化学选修4第四章（教师）

第三节电解池第1课时电解原理A组1.下列说法错误的是()A.电解质的导电过程是化学变化,而金属的导电是物理变化B.电解质溶液导电的过程,就是电解质被电解的过程C.电解质在任何条件下均可以导电D.电解质溶液导电过程中一定有新物质生成解析:电解质导电的过程就是被电解的过程,在电解过程中发生氧化还原反应,一定有新物质生成,所以是化学变化。金属导电是靠自由电子的定向移动,无新物质生成,是物理变化。电解质要导电只有在电离的条件下,存在自由移动的离子时才能导电,所以C项错误。答案:C2.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:C3.同温、同压下,用惰性电极在U形管中电解下列物质的水溶液,消耗相同的电量,生成气体体积最大的是()A.饱和食盐水 B.CuCl2溶液C.CuSO4溶液 D.NaOH溶液解析:电解饱和食盐水,两极分别产生氢气和氯气,假设转移2mol电子,生成氢气和氯气各1mol,共2mol;而电解CuCl2溶液产生的气体只有氯气,转移2mol电子,生成氯气1mol;电解CuSO4溶液,产生的气体只有氧气,转移2mol电子,生成氧气0.5mol;电解NaOH溶液,两极分别产生氢气和氧气,转移2mol电子,生成氢气1mol、氧气0.5mol,共1.5mol。答案:A4.在如图所示的装置中,x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极极板质量增加,b极极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是()a极板b极板x电极z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2解析:本题突破口是“a极极板质量增加”,据此判断a极一定是阴极,则b极一定是阳极。A是惰性阳极电解CuSO4溶液,符合题意;B的实质是电解水,两极都产生气体,不符合题意;C的阳极是铁,是活性电极,不符合题意;D的阳极生成氯气,是有刺激性气味的气体,不符合题意。答案:A5.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是()A.电解稀硫酸,实质上是电解水,故溶液pH不变B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小C.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2D.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1解析:电解稀硫酸,实质上是电解水,硫酸的物质的量不变,但溶液体积减少,浓度增大,故溶液pH减小。电解稀NaOH溶液,阳极消耗OH-,阴极消耗H+,实质也是电解水,NaOH溶液浓度增大,故溶液的pH增大。电解Na2SO4溶液时,在阳极发生反应:4OH--4e-2H2O+O2↑。在阴极发生反应:2H++2e-H2↑,由于两电极通过电量相等,故放出H2与O2的物质的量之比为2∶1。电解CuCl2溶液时,阴极反应为Cu2++2e-Cu,阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑,两极通过电量相等时,Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1。答案:D6.用石墨作电极,电解1mol·L-1下列物质的溶液,溶液的pH保持不变的是()A.HCl B.NaOHC.Na2SO4 D.NaCl解析:电解HCl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:C7.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:C8.用惰性电极电解足量的Cu(NO3)2溶液,下列说法中不正确的是()A.阴极发生的电极反应为Cu2++2e-CuB.阳极发生的电极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑C.若有6.4g金属Cu析出,放出的O2为0.05molD.恰好电解完时,加入一定量的Cu(NO3)2溶液可恢复到原来的浓度解析:惰性电极电解足量的Cu(NO3)2溶液,阴极发生的电极反应为Cu2++2e-Cu,阳极发生的电极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑,若有6.4g金属Cu(即0.1mol)析出,转移电子是0.2mol,放出的O2为0.2mol÷4=0.05mol,恰好电解完时,应加入一定量的CuO溶液可恢复到原来的浓度。答案:D9.下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2B.NaOH、CuSO4、H2SO4C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析:电解盐酸的方程式为2HClCl2↑+H2↑,A选项错;电解CuSO4溶液的方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,B选项错;电解NaBr溶液的方程式为2NaBr+2H2O2NaOH+H2↑+Br2,D选项错。答案:C10.在水中加等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、S、N、Cl-,该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物质量比为()A.35.5∶108 B.16∶207C.8∶1 D.108∶35.5解析:溶液中的六种离子,有四种发生反应生成沉淀:Ag++Cl-AgCl↓、Pb2++SPbSO4↓,最后溶液就成了NaNO3溶液;而电解NaNO3溶液,实质就是电解水,电解方程式为2H2O2H2↑+O2↑。氧化产物和还原产物的质量之比为m(O2)∶m(H2)=(1mol×32g·mol-1)∶(2mol×2g·mol-1)=8∶1,即C项正确。答案:C11.如图所示,甲是刚浸过NaCl溶液的石蕊试纸,A、B两铜片通过导线连接电源两极,在铜片间的滤纸上滴一滴KMnO4溶液,通电一段时间后,发现A、B间的紫红色圆点向A极移动了一段距离,则与A相连的是电源的极,可发现滤纸的B极边沿附近有色出现。

解析:当通电一段时间后,A、B间的紫红色圆点向A极移动了,由于紫红色是Mn的颜色,即Mn向A极移动,因阴离子向阳极移动,所以A为电解池的阳极(浸有NaCl溶液的石蕊试纸相当于电解池),则与A相连的是电池的正极,B为阴极。答案:正蓝12.下图是一个电化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O(1)请回答图中甲、乙两池的名称。甲池是装置,乙池是装置。

