第一章第二单元化学能与电能的转化-高二化学自主复习讲义（2019选择性必修1）

第二单元化学能与电能的相互转化自主复习学习任务一铜锌原电池的工作原理一、原电池原理1．原电池的概念原电池是利用将______能转化为______能的装置。2．铜锌原电池（1）【实验探究】【实验1】向CuSO4溶液中加入适量锌粉，用温度计测量溶液的温度。【实验2】将用导线与电流计相连接的锌片和铜片分别插入ZnSO4和CuSO4溶液中，将盐桥插入两只烧杯的电解质溶液中，观察实验现象；取出盐桥，再观察实验现象。实验现象实验结论实验1实验2插入盐桥：①__________________②__________________③__________________取出盐桥：__________________（2）结论：实验1的能量变化的主要形式为______能转化为______能；实验2的能量变化的主要形式为______能转化为______能。（3）铜锌原电池的工作原理Zn片为______极，电极反应式为____________，反应类型是______反应。Cu片为______极，电极反应式为____________，反应类型是______反应。总反应式为__________________电子的流动方向：______→导线→______。盐桥中K+移向______溶液，Cl—移向______溶液。【答案】：1．化学电2．（1）实验现象实验结论实验1溶液的温度升高Zn与CuSO4溶液反应放出热量实验2插入盐桥：①锌片溶解，铜片加厚变亮②CuSO4溶液的颜色变浅③电流计指针发生偏转有电流产生取出盐桥：电流计指针不发生偏转无电流产生（2）化学热化学电（3）负Zn2e—=Zn2+氧化正Cu2++2e—=Cu还原Zn+Cu2+=Zn2++CuZn片铜片CuSO4ZnSO4学习任务二原电池的工作原理1．原电池的构成（1）半电池原电池由两个半电池组成，半电池包括____________和____________。（2）电极材料一般情况下，两个活泼性______的电极，相对活泼的金属作______极，较不活泼的金属（或导电的非金属）作______极。（3）形成闭合回路两个半电池通过______和______连接，形成闭合回路。两个隔离的半电池通过______连接起来，盐桥中通常是装有含____________的琼脂。2．原电池的工作原理（1）一般，原电池反应为______的____________反应，且ΔH______0。（2）半反应：负极______电子，发生______反应；正极______电子，发生______反应。（3）电子流向：电子由______经导线流向______。（4）离子流向：盐桥中的____________流向正极，____________流向负极。（5）盐桥的作用：①______________________________。②______________________________。【答案】：1．（1）电极材料电解质溶液（2）不同负正（3）盐桥导线盐桥KCl饱和溶液2．（1）自发氧化还原<（2）失去氧化得到还原（3）负极正极（4）阳离子阴离子（5）①将两个半电池隔开，提高电池效率。②连接两个半电池，形成闭合回路。学习任务三设计简单的原电池【实验探究】根据离子反应Cu2++Fe=Cu+Fe2+设计一个原电池。（1）画出原电池构造示意图，指出正负极。（2）写出原电池的电极反应式负极：__________________正极：__________________【答案】：（1）（2）Fe2e—=Fe2+Cu2++2e—=Cu学习任务四一次电池化学电池1．一次电池的特点一次电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后不能___________。2．常见的一次电池（1）碱性锌锰干电池电池反应式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2负极反应式：______________________，正极反应式：_______________________。（2）银锌纽扣电池：电池反应式：_________________________________。负极反应式：_________________________________。正极反应式：_________________________________。【答案】：1．再使用2．（1）Zn2e—+2OH—=Zn(OH)2MnO2+2e—+2H2O=2MnO(OH)+2OH—（2）Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2AgZn2e—+2OH—=Zn(OH)2Ag2O+2e—+2H2O=2Ag+2OH—学习任务五二次电池1．