高中化学选择性必修一4.2习题精练（解析版）

化学反应与电能4.2电解池一、选择题1．铅蓄电池的结构示意图如图所示，其充、放电时的电池反应为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。下列说法正确的是A．放电时Pb为负极，发生反应：Pb-2e-=Pb2+B．放电时H+向正极移动，正极区域酸性增强C．充电时PbO2与外电源的负极相连D．充电时阳极发生反应：PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+SO+4H＋【答案】D【解析】A．放电时，该原电池的负极材料是铅，铅失电子发生氧化反应，电极方程式为Pb+SO-2e-=PbSO4，故A错误；B．原电池中阳离子向正极移动，所以放电时，溶液中的H+向正极区移动与PbO2反应生成水，则正极区域的溶液浓度减小，即酸性减弱，故B错误；C．充电时为电解池，此时的PbO2外电源的正极相连，故C错误；D．充电时，阳极上电极反应式为PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+SO+4H+，故D正确；2．NaCl是我们生活中必不可少的物质。将NaCl固体溶于水，溶解过程如图1所示，下列说法不正确的是A．图1中水合钠离子的图示不科学B．NaCl溶液导电的原因是溶液中有自由移动的Na＋和Cl－C．NaCl溶液通电后才发生电离D．熔融NaCl通电后离子移动方向如图2【答案】C【解析】A.Na+带正电荷，应该吸引带有部分负电荷的氧离子，所以水合Na+图应为，则图中水合Na+的图示不科学，故A正确；B.NaCl是电离出阴阳离子而导电，因此氯化钠溶液导电的原因是溶液中有自由移动的Na＋和Cl－，故B正确；C.NaCl溶于水，在水分子的作用下发生电离，电离不需要通电，故C错误；D.熔融NaCl通电后阳离子向阴极即向与电源负极相连的电极移动，阴离子向阳极移动即向与电源正极相连的电极移动，故D正确；3．碱性镍锌(Ni-Zn)电池是一种可以替代镍氢电池的新型电池，其总反应为：2NiOOH+2H2O+Zn2Ni(OH)2+Zn(OH)2。则下列说法中错误的是()A．电池工作时，OH-向负极移动B．放电时负极反应式：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2C．充电时，与外电源正极相连的电极上电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2OD．充电时阳极附近溶液pH升高【答案】D【解析】A．电池工作时为原电池，电解质溶液中OH-向负极移动，故A正确；B．放电时负极发生氧化反应，根据总反应可知电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，故B正确；C．充电时为电解池，与外电源正极相连的电极为阳极，阳极发生氧化反应，电极反应式为：Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O，故C正确；D．充电时阳极电极反应为Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O，消耗氢氧根，所以电极负极pH减小，故D错误；综上所述答案为D。4．如图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K+通过，该电池放电、充电时的电池反应为。装置(Ⅱ)为电解池的示意图当闭合开关K时，电极X附近溶液先变红。则闭合K时，下列说法正确的是()A．K+从右到左通过离子交换膜B．电极A上发生的反应为I+2e-=3I-，C．电极Y上发生的反应为2Cl--2e-=Cl2↑，D．