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放热 (3)①产生气泡,反应完毕后,冷却至室温,烧 池中阳离子向正极移动,A错;由电子转移数可算出
杯里的导管内形成一段液柱 ②可能是放热反应 在标准状况下要消耗2.24LO2,B错;电解质溶液为
某些物质(如浓硫酸)溶于水放热,但不是放热反应 酸性,不能存在OH-,D错误。故本题选C。
③硝酸铵(或其他合理答案) (4)Ⅰ(或Ⅱ) 放热 2.C 【解析】 本题给出了放电时的总反应,由
【解析】 (1)装置Ⅰ可通过 U形管中红墨水液 生成物中生成了Fe(OH)2 和Ni(OH)2 碱性物质,故
面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热;装 电解质溶液为碱性,又因Fe的化合价升高,Ni的化
置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的 合价降低,可推出Fe为负极,Ni2O3 为正极,故 A和
反应放热还是吸热;装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应 B正确;因 为 负 极 反 应 式 为 Fe+2OH- -2e-
并将生成的气体用水吸收的装置,不能证明该反应是 Fe(OH)2可知阴极反应为其逆反应,即Fe(OH)2+
放热反应还是吸热反应。(2)氢氧化钡与硫酸反应属 2e- Fe+2OH-,产生OH-,所以pH增大,C错;
于中和反应,中和反应都是放热反应。(3)浓硫酸、硝 根据所给的放电时总反应可推知D正确。
酸铵溶于水有热效应,但不属于化学反应,故不是放 3.D 【解析】 A项正确的正极反应式为Cl2+
热或吸热反应。 2e- 2Cl-,错误;B项由于电解质为盐酸,左侧溶
专题10 化学能与电能 液中含有大量的Cl
-,会与产生的Ag+迅速反应生成
AgCl沉淀,能通过阳离子交换膜到达右侧的 Ag+ 较
十年高考母题原型训练 少,故在左侧溶液中才会有大量白色沉淀生成,错误;
项若用
组 C NaCl
溶液代 替 盐 酸,电 池 总 反 应 不 变,错
A 误;D项当电路中转移0.01mole- 时,交换膜左侧产
题源1 生0.01molAg+与盐酸反应产生AgCl沉淀,同时约
1.C 【解析】 根据题给装置图判断,b电极为 有0.01molH
+ 通过阳离子交换膜转移到右侧溶液
原电池的负极,电极反应式为Li-e- Li+,a电极 中,故左侧溶液共约0.02mol离子减少,正确。
为原电池的正极,电极反应式为Li MnO +xLi+ 4.B 【解析】 本题给出了放电时的总反应,因1-x 2 4
+xe- LiMn2O4。A.a为 电 池 的 正 极,正 确;B. 为Ag化合价升高,可知 Ag作负极,发生氧化反应,
电池充电 反 应 为 LiMnO Li MnO +xLi, 即AgCl为氧化产物,故 A、D错;电池中阳离子向正2 4 1-x 2 4
正确;C.放电时,a极锰的化合价发生变化,错误;D. 极移动,所以C错;根据氧化还原反应计算,可得出每
放电时,溶液中Li+从b向a迁移,正确。 生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子,故B正确。
2.B 【解析】 处理过程中,银质器皿表面上的 5.C 【解析】 Mg电极是该电池的负极,A错;
Ag2S被还原成单质银,因此,此过程中银器会减轻, 石墨电极 为 正 极,H2O2 在 正 极 上 得 电 子 发 生 还 原
故 A 错,该 过 程 反 应 为:2Al+3Ag2S 6Ag+ 反应。
Al2S3,故C错,黑色褪去的原因是黑色 Ag2S转为单 6.C 【解析】 首先确定该电池放电时的总反
质Ag,故D错。 应为:MH+NiOOH M+Ni(OH)2,MH合金中
3.D 【解析】 A中Ca-2e-+2Cl- CaCl2 M、H均为0价,MH作负极材料,而NiOOH作正极
为负极 反 应 式,A 错;放 电 过 程 中 Li+ 移 向 正 极,B 材 料,正 极 反 应 式 为 NiOOH + H O+e-2 →
错;每转移0.1mol电子,理论上生成0.05molPb,即 Ni(OH)2+OH-,负 极 反 应 式 为 MH+OH- -e-
10.35gPb,C错。 →+H2O+M(充电时负极反应为其逆反应),则 A
4.A 【解析】 注意左边两个烧杯形成双桶原 项正确,C 项 错 误;电 池 的 电 解 液 可 为 碱 性 溶 液
电池,最右边烧杯是电镀池。电极Ⅰ为 Al,其他电极 (KOH溶液),不能为酸性溶液(会与NiOOH反应),
均为Cu,所以可以判断出电极Ⅰ为负极,电极Ⅳ为阴 B项正确;MH中氢的密度越大,放电时放出的电量
极,依次电极Ⅲ为阳极,电极Ⅱ为正极。因此电流方 越多,其电池的能量密度越高,D项正确。
向为电极Ⅳ→A→电极Ⅰ;B选项,电极Ⅰ为负极被 7.A 【解析】 B.充电过程中阴离子OH-离子
氧化,所以B错。C选项,电极Ⅱ为正极,Cu2+ 得电 向阳极 迁 移,不 正 确;C.H O+M+e-2 MH+
子,因此电极Ⅱ逐渐新加重;D项选,电极Ⅲ为阳极, OH-,H2O中的 H 电离成 H+ 得到电子被还原;D.
铜溶解,因此电极方程式为Cu-2e-=Cu2+。 由已知可知NiOOH与NH3 发生反应。
题源2 8.D 【解析】 电池中H+移向Pb电极错,电解
1.C 【解析】 本题考查电化学基础知识,原电 池中 H+ 移向Pb电 极 正 确,故 A错;每 消 耗3mol
·30·
Pb,则转移电子为6mol,则应生成1molAl2O3,故B 2.A
错;正极应为:PbO - + 2-2+2e +4H +SO4 PbSO4 3.(1)I2 O2 (2)①OH- ②1.00×10-4 ③
+2H2O,C错。 bac (3)①A 2H++2e- H2↑ ②O2+4H+
题源3 +4e- 2H2O ③(x-2y)/y
1.D 【解析】 当断开 K ,闭合 K 时,装置为 【解析】 (1)臭氧具有氧化性,I
-具有还原性,二
2 1
电解池,两极均有气泡产生,则反应为2Cl-+2H O 者发生氧化还原反应,生成产物为氧气、碘单质及氢2
通电 氧化 钾。(2)①由 图 中 数 据 可 知,pH 值 越 大,即
H2↑+2OH-+Cl2↑,石墨为阳极,铜为阴极, OH-浓度越大,臭氧的浓度减少一半所用的时间越
则石墨电极处有Cl2 产生,在铜电极处有H2 产生,且 短,则臭氧的分解速率越大,说明氢氧根离子在反应
铜极附近产生OH-,溶液变红,故A、B两项均错误; 中起到了催化作用;②30℃时,pH=4.0时臭氧分解
当断开 K1,闭合 K2 时,装置为原电池,铜电极为负 一 半 所 用 时 间 为 108 min,则 反 应 速 率 v =
极,反应式:H2-2e- +2OH- 2H2O,而 石 墨 电 0.0216mol/L
极为正极,且反应式为Cl2+2e- 2Cl-,故C项错 2
, 。 108min =1.00×10
-4mol/(L·min);③由表
误 D项正确
2.C 【解析】 用惰性电极电解CuSO4 溶液的 数据可知,相同pH条件下,温度越高,臭氧浓度减小
反 应 式 为:2CuSO4 +2H2O 2Cu+ O2 ↑ + 一半的时间越少,分解速率越快;而相同温度时,pH
2H2SO4,随着电解的进行,CuSO4 在减少,H2SO4 在 越大,臭氧分解一半时所需时间越少,分解速率也增
增多,若要使电解液恢复到原状态,应使 H2SO4 变成 大,但相比较而言,温度的影响更大,因此反应速率在
CuSO4,应加CuO,会发生CuO+H2SO4 CuSO4 b条件下最小,c条件下最大。(3)①由臭氧发生器装
+H2O,C正确。 置图中可得出,电极B上有O2 和O3 产生,可得到B
3.B 【解析】 本题是以铁板为电极、NaCl为电 极发生电极反应:4OH--4e- 2H2O+O2↑由此
解质溶液形成的原电池。液滴下的含氧量少作负极, 可判断B极 为 阳 极,A极 为 阴 极,阴 极 电 极 反 应 为
液滴边缘处为正极,负极上Fe失电子形成Fe2+,正 2H++2e- H2↑;②C通入 O2,氧气将参与电极
极处 O2 得 电 子 生 成 OH-,Fe2+ 与 OH- 结 合 生 成 反应,故 A 极 电 极 反 应 为:O + -2+4H +4e
Fe(OH)2,继而形成铁锈Fe2O3·xH2O。电池中阴 2H2O;③设O3 所占体积分数为x。电解反应为氧化
离子移向负极即a极,A错;正极反应为 O2+2H2O 还原反应,因此解计算题时,习惯运用得失电子守恒
+4e- 4OH-,B对;液滴下的Fe作负极发生氧 进行解答。本题同样运用得失电子守恒,得2x=y·
化反应,C错;D中应Fe为负极。 ( ) x-2y解得 。
4.A 【解析】 根据图中Cl-和Cu2+ ,
a×6+y1-a ×4 a=
移向 可判 y
断出a为负极,b为正极,故 A对;CuCl 是盐溶于水 4.BD 【解析】2 本题为电解法进行粗铜提纯问
本身即可电离,而不是因为通电而发生电离,故B错; 题,电解时阳极发生氧化反应,连接粗铜,对于除Ag、
阳极反 应 为:2Cl- -2e- Cl2↑,C错;阳 极 产 生 Pt等较不活泼的金属外的金属均可失电子被氧化,
Cl2,在阳极附近观察到黄绿色气体,D错。 因此Cu、Fe、Zn等在阳极被氧化,而Pt、Ag等则以金
题源4 属单质的形式沉积在电解槽底部形成阳极泥。
5.(1)() () () 氯气产生苍白色火焰 a d
浓硫酸 (2)①SiCl4+2H1.13 ⅦA 2 32∶1 2
高温
(4)3AlO- +Fe3+2 +6H2O 3Al(OH)3↓+ +O2 SiO2+4HCl ②0.35 (3)134.4
