高中化学选择性必修一4.1.2 习题精练（解析版）

化学反应与电能4.1.2化学电源一、选择题1．一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：该电池工作时，下列说法错误的是A．负载通过0.04mol电子时，有0.224L(标准状况)O2参与反应B．正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高C．电池总反应为D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极【答案】B【解析】A．当负极通过0.04mol电子时，正极也通过0.04mol电子，根据正极的电极方程式，通过0.04mol电子消耗0.01mol氧气，在标况下为0.224L，A正确；B．反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低，B错误；C．根据分析，电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4，C正确；D．电池中，电子由VB2电极经负载流向复合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流流向为复合碳电极→负载→VB2电极→KOH溶液→复合碳电极，D正确；2．2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家，磷酸铁锂锂离子电池充电时阳极反应式为，，电池放电时，锂离子从石墨晶体中脱嵌出来，通过隔膜迁移到磷酸铁锂晶体表面，然后重新嵌入到磷酸铁锂的晶格内，放电工作示意图如图。下列叙述不正确的是A．放电时，Li+通过隔膜移向正极B．放电时，电子由铝箔沿导线流向铜箔C．放电时正极反应为：D．磷酸铁锂锂离子电池充放电过程通过Li+迁移实现，C、Fe、P元素化合价均不变【答案】D【解析】A、原电池放电时，电解质溶液中的阳离子向正极移动，即Li+通过隔膜移向正极，A正确；B、原电池放电时，电子由负极铝箔流出，经过导线流向正极铜箔，B正确；C、原电池放电时，正极、负极反应式正好与阳极、阴极反应式相反，所以正极反应为：，C正确；D、由于隔膜的作用，Li+通过隔膜形成闭合回路，完成电池的充放电，电池总反应为xFePO4+LixC6xLiFePO4+6C，其中Fe的化合价发生变化，C、P元素化合价均不变，D错误；3．研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。下列说法错误的是()A．电池左侧为正极，电极反应式为HCOOH+3OH-+2e-=HCO+2H2OB．放电过程中需补充的物质A为H2SO4C．放电时K+通过半透膜移向右侧D．HCOOH燃料电池的总反应为2HCOOH+O2+2OH-=2HCO+2H2O【答案】A【解析】燃料电池中通入氧气的一极为正极，发生还原反应，通入燃料的一极是负极，发生氧化反应，据此分析解题：A．电池左侧是由HCOOH转化为HCO，C的化合价由+2价变为+4价，化合价升高被氧化，故左侧为负极，电极反应式为HCOOH+3OH--2e-=HCO+2H2O，A错误；B．由于左侧为负极，故电池中的阳离子K+由左侧进入右侧，由图中可知右侧进入的为A和O2，出来的是K2SO4，故右侧电极反应为：4H++O2+4e-=2H2O，故放电过程中需补充的物质A为H2SO4，B正确；C．由B项分析可知，放电时K+通过半透膜移向右侧，C正确；D．由A项分析可知电池正极反应为：HCOOH+3OH--2e-=HCO+2H2O，由B项分析可知，电池负极反应式为：4H++O2+4e-=2H2O，将正、负极反应式相加即可得到HCOOH燃料电池的总反应为2HCOOH+O2+2OH-=2HCO+2H2O，D正确；4．氨硼烷()电池可在常温下工作，装置如图所示。该电池工作时的总反应为。下列说法正确的是()A．正极附近溶液的pH减小B．电池工作时，通过质子交换膜向负极移动C．消耗氨硼烷，理论上有电子通过内电路D．电池负极反应式为【答案】D【解析】A．根据电池总反应可知，正极上发生还原反应；，正极附近减小，溶液pH增大，A项错误；B．原电池工作时，阳离子向正极移动，故通过质子交换膜向正极移动，B项错误；C．转化为，N的化合价不变，B的化合价升高，根据，可知，消耗氨硼烷，反应中转移电子，但电子不通过内电路，C项错误；D．根据电池总反应，负极上氨硼烷发生氧化反应：，D项正确；5．一种利用蓝绿藻制氢贮氢及氢气应用的图示如图。下列说法正确的是（）A．能量的转化方式只有2种B．氢气液化过程吸收能量C．