高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)考點突破 第二部分 基本理論 專題十一 電化學(xué)-人教版高三化學(xué)試題

專題十一電化學(xué)原電池原理及其應(yīng)用1.(2013年新課標(biāo)全國理綜Ⅱ,11,6分)“ZEBRA”蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖所示,電極材料多孔Ni/NiCl2和金屬鈉之間由鈉離子導(dǎo)體制作的陶瓷管相隔。下列關(guān)于該電池的敘述錯誤的是()A.電池反應(yīng)中有NaCl生成B.電池的總反應(yīng)是金屬鈉還原三價鋁離子C.正極反應(yīng)為:NiCl2+2e-Ni+2Cl-D.鈉離子通過鈉離子導(dǎo)體在兩電極間移動解析:由該電池的正、負(fù)極材料可知,電池反應(yīng)式為NiCl2+2NaNi+2NaCl,因此A正確,B錯誤;正極為NiCl2,電極反應(yīng)式為NiCl2+2e-Ni+2Cl-,C正確;電池工作時,Na+通過鈉離子導(dǎo)體由負(fù)極移向正極,D正確。答案:B2.(2013年安徽理綜,10,6分)熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,其中作為電解質(zhì)的無水LiCl—KCl混合物受熱熔融后,電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為:PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb。下列有關(guān)說法正確的是()A.正極反應(yīng)式:Ca+2Cl--2e-CaCl2B.放電過程中,Li+向負(fù)極移動C.每轉(zhuǎn)移0.1mol電子,理論上生成20.7gPbD.常溫時,在正負(fù)極間接上電流表或檢流計,指針不偏轉(zhuǎn)解析:正極上應(yīng)是PbSO4發(fā)生還原反應(yīng),生成Pb,A項錯誤;放電過程中Li+向正極移動,B項錯誤;由電池總反應(yīng)式可知,每轉(zhuǎn)移0.1mol電子,理論上生成0.05molPb,質(zhì)量為10.35g,C項錯誤;常溫下,電解質(zhì)不是熔融態(tài),離子不能自由移動,不能導(dǎo)電,因此連接電流表或檢流計,指針不偏轉(zhuǎn),D項正確。答案:D3.(2013年江蘇化學(xué),1,2分)燃料電池能有效提高能源利用率,具有廣泛的應(yīng)用前景。下列物質(zhì)均可用作燃料電池的燃料,其中最環(huán)保的是()A.甲醇 B.天然氣C.液化石油氣 D.氫氣解析:氫氣作為燃料,反應(yīng)產(chǎn)物只生成水,對環(huán)境無任何污染及影響,故D項最環(huán)保。答案:D4.(2013年江蘇化學(xué),9,2分)Mg-H2O2電池可用于驅(qū)動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液,示意圖如圖所示。該電池工作時,下列說法正確的是()A.Mg電極是該電池的正極B.H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C.石墨電極附近溶液的pH增大D.溶液中Cl-向正極移動解析:該電池總反應(yīng)為Mg+H2O2Mg(OH)2;負(fù)極反應(yīng)為Mg-2e-Mg2+,即Mg作負(fù)極,A項錯誤;正極反應(yīng)為H2O2+2e-2OH-,H2O2發(fā)生還原反應(yīng)生成OH-,故B項錯誤、C項正確;原電池中陰離子Cl-移向負(fù)極,D項錯誤。答案:C5.(2013年上?；瘜W(xué),8,3分)糕點包裝中常見的脫氧劑組成為還原性鐵粉、氯化鈉、炭粉等,其脫氧原理與鋼鐵的吸氧腐蝕相同。下列分析正確的是(D)A.脫氧過程是吸熱反應(yīng),可降低溫度,延長糕點保質(zhì)期B.脫氧過程中鐵作原電池正極,電極反應(yīng)為:Fe-3e-Fe3+C.脫氧過程中碳作原電池負(fù)極,電極反應(yīng)為:2H2O+O2+4e-4OH-D.含有1.12g鐵粉的脫氧劑,理論上最多能吸收氧氣336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)解析:脫氧過程是放熱的,A項錯誤;脫氧過程中鐵作負(fù)極,發(fā)生反應(yīng):Fe-2e-Fe2+,碳作正極,發(fā)生反應(yīng):O2+2H2O+4e-4OH-,B、C項錯誤;由電池總反應(yīng)及后續(xù)反應(yīng):2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,可知:4Fe～3O2,則1.12g鐵粉,即0.02mol鐵粉最多可吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下O2為:QUOTE×3×22.4L·mol-1×1000mL·L-1=336mL,D項正確。6.(2013年新課標(biāo)全國理綜Ⅰ,10,6分)銀質(zhì)器皿日久表面會逐漸變黑,這是生成了Ag2S的緣故。根據(jù)電化學(xué)原理可進(jìn)行如下處理:在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液,再將變黑的銀器浸入該溶液中,一段時間后發(fā)現(xiàn)黑色會褪去。下列說法正確的是()A.處理過程中銀器一直保持恒重B.銀器為正極,Ag2S被還原生成單質(zhì)銀C.該過程中總反應(yīng)為2Al+3Ag2S6Ag+Al2S3D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉(zhuǎn)化為白色AgCl解析:由題干信息知,銀器的這一處理過程運(yùn)用了原電池原理。其中銀器作正極,鋁質(zhì)容器為負(fù)極,食鹽溶液為電解質(zhì)溶液,負(fù)極反應(yīng)式為:2Al-6e-2Al3+,正極反應(yīng)式為:3Ag2S+6e-6Ag+3S2-,由此可知,B項正確,A、D項錯誤,又因Al3+與S2-可以相互促進(jìn)水解,則原電池的總反應(yīng)方程式為:3Ag2S+2Al+6H2O6Ag+2Al(OH)3+3H2S↑,故C項錯誤。答案:B7.(2012年四川理綜,11,6分)一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計的酒精檢測儀,負(fù)極上的反應(yīng)為:CH3CH2OH-4e-+H2OCH3COOH+4H+。下列有關(guān)說法正確的是()A.檢測時,電解質(zhì)溶液中的H+向負(fù)極移動B.若有0.4mol電子轉(zhuǎn)移,則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4.48L氧氣C.電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為:CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2OD.