高二化学反应原理课时作业17：微型专题重点突破(二)

高二《化学反应原理》PAGEPAGE1微型专题重点突破(二)题组一原电池原理及其应用1．将铝片和铜片用导线连接，一组插入浓硝酸中，一组插入稀氢氧化钠溶液中，分别形成原电池，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[答案]B[解析]将Al片和Cu片用导线连接和浓硝酸组成的原电池中，Al遇浓硝酸发生钝化，而Cu可以和浓硝酸反应失去电子，即在浓硝酸中Cu活泼，所以负极应是Cu；而将Al片和Cu片用导线连接和稀氢氧化钠溶液组成的原电池中，Al与氢氧化钠溶液反应，而Cu不反应，所以Al是负极。考点原电池的工作原理题点原电池正极和负极判断2．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为甲烷，然后将甲烷通入以KOH为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为()A．CH4－8e－＋8OH－=CO2＋6H2OB．O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2OD．O2＋2H2O＋4e－=4OH－[答案]C[解析]甲烷燃料电池的总反应：CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O，根据负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出负极通入甲烷，正极通入氧气，故B、D错误；然后根据甲烷中碳元素的化合价变化，eq\o(C,\s\up6(－4))H4→eq\o(C,\s\up6(＋4))Oeq\o\al(2－,3)，写出1mol甲烷转移的电子数，最后根据电荷守恒、原子守恒，配平即可得负极反应：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O，故A错误，C正确。考点原电池的工作原理题点电极反应式的书写及正误判断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()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(SOeq\o\al(2－,4))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[答案]C[解析]A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))不变，错误；C项，在乙池中Cu2＋＋2e－=Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2＋通过阳离子交换膜移向正极，保持溶液中电荷平衡，阴离子不能通过阳离子交换膜，错误。考点原电池的相关综合题点原电池原理的多角度考查4.已知：2Fe3＋＋SOeq\o\al(2－,3)＋H2O2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋。如图所示是一套电化学实验装置，U为盐桥，G是检流计，其指针总是偏向电源负极。以下关于该装置的说法错误的是()A．G的指针向右偏转B．U中阳离子向左烧杯移动C．一段时间后，化学反应达到平衡状态，导线中无电流通过D．一段时间后，右烧杯中溶液pH增大[答案]D[解析]SOeq\o\al(2－,3)被氧化，应为原电池负极反应，G是检流计，其指针总是偏向电源负极，则G的指针向右偏转；Pt(左)电极为正极，原电池工作时，阳离子向正极移动；反应为可逆反应，正、逆反应进行的程度相同，反应达到平衡状态，导线中无电流通过；Pt(右)为负极，电极方程式为：SOeq\o\al(2－,3)－2e－＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋，则pH减小。考点原电池的工作原理题点盐桥原电池题组二电解原理及其应用5.如图所示，用铂电极电解1L浓度均为0.1mol·L－1盐酸、硫酸铜的混合溶液。下列说法正确的是()A．电解开始时阴极有H2放出B．电解开始时阳极上发生反应：Cu2＋＋2e－=CuC．当电路中通过电子的量超过0.1mol时，此时阴极放电的离子发生了变化D．整个电解过程中，SOeq\o\al(2－,4)不参与电极反应[答案]D[解析]依据放电顺序阴极先放电的是Cu2＋，故阴极开始析出的是Cu，阳极先放电的是Cl－，故阳极开始产生的是Cl2，故A、B错；阴极反应：Cu2＋＋2e－=Cu，n(Cu2＋)＝0.1mol，当电路中通过电子的量达到0.2mol时，此时Cu2＋消耗完毕，阴极放电离子变为H＋，故C错；阳极先是Cl－放电，当Cl－消耗完毕，此时H2O电离产生的OH－开始在阳极放电，SOeq\o\al(2－,4)不参与电极反应，故D对。考点酸、碱、盐溶液的电解规律题点电解问题的分析与判断6．(2018·北京海淀期末)电解Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液和NaOH溶液的装置如下图所示。下列说法中不正确的是()A．阴极产生的物质A是H2B．溶液中Na＋由阳极室向阴极室迁移C．阳极OH－放电，H＋浓度增大，COeq\o\al(2－,3)转化为HCOeq\o\al(－,3)D．物质B是NaCl，其作用是增强溶液导电性[答案]D[解析]在阴极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为：2H＋＋2e－=H2↑，故A正确；钠离子是阳离子，在电解池中由阳极室通过阳离子交换膜向阴极室迁移，故B正确；阳极发生的电极反应式为：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，H＋浓度增大，H＋和COeq\o\al(2－,3)发生反应：COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)，使COeq\o\al(2－,3)转化为HCOeq\o\al(－,3)，故C正确；据图可知，在阴极室生成的是NaOH，若物质B为NaCl，则会引入杂质Cl－，故D错误。