( ) () ( ) △ 【解析】 本题考查电解原理和无 机 化 工 知 识。FeOH 3↓ 54FeNO3 3 2Fe2O3+12NO2↑ (1)根据离子放电顺序,+3O ↑ NaCl
溶液中的Cl- 在阳极优
2
【 】 先放电产生 ,解析 X A、B C。A、B Cl2 H2O
电离产生的 H+ 优先在阴极放
电解 产生 气体单质和
, , 电产生 H2,同时生成 NaOH,所以 NaOH 的出口应生成D D与黑色固体氧化物反应又可以生成B 所
, , , , 为a,饱和食盐水从A H B Cl D HClE MnO F d
口进入。干燥塔中应该用浓硫
以 是 2 是 2 是 是 2 是地壳
, , , , 酸干燥Cl2。(2)①可以这样来理解该反应,首先是中含量最多金属 为AlC为NaOH X为NaClG为
, ( ), SiCl4 被H2 还原,生成Si、HCl,Si再与 O2 反应生成NaAlO2 M 为 红 褐 色 沉 淀 Fe OH 3 Y 为
高温
Fe(NO3)3,H 为 Fe2O3,I 为 NO2,与 H2O 生 SiO2,其 总 反 应 式 为:SiCl4+2H2+O2 SiO2+
成 HNO3。 4HCl。②H2 的起始浓度=0.140mol/L+0.010mol/L
·31·
=0.150mol/L,即3mol。根据2NaCl~H2,可得理论 析氢腐蚀时,负极反应Fe-2e- Fe2+,D错。
上需要6molNaCl,其质量=6mol×58.5g/mol=351g 4.BD 【解析】 本题考查学生对原电池形成条
≈0.35kg。(3)NaCl转化为 NaClO3 时,失去电子的 件的理解能力。如果将青铜器放在银质托盘上,铜会
213.0×103g 失电子形成原电池,产生铜绿;干燥的环境缺少电解物质的量=6× ,设 产 生 的 体 积 为106.5g/mol
H2
质溶液无法形成铜绿;而在潮湿的环境中会形成铜
3
, : 213×10 g 绿;表面覆盖一层防渗的高分子膜后,没有形成闭合VL 根据得失电 子 守 恒 有 6×106.5 /mol=2×g 回路,也不能形成铜绿。
VL ,解得V=134.4×103L=134.4m3。 5.A 【解析】 A钢闸门连接电源的负极,为电22.4L/mol 解池的阴极,被保护,属于外加电流的阴极保护法,故
6.(1)紫黑色 升华 正确;BC是金属表面覆盖保护层,隔绝空气,故错误;
(2)2I- -2e- I -2(或I +6OH- -6e- D镁比铁活泼,构成原电池,铁为正极,被保护,是牺
IO-3 +3H2O) 有气泡产生 牲阳极的阴极保护法,故错。
(3) 6.D 【解析】 由题知,稀硝酸在铬的含量大于
实验方法 实验现象及结论 13%时,对Fe Cr合金的腐蚀性较弱,A不正确;稀
取少量阳极区电解液于试管中, 如果 不 变 蓝,说 明 电 硝酸与铁反应产生的是NO,不是NO2,B不正确;从
加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉 解液中无I-(如果变 图中曲线的走势来看,腐蚀速率与溶液中 H+ 的浓度
溶液,观察是否变蓝 蓝,说明有I-) 关系并不大(因为各种情况下 H+ 的浓度是一定的),
主要还是取决于Cr的含量。
(4)冷却结晶 干燥 洗去吸附在碘酸钾晶体上
的氢氧化钾等杂质 B组
【解析】 本题主要考查碘及其化合物的性质、电
解原理和实验基本操作, 1.A意在考查考生的分析能力和
【解析】 、、 三项中的装置均能将化
实验能力。() 2.B A BC1 卤素单质的颜色随着相对分子质量的
学能转化为电能,A中反应为2Al+2OH- +2H2O
增加而变深,单质碘为紫黑色,具有加热易升华的性
2AlO-2 +3H2↑,A项错误;B项符 合 题 目 的 要
质。(2)电解时,阳极发生氧化反应,I-失去电子被氧
求,正确;C项中反应为 Al和硝酸反应,生成 ,故
化;阴极发生还原反应, NOH+ 得电子生成氢气。(3)阳
C项达不到目的;D项中两电极全是 Al,因而不能构
极电解产物中含有IO- -3 ,该离子与I 在酸性条件下
成原电池,即不能将化学能转化为电能。
可以发生氧化还原反应生成单质碘,可用淀粉溶液检
【解析】 由 知氧化性 2+ 2+;由
。( 3.D ① B >A ②验生成的单质碘 4)溶液经蒸发浓缩,冷却后析出
知D为活泼性很强的金属,则D2+ 的氧化性很弱;根
晶体,然后过滤得目标产物 KIO3,洗涤其 表 面 的 杂
据原电池 原 理,由③知 原 电 池 反 应 为 E2+ +B
质,干燥后即得较为纯净的KIO3。
E+B2+,则氧化性E2+ >B2+,故氧化 性 E2+ >
题源5 B2+>A2+>D2+。
1.B 4.C 【解析】 构成原电池的电极材料可以是
2.A 【解析】 Ⅰ与Ⅱ都能形成原电池,原电池 非金属,如碳棒;电子流出的一极为负极,发生氧化反
中正极被保护,故 A对;Ⅰ中Zn作负极,Ⅱ中Fe作 应;粗锌可与稀硫酸构成原电池,加速反应的进行;原
负极,对应的电极反应式为Zn-2e- Zn2+,Fe- 电池反应的产物仍会具有一定的能量,故原电池不能
2e- Fe2+,故B错;Ⅰ中电解质溶液为 NaCl溶液 把物质中的能量全部转化为电能。
正极反应为 O2+2H2O+4e- 4OH-,而Ⅱ中电 5.C 【解析】 利用原电池工作原理可知,原电
解质溶液为酸化的NaCl溶液,所以正极反应为2H+ 池工作时电解质溶液中阳离子移向正极,A正确;由
+2e- H2↑,所以C错;Ⅱ中电解质溶液呈酸性, Mg升高至+2价,结合总反应式可知共转移2x mol
故加入K3[Fe(CN)3]溶液也不会有蓝色沉淀产生, 电子,正极得电子发生还原反应,故可知B项正确;充
故D错。 电时,发生氧化反应与还原反应的均为 MgxMo3S4,C
3.B 【解析】 钢 管 与 电 源 正 极 相 连,则 为 阳 项错误;充电时阴极发生还原反应得到金属镁,D项
极,被腐蚀,A错;B对;钢管与铜管露天堆在一起能 正确。
形成原电池,且钢管为负极,则很容易被腐蚀,C错; 6.C 【解析】 此题考查了原电池的基本原理,
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包括:燃料电池(H2)的电极反应、总反应及电解液中 ③2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑
离子的移动等相关理论,中等难度题。通过分析,③ (3)负极 铝可以与氢氧化钠溶液发生氧化还原
反应条件是点燃,显然是错误的,其余各项均正确。 反应,而镁不与氢氧化钠溶液发生化学反应 Al-
7.AD 【解析】 外电路的电子流向为X→外电 3e-+4OH- AlO-2 +2H2O
路→Y,电流方向与其相反,A正确;X极失电子,作 (4)铝在浓硝酸中被钝化,锌在浓硝酸中被氧化,
负极,Y极上发生的是还原反应,X极上发生的是氧 即在浓硝酸中Zn比Al活泼,Zn作原电池的负极,Al
化反应。若两电极分别为Fe和碳棒,则Y为碳棒,X 作原电池的正极,所以电流计指针偏向铝
为Fe,B、C错误,D正确。 (5)另一个电极材料的活泼性和电解质溶液的氧
8.C 【解析】 电解精炼铜时,阳极为粗铜,阴 化性
极为纯铜,电解质溶液为可溶性铜盐溶液,A项正确; 【解析】 在稀盐酸中,Mg比 Al活泼,Mg作原
惰性电极电解 AgNO3 溶液时的 反 应 为4AgNO3+ 电池的负极,Al作 原 电 池 的 正 极,电 流 计 指 针 偏 向
电解
, ; Al
;在稀盐酸中,Al比Cu活泼,Al作原电池的负极,
2H2O 4HNO3+4Ag+O2↑ 故B项正确 利用
Cu作原电 池 的 正 极,电 流 计 指 针 偏 向 Cu。由 此 可
通电
电解CuSO4 溶液的反应式2CuSO4+2H2O 2Cu 知,原电池中电流计指针偏向正极。在实验3中电流
+2H2SO4+O2↑可知,若电解一段时间CuSO4溶液 计指针偏向石墨,由上述规律可知,在该原电池中铝
后加入0.5mol的碳酸铜刚好恢复到通电前的浓度 作负极,石墨作正极。铝失去电子被氧化成铝离子,
和pH,则电解过程中转移的电子为1.0mol,C项错; 盐酸中的氢离子得到电子被还原为氢气。该实验的
D项,阴极析出氢气,阳极先析出氯气,后析出氧气, 设计运用比较法探究铝电极在原电池中的作用。实
因此若两极气体体积相等则阳极产生的气体只能是 验1,2,3中电解质溶液相同,电极材料不同;实验1
氯气,利用氯原子守恒可知混合液中c(KCl)至少为1 和4比较的是电极材料相同,电解质溶液不同;实验
mol÷0.5L=2.0mol·L-1。 5与其他实验比较的是电极材料和电解质溶液都不
9.D 【解析】 闭合K时,X极附近溶液先变红 同。通过这些结果可以总结出影响铝在原电池中作
色,说明X电 极 是 阴 极,电 极 反 应 式 是2H+ +2e- 正极或负极的因素。根据电极材料及电解质溶液的
H2↑,电极周围产生 OH-,由此可知电极 A是 不同以及 反 应 的 实 验 现 象 作 判 断,应 注 意 Al可 与
负极,B是正极。电池工作时,电解质溶液中阳离子 NaOH溶液反应,Al在浓硝酸中钝化等情况。
移向正极,Na+ 应从左到右通过离子交换膜;电池负 13.(1)①2H++2e- H2↑ ②Cu2+ +2e-
极的反应应是微粒 Na2S2 失电子,并非是 NaBr,故 Cu ③O2+2H2O+4e- 4OH-
A、B、C错误。D项,当有0.1molNa+ 通过离子交换 (2)2H++2e- H2↑ Fe-2e- Fe2+
膜时各电极及电路转移的电子数为0.1mol,所以X (3)Mg 6H O+6e-2 3H -2↑+6OH Al
电极上析出的 H2 在标准状况下的体积为1.12L,故 2Al+8OH- -6e- 2[Al(OH)4]- 2Al+
D项正确。 2NaOH+6H2O 2Na[Al(OH)4]+3H2↑