(2)请回答下列电极的名称:通入CH3OH的电极名称是,B(石墨)电极的名称是。

(3)写出电极反应式:通入O2的电极的电极反应式为

。

A(Fe)电极的电极反应式为。

(4)乙池中反应的化学方程式为

。

解析:根据题意,甲池是一个燃料电池,则乙池为电解池,在甲池中CH3OH发生氧化反应,为原电池的负极,O2发生还原反应,为原电池的正极,A与CH3OH极相连,为电解池的阴极,B为阳极,电极反应式为甲池:负极:2CH3OH-12e-+16OH-2C+12H2O正极:3O2+12e-+6H2O12OH-乙池:阳极:4OH--4e-2H2O+O2↑阴极:4Ag++4e-4Ag总反应:4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3。答案:(1)原电池电解池(2)负极阳极(3)O2+4e-+2H2O4OH-4Ag++4e-4Ag(4)4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3B组1.把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后,则析出钾、镁、铝的质量之比为()A.1∶2∶3 B.3∶2∶1C.6∶3∶1 D.13∶4∶3解析:盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽,通电后阴极的电极反应式分别为K++e-K;Mg2++2e-Mg;Al3++3e-Al。如果转移的电子为1mol,则分别得到K、Mg、Al为1mol、mol、mol,其质量分别为1mol×39g·mol-1=39g、mol×24g·mol-1=12g、mol×27g·mol-1=9g;故K、Mg、Al的质量之比为39∶12∶9=13∶4∶3。答案:D2.用惰性电极电解2L1.0mol·L-1CuSO4溶液,在电路中通过0.5mol电子后,调换正负极继续电解,电路中又通过了1mol电子,此时溶液中c(H+)(假设溶液体积不变)为()A.1.5mol·L-1 B.0.75mol·L-1C.0.5mol·L-1 D.0.25mol·L-1解析:调换正负极前后电极反应式如下:调换前:阳极4OH--4e-2H2O+O2↑,阴极2Cu2++4e-2Cu。调换后:阳极2Cu-4e-2Cu2+(先),4OH--4e-2H2O+O2↑(后);阴极2Cu2++4e-2Cu。故电路中转移的1.5mol电子中,只有1mol由OH-放电产生,即消耗的n(OH-)=1mol,亦即溶液中积累的n(H+)=1mol,则c(H+)=0.5mol·L-1。答案:C3.如图,p、q为直流电源的两极,A由+2价金属单质X制成,B、C、D为铂电极,接通电源,金属X沉积于B极,同时C、D产生气泡。试回答:(1)p为极,A极发生了反应。

(2)C为极,试管里收集到的气体是;D为极,试管里收集到的气体是。

(3)C极的电极反应式是。

(4)当反应进行一段时间后,A、B电极附近溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)。

(5)当电路中通过0.004mol电子时,B电极上沉积金属X为0.128g,则此金属的摩尔质量为。

解析:(1)接通电源,X沉积于B极,说明B为阴极,则A为阳极,故q为负极,p为正极,A上发生氧化反应。(2)H2SO4电解池中,C为阳极,C试管内得O2,D为阴极,D试管内得H2。(4)A极:X-2e-X2+,B极:X2++2e-X,两极附近pH不变。(5)设X的摩尔质量为Mg·mol-1,则X2++2e-X 2mol Mg 0.004mol 0.128g得M=64。答案:(1)正氧化(2)阳氧气阴氢气(3)4OH--4e-O2↑+2H2O(4)不变(5)64g·mol-14.A、B、C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S、OH-上图所示装置中,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电极质量增加了16g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间(t)的关系图如上。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)计算电极e上生成的气体在标准状况下的体积。

(3)写出乙烧杯的电解总反应:。

(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?。

(5)要使丙恢复到原来的状态,操作是。

解析:(1)根据乙中c极质量增加说明乙为硫酸铜溶液,c电极为阴极,M为电源负极,再依据pH的变化情况,可知丙为硫酸钾或者硫酸钠,甲为氢氧化钠或者氢氧化钾,甲、丙都是电解水。b为阳极,电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑。(2)丙中e电极为阴极,生成的气体为氢气,根据16g铜单质,结合电子守恒可以确定氢气物质的量为0.25mol,标准状况下为5.6L。(3)乙中为电解硫酸铜溶液,电解总反应方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,此时继续电解时为电解硫酸溶液,电解反应可继续进行,其实质为电解水。(5)要使丙恢复到原来的状态,需要添加水,其物质的量(等于氢气的物质的量)为0.25mol,质量为4.5g。答案:(1)负4OH--4e-2H2O+O2↑(2)5.6L(3)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4(4)能,因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液,反应实质变为电解水的反应(5)向丙烧杯中加4.5g水第2课时电解原理的应用A组1.关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是()A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈黄色C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈无色D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性解析:用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,发生的反应是2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,故电解一段时间后电解液呈碱性。电解时,阳极发生氧化反应:2Cl--2e-Cl2↑,在阳极附近的溶液中滴入KI溶液时,发生反应2I-+Cl22Cl-+I2,故溶液呈黄色;阴极发生还原反应:2H++2e-H2↑,因而阴极附近的溶液呈碱性,滴入酚酞溶液变红。答案:B2.取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色。下列说法错误的是()A.b电极是阴极B.a电极与电源的正极相连C.电解过程中水是氧化剂D.b电极附近溶液的pH变小解析:a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色,说明a极附近产生了Cl2,所以a极与电源的正极相连,即a为阳极,电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,b为阴极,电极反应式为2H2O-4e-H2↑+2OH-,所以b极附近的pH增大。答案:D3.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,用锌作阳极解析:电解熔融的氧化铝制取金属铝,用碳作阳极,如果用铁作阳极,则铁失电子而消耗,故A不对。B、C、D符合生产实际,正确。答案:A4.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()A.a为正极,b为负极;NaClO和NaClB.a为负极,b为正极;NaClO和NaClC.a为阳极,b为阴极;HClO和NaClD.a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl解析:用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液发生的反应是2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,副反应为2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O,则可推知使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液的主要成分是NaClO和NaCl,其中起消毒作用的是NaClO。电解过程中阴极产生H2,结合图示,消毒液发生器的液体上部空间充满的是H2,故电源a极是负极,b极为正极。答案:B5.某工厂以碳棒为阳极材料电解熔于熔融冰晶石(NaAlF6)中的Al2O3,每产生1molAl,同时消耗1mol阳极材料C,则阳极收集得到的气体为()A.CO与CO2物质的量之比为1∶2B.CO与CO2物质的量之比为1∶1C.CO2与O2物质的量之比为2∶1D.F2与O2物质的量之比为1∶1解析:根据电解Al2O3,每产生1molAl,同时产生1.5molO;再根据C守恒和O守恒列式可解出CO和CO2物质的量。答案:B6.Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下,电解总反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列说法正确的是()A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有0.1mol电子转移时,有0.1molCu2O生成解析:石墨作阴极,阴极上是溶液中的H+反应,电极反应为2H++2e-H2↑,A选项正确;由电解总反应可知,Cu参加了反应,所以Cu作电解池的阳极,发生氧化反应,B选项错误;阳极与电源的正极相连,C选项错误;阳极反应为2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O,当有0.1mol电子转移时,有0.05molCu2O生成,D选项错误。答案:A7.某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。据此,下列叙述正确的是()A.铅笔端作阳极,发生还原反应B.铂片端作阴极,发生氧化反应C.铅笔端有少量的氯气产生D.a点是负极,b点是正极解析:本题考查的是电解饱和食盐水实验。电解实验中阳极发生氧化反应,生成氯气,阴极发生还原反应,生成氢气。由电极反应式可知,在阴极生成氢氧化钠,出现红色字迹,所以铅笔作阴极,a点为电源负极。答案:D8.下面有关电化学的图示,完全正确的是()解析:锌作负极,铜作正极,A项错误;粗铜精炼时,精铜作阴极,粗铜作阳极,B项错误;铁片镀锌时,铁作阴极,锌作阳极,C项错误。答案:D9.用惰性电极电解CuSO4溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.0100mol,则阴极上析出Cu的质量为()A.0.64g B.1.28gC.2.56g D.5.12g解析:用惰性电极电解CuSO4溶液,在阳极产生的气体为O2,由4OH--4e-2H2O+O2↑知,产生0.0100mol的O2转移0.0400mol电子,则根据Cu2++2e-Cu可推出应析出0.0200mol的铜,其质量为1.28g。答案:B10.用石墨作电极电解+n价金属的硝酸盐溶液,当阴极上析出mg金属时,阳极上产生560mL(标准状况)气体,此金属的相对原子质量应为()A.10mn B.10mC.10n D.40mn解析:阳极反应:4OH--4e-O2↑+2H2O,当生成560mLO2时转移0.1mol电子,阴极为Mn+得电子,即Mn++ne-M,根据反应中转移0.1mol电子和生成mg金属,则,解得Mr(M)=10mn。答案:A11.电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题。若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞溶液,则:(1)电解池中X极上的电极反应式是,在X极附近观察到的现象是。