当有0.1molK+通过离子交换膜时，X电极上产生1.12L气体【答案】C【解析】A．原电池中阳离子向正极移动，即从左向右通过离子交换膜，故A错误；B．A为负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为2K2S2-2e-=K2S4+2K+，故B错误；C．Y为电解池阳极，氯离子失电子发生氧化反应，电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，故C正确；D．未指明温度和压强，无法确定气体的体积，故D错误；5．下列关于电解CuCl2溶液(如图所示)的说法中，不正确的是（）A．阴极石墨棒上有红色的铜附着B．阳极电极反应为：2Cl－-2e－=Cl2C．电解过程中，Cl－和OH－向阳极移动D．总反应为：CuCl2=Cu2++2Cl－【答案】D【解析】A．根据题干分析，阴极石墨棒上有红色的铜附着，故A正确；B．根据题干分析，阳极电极反应为：2Cl－-2e－=Cl2，故B正确；C．根据题干分析，电解过程中，Cl－和OH－向阳极移动，故C正确；D．根据题干分析，总反应为：，故D错误；6．下列关于电解的说法不正确的是A．电解是将电能转化为化学能的过程B．电解池的阳极与电源的正极相连，发生氧化反应C．电解时，电子由电源负极流向阴极，通过电解质溶液到达阳极D．许多在通常条件下不能发生的氧化还原反应，可以通过电解实现【答案】C【解析】A.电能转化为化学能的装置是电解池，所以电解是将电能转化为化学能的过程，故A正确；B.电解池的阳极与电源的正极相连，阳极上失去电子，发生氧化反应，故B正确；C.电子不进入电解质溶液，电子从负极沿导线流向阴极、从阳极沿导线流向正极，故C错误；D.电解可以将电能转化为化学能，可以使通常条件下不能发生的氧化还原反应得以发生，如以铜为阳极，硫酸为电解质时，可生成硫酸铜和氢气，故D正确；7．如图所示的电解装置可实现低电位下高效催化还原CO2。下列说法不正确的是()A．a极连接外接电源的负极B．电解过程中Na＋从右池移向左池C．b极的电极反应式为Cl－－2e－＋H2O=ClO－＋2H＋D．外电路上每转移1mol电子，理论可催化还原标况下CO2气体11.2L【答案】C【解析】A．根据分析，a极与外电路相连的一极为负极，A正确；B．根据分析，阴极反应为CO2+2e-+H2O=CO+2OH-，生成大量阴离子，为平衡电荷，Na+向左边移动，B正确；C．因右池电解液中含有大量的OH-，故电极方程式中不能出现H+，正确的电极方程式为Cl--2e-+2OH-=H2O+ClO-，C错误；D．根据B选项的电极反应，每转移2mol电子，可还原标况下22.4L的CO2，故电路中转移1mol电子，可还原标况下11.2L的CO2，D正确；8．如图所示装置(I)为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K+通过，该电池放电、充电的化学方程式为2K2S2+KI3K2S4+3KI。装置(II)为电解池的示意图。当闭合开关K时，电极X附近溶液先变红。下列说法正确的是A．闭合K时，如果石墨电极Y换成铁钉，可防铁钉生锈B．闭合K时，电极A上发生的反应为3I--2e-=IC．闭合K时，当有0.1molK+通过离子交换膜，X电极上产生2.24L(标准状况)气体D．装置(I)充电时，电极B连接外加电源的正极【答案】D【解析】A．由分析可知，石墨Ｙ电极与电源正极Ｂ相连，闭合K时，如果石墨电极Y换成铁钉，此时铁作阳极，故Fe-2e-=Fe2+，加快铁钉腐蚀，A错误；B．A为负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为2K2S2-2e-═K2S4+2K+，B错误；C．当有0.1