正極上發(fā)生的反應(yīng)為:O2+4e-+2H2O4OH-解析:由負(fù)極的反應(yīng)式可知,該電池應(yīng)該是CH3CH2OH被氧化為CH3COOH的過程,所以總反應(yīng)式為C選項的方程式。再由總反應(yīng)式-負(fù)極反應(yīng)式=正極反應(yīng)式,則正極反應(yīng)式為:O2+4e-+4H+2H2O,電池負(fù)極生成H+,正極消耗H+,溶液中H+向正極移動,A錯;從正極電極反應(yīng)看,有0.4mol電子轉(zhuǎn)移,消耗O20.1mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為2.24L,B錯。答案:C8.(2012年北京理綜,12,6分)人工光合作用能夠借助太陽能,用CO2和H2O制備化學(xué)原料。如圖是通過人工光合作用制備HCOOH的原理示意圖,下列說法不正確的是()A.該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程B.催化劑a表面發(fā)生氧化反應(yīng),有O2產(chǎn)生C.催化劑a附近酸性減弱,催化劑b附近酸性增強(qiáng)D.催化劑b表面的反應(yīng)是CO2+2H++2e-HCOOH解析:由題意知,這是太陽能電池,是太陽能引發(fā)原電池反應(yīng),形成電能,再轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,A項正確;由e-轉(zhuǎn)移方向判斷a為負(fù)極,b為正極。CO2和水生成HCOOH的化學(xué)方程式為:,負(fù)極a反應(yīng)為:2H2O-4e-4H++O2↑,B項正確,C項錯;正極b反應(yīng)為:2CO2+4H++4e-2HCOOH,D項正確。答案:C9.(2011年福建理綜,11,6分)研究人員研制出一種鋰水電池,可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料,以LiOH為電解質(zhì),使用時加入水即可放電。關(guān)于該電池的下列說法不正確的是()A.水既是氧化劑又是溶劑B.放電時正極上有氫氣生成C.放電時OH-向正極移動D.總反應(yīng)為:2Li+2H2O2LiOH+H2↑解析:Li和H2O反應(yīng),H2O是氧化劑,A項正確;放電時正極反應(yīng)為2H2O+2e-2OH-+H2↑,B項正確;放電時OH-移向負(fù)極,C項錯誤;參照Na與水的反應(yīng),D項正確。答案:C10.(2011年安徽理綜,12,6分)研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池,這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電,在海水中電池總反應(yīng)可表示為:5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl下列“水”電池在海水中放電時的有關(guān)說法正確的是()A.正極反應(yīng)式:Ag+Cl--e-AgClB.每生成1molNa2Mn5O10轉(zhuǎn)移2mol電子C.Na+不斷向“水”電池的負(fù)極移動D.AgCl是還原產(chǎn)物解析:正極為電子流入的一極,元素的原子得電子被還原,化合價降低,因此Ag為負(fù)極,MnO2為正極,A錯;每生成1molNa2Mn5O10,同時有2molAg發(fā)生反應(yīng),轉(zhuǎn)移2mol電子,B正確;Na+向電池正極移動,C錯,AgCl是氧化產(chǎn)物,D錯。答案:B11.(2010年新課標(biāo)全國理綜,12,6分)根據(jù)如圖,可判斷出下列離子方程式中錯誤的是()A.2Ag(s)+Cd2+(aq)2Ag+(aq)+Cd(s)B.Co2+(aq)+Cd(s)Co(s)+Cd2+(aq)C.2Ag+(aq)+Cd(s)2Ag(s)+Cd2+(aq)D.2Ag+(aq)+Co(s)2Ag(s)+Co2+(aq)解析:結(jié)合兩裝置可以判斷活潑性:Cd>Co>Ag,根據(jù)金屬單質(zhì)間的置換規(guī)律可知A錯。答案:A12.(2010年浙江理綜,9,6分)LiAl/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池,該電池中正極的電極反應(yīng)式為:2Li++FeS+2e-Li2S+Fe。有關(guān)該電池的下列說法中,正確的是()A.LiAl在電池中作為負(fù)極材料,該材料中Li的化合價為+1價B.該電池的電池反應(yīng)式為:2Li+FeSLi2S+FeC.負(fù)極的電極反應(yīng)式為:Al-3e-Al3+D.充電時,陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為:Li2S+Fe-2e-2Li++FeS解析:在LiAl/FeS電池中,負(fù)極材料為LiAl,該材料中Li以游離態(tài)存在,0價,故A錯;負(fù)極反應(yīng)式為2Li-2e-2Li+,C錯;已知正極反應(yīng)式為2Li++FeS+2e-Li2S+Fe,則總反應(yīng)為2Li+FeSLi2S+Fe,故B對;充電時,陰極反應(yīng)為Li2S+2e-2Li+S2-,故D錯。答案:B13.(2010年安徽理綜,11,6分)某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H+,其基本結(jié)構(gòu)如圖,電池總反應(yīng)可表示為:2H2+O22H2O,下列有關(guān)說法正確的是()A.電子通過外電路從b極流向a極B.b極上的電極反應(yīng)式為:O2+2H2O+4e-4OH-C.每轉(zhuǎn)移0.1mol電子,消耗1.12L的H2D.H+由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極解析:原電池反應(yīng)中,正極上發(fā)生還原反應(yīng),負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),電子從負(fù)極流向正極,H2發(fā)生氧化反應(yīng),a極為負(fù)極,b極為正極,酸性條件下不出現(xiàn)OH-,則負(fù)極反應(yīng):2H2-4e-4H+,正極反應(yīng):O2+4H++4e-2H2O,故A、B項錯誤;該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.1mol電子,消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12LH2,C項未指明標(biāo)準(zhǔn)狀況,錯誤;H+移向正極,D正確。答案:D14.(2013年新課標(biāo)全國理綜Ⅱ,36,15分)鋅錳電池(俗稱干電池)在生活中的用量很大。兩種鋅錳電池的構(gòu)造如圖(a)所示?；卮鹣铝袉栴}:(1)普通鋅錳電池放電時發(fā)生的主要反應(yīng)為:Zn+2NH4Cl+2MnO2Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH①該電池中,負(fù)極材料主要是,電解質(zhì)的主要成分是,正極發(fā)生的主要反應(yīng)是。

