原电池、电解池及其应用---教师解析版

专题专题 原电池 电解池及其应用原电池 电解池及其应用 考点突破 考点考点 1 1 构成原电池的条件构成原电池的条件 1 要有活动性不同的两个电极 一种金属与另一种金属或石墨或不 溶性的金属氧化物 2 要有电解质溶液 3 两电极浸入电解质溶液且用导线连接或直接接触 考点考点 2 2 原电池 电解 镀 池电极名称的确定原电池 电解 镀 池电极名称的确定 1 确定原电池电极名称的方法 方法一 根据电极材料的性质确定 通常是 1 对于金属 金属电极 活泼金属是负极 不活泼金属是正极 2 对于金属 非金属电极 金属是负极 非金属是正极 如干电池等 3 对于金属 化合物电极 金属是负极 化合物是正极 方法二 根据电极反应的本身确定 失电子的反应 氧化反应 负极 得电子的反应 还原反应 正极 2 确定电解 镀 池电极名称的方法 方法一 与外电源正极连接的一极是阳极 与负极连接的一极是阴极 方法二 电极上发生氧化反应的是阳极 发生还原反应的是阴极 考点考点 3 3 原电池和电解池的比较原电池和电解池的比较 电解池 电能 化学能 以活泼材料作阳极电池原电池 化学能 电能 以惰性材 料作阳极电镀铜电解精炼铜 装置 举例 形成 条件 活动性不同的两个电极 电极插入电解质溶液中形成闭 合回路 两极有自发的氧化还原反应 两电极与直流电源相连 两电极插入电解质溶液中 形成闭合回路 电极 名称 负级 较活泼的金属或还原剂 正极 较不活泼金属或氧化剂 阳极 连电源正 极 阴极 连电源负 极 阳极 镀层金属 阴极 镀件 溶液 含镀层金属离子 阳极 不纯金属 阴极 纯金属 溶液 含金属离子 电极 反应 负极 氧化反应 金属失电子 正极 还原反应 阳离子得电 子 阳极 氧化反应 先活泼电极失电子 后溶液中阴离子失电子 阴极 还原反应 溶液中阳离子得电子 电子 流向 负极正极 经导线 阳极电源正极 电源负极阴极 经导线 经导线 溶液中离子流向 阴离子移动方向与电子相同 考点考点 4 4 根据总反应式设计原电池根据总反应式设计原电池 1 可设计成原电池的反应一般应满足如下条件 1 反应放热 2 属于氧化还原反应 2 步骤 首先标明电子转移方向 根据电子转移方向判断正负极材料 失电子的为负极 得 电子的为正极 其次选择相应的物质构成两个半电池 失电子金属和对应的产物构成一个半 电池 得电子的离子和一较不活泼的金属或石墨构成另一半电池 最后用盐桥和导线组成闭合 回路 例如将 Fe 2FeCl3 3FeCl2 设计成原电池装置 分析 Fe 作负极 FeCl3 作电解液 可设计成如下两种装置 考点考点 5 5 金属的腐蚀金属的腐蚀 1 金属腐蚀的实质 金属原子失去电子被氧化而消耗的过程 2 金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀 3 化学腐蚀实质 金属和非电解质或其它物质相接触直接发生 氧化还原反应而引起的腐蚀 其腐蚀过程没有电流产生 4 电化学腐蚀实质 不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应 过程有电流产生 5 腐蚀的常见类型 1 析氢腐蚀 在酸性条件下 正极发生 2H 2e H2 反应 2 吸氧腐蚀 在极弱酸或中性条件下 正极发生 2H2O O2 4e 4OH 反应 若负极金属不与电解质溶液发生直接的反应 则形成吸氧腐蚀的原电池反应 如生铁浸入食盐 水中 会形成许多微小的原电池 6 在同一电解质溶液中 金属腐蚀的快慢可用下列原则判断 电解原理引起的腐蚀 原电池 引起的腐蚀 化学腐蚀 有防护措施的腐蚀 考点考点 6 6 分析电极反应及其产物分析电极反应及其产物 原电池 负极 M ne Mn 正极 1 酸性溶液中 2H 2e H2 2 不活泼金属盐溶液 Mn ne M 3 中性 弱酸性条件下 2H2O O2 4e 4OH 电解 镀 池 阳极 1 若阳极是由活性材料 除 C Pt Au 等以外的其它金属 做成 阳极反应是阳极金属失去电子而被氧化成阳离子 2 若阳极是由 C Pt Au 等惰性材料做 成 阳极反应则是电解液中阴离子在阳极失去电子被氧化 阴离子失去电子能力大小顺序为 I Br Cl OH 含氧酸根 F 阴极 阴极反应一般是溶液中的阳离子得电子的还原反应 阳离子得电子能力大小顺序为 Ag Hg2 Fe3 Cu2 H Pb2 Fe2 Zn2 Al3 Mg2 Na Ca2 K 必须注意的是 电镀时通 过控制条件 Fe2 和 Zn2 得电子的能力强于 H 考点 7 电解实例及规律 电解液溶质类别电解总反应式相当于电解溶液 pH NaOH 溶液强碱升高 H2SO4溶液含氧酸降低 Na2SO4溶液活泼金属的含氧酸盐 2H2O2H2 O2 电解 水 不变 CuCl2溶液不活泼金属无氧酸盐 CuCl2 Cu Cl2 接近 7 HCl 溶液无氧酸 2HCl H2 Cl2 电解质本身 升高 NaCl 溶液活泼金属的无氧酸盐 2NaCl 2H2O H2 2NaOH Cl2 升高 CuSO4 溶液不活泼金属含氧酸盐 2CuSO4 2H2O 2Cu O2 2H2SO4 电解质与水 降低 NaCl 熔融 2NaCl 2Na Cl2 Al2O3 