二次电池的特点二次电池又称为充电电池或蓄电池，放电后可以___________使活性物质获得再生。2．铅蓄电池（1）铅蓄电池的放电反应为___________反应负极：_________________________________正极：_________________________________电池反应：____________________________________________（2）铅蓄电池的充电反应阴极：_________________________________阳极：_________________________________总反应：____________________________________________（3）铅蓄电池的充、放电原理的化学方程式为：_____________________________。3．新型二次电池（1）新型二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等。（2）锂离子电池①锂离子电池的组成正极材料多采用磷酸铁锂（LiFePO4）或钴酸锂（LiCoO2）等，一般是具有可供锂离子___________或___________结构的化合物；负极材料大多数是___________材料，如人工石墨、碳纤维、天然石墨等。电解质溶液是将锂盐溶解在一定的非水、非质子性的___________中。②锂离子电池的工作原理负极：_________________________________正极：_________________________________电池反应：_____________________________【答案】：1．再充电2．（1）原电池Pb2e—+SO42—=PbSO4PbO2+2e—+SO42—+4H+=PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O（2）PbSO4+2e—AUTOTEXT===Pb+SO42—PbSO42e—+2H2O=PbO2+SO42—+4H+2PbSO4+2H2O===Pb+PbO2+2H2SO4（3）Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。3．（2）①嵌入脱嵌碳素有机溶剂②LiCoO2xe—→Li1xCoO2+xLi+6C+xLi++xe—→LixC6LiCoO2+6C===Li1xCoO2+LixC6学习任务六燃料电池1．燃料电池（1）概念：燃料电池是利用___________和___________之间发生的氧化还原反应，将化学能___________转化为电能的化学电池。（2）特点氧化剂和还原剂在工作时不断从___________，同时将电极反应产物不断___________。2．氢氧燃料电池（电解液为KOH溶液）负极：_________________________________正极：_________________________________电池反应式：_________________________________3．基础实验——制作简单的燃料电池（1）实验步骤①将石墨棒和玻璃导管插入橡胶塞中，将橡胶塞塞入U形管管口中，检查___________，标记___________到达的位置；②取出橡胶塞，往U形管中注入稀硫酸，以接近___________的位置为宜；③塞紧橡胶塞，接通学生电源，当一端玻璃管内的___________接近溢出时，切断学生电源；④取出时钟内的干电池，将___________与时钟的正、负极相连，观察时钟指针。（2）实验现象①接通学生电源，_______________________________________________________。②连接时钟，____________________________________________。（3）判断燃料电池中正、负极的方法接通学生电源时，玻璃管内液柱先接近溢出的电极产生的气体是___________，该电极为燃料电池的___________极；另外一个电极产生的是___________，该电解为燃料电池的___________极。【答案】：1．（1）燃料氧化剂直接（2）外部输入排出电池2．2H24e—+4OH—=4H2OO2+2H2O+4e—=4OH—2H2+O2===2H2O3．（1）①气密性橡胶塞底部②橡胶塞底部标记③液柱④导线（2）①两个石墨棒上都有气泡产生，U形管内液面下降，玻璃管液面上升②时钟指针又开始走动（3）H2负O2正学习任务七电解池的工作原理一、电解池的工作原理及应用1．电解熔融氯化钠的原理(1)通电前，熔融NaCl中存在可以____________的____________。