mol

K+通过离子交换膜，根据2K2S2-2e-═K2S4+2K+知，转移电子的物质的量是0.1mol，根据转移电子守恒知，X电极上产生气体体积=×22.4L/mol=1.12L，C错误；D．由分析可知，装置(I)中A为负极，B为正极，故装置(I)充电时，电极B连接外加电源的正极，D正确；9．某同学设计了如图装置，有关说法正确的是A．装置①工作结束后，a电极上可能析出红色物质B．装置②可用于精炼铜，此时c极为粗铜C．装置③导线中有稳定的电流通过，此时Al片做负极D．装置④中电子经溶液由Fe流向Zn【答案】A【解析】A．装置①工作时，a电极为阴极，起初a电极上H+得电子生成H2，当阳极产生的Cu2+迁移到a电极后，Cu2+可能在a电极上得电子从而析出红色物质，A正确；B．装置②可用于精炼铜，此时c极为阴极，应使用精铜，B不正确；C．因为Al在浓硝酸中发生钝化，若要使装置③导线中有稳定的电流通过，此时Al片做正极，Cu片作负极，C不正确；D．装置④中，Zn作负极，Fe作正极，电子经导线由Zn流向Fe，D不正确；10．KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。下列说法错误的是（）A．阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑B．电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为K+C．溶液中阳离子的迁移方向是从右池到左池D．采用“电解法”制备KIO3的优点是不产生有害气体，能减少对环境的污染【答案】C【解析】A．电解池阴极为KOH溶液，电解质溶液呈碱性，电解池阴极发生还原反应，即H2O中氢元素得电子转化为H2，所以阴极的电极反应为2H2O+2e-═2OH-+H2↑，故A正确；B．隔膜是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，主要交换的离子为K+，故B正确；C．电解池工作时，阳离子向阴极移动，由题中图示可知，K+的移动方向应从左池到右池，故C错误；D．电解法过程中，阳极的电极反应为I2-10e-+12OH-═2+6H2O制备KIO3，阴极的电极反应为2H2O+2e-═2OH-+H2↑，电解池装置产生的气体是H2，不产生有害气体，能减少对环境的污染，故D正确；11．我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，电池工作时，复合膜(由a、b膜复合而成)层间的H2O解离成H+和OH-，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合K1时，Zn-CO2电池工作原理如图所示：下列说法不正确的是()A．闭合K1时，Zn表面的电极反应式为Zn+4OH−-2e−=Zn(OH)B．闭合K1时，反应一段时间后，NaCl溶液的pH减小C．闭合K2时，Pd电极与直流电源正极相连D．闭合K2时，H+通过a膜向Pd电极方向移动【答案】D【解析】A．闭合K1时，Zn被氧化作负极，原电池中阴离子流向负极，所以OH-通过b膜移向Zn，负极上Zn失去电子结合氢氧根生成Zn(OH)，电极方程式为Zn+4OH−-2e−=Zn(OH)，故A正确；B．闭合K1时，Pd电极为正极，氢离子透过a膜移向Pd电极，CO2得电子后结合氢离子生成HCOOH，所以NaCl溶液pH减小，故B正确；C．闭合K2时，Pd电极上发生氧化反应为阳极，与直流电源正极相连，故C正确；D．闭合K2时，Pd电极为阳极，氢离子为阳离子应移向阴极，故D错误；12．2016年8月，联合国开发计划署在中国的首个“氢经济示范城市”在江苏落户。用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是A．放电时，乙电极反应为：NiO（OH）+H2O-e﹣=Ni（OH）2+OH﹣B．放电时，甲电极为负极，该电极区溶液的pH逐渐增大C．充电时，电池的碳电极与直流电源的正极相连，电极反应为：2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣D．电池总反应为H2+2NiOOH2Ni（OH）2【答案】D【解析】A.放电时，乙电极为正极得电子发生还原反应，电极反应为：NiO（OH）+H2O+e-═Ni（OH）2+OH-，故A错误；B.放电时，该电池为原电池，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以OH−向负极甲电极移动，负极发生H2+2OH--2e-═2H2O，所以氢氧根浓度降低，pH逐渐减小，故B错误；C.放电时，氢气在碳电极发生氧化反应，碳电极作负极，充电时，碳电极发生还原反应作阴极，应与电源的负极相连，故C错误；D.