熔融 离子化合物 2Al2O3 4Al 3O2 电解质本身 专题专题 原电池 电解池及其应用原电池 电解池及其应用 2013 12 14 2013 12 14 1 将 NaCl 溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上 一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区 a 已 被腐蚀而变暗 在液滴外沿形成棕色铁锈环 b 如图所示 导致该现象的 主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少 下列说法正确的是 A 液滴中的 Cl 由 a 区向 b 区迁移 B 液滴边缘是正极区 发生的电极反应为 O2 2H2O 4e 4OH C 液滴下的 Fe 因发生还原反应而被腐蚀 生成的 Fe2 由 a 区向 b 区迁移 与 b 区的 OH 形 成 Fe OH 2 进一步氧化 脱水形成铁锈 D 若改用嵌铜螺丝钉的铁板 铜铁接触处滴加 NaCl 溶液 则负极电极反应 Cu 2e Cu2 答案 B 解析 NaCl 溶液滴到一块光亮清洁的铁板表面上 一段时间后在液滴覆盖的圆周 中心区 a 被腐蚀变暗 实际上是发生了吸氧腐蚀 这时 负极电极反应为 Fe 2e Fe2 发生氧化反应 正极电极反应为 O2 2H2O 4e 4OH 发生还原反应 在液滴外沿 由于 Fe2 2OH Fe OH 2 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 形成了棕色铁锈环 b 若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板 在铜铁接触处滴加 NaCl 溶液 由于 Fe 的金属活动性比铜强 Fe 仍为负极 负极发生的电极反应为 Fe 2e Fe2 又根据在原电池中 阳离子移向正极 阴离子移向负极的规律 Cl 应由 b 区向 a 区迁移 所以 A C D 选项均错误 B 选项正确 2 下列四个常用电化学装置的叙述中 正确的是 A 图 I 所示电池中 Mn02的作 用是催化剂 B 图 II 所示电池放电过程中 硫酸浓度不断增大 C 图 III 所示装置工作过程中 电解质溶液中 Cu2 浓度始终不变 D 图 IV 所示电池中 Ag20 是氧化剂 电池工作过程中还原为 Ag 答案 D 3 根据下图 下列判断中正确的是 A 烧杯 a 中的溶液 pH 升高 B 烧杯 b 中发生氧化反应 C 烧杯 a 中发生的反应为 2H 2e H2 D 烧杯 b 中发生的反应为 2Cl 2e Cl2 答案 AB 命题立意 原电池相关知识的考查 解析 题中给出的物质表明 该电池的总反应是 2Zn O2 2H2O 2Zn OH 2 a 烧杯中电 极反应为 O2 2H2O 4e 4OH b 中 Zn 2e Zn2 所以正确项为 AB 技巧点拨 原电池的题是历届常考点 本题可视为由前年高考中的铝空电池变化而来 主要 b a 是先要找到电池的总反应 反应中各电极反应 电极周围酸碱性变化 离子浓度变化及计算才 能有据可依 4 4 天津市新华中学天津市新华中学 20132013 届高三第三次月考届高三第三次月考 铁镍蓄电池又称爱迪生电池 放电时的总反应铁镍蓄电池又称爱迪生电池 放电时的总反应 为 为 Fe NiFe Ni2 2O O3 3 3H 3H2 2O FeO Fe OHOH 2 2 2Ni 2Ni OHOH 2 2下列有关该电池的说法下列有关该电池的说法不正确不正确的是的是 A A 电池的电解液为碱性溶液 正极为 电池的电解液为碱性溶液 正极为 NiNi2 2O O3 3 负极为 负极为 FeFe B B 电池放电时 负极反应为 电池放电时 负极反应为 Fe 2OHFe 2OH 2e2e Fe Fe OHOH 2 2 C C 电池充电过程中 阴极附近溶液的 电池充电过程中 阴极附近溶液的 pHpH 降低降低 D D 电池充电时 阳极反应为 电池充电时 阳极反应为 2Ni2Ni OHOH 2 2 2OH 2OH 2e2e Ni Ni2 2O O3 3 3H 3H2 2O O 5 当电解质溶液为氢氧化钾水溶液的氢氧燃料电池电解饱和碳酸钠溶液一段时间 假设电解时 温度不变且用惰性电极 下列说法正确的是 A 当电池负极消耗 m g 气体时 电解池阳极同时有 m g 气体生成 B 电池的负极反应式为 O2 2H2O 4e 4OH C 电解后 c Na2CO3 不变 且溶液中有晶体析出 D 电池中 c KOH 不变 电池中溶液 pH 变大 答案 C 解析 碱性氢氧燃料电池负极反应为 H2 2e 2OH 2H2O 正极反应为 O2 4e 2H2O 4OH 总反应式为 2H2 O2 2H2O 电解质 KOH 的物质的量不变 但因生 成水使 c KOH 减小 pH 变小 B D 错误 电解池阳极反应为 4OH 4e O2 2H2O 故 电池负极消耗 m g H2 时 电解池阳极有 8m g O2 生成 A 错误 电解饱和 Na2CO3 溶液 实际 被电解的物质为水 故电解过程中会析出 Na2CO3 10H2O 晶体 但 c Na2CO3 