蓝绿藻分解水产生H2，同时释放能量D．能量利用率：燃料电池比H2直接燃烧高【答案】D【解析】A．图中能量的转化方式包括光能转化为化学能、化学能转化为电能、电能转化为动能，则至少有3种能量转化方式，故A错误；B．物质由气态转化为液态过程释放能量，故B错误；C．水的分解过程为吸热反应，则蓝绿藻分解水产生H2，同时吸收能量，故C错误；D．氢气的燃烧先将化学能转化为热能，热能再转化Wie机械能，最后机械能再转化为电能，转化过程中都有能量损失，燃料电池直接将化学能转化为电能，避免了能量转化过程中的能量损失，则能量利用率：燃料电池比H2直接燃烧高，故D正确；6．肼（N2H4）空气燃料电池是一种环保碱性燃料电池，其电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。电池总反应为N2H4＋O2=N2↑＋2H2O。下列关于该燃料电池工作时的说法正确的是（）A．溶液中阴离子物质的量基本不变B．正极的电极反应是N2H4＋4OH－－4e－=4H2O＋N2↑C．正极的电极反应是O2＋4H＋＋4e－=2H2OD．溶液中阴离子向正极移动【答案】A【解析】A．根据电池反应式知，KOH的物质的量在反应中不变，所以溶液中阴离子的物质的量基本不变，故A正确；B．正极上氧气得电子发生还原反应，而N2H4是在负极上失电子发生氧化反应，故B错误；C．正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-═4OH-，故C错误；D．放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故D错误；7．用KOH溶液做电解质溶液，利用反应6NO2+8NH3═7N2+12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示。下列说法不正确的是（）A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极B．电极B发生还原反应C．电极A极反应式为：2NH3-6e-═N2+6H+D．当有4.48LNO2(标况)被处理时，转移电子为0.8mol【答案】C【解析】A.原电池工作时，电流由正极流向负极，由题给方程式可知，原电池中通入NH3的A电极为负极，通入NO2的B电极为正极，则电流从右侧B电极经过负载后流向左侧A电极，故A正确；B.由题给方程式可知，通入NO2的B电极为正极，NO2在正极上得到电子发生还原反应生成N2，故B正确；C.由题给方程式可知，原电池中通入NH3的A电极为负极，碱性条件下，NH3在负极上发生失电子的氧化反应生成N2，电极反应式为2NH3﹣6e﹣+6OH﹣＝N2+6H2O，故C错误；D.由题给方程式可知，通入NO2的B电极为正极，NO2在正极上得到电子发生还原反应生成N2，电极反应式为2NO2+8e﹣+4H2O＝N2+8OH﹣，若电池工作时转移0.8mol电子，由电极反应式可知消耗0.2molNO2，标准状况下体积为4.48L，故D正确；8．LED产品的使用为城市增添色彩。下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是（）A．电池放电后，OH－的物质的量浓度减小B．通入O2的电极发生反应：O2+4e－＝2O2－C．a处通入氢气，b处通氧气，该装置将化学能最终转化为电能D．电路中的电子从负极经外电路到正极，再经过KOH溶液回到负极，形成闭合回路【答案】A【解析】A．电池放电后，正极产生OH－，负极上的氢气与OH－反应生成水，则溶液的体积增大，KOH的物质的量浓度减小，叙述正确，故A正确；B．氢氧燃料电池中，通入O2的电极得电子，化合价降低，与水反应生成氢氧离子，电极反应式：O2＋2H2O+4e－=4OH－，叙述错误，故B错误；C．根据LED二极管中电子的移动方向，a处为负极，通入氢气，则b处通氧气，该装置将化学能转化为电能，最终主要转化为光能，故C错误；D．电路中的电子从负极经外电路到正极，溶液中的阴离子经过KOH溶液回到负极，形成闭合回路，叙述错误，故D错误；9．某蓄电池放电充电时反应为：Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2，下列推断不正确的是（）A．放电时，负极的电极反应式是Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2B．放电时，每转移2mol电子，正极上有1molN2O3被氧化C．充电时，阳极的电极反应式是2Ni(OH)2-2e-+2OH-=Ni2O3+3H2OD．