(2)Y电极上的电极反应式是,检验该电极反应产物的方法是。

解析:本题通过电解饱和NaCl溶液实验来考查电极反应式的书写问题。由题意或图像可知,此池为电解池,X极为阴极,Y极为阳极。电极为惰性电极,饱和NaCl溶液中存在Na+、Cl-、H+、OH-,在阴极上,H+放电能力强于Na+,故阴极上发生的电极反应式为2H++2e-H2↑,因而导致X极附近有气体放出,溶液呈碱性,溶液颜色由无色变为红色;在阳极上,Cl-放电能力强于OH-,故阳极上发生的电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑。答案:(1)2H++2e-H2↑放出气体,溶液变红(2)2Cl--2e-Cl2↑把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近,试纸变蓝12.如图中的A为直流电源,B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸,C为电镀槽,接通电路后,发现B上的c点显红色。请填空:(1)电源A的a为极。

(2)滤纸B上发生的总反应方程式为。

(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌,接通K点,使c、d两点短路,则电极e上发生的反应为,电极f上发生的反应为,槽中盛放的电镀液可以是或(只要求填两种电解质溶液)。

解析:(1)根据c点酚酞变红,则该极的反应为2H++2e-H2↑,即该极为阴极,与电源的负极相连,所以a点是正极。(2)滤纸B上发生的总反应方程式为2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH。(3)c、d两点短路后,e为阳极,反应为Zn-2e-Zn2+。阴极上镀锌,则阴极反应为Zn2++2e-Zn。电解液用含镀层离子的电解质溶液,所以可用ZnSO4溶液或Zn(NO3)2溶液等。答案:(1)正(2)2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH(3)Zn-2e-Zn2+Zn2++2e-ZnZnSO4溶液Zn(NO3)2溶液B组1.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,如图是电解污水的实验装置示意图,实验用污水中主要含有可被吸附的悬浮物(不导电)。下列有关推断明显不合理的是()A.阴极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-B.通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的Fe(OH)3C.通电过程中会产生气泡,把悬浮物带到水面形成浮渣弃去D.如果实验用污水导电性不良,可加入少量Na2SO4固体以增强导电性解析:A项中是阴极H2O电离出的H+得电子,电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2↑。答案:A2.臭氧是常见的强氧化剂,广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多,其中高压放电法和电解纯水法原理如下图所示,下列有关说法不正确的是()A.高压放电法,反应的原理为3O22O3B.高压放电出来的空气中,除含臭氧外还含有氮的氧化物C.电解时,电极b周围发生的电极反应有3H2O-6e-O3↑+6H+和2H2O-4e-O2↑+4H+D.电解时,H+由电极a经聚合固体电解质膜流向电极b解析:高压放电法与闪电条件下氧气部分转化为臭氧类似,其反应的原理为:3O22O3,因空气中还含有氮气,放电条件下,氮气也能与氧气反应,故有氮氧化物生成,A、B两项均正确;观察题图电解法制臭氧,可发现有氢气放出,必由水还原生成,发生还原反应,故a为阴极;同理,由水生成氧气和臭氧,发生氧化反应,C项正确;因b为阳极,电解质中的阳离子移向阴极,故D项错误。答案:D3.如图,X和Y均为石墨电极。(1)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水,电解反应的离子方程式为;电解过程中(填“阴”或“阳”)极附近会出现红色。

(2)若电解液为500mL含A溶质的某蓝色溶液,电解一段时间,观察到X电极表面有红色的固态物质生成,Y电极有无色气体生成。溶液中原有溶质完全电解后,停止电解,取出X电极,洗涤、干燥、称量,电极质量增加1.6g。①电解后溶液的pH为;要使电解后溶液恢复到电解前的状态,需加入一定量的(填加入物质的化学式)。(假设电解前后溶液的体积不变)