②與普通鋅錳電池相比,堿性鋅錳電池的優(yōu)點及其理由是。

(2)圖(b)表示回收利用廢舊普通鋅錳電池的一種工藝(不考慮廢舊電池中實際存在的少量其他金屬)。①圖(b)中產(chǎn)物的化學(xué)式分別為A,B。

②操作a中得到熔塊的主要成分是K2MnO4。操作b中,綠色的K2MnO4溶液反應(yīng)后生成紫色溶液和一種黑褐色固體,該反應(yīng)的離子方程式為。

③采用惰性電極電解K2MnO4溶液也能得到化合物D,則陰極處得到的主要物質(zhì)是(填化學(xué)式)。

解析:(1)①由普通鋅錳電池放電發(fā)生的主要反應(yīng)可知,Zn作負(fù)極,電解質(zhì)的主要成分為NH4Cl,正極反應(yīng)為MnO2+NQUOTE+e-MnOOH+NH3。②堿性鋅錳電池的負(fù)極在電池的內(nèi)部,不易發(fā)生因負(fù)極的消耗而使電解質(zhì)泄漏;由于金屬材料在堿性電解質(zhì)中比在酸性電解質(zhì)中穩(wěn)定,故堿性鋅錳電池使用壽命較長。(2)黑色固體混合物中溶于水的物質(zhì)有NH4Cl、Zn(NH3)2Cl2,不溶于水的物質(zhì)有MnO2、MnOOH,因此濾液中含Zn(NH3)2Cl2、NH4Cl,加鹽酸后生成ZnCl2和NH4Cl,故得到的化合物A是ZnCl2,B是NH4Cl;由操作b的現(xiàn)象可推知,K2MnO4在溶液中發(fā)生歧化反應(yīng)生成KMnO4和MnO2;用惰性電極電解K2MnO4溶液時,陰極是H+得電子,生成H2。答案:(1)①ZnNH4ClMnO2+NQUOTE+e-MnOOH+NH3②堿性電池不易發(fā)生電解質(zhì)的泄漏,因為消耗的負(fù)極改裝在電池的內(nèi)部;堿性電池使用壽命較長,因為金屬材料在堿性電解質(zhì)中比在酸性電解質(zhì)中的穩(wěn)定性提高(答對一條即可,其他合理答案也給分)(2)①ZnCl2NH4Cl②3MnQUOTE+2CO22MnQUOTE+MnO2↓+2CQUOTE③H215.(2013年新課標(biāo)全國理綜Ⅰ,27,15分)鋰離子電池的應(yīng)用很廣,其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2),導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時,該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi++xe-LixC6?，F(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源(部分條件未給出)?；卮鹣铝袉栴}:(1)LiCoO2中,Co元素的化合價為。

(2)寫出“正極堿浸”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

。

(3)“酸浸”一般在80℃下進(jìn)行,寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式;可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺點是

。

(4)寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

。

(5)充放電過程中,發(fā)生LiCoO2與Li1-xCoO2之間的轉(zhuǎn)化,寫出放電時電池反應(yīng)方程式

。

(6)上述工藝中,“放電處理”有利于鋰在正極的回收,其原因是。在整個回收工藝中,可回收到的金屬化合物有(填化學(xué)式)。

解析:(1)已知在LiCoO2中Li為+1價,O為-2價,依據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和為零原則,可算得Co的化合價為+3價。(2)在正極堿浸的條件下,正極材料中的鋁箔和氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng):2Al+2OH-+6H2O2Al(OH)-+3H2↑。(3)酸浸是在80℃下進(jìn)行,H2O2會發(fā)生分解,2H2O22H2O+O2↑;另外H2O2具有還原性,+3價的Co可以將H2O2氧化,反應(yīng)為2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O;若用鹽酸代替H2SO4和H2O2(4)在CoSO4溶液中加入NH4HCO3,然后過濾得到CoCO3,說明沉淀鈷過程中生成碳酸鈷沉淀,同時HCQUOTE在轉(zhuǎn)化為CoCO3的過程中,會電離出H+,因此還會有CO2和水生成,反應(yīng)方程式為CoSO4+2NH4HCO3CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑。(5)充電時,陰極反應(yīng)為6C+xLi++xe-LixC6,則放電時,負(fù)極反應(yīng)式為LixC6-xe-6C+xLi+,該反應(yīng)中C的化合價升高,屬于氧化反應(yīng),則另一極發(fā)生還原反應(yīng),應(yīng)是Li1-xCoO2轉(zhuǎn)化為LiCoO2的過程,其電極反應(yīng)式為:Li1-xCoO2+xLi+LiCoO2。此時電池反應(yīng)方程式為:Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C。(6)放電時Li+從負(fù)極流出,并向正極移動,正極上便富集了鋰,由流程圖可得可回收的金屬化合物有Al(OH)3、Li2SO4、CoCO3。答案:(1)+3(2)2Al+2OH-+6H2O2Al(OH)QUOTE+3H2↑(3)2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O、2H2O22H2O+O2↑有氯氣生成,污染較大(4)CoSO4+2NH4HCO3CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑(5)Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C(6)Li+從負(fù)極流出,經(jīng)電解質(zhì)向正極移動并進(jìn)入正極材料中Al(OH)3、CoCO3、Li2SO416.(2011年四川理綜,29,14分)開發(fā)氫能是實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展的需要。硫鐵礦(FeS2)燃燒產(chǎn)生的SO2通過下列碘循環(huán)工藝過程既能制H2SO4,又能制H2。請回答下列問題:(1)已知1gFeS2完全燃燒放出7.1kJ熱量,FeS2燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為。

(2)該循環(huán)工藝過程的總反應(yīng)方程式為

。

(3)用化學(xué)平衡移動的原理分析,在HI分解反應(yīng)中使用膜反應(yīng)器分離出H2的目的是

。

(4)用吸收H2后的稀土儲氫合金作為電池負(fù)極材料(用MH表示),NiO(OH)作為電池正極材料,KOH溶液作為電解質(zhì)溶液,可制得高容量、長壽命的鎳氫電池。電池充放電時的總反應(yīng)為:NiO(OH)+MHNi(OH)2+M①電池放電時,負(fù)極的電極反應(yīng)式為。

②放電完成時,Ni(OH)2全部轉(zhuǎn)化為NiO(OH)。若繼續(xù)充電將在一個電極產(chǎn)生O2,O2擴(kuò)散到另一個電極發(fā)生電極反應(yīng)被消耗,從而避免產(chǎn)生的氣體引起電池爆炸,此時,陰極的電極反應(yīng)式為。

