1·V-1)Li+4.07HCO4.61Na+5.19NO7.40Ca2+6.59Cl-7.91K+7.62SO8.27(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知,盐桥中的阳离子进入电极溶液中。

(4)电池反应一段时间后,测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol·L-1。石墨电极上未见Fe析出。可知,石墨电极溶液中c(Fe2+)=。

(5)根据(3)、(4)实验结果,可知石墨电极的电极反应式为,铁电极的电极反应式为。因此,验证了Fe2+氧化性小于、还原性小于。

(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液,将铁电极浸泡一段时间,铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是。

考点2新型化学电源2.(2020课标Ⅲ,12,6分,)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如图所示,其中在VB2电极发生反应:VB2+16OH--11e-VO43-+2B(OH)4-+4H2O。该电池工作时A.负载通过0.04mol电子时,有0.224L(标准状况)O2参与反应B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高C.电池总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O8B(OH)4-+4VD.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极3.(2020课标Ⅰ,12,6分,)科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如下,电极为金属锌和选择性催化材料。放电时,温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等,为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是 ()A.放电时,负极反应为Zn-2e-+4OH-Zn(OH)4B.放电时,1molCO2转化为HCOOH,转移的电子数为2molC.充电时,电池总反应为2Zn(OH)42-2Zn+O2↑+4OH-+2HD.充电时,正极溶液中OH-浓度升高4.(2020天津,11,3分,)熔融钠-硫电池性能优良,是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为2Na+xSNa2Sx(x=5~3,难溶于熔融硫)。下列说法错误的是 ()A.Na2S4的电子式为Na+[:S······S··B.放电时正极反应为xS+2Na++2e-Na2SxC.Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极D.该电池是以Na-β-Al2O3为隔膜的二次电池5.(2020山东,10,2分,)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用下图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是 ()A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜C.当电路中转移1mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5gD.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为2∶16.(2019课标Ⅰ,12,6分,)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是 ()A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动7.(2019课标Ⅲ,13,6分,)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-Zn—NiOOH二次电池,结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是 ()A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2O(l)C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-ZnO(s)+H2O(l)D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区8.(2019天津理综,6,6分,)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是 ()A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-B.放电时,溶液中离子的数目增大C.充电时,b电极每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充电时,a电极接外电源负极9.(2018课标Ⅱ,12,6分,)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为:3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是 ()A.放电时,ClO4B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2C.