不变 C 正确 6 如图所示 下列关于实验现象的描述正确的是 答案 C 解析 这是一个电解装置 其中 A D 选项中是惰性电极 且电解液都含有氯离子 所以 b 电极应该放 出淡黄绿色的气体 氯气 B 选项中的 a 电极质量不变 C 选项中所组成的电解池相当于电镀池 其中 b 电极的铜溶解 质量减少 而 a 电极上析出铜 质量增加 7 下列图示中关于铜电极的连接错误的是 答案 C 解析 镀件上镀铜时 铜应做阳极 与电源正极相连 镀件做阴极 与电源负极相 连 a 电极b 电极X 溶液实验现象 A 石墨石墨CuCl2a 电极质量增加 b 电极放出无色气体 B Fe石墨KNO3a 电极质量增加 b 电极放出无色气体 C FeCuCuSO4a 电极质量增加 b 电极质量减少 D 石墨石墨HCla 电极放出无色气体 b 电极放出无色气体 8 2012 安徽卷 某兴趣小组设计如下微型实验装置 实验时 先断开 K2 闭合 K1 两极均有气 泡产生 一段时间后 断开 K1 闭合 K2 发现电流表 A 指针偏转 下列有关描述正确的是 A 断开 K2 闭合 K1时 总的离子方程式为 2H 2Cl Cl2 H2 通电 B 断开 K2 闭合 K1时 石墨电极附近溶液变红 C 断开 K1 闭合 K2时 铜电极上的电极反应为 Cl2 2e 2Cl D 断开 K1 闭合 K2时 石墨电极作正极 8 D 解析 本题考查原电池及电解池工作原理 旨在考查对知识的综合应用能力 断开 K2 闭合 K1时 装置为电解池 两极均有气泡产生 则反应为 2Cl 2H2OH2 2OH Cl2 石墨为阳极 铜为阴极 因此石墨电极处产生 电解 Cl2 在铜电极处产生 H2 附近产生 OH 溶液变红 故 A B 两项均错误 断开 K1 闭合 K2时 为原电池反应 铜电极反应为 H2 2e 2OH 2H2O 为负极 而石墨电极反应为 Cl2 2e 2Cl 为正极 故 C 项错误 D 项正确 9 山东汶城中学山东汶城中学 20132013 届高三届高三 1212 月月考月月考 如下图所示的装置 C D E F X Y 都是惰性 电极 将电源接通后 向 乙 中滴入酚酞溶液 在 F 极附近显红色 则以下说法正确的是 A 电源 B 极是负极 B 甲 乙装置的 C D E F 电极均有单质生 成 其物质的量之比为 1 2 2 2 C 欲用丙装置给铜镀银 H 应该是 Ag 电镀液 是 AgNO3溶液 D 装置丁中 Y 极附近红褐色变深 说明氢氧化 铁胶粒带正电荷 阴极 X 是阳极 Y 是阴极 C D E F 电极分别生成 O2 Cu Cl2 H2 物质的量之比是 1 2 2 2 给铜镀银 则铜做阴极 C 项错误 氢氧化铁胶粒向阴极移动 说明带正电荷 考点定位考点定位 该题考查电解池原理 电镀及胶体的电泳现象 该题考查电解池原理 电镀及胶体的电泳现象 10 按如下图所示装置进行实验 其中 C1 C2均是石墨电极 下列说法中错误的是 A 甲池中 Cu 极上有气泡放出 B 发现 a 点附近显红色 C 在 C1 C2 电极上所产生气体的体积比为 2 1 D 乙池溶液的 pH 减小 答案 C 解析 依题意 甲池为原电池 乙池为电解池 甲中锌极为负极 铜极为正极 锌失 去电子 H 在铜极得到电子析出氢气 A 正确 浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸相当于电解 池 a 极为阴极 b 极为阳极 电解饱和食盐水 在阴极区生成氢氧化钠 滤纸变红色 B 正确 乙装置中 C1 为阳极 C2 为阴极 电解稀硫酸相当于电解水 在 C1 极产生氧气 在 C2 极产生 氢气 体积比为 1 2 C 错误 电解过程中 乙中硫酸浓度增大 pH 减小 D 正确 11 河北省容城中学高三 2013 届第三次月考 如图 其中甲池的总反应式为 2CH3OH 3O2 4KOH 2K2CO3 6H2O 下列说法 正确的是 A 甲池是电能转化为化学能的装置 乙 丙池是化学能转化电能的装置 B 甲池通入 CH3OH 的电极反应为 CH3OH 6e 2H2O CO32 8H C 反应一段时间后 向乙池中加入一定量 Cu OH 2固体 能使 CuSO4溶液恢复到原浓度 D 甲池中消耗 280 mL 标准状况下 O2 此时丙池中理论上最多产生 1 45g 固体 12 辽宁省盘锦市第二高级中学 2013 届高三第二次阶段考试 以铬酸钾为原料 电化学法制 备重铬酸钾的实验装置如图 下列说法不正确的是 A 在阴极式 发生的电极反应为 2H2O 2e 2OH H2 B 阳极室通电后溶液逐渐由黄变为橙 因为阳极区 H 浓 度增大 使平衡 2 CrO42 2H Cr2O72 H2O 向右移动 C 该制备过程总反应的化学方程式为 4K2CrO4 4H2O2K2Cr2O7 4KOH 2H2 O2 D 测定阳极液中 K 和 Cr 的含量 若 K 与 Cr 的物质的量之比为d 则铬酸钾的转化率为 1 d 2 13 用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水 含 Cl Br Na Mg2 的装置如下图所示 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 