考点酸、碱、盐溶液的电解规律题点电解问题的分析与判断7.若用如图所示实验装置则可制得白色纯净的氢氧化亚铁沉淀，两极材料分别为石墨和铁。下列关于该实验的说法正确的是()A．a电极材料为石墨，b电极材料为铁B．a电极为负极，其反应式为：Fe－3e－=Fe3＋C．若白色沉淀在电极周围生成，则d是氯化钠溶液D．液体c为苯，其作用是隔绝空气，防止白色沉淀被氧化[答案]D[解析]在该电解池中，b电极为阴极，电极材料为石墨；a电极为阳极，电极材料为铁，电极反应为：Fe－2e－=Fe2＋；若在a电极周围生成白色沉淀，则d可选用氢氧化钠溶液，若在两极之间的溶液中生成白色沉淀，则d可选用氯化钠溶液。考点电解的相关综合题点阳极材料对电解结果的影响题组三原电池与电解池的综合8．(2018·宜宾第一次诊断)用甲醇燃料电池做电源，用铁做电极电解含Cr2Oeq\o\al(2－,7)的酸性废水，最终可将Cr2Oeq\o\al(2－,7)转化成Cr(OH)3沉淀而除去，装置如下图。下列说法正确的是()A．Fe(Ⅱ)为阳极B．M电极的电极反应式为：CH3OH＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2OC．电解一段时间后，在Fe(Ⅰ)极附近有沉淀析出D．电路中每转移6mol电子，最多有1molCr2Oeq\o\al(2－,7)被还原[答案]C[解析]由H＋移动方向可知，M电极是负极，则Fe(Ⅱ)为阴极，故A错误；M电极的电极反应式为：CH3OH＋H2O－6e－=CO2↑＋6H＋，故B错误；Fe(Ⅰ)极产生Fe2＋，6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，电解一段时间后，Fe(Ⅱ)极产生的OH－大量移向阳极区，在Fe(Ⅰ)极附近产生Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀，故C正确；6Fe～12e－～6Fe2＋～Cr2Oeq\o\al(2－,7)，电路中每转移6mol电子，最多有0.5molCr2Oeq\o\al(2－,7)被还原，故D错误。考点电解及其装置(电解池)题点原电池和电解池串联装置的分析与判断9．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Zn，其他电极均为Cu。下列说法错误的是()A．电极Ⅰ发生氧化反应B．相同时间内，电极Ⅱ与电极Ⅳ的质量变化值相同C．电极Ⅲ的电极反应：4OH－－4e－=O2↑＋2H2OD．电流方向：电极Ⅳ→检流计→电极Ⅰ[答案]C[解析]电极Ⅰ为原电池的负极，发生氧化反应：Zn－2e－=Zn2＋，A项正确；电极Ⅱ为原电池的正极，发生还原反应：Cu2＋＋2e－=Cu，电极Ⅳ为电解池的阴极，发生还原反应：Cu2＋＋2e－=Cu，由电子守恒可知，相同时间内两电极的质量变化值相同，B项正确；电极Ⅲ为电解池的阳极，发生氧化反应：Cu－2e－=Cu2＋，C项错误；电流方向与电子流向相反，电流方向应为电极Ⅳ→检流计→电极Ⅰ，D项正确。考点原电池与电解池的综合题点原电池和电解池串联装置的分析与判断10.由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的主要能源。根据如图所示装置，判断下列说法不正确的是()A．该装置中Cu极为阳极B．当铜片的质量变化了12.8g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24LC．该装置中b极的电极反应式是：H2＋2OH－－2e－=2H2OD．该装置中a极为正极，发生氧化反应[答案]D[解析]左池为燃料电池，通入氧气的a电极为正极，发生还原反应，电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－；b电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为：H2－2e－＋2OH－=2H2O。右池为电解池，铜为阳极，电极反应式为：Cu－2e－=Cu2＋，当铜片溶解12.8g转移0.4mol电子时，a电极则消耗0.1mol氧气，其标准状况下的体积为2.24L。考点原电池与电解池的综合题点原电池和电解池串联装置的分析与判断11．铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2PbSO4＋2H2O。分析下图，下列判断不正确的是()A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)B．当电路中转移0.2mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2molC．K闭合时，Ⅱ中SOeq\o\al(2－,4)向c电极迁移D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极[答案]C[解析]当K闭合时，Ⅰ为原电池、Ⅱ为电解池，Ⅱ中c电极上的PbSO4得电子转化为Pb和SOeq\o\al(2－,4)，d电极上的PbSO4失电子转化为PbO2和SOeq\o\al(2－,4)，SOeq\o\al(2－,4)向d电极移动。考点电解及其装置(电解池)题点电解池的构成与识别(一池二用)12．全钒电池以惰性材料做电极，在电解质溶液中发生的总反应为：VO2＋(蓝色)＋H2O＋V3＋(紫色)eq\o(,\s\up7(充电),\s\do5(放电))VOeq\o\al(＋,2)(黄色)＋V2＋(绿色)＋2H＋，下列说法正确的是()A．当电池放电时，VOeq\o\al(＋,2)被氧化B．放电时，负极反应式为：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2OC．充电时，阳极附近溶液由绿色逐渐变为紫色D．