(2)通电后，阴、阳离子发生________迁移，其中，Na+离子向_______极移动，发生______反应；Cl－向________移动，发生_________反应。(3)电极反应和电解反应：阴极：____________；阳极：____________。电解反应：_____________。2．电解和电解池(1)电解是在_______________作用下，在两个电极上分别发生_________反应和_________反应的过程。(2)电解池是将_____能转化为__________能的装置。(3)电极名称阴极：与电源____________相连的电极，发生____________反应；阳极：与电源____________相连的电极，发生____________反应。(4)电解池的构成条件具有与____________相连接的两个电极（阴极、阳极），插入____________溶液或熔融____________中，形成____________。【答案】：1．(1)自由移动Na＋、Cl－(2)定向阴还原阳氧化(3)2Na＋＋2e－===2Na2Cl－－2e－===Cl2↑2NaCleq\o(=====,\s\up7(通电))2Na+Cl2↑2．(1)直流电氧化还原(2)电化学(3)负极还原正极氧化(4)直流电源电解质电解质闭合回路学习任务八电解氯化铜溶液1．实验探究（1）实验现象：①溶液颜色__________；②阴极上有____________生成；③阳极附近有刺激性气味的气体产生，能使湿润的淀粉­KI试纸____________。（2）实验结论：________________________________________________。2．实验原理（1）放电顺序通电时，在电场的作用下，溶液中的离子做____________移动，____________向阴极移动，____________向a阳极移动。在阴极，________优于_______在电极上发生反应，在阳极，_______优于_________在电极上发生反应。（2）反应原理电极名称阴极阳极反应类型电极反应式电解反应【答案】：1．（1）变浅红色物质变蓝（2）电解CuCl2溶液，生成了铜和氯气2．（1）定向Cu2＋、H＋Cl－、OH－Cu2+H+Cl—OH—（2）电极名称阴极阳极反应类型还原反应氧化反应电极反应式Cu2＋＋2e－===Cu2Cl－－2e－===Cl2↑电解反应CuCl2eq\o(=====,\s\up7(通电))Cu＋Cl2↑学习任务九电解饱和食盐水的工作原理1．电极反应和电解反应（1）阳极：优先放电的离子：_______，电极反应式：_____________________，反应类型：_______反应。（2）阴极：优先放电的离子：______________，电极反应式：_____________________，反应类型：_______反应。（3）电解方程式：____________________________。2．电解饱和食盐水的工作原理（1）电解过程中，阳极室_______离子浓度减小，_______离子通过阳离子交换膜进入阴极室，NaCl溶液浓度变小；阴极室_______离子浓度增大，形成NaOH浓溶液。（2）阳极产物为_______，阴极产物为：______________。（3）阳离子交换膜的作用①防止阴极区的OH—进入阳极区，OH—与Cl2的反应方程式为_____________________。②防止H2与Cl2混合发生______________。【答案】：1．（1）Cl—2Cl2e—=Cl2↑氧化（2）H2O的H+2H2O+2e—=H2↑+2OH—还原（3）2NaCl+2H2Oeq\o(=====,\s\up7(通电))H2↑+2NaOH+Cl2↑。2．（1）Cl—Na+OH—（2）Cl2NaOH、H2（3）①Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O②爆炸学习任务十铜的电解精炼1．电解池的构成和电极反应粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。（1）电解池的构成：用_______作阳极，用_______作阴极，用_____________________作电解质溶液。（2）电极反应式阳极反应式：_________________________等。阴极反应式：_____________________。2．电解精炼铜的工作原理（1）阳极反应金属铜和比铜活泼的_______等金属转化为阳离子进入溶液中，不如铜活泼的_______等在阳极沉积下来，形成阳极泥。（2）阴极反应溶液中的Cu2+比Zn2+、Fe2+等离子优先_______电子，成为金属铜析出。（3）电解质溶液中Cu2+浓度____________________。【答案】：1．