10.BD 【解析】 该 电 池 中Zn为 负 极、MnO2 14.(1)Fe-2e- Fe2+ (2)②
为正极;在电池的内部并没有电子流动。 (3)①2H O-4e- O ↑+4H+2 2 (写4OH--
11.(1)铜 AgNO3 溶液 (2)正 Ag+ +e- 4e- 2H2O+O2↑也可) < ②b Ag(或2Ag+ +2e- 2Ag) Cu-2e- ③8∶1
Cu2+ (3)铜 银 【解析】 (1)开关K与a连接时,是原电池装置,
【解析】 该题考查原电池的基本原理,根据所给 B极是负极,电极反应式为:Fe-2e- Fe2+。(2)
反应的设计要求并结合所给装置可看出:X极是Cu, 若K与b连接,是电解池,且A是阳极,B是阴极;阳
Y极电解质溶液必须是AgNO3 溶液,因为Cu比 Ag 离子向阴极移动;阳极是Cl-失电子生成Cl2,它能使
活泼,所以Cu为负极,Ag为正极,电极反应分别为 湿润的淀粉KI试纸变蓝;阴极产生H2,故由阴、阳两
负极:Cu-2e- Cu2+,正极:Ag++e- Ag,在 极逸出的气体可知要使电解液恢复到电解前的浓度
外电路,电子由负极Cu流向正极Ag。 需通入 HCl气体而非加入盐酸。(3)由图示加入物
12.(1)不相同 质可知,阳极是OH-失e-,阴极是H+得e-,据电荷
(2)①负 2Al-6e- 2Al3+ 守恒,则通过阳离子交换膜的K+ 数大于通过阴离子
②正 6H++6e- 3H2↑ 交换膜的SO2-4 数,故应填“<”。电解后生成的硫酸
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和KOH溶液的浓度均比原来的大,则bc, 2.BD 【解析】 本题考查化学反应速率,由正
又因为碱溶液pH大于酸溶液pH,则bB口产生 O2,C口产生 H2,根据得失电子守恒知二 比等于化学方程式中化学计量数之比,故 A项错;在
者物质的量之比为1∶2,则质量比为8∶1。 反应未达平衡之前,反应进行的净速率是正、逆反应
15.(1)c(NaCl)=0.1mol/L、c(CuSO4)=0.1 速率之差,故B项正确;C项中,在反应过程中,未达
mol/L (2)pH=1 (3)0.72g 平衡前,正逆反应速率是不断变化的,故正、逆反应速
【解析】 (1)阳极首先逸出的是氯气:n(NaCl) 率的比值是不断变化的,故C项错;D项中,由平衡定
=2n(Cl2)=0.02mol,则n(NaCl)=0.1mol/L。 义知,反应达到平衡时,正、逆反应速率相等,故D项
阳极得到的336mL气体中,含0.01molCl2 和 正确。
0.005molO2,转移电子的物质的量为:0.01mol×2 3.C 【解析】 依据化学反应速率的意义可知,
+0.005mol×4=0.04mol。 在同一时刻同一反应可用不同物质表示该反应的速
此过程中阴极刚好全部析出铜: 率,且各物质的速率之比等于其化学计量数之比。综
0.04mol 合分析只有 项符合题意,故 项正确。
n(CuSO4)=n(Cu)= =0.02mol,
C C
2 4.C 【解析】 10mL溶液中含有 H2O2 物质
( ) 0.02mol则cCuSO = =0.1mol/L。 的量为0.01L×0.4mol/L=0.004mol,6min时,氧4 0.2L 气的物质的量为0.0224L÷22.4L/mol=0.001mol,
(2)t2 时溶液中c(Na+)=0.1mol/L,c(SO2-4 ) 根据三段法解题:
=0.1mol/L。 催化剂
根据电荷守恒有:c(H+)=2×0.1mol/L-0.1 2H2O2 2H2O+O2↑
mol/L=0.1mol/L, ( )即溶液的 初始物质的量pH=1。 mol0.004 0
变化的物质的量(mol)0.002 0.001
专题11 化学反应速率 6min时物质的量(mol)0.002 0.001
则0~6min时 间 内,Δc(H2O2)=0.002mol
十年高考母题原型训练
÷0.01L=0.2mol·L-1,
A组 所以v(H2O2)=0.2mol·L-1÷6min≈3.3×
10-2mol(L·min),故A正确;
题源1 6min时,c(H2O2)=0.002mol÷0.01L=
1.(1)SiF4、H2O SiO2 (2)ad (3)bc 0.2mol·L,故C错误;
(4)0.0010mol·L-1·min-1 0.002mol6min时,H2O2 分解率为: ×100%=【解析】 本题考查化学平衡知识。(1)根据题意 0.004mol
得在地壳深处压强大。正反应为体积缩小的放热反 50%,故D正确;
应,压强大,有利于平衡正向移动,有SiF 和水蒸气 随着反应的进行,H2O2 的浓度逐渐减小,又由4
生成。同理在地壳浅处压强小,平衡逆向移动,有利 于反应物的浓度越小,反应速率越慢,所以6~10min
于二氧化硅沉积。(2)平衡常数 K 是温度的函数,由 的平均反应速度小 于 前6min的 平 均 速 率,即 小 于
-2
于正反应ΔH<0及 K 增大,说明温度升高,则平衡 3.3×10 mol/(L·min),故B正确。
正向移动,温度升高后逆反应速率开始要减小,由于 5.(1)0.013 (2)1.0 催化剂 (3)> >
平衡右移,故逆反应速率又会逐渐增大直至到达新的 (4)吸热 温度升高时,平衡向右移动
平衡。(3)当反应达到平衡时正逆反应速率相等,各 【 】 () 0.80mol
·L-1-0.67mol·L-1
解析 1vA=
物质的速率之比等于化学计量数比,各物质的量保持 10min
不变,但反应仍在进行。(4)由密度增大0.12g/L,容 =0.013mol·L
-1·min-1。(2)对比实验1与实验
器容积为2.0L,得参加反应的二氧化硅为0.24g。 2可知,反应温度相同,达平衡时的A的浓度相同,说
0.24g 明是同一平衡状态,即c2=1.0mol·L
-1,又因实际
n(SiO2)=60 /mol=0.004 mol
,消 耗 氟 化 氢 为
g 反应的速率快,达平衡所需时间短,说明反应中使用
Δc Δn 0.016mol 了催化剂。(3)对比实验3与实验1可知,从10min
0.016mol:V=Δt=ΔtV=8.0min×2.0L=0.001 到20min,实验1的 A的浓度变化值为0.13mol·
mol/(L·min)。 L-1,实验3的A的浓度变化值为0.17mol·L-1,这
·34·专题10 化学能与电能
考纲·题型解读
1.理解原电池原理,能判断电极名称、电子流向、电流方向。掌握电极反应和总反应的书写方法。
2.了解常见化学电源的工作原理,了解新型化学电源。
3.了解电解池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。
4.了解化学腐蚀及电化学腐蚀与一般腐蚀的区别,了解金属的防护方法。
5.电化学是高考的热点,试题以选择题居多,也有以填空、简答、实验、计算等形式命题。近年来,以大题考查电化学的试卷
在增多,应引起高度重视。
D.2A +(a)+Co(s) 2A (s)+Co2+(a)
题源1 原电池原理及其应用 g q g q
解题模型1.1
原电池的工作原理
(1)定义:把化学能转化为电能的装置。
①具有活动性不同的两个电极
(2)构成条件{②具有电解质溶液
③电极间构成闭合回路
(3)电极名称及电极反应(以铜锌原电池为例)
[解析] 从两个原电池的电极可以判断出三种金属的活泼
性关系为:Cd>Co>Ag,则氧化性关系为:Cd2+根据氧化还原反应规律知A项错误。
[答案] A
[真题2] (2022·广东)铜锌原电池(如图)工作时,下列叙
述正确的是 ( )
锌片:负极Zn-2e- Zn2+(氧化反应)
铜片:正极Cu2++2e- Cu(还原反应)
总反应方程式:Zn+Cu2+ Cu+Zn2+
规律总结:(1)电极反应:负极:电子流出的极,发生氧化反
应。正极:电子流入的极,发生还原反应。
(2)电子流向:从负极经导线流向正极。
(3)电解质溶液中离子的移动方向:阴离子移向负极, A.正极反应为:Zn-2e- Zn2+
阳离子移向正极。 B.电池反应为:Zn+Cu2+ Zn2++Cu
(4)盐桥的作用:使电解质离子通过。 C.在外电路中,电子从负极流向正极
(5)应用:①加快氧化还原反应的速率;②比较金属活 D.盐桥中的K+移向ZnSO4 溶液
动性强弱;③设计原电池。 [解析] 本题考查原电池,意在考查考生对原池工作原理
的分析能力。该电池中Zn为负极,电极反应为:[ Zn-2e
-
真题1] (2022·新课标)根据下图,可判断出下列离子方
Zn2+;Cu为正极,电极反应为:Cu2++2e- Cu。A项错误。
程式中错误的是 ( )
电池总反应为:Zn+Cu2+
() 2+( ) +( ) ()
Zn2++Cu,B项正确。原电池工作
A.2Ags+Cd aq 2Ag aq +Cds 时,外电路中电子由负极流出经导线流向正极,C项正确;负极
B.Co2+(aq)+Cd(s) Co(s)+Cd2+(aq) 上由于Zn放 电,ZnSO4 溶 液 中Zn2+ 的 浓 度 增 大,故 盐 桥 中 的
C.2Ag+(aq)+Cd(s) 2Ag(s)+Cd2+(aq) Cl-移向ZnSO4 溶液,D项错误。
·77·
[答案] BC
电池 电极反应 电池反应
解题模型1.2 一 4Al-12e- 4Al3+
次 海水电池 4Al+6H2O+3O2
原电池正、负极的判断方法 、 3O +6H O+12e
-
电 铝|空气 海水|C 2 2 4Al(OH)3
() : ( 、 池 12OH
-
1 依据原电池两极材料 较活泼的金属 作 负 极 K
Ca、Na等太活泼不能作电极);较不活泼金属或可导电的 Pb(s)+SO2-4 (aq)-
非金属作正极。 2e- PbSO4(s) PbO + Pb +铅蓄电池 2
(2)根据电流流向或电子流向:电流由正极经外电路流向 PbO2(s)
+(