该蓄电池的电极可浸在某种碱性电解质溶液中【答案】B【解析】A.放电时铁是负极，负极的电极反应式是Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2，A正确；B.放电时正极发生还原反应，每转移2mol电子，正极上有1molN2O3被还原，B错误；C.充电时阳极发生失去电子的氧化反应，阳极的电极反应式是2Ni(OH)2-2e-+2OH-=Ni2O3+3H2O，C正确；D.放电时生成物是Fe(OH)2和Ni(OH)2，因此该蓄电池的电极可浸在某种碱性电解质溶液中，D正确；10．各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是（）A．手机上用的锂离子电池可以用KOH溶液作电解液B．锌锰干电池中，锌电极是负极C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被还原D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅【答案】B【解析】Ａ．锂能与水反应，不能用水溶液作电解液，故A错误；Ｂ．锌锰干电池中锌失去电子生成Zn2+为负极，故B正确；Ｃ．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化，故C错误；Ｄ．太阳能电池的主要材料为硅，故D错误；11．某种熔融碳酸盐燃料电池以、为电解质，以为燃料，该电池工作原理如图。下列说法正确的是A．a为，b为混有的空气B．在熔融电解质中，向b极移动C．此电池在常温时也能工作D．通入丁烷的一极是负极，电极反应式为【答案】A【解析】该原电池为甲烷燃料电池，根据图象中电子流向知，左边电极为负极、右边电极为之间，通入燃料的电极为负极、通入氧化剂的电极为正极，所以a为C4H10、b为氧气，A.燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，根据电子流向知，左边电极是负极、右边电极是正极，所以a是C4H10，b为混有CO2的空气，故A正确；B.原电池放电时，碳酸根离子向负极移动，即向a极移动，故B错误；C.电解质为熔融碳酸盐，需要高温条件，故C错误；D.通入丁烷的一极是负极，负极失去电子，故D错误；12．锌锰碱性干电池是依据原电池原理制成的化学电源。电池中负极与电解质溶液接触直接反应会降低电池的能量转化效率，称为自放电现象。下列关于原电池和干电池的说法不正确的是A．两者正极材料不同B．MnO2的放电产物可能是KMnO4C．两者负极反应式均为Zn失电子D．原电池中Zn与稀H2SO4存在自放电现象【答案】B【解析】A．左图为干电池，干电池的正极材料是碳棒，右图为原电池，正极材料是铜单质，两者正极材料不同，故A说法正确；B．干电池中MnO2应作氧化剂，Mn的化合价降低，故B说法错误；C．所给装置中Zn为负极，Zn失去电子，故C说法正确；D．根据自放电现象的定义，Zn与稀硫酸能够发生反应，即原电池中Zn与稀硫酸存在自放电现象，故D说法正确；13．LED产品的使用为城市增添色彩。下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是A．a外通入氧气，b处通氢气B．通入H2的电极发生反应：H2−2e−===2H+C．通入O2的电极发生反应：O2+4e−+2H2O===4OH−D．该装置将化学能最终转化为电能【答案】C【解析】A．通过以上分析知，a处通入的气体是氢气，b处通入的气体是氧气，A错误；B．a处通入的气体是氢气，为原电池负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为H2－2e－+2OH－＝2H2O，B错误；C．b处通入的气体是氧气，为原电池正极，得到电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2H2O＝4OH-，C正确；D．该装置中涉及的能量转化方式有：化学能转化为电能、电能转化为光能和热能，D错误；二、非选择题14．燃料电池是利用燃料(如H2、CO、CH4、CH3OH、NH3等)与O2反应从而将化学能转化为电能的装置。（1）甲烷燃料电池(NaOH作电解质溶液)的负极反应式为_______________________,放电过程中溶液的碱性____________(填“增强”“减弱”或“不变”)。（2）瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨－液氧燃料电池示意图如下图，有关说法正确的是(填字母)（________）a.