解析:(1)FeS2完全燃燒生成Fe2O3和SO2,因為1gFeS2燃燒放出7.1kJ熱量,則1molFeS2燃燒放出852kJ熱量,故FeS2燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)ΔH=-3408kJ·mol-1。(2)該循環(huán)工藝中,反應(yīng)物為SO2和H2O,產(chǎn)物為H2SO4和H2,故總反應(yīng)方程式為:2H2O+SO2H2SO4+H2。(3)在HI分解反應(yīng)中:2HI(g)H2(g)+I2(g),從平衡移動原理分析,減少H2的量,上述平衡正向移動,HI的分解率增大。(4)①分析充、放電總反應(yīng)式:NiO(OH)+MHNi(OH)2+M。則電池放電時,負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng):MH失去電子生成M、H+,在堿性環(huán)境中H+與OH-結(jié)合生成H2O:MH+OH--e-M+H2O。②電池繼續(xù)充電時,O2在另一電極上被消耗,則該電極反應(yīng)式為:O2+2H2O+4e-4OH-。答案:(1)4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)ΔH=-3408kJ·mol-1(2)2H2O+SO2H2SO4+H2(3)減少H2的量,使HI分解平衡正向移動,提高HI的分解率(4)①M(fèi)H+OH--e-M+H2O②O2+2H2O+4e-4OH-電解原理及應(yīng)用1.(2013年北京理綜,9,6分)用石墨電極電解CuCl2溶液(如圖所示)。下列分析正確的是()A.a端是直流電源的負(fù)極B.通電使CuCl2發(fā)生電離C.陽極上發(fā)生的反應(yīng):Cu2++2e-CuD.通電一段時間后,在陰極附近觀察到黃綠色氣體解析:電解池中,電解質(zhì)陰離子移向陽極,陽離子移向陰極,陰極與電源負(fù)極相連,A正確;CuCl2溶液中CuCl2因為溶于水發(fā)生電離與通電無關(guān),B錯誤;石墨陽極,Cl-放電發(fā)生氧化反應(yīng),2Cl--2e-Cl2↑,可觀察到逸出的黃綠色氣體;陰極,Cu2+放電析出銅,C錯誤,D錯誤。答案:A2.(2013年天津理綜,6,6分)為增強(qiáng)鋁的耐腐蝕性,現(xiàn)以鉛蓄電池為外電源,以Al作陽極、Pb作陰極,電解稀硫酸,使鋁表面的氧化膜增厚。反應(yīng)原理如下:電池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)電解池:2Al+3H2OAl2O3+3H2↑電解過程中,以下判斷正確的是()電池電解池AH+移向Pb電極H+移向Pb電極B每消耗3molPb生成2molAl2O3C正極:PbO2+4H++2e-Pb2++2H2O陽極:2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+D解析:原電池中陽離子移向正極,即H+移向PbO2極,電解池中,陽離子移向陰極,即H+移向Pb極,A錯誤;根據(jù)電子守恒,電池中每消耗3molPb,則在電解池中生成1molAl2O3,B錯誤;電池中正極反應(yīng)為PbO2+2e-+4H++SPbSO4+2H2O,C錯誤;電池中Pb失電子轉(zhuǎn)化為難溶的PbSO4,所以Pb電極質(zhì)量增加,電解池中Pb作陰極,不參與電極反應(yīng),因此質(zhì)量不變,D正確。答案:D3.(2013年浙江理綜,11,6分)電解裝置如圖所示,電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液,中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電,發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色,一段時間后,藍(lán)色逐漸變淺。已知:3I2+6OH-IQUOTE+5I-+3H2O,下列說法不正確的是()A.右側(cè)發(fā)生的電極反應(yīng)式:2H2O+2e-H2↑+2OH-B.電解結(jié)束時,右側(cè)溶液中含有IQUOTEC.電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式:KI+3H2OKIO3+3H2↑D.如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜,電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學(xué)反應(yīng)不變解析:電解的電極反應(yīng)為:陽極2I--2e-I2,由于左側(cè)溶液變藍(lán)色,所以左側(cè)為陽極,則右側(cè)為陰極,而又由題意知,陽極生成的I2又可以發(fā)生反應(yīng)3I2+6OH-IQUOTE+5I-+3H2O,則一段時間后,藍(lán)色變淺;陰極2H2O+2e-H2↑+2OH-,右側(cè)放出氫氣,則A正確;把陰、陽兩極反應(yīng)式相加即得總反應(yīng)式,C正確;由于題給條件是陰離子交換膜,則陰離子可以通過,所以右側(cè)產(chǎn)生的OH-穿過膜到達(dá)左側(cè),與陽極生成的I2反應(yīng),生成I-和IQUOTE,而陰離子IQUOTE可穿過膜到右側(cè),B正確;如果把陰離子交換膜換成陽離子交換膜,則只允許陽離子通過,右側(cè)OH-無法到達(dá)左側(cè)與I2反應(yīng),所以總化學(xué)反應(yīng)要改變,D錯誤。答案:D4.(2012年福建理綜,9,6分)將如圖所示實驗裝置的K閉合,下列判斷正確的是()A.Cu電極上發(fā)生還原反應(yīng)B.電子沿Zn→a→b→Cu路徑流動C.片刻后甲池中c(S)增大D.片刻后可觀察到濾紙b點變紅色解析:在鹽橋存在的情況下,甲、乙可組成原電池,以此為電源,可電解濾紙上浸有的Na2SO4溶液。Cu為原電池正極,發(fā)生還原反應(yīng),A正確;電子由Zn沿導(dǎo)線流向a,在a上將電子傳遞給H+,在b上OH-失電子,然后電子由b流向Cu,a,b之間無電子流動,B錯誤;甲池中SQUOTE濃度不變,C錯誤;濾紙b點應(yīng)為電解池陽極,OH-失電子生成O2,使得c(H+)>c(OH-),b電極附近顯酸性,遇酚酞不變紅色,D錯誤。答案:A5.(2012年安徽理綜,11,6分)某興趣小組設(shè)計如圖微型實驗裝置。實驗時,先斷開K2,閉合K1,兩極均有氣泡產(chǎn)生;一段時間后,斷開K1,閉合K2,發(fā)現(xiàn)電流表A指針偏轉(zhuǎn)。下列有關(guān)描述正確的是()A.斷開K2,閉合K1時,總反應(yīng)的離子方程式為:2H++2Cl-Cl2↑+H2↑B.斷開K2,閉合K1時,石墨電極附近溶液變紅C.斷開K1,閉合K2時,銅電極上的電極反應(yīng)式為:Cl2+2e-2Cl-D.斷開K1,閉合K2時,石墨電極作正極解析:斷開K2,閉合K1時,裝置為電解池;因為兩極均有氣泡產(chǎn)生,說明銅電極為陰極,其電極反應(yīng)是:2H++2e-H2↑,銅電極附近溶液變紅;總反應(yīng)的離子方程式應(yīng)為:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑,故A、B均錯誤。斷開K1,閉合K2時,裝置為原電池,銅為負(fù)極,石墨為正極,發(fā)生吸氧腐蝕,故銅電極反應(yīng)為Cu-2e-Cu2+,石墨電極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-4OH-,故C錯誤,D正確。答案:D6.(2012年浙江理綜,10,6分)以鉻酸鉀為原料,電化學(xué)法制備重鉻酸鉀的實驗裝置示意圖如下:下列說法不正確的是()A.在陰極室,發(fā)生的電極反應(yīng)為:2H2O+2e-2OH-+H2↑B.在陽極室,通電后溶液逐漸由黃色變?yōu)槌壬?是因為陽極區(qū)H+濃度增大,使平衡2CrQUOTE+2H+Cr2QUOTE+H2O向右移動C.該制備過程中總反應(yīng)的化學(xué)方程式為4K2CrO4+4H2O2K2Cr2O7+4KOH+2H2↑+O2↑D.測定陽極液中K和Cr的含量,若K與Cr的物質(zhì)的量之比(nK/nCr)為d,則此時鉻酸鉀的轉(zhuǎn)化率為1-QUOTE解析:陰極室陽離子有K+、H+,H+得電子生成H2,A正確;陽極室是OH-失電子,造成H+濃度增大,平衡右移,Cr2QUOTE濃度增大,溶液顯橙色,B正確;根據(jù)兩電極反應(yīng)和平衡移動,C正確;設(shè)平衡后K2CrO4、K2Cr2O7物質(zhì)的量分別為x、y,則QUOTE=d,QUOTE=QUOTE,鉻酸鉀轉(zhuǎn)化率:QUOTE=QUOTE=2-d,D錯。答案:D7.(2011年大綱全國理綜,10,6分)用石墨作電極電解CuSO4溶液。通電一段時間后,欲使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài),應(yīng)向溶液中加入適量的()A.CuSO4 B.H2OC.CuO D.CuSO4·5H2O解析:電解中陽極產(chǎn)生O2,陰極產(chǎn)生Cu,使其恢復(fù)到起始狀態(tài)原則為出什么加什么,因此需加入CuO,故選C。答案:C8.(2011年新課標(biāo)全國理綜,11,6分)鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池,放電時的總反應(yīng)為:Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2下列有關(guān)該電池的說法不正確的是()A.電池的電解液為堿性溶液,正極為Ni2O3、負(fù)極為FeB.電池放電時,負(fù)極反應(yīng)為Fe+2OH--2e-Fe(OH)2C.電池充電過程中,陰極附近溶液的pH降低D.電池充電時,陽極反應(yīng)為2Ni(OH)2+2OH--2e-Ni2O3+3H2O解析:由總反應(yīng)知,得電子的為正極(Ni2O3),失電子的為負(fù)極(Fe),A項正確;由總反應(yīng)知介質(zhì)為堿性溶液,負(fù)極反應(yīng)為Fe-2e-+2OH-Fe(OH)2,B項正確;電池充電時陰極反應(yīng)Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-,pH會增大,C項錯誤;電池充電時Ni(OH)2作陽極,失電子變?yōu)镹i2O3,D項正確。答案:C9.(2013年山東理綜,28,12分)金屬冶煉與處理常涉及氧化還原反應(yīng)。(1)由下列物質(zhì)冶煉相應(yīng)金屬時采用電解法的是。

