高中化学选择性必修一4.1.1习题精练（解析版）

第4章化学反应与电能4.1.1原电池的工作原理一、选择题1．实验发现，298K时，在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粒后，Fe3+立即被还原成Fe2+。某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置。下列有关说法中正确的是（）。A．该原电池的正极反应：Zn-2e-=Zn2+B．左边烧杯中溶液的红色逐渐褪去C．该电池铂电极上有气泡生成D．该电池总反应：3Zn+2Fe3+=2Fe+3Zn2+【答案】B【解析】A.Zn失去电子发生氧化反应，为负极反应，A错误；B.Fe3+在正极得电子被还原为Fe2+，溶液红色褪去，B正确；C.铂电极上Fe3+被还原为Fe2+，没有气体生成，C错误；D.在负极Zn失去电子，变为Zn2+，Fe3+得到电子变为Fe2+，电池总反应为：Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+，并没有单质生成，D错误；2．用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（）A．电子通过盐桥从乙池流向甲池B．铜导线替换盐桥，原电池仍继续工作C．开始时，银片上发生的反应是：Ag—e=Ag＋D．将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同【答案】D【解析】A．原电池负极铜失电子，正极银得电子，电子从负极沿导线流向正极，电解质溶液通过离子的定向移动形成电流，所以电子不经过电解质溶液，故A错误；

B．铜线代替盐桥，乙池是原电池，甲池是电解池发生电镀，所以不是原来的装置反应原理，故B错误；

C．银片是原电池的正极，溶液中的银离子得到电子发生还原反应，电极反应是Ag++e-=Ag，故C错误；

D．铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应都是发生了Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+；故D正确；3．有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验，①A、B用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，A极为负极②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电子由C→导线→D③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4，C极产生大量气泡④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4中，D极发生氧化反应，则四种金属的活动性顺序为：A．A>B>C>D B．A>C>D>B C．C>A>B>D D．B>D>C>A【答案】B【解析】①A、B用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，A极为负极，A的活泼性大于B；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电子由C→导线→D，C是负极，C的活泼性大于D；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4，C极产生大量气泡，A是负极、C是正极，A的活泼性大于C；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4中，D极发生氧化反应，D是负极，D的活泼性大于B；所以四种金属的活动性顺序为A>C>D>B，故选B。4．有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B；当A、D组成原电池时，A为正极；B与C构成原电池时，电极反应式为：C2-+2e-→C，B-2e-→B2+则A、B、C、D金属性由强到弱的顺序为（）A．A＞B＞C＞D B．A＞B＞D＞CC．D＞C＞A＞B D．