②Y电极产生气体的体积为L。

③请你推测原溶液中所含的酸根离子可能是;并设计实验验证你的推测,写出实验的操作步骤、现象和结论:。

解析:(1)电解饱和食盐水的离子方程式:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑,在阴极区生成NaOH,使酚酞溶液变红。(2)蓝色溶液中可能含有Cu2+,并且在电解过程中析出红色固体,进一步验证析出的是铜;Y电极上析出无色气体,应该是O2,电解离子方程式:2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+。①根据电解离子方程式得:n(H+)=2n(Cu2+)=2×=0.05mol,故溶液中c(H+)==0.1mol·L-1,溶液的pH=1。要使溶液恢复到以前,可以加入CuO或CuCO3。②根据电解方程式得:n(O2)=×n(Cu)=0.0125mol,在标准状况下的体积V(O2)=22.4L·mol-1×0.0125mol=0.28L。③溶液中存在的必须是含氧酸根离子,可以是S或N;然后利用实验进行检验。答案:(1)2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑阴(2)①1CuO(或CuCO3)②0.28③硫酸根离子取少量待测液于试管中,滴加盐酸无明显现象,继续加入氯化钡溶液,若有白色沉淀产生,则证明是硫酸根离子(或:硝酸根离子取少量待测液于试管中,加热浓缩后加入铜粉,若有红棕色气体产生,则证明是硝酸根离子)第四节金属的电化学腐蚀与防护A组1.铜制品上的铝质铆钉,在潮湿的空气中易腐蚀的主要原因可描述为()A.形成原电池,铝作负极B.形成原电池,铜作负极C.形成原电池时,电流由铝流向铜D.铝质铆钉发生了化学腐蚀解析:电化学腐蚀与化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。金属铝发生的是电化学腐蚀,铝比铜活泼,故金属铝是负极;电流的流动方向与电子的流动方向恰好相反,应是由铜流向铝。答案:A2.下列关于金属腐蚀与防护的说法正确的是()A.金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程B.铝制品的耐腐蚀性强,说明铝的化学性质不活泼C.将海水中钢铁闸门与电源的负极相连,可防止闸门被腐蚀D.钢铁锈蚀时,铁原子失去电子成为Fe3+,而后生成Fe(OH)3,再部分脱水成为氧化铁的水合物解析:金属失去电子发生的是氧化反应,A项错;铝制品的耐腐蚀性强是因为铝的化学性质活泼,表面被氧化生成了一层致密的氧化膜,B项错;钢铁闸门与电源负极相连作阴极,受到保护,C项正确;钢铁锈蚀时,铁原子失电子生成Fe2+,D项错。答案:C3.相同材质的铁在图中的四种情形下最不易被腐蚀的是()解析:A、B、D都能形成原电池而使Fe被腐蚀,而C中铁被铜镀层保护,则不易被腐蚀。答案:C4.以下现象与电化学腐蚀无关的是()A.镀锡铁器比镀锌铁器表面破损时更易被腐蚀B.纯铁不容易生锈C.镶有相邻的银牙和金牙容易引起头痛D.输送氯气的钢管易被氯气腐蚀解析:A项中镀锡铁器表面破损时形成原电池,Fe作负极,易被腐蚀,而镀锌铁器表面破损时形成原电池,Fe作正极,被保护。B项中纯铁不能形成原电池,所以不容易被腐蚀。C项中相邻的银牙和金牙容易形成原电池产生电流,使人头痛恶心。D项中是铁与Cl2直接发生反应,为化学腐蚀,与电化学腐蚀无关。答案:D5.下列说法正确的是()A.钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀,所以合金都不耐腐蚀B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因,故不能用来减缓金属的腐蚀C.金属发生化学腐蚀还是电化学腐蚀的主要区别在于金属的纯度不同D.无论哪种类型的腐蚀,其实质都是金属被氧化解析:金属通过改变内部结构,可以耐腐蚀,如将铁冶炼成不锈钢,则耐腐蚀,所以A项错误;原电池反应虽然可以导致金属腐蚀,但将需要保护的金属制品和活泼金属相连,构成原电池可以减慢金属的腐蚀,故B项错误;决定金属发生电化学腐蚀还是发生化学腐蚀的因素是金属周围的环境,如果金属直接接触有腐蚀性的气体或溶液,则会发生化学腐蚀;而一般情况下则发生电化学腐蚀,故C项错误;金属无论发生哪种类型的腐蚀,其实质都是金属失去电子被氧化,故D项正确。答案:D6.光亮的铁钉在下列情况下最易生锈的是()解析:本题从考虑原电池形成的条件分析铁的生锈,A项,在干燥的空气中,缺少水膜很难形成原电池;B中,空气和水的交界面处最容易形成原电池,使铁钉生锈;C中,植物油不是电解质溶液,也无法形成原电池;D中,蒸馏水中含氧气较少,也难发生电化学腐蚀。答案:B7.如图所示,将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中,再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液,冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动),下列叙述正确的是()A.a中铁钉附近呈现红色B.b中铁钉上发生还原反应C.a中铜丝上发生氧化反应D.b中铝条附近有气泡产生解析:a中铁比铜活泼,铁作负极,发生氧化反应,铜作正极,发生还原反应,电极反应式分别为负极:2Fe-4e-2Fe2+,正极:O2+2H2O+4e-4OH-,因此A、C不正确。b中铝比铁活泼,铝作负极,发生氧化反应,铁作正极,发生还原反应,电极反应式分别为:负极:4Al-12e-4Al3+,正极:3O2+6H2O+12e-12OH-,因此B正确,D不正确。答案:B8.古老的铁桥,经常每隔一段时间就要刷一遍油漆,但仍看到有锈迹。下列说法中合理的是()A.油漆只起美观作用,而与腐蚀无关B.铁桥生锈主要是铁和空气中的氧气发生了化学腐蚀C.铁桥生锈主要是铁与空气中的O2、H2O等发生电化学腐蚀D.铁桥腐蚀与外界环境无关,只由金属内部结构决定解析:油漆被磨损后,主要发生的是电化学腐蚀。答案:C9.钢铁工业是一个国家工业的基础,而且钢铁制品在人们的生产生活中有着广泛的用途。(1)钢材加工前需要对其表面的氧化物(如铁锈)进行处理。常用的方法之一是用硫酸处理。下列能加快除去钢铁表面氧化物速率的是(填字母)。

A.用中等浓度的硫酸 B.用98.3%的浓硫酸C.加热 D.加少许铜粉(2)实际生产中也可以用适量的稀盐酸来处理钢铁表面的铁锈。某同学在实验室中,将一块表面生锈的铁片置入稀盐酸中。写出铁锈完全消失后溶液中发生化合反应的离子方程式:。

