第四章-化学反应与电能-总结提升(原卷版)

第四章化学反应与电能章节总结提升知识归纳知识归纳内容1：原电池的工作原理一、原电池的工作原理1．原电池：利用氧化还原反应原理将化学能转化为电能的装置。2．原电池的构成条件3．原电池工作原理(以锌铜原电池为例)装置现象锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出，电流表指针发生偏转电极名称Zn电极—负极Cu电极—正极得失电子失电子得电子电子流向流出流入反应类型氧化反应还原反应电极反应式Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu总反应式Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu二、原电池工作原理的应用1．加快氧化还原反应的速率如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，能使产生H2的速率加快。2．比较金属活动性强弱3．设计原电池（1）电极材料的选择。负极一般是活泼的金属材料。正极一般选用活泼性比负极差的金属材料或石墨等惰性电极。（2）电解质溶液的选择。电解质溶液一般要能够与负极发生反应。若是两个“半反应”分别在两只烧杯中进行，则左、右两只烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。知识演练1．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是()ABCD2．下列有关电化学知识的描述正确的是()A．行人踩踏发电瓷砖(原理是利用行人踩踏地板产生的振动来发电)是将化学能转化为电能B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3=Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥可以装有含琼胶的KCl饱和溶液C．因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中，若能组成原电池，必是铁作负极、铜作正极D．理论上，任何能自发进行的且能放出能量的氧化还原反应都可设计成原电池3．关于下图所示的原电池，下列说法正确的是()A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，电极反应是2H＋＋2e－=H2↑D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变4．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()①②③④A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑5．(1)控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。甲乙请回答下列问题：①反应开始时，乙中石墨电极上发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为____________________。甲中石墨电极上发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_______________________________。②电流表读数为0时，反应达到平衡状态，此时在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作________(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为_________________________________________。(2)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为__________。内容2：化学电源一、化学电源1．概念化学电源是将化学能变成电能的装置。2．分类3．判断电池优劣的主要标准（1）比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位(W·h)/kg或(W·h)/L。（2）比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的多少，单位W/kg或W/L。（3）电池的可储存时间的长短。二、一次电池1．一次电池随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质被消耗，当这些物质消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。2．碱性锌锰电池（1）构造：碱性锌锰电池的构造示意图（2）组成：正极：MnO2；负极：Zn；电解质：KOH。（3）工作原理：负极：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正极：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。三、二次电池铅蓄电池是常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)（1）负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。（2）放电反应原理①负极反应式是Pb(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)－2e－=PbSO4(s)；②正极反应式是PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2e－=PbSO4(s)＋2H2O(l)；③放电过程中，负极质量的变化是增大，电解质溶液pH的变化是增大。（3）充电反应原理①阴极(发生还原反应)反应式是PbSO4(s)＋2e－=Pb(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)；②阳极(发生氧化反应)反应式是PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－=PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)；③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。四、燃料电池1．氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是2H2＋O2=2H2O。2．氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应介质负极反应式正极反应式酸性2H2－4e－=4H＋O2＋4H＋＋4e－=2H2O中性2H2－4e－=4H＋O2＋2H2O＋4e－=4OH－碱性2H2－4e－＋4OH－=4H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－3.燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体。