电池工作时，Na＋向负极移动b．电子由电极2经外电路流向电极1c．电池总反应为4NH3＋3O2=2N2＋6H2Od．电极2发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2O（3）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。①B为生物燃料电池的______极,其电极反应式为；_________________②在电池反应中每消耗1mol氧气，理论上生成标准状况下CO2_____L。③该电池________(填“能”或“不能”)在高温下工作。【答案】（1）CH4＋10OH－－8e－=CO＋7H2O减弱（2）c（3）①负C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋②22.4③不能【解析】（1）甲烷碱式燃料电池，甲烷在负极被氧化，负极反应式为CH4＋10OH－－8e－=CO＋7H2O，由于放电过程中氢氧化钠不断消耗，故溶液的碱性减弱；（2）a．电池工作时，Na＋向正极移动，a错误；b．电极1上氨气失去电子被氧化，是负极，电极2是正极，故电子由电极1沿着导线流向电极2，b错误；c．该燃料电池的总反应，是氨气被氧气氧化的反应，故电池总反应为4NH3＋3O2=2N2＋6H2O，c正确；d．电极2上氧气得电子被还原，产生氢氧根离子，发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH-，d错误；故答案为c；（3）①B上葡萄糖被氧化生成二氧化碳，故B为生物燃料电池的负极,其电极反应式为：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋；②电池总反应为C6H12O6＋6O2=6H2O+6CO2↑，由总反应知，在电池反应中每消耗1mol氧气，理论上生成1mol二氧化碳，故标准状况下CO222.4L；③高温下微生物失去生理活性，故该电池不能在高温下工作。15．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需求。请根据题中提供的信息，回答下列问题。（1）铅蓄电池在放电时发生的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，则正极的电极反应式为__________________________________________。（2）FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生的反应为2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2，若将此反应设计成原电池，则负极所用的电极材料为__________；电解质溶液为__________，当电路中转移0.2mol电子时，被腐蚀的铜的质量为________g。（3）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为________(填标号)。A．铝片．铜片B．铜片．铝片C．铝片．铝片（4）燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是电解质溶液为稀硫酸的氢氧燃料电池原理示意图，试回答下列问题：①氢氧燃料电池的总反应方程式为_____________；②电池工作一段时间后硫酸溶液的浓度会________(填“增大”“减小”或“不变”)。【答案】（1）PbO2＋4H＋＋＋2e－=PbSO4＋2H2O（2）CuFeCl36.4（3）B（4）2H2＋O2=2H2O减小【解析】（1）正极发生还原反应，化合价降低。故正极的反应式为PbO2＋4H＋＋＋2e－=PbSO4＋2H2O；（2）从化学方程式可知，铜的化合价升高，Cu做负极，电解质选氯化铁溶液，铁离子到正极得到电子发生还原反应，通过化学方程式知，每转移2mol电子，消耗1mol铜，故当线路中转移0.2mol电子时，被腐蚀的铜的物质的量为0.1mol，质量为0.1mol×64g/mol=6.4g；（3）常温下铝在浓硝酸中发生钝化，铜能够与和浓硝酸反应，此时，铜做负极；铜不能和氢氧化钠溶液反应，铝可以和氢氧化钠溶液反应，此时铝做负极；答案选B；（4）①氢氧燃料电池的总反应为2H2＋O2=2H2O；②反应过程中有水生成，硫酸被稀释，故硫酸的浓度减小。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+KO