放电时,正极反应为:3CO2+4e-2CO32D.充电时,正极反应为:Na++e-Na三年模拟练1.(2021江西赣州十六校期中联考,)H2S是一种剧毒气体,对H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫,反应原理为2H2S(g)+O2(g)S2(s)+2H2O(l)ΔH=-632kJ·mol-1。如图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法正确的是(深度解析)A.电池工作时,电流从电极a经负载流向电极bB.电极a上发生的电极反应为2H2S-4e-S2+4H+C.当反应生成64gS2时,电池内部释放632kJ热能D.当电路中通过4mol电子时,有4molH+经质子固体电解质膜进入负极区2.(2020湖北荆门高二上期末,)2019年度诺贝尔化学奖授予研究锂离子电池的三位科学家,以表彰他们在锂离子电池发展方面所作出的突出贡献。锂锰电池是一种常用的锂离子电池,它体积小、性能优良,该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2,下列说法错误的是 (深度解析)A.外电路的电流方向是由b极流向a极B.电池正极反应式为MnO2+e-+Li+LiMnO2C.可用水代替电池中的混合有机溶剂D.电路中每通过1mol电子,就有NA个Li+移向b极3.(2020福建龙岩六校高二上期中,)用吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是 (深度解析)A.充电时,阴极的电极反应为Ni(OH)2+OH--e-NiO(OH)+H2OB.放电时,负极的电极反应为H2-2e-+2OH-2H2OC.放电时,OH-移向镍电极D.充电时,将电池的碳电极与外电源的正极相连4.(2020辽宁锦州一模,)肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸,但是以其为燃料的燃料电池是一种理想的电池,具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点,其工作原理如图所示,下列叙述正确的是 ()A.电池工作时,正极附近溶液的pH减小B.当消耗1molO2时,有2molNa+由甲槽向乙槽迁移C.负极反应式为4OH-+N2H4-4e-N2↑+4H2OD.若去掉阳离子交换膜,电池也能正常工作5.(2020山东青岛高三上期末,)如图是采用新能源储能器件将CO2转化为固体产物,实现CO2的固定和储能灵活应用的装置。储能器件使用的Li-CO2电池组成为钌电极/CO2-饱和LiClO4-DMSO电解液/锂片。下列说法错误的是 ()A.钌电极为负极,其电极反应式为2Li2CO3+C-4e-3CO2↑+4Li+B.Li-CO2电池电解液由LiClO4-DMSO溶于水得到C.这种电化学转化方式不仅减少CO2的排放,还可将CO2作为可再生能源载体D.CO2的固定中,每生成1.5mol气体,可转移2mole-答案全解全析五年高考练1.答案(1)烧杯、量筒、托盘天平(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,不出现血红色解析(1)配制0.10mol·L-1FeSO4溶液,需要用托盘天平称取FeSO4·7H2O晶体,在烧杯中加一定量的蒸馏水将其溶解,一般用量筒量取溶解和洗涤所用的蒸馏水。(2)Fe2+和Fe3+都能水解使溶液显酸性,NO3-在酸性条件下能氧化Fe或Fe2+,K+和Cl-都不与溶液中的物质发生反应,且电迁移率接近,故盐桥中选择KCl作为电解质。(3)电子由铁电极流向石墨电极,即石墨电极得电子,溶液中负电荷增多,为平衡电荷使溶液保持电中性,盐桥中的阳离子应进入石墨电极溶液中。(4)两电极转移电子数相等,负极铁被氧化,正极Fe3+被还原,故正极(石墨电极)的电极反应式为Fe3++e-Fe2+,负极(铁电极)的电极反应式为Fe-2e-Fe2+,故石墨电极溶液中c(Fe2+)增加0.04mol·L-1,变为0.04mol·L-1+0.05mol·L-1=0.09mol·L-1。(5)总反应式为2Fe3++Fe3Fe2+,故氧化性:Fe2+(氧化产物)<Fe3+(氧化剂),还原性:Fe2+(还原产物)<Fe(还原剂)。(6)铁电极表面被刻蚀活化,即发生反应2Fe3++Fe3Fe2+,由于加入少量Fe2(SO4)3,能使Fe3+完全反应,故可以向取出的少许溶液中加入几滴KSCN溶液,若溶液不变为血红色,则证明刻蚀活化反应完成。2.B正极发生的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,因此当负载通过0.04mol电子时,消耗O20.01mol,即标准状况下0.224L,A项正确;正极O2发生反应产生OH-,c(OH-)增大,正极区溶液pH升高,负极VB2发生反应消耗OH-,c(OH-)减小,负极区溶液pH降低,B项错误;正极反应×11即11O2+22H2O+44e-44OH-,负极反应×4即4VB2+64OH--44e-4VO43-+8B(OH)4-+16H2O,相加可得电池总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O8B(OH)4-+4VO43-,C项正确;外电路中,电流由电池正极(复合碳电极)经负载流到负极(VB2电极),电池内部,电流由电池负极经电解质溶液3.DA项,放电时Zn极为负极,负极反应式为Zn-2e-+4OH-Zn(OH)42-,正确;B项,放电时,正极反应为CO2+2e-+2H+HCOOH,每转化1molCO2,转移2mol电子,正确;C项,充电时,阳极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,阴极反应式为2Zn(OH)42-+4e-2Zn+8OH-,将两极电极反应式相加得总反应,正确;D项,充电时,正极溶液中OH-浓度降低4.CA项,Na2S4中有类似Na2O2中O原子间形成的非极性键,正确;B项,由电池的总反应方程式可知,x个S原子得到2个电子,故放电时正极反应为xS+2Na++2e-Na2Sx(因Na2Sx难溶于熔融硫,故不拆),正确;C项,由电池的总反应方程式可知,放电时,钠失去电子是负极反应物,硫得到电子是正极反应物,故Na和S分别作电池的负极和正极,错误;D项,由题图可知Na-β-Al2O3是隔膜,且电池可以充电,属于二次电池,正确。