第四章　第一节　第2课时　化学电源

第2课时化学电源课后·训练提升基础巩固1.下列关于化学电源的叙述错误的是()。A.普通锌锰电池中石墨棒为正极B.铅蓄电池中覆盖着PbO2的电极板是负极板C.氢氧燃料电池的正极是通入氧气的电极D.碱性锌锰电池的比能量和储存时间比普通锌锰电池高答案:B解析:铅蓄电池中覆盖着PbO2的电极板为正极板,Pb板为负极板,B项错误。2.茫茫黑夜中,航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中()。①铝合金是阴极 ②铝合金是负极③海水是电解液 ④铝合金电极发生还原反应A.②③ B.②④ C.①② D.①④答案:A解析:海水电池,电极名称为正极和负极,相对活泼的铝合金作负极,发生氧化反应,海水是电解液。3.环境友好型铝碘电池已研制成功,电解质溶液为AlI3溶液,已知电池总反应为2Al+3I22AlI3。下列说法不正确的是()。A.该电池负极的电极反应为Al-3e-Al3+B.该电池的正极材料不能是镁C.消耗相同质量金属,用锂作负极时,产生电子的物质的量比铝多D.该电池的正极材料是碘答案:D解析:由总反应式知A项正确;由镁比铝活泼及镁也能与I2反应知B项正确;转移1mol电子消耗锂、铝的质量分别为7g、9g,C项正确;碘不是导体,故不能作电极材料,D项错误。4.锂电池是新一代高能电池,目前已研发出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li+MnO2LiMnO2。下列说法中正确的是()。A.Li是正极,MnO2是负极B.放电时负极的反应:Li-e-Li+C.电池放电时,正极发生氧化反应D.电池放电时,产生高锰酸根离子答案:B解析:根据锂电池的总反应式可知,Li作负极,发生氧化反应生成Li+;MnO2作正极,发生还原反应,生成MnO2-而不是高锰酸根离子MnO4-,A项、C项、5.阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池,其电池反应为2H2+O22H2O,电解质溶液为KOH溶液,反应保持在较高温度,使H2O蒸发。下列叙述正确的是()。A.电池能发出蓝色火焰B.H2为正极,O2为负极C.正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-D.正极反应为2H2+4OH--4e-4H2O答案:C解析:因为是燃料电池,不可能有火焰,A项错误;由电池反应知,H2为负极,O2为正极,正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,所以B、D两项错误,C项正确。6.一种燃料电池中发生的化学反应是:在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳,则该电池负极发生的反应是()。A.CH3OH+O2-2e-H2O+CO2+2H+B.O2+4H++4e-2H2OC.CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+D.O2+2H2O+4e-4OH-答案:C解析:燃料电池中燃料在负极上失去电子发生氧化反应。A项,甲醇是燃料,氧气是助燃性气体,A项反应中既有氧化剂又有还原剂;B项反应为氧气在酸性环境中得到电子发生的还原反应,是电池正极发生的反应;C项,甲醇作负极失去电子,在酸性环境中生成二氧化碳和氢离子;D项反应为氧气在碱性(或中性)环境中得到电子发生的还原反应,本题选C。7.有人设计出利用CH4和O2反应,用铂电极在KOH溶液中构成的原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧。下列说法中正确的是()。①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mol电子②负极上CH4失去电子,电极反应式为CH4+10OH--8e-CO32-+7H2O③负极上是O2获得电子,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-④A.①② B.①③ C.①④ D.③④答案:A解析:CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中燃烧的反应,生成的CO2还与KOH反应生成K2CO3,电极反应式为CH4+10OH--8e-CO32-+7H2O,1molCH4参加反应有8mol电子发生转移,O2在正极上发生反应,获得电子,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-。虽然正极产生OH-,负极消耗OH-,但从总反应CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O可看出是消耗KOH,所以电池放电时溶液的pH不断下降,故①②正确,③④错误。8.一种由甲醇、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-2CO32-+6HA.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式为CH3OH+8OH--6e-CO32-+6HC.标准状况下,通入5.6LO2并完全反应后,有0.5mol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降低答案:B解析:该原电池负极电极反应式为2CH3OH+16OH--12e-2CO32-+12H2O,正极反应式为3O2+6H2O+12e-12OH-,A、D项错误,B项正确;C项应有1mol电子转移,C9.铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池,电池结构如图所示,工作原理为Fe3++Cr2+Fe2++Cr3+。下列说法一定正确的是()。A.电池充电时,b极的电极反应式为Cr3++e-Cr2+B.电池放电时,b极的电极反应式为Fe2+-e-Fe3+C.电池放电时,Cl-从b极穿过选择性透过膜移向a极D.电池放电时,电路中每通过0.1mol电子,Fe3+浓度降低0.1mol·L-1答案:A解析:放电时负极b发生氧化反应Cr2+-e-Cr3+,充电时该电极发生还原反应Cr3++e-Cr2+,A项正确,B项错误;放电时阴离子向负极b移动,C项错误;电池放电时,电路中每通过0.1mol电子,Fe3+的物质的量减少0.1mol,不知道溶液体积,无法得出浓度的变化,D项错误。10.空间实验室“天宫一号”的供电系统中使用了再生氢氧燃料电池(RFC),RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图,有关说法正确的是()。A.当有0.1mol电子转移时,a极产生标准状况下1.12LO2B.b极上发生的电极反应是4H2O+4e-2H2↑+4OH-C.c极上发生还原反应,B中的H+可以通过隔膜进入AD.d极上发生的电极反应是O2+4H++4e-2H2O答案:C解析:由图可知a为阴极、b为阳极、气体X为H2、气体Y为O2、c为正极、d为负极。正极、阴极发生还原反应,负极、阳极发生氧化反应,A、B、D项错误;在原电池中阳离子移向正极,C项正确。11.铅酸蓄电池是常用的化学电源,其电极材料分别是Pb和PbO2,电解质溶液为稀硫酸,该电池工作时发生的总反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。试回答下列问题。(1)铅酸蓄电池的负极材料是,正极反应为。