放电时，正极电极反应式为NiO（OH）+H2O+e-═Ni（OH）2+OH-，负极电极反应式为：H2+2OH--2e-═2H2O，则两式相加得总反应：H2+2NiOOH2Ni（OH）2，故D正确；13．用电解法制备高纯金属铬和硫酸的原理如图所示。下列说法正确的是A．b为直流电源的负极B．A膜是阳离子交换膜，B膜是阴离子交换膜C．阴极电极反应式为2H++2e-=H2↑D．若有1mol离子通过A膜，理论上阳极生成0.5mol气体【答案】D【解析】A．该装置制备高纯金属Cr和硫酸，左边池中Cr电极上Cr3+得电子发生还原反应，则Cr棒为阴极，连接阴极的电极a为电源的负极，则b为电源的正极，A错误；B．左边池中Cr电极上Cr3+得电子发生还原反应，阴极反应式为Cr3++3e-=Cr，附近溶液中浓度增大，为维持溶液电中性，要通过A膜进入中间区域；石墨电极上OH-不断失去电子变为O2逸出，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，使附近H+浓度增大，为维持溶液电中性，H+不断通过B膜乙池，所以A膜是阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜，B错误；C．阴极上Cr3+得到电子变为单质Cr，电极反应式为：Cr3++3e-=Cr，C错误；D．根据选项B分析可知：要通过A膜进入中间区域，若有1mol离子通过A膜，由于带有2个单位负电荷，则电路中会转移2mol电子，则根据电荷守恒可知理论上阳极石墨上会产生0.5molO2，D正确；二、非选择题14．实验室用石墨电极电解加有酚酞的饱和NaCl溶液，装置如图1所示。氯碱工业用图2所示装置制备NaOH等工业原料。Ⅰ.实验室电解饱和食盐水(图1)（1）a为电解池的_________极，a处的电极反应式为___________。（2）b处的电极反应式为___________，观察到的实验现象是____________。（3）该电解池中发生的总反应的离子方程式为____________。（4）下列与电解饱和食盐水有关的说法，正确的是___________(填字母)。A．通电使NaCl发生电离B．在溶液中，阴离子向电极a移动C．电解熔融NaCl与电解NaCl溶液所得产物相同Ⅱ.氯碱工业(图2)（5）利用实验室装置制备NaOH，不仅有安全隐患，而且存在Cl2与NaOH的副反应，氯碱工业采用改进后的装置，如图2所示。①气体X和气体Y被阳离子交换膜分隔开，避免混合爆炸。气体X是____，气体Y是______。②阳离子交换膜避免了Cl2与NaOH发生反应，可得到NaOH浓溶液，简述NaOH浓溶液的生成过程______。【答案】（1）阳2Cl－－2e－＝Cl2↑（2）2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－有气泡冒出，溶液变红（3）2H2O＋2Cl－Cl2↑＋H2↑＋2OH－（4）B（5）Cl2H2阴极是水电离出的氢离子得到电子，变为氢气，剩余的氢氧根与穿过阳离子交换膜的钠离子结合得到NaOH浓溶液【解析】Ⅰ．（1）连接电源正极的为阳极，因此a为电解池的阳极，阳极是溶液中的阴离子放电，a处的电极反应式为2Cl－－2e－＝Cl2↑；故答案为：阳；2Cl－－2e－＝Cl2↑。（2）阴极是溶液中的阳离子放电即水中氢离子放电，因此b处的电极反应式为2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，观察到的实验现象是有气泡冒出，溶液变红；故答案为：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－；有气泡冒出，溶液变红。（3）根据阳极、阴极电极反应式得到电解池中发生的总反应的离子方程式为2H2O＋2Cl－Cl2↑＋H2↑＋2OH－；故答案为：2H2O＋2Cl－Cl2↑＋H2↑＋2OH－。（4）A．在水溶液中NaCl就要发生电离，而不是在通电时，故A错误；B．在溶液中，电解池中“异性相吸”得到阴离子向电极阳极即a极移动，故B正确；C．电解熔融NaCl得到Na和Cl2，电解NaCl溶液得到NaOH、Cl2、H2，两者所得产物不相同，故C错误；综上所述，答案为：B。Ⅱ．（5）①根据分析左边是连接电源正极，是阳极，因此气体X是Cl2，右边是阴极，因此气体Y是H2；故答案为：Cl2；H2。②阴极是水电离出的氢离子得到电子，变为氢气，剩余的氢氧根与穿过阳离子交换膜的钠离子结合得到NaOH浓溶液；故答案为：阴极是水电离出的氢离子得到电子，变为氢气，剩余的氢氧根与穿过阳离子交换膜的钠离子结合得到NaOH浓溶液。15．如图，都是惰性电极，为电源电极．接通电源一段时间后，极液体颜色变深[胶体粒子带正电荷]．（1）若用甲醇碱性燃料电池作电源，则为________极，其电极反应式为_________________．