(3)防止钢铁腐蚀可以延长钢铁制品的使用寿命。在钢铁制品表面镀铜可以有效地防止其腐蚀,电镀的装置如图所示:①上面的电镀装置图的“直流电源”中,(选填“a”或“b”)是正极。

②接通电源前,装置图中的铜、铁两个电极质量相等,电镀完成后,将两个电极取出,用蒸馏水小心冲洗干净、烘干,然后称量,二者质量差为5.12g,由此计算电镀过程中电路中通过的电子的物质的量为。

③上述铁镀件破损后,铁更容易被腐蚀。请简要说明镀铜铁镀件破损后,铁更容易被腐蚀的原因:

,

由此可推知铁镀(填一种金属)在破损时铁不易被腐蚀。

解析:(1)稀硫酸可以与铁反应,而浓硫酸则可以使铁钝化;加热可以使铁与浓硫酸反应;铜可以与Fe3+反应,从而降低溶液中Fe3+的浓度,有利于硫酸与铁锈的反应。(2)铁锈溶解于酸,生成Fe3+,Fe3+能与单质铁发生化合反应。(3)电镀时正极连接的电极为阳极,故a为正极;阳极溶解的铜等于阴极上析出的铜,故阳极溶解的铜为2.56g,即0.04mol,故电镀过程中电路中通过的电子的物质的量为0.08mol;镀件破损时,镀层金属与镀件金属在周围环境中形成原电池,活动性强的金属更容易被腐蚀。答案:(1)BD(2)2Fe3++Fe3Fe2+(3)①a②0.08mol③铁比铜活泼,铁与铜构成原电池的两个电极,铁作负极,更易被腐蚀锌B组1.结合下图判断,下列叙述正确的是()A.Ⅰ是验证牺牲阳极的阴极保护法的实验装置B.Ⅰ和Ⅱ中负极反应式均是Fe-2e-Fe2+C.Ⅰ和Ⅱ中正极反应式均是O2+2H2O+4e-4OH-D.Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量KSCN溶液,均变红色解析:金属的活动性:Zn>Fe>Cu,故Ⅰ中锌作负极,铁作正极,电解质溶液呈中性,锌发生吸氧腐蚀,铁被保护,负极反应式是Zn-2e-Zn2+,属于牺牲阳极的阴极保护法,A正确;Ⅱ中铁作负极,电解质溶液呈酸性,铁发生析氢腐蚀,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极反应式为2H++2e-H2↑。因为Ⅰ中铁被保护,溶液中无Fe3+,Ⅱ中也不会生成Fe3+,故加入少量KSCN溶液不会变红色。答案:A2.在一些特定的条件下,铁也可以生成具有保护作用的氧化膜。例如,铁在浓硝酸、浓硫酸中可以生成氧化膜(称为钝化膜),特别是在碱性溶滚中更容易被一些并不强的氧化剂氧化生成钝化膜。拿一把已除锈、去油的小刀放入发蓝液(50g氢氧化钠、10g硝酸钠、3g亚硝酸钠和100mL水所形成的溶液)中,加热煮沸20min,就可形成蓝黑色的“烤蓝”。根据上面的信息下列叙述不正确的是()A.在烤蓝的过程中,铁没有损失B.烤蓝实质是一部分铁被氧化成致密的氧化膜,起到了抗腐蚀作用C.在“烤蓝”液中硝酸钠、亚硝酸钠起了氧化剂的作用D.在烤蓝前除锈可以使用盐酸解析:烤蓝是要损失一少部分金属形成氧化膜,所以选项A不正确;根据题中提供的信息可以判断选项B、C都正确;由于铁表面的锈是氧化铁,易和盐酸反应,所以可以用盐酸来除去,选项D正确。答案:A3.铁生锈是比较常见的现象,某实验小组,为研究铁生锈的条件,设计了以下快速、易行的方法:首先检查制氧装置的气密性,然后按图连接好装置,点燃酒精灯给药品加热,持续3分钟左右,观察到的实验现象为:①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗,发生锈蚀;②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮,没有发生锈蚀;③烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮。试回答以下问题:(1)由于与金属接触的介质不同,金属腐蚀分成不同类型,本实验中铁生锈属于。能表示其原理的电极反应式为。

(2)仪器A的名称为,其中装的药品可以是,

其作用是。

(3)由实验可知,该类铁生锈的条件为。决定铁生锈快慢的一个重要因素是。

解析:钢铁在潮湿环境下形成原电池,发生电化学腐蚀。此实验在直形管中的现象说明潮湿是铁生锈的前提,而没有潮湿及潮湿程度对生锈快慢的影响,直形管实验与烧杯实验的对比,则说明O2浓度是影响生锈快慢的一个重要因素。答案:(1)电化学腐蚀负极:2Fe-4e-2Fe2+,正极:2H2O+O2+4e-4OH-(2)球形干燥管碱石灰(或无水CaCl2)干燥O2(3)与O2接触、与水接触氧气的浓度4.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: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。

a.NH3 b.CO2c.NaOH d.HNO3②以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为。