(2)电池工作时,溶液中SO42-(3)电池工作时,电解质溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)若有1mol电子从某电极流出,则参加反应的H2SO4是mol,负极的质量变化是(填“增大”或“减小”)g。

答案:(1)PbPbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H(2)负(3)增大(4)1增大48解析:(1)蓄电池放电时是原电池。根据电池总反应及原电池原理,负极发生氧化反应,Pb为负极;正极PbO2发生还原反应,正极反应式为PbO2+SO42-+4H++2e-PbSO4+2H2O。(2)原电池工作时,溶液中阴离子移向负极。(3)从电池总反应可知H2SO4参加反应,且生成H2O,所以溶液pH增大。(4)根据总反应式,若从负极流出1mol电子,参加反应的H2SO4是1mol,负极有0.5molPb转化为PbSO4,负极增大质量即为0.5molSO42-的质量,能力提升1.镍氢电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。镍氢电池的总反应式是12H2+NiO(OH)Ni(OH)2。根据此反应式判断,下列叙述正确的是()。A.电池放电时,电池负极周围溶液的碱性增强B.电池放电时,镍元素被氧化C.电池放电时,氢元素被还原D.电池放电时,氢气是负极反应物答案:D解析:充电电池在放电时是一个电源(原电池),发生原电池反应,在这个反应方程式中从左到右是放电,根据发生氧化反应的是负极,发生还原反应的是正极,所以D正确,B、C错误;而H2作为电池的负极发生的反应是H2+2OH--2e-2H2O,溶液中应该是OH-浓度减小,所以A错误。2.质子交换膜燃料电池(PEMFC)常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢气为燃料,空气为氧化剂,铂作催化剂,导电离子是H+。下列对该燃料电池的描述中正确的是()。①正极反应为O2+4H++4e-2H2O②负极反应为2H2-4e-4H+③总的化学反应为2H2+O22H2O④氢离子通过电解质溶液向正极移动A.①②③ B.②④ C.①②④ D.①③答案:C解析:燃料电池中的反应不是在点燃的条件下进行的,故③错误。因为导电离子是H+,且向正极移动,所以正极反应为O2+4H++4e-2H2O。3.下面是四种燃料电池工作原理示意图,其中正极反应生成水的是()。答案:C解析:A项,正极反应生成O2-;B项,正极反应生成OH-;C项,正极反应生成H2O;D项,正极反应生成CO34.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为CH3CH2OH+H2O-4e-CH3COOH+4H+。下列有关说法正确的是()。A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动B.若有0.4mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48L氧气C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2OD.正极上发生的反应为O2+2H2O+4e-4OH-答案:C解析:H+应向正极移动,A项错误;酸性溶液中,正极电极反应为O2+4H++4e-2H2O,D项错误;转移0.4mol电子时,消耗O20.1mol,即标准状况下为2.24L,B项错误;正极反应式与负极反应式相加可得电池总反应为CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2O,C项正确。5.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。下列叙述不正确的是()。A.放电时负极反应为3Zn+6OH--6e-3Zn(OH)2B.放电时正极反应为2FeO42-+8H2O+6e-2Fe(OH)3C.放电时每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被氧化D.放电时正极附近溶液的碱性增强答案:C解析:放电时,该电池为原电池,根据总反应式可知,锌失去电子作负极,发生氧化反应,生成氢氧化锌,高铁酸根离子得到电子作正极,发生还原反应,生成氢氧化铁,A、B两项正确;放电时每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被还原,C项错误;根据正极的电极反应式可知,放电过程中正极附近溶液中氢氧根离子的浓度增大,则其碱性增强,D项正确。6.(1)锂水电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,加入水即可放电,总反应为2Li+2H2O2LiOH+H2↑。①锂水电池放电时,OH-向极移动。

