第四章　第一节　第1课时　原电池

第四章化学反应与电能第一节原电池第1课时原电池课后·训练提升基础巩固1.下列关于原电池的叙述正确的是()。A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B.原电池是将化学能转化为电能的装置C.原电池中电子流出的一极是负极,该极被还原D.原电池工作时,电流的方向是从负极到正极答案:B解析:A项,构成原电池的正极和负极可能是两种不同的金属,也可能是导电的非金属(如石墨棒)和金属等,错误;B项,原电池是将化学能转化为电能的装置,正确;C项,在原电池中,负极上失去电子,发生氧化反应,正极上得到电子,发生还原反应,电子从负极沿导线流向正极,错误;D项,原电池放电时,电子从负极沿导线流向正极,电流的方向是从正极到负极,错误。2.在如图所示的8个装置中,属于原电池的是()。A.①④ B.③⑤C.④⑧ D.②④⑥⑦答案:D解析:根据原电池的构成条件可知:①中只有一个电极,③中两电极材料相同,⑤中酒精不是电解质,不能导电,⑧中两电极材料相同且未形成闭合回路,故①③⑤⑧均不能构成原电池。3.将铁片和银片用导线连接放置在同一稀盐酸中,并经过一段时间后,下列叙述中正确的是()。A.负极有Cl2逸出,正极有H2逸出B.负极附近Cl-的浓度减小C.正极附近Cl-的浓度逐渐增大D.溶液中Cl-的浓度基本不变答案:D解析:在本原电池中,Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,Ag作正极,电极反应式为2H++2e-H2↑,所以A中无Cl2逸出,原电池中Cl-移向负极,所以负极附近Cl-的浓度增大,正极附近Cl-的浓度减小,但整个溶液中Cl-的浓度基本不变。4.如图所示,盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶。下列有关原电池的叙述中正确的是()。A.铜片上发生氧化反应B.取出盐桥后,电流计指针依然发生偏转C.反应中,盐桥中的K+会移向CuSO4溶液D.反应前后铜片质量不改变答案:C解析:左侧Cu2+放电,发生还原反应,铜电极上有铜析出,铜片质量增大,A项、D项错误;取出盐桥后,不能形成闭合回路,无电流,指针不偏转,B项错误;原电池中,盐桥中阳离子向正极移动,C项正确。5.可以将反应Zn+Br2ZnBr2设计成原电池,下列4个电极反应:①Br2+2e-2Br- ②2Br--2e-Br2③Zn-2e-Zn2+ ④Zn2++2e-Zn其中表示放电时负极和正极反应的分别是()。A.②和③ B.②和①C.③和① D.④和①答案:C解析:放电时负极反应物为Zn,失电子被氧化;正极反应物为Br2,得电子被还原。6.如图所示的原电池装置,X、Y为两电极,电解质溶液为稀硫酸,外电路中的电子流向如图所示,对此装置的下列说法正确的是()。A.外电路的电流方向为X外电路YB.若两电极分别为Zn和石墨棒,则X为石墨棒,Y为ZnC.若两电极都是金属,则它们的活动性为X>YD.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应答案:C解析:由图可知,电子的流动方向是X外电路Y,则电流的方向就为Y外电路X;X为原电池的负极,Y为正极,X的活动性比Y的强;X极应发生氧化反应,Y极应发生还原反应。7.为将反应2Al+6H+2Al3++3H2↑的化学能转化为电能,下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)()。答案:B解析:A项电解质溶液为NaOH溶液,Al与之反应实质不是与H+反应,生成物是AlO2-而不是Al3+;C项Al与稀硝酸反应生成NO;D项没有形成闭合回路8.下列反应不能用于设计原电池的是()。A.Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2AgB.2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2C.Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2OD.2H2+O22H2O答案:C解析:C项为吸热反应,且是非氧化还原反应,不能用于设计原电池。9.图1是锌铜原电池示意图。图2中,x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y轴表示()。图1图2A.铜棒的质量 B.c(Zn2+)C.c(H+) D.c(SO4答案:C解析:在正极Cu上,溶液中的H+获得电子变为氢气,铜棒的质量不变,A项错误;由于Zn是负极,不断发生反应:Zn-2e-Zn2+,所以溶液中c(Zn2+)增大,B项错误;由于反应不断消耗H+,所以溶液中c(H+)逐渐降低,C项正确;SO42-不参加反应,其浓度不变10.A、B、C、D四种金属按下表中的装置图进行实验。编号甲乙丙装置现象A不断溶解生成二价离子C的质量增大A上有气泡产生根据实验现象回答下列问题。(1)装置甲中负极的电极反应是。