若用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入甲醇(CH3OH)和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是CH3OH，其最终产物是H2O、COeq\o\al(2－,3)，负极反应式是2CH3OH－12e－＋16OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O；正极反应式是3O2＋6H2O＋12e－=12OH－；总反应式是2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。知识演练1．随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是()A．利用电池外壳的金属材料B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C．不使电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品D．回收其中石墨电极2．在碱性锌锰干电池中，已知氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应式为：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。下列关于该电池的电极反应，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－=2MnOOHD．正极反应为2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－3．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氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池正极反应为()A．O2＋4H＋＋4e－=2H2OB．H2－2e－=2H＋C．O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．H2－2e－＋2OH－=2H2O4．如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是()A．a为电池的正极B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1－xMn2O4＋xLiC．放电时，a极锂的化合价发生变化D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移5．某新型可充电电池能长时间保持稳定的放电电压，该电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2Oeq\o(=,\s\up11(放电),\s\do4(充电))3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。(1)充电时Fe(OH)3发生________反应。(2)放电时电子由________极流向________(填“正”或“负”)极。(3)放电时1molK2FeO4发生反应，转移电子数是________。内容3：电解原理1．电解氯化铜溶液实验探究（1）按如图所示装置完成实验，并填写下表。实验现象实验结论电流表指针发生偏转说明电解质溶液导电，形成闭合回路与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质析出金属铜与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝产生了氯气（2）实验原理分析：①氯化铜溶液中存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通电前这些离子在溶液中作自由运动。②通电时在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动，即Cl－、OH－趋向a极，Cu2＋、H＋趋向b极。③a极电极反应式是2Cl－－2e－=Cl2↑，b极电极反应式是Cu2＋＋2e－=Cu，总反应式是CuCl2eq\o(=,\s\up10(电解))Cu＋Cl2↑。④结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。2．电解和电解池（1）电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。（2）电解池：将电能转化为化学能的装置。（3）电解池的电极名称：阴极：与直流电源负极相连的电极，发生还原反应；阳极：与直流电源正极相连的电极，发生氧化反应。（4）电解池的构成条件：①具有直流电源；②两个电极(阴极、阳极)；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。(5)电子和离子移动方向：①电子：从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极。②离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。【点拨】：(1)电解质溶液导电实际上是电解过程，发生氧化还原反应，是化学变化。(2)金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动，是物理变化。知识演练1．如图所示装置中，属于电解池的是()ABCD2．电解池中，阳极的电极材料一定()A．发生氧化反应 B．与电源正极相连C．是铂电极 D．得电子3．用石墨作阳极、铁棒作阴极电解熔融的氯化钠，下列说法正确的是()A．石墨电极周围有大量的钠离子B．铁棒质量增加C．电子通过熔融电解质流向铁棒D．阴极发生氧化反应4．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在如图中，下列有关分析完全正确的是()选项ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子5．用石墨作电极，在Na＋、Cu2＋、Cl－、SOeq\o\al(2－,4)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，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________。内容4：电解原理的应用一、电解饱和食盐水1．概念：习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。2．原理：（1）通电前，氯化钠溶液中含有的离子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。通电时，移向阳极的离子是Cl－、OH－，移向阴极的离子是Na＋、H＋。（2）阳极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑；阴极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；因H＋放电，促进了水的电离，使阴极区溶液显碱性。（3）电解的总反应式化学方程式为2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(电解))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH；离子方程式为2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(电解))H2↑＋Cl2↑＋2OH－。