Pb | HSO +4H aq
) 放电
2 4
+SO2- (aq)+2e-
2H2SO4
4 充电
原电池的负极;电子则由负极经外电路流向原电池的正极。 |PbO二 2 PbSO4 (s)+ 2PbSO4+2H2O
(3)根据电解质溶液中离子的移动方向:阳离子移向 次 2H2O(l)
原电池正极,阴离子移向原电池负极。 电
(4)
池
根据原电池中反应类型:原电池的负极总是失电 H2 +2OH- -2e-
, , , 。 镍氢电池 2H2O 2NiO( )子 发生氧化反应 其正极总是得电子 发生还原反应 OH +H2
H -2|OH | 2NiO(OH)+2H2O 放电
(5)根据现象判断:电极质量减小的一极是负极,电极 2Ni(OH)NiO(OH) +2e- 2 2Ni(OH)2 充电
增重或有气泡放出的一极是正极。 +2OH-
[ ] ( · ) , 2H2-4e
- +4OH-
真题3 2020 重庆 如下图所示 将紧紧缠绕不同金属 氢氧燃料电池 4H2O 2H2 + O2
的铁钉放入培养皿中,再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶 H2|OH-|O2 O2 + 2H2O + 4e- 2H2O
液,冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动),下列叙述正确的是 燃 4OH-
料
( ) 2CH OH + 16OH-电 3
- 2-
池 甲醇燃料电池 -12e 2CO3 2CH3OH + 3O2
CH3OH +12H2O + 4OH-
|OH-|O2 3O2+6H2O+12e- 2CO2-3 +6H2O
12OH-
[真题4] (2021·广东)可用于电动汽车的铝-空气燃料
电池,通常以 NaCl溶液或 NaOH 溶液为电解液,铝合金为负
A.a中铁钉附近呈现红色 极,空气电极为正极。下列说法正确的是 ( )
B.b中铁钉上发生还原反应 A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为
C.a中铜丝上发生氧化反应 O2+2H2O+4e
- 4OH-
D.b中铝条附近有气泡产生 B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为 Al+3OH
- -
-
[解析] ( ) 铁铜形成的原电池铁作负极,铁铝形成的原电池 3e AlOH 3↓
,a , C.
以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的
铁作正极 中铁被氧化 正极铜丝周围氧气得电子发生还原反
pH保持不变
应,生成氢氧根离子使酚酞变红,b中铁钉上氧气得电子发生还
D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极
原反应,生成氢氧根离子使酚酞变红,铝条失电子变为铝离子, [解析] 以 NaCl溶液为 电 解 液 时,负 极 反 应 为 Al-3e-
无气泡生成。
Al3+,正极反应为 O +4e-2 +2H2O 4OH-;以 NaOH
[答案] B 为电解质时,负极反应为 Al-3e-+4OH- AlO-2 +2H2O,
题源2 化学电源 正极反应为O +4e
-+2H O 4OH-2 2 ,电池总反应为4Al+
3O -2+4OH 4AlO-2 +2H2O,反应过程中,OH- 不断消耗,
溶液pH降低。电池工作时,电子通过外电路从负极流向正极。解题模型2.1
综上所述,正确的为A项。
常见的化学电源 [答案] A
电池 电极反应 电池反应 [真题5] (2022·浙江)Li-Al/FeS电池是一种正在开发
Zn+2OH- -2e- 的车载电池,该电池中正极的电极反应式为:2Li+Zn+ 2MnO + +FeS+2e
-
Zn(OH)
2
2
锌锰碱性电池 2H2O Li2S+Fe,有关该电池的下列说法中正确的是 ( )2MnO2 + 2H2O + ( )
一 Zn|KOH|MnO2 - ( )2MnO OH + A.Li-Al在电池中作为负极材料,该材料中Li的化合价2e 2MnO OH Zn(OH)次 2 +2OH- 为+1价
电 B.该电池的电池反应式为:2Li+FeS Li2S+Fe
池 Zn+2OH--2e- Zn+Ag2O+H2O
锌银电池 ZnO+H O C.负极的电极反应式为:Al-3e
- Al3+
2
Zn (OH)
Zn|KOH|A O g2 Ag2O+ H2O+2e-
2 D.充电时,阴极发生的电极反应式为:Li2S+Fe-2e-
- +2Ag 2Ag+2OH 2Li++FeS
[解析] 从组成材料看,负极应该是单质锂,电极反应为:
·78·
Li-e- Li+,A、C项不正确;充电时,阴极即为原电池的负 出PbO2,电解质溶液为 H2SO4,此时可以形成铅蓄电池,d电极
极,但是反应恰好相反:Li++e- Li,D项不正确。 作正极,D项正确。
[答案] B [答案] C
解题模型2.2 题源3 电解原理
电极反应式的书写方法
解题模型
书写电极反应式时,要根据电极材料、电解质溶液分 3.1
析电极反应和电极产物,写出电极反应式,还要注意电子 电解原理
守恒。 (1)电解
(1)负极为活泼金属时,一般失去电子形成可溶性稳 在直流电作用下,电解质在两个电极上分别发生氧化
定价态阳离 子 进 入 溶 液,或 进 一 步 与 电 解 质 溶 液 发 生 反 反应和还原反应的过程叫电解。将电能转化成化学能的
应;若为燃料电池,负极一般不参与反应,可燃气体失去电 装置叫电解池。
子,生成稳定的氧化产物,或进一步与电解质溶液反应。 (2)原电池、电解池原理的比较
(2)正极上,一般是溶液中氧化性最强的微粒获得电 原电池 电解池
子被还原,生成稳定的还原产物,或进一步与电解质溶液
。 两种活泼性不同的电极反应 ① 金属或石墨均可作电极
材料
(3)正、负两极反应式在得失电子数目相等的前提下,
一般
相加可得电池反应总方程式。 两电 极 用 导 线 连 接(或
组成 ② 外接直流电源
注意:①当两种金属作电极时,若有一金属能与电解质溶 直接接触)条件
液自发进行反应,则该金属一定作负极;若两金属都能与 两电极插在电解质溶液 两电极插在同一电解 质 溶
电解质溶液反应,或都不反应时,相对活泼的金属应作原 ③ 中(或闭合回路) 液中(或熔融状态)
电池的负极。
电极材料活泼性差异 与外电源的连接方式
②对于二次电池的充电反应的电极反应式,正好是该 电 极 确 定
电极放电反应的逆反应。 的依据、方 负极———较活泼金属 阳极———与电源正极相接
③燃料电池电极反应书写注意在酸性、中性、碱性环 法和名称
正极———较不活泼材料 阴极———与电源负极相接
境中的区别。在正、负极上发生的电极反应不是孤立的,
它往往与电解质溶液紧密联系。如氢氧燃料电池有酸式 负极 正极 e-
电极反应 阳极 阴极e- →
和碱式 两 种,在 酸 溶 液 中 负 极 反 应 式 为:2H2-4e- (氧化) →(还原) (氧化)(还原)
4H+,正极反应式为:O2+4H++4e- 2H2O;在碱溶液 能量转化
中,则不 可 能 有 H+ 出 现,在 酸 溶 液 中,也 不 可 能 出 现 化学能转化为电能 电能转化为化学能形式
OH-。又如CH4、CH3OH 等燃料电池,在碱溶液中碳元
素以CO2-3 形式存在,而不是放出CO2。
[真题6] (2022·福建)铅 实例装置
蓄 电 池 的 工 作 原 理 为:Pb+
PbO2+2H2SO4 2PbSO4+
2H2O,研读右图,下列判断不正
-
确的是 ( ) 电极 (-)Fe-2e Fe
2+ (阳)2Cl--2e- Cl2↑
方程式 (+)2H++2e- H2↑ (阴)2H++2e- H2↑
A.K 闭 合 时,d电 极 反 应
式:PbSO4 +2H2O-2e- 电池
Fe+2H+ Fe2++H ↑ 通电2
PbO2+4H++SO2- 总反应
2HCl H2↑+Cl2↑
4
B.当电路 中 转 移0.2 mol电 子 时,Ⅰ中 消 耗 的 H2SO4
外电源犹如“电子泵”,使通
为0.2mol ①氧化和还原反应分在 常难以进行的氧化还 原 反
C.K闭合时,Ⅱ中SO2-4 向c电极迁移 电池作用 两极进行,形成电流 应变成可能;使通常能进行
加快了电子转移
D.K闭合一段时间后,Ⅱ可单独作为原电池,d电极为正极 ② 的反应变得更加容易
[解析] 本题考查铅蓄电池,意在考查考生对电池的充电
和放电过程所涉及的化学原理进行分析的能力。根据图示,Ⅰ 规律总结:原电池、电解池的判定
, ()先分析有无外接电源,有外接电源的为电解池,无为原电池 a为正极,b为负极,Ⅱ为电解池,c为阴极,d为阳极。 1
外接电源的可能为原电池。
K闭合时,d为阳极,发生氧化反应:PbSO4-2e-+2H2O (2)多池相连,但无外接电源时,两极活泼性差异最大
PbO +4H+ 2-2 +SO4 ,A项正确;根据铅蓄电池的总反应知该反 的为原电池,其他各池可看作电解池。
应中转移电子数为2e-,则电路中转移0.2mol电子时,Ⅰ中消
耗0.2molH2SO4,B项正确;K闭合时,Ⅱ中SO2-4 向阳 极(d [真题7] (2021·安徽)Cu2O是一种半导体材料,基于绿
极)迁移,C项错误;K闭合一段时间后,c电极析出Pb,d电极析 色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下图所示,电
·79·
通电
解总反应为:2Cu+H2O Cu2O+H2↑。下列说法正确的是
( ) 电解 电解质电离出的 HCl 电解质 减小 增大 HCl
电解 阴、阳 离 子 分 别
质型 在两极放电 CuCl2 电解质 减小 略增大 CuCl2
阴极:H2O放 H放 H 22 生成
生碱 电解
生碱
: NaCl
新电 增大 HCl