a.Fe2O3 b.NaCl c.Cu2S d.Al2O3(2)輝銅礦(Cu2S)可發(fā)生反應(yīng):2Cu2S+2H2SO4+5O24CuSO4+2H2O,該反應(yīng)的還原劑是。當(dāng)1molO2發(fā)生反應(yīng)時,還原劑所失電子的物質(zhì)的量為mol。向CuSO4溶液中加入鎂條時有氣體生成,該氣體是。

(3)如圖為電解精煉銀的示意圖,(填“a”或“b”)極為含有雜質(zhì)的粗銀,若b極有少量紅棕色氣體產(chǎn)生,則生成該氣體的電極反應(yīng)式為。

(4)為處理銀器表面的黑斑(Ag2S),將銀器浸于鋁質(zhì)容器里的食鹽水中并與鋁接觸,Ag2S轉(zhuǎn)化為Ag,食鹽水的作用是。

解析:(1)根據(jù)金屬活動性順序,活動性較強(qiáng)金屬Na、Al冶煉用電解法;(2)反應(yīng)物Cu2S中,Cu、S元素化合價+1、-2價變?yōu)樯晌顲uSO4中+2、+6價,Cu2S為還原劑,O2中O元素由0價降為-2價,O2是氧化劑,1molO2發(fā)生反應(yīng)得到4mol電子,還原劑Cu2S必然失去4mol電子;CuSO4溶液中Cu2+水解顯酸性,加入鎂條反應(yīng)生成H2;(3)電解精煉銀時,粗銀作陽極,與電源正極相連,若與電源負(fù)極相連的陰極b電極有紅棕色NO2氣體產(chǎn)生,只能是NQUOTE+2H++e-NO2+H2O。(4)銀器浸入盛有食鹽水的鋁質(zhì)容器里形成原電池,食鹽水的作用是形成原電池的條件之一,做電解質(zhì)溶液。答案:(1)b、d(2)Cu2S4H2(3)aNQUOTE+2H++e-NO2+H2O(4)做電解質(zhì)溶液(或?qū)щ?10.(2013年重慶理綜,11,14分)化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中起著十分重要的作用。催化反硝化法和電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。(1)催化反硝化法中,H2能將NQUOTE還原為N2。25℃時,反應(yīng)進(jìn)行10min,溶液的pH由7變?yōu)?2。①N2的結(jié)構(gòu)式為。

②上述反應(yīng)離子方程式為,

其平均反應(yīng)速率v(NQUOTE)為mol·L-1·min-1。

③還原過程中可生成中間產(chǎn)物NQUOTE,寫出3種促進(jìn)NQUOTE水解的方法。

(2)電化學(xué)降解NQUOTE的原理如圖所示。①電源正極為(填“A”或“B”),

陰極反應(yīng)式為。

②若電解過程中轉(zhuǎn)移了2mol電子,則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm左-Δm右)為g。

解析:(1)①N2分子中含共價三鍵,結(jié)構(gòu)式為;②由溶液的pH變化可知H2與NQUOTE反應(yīng)的另一產(chǎn)物為OH-,再由電子守恒和質(zhì)量守恒得:5H2+2NQUOTEN2+2OH-+4H2O,v(NQUOTE)=v(OH-)=QUOTE=0.001mol·L-1·min-1;③由NQUOTE+H2OHNO2+OH-和水解原理知,加熱、加水稀釋、加酸降低溶液的pH均可促進(jìn)NQUOTE的水解。(2)①由圖知NQUOTE得電子轉(zhuǎn)化為N2,故B為負(fù)極,則A為正極,陰極的電極反應(yīng)式為:2NQUOTE+6H2O+10e-N2↑+12OH-,由電極反應(yīng)式可知,通過2mol電子,溶液減少的質(zhì)量為5.6g(N2),同時有2molH+通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè),故右側(cè)溶液減少3.6g。②正極發(fā)生的反應(yīng)為4OH--4e-O2↑+2H2O,每通過2mol電子,生成16gO2,同時有2molH+通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè),使左側(cè)溶液質(zhì)量減少18g,故兩側(cè)溶液減少的質(zhì)量差為14.4g。答案:(1)①②2NQUOTE+5H2N2+2OH-+4H2O0.001③加酸,升高溫度,加水(2)①A2NQUOTE+6H2O+10e-N2↑+12OH-②14.411.(2012年重慶理綜,29,14分)尿素[CO(NH2)2]是首個由無機(jī)物人工合成的有機(jī)物。(1)工業(yè)上尿素由CO2和NH3在一定條件下合成,其反應(yīng)方程式為。

(2)當(dāng)氨碳比QUOTE=4時,CO2的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化關(guān)系如圖1所示。①A點的逆反應(yīng)速率v逆(CO2)B點的正反應(yīng)速率v正(CO2)(填“大于”、“小于”或“等于”)。

②NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為。

(3)人工腎臟可采用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素,原理如圖2。①電源的負(fù)極為(填“A”或“B”)。

②陽極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為、

。

③電解結(jié)束后,陰極室溶液的pH與電解前相比將;若兩極共收集到氣體13.44L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則除去的尿素為g(忽略氣體的溶解)。