3．氯碱工业生产流程：（1）阳离子交换膜电解槽（2）阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠溶液反应而影响氢氧化钠溶液的产量和质量。【点拨】氯碱工业规律的记忆口诀：氢气烧碱出阴极，氯气阳极相隔离。①因为阳极产物Cl2和阴极产物H2会发生反应，Cl2和NaOH会发生反应，因此工业上常用特殊的电解槽电解饱和食盐水，一般用阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分，以避免电解产物之间发生反应。②阳极区Cl－放电生成Cl2，生成的Cl2少量溶于水会使阳极区呈酸性。二、电镀1．电镀的概念：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。2．某电镀铜实验装置(电镀池)如图所示。请回答下列问题：（1）铜片为镀层金属，与直流电源的正极相连，作阳极；铁件为待镀金属，与直流电源的负极相连，作阴极；硫酸铜溶液为电镀液，含有镀层金属离子。（2）阳极反应式为Cu－2e－=Cu2＋；阴极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu。（3）可观察到的现象是铁件表面镀一层红色的铜，铜片不断溶解。（4）硫酸铜溶液浓度的变化是不变。3．电镀的特点是阳极参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH等保持不变。【点拨】(1)电镀规律记忆口诀：镀层阳极待镀阴，镀层离子溶液跟。我与电解共原理，浓度不变要记真。(2)电镀特点：“1多、1少、1不变”。“1多”是指阴极上有镀层金属沉积，“1少”是指阳极上有镀层金属溶解，“1不变”是指电解质溶液的浓度不变。三、电解精炼铜1．粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。电解池的构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用硫酸铜溶液作电解质溶液。2．阳极反应式为Cu－2e－=Cu2＋、Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋等；阴极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu。3．电解精炼铜的原理：粗铜中比铜活泼的金属锌、铁等，失去电子形成阳离子而溶解(残留在溶液中)；比铜不活泼的金属银、金等，以金属单质的形式沉积在电解槽的底部(形成阳极泥)；粗铜中的铜在纯铜上析出。四、电冶金1．金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程，从它们的化合物中还原出来。如Mn＋＋ne－=M。2．电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠：阳极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑；阴极反应式为2Na＋＋2e－=2Na；总反应方程式为2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up10(电解))2Na＋Cl2↑。知识演练1．工业上电解食盐水的阴极区产物是()A．氯气 B．氢气和氯气C．氢气和氢氧化钠 D．氯气和氢氧化钠2．关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是()A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极B．电解液的成分都保持不变C．阳极反应都只有Cu－2e－=Cu2＋D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－=Cu3．(双选)下列描述中，不符合生产实际的是()A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D．在镀件上电镀锌，用锌作阴极4．按下图装置实验，若x轴表示流入阴极的电子的物质的量，则y轴可表示()①c(Ag＋)②c(AgNO3)③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的pHA．①③ B．③④C．①②④ D．①②⑤5．某同学设计一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。甲乙丙根据要求回答相关问题：(1)通入氢气的电极为________(填“正极”或“负极”)，该电极反应式为____________________________________。(2)石墨电极为________(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，________(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液先变红。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为______________________________。内容5：金属的腐蚀与防护一、金属的腐蚀1．金属腐蚀（1）概念：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。（2）由于与金属接触的气体或液体物质不同，发生腐蚀的情况也不同，发生腐蚀的情况也不同，一般金属腐蚀可分为两类：①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。温度对化学腐蚀的影响很大。②电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。2．钢铁的电化学腐蚀由于条件不同，钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。析氢腐蚀吸氧腐蚀示意图钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图水膜环境在酸性环境中水膜酸性很弱或呈中性负极反应Fe－2e－=Fe2＋2Fe－4e－=2Fe2＋正极反应2H＋＋2e－=H2↑O2＋4e－＋2H2O=4OH－总反应Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3联系吸氧腐蚀更普遍【点拨】(1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率也大得多危害更大。(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。(3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。3．实验探究[实验4－3]（1）实验1：将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化。现象及原因：实验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈。说明该过程铁钉被腐蚀。铁钉发生的是吸氧腐蚀。（2）实验2:取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象。