阳极 电 解 质 阴 质和水
型 解质
离子放电
A.石墨电极上产生氢气 阴极:电 解 质 阳放O2 电解 生成离子放电
B.铜电极发生还原反应 生酸 CuSO阳极:H O放 O 4
质和 新电 减小 Cu(OH)2
2 2
C.铜电极接直流电源的负极 型 水 解质生酸
D.当有0.1mol电子转移时,有0.1molCu2O生成
[解析] 此题考查电解原理。由反应前后化合价的变化, [真题8] (2022·重庆)钒(V)及其化合物广泛应用于工
可知Cu的化合价升高,失电子,发生氧化反应,所以Cu电极应 业催化、新材料和新能源等领域。
为电解池的阳极(接直流电源的正极),发生的反应为:2Cu-2e- (1)V2O5 是接触法制硫酸的催化剂。
+2OH- Cu2O+H2O,当反应中有0.1mol电子转移时,生
, 、、 。 ①一定条件下, 与空气反应 后, 和 物质成的Cu2O应为0.05mol BC D
SO tmin SO SO
所以 均错误 而在原电池的 2 2 3
( ) :2H++2e- H ↑, A 的量浓度分别为amol
/L和bmol/L,则SO2 起始物质的量浓阴极 石墨电极 则发生反应 2 故 选项
正确。 度为 mol/L;生成SO3 的化学反应速率为
[答案] A mol/(L·min)。
[点评] 解答有关电解问题的步骤: ②工业制硫酸,尾气SO2 用 吸收。
(1)首先要判定是否为电解池,有外接直流电源则为电解 (2)全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原
池,否则不是电解池。 反应来实现化学能和电能相互转化的装置,其原理如图所示。
(2)对于电解池,首先要考虑阳极材料,若为惰性电极,溶液
中的阴离子被氧化;若为活性电极,则被氧化的是电极本身。
(3)若溶液中的阴、阳离子有多种,则据离子放电顺序判定
什么离子先放电,什么离子后放电,并写出电极反应式。
(4)根据电极反应式解答相关问题。
解题模型3.2
酸、碱、盐的电解规律
(1)电解时电极产物的判断
①阳极产物的判断
首先看电极,当用较活泼金属(除Pt、Au外)作电解池 ①当左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝,其电极反应式为
的阳极材料时,则电极材料失电子,电极被溶解;如果是惰 。
性电极(Pt、Au、石墨),则要看溶液中阴 离 子 的 失 电 子 能 ②充 电 过 程 中,右 槽 溶 液 颜 色 逐 渐 由 色 变 为
力。阴离子的放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含 色。
氧酸根>F-。 ③放电过程中氢离子的作用是 和 ;充电
②阴极产物的判断 时若转移的电子数为3.01×10
23个,左槽溶液中n(H+)的变化
直接根据阳离子的放电顺序进行判断,阳离子的放电 量为 。
顺序:Ag+>Hg2+ >Fe3+ >Cu2+ >H+ (酸 中)>Pb2+ > [解析] (1)① 2SO2+O2 2SO3
Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水中)>Al3+>Mg2+>Na+> 平衡时 amol/L bmol/L
Ca2+>K+。 生成bmolSO3 需要反应物SO2bmol,故起始时SO2 浓度
(2)用惰性电极电解变化情况简析 为(a+b)mol/L。
b
电解质 v(SO3)=bmol/L÷tmin=tmol
/(L·min)。
电解
电解 溶液复
类型 电极反应特点 实例 质浓 H
对象 p 原需加 二氧化硫尾气用碱液(氨水)吸收。
度
物质 (2)①由黄色变为蓝色,说明VO+ 2+2 生成VO ,V化合价由
阴极:4H++4e- +5降为+4,被 还 原。②充 电 过 程 中,右 槽 中 发 生 还 原 反 应,NaOH 水 增大 增大 水
2H ↑ V3+变为V2+2 ,颜色由绿色变为紫色。③放电时,氢离子参与正
电解
阳 极:4OH- - H2SO4 水 增大 减小 水
水型 极的还原反应,生成水;充电时,转移的电子为0.5mol时,生成
4e- 2H2O+ 的
NaSO 水 增大 不变 水 H
+物质的量为1mol,由于 H+ 可以通过交换膜,其中0.5
O2↑ 2 4
molH+进入右槽,故左槽中 H+的变化量为0.5mol。
·80·
[答案] (1)①a+b b/t ②氨水
(2)①VO++2H++e- VO2++H O ②电解或电镀时,电极质量减少的电极必为金属极且2 2
②绿 紫 是阳极,电极质量增加的电极必为阴极且溶液中的金属阳
③参与正极反应 通过交换膜定向移动使电流通过溶液 离子得电子变成金属吸附在阴极上。
0.5mol ③阳离子交换膜(以电解 NaCl溶液为例),只允许阳
离子(Na+)通过,而阻止阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)
题源4 电解原理的应用 通过,这样既能阻止 H2 和Cl2 混合爆炸,又能避免Cl2 和
NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱质量。
解题模型4.1
[真题9] (2022· 全 国
电解原理的应用
() ——— Ⅱ)右图所示是一个用铂丝作1 氯碱工业 电解饱和食盐水制取氯气和烧碱
① 电极,原理 电解稀的 MgSO4 溶液的
阳极(用石墨):2Cl--2e- Cl↑ 装置,电解液中加有中性红指2
阴极(用Fe):2H++2e- H ↑ 示剂,此时溶液呈红色。(指示2
电解 剂的pH 变色范围:6.8~8.0,
总反应:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
酸色———红色,碱色———黄色)
②饱和食盐 水 的 精 制:电 解 前 应 除 去 食 盐 溶 液 中 的
回答下列问题:
Ca2+、Mg2+、SO2-4 等杂质离子,加入试剂依次为NaOH溶
、 、 、 ( (1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述,正液 BaCl2 溶液 Na2CO3 溶液 稀盐酸 或将BaCl2 溶液和
NaOH溶液的顺序互换)。 确的是 (填编号);
③主要生产过程 ①A管溶液由红变黄 ②B管溶液由红变黄
③A管溶液不变色 ④B管溶液不变色
(2)写出A管中发生反应的反应式: 。
(3)写出B管中发生反应的反应式: 。
(4)检验a管中气体的方法是 。
(5)检验b管中气体的方法是 。
(6)电解一段时间后,切断电源,将电解液倒入烧杯内观察
到的现象是 。
[解析] 本题考查电解原理和气体检验,意在考查考生化
(2)铜的电解精练 学用语书写能力和实验能力。根据图可以确定,A极为阴极,B
阳极(用粗铜):Zn-2e- Zn2+、Fe-2e- Fe2+、 极为阳极。A极 H+放电,A极附近 OH- 增加,溶液碱性增强,
Ni-2e- Ni2+、Cu-2e- Cu2+ A极附近溶液变黄色,同时 Mg2+ 与 OH- 结合生成 Mg(OH)2
另外,粗铜中的金、银等金属杂质,因为失去电子能力 沉淀;B极OH-放电,使得溶液中 H+ 增加,B极附近溶液显酸
比Cu弱,所以难以在阳极失去电子变成阳离子溶解,而是 性,溶液仍为红色。电解后,将电解液倒入烧杯中,A极附近生
以阳极泥的形式沉积下来。 成的 Mg(OH)2 与B极附近生成的 H2SO4 反应,生成 MgSO4,
阴极(用纯铜):Cu2++2e- Cu 即沉淀溶解,溶液呈红色。根据上述分析,a中收集的是氢气,b
电解质溶液用CuSO4 或CuCl2 溶液。长时间电解后,
中收集的是O2。
电解质溶液必须补充。
[答案] ()() 1 ①④3 电镀
() + -
电镀是一种特殊的电解,要求镀件必须作阴极,镀层 22H +2e H2↑(写2H2O+2e
- 2OH-+H2↑
即可),Mg2++2OH-金属作阳极,含镀层金属离子的可溶性盐溶液作电解质溶 Mg(OH)2↓
液(作为电镀液)。电镀时,理论上电解质溶液的浓度保持 (3)4OH- -4e- 2H -2O+O2↑(写2H2O-4e
不变。 4H++O2↑也可)
(4)电解法冶炼活泼金属 (4)用拇指按住管口,取出试管,靠近火焰,放开拇指,有爆
电解
如:2AlO 4Al +3O 鸣声,管口有蓝色火焰2 3 2↑
(阴极) (阳极) (5)用拇指按住管口,取出试管,放开拇指,将带有火星的木
特别提醒:①电镀时,阳极(镀层金属)失去电子的数目跟 条伸入试管内会复燃
阴极镀层金属离子得到电子的数目相等,因此电镀液的浓 (6)溶液呈红色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)
度保持不变。
·81·
[真题11] (2021·上海)下图装置中,U形管内为红墨水,
解题模型4.2 a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置
电化学计算的基本方法 一段时间。下列有关描述错误的是 ( )
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶
液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计
算、根据电量 求 产 物 的 量 与 根 据 产 物 的 量 求 电 量 等 的 计
算。不论哪类计算,均可概括为下列三种方法:
(1)根据电子守恒法计算:用于串联电路,阴阳两极产
物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路
上转移的电子数相等。
(2)根据总反应式计算:先写出电极反应式,再写出总
, 生铁块中的碳是原电池的正极反应式 最后根据总反应式列比例式计算。 A.