电极周围首先放电的是 Br 而不是 Cl 说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者 C 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 02 g H2时 b 极周围会产生 0 04 g H2 答案 B 解析 A 项中正极反应式为 O2 4H 4e 2H2O 电解时 a 电极与原电池正极 相连 为电解池的阳极 由于 Br 的还原性强于 Cl 因此 Br 先放电 B 正确 C 项中 在 电解池内部 溶液是通过阴阳离子的定向移动导电 在整个闭合电路中 转移的电子的物质的 量相等 D 选项错误 1414 辽宁省盘锦市第二高级中学辽宁省盘锦市第二高级中学 20132013 届高三第二次阶段考试届高三第二次阶段考试 某化学兴趣小组为了探究铝电某化学兴趣小组为了探究铝电 极在原电池中的作用 设计并进行极在原电池中的作用 设计并进行 了以下一系列实验 结果记录如下 了以下一系列实验 结果记录如下 试根据表中的实验现象回答问题 1 实验 1 2 中 Al 所作的电极 正 极或负极 是否相同 填 相同 或 不相同 2 对实验 3 完成下列填空 铝为 极 电极反应式 石墨为 极 电极反应式 电池总反应式 3 实验 4 中铝作负极还是正极 理由是 写出铝电极的电极反应式 4 解释实验 5 中电流计指针偏向铝的原因 编号编号电极材料电极材料电解质溶液电解质溶液指针偏转方向指针偏转方向 1 1 MgMg AlAl稀盐酸稀盐酸偏向偏向 AlAl 2 2 AlAl CuCu稀盐酸稀盐酸偏向偏向 CuCu 3 3 AlAl C C 石墨石墨 稀盐酸稀盐酸偏向石墨偏向石墨 4 4 MgMg AlAl氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液偏向偏向 MgMg 5 5 AlAl ZnZn浓硝酸浓硝酸偏向偏向 AlAl 15 天津市新华中学 2013 届高三第三次月考 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下 2H2 g CO g CH3OH g H 90 8 kJ mol 2CH3OH g CH3OCH3 g H2O g H 23 5 kJ mol CO g H2O g CO2 g H2 g H 41 3 kJ mol 总反应 3H2 g 3CO g CH3OCH3 g CO2 g 的 H 如图甲 乙是电化学实验装置 1 若甲 乙两烧杯中均盛有饱和 NaCI 溶液 甲中石墨棒上的电极反应式 电子的移动方向为 乙中总反应的离子方程式为 Cl 移向 电极 填 Fe 或 C 将湿润的淀粉 KI 试纸放在乙烧杯上方 发现试纸先变蓝后褪色 这是因为过量的 Cl2氧化 了生成的 I2 若反应中 Cl2和 I2的物质的量之比为 5 1 且生成两种酸 该反应的化学方程式 为 2 若甲 乙两烧杯中均盛有 CuSO4溶液 甲中铁棒上的电极反应式为 如果起始时乙中盛有 200 mL pH 5 的 CuSO4溶液 25 一段时间后溶液的 pH 变为 1 若要使溶液恢复到电解前的状态 可向溶液中加入 填写物质的化学式 g 1616 辽宁省沈阳二中辽宁省沈阳二中 20132013 届高三第四次阶段测试届高三第四次阶段测试 15 15 分分 硫酸厂用煅烧黄铁矿硫酸厂用煅烧黄铁矿 FeS FeS2 2 来制来制 取硫酸 实验室利用硫酸厂烧渣取硫酸 实验室利用硫酸厂烧渣 主要成分是主要成分是 FeFe2 2O O3 3及少量及少量 FeSFeS SiOSiO2 2 制备绿矾 制备绿矾 SO SO2 2和和 O O2 2反应制取反应制取 SOSO3 3的反应原理为 的反应原理为 2SO2SO2 2 O O2 22SO2SO3 3 在一密闭容器中一定时间内达到 在一密闭容器中一定时间内达到 平衡 平衡 该反应的平衡常数表达式为 该反应的平衡常数表达式为 该反应达到平衡状态的标志是该反应达到平衡状态的标志是 A A v v SO SO2 2 v v SO SO3 3 B B 混合物的平均相对分子质量不变 混合物的平均相对分子质量不变 C C 混合气体质量不变 混合气体质量不变 D D 各组分的体积分数不变 各组分的体积分数不变 某单位利用原电池原理 用某单位利用原电池原理 用 SOSO2 2和和 O O2 2来制备硫酸 装置如图 电极来制备硫酸 装置如图 电极 为多孔的材料能吸附气体 同时也能使气体与电解质溶液充分接触 为多孔的材料能吸附气体 同时也能使气体与电解质溶液充分接触 B B 电极的电极反应式为电极的电极反应式为 溶液中溶液中 H H 的移动方向由的移动方向由 极到极到 极 极 用用 A A B B 表示表示 测定绿矾产品中含量的实验步骤 测定绿矾产品中含量的实验步骤 a a 称取 称取 5 75 7 g g 产品 溶解 配产品 溶解 配 成成 250250 mLmL 溶液溶液 b b 量取 量取 2525 mLmL 待测液于锥形瓶中待测液于锥形瓶中 c c 用硫酸酸化的 用硫酸酸化的 0 010 01 mol Lmol