然后，向其中一支试管中滴加1～2滴硫酸铜溶液，再观察现象。现象及原因：开始时试管中均有无色气体产生，滴加硫酸铜溶液后产生气体的速率明显加快。原因是锌置换出铜后构成了铜锌原电池，锌作负极，腐蚀速率加快。二、金属的防护1．改变金属材料的组成：在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。例如，把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品。2．在金属表面覆盖保护层：在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开。（1）在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。（2）用电镀的方法，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。（3）工业上常利用一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。（4）利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化。（5）采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面可以形成稳定的钝化膜。3．电化学保护法（1）牺牲阳极法①应用原电池原理，让被保护金属做正极，一种活泼性较强的金属做负极，用导线相连。牺牲阳极法示意图②[实验4－4]实验验证实验1已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－=Fe3[Fe(CN)6]2↓。实验装置实验操作按如图所示连接好装置；往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液实验现象电流表指针发生偏转，Fe电极上有气泡产生，但往Fe电极附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液不显特征蓝色有关反应Zn电极：Zn－2e－=Zn2＋Fe电极：2H＋＋2e－=H2↑实验结论Zn、Fe和经过酸化的NaCl溶液构成原电池，铁被保护未被腐蚀实验2将1g琼脂加入250mL烧杯中，再加入50mL饱和食盐水和150mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解。稍冷后，趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。取两个2～3cm的铁钉，用砂纸擦光。如图(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养皿中；如图(b)所示，将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中。观察并解释实验现象。(a)(b)牺牲阳极法实验实验现象：a中溶液变红色，b中铁钉附近出现蓝色沉淀，铜丝附近溶液变红色。（2）外加电流法外加电流法把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液里，外接直流电源。外加电流法示意图知识演练1．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是()A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生2．下列叙述错误的是()A．原电池工作时的负极发生氧化反应B．在镀件上电镀锌，用锌作阳极C．钢铁发生吸氧腐蚀时，表面水膜的pH增大D．电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量与阴极析出铜的质量一样多3．研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是()A．d为石墨，铁片腐蚀加快B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．d为锌块，铁片不易被腐蚀D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－=H2↑4．如图为模拟铁生锈的实验。铁粉中均匀混有少量炭粉，撒入内壁已分别用氯化钠溶液和稀醋酸润湿过的甲、乙两个具支试管中，打开止水夹片刻后，下列有关该实验的说法合理的是()甲乙A．甲装置导管口有气泡，乙装置导管内出现一段液柱B．甲装置中发生的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀C．乙装置中发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D．乙装置导管口有气泡冒出5．如图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察：（1）铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________腐蚀(填“化学”或“电化学”)。（2）若试管内液面上升，则原溶液呈__________性，发生________腐蚀，电极反应式分别为负极：______________；正极：__________________。（3）若试管内液面下降，则原溶液呈__________性，发生________腐蚀，电极反应式分别为负极___________；正极：_______________。章节检测章节检测章末综合测评(四)(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题：(本题共10小题，每题2分，共20分，每题只有一个选项符合题意)1．下列关于化学能转化为电能的四种装置的说法正确的是()A．电池Ⅰ中锌是正极B．电池Ⅱ是一次性电池C．电池Ⅲ工作时，氢气发生还原反应D．电池Ⅳ工作时，电子由锌通过导线流向碳棒2．在理论上可设计成原电池的化学反应是()A．C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＞0B．Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)＋2NH3·H2O(l)＋8H2O(l)ΔH＞0C．CaO(s)＋H2O(l)=Ca(OH)2(s)ΔH＜0D．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＜03．下列叙述正确的是()A．电解质溶液导电的过程实际上就是电解的过程B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．粗铜精炼时，电解质溶液中铜离子浓度保持不变D．铁与稀硫酸反应时，加入过量硫酸铜溶液，可使反应速率加快4．锂­空气电池是一种新型的二次电池，由于具有较高的比能量而成为未来电动汽车的希望。其放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是()A．该电池放电时，锂电极发生了还原反应B．放电时，Li＋向锂电极迁移C．电池中的电解液可以是有机电解液或稀盐酸等D．充电时，电池阳极的反应式为Li2O2－2e－=2Li＋＋O2↑5．科学家最新研究表明，一种糖生物电池可以完全将糖中的化学能量转变为电流，它使用酶代替贵金属催化剂，利用空气氧化糖类产生电流。下列有关判断正确的是()A．