(3)根据关系式计算:根据得失电子守恒定律关系建 B.红墨水柱两边的液面变为左低右高
- 2+
立已知量与未知量之间的桥梁,建立计算所需的关系式。 C.两试管中相同的电极反应式是:Fe-2e Fe
例如,通过4mole-为基准可构建电极产物之间的如 D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀
下关系式: [解析] Fe与C及电解质溶液形成原电池,Fe是负极:Fe
4e-~2Cl2(Br2、I2)~O2~4H+ -2e- Fe2+;C是正极,在a中发生吸氧腐蚀,a中压强减小;
阴极产物 b中发生析氢腐蚀,b中压强增大,红墨水柱液面是左高右低。
4 [答案] B
4OH-~2H2~2Cu~4Ag~ M
n
阳极产物 解题模型5.2
(M为金属,n为其化合价) 金属的电化学保护法
[真题 10] (
()牺牲阳极的阴极保护法:此法应用原电池原理,让
2020· 全 国)电 解100 mL 含c(H+ )= 1
0.30mol·L-1的下列溶液,当电路中通过0.04mol电子时,理 被保护金属作为正极,另找一种活泼性较强的金属作为负
论上析出金属质量最大的是 ( ) 极。例如在锅炉内壁、船舶外壳装上若干锌块,就可保护
A.0.10mol·L-1Ag+ B.0.20mol·L-1Zn2+ 钢铁设备。
C.0.20mol·L-1Cu2+ D.0.20mol·L-1Pb2+ 发生的电极反应为:
[解析] 电解含有Zn2+、Pb2+ 的溶液,H+ 得电子生成 H2, 负极:Zn-2e- Zn2+
不能析出金属,B、D项错,当电子转移量为0.04mol时,A项中 正极:O2+4e-+2H2O 4OH-
Ag+全部析出,m(Ag)=0.1L×0.10mol/L×108g/mol=1.08
g;
不断被腐蚀,可定期拆换,而铁得到保护。
C项中Cu2+恰好全部析出,m(Cu)=0.1L×0.20mol/L×64 Zn
g/mol=1.28g,故应选C项。
[答案] C
题源5 金属的腐蚀与防护
解题模型5.1
金属的腐蚀
(1)化学腐蚀:金属跟接触到的物质直接发生氧化还
原反应而引起的腐蚀。
()外加电流的阴极保护法:此法应用电解原理,让被
( 22)电化学腐蚀
保护金属作阴极,惰性电极作辅助阳极,两者都存在于海
①定义:金 属 或 合 金 因 发 生 原 电 池 反 应 所 引 起 的 腐
水中,接上 直 流 电 源。例 如 钢 闸 门,可 用 此 法 防 止 腐 蚀。
蚀。金属的腐蚀主要是发生电化学腐蚀。
此法中阳极上放电的微粒是海水中的阴离子,阴极上放电
②吸氧腐蚀与析氢腐蚀(以钢铁为例)。
的微粒是海水中的阳离子。
类型 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 除电化学防腐蚀外,金属防腐蚀的方法还有很多。例
条件 水膜呈弱酸性或中性 水膜呈酸性 如改变金属的内部组成和结构,把金属制成防腐的合金。
正极 如不锈钢,就是有效的方法,也可采用喷油漆、涂油脂、电
- - + -
反应(C)
O2+2H2O+4e 4OH 2H +2e H2↑
镀、喷镀或表面钝化等其他方法在金属表面覆盖保护层,
负极 使金属与空气、水等物质隔离,以防止金属腐蚀等。
Fe-2e-( ) Fe
2+
反应 Fe
2+ - [真题 ] ( ·山东)对金属制品进行抗腐蚀处理,可Fe +2OH Fe(OH)↓ 12 20222
其他
4Fe(OH)+2H O+O 4Fe(OH) 延长其使用寿命
。
2 2 2 3
反应
Fe(OH) 失去部分水转化为铁锈 (1)以下为铝材表面处理的一种方法:3
·82·
脱 脂 碱 洗 水 洗 除 灰 电 解 →耐蚀铝材 [解析] 本题以金属铝和电化学知识为载体,意在考查考
铝材 → ↓→ → → H SO 2 4 溶液 →废电解液 生解决实际问题的能力。槽液
(1)①题中指出在碱洗时有气泡产生,则只有金属铝和碱反
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时常有
应才符合条件,故碱洗过程中发生反应的离子方程式为
, Al2O3气泡冒出 原因是 (用离子方程式表示)。为将碱洗槽
+2OH- 2AlO- - -
液中的 铝 以 沉 淀 形 式 回 收,最 好 向 槽 液 中 加 入 下 列 试 剂 中 2 +H2O
、2Al+2OH +2H2O 2AlO2 +
3H -
的 。 2
↑。碱洗后溶液中含有大量 AlO2 ,故最好通入CO2 气体
使 - 转化为 ( ) 沉淀以回收铝。
a.NH3 b.CO2 c.NaOH d.HNO
AlO2 AlOH 3
3
②以铝材为阳极,
活泼金属作阳极,阳极材料本身失电子被氧化,其氧化产
在 H2SO4 溶液中电解,铝材表面形成氧
②
, 。 物为 ,由此可得阳极反应式为化膜 阳极电极反应 式 为 取 少 量 废 电 解 液,加 入 Al2O3 2Al+3H2O Al2O3+
+ -
, 。加入 溶液后,
3+ 与 - 发生双水解
NaHCO3 溶液后产生气泡和白色沉淀 产生沉淀的原因是
6H +6e NaHCO3 Al HCO3
。 反应,离子方程式可表示为 Al
3+
+3HCO
-
3 Al(OH)3↓+
(2)
。
镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极 3CO2↑
。 (2)电镀时若用石墨作阳极,则电解过程中电解液中的原因是 Cu
2+
() 浓度不断减小,导致铁表面不能镀上均匀的铜。3 利用下图所示的装置,可以模拟铁的电化学防护。
(3)若X为碳棒,则只能用外加电源的阴极保护法,此时开
关K应置于N处。若X为Zn,K置于 M处,其保护原理称为牺
牲阳极的阴极保护法。
[答案] (1)①2Al+2OH-+6H O 2[(Al(OH)]-2 4 +
3H2↑(或:2Al+2OH-+2H2O 2AlO-2 +3H2↑) b ②
2Al+3H O Al + - - +2 2O3+6H +6e HCO3 与 H 反 应 使
H+的浓度减小,产生Al(OH) 沉淀
若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,
3
K应置于 处。 (2)补充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+浓度恒定
若 X 为 锌,开 关 K 置 于 M 处,该 电 化 学 防 护 法 称 (3)N 牺牲阳极的阴极保护法(或:牺牲阳极保护法)
为 。
(★代表高考出现的频次)
A组
LiCl-KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池
题源1 原电池原理及其应用(★★★) 总反应为:PbSO4+2LiCl+Ca CaCl2+Li2SO4+Pb。下列
1.(2023·新课标Ⅱ)2023年3月我国科学家报道了如图所 有关说法正确的是 ( )
示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是 ( )
A.a为电池的正极
B.电 池 充 电 反 应 为
LiMn2O4 Li1-x Mn2O4
+xLi
C.放电时,a极锂的化
合价发生变化
A.正极反应式:Ca+2Cl--2e- CaCl2
D.放电时,溶液中 Li+ B.放电过程中,Li+向负极移动
从b向a迁移 C.每转移0.1mol电子,理论上生成20.7Pb
2.(2023·新课标Ⅰ)银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是 D.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转
生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理:在铝质 4.(2023·广东)某同学组装了如图所示的电化学装置,电
容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器漫入该溶液中,一段时间 极Ⅰ为Al,其他均为Cu,则 ( )
后发现黑色会褪去。下列说法正确的是 ( )
A.处理过程中银器一直保持恒重
B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银
C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S 6Ag+Al2S3
D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl
3.(2023·安徽)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。
一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水 A.电流方向:电极Ⅳ→A→电极Ⅰ
·83·
B.电极Ⅰ发生还原反应 A.Mg电极是该电池的正极
C.电极Ⅱ逐渐溶解 B.H2O2 在石墨电极上发生氧化反应
D.电极Ⅲ的电极反应:Cu2++2e- Cu C.石墨电极附近溶液的pH增大
( ) D.溶液中Cl
-向正极移动
题源2 化学电源 ★★★★ 6.(2023·大纲)下图是在航天用高压氢镍电池基础上发展
1.(2023·四川)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检 起来的一种金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)。下列有关说法
测 仪,负 极 上 的 反 应 为:CHCH -3 2OH -4e + H2O 不正确的是 ( )
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:CH3CH2OH + O2
CH3COOH+H2O
D.正极上发生的反应为:O2+4e-+2H2O 4OH-
2.(2023·辽宁)铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总
-
反应为:Fe+Ni2O3+3H2O Fe(OH)2+2Ni(OH),下列有 A.