取少量废电解液,加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是

。

(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是。

(3)利用下图装置,可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于处。

若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为。

答案:(1)①2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑b②2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+HC与H+反应使H+浓度减小,使Al3+的水解平衡向右移动,产生Al(OH)3沉淀(2)补充溶液中的Cu2+,保持溶液中Cu2+的浓度恒定(3)N牺牲阳极的阴极保护法第四章测评A(基础过关卷)(时间:45分钟满分:100分)第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题(本题包括12小题,每小题4分,共48分。每小题只有一个选项符合题意)1.下列事实不能用电化学原理解释的是()A.铝片不用特殊方法保护B.轮船水线下的船体上装一定数量的锌块C.纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量CuSO4溶液后速率增大D.镀锌铁比较耐用解析:铝能与空气中的O2化合生成致密的氧化膜,保护铝不受腐蚀;B项是牺牲阳极的阴极保护法;C项锌与置换出的铜构成原电池,加快反应速率;镀锌铁一旦破损,锌比铁活泼,仍能起保护作用,比较耐用。答案:A2.下列叙述正确的是()A.电解饱和食盐水制烧碱时,Fe作阳极,石墨作阴极B.电解氯化铜溶液时,阳极上产生的气体质量和阴极上析出的铜的质量相等C.钢铁在空气中发生电化学腐蚀时,铁作负极D.原电池工作时,阳离子移向电池的负极解析:电解饱和食盐水制烧碱时,阳极必须是惰性电极,A错误;电解氯化铜时,实质是电解氯化铜本身,阳极上产生的气体质量和阴极上析出的铜的质量不相等,B错误;钢铁在空气中发生电化学腐蚀,不论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,均是铁作负极,C正确;原电池工作时,阳离子移向电池的正极,D错误。答案:C3.Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池,该电池中正极的电极反应式为2Li++FeS+2e-Li2S+Fe,有关该电池的下列说法中,正确的是()A.Li-Al在电池中作为负极材料,该材料中Li的化合价为+1价B.该电池的电池反应式为2Li+FeSLi2S+FeC.负极的电极反应式为Al-3e-Al3+D.充电时,阴极发生的电极反应式为Li2S+Fe-2e-2Li++FeS解析:在该电池中Li是负极材料,材料中Li为0价,负极反应式为2Li-2e-2Li+,结合题给正极反应式可得出电池反应为2Li+FeSLi2S+Fe,选项A、C不正确,选项B正确;充电时阴极发生得电子的还原反应,选项D不正确。答案:B4.如下图所示是某太空空间站能量转化系统的局部示意图,其中燃料电池采用KOH溶液为电解液,下列有关说法中正确的是()A.该能量转化系统工作时,需不断补充H2OB.该转化系统的能量本质上来源于太阳能C.水电解系统中的阴极反应:O2+2H2O+4e-4OH-D.燃料电池放电时的负极反应:H2-2e-2H+解析:水电解时阴极反应为2H++2e-H2↑,C项错误;燃料电池放电时负极为H2+2OH--2e-2H2O,故D项错误;A项中H2O可以循环利用,错误;B项正确。答案:B5.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.①②⑤解析:该电解池中,随着电解的进行,c(Ag+)不变,c(AgNO3)不变,溶液的pH不变。因为阳极反应式为Ag-e-Ag+,阴极反应式为Ag++e-Ag。答案:D6.Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如下。该电池工作时,下列说法正确的是()A.Mg电极是该电池的正极B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应C.石墨电极附近溶液的pH增大D.溶液中Cl-向正极移动解析:该电池中Mg电极为负极,A项错误;石墨电极为正极,H2O2得电子发生还原反应,电极反应式为H2O2+2e-2OH-,电极附近溶液pH增大,B项错误,C项正确;溶液中Cl-移向Mg电极,即Cl-向负极移动,D项错误。答案:C7.铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,研读下图,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++SB.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S向c电极迁移D.K闭合一段时间后断开,Ⅱ可单独作为原电池,d电极为正极解析:闭合K后,Ⅰ为原电池,Ⅱ为电解池,a、b、c、d分别为正极、负极、阴极、阳极,所以A正确;由化学方程式可知B正确;阴离子向阳极d移动,C错误;K闭合后,Ⅱ作为电解池,c电极得电子生成Pb,d电极失电子生成PbO2,所以D正确。答案:C8.用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl-、Br-、Na+、Mg2+)的装置如图所示(a、b为石墨电极)。下列说法中正确的是()A.电池工作时,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-B.电解时,a电极周围首先生成Cl2C.电解时,电子流动路径是:负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极D.忽略能量损耗,当电池中消耗0.02gH2时,b极周围会产生0.02gH2解析:由于磷酸为电解质,电池的正极反应为O2+4H++4e-2H2O,选项A不正确;a电极与原电池正极相连,为电解池的阳极,由于Br-还原性强于Cl-,因此Br-先放电生成Br2,选项B不正确;电解时,电子流动路径是:负极→阴极,阳极→正极,电子不能从溶液中通过,选项C不正确;根据电子守恒规律,当电池中消耗0.02gH2时,b极周围会产生0.02gH2,选项D正确。答案:D9.某同学按如图所示的装置进行实验,A、B为常见金属,它们的硫酸盐可溶于水。当K闭合后,在交换膜处S从右向左移动。下列分析不正确的是()A.溶液中c(A2+)增大B.B的电极反应:B-2e-B2+C.Y电极上有Cl2产生,发生氧化反应D.反应初期X电极周围出现白色沉淀,随后沉淀消失解析:当K闭合后,在交换膜处S从右向左移动,说明A为原电池的负极,该极的金属A失去电子:A-2e-A2+,c(A2+)增大,选项A正确,选项B不正确;若金属B是不活泼金属,溶液中的B2+获得电子生成B,X为阴极,电极反应为2H++2e-H2↑,阴极附近水的电离平衡被破坏,c(OH-)增大,Y为阳极,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,为氧化反应,选项C、D都正确。答案:B10.用如下图甲所示装置进行实验,若图乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量。下列叙述不正确的是()A.E的纵坐标可表示反应生成Cu的物质的量B.E的纵坐标可表示反应消耗H2O的物质的量C.F的纵坐标可表示反应生成H2SO4的物质的量D.F的纵坐标可表示反应生成O2的物质的量解析:该电解池中阳极、阴极的电极反应式分别为:阳极:4OH--4e-2H2O+O2↑阴极:2Cu2++4e-2Cu总反应式:2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑从乙中所给的图像看,每转移4mole-,E纵坐标变化为2mol,F纵坐标变化为1mol,因此E可表示生成Cu或消耗水或生成H2SO4的物质的量。F可表示生成O2的物质的量。答案:C11.电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是()A.阳极反应为Fe-2e-Fe2+B.电解过程中溶液pH不会变化C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成D.电路中每转移12mol电子,最多有1molCr2被还原解析:电解过程中,阳极发生氧化反应,A项正确;从题干信息中所给离子方程式可看出H+减少,pH会升高,B项错误;pH升高,c(OH-)增大,Fe3++3OH-Fe(OH)3↓,C项正确;还原1molCr2需要6molFe2+,由Fe-2e-Fe2+得电路中转移的电子为2×6mol=12mol,D项正确。答案:B12.用惰性电极电解一定量的Cu(NO3)2溶液,下列说法中正确的是()A.阳极发生的电极反应式为Cu2++2e-CuB.阴极发生的电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑C.若有6.4g金属Cu析出,放出的O2一定为0.05molD.电解完成后,加入一定量的Cu(OH)2,溶液可能恢复到原来的浓度解析:用惰性电极电解一定量的Cu(NO3)2溶液,阴极发生的电极反应式为Cu2++2e-Cu,阳极发生的电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑,A、B错误;若阴极只有铜放电时,每有6.4g金属Cu(即0.1mol)析出,转移电子是0.2mol,根据得失电子守恒知,放出的O2一定为0.05mol,若阴极还有H+放电,则产生的O2就比0.05mol还多,而此时脱离溶液的相当于是CuO和H2O,若二者等物质的量时,可以向其中加入一定量的Cu(OH)2,溶液可恢复到原来的浓度,故C错误,D正确。答案:D第Ⅱ卷(非选择题共52分)二、非选择题(本题包括4小题,共52分)13.(10分)如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图,乙池中的两个电极一个是石墨电极,一个是铁电极,工作时,M、N两个电极的质量都不减少,请回答下列问题:(1)M电极的材料是,其电极名称是,