(2)装置乙中正极的电极反应是。

(3)装置丙中溶液的pH(填“变大”“变小”或“不变”)。

(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是。

答案:(1)A-2e-A2+(2)Cu2++2e-Cu(3)变大(4)D>A>B>C解析:甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理,甲中A不断溶解,则A为负极、B为正极,活动性A>B;乙中C的质量增大,即析出Cu,则B为负极,活动性B>C;丙中A上有气泡即H2产生,则A为正极,活动性D>A,随着H+的消耗,溶液pH逐渐变大。11.如图所示为某实验小组设计的原电池:(1)该小组依据的氧化还原反应为(写离子方程式)。(2)已知反应前电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12g,则导线中通过mol电子。

(3)用吸管吸出铁片附近溶液少许放入试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,发生反应的离子方程式为,然后滴加几滴KSCN溶液,溶液变红。

答案:(1)Fe+Cu2+Fe2++Cu(2)0.2(3)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-解析:(1)图为原电池反应,Fe为负极,发生反应Fe-2e-Fe2+,石墨为正极,发生反应Cu2++2e-Cu,总反应式为Fe+Cu2+Fe2++Cu。(2)一段时间后,两电极质量相差12g,则Fe+Cu2+Fe2++Cu两极质量差Δm转移电子56g 64g 56g+64g=120g 2mol12g nn=0.2mol。(3)用吸管吸出铁片附近溶液即含Fe2+的溶液,加入氯水发生反应:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,然后滴加几滴KSCN溶液,溶液变红。能力提升1.将等质量的两份锌粒a、b分别加入过量的稀硫酸中,同时向a中加少许胆矾晶体,下列各图表示产生氢气的体积V(L)与时间t(min)的关系正确的是()。答案:A解析:向a中加入少许胆矾晶体,则有Zn+Cu2+Cu+Zn2+,消耗一部分Zn,所以产生H2的量较少,但生成的Cu与Zn又组成锌铜原电池,增大反应速率,因此曲线的斜率大。2.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是()。A.由Al、Cu、稀硫酸组成原电池,其负极反应式为Al-3e-Al3+B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池,其负极反应式为Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2C.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池,其负极反应式为Cu-2e-Cu2+D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池,其负极反应式为Cu-2e-Cu2+答案:C解析:Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池的负极反应为Fe-2e-Fe2+。3.某潜航器使用新型镁-过氧化氢燃料电池系统,其工作原理如图所示。以下说法中错误的是()。A.当电路中有2mol电子转移时,镁电极质量减小24gB.电池工作时,正极上有H2生成C.工作过程中溶液的pH会增大D.电池正极的反应式为H2O2+2H++2e-2H2O答案:B解析:Mg为负极,电池的负极反应为Mg-2e-Mg2+,有2mol电子转移时,镁电极的质量减小24g,A项正确。电池工作时,H+向正极移动,但正极反应为H2O2+2H++2e-2H2O,没有氢气生成,B项错误,D项正确。电池总反应式是Mg+H2O2+2H+Mg2++2H2O,消耗氢离子,则电池工作一段时间后,溶液的pH增大,C项正确。4.下图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图,下列说法不正确的是()。A.该装置将化学能转化为电能B.催化剂b表面O2发生还原反应,其附近酸性增强C.催化剂a表面的反应是SO2+2H2O-2e-SO42-D.若得到的硫酸浓度仍为49%,则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为8∶15答案:B解析:该装置没有外加电源,是一个原电池,把化学能转化为电能,A项正确;由图示可看出,电子由a表面转移到b表面,因此a表面发生氧化反应,由题意SO2转化为H2SO4发生氧化反应,因此催化剂a表面SO2发生氧化反应,催化剂b表面O2发生还原反应生成H2O,消耗H+,其附近酸性减弱,B项错误;催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸,电极反应式为SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+,C项正确;催化剂a处的反应为SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+,催化剂b处的反应为12O2+2H++2e-H2O,总方程式为SO2+H2O+12O2H2SO4。设加入的SO2为xg、H2O为yg。则生成H2SO4的质量为xg×98g·mol-164g·mo5.控制合适的条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是()。A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中石墨电极为负极答案:D解析:由总反应方程式知,I-失去电子(氧化反应),Fe3+得电子(被还原),故A、B项正确;当电流计读数为零时,Fe3+得电子速率等于Fe2+失电子速率,可证明反应达平衡,C项正确;加入Fe2+,导致平衡逆向移动,则Fe2+失去电子生成Fe3+,甲中石墨作负极,D项错误。6.某化学兴趣小组的同学设计了如图所示的装置,回答下列问题。(1)反应过程中,棒质量减小。