解析:(1)根據(jù)原子守恒可寫出反應(yīng)方程式:CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O。(2)由圖像可知A點時反應(yīng)仍向正向進(jìn)行,所以A點v逆(CO2)小于B點v正(CO2)。根據(jù)反應(yīng):CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O起始量 1mol 4mol轉(zhuǎn)化量 0.6mol 1.2mol所以NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為:QUOTE×100%=30%。(3)左側(cè)由2Cl-→Cl2發(fā)生氧化反應(yīng),連電源正極,所以電源負(fù)極為B。陽極首先發(fā)生反應(yīng):2Cl--2e-Cl2↑。生成Cl2將尿素氧化:CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl。陰極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為:2H++2e-H2↑,但由質(zhì)子交換膜可知陽極生成H+向陰極移動,最終使陰極室溶液的pH不變。根據(jù)CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl,可知,當(dāng)有3molCl2參加反應(yīng)時,陽極上生成2mol氣體,陰極上生成3molH2。即:共生成5mol氣體,13.44L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)混合氣體為0.6mol。推出參加反應(yīng)的Cl2為0.36mol。由:CO(NH2)2～3Cl2,知n[CO(NH2)2]=0.12mol,m[CO(NH2)2]=0.12mol×60g/mol=7.2g。答案:(1)2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O(2)①小于②30%(3)①B②2Cl--2e-Cl2↑CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl③不變7.212.(2010年大綱全國理綜Ⅱ,29,15分)如圖是一個用鉑絲作電極,電解稀的MgSO4溶液的裝置,電解液中加有中性紅指示劑,此時溶液呈紅色。(指示劑的pH變色范圍:6.8～8.0,酸色—紅色,堿色—黃色)回答下列問題:(1)下列關(guān)于電解過程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是(填編號);

①A管溶液由紅變黃;②B管溶液由紅變黃;③A管溶液不變色;④B管溶液不變色;(2)寫出A管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式:

;

(3)寫出B管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式:;

(4)檢驗a管中氣體的方法是

;

(5)檢驗b管中氣體的方法是

;

(6)電解一段時間后,切斷電源,將電解液倒入燒杯內(nèi)觀察到的現(xiàn)象是。

解析:A與電源負(fù)極相連,為陰極,B與電源正極相連,為陽極,溶液中H+、OH-分別在A、B兩極上放電,反應(yīng)式為:A極:2H++2e-H2↑(或2H2O+2e-2OH-+H2↑)B極:4OH--4e-O2↑+2H2O則A極附近會產(chǎn)生OH-(水電離出來的),B極附近會產(chǎn)生H+(水電離出來的),所以A管溶液由紅變黃,B管溶液不變色;同時Mg2+向A極移動,與產(chǎn)生的OH-生成Mg(OH)2沉淀,SQUOTE向陽極(B極)移動,相當(dāng)于生成H2SO4,當(dāng)把電解液倒入燒杯中時,H2SO4與Mg(OH)2混合,Mg(OH)2會溶解。答案:(1)①④(2)2H++2e-H2↑(或2H2O+2e-2OH-+H2↑),Mg2++2OH-Mg(OH)2↓(3)4OH--4e-2H2O+O2↑(寫2H2O-4e-4H++O2↑也可)(4)用拇指按住管口,取出試管,靠近火焰,放開拇指,有爆鳴聲,管口有藍(lán)色火焰(5)用拇指按住管口,取出試管,放開拇指,將帶有火星的木條伸入試管內(nèi)會復(fù)燃(6)溶液呈紅色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)金屬的腐蝕與防護(hù)1.(2013年北京理綜,7,6分)下列金屬防腐的措施中,使用外加電流的陰極保護(hù)法的是()A.水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極B.金屬護(hù)欄表面涂漆C.汽車底盤噴涂高分子膜D.地下鋼管連接鎂塊解析:水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極,為陰極,從而得以保護(hù),A正確;金屬護(hù)欄表面涂漆是隔絕金屬護(hù)欄與空氣接觸,減緩金屬護(hù)欄的腐蝕,B錯誤;汽車底盤噴涂高分子膜也是隔絕與空氣的接觸,C錯誤;地下鋼管連接鎂塊,形成了原電池,屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法,D錯誤。答案:A2.(2012年山東理綜,13,4分)下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是()A.圖a中,插入海水中的鐵棒,越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重B.圖b中,開關(guān)由M改置于N時,Cu-Zn合金的腐蝕速率減小C.圖c中,接通開關(guān)時,Zn腐蝕速率增大,Zn上放出氣體的速率也增大D.圖d中,Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的解析:圖a中,鐵棒發(fā)生電化學(xué)腐蝕,越靠近底端的部分與O2接觸少,腐蝕程度越輕,A錯誤。圖b中,開關(guān)連接M、N時均構(gòu)成原電池,但置于M時,是Cu-Zn合金中的Zn被腐蝕;而置于N時,Zn棒和Cu-Zn合金構(gòu)成原電池時,保護(hù)了有銅的這一極(Cu-Zn合金),B正確。圖c中接通開關(guān)時構(gòu)成原電池,Zn腐蝕速率增大,但是H2在Pt電極上放出,C錯誤。圖d中,酸性干電池的放電主要是由NH4Cl產(chǎn)生的H+的氧化作用引起的。答案:B3.(2012年海南化學(xué),10,4分)下列敘述錯誤的是()A.生鐵中含有碳,抗腐蝕能力比純鐵弱B.用錫焊接的鐵質(zhì)器件,焊接處易生銹C.在鐵制品上鍍銅時,鍍件為陽極,銅鹽為電鍍液D.鐵管上鑲嵌鋅塊,鐵管不易被腐蝕解析:A中構(gòu)成Fe—C原電池抗腐蝕能力減弱;在鐵制品上鍍銅時,鍍件應(yīng)為陰極,銅作陽極,C項符合題意;鐵管上鑲嵌鋅塊,構(gòu)成的原電池中Fe作正極,受到保護(hù)。答案:C4.(2011年浙江理綜,10,6分)將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上,一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗,在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b),如圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣處少。下列說法正確的是()A.液滴中的Cl-由a區(qū)向b區(qū)遷移B.液滴邊緣是正極區(qū),發(fā)生的電極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-4OH-C.液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕,生成的Fe2+由a區(qū)向b區(qū)遷移,與b區(qū)的OH-形成Fe(OH)2,進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹D.若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板,在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液,則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為:Cu-2e-Cu2+解析:液滴下氧氣含量比邊緣少,則形成原電池時邊緣處(b)為正極,中心(a)為負(fù)極,(b)電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O4OH-,(a)電極反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+,所以Fe2+、Na+移向(b)區(qū),Cl-移向(a)區(qū),所以A項錯誤,B項正確;Fe因發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕,C項錯誤;銅和鐵形成原電池,Fe為負(fù)極,電極反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+,D項錯誤。答案:B5.(2010年上海綜合能力測試,11,3分)鐵是用途最廣的金屬材料之一。為探究鐵的化學(xué)性質(zhì),某同學(xué)將盛有生鐵屑的試管塞上蓬松的棉花,然后倒置在水中(如圖所示)。數(shù)天后,他觀察到的現(xiàn)象是()A.鐵屑不生銹,試管內(nèi)液面上升B.鐵屑不生銹,試管內(nèi)液面高度不變C.鐵屑生銹,試管內(nèi)液面上升D.鐵屑生銹,試管內(nèi)液面高度不變解析:從圖示知,此裝置中發(fā)生吸氧腐蝕,鐵作負(fù)極,雜質(zhì)C作正極,電極反應(yīng)QUOTEFe2++2OH-Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,Fe(OH)3脫去一部分水生成Fe2O3·xH2O,即鐵銹的主要成分,反應(yīng)中消耗試管中的O2,故液面上升。答案:C6.(2010年北京理綜,6,6分)下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說法正確的是()A.鋼管與電源正極連接,鋼管可被保護(hù)B.鐵遇冷濃硝酸表面鈍化,可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕C.鋼管與銅管露天堆放在一起時,鋼管不易被腐蝕D.鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時,負(fù)極反應(yīng)是Fe-3e-Fe3+解析:對鋼鐵制品進(jìn)行電化學(xué)防腐時,需接電源的負(fù)極,接正極會加快腐蝕,A錯誤;鐵鈍化的兩個前提是常溫、濃HNO3或濃H2SO4,鈍化的結(jié)果是表面形成致密氧化膜,B正確;鋼管與銅管堆放在一起,當(dāng)形成原電池時,鋼管作負(fù)極,腐蝕加快,C錯誤;鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時,Fe只能失去2個電子生成Fe2+,Fe-2e-Fe2+,D錯誤。答案:B7.(2013年廣東理綜,33,17分)化學(xué)實驗有助于理解化學(xué)知識,形成化學(xué)觀念,提高探究與創(chuàng)新能力,提升科學(xué)素養(yǎng)。(1)在實驗室中用濃鹽酸與MnO2共熱制取Cl2并進(jìn)行相關(guān)實驗。①下列收集Cl2的正確裝置是。