（2）若甲中装有硫酸铜溶液，工作一段时间后，当硫酸铜恰好完全被消耗时，停止通电，此时测得溶液___________（假设溶液体积不变）．（3）欲用丙装置给铁件镀铜，则为___________（填“”或“”）片；阴极反应式为_______________________；反应一段时间后（用甲醇碱性燃料电池作电源）铁制品质量增加，理论上消耗甲醇的物质的量为____________________．【答案】(（1）负（2）0（3）【解析】（1）Fe(OH)3胶体粒子带正电荷，接通电源一段时间后，X极液体颜色变深，说明Fe（OH）3胶体粒子向X极移动，X极为阴极，Y极为阳极，B为电源的正极，A为电源的负极，负极甲醇失电子生成碳酸根，电极方程式为：，故答案：负；；（2）甲：A为电源的负极，B为正极，C为阴极，电极反应式Cu2++2e-=Cu，D为阳极，电极反应式4OH--4e-=O2+2H2O，n（Cu2+）=0.1L0.5mol/L=0.05mol，根据电极反应式可知，Cu2+2e-2OH-，消耗OH-的物质的量为0.05mol2=0.1mol，故溶液中的氢离子的物质的量为0.1mol，=1mol/L，pH=0，故答案：0；（3）由（1）可知，A为电源的负极，则G为阴极，欲用丙装置给铁件镀铜，阴极Cu2+失电子生成Cu，G为Fe，阴极反应式为：；反应一段时间后（用甲醇碱性燃料电池作电源）铁制品质量增加，则转移电子=0.3mol，根据得失电子守恒，甲醇也应该得0.3mol电子，甲醇的物质的量为：=0.05mol，故答案为：Fe；；。课后测评一、选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)1.(山西运城高二月考)下列叙述正确的是()A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属B.自然界中钢铁的腐蚀大部分都是吸氧腐蚀C.马口铁(镀锡铁)破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀D.铜锌原电池工作时,若有13g锌被溶解,电路中就有0.2mol电子通过答案B解析原电池的两极可为金属,也可为金属和非金属,常用石墨作正极,如果是燃料电池,两个电极都可为非金属,A错误;在弱酸性、中性或碱性环境中,钢铁发生吸氧腐蚀,在酸性较强时,钢铁发生析氢腐蚀,自然界中钢铁的腐蚀大部分都是吸氧腐蚀,B正确;锡、铁和电解质溶液构成的原电池中,铁易失电子作负极,锡作正极,所以铁易被腐蚀,C错误;铜锌原电池工作时,若有13g锌被溶解,电路中通过的电子为13g65g·mo2.下列叙述正确的是()A.电解饱和食盐水制烧碱时,Fe作阳极,石墨作阴极B.电解氯化铜溶液时,阳极上产生的气体质量和阴极上析出的铜的质量相等C.钢铁在空气中发生电化学腐蚀时,铁作负极D.原电池工作时,阳离子移向电池的负极答案C解析电解饱和食盐水制烧碱时,阳极必须是惰性电极,A错误;电解氯化铜溶液时,实质是电解氯化铜本身,阳极上产生的气体质量和阴极上析出的铜的质量不相等,B错误;钢铁在空气中发生电化学腐蚀,不论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,均是铁作负极,C正确;原电池工作时,阳离子移向电池的正极,D错误。3.利用如图装置电解四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]的水溶液制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]。下列说法正确的是()A.电极A上发生还原反应B.产物c是Cl2C.在a处收集(CH3)4NOHD.阳离子交换膜可提高(CH3)4NOH的纯度答案D解析在溶液中(CH3)4NCl完全电离生成(CH3)4N+和Cl-。该电解池中,阳极上发生反应2Cl--2e-Cl2↑,阴极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,中间为阳离子交换膜,则(CH3)4N+通过交换膜进入阴极区生成(CH3)4NOH,所以电极B为阴极,生成的c是氢气,电极A为阳极,发生氧化反应,生成的b为氯气,A、B错误。(CH3)4NOH在阴极区e处收集到,故C错误;阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子通过,可提高(CH3)4NOH的纯度,故D正确。4.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.氢氧燃料电池的负极反应:O2+2H2O+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.