L KMnOKMnO4 4溶液滴溶液滴 定至终点 消耗定至终点 消耗 KMnOKMnO4 4溶液体积溶液体积 4040 mLmL 根据上述步骤回答下列问题 根据上述步骤回答下列问题 滴定时发生反应的离子方程式为滴定时发生反应的离子方程式为 完成并配平离子反应方程式完成并配平离子反应方程式 FeFe2 2 FeFe3 3 Mn Mn2 2 用硫酸酸化的用硫酸酸化的 KMnOKMnO4 4滴定终点的标志是滴定终点的标志是 计算上述产品中计算上述产品中 FeSOFeSO4 4 7H 7H2 2O O 的质量分数为的质量分数为 辽宁省沈阳二中辽宁省沈阳二中 20132013 届高三第四次阶段测试届高三第四次阶段测试 1010 分 分 22 如图 p q 为直流电源两极 A 为 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 极的电极方程式是 4 电解过程中 测得的 C D 两极上产生的气体的实验数据如下 时间 min 12345678910 阴极生成气体体积 cm3 6122029394959 697989 阳极生成气体体积 cm3 24711162126313641 仔细分析以上实验数据 请说出可能的原因是 5 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 6 当电路中通过 0 004 mol 电子时 B 电极上沉积金属 X 为 0 128 g 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 1 中 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 此试管内得 H2 4 C D 两极所得 O2 H2 体积比应该为 1 2 但实验数据由 1 3 随时间变化而增大 到达 10 分钟时约为 1 2 因为开始 O2 溶解于溶液中 5 A 极 X 2e X2 B 极 X2 2e X 两极附近 pH 不变 6 设 X 的摩尔质量为 M g mol 则 X2 2e X 2 mol M g 0 004 mol 0 128 g 得 M 64 答案 1 正 氧化 2 阳 氧气 阴 氢气 3 4OH 4e O2 2H2O 4 开始时 C D 两极气体体积比为 1 3 10 分钟时约为 1 2 说明开始时氧气溶解于溶液中 5 不变 6 64 g mol 例 3 结合右图判断 下列叙述正确的是 A I 和 II 中正极均被保护 B I 和 II 中负极反应均是 Fe 2e Fe2 C I 和 II 中正极反应均是 O2 2H2O 4e 4OH D I 和 II 中分别加入少量 K3 Fe CN 6 溶液 均有蓝色沉淀 答案 A 解析 题给装置 I II 都是原电池 活泼金属作负极 首先被腐蚀 不活泼金属作正极 被 保护 A 对 I 中负极反应式为 Zn 2e Zn2 B 错 II 中正极反应式为 2H 2e H2 C 错 I 中没有 Fe2 D 错 选 A 例 4 某小组为研究电化学原理 设计如图 2 装置 下列叙述不正确的是 A a 和 b 不连接时 铁片上会有金属铜析出 B a 和 b 用导线连接时 铜片上发生的反应为 Cu2 2e Cu C 无论 a 和 b 是否连接 铁片均会溶解 溶液从蓝色逐渐变成浅绿色 D a 和 b 分别连接直流电源正 负极 电压足够大时 Cu2 向铜电极移动 答案 D 解析 A 发生置换反应 正确 B 形成原电池 铜片作正极 溶液中 Cu2 发 生还原而析出 正确 铁片作负极失去电子形成 Fe2 溶液从蓝色逐渐变成浅绿色 所以 C 正确 D a 和 b 分别连接直流电源正 负极 a 作阳极 铜片失去电子形成为 Cu2 Cu2 向 铁电极移动 错误 例 6 甲 乙 丙 丁 戊为原子序数依次增大的短周期元素 甲 丙处于同一主族 丙 丁 戊处于同一周期 戊原子的最外层电子数是甲 乙 丙原子最外层电子数之和 甲 乙组成的 常见气体 X 能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 戊的单质与 X 反应能生成乙的单 质 同时生成两种溶于水均呈酸性的化合物 Y 和 Z 0 1 mol L 的 Y 溶液 pH 1 丁的单质既能 与丙元素最高价氧化物的水化物的溶液反应生成盐 L 也能与 Z 的水溶液反应生成盐 丙 戊 可组成化合物 M 请回答下列问题 1 戊离子的结构示意图为 2 写出乙的单质的电子式 3 戊的单质与 X 反应生成的 Y 和 Z 的物质的量之比为 2 4 反应中被氧化的物质与被还原的 物质的物质的量之比为 4 写出少量 Z 的稀溶液滴入过量 L 的稀溶液中发生反应的离子方程式 5 按右图电解 M 的饱和溶液 写出该电解池中发生反应的总反应方程式 将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中 观 察到的现象是 答案 1 2 3 2 3 AlO2 H H2O Al OH 3 17 2 8 8 N N 5 2NaCl 2H2O2NaOH Cl2 H2 酚酞溶液溶液变红 电解 解析 甲 乙组成的常见气体 