（1）粗铜纯铜硫酸酸化的硫酸铜溶液（2）Zn2e—=Zn2+、Fe2e—=Fe2+、Cu2e—=Cu2+Cu2++2e—=Cu2．（1）锌、铁银、金（2）得到（3）先减小后不变学习任务十一电镀1．电镀（1）概念：应用_______的原理在______________或______________表面镀上一薄层______________或_______的过程。（2）目的：①提升_______和增加______________；②增强材料的___________能力，防止金属_______。（3）镀层金属通常是一些______________的金属或合金。2．基础实验——铁钉镀锌（1）实验操作要点①镀件的处理：铁钉依次用用______________打磨、______________浸泡、______________浸泡、____________浸泡，并洗净。②电镀操作：_______作阳极，_______作阴极。（2）电镀池的构成通常用______________为阴极，以______________为阳极，用含有______________的溶液作电解质溶液。（3）电镀银的工作原理①电极反应式阴极：______________；阳极：______________。②可观察到的现象是________________________________________________________。③含银离子的溶液浓度的变化是_______。【答案】：1．（1）电解某些金属其他材料其他金属合金（2）①美观表面硬度②抗腐蚀氧化（3）不易被腐蚀2．（1）①细砂纸NaOH溶液浓盐酸稀硝酸②锌片铁钉（2）待镀金属制品镀层金属镀层金属离子（3）①Ag＋＋e－===AgAg－e－===Ag＋②待镀金属表面镀上一层光亮的银，阳极上的银不断溶解③不变自主测评一、单选题1．如图是一种新型的光化学电源，当光照射型半导体时，通入和即产生稳定的电流并获得(和是两种有机物)。下列说法不正确的是A．乙池中的型半导体电极是电池的负极B．通过全氟磺酸膜从甲池进入乙池C．甲池中石墨电极上发生的电极反应为D．总反应为【答案】B【分析】由电子流向可知石墨电极为正极，型半导体电极是电池的负极；负极碘离子失电子被氧化，电极反应为，生成的可与硫化氢反应，正极AQ得电子被还原生成H2AQ，H2AQ与氧气反应生成AQ和过氧化氢，电解质溶液浓度基本不变，总反应为；【详解】A．由分析可知，甲池中的石墨电极是电池的正极，型半导体电极是电池的负极，A正确；B．原电池工作时，阳离子向正极移动，H+通过全氟磺酸膜从乙池进入甲池，B错误；C．正极AQ得电子被还原生成H2AQ，电极反应为，C正确；D．由分析可知，通入硫化氢和氧气，分别生成硫、过氧化氢，则总反应为，D正确；故选B。2．电化学在现代的生产生活中有着很广泛的应用，越来越影响着我们的生活。下列关于电化学的叙述正确的是A．工业上通过电解溶液来冶炼Mg单质B．氯碱工业电解池中使用的离子交换膜是阴离子交换膜C．在铁制品上镀银时，铁制品与电源负极相连D．电动自行车使用的铅酸蓄电池的比能量较高，所以生活中使用很普遍【答案】C【详解】A．工业上通过电解熔融态来冶炼Mg单质，A错误；B．氯碱工业电解池中使用的离子交换膜是阳离子交换膜，B错误；C．在铁制品上镀银时，铁制品上发生的还原反应，铁制品作阴极与电源负极相连，C正确；D．铅酸蓄电池的比能量较低，但电压稳定、安全、价格低，所以生活中广泛使用，D错误；答案选C。3．氨是重要的化工材料，2022年Nalure杂志介绍的电化学锂介导的氮还原反应(Li—NRR)，被视为一种高效、稳定的氨生成工艺，其原理如图所示。下列有关说法正确的是A．电极A为负极，发生还原反应B．电极B发生的反应式为：C．制氨过程中主要作用是结合H+D．当生成1molNH3时，导线中通过3mol电子，消耗了11.2LN2【答案】B【分析】根据图示氢气发生失电子的氧化反应，故电极A为负极，电极B为正极。【详解】A．该电池为原电池，H2在A极放电，说明电极A为负极，发生氧化反应，A项错误；B．电极B的反应式为，B项正确；C．制氨过程中，带正电的原子团向正极移动，C项错误；D．未指明在标准状况下不能计算生成气体的体积，D项错误；故答案为：B。4．北京林业大学党岩教授团队在微生物电化学系统中实现了直接电子传递途径的原位沼气升级，工作原理如图所示。下列说法正确的是A．该装置需要在高温下工作B．图中应选用质子交换膜，a极上的电势比b极上的低C．每生成，b极直接接受d极传递的4mol电子D．b极上主要反应式为【答案】C【分析】由图可知，b极上转化为，得到电子，发生还原反应：，b极是阴极，则与b极相连的d极为负极；a极为阳极，c极为正极，a极水失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子：；电池总反应为：；【详解】A．在高温下b极上的细菌会失去活性，A错误；B．