D＞A＞B＞C【答案】D【解析】当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B，则金属活泼性为A>B；当A、D组成原电池时，A为正极，则金属活泼性为D>A；B与C构成原电池时，电极反应式为：C2-+2e-→C，B-2e-→B2+，B失去电子，则金属活泼性为B>C；综上所述，这四种金属的活泼性为：D＞A＞B＞C。5．下列关于充电电池的叙述，不正确的是（）A．充电电池的化学反应原理是氧化还原反应B．充电电池可以无限制地反复放电、充电C．充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行D．较长时间不使用电器时，最好从电器中取出电池，并妥善存放【答案】B【解析】A．充放电的化学反应一定有电子转移，所以必须是氧化还原反应，A正确；B．放电充电电池属于二次电池，但是并不是可以无限次数地反复充电放电，充电电池的使用有一定年限，B错误；C．充电时，阴极、阳极反应式是放电时负极、正极反应式的逆反应，所以充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行，C正确；D．如果电器较长时间不再使用，最好将电池取出并放置在低温、干燥的地方，否则即使用电器关掉，系统也会使电池有一个低电流输出，会缩短电池的使用寿命，D正确；6．一种处理垃圾渗透液并用其发电的装置如图所示，装置工作时，下列说法不正确的是（）A．微生物对氮的硝化起氧化作用B．盐桥中的向Y极移动C．电子由Y极沿导线流向X极D．Y极发生的电极反应为【答案】C【解析】A.由题图可知，经微生物硝化作用转化为，该过程为氧化过程，A项正确；B.由题图中物质的转化关系可知，X极是负极，Y极是正极，盐桥阳离子移向正极，阴离子移向负极，则盐桥中的向Y极移动，B项正确；C.电子由负极沿导线流向正极，即从X极沿导线流向Y极，C项错误；D.Y极是正极，发生还原反应，电极反应为，D项正确；7．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是（）A．①②④ B．③④⑤ C．④⑥⑧ D．④⑦【答案】D【解析】根据原电池中有两个电极，排除①；根据两个金属电极的活动性不同，排除③和⑧；根据必须存在离子导体，排除⑤；根据两电极间要形成闭合回路，排除②⑥；④⑦均满足形成原电池的条件8．锌铜原电池(如图所示)工作时，下列叙述正确的是A．电池总反应为 B．该电池中电子由正极流向负极C．正极反应为 D．盐桥中的移向溶液【答案】A【解析】A．由分析可知：电池总反应为，A正确；B．外电路中，电子由负极流向正极，B不正确；C．由分析可知：Cu作正极，其电极反应为，C不正确；D．原电池中阳离子向正极移动，所以盐桥中的移向溶液，D不正确；9．某同学根据化学反应，并利用实验室材料制备原电池．下列关于该原电池的组成及现象描述正确的是（）选项ABCD正极碳棒碳棒铁棒碳棒负极铁棒铁棒锌片铁棒电解质溶液溶液溶液溶液溶液现象铁棒变细，碳棒周围溶液黄色变浅铁棒变细，碳棒变粗锌棒变细，铁棒变粗铁棒变细，碳棒不变【答案】A【解析】根据反应，可知该原电池中Fe为负极，正极选用比铁不活泼的金属或者碳棒；反应过程中在正极得电子生成，故正极区的浓度降低，正极如碳棒周围溶液黄色变浅；由电池反应可知电解液为含的溶液。综上所述，A项正确。10．“软电池”采用一张薄层纸片作为传导体，一面镀Zn，另一面镀MnO2。电池总反应为Zn+2MnO2+H2O=2MnO(OH)+ZnO。下列说法正确的是（）A．该电池的正极为ZnOB．Zn电极附近溶液的pH不变C．电池正极的电极反应为2MnO2+2e-+2H2O=2MnO(OH)+2OH-D．当0.1molZn完全溶解时，流经电解液的电子的物质的量为0.2mol【答案】C【解析】A．根据上述分析，电极为电源正极，A选项错误；B．Zn为原电池负极，发生反应为Zn-2e-+2OH-===ZnO+H2O，则电极附近溶液的降低，B选项错误；C．MnO2作原电池正极，发生的电极反应为：2MnO2+2e-+2H2O=2MnO(OH)+2OH-，C选项正确；D．电子只能在外电路中流动，不能流经电解液，D选项错误；11．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是（实验中，不考虑两球的浮力变化）（