X 能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 则 X 是 NH3 甲是 H 乙是 N 甲 丙处于同一主族 并且丙的原子序数大于 N 则丙是 Na 根据戊原子的最外层电子数是 甲 乙 丙原子的最外层电子数之和 则戊原子最外层电子数 1 1 5 7 则戊是 Cl 戊的单 质是 Cl2 与 NH3 反应生成乙的单质 N2 和 NH4Cl HCl 并且 0 1 mol L 1 的 Y 溶液的 pH 1 则 Y 是 NH4Cl Z 是 HCl 丁的单质能与 NaOH 溶液反应 也能与 HCl 水溶液反应 则丁是 Na 生成的盐 L 是 NaAlO2 丙 戊组成的化合物 M 为 NaCl 1 Cl 的结构示意图为 2 乙单质 N2 的电子式为 17 2 8 8 N N 3 NH3 与 Cl2 反应的化学方程式 4NH3 3Cl2 N2 2NH4Cl 4HCl 在反应中氨气做还原剂 氯气做氧化剂 被氧化的物质与被还原的物质之比为 2 3 4 将少量的盐酸滴入过量 NaAlO2 溶液中发生反应的离子方程式为 AlO2 H H2O Al OH 3 5 按右图电解饱和氯化钠溶液 反应的方程式为 2NaCl 2H2O2NaOH Cl2 H2 电 电解 解后得到 NaOH 溶液 滴入酚酞溶液中 观察到溶液变红 例 7 氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如右图所示 溶液 A 的溶质是 电解饱和食盐水的离子方程式是 电解时用盐酸控制阳极区溶液的 pH 在 2 3 用化学平衡移动原理解释盐 酸的作用 电解所用的盐水需精制 去除有影响的 Ca2 Mg2 NH4 SO42 c SO42 c Ca2 精制流程如下 淡 盐水和溶液 A 来自电解池 盐泥 a 除泥沙外 还含有的物质是 过程 I 中将 NH4 转化为 N2 的离子方程式是 BaSO4 的溶解度比 BaCO3 的小 过程 II 中除去的离子有 经过程 III 处理 要求盐水 c 中剩余 Na2SO3 的含量小于 5mg L 若盐水 b 中 NaClO 的含量是 7 45mg L 则处理 10m3 盐水 b 至多添加 10 Na2SO3 溶液 kg 溶液体积变化忽略 不计 答案 NaOH 2Cl 2H2OH2 Cl2 2OH Cl2 与水反应 通电 Cl2 H2OHCl HClO 增大 HCl 的浓度使平衡逆向移动 减少 Cl2 在水中的溶解 有利于 Cl2 的逸出 Mg OH 2 2NH4 3Cl2 8OH N2 6Cl 8H2O SO42 Ca2 1 76 解析 电解饱和食盐水时 阴极产物为 NaOH 和 H2 阳极产物是 Cl2 反应的离子方程式是 2Cl 2H2OH2 Cl2 2OH 据此可以确定溶液 A 的溶质是 NaOH 电解时用盐酸控 通电 制阳极区溶液的 pH 在 2 3 的作用是促使化学平衡 Cl2 H2OHCl HClO 向左移动 减少 Cl2 在水中的溶解 有利于 Cl2 的逸出 根据粗盐水和淡盐水的化学成分 代入题给精制盐水的流 程进行分析 可知过程 I 是将 Mg2 转化为 Mg OH 2 沉淀除去 即盐泥 a 除泥沙外 还含有的 物质是 Mg OH 2 将 NH4 转化为 N2 的氧化剂是 Cl2 对应的离子方程式是 2NH4 3Cl2 8OH N2 6Cl 8H2O 过程 II 是利用沉淀溶解平衡原理 将溶液中的 Ca2 和 SO42 分别转化 为 CaCO3 和 BaSO4 沉淀除去 NaClO 与 Na2SO3 溶液反应的化学方程式为 NaClO Na2SO3NaCl Na2SO4 若盐水 b 中 NaClO 的含量是 7 45mg L 则处理 10m3 盐水 b 时 至少需要 10 Na2SO3 溶液 若盐水 c 中剩余 1 1 74 5g100 126g mol1 26kg 74 5g mol10 A A Na2SO3 的含量为 5mg L 则还需添加 10 Na2SO3 溶液 50g 10 0 5kg 因此至多添加 10 Na2SO3 溶液的质量为 1 26kg 0 5kg 1 76kg 专题演练 时间 90 分钟 满分 100 分 一 选择题 本题包括 16 个小题 每小题 3 分 共 48 分 1 某学生设计一水果电池 他把一铁钉和碳棒用导线连接好 然后将 铁钉和碳棒平行插入一新鲜西红柿中 再在导线中接一个灵敏电流计 据此下列叙述正确的是 A 电流计指针不会发生偏转 B 金属铁会被腐蚀 C 碳棒作负极 D 铁表面有气体逸出 解析 该水果电池中 铁钉为负极 碳棒为正极 电流计指针会发生偏转 碳棒表面产生气 泡 答案 B 2 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下图所示 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 在电池反应中 每消耗 1 mol 氧气 理论上能生成标准状况下 CO2 气体 L 22 4 6 解析 微生物在高温下会因蛋白质变性而死亡 所以该电池不能在高温下工作 该燃料电池的 原理为 