由电极反应式分析可知，阳极室产生的向阴极区迁移，则离子交换膜应为质子交换膜，a极为阳极，电势比b极(阴极)上的高，B错误；C．由电极反应式可知，每生成，发生4mol电子转移，则b极直接接受d极传递的4mol电子，C正确；D．b极为阴极，应得电子发生还原反应，D错误；故选C。5．电解足量饱和食盐水时总反应为，设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A．中含有的孤电子对数为B．若将产生的11.2L(标准状况)通入水中，溶液中氯离子数为C．若将产生的NaOH配制成的水溶液中含有氧原子数为D．若阴阳两极产生气体的总质量为73g，则转移电子数为【答案】D【详解】A．一个水分子含有孤电子对数为2，9g的物质的量为，所以9g含有的孤电子对数为，故A错误；B．标准状况下，11.2L的物质的量为，与水的反应是可逆反应，所以小于0.5，故B错误；C．NaOH溶液中，NaOH和水都含有氧原子，所以的NaOH溶液中含有的氧原子数大于，故C错误；D．电极反应阴极为：，阳极为：，则两极生成氢气和氯气的物质的量相同，设生成氢气的物质的量为xmol，则生成氯气的物质的量也为xmol，又两极产生气体的总质量为73g，则有2x+71x=73，解得x=1，则反应转移的电子数为，故D正确；故选D。6．用如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还可以淡化海水。下列说法正确的是A．a极电极反应式：B．电池工作一段时间后，右室溶液的减小C．交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜D．若将含有的废水完全处理，理论上可除去的质量为【答案】D【分析】由图可知，a电极在碱性条件下失去电子生成氮气，电极反应为，a为负极，则b为正极，电极反应为：2H++2e=H2↑，以此解题。【详解】A．由分析可知，a极电极反应式：，A错误；B．由分析可知，b为正极，电极反应为：2H++2e=H2↑，则消耗氢离子，pH增大，B错误；C．由A分析可知，a电极附近负电荷减少，则阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，由B分析可知，b电极附近正电荷减少，则阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动，C错误；D．的物质的量为1mol，根据选项A分析可知，消耗1molCN时转移5mol电子，根据电荷守恒可知，可同时处理5mol，其质量为，D正确；故选D。7．某研究小组利用氢氧燃料电池作为电源，进行电解饱和NaCl溶液的实验，装置如图所示。下列说法正确的是A．a电极上得到的是H2B．氢氧燃料电池工作时，负极的电极反应为：C．当电路中通过2mol电子的电量时，理论上会有生成D．若将两极石墨棒换成Fe棒，NaCl溶液中发生的总反应式不变【答案】C【分析】燃料电池中通燃料氢气的一极为负极，通氧气的一极为正极，所以a为电解池的阳极、b为电解池的阴极。【详解】A．a电极为电解池的阳极，其电极反应式为：2Cl2e=Cl2,故A错误；B．氢氧燃料电池工作时，通燃料氢气的一极为负极，发生氧化反应，故B错误；C．由电极反应式：2Cl2e=Cl2可知，当电路中通过2mol电子的电量时，理论上会有生成，故C正确；D．两极均为石墨棒时，电极本身不参与放电，若将两极石墨棒换成Fe棒，阳极为活性阳极，电极本身参与放电，其电极反应式为：Fe2e=Fe2+，所以溶液中发生的总反应式会变化，故D错误；故答案为：C。8．工业上电解硫酸钠制备硫酸和的工作原理如下图所示。下列说法不正确的是A．电极X与电源负极相连B．膜b为阳离子交换膜C．电极Y上电极反应式为D．理论上每制备硫酸同时制备【答案】A【分析】电解硫酸钠实质是电解水，X电极水中的氢氧根失电子生成氧气，剩余氢离子，Y电极水中的氢离子得电子生成氢气，剩余氢氧根，所以电极X与电源正极相连，为阳极；电极Y与电源负极相连，为阴极，据此分析解题。【详解】A．由分析可知，电极X与电源正极相连，故A错误；B．向阴极移动，即电极Y，所以膜b为阳离子交换膜，故B正确；C．由分析可知，电极Y上电极反应式为，故C正确；D．每制备硫酸，阳极需要电解2mol氢氧根，剩余2mol氢离子，同时阴极需要电解2mol氢离子，剩余2mol氢氧根，即生成，故D正确；故答案选A。9．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得、、和。下列说法正确的是A．电池放电过程中，作正极，电极反应为B．c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜C．