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应:Fe-2e-Fe2+答案A解析在氢氧燃料电池的负极上反应的是氢气;粗铜精炼时,纯铜与电源的负极相连,电极反应为Cu2++2e-Cu;钢铁腐蚀的负极反应是Fe-2e-Fe2+。5.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闭合电键后,外电路电子由a极流向b极D.装置④的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中阳极上氯离子放电生成氯气,故A错误;装置②是电镀装置,待镀铁制品作阴极,应与电源负极相连,故B错误;装置③闭合电键后,a极是负极,因此外电路电子由a极流向b极,故C正确;装置④的离子交换膜只允许阳离子、水分子自由通过,故D错误。6.某小组为研究电化学原理,设计右图装置,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-CuC.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均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D7.金属镍有广泛的用途,粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是()A.阳极发生还原反应,其电极反应式为Ni2++2e-NiB.电解过程中,阳极减少的质量与阴极增加的质量相等C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt答案D解析A项,阳极应发生氧化反应。C项,根据金属活动性顺序和金属阳离子的氧化强弱,阳极反应为Zn-2e-Zn2+、Fe-2e-Fe2+、Ni-2e-Ni2+,Cu、Pt在该条件下不失电子,阴极反应为Ni2++2e-Ni。比较两电极反应,因Zn、Fe、Ni的相对原子质量不等,当两极通过相同的电量时,阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。8.(天津卷)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌—碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是()A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-B.放电时,溶液中离子的数目增大C.充电时,b电极每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充电时,a电极接外电源负极答案D解析根据离子和电子的移动方向可知,a电极是正极,b电极是负极。放电时,负极电极反应为Zn-2e-Zn2+,正极电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-,显然A、B正确;充电时,b电极电极反应为Zn2++2e-Zn,每增重0.65g转移0.02mole-,根据以上分析,可知溶液中有0.02molI-被氧化,C正确;充电时,阳极接电源正极,故D错误。9.(全国Ⅰ)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整答案C解析外加电流法可使被保护的钢管桩上无腐蚀电流,A项正确;通电后,高硅铸铁为惰性阳极,钢管桩为阴极,外电路电子从阳极流向阴极,B项正确;由于高硅铸铁为惰性阳极,因此应是海水中的OH-失电子,2H2O-4e-O2↑+4H+,因此阳极材料不被损耗,C项错误;用外加电流法进行防腐时,应依据环境条件变化调整电流大小。10.按下图装置实验,若x轴表示流入阴极的电子的物质的量,则y轴可表示()①c(Ag+)②c(AgNO3)③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的pHA.①③B.③④C.①②④ D.①②⑤答案D解析该电解池中,随着电解的进行,c(Ag+)不变,c(AgNO3)不变,溶液的pH不变。因为阳极反应式为Ag-e-Ag+,阴极反应式为Ag++e-Ag,故b棒质量减小,a棒质量增大。二、选择题(本题包括5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意)11.(辽宁锦州模拟)肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸,但是以其为燃料的燃料电池是一种理想的电池,具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点,其工作原理如图所示,下列叙述正确的是()A.电池工作时,正极附近的pH增大B.当消耗1molO2时,有2molNa+由甲槽向乙槽迁移C.