5.BA项,结合题给微生物脱盐电池装置可知,a极的电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+,故a极为负极,b极为正极,正确。B项,a极区有H+产生,阳离子增多,为保证溶液呈电中性,Cl-需定向迁移到a极区,隔膜1为阴离子交换膜;同理,b极的电极反应式为2H++2e-H2↑,需Na+定向迁移到b极区,隔膜2为阳离子交换膜,错误。C项,当电路中转移1mol电子时,有1molNa+和1molCl-发生定向迁移,故理论上除盐58.5g,正确。D项,结合电极反应式,得8e-~2CO2~4H2,故电池工作一段时间后,正、负极产生的气体的物质的量之比为2∶1,正确。6.BA项,现有工业合成氨的反应条件是高温、高压、催化剂,则题述方法合成氨条件更为温和,同时可将化学能转化为电能,正确;B项,阴(正)极区,在固氮酶催化作用下发生反应N2+6H++6MV+2NH3+6MV2+,错误;C项,由B项分析可知正极区N2被还原为NH3,正确;D项,原电池工作时,质子(H+)通过交换膜由负极区向正极区移动,正确。7.DA项,依题干信息可知正确;B项,充电时阳极发生氧化反应,正确;C项,放电时Zn作负极失去电子,发生氧化反应,正确;D项,放电时,OH-由正极区向负极区迁移,错误。8.D由工作原理示意图中Zn2+迁移的方向可判断放电时a为正极,b为负极。放电时,a极得到电子,发生还原反应,使溶液中离子数目增大,A、B项正确;充电时,a极接外接电源的正极,D项错误;充电时,b极为阴极,电极反应式为Zn2++2e-Zn,每增重0.65g,转移0.02mol电子,a极为阳极,电极反应式为2I-+Br--2e-I2Br-,转移0.02mol电子,有0.02molI-被氧化,C项正确。9.D放电时,负极反应为4Na-4e-4Na+,正极反应为3CO2+4e-C+2CO32-;Na+移向正极,CO32-、ClO4-移向负极,A、C正确;充电过程与放电过程相反,B正确;充电时,阳极反应为2CO32-三年模拟练1.B由反应2H2S(g)+O2(g)S2(s)+2H2O(l)可知,负极H2S失电子发生氧化反应,则电极a为电池的负极,电流从正极流出,经外电路流向负极,A项错误;电极a为负极,发生氧化反应,电极反应式为2H2S-4e-S2+4H+,B项正确;原电池是将化学能转化为电能的装置,所以电池内部几乎不放出热量,C项错误;电池工作时,H+向正极区移动,当电路中通过4mol电子时,有4molH+经质子固体电解质膜进入正极区,D项错误。素养解读本题以H2S的资源化利用为命题素材,考查原电池原理及相应的计算,与环境保护关系较为密切,体现了科学态度与社会责任的学科核心素养。2.C形成原电池反应时,Li为负极被氧化,MnO2为正极被还原,外电路的电流方向是由b极流向a极,A正确;MnO2为正极被还原,电极反应式为MnO2+e-+Li+LiMnO2,B正确;Li为负极,可与水发生反应,所以不能用水代替电池中的混合有机溶剂,C错误;Li为负极被氧化,电极反应式为Li-e-Li+,则电路中每通过1mol电子,就有NA个Li+移向b极,D正确。素养解读本题以近年考查热点——锂离子电池的工作原理为命题素材,考查原电池原理分析以及电极反应式的书写,与高考热点和日常生活关系密切,体现了科学态度与社会责任的学科核心素养。3.B开关连接用电器时,为原电池,则根据电子流向,镍电极为正极得电子发生还原反应;开关连接充电器时,镍电极为阳极失电子发生氧化反应。充电时,阳极上发生失电子的氧化反应,即Ni(OH)2+OH--e-NiO(OH)+H2O,A错误;放电时,负极上氢气失电子发生氧化反应,电极反应为H2+2OH--2e-2H2O,B正确;放电时,电解质溶液中阴离子向负极移动,所以OH-移向碳电极,C错误;充电时,碳电极附近物质要恢复原状,则应该得电子发生还原反应,所以碳电极作阴极,应该与电源的负极相连,D错误。素养解读本题以吸附氢气的纳米碳管制作的二次电池为命题素材,与科技前沿联系紧密,重点考查电池工作过程中的相应变化,体现了变化观念与平衡思想的学科核心素养。4.C电池工作时,O2在正极发生还原反应:O2+2H2O+4e-4OH-,由于生成OH-,溶液的pH增大,A错误;当消耗1molO2时,电路中转移4mol电子,生成4molOH-,为保持溶液呈电中性,应有4molNa+由甲槽向乙槽迁移,B错误;N2H4在负极上失电子发生氧化反应,则负极反应式为4OH-+N2H4-4e-N2↑+4H2O,C正确;若去掉阳离子交换膜,正极产生的OH-直接向负极移动,不能产生稳定的电流,D错误。5.B由题图可知,钌电极上的电极反应式为2Li2CO3+C-4e-4Li++3CO2↑,A正确;由题意可知,Li-CO2电池中有活泼金属Li,所以电解液不能由LiClO4-DMSO溶于水得到,B错误;由题图可知,CO2通过储能系统和CO2固定策略转化为固体产物C,则这种电化学转化方式不仅减少CO2的排放,还可将CO2作为可再生能源载体,C正确;由题图可知,CO2的固定中的电极反应式为2Li2CO3-4e-2CO2↑+O2↑+4Li+,每生成1.5mol气体,可转移2mole-,D正确。