N的电极反应式为,

乙池的总反应是,

加入甲烷的铂电极的电极反应式为。

(2)在此过程中,乙池中某一电极析出金属银4.32g时,甲池中理论上消耗氧气为L(标准状况下),若此时乙池溶液的体积为400mL,则乙池中溶液的H+的浓度为。

解析:(2)设甲池中理论上消耗氧气体积为x,乙池中生成H+的物质的量为y。则:4AgNO3~4Ag~O2~4H+4×108g22.4L4mol4.32gxy解得:x=0.224L,y=0.04mol。c(H+)==0.1mol·L-1。答案:(1)铁阴极4OH--4e-O2↑+2H2O4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑CH4+10OH--8e-C+7H2O(2)0.2240.1mol·L-114.(12分)如图装置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。请回答:(1)B极是电源的,一段时间后,甲中溶液颜色,丁中X极附近的颜色逐渐变浅,Y极附近的颜色逐渐变深,这表明在电场作用下向Y极移动。

(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为。

(3)现用丙装置给铜件镀银,则H应是,电镀液是溶液。

(4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生的总反应的离子方程式为。

解析:(1)F极附近溶液呈红色,说明F极是阴极,产生了NaOH,则B极是电源的负极。Fe(OH)3胶体粒子带正电荷,向阴极移动。(2)甲中,C极为阳极,阳极发生氧化反应:4OH--4e-2H2O+O2↑;D极为阴极,阴极发生还原反应:2Cu2++4e-2Cu。乙中,E极为阳极,电极反应为:4Cl--4e-2Cl2↑,F极为阴极,电极反应为:4H++4e-2H2↑。甲、乙串联,转移电子的数目相同,故C,D,E,F电解产生单质的物质的量之比为n(O2)∶n(Cu)∶n(Cl2)∶n(H2)=1∶2∶2∶2。(3)H极与电源负极相连,H极为阴极,电镀时,镀件应作阴极,即H应该是镀件,电镀液应是AgNO3溶液。(4)若C电极为铁,铁为活性电极,阳极反应为Fe-2e-Fe2+,阴极反应为Cu2++2e-Cu,总反应为Fe+Cu2+Cu+Fe2+。答案:(1)负极变浅Fe(OH)3胶粒(2)1∶2∶2∶2(3)铜件AgNO3(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+15.(14分)如图所示是一套电化学实验装置,图中C、D均为铂电极,U为盐桥,G是灵敏电流计,其指针总是偏向电源正极。(1)As(砷)位于元素周期表中第4周期ⅤA族,则Na3AsO4溶液的pH(填“>”“<”或“=”)7。

(2)向B杯中加入适量较浓的硫酸,发现G的指针向右偏移。此时A杯中的主要实验现象是,D电极上的电极反应式为。

(3)一段时间后,再向B杯中加入适量的质量分数为40%的氢氧化钠溶液,发现G的指针向左偏移。此时整套实验装置的总的离子方程式为。

(4)再过一段时间后,G的指针逐渐归零,此时实验装置中的化学反应已经达到化学平衡状态,该反应的化学平衡常数的表达式为:K=。

解析:(1)As的非金属性弱于P,磷酸是中强酸,所以H3AsO4是弱酸,则Na3AsO4溶液显碱性;(2)G的指针向右偏移,说明D是正极,C是负极,B中发生的反应为As+2H++2e-As+H2O,A中发生的反应为2I--2e-I2,碘单质遇到淀粉显蓝色;(3)G的指针向左偏移,说明C是正极,D是负极,A中反应为I2+2e-2I-,B中反应为As+2OH--2e-As+H2O,总离子方程式为I2+As+2OH-H2O+2I-+As;(4)根据离子方程式可知,化学平衡常数的表达式为等。答案:(1)>(2)无色溶液变成蓝色As+2H++2e-As+H2O(3)I2+As+2OH-H2O+2I-+As(4)(或其他有效表达式)16.(16分)下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液,电极均为石墨电极。(1)接通电源,经过一段时间后,测得丙中K2SO4浓度为10.47%,乙中c电极质量增加。据此回答问题:①电源的N端为极。

②电极b上发生的电极反应为。

③计算电极b上生成的气体在标准状态下的体积:。

④电极c的质量变化是g。

⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化,简述其原因:甲溶液;

乙溶液;