负极反应式为4OH-+N2H4-4e-N2↑+4H2OD.若去掉阳离子交换膜,电池也能正常工作答案AC12.(江苏南京高二月考)下图是半导体光电化学电池光解水制氢的反应原理示意图。在光照下,电子由价带跃迁到导带后,然后流向对电极。下列说法不正确的是()A.对电极的电极反应:2H++2e-H2↑B.半导体电极发生还原反应C.电解质溶液中阳离子向对电极移动D.整个过程中实现了太阳能→化学能→电能的转化答案BD解析由图示分析可知在对电极上发生的反应是水电离出的氢离子得到电子生成氢气,电极反应为2H++2e-H2↑,A说法正确;在光照下,电子由价带跃迁到导带后,然后流向对电极,所以半导体电极为负极,发生氧化反应,B说法错误;阳离子向阴极移动,对电极为阴极,因此电解质溶液中阳离子向对电极移动,C说法正确;对图示过程分析可以知道,该装置是光能转化为电能,电能再转化为化学能的过程,D说法错误,故选BD。13.(全国Ⅲ)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是()A.放电时,多孔碳材料电极为负极B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D.充电时,电池总反应为Li2O2-x2Li+(1-x2)O2答案D解析放电时,该电池中锂作负极,多孔碳材料作正极,A项错误;放电时,外电路电子由负极流向正极,即由锂电极流向多孔碳材料电极,B项错误;充电时,锂电极作阴极,多孔碳材料电极作阳极,电解质溶液中Li+应向锂电极区移动,C项错误;充电反应与放电反应相反:Li2O2-x2Li+(1-x2)O2,D项正确。14.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6.0mol·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确的是(A.原混合溶液中c(K+)为2mol·L-1B.上述电解过程中共转移4mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.5molD.电解后溶液中c(H+)为2mol·L-1答案AB解析两极都收集到标准状况下的22.4L气体,说明阴极上发生的反应依次为:①Cu2++2e-Cu;②2H++2e-H2↑,阳极只生成O2:4OH--4e-O2↑+2H2O,n(H2)=n(O2)=1mol,则n(e-)=4mol,B正确。根据电子转移守恒得,原溶液中n(Cu2+)=1mol,根据电荷守恒有n(K+)+n(Cu2+)×2=n(NO3-),所以n(K+)=1mol,c(K+)=2mol·L-1,A正确。根据Cu析出后,溶液中只有KNO3和HNO3,由电荷守恒可推出c(H+)=4mol·L-1。15.(山东济南高二月考)雾霾中含有大量的污染物SO2、NO。工业上吸收工业尾气中的SO2和NO,获得Na2S2O3和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素):下列说法错误的是()A.Na2S2O4中S元素的化合价为+3价B.装置Ⅱ消耗36g水生成4NA个H+(NA代表阿伏加德罗常数)C.装置Ⅲ用甲烷燃料电池进行电解,当消耗24g甲烷时,理论上可再生10molCe4+D.装置Ⅳ获得粗产品NH4NO3的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等答案C解析根据化合物中元素正负化合价代数和等于0可知,Na2S2O4中硫元素的化合价为+3价,A正确;36g水的物质的量是2mol,在装置Ⅱ中发生反应NO+2H2O+3Ce4+3Ce3++NO3-+4H+,NO+H2O+Ce4+Ce3++NO2-+2H+,可见两个反应都是消耗1molH2O,产生2molH+,则反应消耗2molH2O,就产生4molH+,生成H+的数目等于4NA,B正确;24g甲烷的物质的量为n(CH4)=24g16g·mol-1=1.5mol,在碱性甲烷燃料电池中,通入甲烷的电极为负极,失去电子发生氧化反应,电极反应为CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O,1molCH4反应失去8mol电子,则1.5molCH4完全反应转移电子的物质的量为n(e-)=8×1.5mol=12mol,由于在同一闭合回路中电子转移数目相等,所以当消耗24g甲烷时,理论上可再生12molCe4+,C错误;由于三、非选择题(本题共5小题,共60分)16.(12分)如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图,乙池中的两个电极一个是石墨电极,一个是铁电极,工作时,M、N两个电极的质量都不减少,请回答下列问题:(1)M电极的材料是,其电极名称是,