第二节电解池第1课时电解原理基础过关练题组一电解池的构成与工作原理1.(2021北京丰台期中)下列关于电解的说法不正确的是 ()A.电解是将电能转化为化学能的过程B.电解池的阳极与电源的正极相连,发生氧化反应C.电解时,电子由电源负极流向阴极,通过电解质溶液到达阳极D.许多在通常条件下不能发生的氧化还原反应,可以通过电解实现2.如下图所示装置中,属于电解池的是 ()3.(2020安徽池州一中高二上期中)某同学为了使反应2HCl+2Ag2AgCl+H2↑能进行,设计了下列四个实验,如图所示,你认为可行的方案是 ()4.(2020河北石家庄六校高二上期中)如图是电解CuCl2溶液的装置,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,氯离子浓度不变题组二电解规律5.以石墨作电极,电解AgNO3溶液,可在两极分别得到Ag和O2,下列说法正确的是 ()A.氧化性:Ag+>H+,还原性:NO3-B.Ag附着在阳极:Ag++e-AgC.电解过程中溶液的酸性将逐渐减弱D.电路中每转移1mol电子,可生成1molAg和0.25molO26.如图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是 ()A.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色B.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色C.逸出气体的体积,a电极的小于b电极的D.一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体7.用石墨作电极,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(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,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4∶2∶1时,电解质是。深度解析