②將Cl2通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是。

③設(shè)計實驗比較Cl2和Br2的氧化性,操作與現(xiàn)象是:取少量新制氯水和CCl4于試管中,

。

(2)能量之間可以相互轉(zhuǎn)化:電解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,而原電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計兩種類型的原電池,探究其能量轉(zhuǎn)化效率。限選材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);銅片,鐵片,鋅片和導(dǎo)線。①完成原電池甲的裝置示意圖(見右圖),并作相應(yīng)標(biāo)注。要求:在同一燒杯中,電極與溶液含相同的金屬元素。②銅片為電極之一,CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液,只在一個燒杯中組裝原電池乙,工作一段時間后,可觀察到負(fù)極。

③甲、乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是,其原因是

。

(3)根據(jù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法原理,為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕,在(2)的材料中應(yīng)選作陽極。

解析:(1)①Cl2有毒,且密度比空氣大,只有C裝置合理。②Cl2通入水中,所得溶液中含氯的粒子有:Cl2、HClO、ClO-、Cl-,但具有氧化性的只有HClO、Cl2、ClO-。③通過Cl2與NaBr的置換反應(yīng)來比較氧化性的強(qiáng)弱,當(dāng)Cl2能置換出Br2時,Br2會溶解在四氯化碳中,而使下層溶液變?yōu)槌壬?2)①根據(jù)電子的流向可知,左邊的燒杯中的電極為負(fù)極,右邊燒杯中電極為正極,在原電池中活潑金屬做負(fù)極,故左邊燒杯中盛有ZnSO4溶液,以鋅片作負(fù)極,右邊燒杯中盛有CuSO4溶液,以銅片作正極。左邊也可用FeSO4溶液及鐵片。②由題中信息可知,在原電池中,銅片一定作正極,另一極作負(fù)極,負(fù)極材料逐漸溶解,表面有紅色固體析出。③以鐵片和銅片作電極為例,如果不用鹽橋,則除了電化學(xué)反應(yīng)外還發(fā)生鐵和銅離子的置換反應(yīng),反應(yīng)放熱,會使一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能,使其不能完全轉(zhuǎn)化為電能,而鹽橋的使用,可以避免鐵和銅離子的接觸,從而避免置換反應(yīng)的發(fā)生,避免化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能,提高電池效率。(3)以被保護(hù)的金屬作陰極,活潑性強(qiáng)的金屬作陽極,因此應(yīng)選鋅片作陽極。答案:(1)①C②HClO、Cl2、ClO-③用膠頭滴管向試管中滴加溴化鈉溶液,振蕩使其充分反應(yīng),發(fā)現(xiàn)溶液出現(xiàn)分層現(xiàn)象,下層溶液變?yōu)槌壬?2)①②電極逐漸溶解,表面有紅色固體析出③甲負(fù)極不和銅離子接觸,避免了銅離子直接與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)而使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能(3)鋅片8.(2010年山東理綜,29,14分)對金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理,可延長其使用壽命。(1)以下為鋁材表面處理的一種方法:①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜,堿洗時常有氣泡冒出,原因是

(用離子方程式表示)。

為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列試劑中的。

a.NH3 b.CO2 c.NaOH d.HNO3②以鋁材為陽極,在H2SO4溶液中電解,鋁材表面形成氧化膜,陽極電極反應(yīng)式為

。

取少量廢電解液加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀,產(chǎn)生沉淀的原因是

。

(2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕,電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是。

(3)利用如圖裝置,可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若X為碳棒,為減緩鐵的腐蝕,開關(guān)K應(yīng)置于處。