）A．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低B．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高C．当杠杆为导体时，A端高B端低；杠杆为绝缘体时，A端低B端高D．当杠杆为导体时，A端低B端高；杠杆为绝缘体时，A端高B端低【答案】D【解析】当杠杆为导体时，硫酸铜溶液、铁球和铜球可以形成原电池，铁作负极，其发生氧化反应而溶解，故其质量减小，铜作正极，由于铜离子在铜表面可以得到电子发生还原反应生成铜，故铜球质量变大，故A端低B端高；杠杆为绝缘体时，铁与硫酸铜发生置换反应生成铜，故铁球质量变大，而铜球质量不变，故A端高B端低。综上所述，D判断是正确的，故选D。12．如图为发光二极管连接柠檬电池装置，下列说法正确的是（）A．铁环作为柠檬电池的正极B．电子由发光二极管经导线流向Fe环C．负极的电极反应为：Fe－2e-=Fe2+D．可将柠檬替换成盛装酒精溶液的装置【答案】C【解析】A.铁的活泼性大于铜，铁环作为柠檬电池的负极，故A错误；B.铁的活泼性大于铜，铁环作为柠檬电池的负极，铜为正极，电子由Fe环经导线流向发光二极管，故B错误；C.铁的活泼性大于铜，铁环作为柠檬电池的负极，负极铁失电子，电极反应为：Fe－2e-=Fe2+，故C正确；D.酒精是非电解质，不能导电，不能将柠檬替换成盛装酒精溶液的装置，故D错误；二、非选择题13．由锌片、铜片和200mL稀硫酸组成的原电池如图所示。（1）原电池的负极反应是___，正极反应是___。（2）电流的方向是___。（3）一段时间后，当在铜片上放出1.12L(标准状况下)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗___g锌，___个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是__(设溶液体积不变)。【答案】（1）Zn-2e-═Zn2+；2H++2e-═H2↑（2）由Cu极流向Zn极（3）3.250.1NA0.5mol∙L-1【解析】（1）该原电池中，锌为负极，发生氧化反应，电极反应为Zn-2e-═Zn2+，铜为正极，发生还原反应，电极反应为：2H++2e-═H2↑。答案为：Zn-2e-═Zn2+；2H++2e-═H2↑；（2）电流由正极流向负极，即由Cu极流向Zn极。答案为：由Cu极流向Zn极；（3）根据总反应：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，计算如下：m(Zn)=3.25g，n(H2SO4)=0.05mol，N(e-)=0.1NA。则原硫酸溶液的浓度为：。答案为：3.25；0.1NA；0.5mol∙L-1。14．某化学研究性学习小组针对原电池形成条件，设计了实验方案，进行如下探究。（1）请填写有关实验现象并得出相关结论。编号实验装置实验现象1锌棒逐渐溶解，表面有气体生成；铜棒表面无现象2两锌棒逐渐溶解，表面均有气体生成；电流计指针不偏转3铜棒表面的现象是______________________，电流计指针___________________①通过实验2和3，可得出原电池的形成条件是______________________________。②通过实验1和3，可得出原电池的形成条件是______________________________。③若将3装置中硫酸换成乙醇，电流计指针将不发生偏转，从而可得出原电池形成条件是___________________。（2）分别写出实验3中Zn棒和Cu棒上发生的电极反应式：Zn棒：______________________________。Cu棒：______________________________。（3）实验3的电流是从________棒流出(填“Zn”或“Cu”)，反应过程中若有0.4mol电子发生了转移，则Zn电极质量减轻___________g。【答案】（1）有气体生成发生偏转①活泼性不同的两个电极②形成闭合回路③有电解质溶液（2）Zn－2e－＝Zn2＋2H＋＋2e－＝H2↑（3）Cu13【解析】（1）实验3中构成原电池，锌是负极，铜是正极，溶液中的氢离子放电，则铜棒表面的现象是有气体生成，电流计指针发生偏转；①实验2和3相比电极不一样，因此可得出原电池的形成条件是有活泼性不同的两个电极。