8.下图是一个用铂丝作电极电解稀MgSO4溶液的装置,电解液中加有中性红色指示剂,此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围:6.8~8.0,酸性—红色,碱性—黄色)回答下列问题:(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是(填编号)。

①A极附近溶液由红变黄②B极附近溶液由红变黄③A极附近溶液不变色④B极附近溶液不变色(2)写出A极发生的反应:。

(3)写出B极发生的反应:。

(4)电解一段时间后,切断电源,将电解液倒入烧杯内观察到的现象是。深度解析

能力提升练题组一电解装置的分析1.(2020天津一中高二上期末,)某同学组装了如图所示的电化学装置,电极Ⅰ为Al,其他电极均为Cu,则下列说法正确的是 ()A.电流方向:电极Ⅳ→导线→电极ⅠB.电极Ⅰ发生还原反应C.电极Ⅱ逐渐溶解D.电极Ⅲ的电极反应:Cu2++2e-Cu2.(2021山东师范大学附中第一次学业测评,)将如图所示实验装置的K闭合,下列判断正确的是 ()A.Cu电极上发生还原反应B.电子沿Zn→a→b→Cu路径流动C.片刻后甲中c(SO42D.片刻后可观察到滤纸b点变红色3.(双选)(2020福建泉州高二上期末,)用电解法可提纯含有某些含氧酸根离子杂质的粗KOH溶液,其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是 ()A.阳极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑B.通电后阴极区附近溶液pH会减小C.K+通过阳离子交换膜从阴极区移向阳极区D.提纯的KOH溶液从b出口导出题组二电解相关的计算4.(2021广东珠海第二中学期中,)用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极增重ag时,在阳极上产生了bL气体(标准状况下),则M的相对原子质量为 ()A.22.4C.5.65.[2021福建八县(市)一中期中联考,]用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液,电解过程中的实验数据如图所示。横坐标表示转移电子的物质的量,纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况下)。下列判断正确的是 ()A.电解过程中,溶液中H+浓度不断减小B.当转移0.4mole-时,电解生成的铜为6.4gC.阳极电极反应式为2H2O+4e-4H++O2↑D.Q点对应的气体中,H2与O2的体积比为2∶16.(2020江西南昌十中高二上期末,)Ⅰ.如图1所示,其中甲池的总反应为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O,回答下列问题:(1)甲池燃料电池的负极反应式为。