若X為鋅,開關(guān)K置于M處,該電化學(xué)防護(hù)法稱為。

解析:(1)①有氣泡冒出是因為2Al+2OH-+2H2O2AlQUOTE+3H2↑;因堿洗槽液中有AlQUOTE,故應(yīng)通入CO2來回收Al(OH)3,發(fā)生反應(yīng)2AlQUOTE+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+CQUOTE或AlQUOTE+CO2+2H2OHCQUOTE+Al(OH)3↓;②鋁為陽極,會發(fā)生氧化反應(yīng),表面形成氧化膜,必須有水參加,所以電極反應(yīng)式為:2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+;由于存在Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,加入NaHCO3后發(fā)生:HCQUOTE+H+H2O+CO2↑,消耗H+,使上述平衡右移,產(chǎn)生Al(OH)3沉淀。(2)用銅作電極可及時補(bǔ)充電鍍液中消耗的Cu2+,保持其濃度恒定。(3)考查金屬的防護(hù),X為碳棒時,K置于N處,Fe作陰極被保護(hù),若開關(guān)K置于M處,形成原電池,鋅作負(fù)極,為犧牲陽極的陰極保護(hù)法。答案:(1)2Al+2OH-+2H2O2AlQUOTE+3H2↑b②2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+HCQUOTE與H+反應(yīng)使H+濃度減小,使Al3+的水解平衡向右移動,產(chǎn)生Al(OH)3沉淀(合理即可)(2)補(bǔ)充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+濃度恒定(3)N犧牲陽極的陰極保護(hù)法原電池原理及其應(yīng)用1.(2013茂名一模)研究小組分別用鋅片、鋁片、Cu和稀硫酸進(jìn)行原電池的相關(guān)的探究,所得部分實驗數(shù)據(jù)如下,下列說法正確的是()A.實驗Ⅰ中,甲電極反應(yīng)為:2H++e-H2↑B.實驗Ⅱ中,H+向Al定向遷移C.兩組實驗溶液的pH均增大D.實驗Ⅱ中,電子由銅轉(zhuǎn)移到鋁解析:鋅片、鋁片、Cu和稀硫酸組成的兩個原電池,Cu(電極乙)為正極,鋅片、鋁片(電極甲)均為負(fù)極。實驗Ⅰ中,溶液中的氫離子在正極(電極乙)得到電子:2H++2e-H2↑,A錯誤;實驗Ⅱ中,H+向正極(Cu電極)定向遷移,B錯誤;兩組實驗中均是氫離子在正極放電,氫離子濃度減小,溶液pH均增大,C正確;原電池中電子由負(fù)極(Al)通過導(dǎo)線流向正極(Cu),D錯誤。答案:C2.(2012合肥質(zhì)檢)一種新型燃料電池,一極通入空氣,另一極通入丁烷氣體;電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體,在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2-。下列對該燃料電池說法正確的是()A.在熔融電解質(zhì)中,O2-由負(fù)極移向正極B.通入空氣的一極是正極,電極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-4OH-C.通入丁烷的一極是負(fù)極,電極反應(yīng)為:C4H10+26e-+13O2-4CO2+5H2OD.在電池反應(yīng)中,每消耗1mol氧氣,理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體為QUOTEL解析:原電池中陰離子移向負(fù)極,A項錯誤;根據(jù)題意,熔融狀態(tài)下電解質(zhì)可傳導(dǎo)O2-,所以O(shè)2得e-生成O2-,正極反應(yīng)為O2+4e-2O2-,B項錯誤;由題意知,總反應(yīng)方程式為丁烷燃燒的方程式:C4H10+6.5O24CO2+5H2O,總反應(yīng)式-正極反應(yīng)式=負(fù)極反應(yīng)式,則負(fù)極反應(yīng)式為:C4H10-26e-+13O2-4CO2+5H2O,C項錯誤;由6.5O2～4CO2,知D正確。答案:D3.(2013江南十校模擬)鎂燃料電池作為一種高能化學(xué)電源,具有良好的應(yīng)用前景。下圖是鎂—空氣燃料電池工作原理示意圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是()A.該電池Mg作負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)B.該電池的正極反應(yīng)式為:O2+2H2O+4e-4OH-C.電池工作時,電子通過導(dǎo)線由碳電極流向Mg電極D.當(dāng)電路中通過0.2mol電子時,消耗的O2體積為1.12L解析:電解質(zhì)溶液為NaCl中性溶液,所以正極反應(yīng)類似吸氧腐蝕的正極反應(yīng),為O2+2H2O+4e-4OH-,B正確;負(fù)極反應(yīng)為:2Mg-4e-+4OH-2Mg(OH)2,Mg被氧化,A錯;原電池中,電子由負(fù)極流向正極,C錯;D中O2未指定標(biāo)準(zhǔn)狀況,所以無法計算其體積。答案:B電解原理及應(yīng)用4.(2013廣東湛江模擬)關(guān)于下列各裝置圖的敘述中,不正確的是()A.用裝置①精煉銅,則a極為精銅,電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液B.裝置②的總反應(yīng)是:Fe+2Fe3+3Fe2+C.裝置③中鋼閘門應(yīng)與外接電源的負(fù)極相連D.裝置④中的鐵釘幾乎沒被腐蝕解析:根據(jù)電流的方向知a為陽極,電解精煉銅時a極應(yīng)為粗銅,A項錯誤;根據(jù)②圖負(fù)極發(fā)生反應(yīng):Fe-2e-Fe2+,正極發(fā)生反應(yīng):2Fe3++2e-2Fe2+,B項正確;鋼閘門與直流電源的負(fù)極相連能被保護(hù)起來,C項正確;④由于濃H2SO4有吸水作用,鐵釘周圍沒有水,所以鐵釘幾乎沒被腐蝕,D項正確。答案:A5.(模擬題組合)下列敘述正確的是()A.(2013汕頭一模)電鍍時,通常把待鍍的金屬制品作陽極B.(2013汕頭一模)氯堿工業(yè)是電解熔融的NaCl,在陽極能得到Cl2C.(2013江門佛山聯(lián)考)用Cu作電極電解H2O,陽極反應(yīng)為:4OH--4e-2H2O+O2↑D.(2013江門佛山聯(lián)考)鐵片表面鍍鋅,鐵片接電源負(fù)極解析:電鍍時,鍍件作陰極,鍍層金屬作陽極,A錯誤,D正確;氯堿工業(yè)是電解飽和的NaCl溶液,B錯誤;用Cu作電極電解H2O,Cu不是惰性電極,Cu作電極陽極時,Cu電極溶解:Cu-2e-Cu2+,C錯誤。答案:D6.(雙選題)(2013廣州調(diào)研)某小組為研究電化學(xué)原理,設(shè)計如圖裝置,下列敘述正確的是()A.若a和b為石墨,通電后a電極上發(fā)生的反應(yīng)為2Cl--2e-Cl2↑B.若a和b為石墨,通電后b電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C.若a為銅,b為鐵,通電后a電極質(zhì)量增加D.若a為銅,b為鐵,通電后Cu2+向鐵電極移動解析:裝置為電解池,電解CuCl2溶液,a為陽極,b為陰極,若a和b為石墨電極,通電后,a電極上Cl-放電,A正確;b為陰極,通電后b電極上發(fā)生還原反應(yīng),B錯誤;若a為銅,銅為陽極,通電后Cu電極溶解,a電極質(zhì)量減少,C錯誤;電解池通電后,陽離子向陰極(即鐵電極)移動,D正確。答案:AD金屬的腐蝕與防護(hù)7.(2013邯鄲一中質(zhì)檢)如圖所示,各燒杯中盛有海水,鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為()A.②①③④⑤⑥ B.⑤④②①③⑥C.⑤④③①②⑥ D.⑤③②④①⑥解析:在同一電解質(zhì)溶液中,金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下:電解池的陽極>原電池的負(fù)極(兩極材料的活潑性差別越大,氧化還原反應(yīng)的速率越快)>化學(xué)腐蝕>犧牲陽極的陰極保護(hù)法>外接電源的陰極保護(hù)法。答案:B8.(2012安徽江南十校聯(lián)考)如圖裝置中,小試管內(nèi)為紅墨水,帶有支管的U形管中盛有pH=4的雨水和生鐵片。經(jīng)觀察,裝置中有如下現(xiàn)象:開始時插在小試管中的導(dǎo)管內(nèi)的液面下降,一段時間后導(dǎo)管內(nèi)的液面回升,略高于U形管中的液面。以下有關(guān)解釋合理的是()A.生鐵片中的碳是原電池的負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)B.雨水酸性較強(qiáng),生鐵片始終發(fā)生析氫腐蝕C.墨水液面回升時,正極反應(yīng)式為:O2+2H2O+4e-4OH-D.U形管中溶液pH逐漸減小解析:本題主要考查了鋼鐵腐蝕中的析氫腐蝕和吸氧腐蝕。生鐵片中的碳是正極,A錯誤;生鐵片先發(fā)生析氫腐蝕,后發(fā)生吸氧腐蝕,B錯誤;墨水液面回升時,裝置內(nèi)壓強(qiáng)減小,正極發(fā)生吸氧腐蝕,C正確;隨著生鐵片的腐蝕,U形管中溶液的pH變大,D錯誤。答案:C9.(雙選題)(2013佛山一模)如