丙溶液。

(2)如果电解过程中铜全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?。

解析:(1)①乙中c电极质量增加,则c处发生的反应为Cu2++2e-Cu,即c处为阴极,由此可推出b为阳极,a为阴极,M为负极,N为正极。丙中为K2SO4,相当于电解水,设电解的水的质量为x。由电解前后溶质质量相等有100g×10%=(100g-x)×10.47%,得x=4.5g,即消耗0.25molH2O。由电解方程式2H2O2H2↑+O2↑可知,整个反应中转化0.5mol电子,而整个电路是串联的,故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。②甲中为NaOH,相当于电解H2O,阳极b处为阴离子OH-放电,即4OH--4e-2H2O+O2↑。③转移0.5mol电子,则b电极上生成O2为=0.125mol,标准状况下的体积为0.125mol×22.4L·mol-1=2.8L。④c电极发生的反应为Cu2++2e-Cu,转移0.5mol电子,则生成的m(Cu)==16g。⑤甲中相当于电解水,故NaOH的浓度增大,pH变大。乙中阴极为Cu2+放电,阳极为OH-放电,所以H+增多,故pH减小。丙中为电解水,对于K2SO4而言,其pH几乎不变。(2)铜全部析出,可以继续电解H2SO4,有电解液即可电解。答案:(1)①正②4OH--4e-2H2O+O2↑③2.8L④16⑤碱性增强,因为相当于电解水酸性增强,OH-放电,H+增多酸、碱性不变,相当于电解水(2)可以;因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液,反应也就变为水的电解反应第四章测评B(高考体验卷)(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分。每小题只有一个选项符合题意)1.(2014北京理综)下列电池工作时,O2在正极放电的是()解析:上述电池中只有氢燃料电池中O2参与正极反应并放电。答案:B2.(2014课标全国Ⅱ)2013年3月我国科学家报道了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LiMn2O4Li1-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迁移解析:由题给图可知:该电池的b极电极式为:Li-e-Li+,所以b极为负极,a为正极,A项正确;B项正确;C项放电时,负极Li价态发生变化,a为正极,Li+价态不变,C项错误;D项放电时阳离子移向正极,D项正确。答案:C3.(2014天津理综)已知:锂离子电池的总反应为:LixC+Li1-xCoO2C+LiCoO2锂硫电池的总反应为:2Li+SLi2S有关上述两种电池说法正确的是()A.锂离子电池放电时,Li+向负极迁移B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应C.理论上两种电池的比能量相同D.上图表示用锂离子电池给锂硫电池充电解析:放电时为原电池,阳离子向正极迁移,A项错误;充电时,锂电极作阴极,发生还原反应,B正确;同质量产生的电量不相同,C项错误;锂离子电池为电解池,锂硫电池为原电池,D项错误。答案:B4.(2014大纲全国)下图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)。下列有关说法不正确的是()A.放电时正极反应为:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-B.电池的电解液可为KOH溶液C.充电时负极反应为:MH+OH-H2O+M+e-D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高解析:在这个电池中,MH中的H失电子在负极反应,NiOOH得电子在正极反应,由于NiOOH的存在,所以电解质溶液不能是酸性溶液,放电时负极反应是MH+OH-M+H2O+e-,充电时阴极反应为M+H2O+e-MH+OH-,所以C项错误。答案:C5.(2013安徽理综)热激活电池可用作火箭、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混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为:PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb。下列有关说法正确的是()A.正极反应式:Ca+2Cl--2e-CaCl2B.放电过程中,Li+向负极移动C.每转移0.1mol电子,理论上生成20.7gPbD.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转解析:负极反应为Ca失电子,A错;放电过程中,阳离子移向正极,B错;由电池总反应方程式可知,每转移2mole-,生成1molPb,即每转移0.1mol电子,理论上生成10.35gPb,故C错;D项,由题干信息可知,常温下,该电池反应不能发生,故D正确。答案:D6.(2013天津理综)为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下:电池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)电解池:2Al+3H2OAl2O3+3H2↑电解过程中,以下判断正确的是()电池电解池AH+移向Pb电极H+移向Pb电极B每消耗3molPb生成2molAl2O3C正极:PbO2+4H++2e-Pb2++2H2O阳极:2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+D解析:电池中H+移向正极即PbO2电极,电解池中H+移向阴极即Pb电极,A错误;每消耗3molPb转移6mole-,生成1molAl2O3,B错误;电池正极反应式为PbO2+4H++S+2e-PbSO4+2H2O,电解池中阳极反应为2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+,C错误;D中电池中负极上Pb生成PbSO4使其质量增大,电解池中阴极上H+生成H2,Pb电极质量无变化,D正确。答案:D7.(2014福建理综)某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl22AgCl。下列说法正确的是()A.正极反应为AgCl+e-Ag+Cl-B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变D.当电路中转移0.01mole-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子解析:原电池的正极发生得电子的还原反应:Cl2+2e-2Cl-,负极发生失电子的氧化反应:Ag-e-+Cl-AgCl,阳离子交换膜右侧无白色沉淀生成;若用NaCl溶液代替盐酸,电池总反应不会改变;当电路中转移0.01mol电子时,负极消耗0.01molCl-,右侧正极生成0.01molCl-,左侧溶液中应有0.01molH+移向右侧,约减少0.02mol离子。答案:D8.(2013浙江理综)电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH-I+5I-+3H2O下列说法不正确的是()A.右侧发生的电极反应式:2H2O+2e-H2↑+2OH-B.电解结束时,右侧溶液中含有IC.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H2OKIO3+3H2↑D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总反应不变解析:左侧溶液变蓝,说明I-放电生成I2,所以左侧Pt电极为阳极,右侧Pt电极为阴极。A项,右侧为阴极区,水电离出的H+放电。B项,右侧产生的OH-可通过阴离子交换膜移向阳极与I2反应产生I,I也可通过阴离子交换膜进入右侧。C项,阳极反应:2I--2e-I2,3I2+6OH-I+5I-+3H2O阴极反应:2H2O+2e-H2↑+2OH-,两式相加可得总反应。D项,若用阳离子交换膜,OH-无法移向阳极,即无法与阳极处生成的I2反应,故总反应为2KI+2H2OI2+H2↑+2KOH,故总化学反应不同。答案:D9.(2014天津理综)化学与生产、生活息息相关,下列叙述错误的是()A.铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性B.用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染C.大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素D.含重金属离子的电镀废液不能随意排放解析:铁上镀锌,形成一层保护膜,可以保护铁,A项正确;聚乙烯不易降解,易导致白色污染,B项错误;C、D项正确。答案:B10.(2013上海化学)糕点包装中常用的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等,其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是()A.脱氧过程是吸热反应,可降低温度,延长糕点保质期B.脱氧过程中铁作原电池正极,电极反应为:Fe-3e-Fe3+C.脱氧过程中碳作原电池负极,电极反应为:2H2O+O2+4e-4OH-D.含有1.12g铁粉的脱氧剂,理论上最多能吸收氧气336mL(标准状况)解析:钢铁腐蚀中铁作负极、碳作正极,B、C错误;n(Fe)=0.02m