(2)写出乙池中电解总反应的化学方程式:。

(3)甲池中消耗224mL(标准状况下)O2,此时丙池中理论上最多产生g沉淀,此时乙池中溶液的体积为400mL,该溶液的pH=。深度解析

Ⅱ.某同学利用甲醇燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置如图2。若用于制漂白液,a为电池的极,电解质溶液最好用。若用于制Fe(OH)2,使用硫酸钠溶液作电解质溶液,阳极选用作电极。

答案全解全析基础过关练1.C电解池是将电能转化为化学能的装置,所以电解是将电能转化为化学能的过程,A正确;电解池的阳极与电源的正极相连,阳极上发生氧化反应,B正确;电子不能进入电解质溶液,C错误;电解可以将电能转化为化学能,可以使通常条件下不能发生的氧化还原反应得以发生,D正确。2.C判断某装置是否为电解池,要以构成电解池的三个基本条件为标准:①有与直流电源相连的两个电极;②有电解质溶液或熔融态电解质;③能形成闭合回路。3.CAg与盐酸不反应,所以要使反应2HCl+2Ag2AgCl+H2↑能进行,应该设计成电解池,Ag失电子发生氧化反应,Ag作阳极,氢离子得电子发生还原反应,电解质溶液中氢离子放电,则符合条件的是C。4.C由电流方向可知,b为负极、a为正极,A错误;c为阳极,d为阴极,B错误;d为阴极,铜离子在阴极得到电子生成Cu,则d电极质量增加,C正确;氯离子在阳极失去电子,则氯离子浓度减小,D错误。5.D根据放电顺序可知,氧化性:Ag+>H+,还原性:OH->NO3-,A错误;Ag附着在阴极,阴极上发生还原反应:Ag++e-Ag,B错误;电解过程中阳极上氢氧根离子不断发生氧化反应生成氧气,阳极附近水的电离平衡被破坏,氢离子浓度增大,溶液的酸性逐渐增强,C错误;根据得失电子守恒可得4Ag~O2~4e-,则电路中每转移1mol电子,可生成1molAg和0.25molO2,D6.Ba电极为阴极,H2O电离出的H+放电,促进H2O的电离平衡向右移动,c(OH-)增大,a电极附近呈蓝色,b电极为阳极,H2O电离出的OH-放电,c(H+)增大,b电极附近呈红色,A错误、B正确;a电极产生H2,b电极产生O2,H2的体积约是O2体积的2倍,故C、D错误。7.答案(1)Na2SO4(2)CuSO4(3)NaCl(4)CuSO4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、放氢生碱型和放氧生酸型。再根据阴、阳离子在溶液中的放电顺序判断。(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)实质为放氢生碱型,即电解质为活泼金属的无氧酸盐,即NaCl。(4)由阳极生成气体和通过电子的物质的量之比为1∶4可知,阳极产生的气体为O2,1molO2转移4mol电子,析出金属与通过电子的物质的量之比为1∶2,故金属离子为+2价,即Cu2+,故电解质为CuSO4。反思升华判断电极产物时的注意事项(1)对阳极,首先看阳极材料是否为活性电极,若为活性电极,则阳极材料被溶解;若为惰性电极,则依据阴离子的放电顺序判断谁先放电,且注意溶液中OH-的存在。(2)对阴极,不论阴极材料是什么,均按照阳离子的放电顺序判断谁先放电,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)溶液呈红色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)解析电解MgSO4溶液,阴极(A极)上水电离出的H+放电生成H2,同时c(OH-)增大,生成Mg(OH)2,溶液变为黄色;阳极(B极)上水电离出的OH-放电生成O2,同时c(H+)增大,生成H2SO4,溶液仍保持红色;将电解液倒入烧杯内,则Mg(OH)2与H2SO4混合,导致沉淀溶解,且溶液恢复红色。反思升华MgSO4与Na2SO4溶液的电解既相似又相异,电极反应相同而实验现象和电解总反应不同;电解MgCl2溶液反应的离子方程式为Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑;电解NaBr、KI溶液的反应与电解NaCl溶液是类似的。能力提升练1.A该装置的Ⅰ、Ⅱ是原电池的两极,Ⅰ是负极,Ⅱ是正极,Ⅲ、Ⅳ是电解池的两极,其中Ⅲ是阳极,Ⅳ是阴极,所以电流方向为电极Ⅳ→导线→电极Ⅰ,A正确;电极Ⅰ是原电池的负极,发生氧化反应,B错误;电极Ⅱ是原电池的正极,发生还原反应,有Cu析出,C错误;电极Ⅲ是阳极,发生氧化反应,电极反应是Cu-2e-Cu2+,D错误。2.AA项,K闭合后,Zn作原电池的负极,Cu作原电池的正极,Cu电极上发生还原反应;B项,电子流向是由负极到正极,但a→b这一环节是溶液中的离子导电,电子并没沿此路径流动;C项,SO42-浓度基本保持不变,只是盐桥中的Cl-和K+分别向甲、乙两烧杯中移动;D项,滤纸a点是阴极,H+放电,溶液中OH-浓度增大,显碱性,3.BC电解除杂过程相当于电解水,阳极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑,A正确;电解时,阴极反应为2H++2e-H2↑,氢离子浓度减小,溶液的pH增大,B错误;K+通过阳离子交换膜从阳极区移向阴极区,C错误;在阴极附近产生氢氧根离子,钾离子向阴极移动,所以除去杂质后氢氧化钾溶液从b出口导出,D正确。4.C设M的相对原子质量为R,电解时,有如下关系:4M(NO3)x+2xH2O4M+xO2↑+4xHNO3 4Rg 22.4xL ag bL所以R=5.5.B用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液,开始时阳极上析出O2、阴极上析出Cu,发生反应2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4;反应一段时间后,Cu2+反应完,阴极上析出氢气,即PQ段发生反应2H2O2H2↑+O2↑。P点之前发生反应2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,生成硫酸,P点之后电解硫酸溶液,实质是电解水,因此溶液中的H+浓度不断增大,A错误;分析图像可知转移0.2mol电子时铜离子反应完全,阴极析出铜0.1mol,质量为6.4g,转移0.4mol电子时阴极生成了氢气,铜的质量仍为6.4g,B正确;电解过程中的阳极上发生失电子的反应,电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,C错误;到Q点时收集到的混合气体为氢气和氧气,P点1.12L(标准状况下)气体为O2,由电解水的反应可知PQ段生成的3.36L(标准状况下)气体中H2的体积为2.24L、O2的体积为1.12L,则Q点收集到的气体中H2和O2体积比为1∶1,D错误。6.答案Ⅰ.(1)CH3OH-6e-+8OH-CO32-+6H(2)2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑(3)1.161Ⅱ.负饱和食盐水铁(Fe)解析Ⅰ.(1)甲醇燃料电池中,甲醇在负极发生氧化反应,在碱性环境下生成碳酸根离子,由此书写电极反应式。(2)乙池为电解池,石墨作阳极,银作阴极,电解足量CuSO4溶液的化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑。(3)丙池中用惰性电极电解氯化镁溶液,总反应为MgCl2+2H2OMg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑。甲池为原电池,总反应为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O,根据串联电路转移电子数相等可知:12e-~6Mg(OH)2,12e-~3O2,消耗0.01molO2最终产生Mg(OH)20.02mol,质量为0.02mol×58g/mol=1.16g;乙池总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,甲池转移电子为0.04mol,根据关系式4e-~2H2SO4求出溶液中硫酸的浓度,从而求出溶液中的氢离子的浓度。Ⅱ.用惰性电极电解饱和食盐水,阳极产生氯气,阴极产生氢气,同时生成氢氧化钠溶液,氯气与氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠和氯化钠,所以a为电池的负极,A处生成氢氧化钠溶液,B处产生氯气,直接反应得到漂白液;要制Fe(OH)2,硫酸钠溶液作电解质溶液,阳极材料为铁,失电子变为亚铁离子。规律方法电化学综合计算的三种常用方法(1)根据总反应式计算先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算。(2)根据转移的电子数相等进行计算①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。②用于混合溶液中电解的分阶段计算。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁,构建计算所需的关系式。