a为电解池的阳极，电极反应为D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得【答案】B【分析】浓差电池中，左侧溶液中Cu2+浓度大，离子的氧化性强，所以Cu(1)电极为正极、电极上发生得电子的还原反应，电极反应为Cu2++2e=Cu；Cu(2)电极为负极，电极反应式为Cu2e=Cu2+；电解槽中a电极为阴极、b电极为阳极，阳极上水失电子生成O2和H+，电极反应为：2H2O4e=O2↑+4H+，阴极上水发生得电子的还原反应生成H2，电极反应为2H2O+2e=H2↑+2OH，则钠离子通过离子交换膜c进入阴极室生成NaOH，c为阳离子交换膜，硫酸根通过离子交换膜d进入阳极室生成硫酸、d为阴离子交换膜；【详解】A．根据上述分析可知：Cu(2)电极为负极，电极反应式为Cu2e=Cu2+，A错误；B．根据上述分析可知：c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜，B正确；C．电解槽中a电极为阴极，阴极上水发生得电子的还原反应生成H2，电极反应为2H2O+2e=H2↑+2OH，C错误；D．电池从开始工作到停止放电，溶液中Cu2+浓度变为1.5mol/L，正极上析出Cu的物质的量n(Cu)=(2.51.5)mol/L×2L=2mol，正极反应为Cu2++2e=Cu，阴极反应为4H2O＋4e=2H2↑＋4OH，根据电子守恒有Cu~2e~2NaOH，电解池理论上生成NaOH的物质的量n(NaOH)=2n(Cu)=4mol，则m(NaOH)=4mol×40g/mol=160g，D错误；故选B。10．电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车.某新能源汽车的电池负极材料是石墨，正极材料.正极材料充放电过程中晶胞结构变化如图所示.其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构.下列叙述不正确的是A．（a）→（c）的过程是电池充电过程B．（b）→（a）的电极反应式为：C．每个图（a）晶胞中含有的单元数有4个D．图（b）中【答案】D【详解】A．正极材料为，（a）→（c）的过程中得电子，是电池充电过程，故A正确；B．由图可知，（b）→（a）为得到电子生成，电极反应式为，故B正确；C．由LiFePO4的晶胞结构可知，晶胞中位于顶点、面心和棱上的锂离子个数为，由化学式可知，晶胞中含有LiFePO4的单元数有4个，故C正确；D．设Li1−xFePO4中Fe3＋的个数为a，由化合价代数和为0可得，解得a＝，则Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为＝13：3，故D错误，故答案选D。11．“海泥电池”既可用于深海水下仪器的电源补给，又有利于海洋环境污染治理。电池工作原理如图所示。其中微生物代谢产物显酸性。下列说法不正确的是A．A电极附近可沉积Mg(OH)2B．H+从海底沉积层通过交接面向海水层移动C．微生物作用下发生反应：2CH2O++H+=2CO2+HS−+2H2OD．除去3.0gCH2O，A电极消耗标准状况下0.56LO2【答案】A【分析】由图可知，A极氧元素价态降低得电子，故A极为正极，电极反应式为O2＋4e−＋4H＋＝2H2O，微生物作用下发生反应：，B极是负极，电极反应式为：HS−−2e−═S↓＋H＋，电子由负极B经过用电器流向正极A，根据电极反应结合电子守恒进行计算。【详解】A．A极氧元素价态降低得电子，故A极为正极，电极反应式为O2＋4e−＋4H＋＝2H2O，不会沉积Mg(OH)2，故A错误；B．原电池中阳离子移向正极，故H＋从海底沉积层通过交接面向海水层移动，故B正确；C．微生物作用下发生反应：，故C正确；D．微生物作用下发生反应：，除去3.0g即，则生成0.05molHS−，负极反应式为：HS−−2e−═S↓＋H＋，即生成0.05molHS−时转移0.1mol电子，正极反应式为O2＋4e−＋4H＋＝2H2O，A电极消耗标准状况下，故D正确；故答案选A。12．一种新型锌乙炔电池的结构如图所示，工作时，该电池左右室中KOH的质量均保持不变。下列有关说法错误的是A．M极为电源正极B．左室溶液pH增大，右室溶液pH减小C．N极的电极反应式为Zn2e+2OH=ZnO+H2OD．每转移4mole，左室中溶液质量减少68g【答案】D【详解】A．M极乙炔加氢还原为乙烯，为正极，A正确；B．左室发生反应，溶液pH增大，右室发生反应，溶液pH减小，B正确；C．N极为负极，发生的电极反应式为，C正确；D．根据左室反应，每转移4mol，消耗4mol水，产生4mol转移至右室中，产生2mol乙烯气体，左室中的溶液质量减少72g，D错误；故选D。13．下列装置或操作能达到相应实验目的的是甲乙丙丁A．利用图甲配制一定浓度的溶液B．利用图乙制取NOC．利用图丙制备Fe(OH)2D．