②写出该电池放电时正极的电极反应:。

(2)有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料,其负极反应为。

(3)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和石墨,电解质溶液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2。①电池的负极材料为,发生的电极反应为。

②电池正极发生的电极反应为。

③组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是

。

答案:(1)①负②2H2O+2e-2OH-+H2↑(2)SO2+2H2O-2e-SO42-(3)①LiLi-e-Li+②2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2③构成电池的电极材料Li能与氧气、水反应,且SOCl2也与水反应解析:(1)OH-是阴离子,一定向负极移动。正极是H2O中的H+得电子放出H2,所以正极电极反应是2H2O+2e-2OH-+H2↑。(2)负极失电子,化合价升高,SO2SO42-,故负极电极反应为SO2+2H2O-2e-SO42(3)分析反应的化合价变化,可得Li为还原剂,SOCl2为氧化剂。①负极材料为Li(还原剂),Li-e-Li+。②正极反应式可由总反应减去负极反应式得到:2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2。③因为构成电池的电极材料Li能与氧气、水反应,且SOCl2也与水反应,故组装该电池必须在无水、无氧条件下进行。7.(1)研究人员最近发现了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl,则“水”电池在放电时:①该电池的负极的电极反应式为;

②Na+不断向“水”电池的极移动;

③每有1mol电子转移,生成molNa2Mn5O10。

(2)下图为钠高能电池的结构示意图,该电池的工作温度为320℃左右,电池反应为2Na+xSNa2Sx,正极的电极反应式为。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是。与铅蓄电池相比,当消耗相同质量的负极物质时,钠高能电池的理论放电量是铅蓄电池的倍。答案:(1)①Ag+Cl--e-AgCl②正③0.5(2)xS+2e-Sx2-(或2Na++xS+2e-Na2Sx)导电和隔离钠与硫4.解析:(1)①根据电池总反应可判断出Ag为该电池的负极,电极反应式为Ag+Cl--e-AgCl。②在原电池中,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,故Na+移向正极。③根据电池总反应和得失电子守恒知,生成1molNa2Mn5O10的同时生成2molAgCl,转移2mol电子,故每有1mol电子转移,生成0.5molNa2Mn5O10。(2)正极的电极反应式为xS+2e-Sx2-,M的作用一是导电,二是因钠与硫易反应,故它起到隔离作用。钠高能电池中负极为钠,消耗46g钠转移2mol电子,铅蓄电池的电池反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,铅蓄电池中铅是负极,消耗207g铅时转移2mol电子,故钠高能电池的理论放电量是铅蓄电池的20746=4.5(倍)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