第2课时电解原理的应用基础过关练题组一氯碱工业1.(2021福建福州高二检测)如图,设计电解饱和食盐水的装置,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2.如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图,下列有关说法中不正确的是 ()A.装置中出口①处的物质是氯气,出口②处的物质是氢气B.该离子交换膜只能让阳离子通过,不能让阴离子通过C.装置中发生反应的离子方程式为Cl-+2H+Cl2↑+H2↑D.该装置是将电能转化为化学能的装置题组二电解精炼与电镀3.(2020福建泉州高二上期末)下列关于电解精炼铜的说法不正确的是 ()A.粗铜作阳极、纯铜作阴极B.电解质溶液中一定含有Cu2+C.阳极反应只有Cu-2e-Cu2+D.阴极反应只有Cu2++2e-Cu4.在铁制品上镀一层一定厚度的锌层,以下方案设计正确的是 ()A.锌作阳极,镀件作阴极,溶液中含有锌离子B.铂作阴极,镀件作阳极,溶液中含有锌离子C.铁作阳极,镀件作阴极,溶液中含有亚铁离子D.锌作阴极,镀件作阳极,溶液中含有亚铁离子5.利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是 ()A.通电后,Ag+向阳极移动B.银片与电源负极相连C.该电解池的阴极反应可表示为Ag++e-AgD.当电镀一段时间后,将电源反接,铜牌可恢复如初6.(2021北京丰台期中)粗铜中含有锌、铁、金、银等杂质,通过电解法将其精炼,下列说法不正确的是 ()A.粗铜与电源的正极相连,主要发生氧化反应:Cu-2e-Cu2+B.精铜作为阴极材料,不参与电极反应,电解过程中逐渐变粗C.用CuSO4溶液作电解质溶液,电解过程中CuSO4溶液浓度略减小D.锌、铁、金、银等杂质沉积在阳极周围,成为阳极泥题组三电冶金7.在冶金工业中,钠、镁、铝等金属常用电解法制备,其原因是 ()A.都属于轻金属B.都属于活泼金属C.成本低廉D.这些金属的化合物熔点较低8.下列叙述中正确的是 ()①工业上用电解熔融氯化钠的方法制取钠②可以用钠加入氯化镁的饱和溶液中制取金属镁③用于冶炼铝的原料是氧化铝④加热氧化汞可以得到汞单质A.②③④B.①②③C.①②④D.①③④9.(2021黑龙江哈尔滨期中)研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,利用图示装置获得金属钙,并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法不正确的是 ()A.由TiO2制得1mol金属Ti,理论上外电路转移4mol电子B.阳极的电极反应式为2O2--4e-O2↑C.在制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量不会减少D.装置中石墨电极材料需要定期更换能力提升练题组一利用电解原理制备新物质1.()高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,其工作原理如图所示,两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是 ()A.阳极反应为Fe-6e-+8OH-FeO42-+4HB.甲溶液可循环利用C.离子交换膜a是阴离子交换膜D.当电路中通过2mol电子的电量时,会有1molH2生成2.(2021山东新高考联盟联考,)一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是 ()A.b为直流电源的负极B.阴极反应式为2H++2e-H2↑C.工作时,乙池中溶液的pH减小D.若有1mol离子通过A膜,理论上阳极生成5.6mL气体3.(2021河南南阳期中,)如图为制备H3BO3的工作原理示意图。下列说法正确的是()A.a膜为阴离子交换膜,c膜为阳离子交换膜B.N室中,进口和出口NaOH溶液的浓度:a%>b%C.每生成2molH3BO3,两极室共生成33.6L气体(标准状况下)D.电子从电源负极流出到达右侧石墨电极,经过电解质溶液到达左侧石墨电极,沿导线流回电源正极题组二利用电解原理治理污染4.(2020安徽滁州高二上期末,)SO2是大气污染物,利用电化学法处理SO2的装置如图所示(已知电极M、N均为石墨烯电极,阳膜只允许H+通过)。下列说法错误的是 ()A.N极的电极反应为O2+4e-+4H+2H2OB.电极M的电势比电极N的低C.一段时间后右室稀硫酸的浓度变大D.反应过程中,氢离子从左向右移动5.(