(2)负极的电极反应式为。

(3)反应过程中,当其中一个电极质量增大2g时,另一电极减小的质量(填“大于”“小于”或“等于”)2g。

(4)盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供NH4+和Cl①反应过程中NH4+将进入(填“甲”或“乙②当外电路中转移0.2mol电子时,乙烧杯中浓度最大的阳离子是。

答案:(1)锌(2)Zn-2e-Zn2+(3)大于(4)①乙②NH解析:(1)锌作负极,失电子,质量减小。(2)锌失电子,发生反应Zn-2e-Zn2+。(3)转移0.2mol电子时,铜棒质量增大6.4g,锌棒质量减小6.5g,故反应过程中,当铜电极质量增大2g时,另一电极减小的质量大于2g。(4)反应过程中,为了保持溶液的电中性,Cl-将进入甲烧杯,NH4+进入乙烧杯。当外电路中转移0.2mol电子时,乙烧杯中有0.1molCu2+消耗,还剩余0.1molCu2+,有0.2molNH4+进入乙烧杯,7.已知可逆反应:AsO43-+2I-+2H+AsO33-(Ⅰ)如图所示,若向B中逐滴加入浓盐酸,发现电流表指针偏转。(Ⅱ)若改用向B中滴加40%的NaOH溶液,发现电流表指针与(Ⅰ)中偏转方向相反。请回答下列问题。(1)两次操作中电流表指针为什么会发生偏转?

。(2)两次操作过程中电流表指针偏转方向为什么相反?