N的电极反应式为,

乙池的总反应是,

通入甲烷的铂电极的电极反应式为

。

(2)在此过程中,乙池中某一电极析出金属银4.32g时,甲池中理论上消耗氧气L(标准状况下),若此时乙池溶液的体积为400mL,则乙池溶液的H+的浓度为。

答案(1)铁阴极4OH--4e-O2↑+2H2O4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑CH4+10OH--8e-CO32-+7H2(2)0.2240.1mol·L-117.(12分)如图装置所示,C、D、E、F都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。请回答:(1)B极是电源的,一段时间后,甲中溶液颜色。

(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为。

(3)现用丙装置给铜件镀银,则H应是,电镀液是溶液。

(4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生的总反应的离子方程式为。

答案(1)负极变浅(2)1∶2∶2∶2(3)铜件AgNO3(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+解析(1)F极附近溶液呈红色,说明F极是阴极,产生了NaOH,则B极是电源的负极。(2)甲中,C极为阳极,阳极发生氧化反应:4OH--4e-2H2O+O2↑;D极为阴极,阴极发生还原反应:2Cu2++4e-2Cu。乙中,E极为阳极,电极反应为4Cl--4e-2Cl2↑,F极为阴极,电极反应为4H++4e-2H2↑。甲、乙串联,转移电子的数目相同,故C、D、E、F电极产生单质的物质的量之比为n(O2)∶n(Cu)∶n(Cl2)∶n(H2)=1∶2∶2∶2。(3)H极与电源负极相连,H极为阴极,电镀时,镀件应作阴极,即H应该是镀件,电镀液可以是AgNO3溶液。(4)若C电极为铁,铁为活性电极,阳极反应为Fe-2e-Fe2+,阴极反应为Cu2++2e-Cu,总反应为Fe+Cu2+Cu+Fe2+。18.(10分)金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。已知:铬能与稀硫酸反应生成氢气和硫酸亚铬(CrSO4)。(1)铜和铬构成的原电池装置如图1所示,其中盛有稀硫酸的烧杯中出现的现象为。盐桥中装的是含饱和KCl溶液的琼胶,下列关于该原电池的说法正确的是(填序号)。

A.盐桥的作用是使整个装置构成通路并保持溶液呈电中性,凡是有盐桥的原电池,盐桥中均可以盛装含饱和KCl溶液的琼胶B.理论上溶解1molCr,盐桥中将有2molCl-进入左烧杯中,2molK+进入右烧杯中C.在原电池反应中H+得电子发生氧化反应D.电子从铬电极通过导线到铜电极,又通过盐桥转移到左烧杯中(2)铜和铬构成的另一原电池装置如图2所示,铜电极上不再有图1装置中铜电极上出现的现象,铬电极上产生大量气泡,且气体遇空气呈红棕色。写出该原电池正极的电极反应:。

(3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水,它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法。将含Cr2O72-的废水通入电解槽内,用铁作阳极,在酸性环境中,加入适量的NaCl进行电解,使阳极生成的Fe2+和Cr2O72-发生反应,其离子方程式为。阴极上Cr2O72-、H+、Fe3+答案(1)铜电极上有气泡生成B(2)4H++NO3-+3e-NO↑+2H2O(3)Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2OCr2O72-+14H++6e-解析(1)根据题中信息可知在图1装置中,铬失去电子生成Cr2+,氢离子在铜电极上得到电子生成氢气,故现象为铜电极上有气泡生成。若原电池的盐桥中盛装的是含饱和氯化钾溶液的琼胶,且电解质溶液中的溶质是硝酸银,则电解过程中会生成氯化银沉淀堵塞盐桥使离子移动不畅,盐桥中可换成含饱和KNO3溶液的琼胶,故A项错误;由电子守恒可知,溶解1molCr转移2mol电子,左烧杯中增加2mol正电荷,右烧杯中减少2mol正电荷,盐桥中将有2molCl-进入左烧杯中,2molK+进入右烧杯中,故B项正确;在原电池反应中氢离子得到电子发生还原反应,故C项错误;导线中发生移动的是电子,电解质溶液中发生移动的是离子,故电子无法通过盐桥转移到左烧杯中,故D项错误。(2)由实验现象可知,在图2装置中铬电极作正极,硝酸根离子在铬电极上得到电子发生还原反应转化为NO,所以正极电极反应为4H++NO3-+3e-NO↑+2H2O(3)根据题意可知,该溶液环境为酸性环境,则Fe2+和Cr2O72-发生的反应为Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,Cr2O72-放电的阴极电极反应为Cr2O72-19.(12分)(全国Ⅲ)KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题:(1)KIO3的化学名称是。

(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示:“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是。“滤液”中的溶质主要是。“调pH”中发生反应的化学方程式为

。

(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。①写出电解时阴极的电极反应式。

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为,其迁移方向是。

③与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有(写出一点)。

答案(1)碘酸钾(2)加热K