放电时正极反应为:NiOOH+H2O+e →Ni(OH)2
2
-
关该电池的说法不正确的是 ( ) +OH
A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3,负极为Fe B.电池的电解液可为KOH溶液
B.电 池 放 电 时,负 极 反 应 为 Fe+2OH- -2e- C.充电时负极反应为
:MH+OH- →H2O+M+e-
Fe(OH) D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度2
C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低
越高
D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)+2OH--2e- 7.
(2023·浙江)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力
2
Ni 汽车的一种主要电池类型。NiMH 中的 M 表示储氢金属或合2O3+3H2O
3.(2023·福 建)某原电池装置如图所示,电池总反应为 金。该电池在充电过程中的总反应方程式是:
2Ag+Cl2 2AgCl。下列说法正确的是 ( ) Ni
(OH)2+M NiOOH+MH
已知:6NiOOH+NH +H O + OH-3 2 6Ni(OH)2
+NO-2
下列说法正确的是 ( )
A.NiMH电池放电过程中,正极电极反应式为:NiOOH+
H -2O+e Ni(OH)2+OH-
B.充电过程中OH-离子从阳极向阴极迁移
- - C.充电过程中阴极的电极反应式:A.正极反应为AgCl+e Ag+Cl H
-
2O+M+e MH
-,
B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 +OH H2O中的 H被 M还原
电池中可以用 溶液、氨水等作为电解质
C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变 D.NiMH KOH
溶液
D.当电路中转移0.01mole-时,交换膜左侧溶液中约减少
8.(2023·天津)为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外0.02mol离子
( · ) 电源,以 作阳极、 作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜4.2023 安徽 研究人员最近发现了一种“水”电池,这种 Al Pb
增厚。反应原理如下:
电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电
电池: () () ( ) ()
池总反应可表示为:5MnO2+2Ag+2NaCl NaMnO +
Pbs +PbO2 s +2H2SO4 aq 2PbSO s + 42 5 10
, “ ” 2H2O
(l)
2AgCl下列 水 电池在海水中放电时的有关说法正确的是
电解
( ) 电解池:2Al+3H2O Al2O3+3H2↑
A.正极反应式:Ag+Cl--e- AgCl 电解过程中,以下判断正确的是 ( )
B.每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子 电池 电解池
C.Na+不断向“水”电池的负极移动
A H+移向Pb电极 H+移向Pb电极
D.AgCl是还原产物
5.(2023·江苏)Mg-H 每消耗2O2 电池可用于驱动无人驾驶的潜 B 3molPb 生成2molAl2O3
航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如下。该电池工作 正极:PbO +2+4H +2e- 阳 极:2Al+3H2O-6e-
时,下列说法正确的是 ( ) C Pb2++2H2O Al2O3+6H+
D
·84·
题源3 电解原理(★★★) 题源4 电解原理的应用(★★★)
1.(2023·安徽)某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验 1.(2023·四川)下列框图中的字母分别代表一种常见的物
时,先断开 K2,闭合 K1,两极均有气泡产生;一段时间后,断开 质或其溶液,相互之间的转化关系如下图所示(部分产物及反应
K1,闭合K2,发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是 条件已略去)。已知A、B为气态单质,F是地壳中含量最多的金
( ) 属元素的单质;E、H、I为氧化物,E为黑色固体,I为红棕色气
体,M为红棕色沉淀。
A.断开 K2,闭合 K1 时,总反应的离子方程式为:2H+ +
请回答下列问题:
通电
2Cl- Cl2↑+H2↑ (1)B中所含元素位于周期表中第 周期, 族。
B.断开K1,闭合K2 时,石墨电极附近溶液变红 (2)A在B中燃烧的现象是 。
C.断开K1,闭合K -2 时,铜电极上的电极反应为:Cl2+2e (3)D+E→B的反应中,被氧化与被还原的物质的物质的量
2Cl- 之比是 。
D.断开K1,闭合K2 时,石墨电极作正极 (4)G+J→M的离子方程式是 。
2.(2023·全国)用石墨作电极电解CuSO4 溶液。通电一 (5)Y受热分解的化学方程是 。
段时间后,欲使电解液恢复到起始状态,应向溶液中加入适量的 2.电 解 NaCl—KCl—AlCl3 熔 体 制 铝 比 电 解 Al2O3—
( ) NaAlF6 制铝节省电能约30%,但现在仍用后一种方法制铝,其
A.CuSO4 B.H2O 原因与下列说法无关的是 ( )
C.CuO D.CuSO4·5H2O A.AlCl3 是分子晶体,其熔体不导电
3.(2023·浙江)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表 B.Al2O3 矿石在自然界大量存在
面上,一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变 C.自然界不存在富含AlCl3 的矿石
暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如图所示。导致该现象的 D.生产无水AlCl3 较困难,成本又较高
主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是 3.(2023· 重 庆)臭 氧 是 一 种 强 氧 化 剂,常 用 于 消 毒、灭
( ) 菌等。
(1)O3 与 KI溶 液 反 应 生 成 的 两 种 单 质 是
和 。(填分子式)
(2)O3 在水中易分解,一定条件下,O3 的浓度减少一半所
需的时 间(t)如 下 表 所 示。已 知:O3 的 起 始 浓 度 为0.0216
mol/L。
A.液滴中的Cl-由a区向b区迁移
B.液滴边缘是正极区,发生的电极反应为:O pH2+2H2O+
/
4e- 4OH- t min 3.0 4.0 5.0 6.0
/
C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀,生成的Fe2+由a T ℃
区向b区迁移,与b区的OH-形成Fe(OH)2,进一步氧化、脱水 20 301 231 169 58
形成铁锈 30 158 108 48 15
D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板,在铜铁接触处滴加NaCl
溶液,则负极发生的电极反应为Cu-2e- Cu2+ 50 31 26 15 7
4.(2023· 北 京)用 石 墨 电 极 电 解 ①pH增大能加速 O3 分解,表明对 O3 分解起催化作用的
CuCl2 溶液(见右图)。下列分析正确的是 是 。
( ) ②在30℃、pH=4.0条件下,O3 的分解速率为
A.a端是直流电源的负极 mol/(L·min)。
B.通电使CuCl2 发生电离 ③据表中的递变规律,推测O3 在下列条件下分解速率依次
C.阳 极 上 发 生 的 反 应:Cu2+ +2e- 增大的顺序为 。(填字母代号)
Cu a.40℃、pH=3.0
D.通电一段时间后,在阴极附近观察 b.10℃、pH=4.0
到黄绿色气体 c.30℃、pH=7.0
(3)O3可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得。
·85·
的晶体为白色,可溶于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或
碘化物作用均生成单质碘。以碘为原料,通过电解制备碘酸钾
的实验装置如图所示。
请回答下列问题:
①图中阴极为 (填“A”或“B”),其电极反应式
为 。
②若C处通入O2,则 A极的电极反应式为
。
③若C处不通入 O2,D、E处分别收集到xL和yL气体
(标准状况),则E处收集的气体中O 所占的体积分数为 。 (1)碘是 (填颜色)固体物质,实验室常用3
(忽略O3的分解) 方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。
4.(2022·海南)利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂 (2)电解前,先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液,
质的粗铜提纯,下列叙述正确的是 ( ) 溶解时发生反应:3I2+6KOH 5KI+KIO3+3H2O,将该溶
A.电解时以精铜作阳极 液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区,电解槽用水
B.电解时阴极发生还原反应 冷却。
C.粗铜连接电源负极,其电极反应是Cu Cu2++2e- 电解时,阳极上发生反应的电极反应式为 ;
D.电解后,电解槽底部会形成含少量 Ag、Pt等金属的阳 阴极上观察到的实验现象是 。
极泥 (3)电解过程中,为确定电解是否完成,需检验电解液中是
- -
5.(2021·重庆)工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原 否有I 。请设计一个检验电解液中是否有I 的实验方案,并按
料,其中部分原料可用于制备多晶硅。 要求填写下表。
要求:所需药品只能从下列试剂中选择,实验仪器及相关用
品自选。
试剂:淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。
实验方法 实验现象及结论
(1)如图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图。电解槽
阳极产生的气体是 ;NaOH溶液的出口为 (填
字母);精制饱和食盐水的进口为 (填字母);干燥塔中
应使用的液体是 。
(2)多晶硅主要采用SiHCl3 还原工艺生产,其副产物SiCl4 (4)电解完毕,从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程
的综合利用受到广泛关注。 如下:
①SiCl4 可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同),方法 ① ③ ④
为高温下SiCl4 与 H2 和O2 反应,产物有两种,
阳极电解液
化学方程式为 → ②蒸发浓缩 → → 过滤 → 洗涤
。
→ ⑤ →碘酸钾晶体
②SiCl4 可转化为SiHCl3 而循环使用。一定条件下,在20
L恒容密闭容器中的反应:3SiCl( 步骤 的操作名称是
,步骤 的操作名称是
4 g)+2H2(g)+Si(s) ② ⑤
() , 。步骤 洗涤晶体的目的是 。4SiHCl3 g 达平衡后 H2 和SiHCl3 物质的量浓度分别为0.140 ④
mol/L和0.020mol/L,若 H2 全部来源于离子交换膜法的电解 题源5 金属的腐蚀与防护(★★★)
产物,理论上需消耗纯NaCl的质量为 kg。
(3)采用无膜电解槽电解饱和食盐水,可制取氯酸钠,同时 1.把a
、b、c、d四块金属片浸泡在稀 H2SO4 溶液中,用导线
生成氢气。现制得氯酸钠213.0kg,则生成氢气 m3(标 两两相连,可以组成各种原电池,若a、b相连,a为负极;c、d相连