。(3)操作(Ⅰ)中,石墨棒1上的电极反应式为

。(4)操作(Ⅱ)中,石墨棒2上的电极反应式为

。答案:(1)两次操作中均发生原电池反应,所以电流表指针均发生偏转(2)两次操作中,电极相反,电子流向相反,因而电流表指针偏转方向相反(3)2I--2e-I2(4)AsO33-+2OH--2e-AsO4解析:(Ⅰ)滴入浓盐酸,溶液中c(H+)增大,AsO43-+2I-+2H+AsO33-+I2+H2O平衡正向移动,I-失去电子变为I2,石墨棒1上电子流出,并沿外电路流向石墨棒2,As(Ⅱ)滴加40%的NaOH溶液将H+中和,溶液中c(H+)减小,AsO43-+2I-+2H+AsO33-+I2+H2O平衡逆向移动,石墨棒2上电子流出,并沿外电路流向石墨棒1,I2转化为I-,As过关检测卷一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)1.下列说法正确的是()。A.原电池中,负极上发生的反应是还原反应B.原电池中,电流的方向是负极导线正极C.原电池中的盐桥是为了连通电路,所以也可以用金属导线代替D.在原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极答案:D解析:原电池中,负极上发生的反应是氧化反应,A项错误;电流的方向是正极导线负极,B项错误;双液原电池中的盐桥是为了连通电路,但不能用金属代替,C项错误;电解质溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极,D项正确。2.下列有关叙述正确的是()。A.碱性锌锰电池中,MnO2是催化剂B.锌银纽扣电池工作时,Ag2O被还原为AgC.放电时,铅蓄电池中H2SO4浓度不断增大D.电镀时,待镀的金属制品表面发生氧化反应答案:B解析:由碱性锌锰电池的总反应Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2可知,正极MnO2得电子被还原,A项错误;锌银纽扣电池由Zn粉(作负极)、Ag2O(作正极)和KOH溶液构成,电池工作时的反应原理为Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,电池工作过程中,正极上Ag2O得电子发生还原反应,生成Ag,B项正确;铅蓄电池放电时,发生的反应是PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O,H2SO4不断被消耗,浓度不断减小,C项错误;电镀时,待镀的金属制品作阴极,在阴极上发生还原反应,D项错误。3.化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是()。A.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应为2Cl--2e-Cl2↑B.酸性氢氧燃料电池的正极电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应为Cu-2e-Cu2+D.钢铁发生吸氧腐蚀时,铁作负极被氧化:Fe-3e-Fe3+答案:A解析:电解饱和食盐水阳极的电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,A项正确;酸性氢氧燃料电池的正极反应式为O2+4H++4e-2H2O,B项不正确;粗铜精炼时粗铜接电源正极,C项不正确;钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,D项不正确。4.下列有关电化学装置完全正确的是()。答案:B解析:A项,铁片镀锌时铁作阴极,锌作阳极,电解质溶液应为含Zn2+的溶液;B项,吸氧腐蚀的电解质溶液为极弱的酸性、中性或碱性;C项,锌铜原电池中电解质溶液不能为ZnSO4溶液,可以是CuSO4溶液或稀硫酸等;D项,电解食盐水制氯气时阳极应为惰性电极。5.实验发现,25℃时,在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后,Fe3+立即被还原成Fe2+。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是()。A.该原电池的正极反应是Zn-2e-Zn2+B.左侧烧杯中溶液的红色逐渐褪去C.该电池铂电极上立即有气泡出现D.该电池总反应为3Zn+2Fe3+2Fe+3Zn2+答案:B解析:该电池的总反应为Zn+2Fe3+2Fe2++Zn2+,所以左侧烧杯中Pt为正极,电极反应为Fe3++e-Fe2+,右侧烧杯中Zn为负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+;由于左侧烧杯中的Fe3+被还原为Fe2+,所以左侧烧杯中溶液的红色逐渐褪去。6.如图所示,铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里,电流计中有电流通过,下列说法正确的是()。A.锌片是负极B.两个铜片上都发生氧化反应C.石墨是阴极D.两个番茄都形成原电池答案:A解析:左侧Cu、Zn与番茄汁构成原电池,锌片是负极,发生氧化反应,铜片是正极,发生还原反应,A项正确、B项错误;右侧为电解池,Cu为阴极,石墨为阳极,C、D项错误。7.观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是()。A.装置①中阳极上析出红色固体B.装置②的待镀铁制品应与电源正极相连C.装置③闭合开关后,外电路电子由a极流向b极D.装置④的阳离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过答案:C解析:装置①中阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑,A项错误;装置②中待镀铁制品应作阴极,与电源负极相连,B项错误;装置③中a极是原电池的负极,H2失电子,电子经导线流向b极,C项正确;装置④中的阳离子交换膜不允许阴离子自由通过,D项错误。8.下列叙述中正确的是()。A.纯锌与稀硫酸反应时,加入少量CuSO4溶液,可使反应加快B.甲醇和氧气以及KOH溶液构成的新型燃料电池中,其负极上发生的反应为CH3OH+6OH-+6e-CO2+5H2OC.