C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 根据总反应方程式可书写出电极反应方程式 负极为 C6H12O6 6H2O 24e 6CO2 24H 正极为 6O2 24e 24H 12H2O 从电极反应 方程式显而易见 H 应从负极移向正极 从总反应方程式可见 每生成 1 mol CO2 消耗 1 mol O2 答案 B 3 以硫酸铜溶液作电解液 对含有杂质 Fe Zn Ag 的粗铜进行电解精炼 下列叙述正确的是 粗铜与直流电源负极相连 阴极发生的反应为 Cu2 2e Cu 电路中每通过 3 01 1023 个电子 得到的精铜质量为 16 g 杂质 Ag 以 Ag2SO4的形式沉入电解槽形成阳极泥 A B C D 解析 粗铜作阳极 与电源正极相连 杂质 Ag 以单质的形式形成阳极泥 答案 D 6 观察下列几个装置示意图 有关叙述正确的是 A 装置 中阳极上析出红色固体 B 装置 的待镀铁制品应与电源正极相连 C 装置 中外电路电子由 a 极流向 b 极 D 装置 的离子交换膜允许阳离子 阴离子 水分子自由通过 解析 本题考查原电池和电解池的应用 装置 阳极上 Cl 放电 发生氧化反应 2Cl 2e Cl2 A 错 装置 待镀铁制品放电 发生还原反应 Cu2 2e Cu 与电 源负极相连 B 错 装置 的离子交换膜只允许阳离子自由通过 D 错 答案 C 8 工业上利用氢气在氯气中燃烧 所得产物再溶于水的方法制盐酸 流程复杂且造成能量浪 费 有人设想利用原电池原理直接制备盐酸的同时 获取电能 假设这种想法可行 下列说法 肯定错误的是 A 两极材料都用石墨 用稀盐酸作电解质溶液 B 通入氢气的电极为原电池的正极 C 电解质溶液中的阳离子向通氯气的电极移动 D 通氯气的电极的反应式为 Cl2 2e 2Cl 解析 由题可知总反应为 H2 Cl2 2HCl H2 发生氧化反应 通入 H2 的电极为原电池的负极 反应为 H2 2e 2H 正极反应为 Cl2 2e 2Cl 原电池工作时电解质溶液中离子的 移动方向是 阳离子向正极移动 阴离子向负极移动 答案 B 9 如图为电解饱和食盐水的简易装置 下列有关说法正确的是 A 电解一段时间后 往蛋壳中溶液中滴加几滴酚酞 呈红色 B 蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应 C 铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D 蛋壳可阻止生成的氯气与氢气 氢氧化钠溶液接触 解析 由图可知 蛋壳表面的铁丝为阴极 发生反应 2H 2e H2 碳棒为阳极 发生 反应 2Cl 2e Cl2 故往蛋壳中滴加酚酞 溶液不会变红 铁丝为阴极 受到保护 附近 H 发生还原反应 故选 D 答案 D 10 镍镉 Ni Cd 可充电电池在现代生活中有广泛应用 已知某镍镉电池的电解质溶液为 KOH 溶液 其充 放电按下式进行 Cd 2NiOOH 2H2OCd OH 2 2Ni OH 2 A A A A A A A A A A A A A A A AA A A A 放放电电 充充电电 有关该电池的说法不正确的是 A 放电时化学能不能全部转化为电能 B 放电时 Cd 为该电池的负极 充电时这一端应接直流电源的正极 C 放电时该电池的正极反应为 NiOOH H2O e Ni OH 2 OH D 充电时 阴极反应为 Cd OH 2 2e Cd 2OH 解析 放电时并不能把化学能全部转化为电能 只能部分转化成电能 放电时发生原电池反应 Cd 失去电子被氧化 做负极 充电时 这一端发生还原反应 应接直流电 源的负极 B 错误 答案 B 13 2010 启东质检 一种由甲醇 氧气和强碱溶液 作电解质 组成的新型手机电池 可持续 使用一个月 其电池反应为 2CH3OH 3O2 4OH 2CO 6H2O 则有关说法正确的是 A A A A A A A A A A A A A A A AA A A A 放放电电 充充电电 2 3 A 放电时 CH3OH 参与反应的电极为正极 B 放电时负极的电极反应为 CH3OH 8OH CO 6H2O 6e 2 3 C 标准状况下 通入 5 6 L O2 并完全反应后 有 0 5 mol 电子转移 D 放电一段时间后 通入氧气的电极附近溶液的 pH 降低 解析 A 项中放电时为原电池反应 CH3OH 失电子被氧化 该电极为负极 C 项中 5 6 L O2 完 全反应 应转移电子 4 1 mol D 项中氧气得电子与水反应生成 OH pH 升高 5 6 L 22 4 L mol 答案 B 14 2009 临沂质检 2008 年 10 月 8 日 瑞典皇家科学院宣布美籍华裔科学家钱永健获得 2008 年度诺贝尔化学奖 少年时代 他就对化学产生了浓厚的兴趣 16 岁时 他凭借一个金属 易受硫氰酸盐腐蚀的调查项目 荣获具有 少年诺贝尔奖 之称的著名奖项 下列说法正确的 是 A 金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程 B 将水库中的水闸 钢板 与外加直接电源的负极相连 