利用图丁制取并收集干燥的NH3【答案】B【详解】A．配制一定浓度的溶液，液面离刻度线1~2cm时，改用胶头滴管加水至凹液面最低处与刻度线相切，故A错误；B．铜与浓硝酸反应生成NO2，NO2与水反应产生NO，用排水法收集NO，可利用图乙制取NO，故B正确；C．利用电解法制备Fe(OH)2，应该用铁作阳极，故C错误；D．收集氨气用向下排空气法，故D错误；选B。14．金属钠可溶于水银形成合金“钠汞齐”Na·nHg，利用这一性质可通过电解饱和食盐水得到金属钠，实验装置如图所示，洗气瓶中有白烟产生，下列说法正确的是A．电极B为电源正极，铁丝只起到导电的作用B．生成钠的电极反应式为：Na＋e＋nHg=Na·nHgC．白烟产生的方程式为：8NH3＋3Cl2=6NH4Cl＋N2D．外电路转移2mol电子时，一定能生成46gNa【答案】C【分析】通过电解饱和食盐水得到金属钠，金属钠可溶于水银形成合金“钠汞齐”Na·nHg，铁电极为阴极，石墨为阳极，洗气瓶中有白烟产生，说明有氯气通入洗气瓶生成氯化铵，据此分析。【详解】A．结合上述分析，电极B为电源负极，故错误；B．钠在阴极生成，电极反应式为：Na＋+e＋nHg=Na·nHg，故错误；C．氯气通入洗气瓶生成氯化铵，方程式为：8NH3＋3Cl2=6NH4Cl＋N2，故正确；D．外电路转移2mol电子时，阴极也可能有氢离子放电，不一定能生成46gNa，故错误。答案为：C。15．一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示。该装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮，下列叙述正确的是A．电池工作时，的迁移方向：左→右B．电池工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液增大C．“好氧阴极”存在反应：D．“厌氧阳极”区质量减少时，该电极输出电子【答案】B【分析】该装置为双阴极微生物燃料电池，中间“厌氧阳极”为原电池的负极，葡萄糖失电子发生氧化反应，生成，左侧“缺氧阴极”电极发生转化为最终转化为的反应，该反应过程氮元素化合价由+5价降低为+4价，最后降低为0价态，为得电子，还原反应，该电极为原电池正极，右侧“好氧阴极”电极发生得电子生成，化合价降低，还原反应，该电极也为正极，同时该区还发生氧气将氧化为，最终被氧化为的反应，原电池中电子由负极沿导线移向正极，溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极。【详解】A．原电池工作原理溶液中的阳离子移向正极，该装置中有两个正极，的迁移方向由中间电极区既向左迁移也向右迁移，A错误；B．电池工作时，“缺氧阴极”上氮元素得电子，电极反应式为、，电极附近的溶液增大，B正确；C．“好氧阴极”电极发生得电子，电极反应式为，同时发生氧气将氧化为，最终被氧化为的反应，反应方程式为、，未发生，C错误；D．“厌氧阳极”上发生葡萄糖失电子生成，电极反应式为，反应，生成6mol逸出，使该电极区质量减少，转移24mol电子，有24mol移向正极，也使该电极区质量减少，共减少，质量减少28.8g时，参加反应的为0.1mol，该电极输出电子为2.4mol，D错误；答案选B。二、填空题16．电解原理在化学工业中有广泛应用。(1)电解食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜法，电解示意图如下图所示，图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过，请回答以下问题：①电解饱和食盐水总反应的离子方程式为。②电解饱和食盐水时，在b口加入的物质为(写化学式)。(2)全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能系统，工作原理如图。该电池放电时总反应为。离子种类颜色黄色蓝色绿色紫色①当完成储能时，阴极区溶液的颜色是。②放电时，每转移就有通过质子交换膜进入电极区(填“A”或“B”)【答案】(1)和(2)紫色A【详解】（1）电解饱和食盐水生成氢气、氯气及氢氧化钠，故离子反应方程式为：；由电解食盐水装置图可知，钠离子移向右边，则左侧A为阳极，电极方程式为，所以精制饱和食盐水从图中a位置补充，右侧B为阴极，电极方程式为，则生成氢氧化钠从图中d位置流出，在b口加入的物质为溶液，物质化学式为：和；（2）原电池负极反应为，储能为充电过程，充电时阴极反应与原电池负极相反，即阴极电极式为，阴极溶液中为主要微粒，颜色是紫色；质子交换膜只允许自由通过，放电时该装置为原电池，向正极移动，即通过质子交换膜进入电极A区，外电路每转移，内电路有移向A极；故答案为：紫色；；A。17．