在铁件上镀铜时,金属铜作阴极D.电解精炼铜时,电解质溶液中铜离子浓度保持不变答案:A解析:锌置换出少量铜后形成锌铜原电池,使反应加快,A项正确;负极上应发生失去电子的氧化反应,并且CO2在碱性环境中要生成CO32-,B项错误;电镀池中,镀层金属作阳极,C项错误;电解精炼铜时,9.某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构如图所示,电池总反应可表示为2H2+O22H2O。下列有关说法正确的是()。A.电子通过外电路从b极流向a极B.b极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-C.每转移0.1mol电子,消耗1.12LH2D.H+由a极通过固体酸膜电解质传递到b极答案:D解析:燃料电池中,通入H2的一极为负极,通入O2的一极为正极,故a为负极、b为正极,电子应该是通过外电路由a极流向b极,A项错误;b极上的电极反应式为O2+4H++4e-2H2O,B项错误;C项没有明确是否处于标准状况,无法计算气体的体积,C项错误;原电池中阳离子移向正极,D项正确。10.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是()。A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-C.断电时,锌环上的电极反应为Zn2++2e-ZnD.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀答案:C解析:通电时,锌环连接电源正极,作阳极,发生氧化反应,A项正确;阴极为溶液中H+得电子,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,B项正确;断电时发生原电池反应,锌环失电子作负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,C项错误;断电时锌作负极保护铁,属于牺牲阳极法,D项正确。11.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。有关说法正确的是()。A.锌片发生氧化反应作阴极B.电子从铁片经过导线流向锌片C.铁片上电极反应为2H++2e-H2↑D.该装置可用于研究牺牲阳极法答案:D解析:锌比铁活泼,所以腐蚀锌,锌是负极,而不是阴极,A项错误;电子从负极沿导线流向正极,所以电子从锌片经过导线流向铁片,B项错误;铁为正极,发生吸氧腐蚀,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,C项错误;该装置可用于研究牺牲阳极法,D项正确。12.常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液,电解一段时间后,下列有关电解质溶液变化的说法正确的是()。A.电解质溶液的浓度增大,pH减小B.电解质溶液的浓度增大,pH增大C.电解质溶液的浓度减小,pH减小D.电解质溶液的浓度不变,pH不变答案:A解析:NaHSO4Na++H++SO42-,溶液呈酸性,常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液的实质是电解水,因此NaHSO4溶液的浓度增大,c(H+)增大,pH减小,故13.将Al、Cu片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入稀NaOH溶液中,分别构成原电池,则在这两个原电池中,正极分别为()。A.Al片、Cu片 B.Cu片、Al片C.Al片、Al片 D.Cu片、Cu片答案:A解析:将Al片和Cu片用导线相连,插入浓硝酸中,此时Al在浓硝酸中钝化,不能继续反应,而Cu却能与浓硝酸继续反应,则Cu为负极;插入稀NaOH溶液中,Al能与NaOH溶液反应,此时Al失去电子被氧化,则Al为负极。14.如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图,稀硫酸为电解质溶液。下列有关说法不正确的是()。A.a极为负极,电子由a极经外电路流向b极B.a极的电极反应式:H2-2e-2H+C.电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)增大D.若将H2改为CH4,消耗等物质的量的CH4时,O2的用量增多答案:C解析:a极通入的H2发生氧化反应,为负极,电子由a极经外电路流向b极,以稀硫酸为电解质溶液时,负极的H2被氧化为H+,总反应为2H2+O22H2O,电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)减小,则C项错误;根据电池总反应:2H2+O22H2O,CH4+2O2CO2+2H2O,可知等物质的量的CH4消耗O2较多。15.如图,装置中a、b、c、d均为Pt电极。电解过程中,电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大,且增大的质量为b>d。符合上述实验结果的盐溶液是()。选项XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DCuSO4AgNO3答案:B解析:当X为MgSO4时,b极上生成H2,电极质量不变,A项错误;当Y为Al2(SO4)3时,d极上产生气体,电极质量不变,C项错误;当b极上析出2molAg时,d极上析出1molPb,b极增大的质量为216g,d极增大的质量为207g,B项正确;当b极上析出1molCu时,d极上析出2molAg,d极增大的质量为216g,b极增大的质量为64g,D项错误。二、非选择题(本题共5小题,共55分)16.(10分)如图是以铂为电极电解含一定CaCl2水溶液的装置。电解一段时间后,将CO2缓慢持续通入电解质溶液中。(1)电解时,F极发生(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为;E极发生(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为,电解总反应式为。