准状况)。 时,c为负极;a,c相连时,c为正极;b、d相连时,b为正极,则这
6.(2022·四川)碘被称为“智力元素”,科学合理地补充碘 种金属的活动性顺序(由强到弱的顺序)为 ( )
可防止碘缺乏病。碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂,它 A.a>b>c>d B.a>c>d>b
·86·
C.c>a>b>d D.b>d>c>a D.在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
2.(2023·北京)结合下图判断,下列叙述正确的是 ( ) 5.(2023·北京)下列金属防腐的措施中,使用外加电流的
阴极保护法的是 ( )
A.水中的钢闸门连接电源的负极
B.金属护栏表面涂漆
C.汽水底盘喷涂高分子膜
D.地下钢管连接镁块
6.(2022·安徽)如图是三种稀酸对Fe Cr合金随Cr含量
A.Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护 变化的腐蚀性实验结果,下列有关说法正确的是 ( )
B.Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe-2e- Fe2+
C.Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2+2H2O+4e- 4OH-
D.Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量 K3[Fe(CN)6]溶液,均有蓝色
沉淀
3.(2022·北京)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是
( )
A.钢管与电源正极连接,钢管可被保护
B.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀
C.钢管与铜管露天堆放在一起时,钢管不易被腐蚀 A.稀硝酸对Fe Cr合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱
D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-3e- Fe3+ B.稀硝酸和铁反应的化学方程式是:Fe+6HNO3(稀)
4.(2019·广东)为了避免青铜器生成铜绿,以下方法正确 Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O
的是 ( ) C.Cr含量大于13%时,因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最
A.将青铜器放在银质托盘上 大,所以对Fe Cr合金的腐蚀性最强
B.将青铜器保存在干燥的环境中 D.随着Cr含量增加,稀硝酸对Fe Cr合金的腐蚀性减弱
C.将青铜器保存在潮湿的空气中
B组
(测试时间:60分钟 总分:100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分。) 3.根据下列事实:
1.用惰性电极电解2L1mol·L-1的CuSO4 溶液,在电路 ①A+B2+ A2++B;
中通过0.5mol电子后,调换电源的正负电极,电路中又通过 ②D+2H2O D(OH)2↓+H2↑;
0.1mol电子,此时溶液中的c(H+)是(假设通电后溶液的体积 ③以B、E为电极与 E的盐溶液组成原电池,电极反应为
不变) ( ) E2++2e- E,B-2e- B2+。由此可知 A2+、B2+、D2+、
A.0.2mol·L-1 B.0.25mol·L-1 E2+的氧化性强弱关系是 ( )
C.0.5mol·L-1 D.0.6mol·L-1
A.D2+>A2+>B2+>E2+ B.B2+ 2++ 3+ >A >D
2+>E2+
2.为将反应2Al+6H 2Al +3H2↑的化学能转化为
C.D2+ 2+ 2+ 2+ 2+电能,下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜) >E >A >B D.E >B
2+>A2+>D2+
( ) 4.下列说法正确的是 (
)
A.构成原电池正极和负极的材料必须是金属
B.在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极被还原
C.实验室欲快速制取氢气,可利用粗锌与稀硫酸反应
D.原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能
5.镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染,且镁原电池放
电时电压高而平稳。其中一种镁电池的反应为xMg+Mo3S4
A.NaOH溶液 B.稀硫酸 放电
MgxMo3S4,下列说法错误的是 ( )
充电
A.放电时 Mg2+向正极迁移
B.放电时正极反应为 Mo - 2x-3S4+2xe Mo3S4
C.充电时 Mo3S4 发生氧化反应
D.充电时阴极反应为 Mg2++2e- Mg
C.稀硝酸 D.稀盐酸 6.据媒体报道,以氢氧燃料电池为动力的公交车即将在北
·87·
京试运行。质子交换膜燃料电池(PEMFC)常作为电动汽车的 A.闭合K时,Na+从右到左通过离子交换膜
动力源。该燃料电池以氢气为燃料,空气为氧化剂,铂作催化 B.闭合K时,负极反应为3NaBr-2e- NaBr3+2Na+
剂,导电离子是 H+。下列对该燃料电池的描述中正确的是 C.闭合K时,X电极的电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑
( ) D.闭合K时,若有0.1molNa+通过离子交换膜,X电极上
①正极反应为O +4H++4e-2 2H2O 生成标准状况下气体1.12L
②负极反应为2H2-4e- 4H+ 10.最近,科学家研制出一种纸质电池,这种“软电池”采用薄
点燃 层纸片作为载体和传导体,在一边附着锌,在另一边附着二氧化
③总的化学反应为2H2+O2 2H2O
锰。电池总反应为:
④氢离子通过电解质向正极移动 Zn+2MnO2+H2O ZnO+2MnO
(OH)。
下列说法正确的是 (
A.①②③ B.②③④
)
C.①②④ D.①②③④ A.
该电池Zn为负极,ZnO为正极,MnO2 为催化剂
, 、 B.该 电 池 的 正 极 反 应 为:
-
7.如图 在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X MnO2 +e + H2O
( ) -
Y,外电路中电子流向如图所示,关于该装置的下列说法正确的是 MnO OH +OH
( ) C.导电时外电路电子由 Zn流向 MnO2,内电路电子由
A.外电路的电流方向为:Y→外电路→X MnO2
流向Zn
D.电池工作时水分子和OH-B.若两电极分别为Fe和碳棒,则X为碳棒,Y 都能通过薄层纸片
为 、Fe 二 非选择题
(本题包括5小题,共50分。)
( ) : +( ) ()
C.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是 11.9分 依据氧化还原反应 2Ag aq +Cus
氧化反应 Cu
2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。
D.若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为
X>Y
8.电解原理在化学工业中有着广泛的应用。图甲表示一个
电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电
源相连。则下列说法不正确的是 ( )
请回答下列问题:
(1)电极X的材料是 ;电解质溶液Y是 ;
(2)银电极为电池的 极,发生的电极反应为
;X电极上发生的电极反应为
甲 乙
;
A.若此装置用于电解精炼铜,则X为纯铜、Y为粗铜,电解 (3)外电路中的电子是从 电极流向 电极。
的溶液a可以是硫酸铜或氯化铜溶液 12.(12分)某化学兴趣小组的同学为了探究铝电极在电池
B.按图甲装置用惰性电极电解 AgNO3 溶液,若图乙横坐 中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下:
标x 表示流入电极的电子的物质的量,则E可表示反应生成硝
电流计指针
酸的物质的量,F表示电解生成气体的物质的量 编号 电极材料 电解质溶液
偏转方向
C.按图甲装置用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,通
电一段时间后,加入0.5mol的碳酸铜刚好恢复到通电前的浓度 1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al
和pH,则电解过程中转移的电子为2.0mol 2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu
D.若X、Y为铂电极,a溶液为500mLKCl和KNO3 的混
、(
, 石墨
) 稀盐酸 偏向石墨
合液 经过一段时间后,两极均得到标准状况下 3 AlC11.2L气体,则
原混合液中KCl的物质的量浓度至少为2.0mol·L-1 4 Mg、Al 氢氧化钠溶液 偏向 Mg
9.图中装置(Ⅰ)是一种可充电电池的示意图,装置(Ⅱ)为 5 Al、Zn 浓硝酸 偏向Al
电解池的示意图。装置(Ⅰ)的离子交换膜只允许Na+通过。已
试根据表中的实验现象回答下列问题:
放电
知充、放电的化学反应方程式为2Na2S2+NaBr3 Na2S4+ (1)实验1和2中 Al所作的电极(正极或负极)充电
。 , 。 (填“相同”或“不相同”)。3NaBr 当闭合开关S时 X极附近溶液先变红色 下列说法正
确的是 ( ) (2)对实验3完成下列填空:
①铝为 极,电极反应式: 。
②石墨为 极,电极反应式: 。
③电池总反应方程式: 。
(3)实验4中铝作 ,理由是
。
写出铝电极的电极反应式: 。
·88·
(4)解释实验5中电流计指针偏向铝的原因 。 ①该电解槽的阳极反应式为 ,
(5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极 通过阴离子交换膜的离子数 (填“>”、“<”或“=”)通
的因素: 。 过阳离子交换膜的离子数;
13.(11分)将铜棒与锌棒用导线连接,依次插入分别盛有: ②图中a、b、c、d 分别表示有关溶液的pH,则a、b、c、d 由
①硫酸溶液;②硫酸铜溶液;③硫酸钠溶液的三个烧杯中,此时: 小到大的顺序为 ;
(1)铜片上发生的主要反应的电极反应式是: ③电 解 一 段 时 间 后,B 口 与 C 口 产 生 气 体 的 质 量
① ; 比为 。
② ; 15.(9分)常温下电解200mL一定浓度的 NaCl与CuSO4
③ 。 混合溶液,理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图
(2)铁制品在经常下酸雨的地区电化学腐蚀严重,写出此电 中Ⅰ、Ⅱ所示(气体体积已换算成标准状况下的体积),根据图中
化学腐蚀的电极反应式: 信息进行下列计算:
正极: ; (1)原混合溶液中NaCl和CuSO4 的物质的量浓度。
负极: 。 (2)t2 时所得溶液的pH。
(3)将表面去掉氧化膜的镁片与铝片用带电流表的导线连 (3)电解至t3 时,消耗水的质量。
接,插入盛有烧碱溶液的烧杯中,此时发现电流计指针偏转,判
断此原电池的正负极,并写出电极反应式和总反应方程式。
正极: ,电极反应式: ,
负极: ,电极反应式: ,总反
应: 。
14.(9分)某课外活动小组用如图所示装置进行实验,请回
答下列问题:
(1)若开始实验时开关K与a连接,则B极的电极反应式为
。
(2)若开始实验时开关 K与b连接,则下列说法正确的是
(填序号)。
①溶液中Na+向A极移动
②从A极逸出的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝
③反应一段时间后向电解液中加适量盐酸可使其恢复到电
解前的浓度
(3)该小组运用工业上离子交换膜法制烧碱的原理,用如图
所示装置电解K2SO4 溶液。
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