②实验1和3相比实验3中构成闭合回路，由此可得出原电池的形成条件是形成闭合回路。③若将3装置中硫酸换成乙醇，电流计指针将不发生偏转，由于乙醇是非电解质，硫酸是电解质，因此可得出原电池形成条件是有电解质溶液。（2）锌是负极，发生失去电子的氧化反应，则Zn棒上发生的电极反应式为Zn－2e－＝Zn2＋；铜是正极，溶液中的氢离子放电，则Cu棒上发生的电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑；（3）实验3中锌是负极，铜是正极，则电流是从Cu棒流出，反应过程中若有0.4mol电子发生了转移，根据Zn－2e－＝Zn2＋可知消耗0.2mol锌，则Zn电极质量减轻0.2mol×65g/mol＝13.0g。15．为了探究KI与FeCl3的反应为可逆反应，且有一定的限度，某化学小组进行了两组实验：（1）请写出KI溶液与FeCl3溶液反应的离子反应方程式：______；实验I：探究KI与FeCl3的反应为可逆反应步骤1：设计如下图原电池装置，接通灵敏电流计，指针向左偏转(注：灵敏电流计指针总是偏向电源正极)，随着时间进行电流计读数逐渐变小，最后读数变为零。步骤2：当指针读数变零后，向甲中加入少量FeCl2固体，向乙中加入少量碘固体；（2）若灵敏电流计出现_________(答现象)，则证明该反应为可逆反应。实验结论：该反应为可逆反应。（3）根据以上实验结论解释步骤1中“最后读数变为零”的原因_______；（4）加入FeCl2和碘固体后，正极的电极反应式为______；实验II：证明KI与FeCl3的反应有一定限度。步骤3：取5mL0.1mol/L的KI溶液于试管，滴加0.1mol/L的FeCl3溶液2mL，振荡；步骤4：取少量反应后的溶液，向其中加入几滴淀粉溶液，充分振荡；（5）观察到的现象是________；步骤5：另取少量反应后的溶液，滴加0.1mol/L的AgNO3溶液，振荡，产生黄色沉淀，则证明该反应有一定限度。（6）但有同学认为步骤5现象不能证明得出的结论，原因是______，修正实验方案后得到结论：该反应有一定的限度。【答案】（1）2Fe3++2I-=2Fe2++I2（2）电流计指针偏向右侧（3）该反应达到了平衡状态（4）I2+2e-=2I-（5）溶液变蓝（6）I-过量，造成溶液中仍有残留【解析】（1）KI溶液与FeCl3溶液反应的离子反应方程式：2Fe3++2I-=2Fe2++I2；故答案为：2Fe3++2I-=2Fe2++I2；（2）当指针读数变零后，向甲中加入少量FeCl2固体，向乙中加入少量碘固体，若灵敏电流计出现电流计指针偏向右侧，说明反应逆向进行，则证明该反应为可逆反应。实验结论：该反应为可逆反应。故答案为：电流计指针偏向右侧；（3）改变亚铁离子浓度后，旧平衡被破坏，平衡逆向移动，步骤1中“最后读数变为零”的原因该反应重新达到了平衡状态；故答案为：该反应达到了平衡状态；（4）加入FeCl2和碘固体后，平衡逆向进行，负极亚铁离子失电子，发生氧化反应，正极是碘作氧化剂，得电子发生还原反应，正极的电极反应式为I2+2e-=2I-；故答案为：I2+2e-=2I-；（5）取5mL0.1mol/L的KI溶液于试管，滴加0.1mol/L的FeCl3溶液2mL，振荡，发生2Fe3++2I-=2Fe2++I2，有碘单质生成，遇淀粉溶液变蓝，观察到的现象是溶液变蓝；故答案为：溶液变蓝；（6）步骤3：取5mL0.1mol/L的KI溶液于试管，滴加0.1mol/L的FeCl3溶液2mL，反应后碘离子过量（5mL×0.1mol·L－1-2×0.1mol/L×2mL）=1mmol，步骤5：另取少量反应后的溶液，滴加0.1mol/L的AgNO3溶液，振荡，产生黄色沉淀，步骤5现象不能得出反应有限度的结论，原因是I-过量，造成溶液中仍有残留，要增加FeCl3溶液量，确保铁离子过量，再检验碘离子才正确，修正实验方案后得到结论：该反应有一定的限度。故答案为：I-过量，造成溶液中仍有残留。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KClKH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O(或HIO3+KOHKIO3+H2O)(3)①2H2O+2e-2OH-+H2↑②K+由a到b③