(2)通电后E极处溶液呈色,原因是。

(3)缓慢持续通入CO2发生的现象是。

答案:(1)氧化2Cl--2e-Cl2↑还原2H2O+2e-H2↑+2OH-CaCl2+2H2OCa(OH)2+H2↑+Cl2↑(2)红E极上发生反应2H2O+2e-H2↑+2OH-,溶液呈碱性(3)先出现白色沉淀,继续通CO2,沉淀又消失解析:溶液中含有Ca2+、H+、Cl-、OH-,通电时,Ca2+、H+移向阴极,由于H+放电能力比Ca2+强,在E极上发生反应:2H2O+2e-H2↑+2OH-;Cl-、OH-移向阳极,Cl-在阳极放电:2Cl--2e-Cl2↑,电解后,溶液中OH-浓度增大,通入CO2后会有CaCO3沉淀生成,继续通入CO2,沉淀又消失。17.(10分)下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极,电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后,在c、d两极上共收集到336mL(标准状况)气体。请回答下列问题。(1)直流电源中,M为极。

(2)Pt电极上生成的物质是,其质量为g。

(3)电源输出电子的物质的量与电极b、c、d上生成物的物质的量之比为2∶∶∶。

(4)AgNO3溶液的浓度(填“增大”“减小”或“不变”,下同),H2SO4溶液的pH。

(5)若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%,则原有5.00%的H2SO4溶液为g。

答案:(1)正(2)Ag2.16(3)20.51(4)不变减小(5)45.18解析:(1)因为用惰性电极电解稀硫酸,就是电解水,在阴极产生H2,在阳极产生O2,且两者的体积比为2∶1,根据图中收集到气体体积大小,可知d处收集的是H2,c处收集的是O2,所以d是阴极,c是阳极;与电极d相连的N极是电源的负极,M是电源的正极。生成气体的总物质的量为336mL22400mL·mol-1=0.015mol,所以n(O2)=13×0.015mol=0.005mol,电极上转移电子的物质的量为n(e(2)a极的电极反应:Ag-e-Ag+,b极的电极反应:Ag++e-Ag;所以Pt电极生成的物质是Ag,根据(1)转移的电子的物质的量可知m(Ag)=108g·mol-1×0.02mol=2.16g。(3)a、b、c、d极上的反应分别为Ag-e-Ag+,Ag++e-Ag,2H2O-4e-O2↑+4H+,2H++2e-H2↑,所以电源输出电子的物质的量与电极b、c、d生成物的物质的量之比为2∶2∶0.5∶1。(4)左边装置相当于在Pt上镀银,溶液中AgNO3浓度不变;右边装置相当于电解水,使H2SO4浓度增大,pH减小。(5)2H2O2H2↑+O2↑,根据c、d两极生成的气体的体积336mL,可知电解的水的物质的量:n(H2O)=2n(O2)=2×0.005mol=0.01mol,则m(H2O)=0.01mol×18g·mol-1=0.18g。设原有5.00%的H2SO4溶液的质量为m,则根据溶质守恒得:5.00%×m=(m-0.18g)×5.02%,解之得:m=45.18g。18.(11分)(1)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航天航空。如图1所示装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-(O2+4e-2O2-)。图1图2c电极的名称为,d电极上的电极反应式为。

(2)如图2所示用惰性电极电解100mL0.5mol·L-1CuSO4溶液,a电极上的电极反应式为;若a电极产生56mL(标准状况)气体,则所得溶液的pH=(不考虑溶液体积变化);若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入(填字母)。

A.CuO B.Cu(OH)2C.CuCO3 D.Cu2(OH)2CO3答案:(1)正极CH4+4O2--8e-CO2+2H2O(2)4OH--4e-2H2O+O2↑1AC解析:(1)原电池中电流的方向是从正极流向负极,故c电极为正极,d电极为负极,通入的气体B为甲烷,d电极反应式为CH4+4O2--8e-CO2+2H2O。(2)用惰性电极电解CuSO4溶液时,阳极(a电极)反应式:4OH--4e-2H2O+O2↑;阴极反应式:2Cu2++4e-2Cu,n(O2)=0.056L22.4L·mol-1=2.5×10-3mol。线路中转移电子的物质的量为2.5×10-3mol×4=0.01mol