正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐 蚀 C 由原电池原理知所有的合金都比纯金属更易被腐蚀 D 铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中发生 Fe 3e Fe3 从而形成铁锈 但此过程铜不 被腐蚀 解析 A 项 金属腐蚀是金属失去电子被氧化的过程 B 项 水闸作电解池的阴极 根据电解原 理可知水闸被保护 C 项 有些合金 如不锈钢 由于金属的内部组织结构被改变而比纯金属更 难被腐蚀 D 项 铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀时 发生的电极反应为 Fe 2e Fe2 答案 B 15 2010 威海模拟 按如图所示装置进行下列不同的操作 其中不正确 的是 A 铁腐蚀的速度由大到小的顺序是 只接通 K1 只闭合 K3 都断开 只闭合 K2 B 只接通 K1 一段时间后 U 形管中出现白色沉淀 C 只接通 K2 U 形管左 右两端液面均下降 D 先只接通 K1 一段时间后 漏斗液面上升 然后再只接通 K2 漏斗液面 下降 解析 只闭合 K1 铁作阳极电解氯化钠溶液 铁失电子生成 Fe2 H2O 在阴极得电子生成 H2 和 OH Fe2 和 OH 扩散到 U 形管底部相遇生成白色氢氧化亚铁沉淀 B 项正确 只接通 K2 铁作阴极 不能失电子 阴极生成氢气 石墨电极上生成氯气 C 项正确 综上分析只接 通 K1 铁腐蚀速率最快 只闭合 K3 形成原电池 铁腐蚀的速率次之 都断开时铁自然腐蚀 而只接通 K2 时铁作阴极被保护 腐蚀速率最慢 故 A 项正确 答案 D 16 LiFePO4 新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠 已知该电池放 电时的电极反应式为 正极 FePO4 Li e LiFePO4 负极 Li e Li 下列说法中 正确的是 A 充电时的总反应为 FePO4 Li LiFePO4 B 充电时动力电池上标注 的电极应与外接电源的正极相连 C 放电时电池内部 Li 向负极移动 D 放电时 在正极上是 Li 得电子被还原 解析 放电时 3 价铁在正极得电子被还原为 2 价铁 Li 在负极失电子生成 Li Li 向 正极移动 C D 不正确 充电时的总反应为 LiFePO4 FePO4 Li A 不正确 电池的正极在 充电时作阳极 与外接电源的正极相连 B 正确 答案 B 二 非选择题 本题包括 6 个小题 共 52 分 17 6 分 某校化学研究性学习小组欲设计实验验证 Fe Cu 的金属活动性 他们提出了以下两 种方案 请你帮助他们完成有关实验项目 方案 有人提出将大小相等的铁片和铜片 分别同时放入稀硫酸 或稀盐酸 中 观察产生气 泡的快慢 据此确定它们的活动性 该原理的离子方程式为 方案 有人利用 Fe Cu 作电极设计成原电池 以确定它们的活动性 试在下面的方框内画出 原电池装置图 标出原电池的电极材料和电解质溶液 并写出电极反应式 正极反应式 负极反应式 方案 结合你所学的知识 帮助他们再设计一个验证 Fe Cu 活动性的简单实验方案 与方案 不能雷同 用离子方程式表示其反应原理 解析 方案 铁与酸反应而铜与酸不反应 Fe 2H Fe2 H2 方案 设计原电池时以铁 铜为电极 电解质溶液应能与电极反应 实验现象应比较明显 方案 设计简单实验时注意原理与方案 及方案 的原理不同 且现象明显 操作简单 答案 Fe 2H Fe2 H2 正极 2H 2e H2 负极 Fe 2e Fe2 将铁片置于 CuSO4 溶液中 一段时间后观察 Fe 表面是否有金属铜析出 Fe Cu2 Fe2 Cu 18 8 分 在如图所示的装置中 若通入直流电 5 min 时 铜电极质量增加 2 16 g 试回答 1 电源电极 X 名称为 2 pH 变化 A B C 填 增大 减小 或 不变 3 通电 5 min 时 B 中共收集 224 mL 气体 标准状况 溶液体积为 200 mL 则通电前 CuSO4 溶 液的物质的量浓度为 设电解前后溶液体积无变化 4 若 A 中 KCl 溶液的体积也是 200 mL 电解后 溶液的 pH 为 设电解前后溶液 体积无变化 解析 1 C 装置的铜电极质量增加 说明铜极上有金属析出 即溶液中的银离子被还原生成银 单质 故铜极为阴极 由此可确定 X 极为负极 2 A 装置电解 KCl 溶液 生成氢气 氯气和氢氧化钾 B 装置生成 Cu O2 和 H2SO4 溶液中氢 离子浓度增大 C 装置阴极析出银单质 阳极上的银失去电子变成银离子 理论上溶液的物质 的量浓度不变 3 B 装置两极上电子转移的数目与 C 装置中转移的电子数目相同 C 装置中转移的电子为 0 02 mol 经判断 B 装置两极上的反应为 2 16 g 108 g mol 阴极 Cu2 2e Cu 2H 2e H2 阳极 4OH 4e O2 2H2O 根据题意可得 2n H2 2n Cu 4n O2 0 02 mol n H2 n O2 224 mL 22 400 mL mol 解得 n Cu 0 005 mol CuSO4 溶液的物质的量浓度为 0