该电池不宜在高温下工作B．放电过程中，电池内阳离子向负极迁移C．若该电池为酸性介质，则正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．若该电池为碱性介质，且以葡萄糖为原料，则电池总反应为C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O6．“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，电池反应式为2Mg＋O2＋2H2O=2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法错误的是()A．镁片作为负极B．食盐水作为电解质溶液C．电池工作时镁片逐渐被消耗D．电池工作时实现了电能向化学能的转化7．如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间，下列有关描述错误的是()A．生铁块中的碳是原电池的正极B．红墨水柱两边的液面为左低右高C．两试管中相同的电极反应式是：Fe－2e－=Fe2＋D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀8．钢铁的锈蚀过程中，下列五种变化可能发生的是()①Fe由＋2价转化为＋3价②O2被还原③H＋被还原④有Fe2O3·xH2O生成⑤杂质碳被氧化除去A．①② B．③④C．①②③④ D．①②③④⑤9．下列关于如图装置说法正确的是()A．装置中电子移动的途径是：负极→Fe→M溶液→石墨→正极B．若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClOC．若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁D．若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀10．2019年3月22日央视报道，包括龙泉中学校友在内的日本名古屋大学新津葵一团队研发出了一种隐形眼镜式血糖监测器。这款血糖监测器还安装有葡萄糖发电装置，能利用泪液中所含的糖分自行发电并蓄电，无需任何外部供电。葡萄糖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．电池消耗1mol氧气则转移4mole－，可产生22.4LCO2气体二、选择题：(本题共5小题，每题4分，共20分，每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得1分，有选错的得0分)11．将一张滤纸剪成四等份，用铜片、锌片、发光二极管、导线在玻璃片上连接成如图所示的装置，在四张滤纸上滴入稀H2SO4直至全部润湿。下列叙述正确的是()A．锌片上有气泡，铜片溶解B．锌片发生氧化反应C．电子都是从铜片经外电路流向锌片D．该装置至少有两种形式的能量转换12．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na­CO2二次电池。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，ClOeq\o\al(－,4)向负极移动B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2C．放电时，正极反应为：3CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)＋CD．充电时，阳极反应为：Na＋＋e－=Na13．近期，柔性屏手机开始崭露头角。某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管做电极材料，以ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质，其电池总反应为：MnO2＋eq\f(1,2)Zn＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(x,6)))H2O＋eq\f(1,6)ZnSO4MnO(OH)＋eq\f(1,6)ZnSO4·3Zn(OH)2·xH2O，其电池结构如图1所示，图2是有机高聚物的结构片段。下列说法中，正确的是()图1图2A．充电时，含有锌膜的碳纳米管纤维一端连接电源正极B．放电时，电池的正极反应为：MnO2＋e－＋H＋=MnO(OH)C．充电时，Zn2＋移向Zn膜D．有机高聚物中的氢键是一种特殊的化学键，键能大于共价键，能使高聚物更稳定14．用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋)的装置如图(a、b为石墨电极)所示，下列说法正确的是()A．电池工作时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．电解时，电子流动路径：负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极C．试管中NaOH溶液可以用饱和食盐水替代D．忽略能量损耗，当电池中消耗2.24L(标准状况)H2时，b极会产生0.1mol气体15．铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，工作原理为Fe3＋＋Cr2＋Fe2＋＋Cr3＋。下列说法一定正确的是()A．电池充电时，b极的电极反应式为Cr3＋＋e－=Cr2＋B．电池放电时，b极的电极反应式为Fe2＋－e－=Fe3＋C．电池放电时，Cl－从b极穿过选择性透过膜移向a极D．电池放电时，电路中每通过0.1mol电子，Fe3＋的物质的量减少0.1mol三、非选择题：(本题共5小题，共60分)16．(12分)知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。图1图2(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是______________________(填化学式)，U形管________(填“左”或“右”)边的溶液变红。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的________极；该发生器中反应的总离子方程式为________________________________。(3)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。下图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。①阳极产生ClO2的电极反应式：_________________________________。②当阴极产生标准状况下112mL气体时，通过阳离子交换膜离子的物质的量为________________。17．(10分)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法：脱脂碱洗槽液水洗除灰电解H2SO4溶液耐蚀铝材废电解液。①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_______________________(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________(选填字母)。a．NH3b．CO2c．NaOHb．HNO3(2)镀铜可防止