放电过程中，正极附近溶液的pH变大[答案]D[解析]当电池放电时，VOeq\o\al(＋,2)→VO2＋，V元素的化合价由＋5变为＋4，VOeq\o\al(＋,2)被还原，故A错误；放电时，负极失电子，负极反应式为：V2＋－e－=V3＋，故B错误；充电时，阳极发生氧化反应，VO2＋→VOeq\o\al(＋,2)，阳极附近溶液由蓝色逐渐变为黄色，故C错误；放电过程中，正极反应式为：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O，正极附近溶液的pH变大，故D正确。考点原电池与电解池的综合题点新型二次电池的分析13．(2018·南昌四中月考)已知铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2PbSO4＋2H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4mol电子时铁电极的质量减少11.2g。请回答下列问题。(1)A是铅蓄电池的________极，铅蓄电池正极反应式为：__________________________。(2)Ag电极的电极反应式是：__________________________________________________，该电极的电极产物共________g。(3)Cu电极的电极反应式是：___________________________________________________，CuSO4溶液的浓度________(填“减小”“增大”或“不变”)。(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示________(填字母)。a．各U形管中产生的气体的体积b．各U形管中阳极质量的减少量c．各U形管中阴极质量的增加量[答案](1)负PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O(2)2H＋＋2e－=H2↑0.4(3)Cu－2e－=Cu2＋不变(4)b[解析]根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A是电源的负极，B是电源的正极，电解时Ag极做阴极，电极反应式为：2H＋＋2e－=H2↑，Fe做阳极，电极反应式为：Fe－2e－=Fe2＋，左侧U形管中总反应式为：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。右侧U形管相当于电镀装置，Zn电极做阴极，电极反应式为：Cu2＋＋2e－=Cu，铜电极做阳极，电极反应式为：Cu－2e－=Cu2＋，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得[答案]。考点原电池与电解池的综合题点原电池和电解池的综合应用14．人工肾脏可采用电化学方法除去代谢产物中的尿素，其原理如图所示。(1)电源的负极为________(填“A”或“B”)。(2)阳极室中发生的反应依次为_________________________________________________、________________________________________________________________________。(3)电解结束后，阴极室中溶液的pH与电解前相比将________(填“升高”“降低”或“不变”)；若两极共收集到气体13.44L(标准状况下)，则除去的尿素为________g(忽略气体的溶解)。[答案](1)B(2)2Cl－－2e－=Cl2↑CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O=N2＋CO2＋6HCl(3)不变7.2[解析](1)根据电解池中阴离子在阳极放电和阳离子在阴极放电的规律，并结合本题图中的电极产物H2和Cl2可以判断出A为电源的正极，B为电源的负极。(2)阳极室中发生的反应依次为：2Cl－－2e－=Cl2↑，CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O=N2＋CO2＋6HCl。(3)阴极反应为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，阳极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，同时在阳极室发生反应CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O=N2＋CO2＋6HCl，根据上述反应可以看出在阴、阳极上产生的OH－、H＋的数目相等，阳极室中反应产生的H＋通过质子交换膜进入阴极室与OH－恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变；由上述反应可以看出，转移6mole－时，阴极产生3molH2，阳极产生1molN2和1molCO2，故电解收集到的13.44L气体中V(N2)＝V(CO2)＝eq\f(13.44L,5)＝2.688L，即n(N2)＝n(CO2)＝0.12mol，根据方程式CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O=N2＋CO2＋6HCl可知，生成0.12molN2时所消耗的CO(NH2)2也为0.12mol，其质量为m[CO(NH2)2]＝0.12mol×60g·mol－1＝7.2g。考点电解的相关综合题点电解规律的综合应用15．A、B、C为三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：阳离子Na＋、K＋、Cu2＋阴离子SOeq\o\al(2－,4)、OH－图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。据此回答下列问题：(1)M为电源的________(填“正”或“负”)极，电极b上发生的电极反应为：________________________________________________________________________。(2)写出乙烧杯中的电池反应方程式：_______________________________________________________________________________________