工业上常用溶液除去烟气中的，某小组设计如图所示装置（a、b电极均为石墨），对除硫后产物溶液进行电解，制得和循环再生。(1)甲池中通入氧气的一端为极（填“正”或“负”），写出通入氢气的电极反应式。(2)①乙池中阳极室口流出的是较浓的，则为（填“阳”或“阴”）离子交换膜，写出阳极室的电极反应式。②阴极室中溶液浓度增大的原因是：阴极室中水电离出的（用离子符号或化学式填空，下同）得电子反应生成，其浓度减小，使溶液中浓度增大，为了保持阴极室溶液中阴阳离子电荷平衡，从原料室向阴极室迁移，从而使阴极室中的浓度增大。(3)在标准状况下，若甲池中有参加反应，理论上乙池可生成。(4)比能量是指参与反应单位质量的电极材料所能输出电能的多少，电池输出电能与反应的电子转移数目成正比。理论上，与均作负极时，它们的比能量之比为。【答案】(1)正H2–2e－+2OH－=2H2O(2)阴H+H2OH－Na+(3)0.02(4)65:14【分析】甲池为燃料电池，左侧通入氧气为正极，右侧通入氢气为负极，a为阴极，b为阳极。阳极室亚硫酸根失去电子生成硫酸根，亚硫酸根通过N离子交换膜迁移过来，N为阴离子交换膜，C处为较浓的硫酸溶液；阴极室水得电子生成氢气和氢氧根，钠离子迁移过来，M为阳离子交换膜，B处为较浓的NaOH溶液。【详解】（1）甲池中通入氧气的一端为：正极；通入氢气的电极反应式：H2–2e－+2OH－=2H2O；（2）①根据分析，为阴离子交换膜，阳极室的电极反应式：；②根据分析，阴极室中溶液浓度增大的原因是：阴极室中水电离出的H+得电子反应生成H2，其浓度减小，使溶液中OH－浓度增大，为了保持阴极室溶液中阴阳离子电荷平衡，Na+从原料室向阴极室迁移，从而使阴极室中的浓度增大；（3）在标准状况下，若甲池中有参加反应，转移电子0.04mol，生成1molH2SO4转移2mol电子，故理论上乙池可生成：0.02；（4）设Li和Zn的质量均为1g，则两者的比能量之比为：。18．原电池和电解池在生产生活中具有广泛的应用。Ⅰ．电解溶液(1)实验室中电解溶液的实验装置如图1所示。①某同学用如图1装置模拟工业电解精炼铜实验，则为(填“精铜”，或“粗铜”)。②某同学用图2电解溶液，、均为碳棒，写出的电极反应式：③某同学一不小心将一段铜棒掉入溶液中，仍用图2完成电解溶液实验，发现铜棒(选填“A”或“B”)端变粗。Ⅱ．燃料电池在工业上的应用(2)利用燃料电池电解，可将雾霾中的NO、分别转化为和，如图3装置所示。充入的一端是(选填“甲”或“乙”)。通入一端的电极反应式为：，当电路中转移2.5mol电子时，的浓度为(电解过程中忽略溶液体积变化)。Ⅲ．“火星”电池(3)火星大气由96%的二氧化碳气体组成，火星探测器采用电池供电，其反应机理如下图4：电池中的“交换膜”应为交换膜(填“阳离子”或“阴离子”)。写出CO2电极反应式：。【答案】(1)粗铜A(2)甲2(3)阳离子【详解】（1）电解精炼铜应以粗铜为阳极，纯铜为阴极，图1中C1为阳极，所以C1为粗铜；图2中C1为惰性阳极，电解溶液时，其电极反应式：；某同学一不小心将一段铜棒掉入溶液中，仍用图2完成电解溶液实验，则此时A端发生反应：，所以铜棒A端变粗；（2）图3中左为燃料电池、右为电解池，NO、SO2分别转化为和时NO发生还原反应，所以通入NO的这极为阴极，另外一极为阳极，即甲为负极通入燃料，所以通入的一端是甲；通入一端的电极为阳极，电极反应式为：；电解池总反应式，即每转移10mol电子生成8molH+，电路中转移2.5mol电子时，的浓度为；（3）根据图示可知左侧锂电极为负极，Li失去电子变成锂离子，进入电解质中，其反应式为Lie=Li+，在二氧化碳电极上二氧化碳得到电子变为碳单质，同时产生碳酸根，碳酸根与电解质中的锂离子结合，生成碳酸锂，则正极反应式为，为维持溶液呈电中性，Li+要通过离子交换膜由左侧进入右侧，因此离子交换膜为阳离子交换膜。19．利用电化学装置可消除氮氧化物(如NO、NO、NO尿素等)污染，变废为宝。(1)下图为电解NO制备NH4NO3的装置。该装置中阴极的电极反应式为；“反应室”中发生反应的离子方程式为。(2)化学家正在研究尿素[CO(NH2)2]动力燃料电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图所示：甲电极的电极反应式为；乙电极的电极反应式为。理论上每净化1mol尿素，消耗O2的体积约为L(标准状况)。(3)工业上用电解法治理亚硝酸盐NO具有强氧化性)对水体的污染，模拟工艺如下图所示，写出电解时铁电极的电极反应式：。随后，铁电极附近有无色气体产生，可能原因是。(4)某乙烯熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图所示，若要维持电池持续稳定工作，则从理论上讲，进入石墨Ⅱ电极上的CO2与石墨I电极上生成的CO2的物质的量之比是。【答案】(1)NO+5e+6H+=NH+H2O