届高考化学二轮复习原电池的电极方程式和电解池的串联问题专题卷.docx

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届高考化学二轮复习原电池的电极方程式和电解池的串联问题专题卷

原电池的电极方程式和电解池的串联问题

原电池的电极方程式

1．某原电池装置如图所示。

下列有关叙述中正确的是（）

（盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液）

A．Fe作正极，发生氧化反应

B．负极反应：

2H

+2e－===H2↑

C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变

D．工作一段时间后，NaCl溶液中c（Cl－）增大

【解析】此原电池的负极是铁，发生氧化反应，正极是石墨，H

在此发生还原反应，右池中氢离子在石墨棒上被还原为H2不断逸出，使溶液酸性减弱，所以溶液的pH有变化。

【答案】D

2．如图所示，杠杆AB两端分别挂有大小相同、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分别滴入CuSO4浓溶液和FeSO4浓溶液。

一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是（实验过程中，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端低B端高

D．当杠杆为导体时，A端高B端低

【解析】当杠杆为导体时，构成原电池，Fe球作负极，Cu球作正极，电极反应式分别为负极：

Fe－2e

===Fe2

，正极：

Cu2

+2e－===Cu，铜球质量增加，铁球质量减少，杠杆A端低B端高。

【答案】D

3．某同学做如下实验：

装置

图1

图2

现象

电流表指针未发生偏转

电流表指针发生偏转

下列说法正确的是（）

A．“电流表指针未发生偏转”，说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ均未被腐蚀

B．用K3[Fe（CN）3]溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液，可判断电池的正、负极

C．铁片Ⅰ、Ⅲ所处的电解质溶液浓度相同，二者的腐蚀速率相等

D．铁片Ⅳ的电极反应式为Fe－3e－===Fe3+

【解析】对比两个盐桥的双液装置，图1中因两溶液中氯化钠的浓度相等，因此发生的是普通的化学腐蚀，且腐蚀速率相等。

图2中因两溶液中氯化钠的浓度不相等，因此发生的是电化学腐蚀，且浓度大的一极是负极，发生的反应是Fe－2e－===Fe2+，可以用K3[Fe（CN）3]检验Fe2+的存在，若产生蓝色沉淀，就证明含有Fe2+，B正确。

【答案】B

4．利用人工光合作用合成甲酸的原理为2CO2+2H2O

2HCOOH+O2，装置如下图所示。

下列说法不正确的是（）

A．该装置将太阳能转化为化学能和电能

B．电极1周围pH增大

C．电极2上发生的反应为CO2+2H++2e－===HCOOH

D．H+由电极1室经过质子膜流向电极2室

【解析】在太阳能作用下CO2和H2O转化为HCOOH和O2，并且有电子流动，太阳能转化为化学能和电能，A正确；电极1流出电子，反应式是2H2O－4e－===4H++O2↑，周围pH减小，B错误；根据总反应方程式推出电极2上发生的反应为CO2+2H++2e－===HCOOH，C正确；电极1反应产生H+，电极2反应消耗H+，故H+由电极1室经过质子膜进入电极2室，D正确。

【答案】B

5．我国科学家研发出一种新型的锂离子电池，放电时有关离子转化关系如下图所示，下列说法正确的是（）

A．Li+透过膜除允许Li+通过外，还允许H2O分子通过

B．放电时，进入贮罐的液体发生反应：

S2O

+2Fe2+===2Fe3++2SO

C．充电时，钛电极与外电源的负极相连

D．充电时，电池内部发生的总反应为Li+Fe3+===Li++Fe2+

【解析】Li+透过膜只允许Li+通过，故A错误；钛电极是电池的正极，充电时，应该与外电源的正极相连，故C错误；放电时电池总反应为Li+Fe3+===Li++Fe2+，则充电时发生的总反应为Li++Fe2+

Li+Fe3+，故D错误。

【答案】B

6．一种以NaBH4和H2O2为原料的新型电池的工作原理如图所示。

下列说法错误的是（）

A．电池的正极反应为H2O2+2e－===2OH－

B．电池放电时Na+从a极区移向b极区

C．电子从电极b经外电路流向电极a

D．b极室的输出液经处理后可输入a极室循环利用

【解析】由图分析可知，通入a电极的为BH

，其中的B失电子，化合价升高，生成BO

，因此a为电池的负极。

b为电池的正极，H2O2中O由−1价降到－2价发生还原反应，反应式为H2O2+2e

===2OH

，A正确；原电池工作时，电解质溶液中的阳离子由负极区向正极区移动，B正确；电子由负极流出，正极流入，即a→b，C错误；正极区产生的OH－经处理后输入a极室可循环使用，D正确。

【答案】C

7．“直接煤燃料电池”能够将煤中的化学能高效、清洁地转化为电能。

用熔融Na2CO3作电解质的直接煤燃料电池的工作原理如下图所示。

下列有关说法正确的是（）

A．该电池的总反应为C+O2===CO2

B．煤直接燃烧发电比直接煤燃料电池发电的能量利用率高

C．进入反应室的煤块粉碎成粉末状对反应速率和限度均无影响

D．电子由电极b沿导线流向电极a，入口A加入的物质为煤粉

【解析】A项，在原电池中阴离子移向电源负极，由图中CO

移向左边可知a为负极，电极反应为C+2CO

－4e－===3CO2，b为正极，电极反应为O2+2CO2+4e－===2CO

，所以该电池的总反应为C+O2===CO2，故A正确；B项，煤直接燃烧发电会有部分化学能转变为热能、光能，所以比直接煤燃料电池发电的能量利用率低，故B错误；C项，将煤块粉碎成粉末状，有利于在电极a附近参与反应，加快了反应速率，故C错误；D项，a为负极，电子由负极a沿导线流向正极b，故D错误。

【答案】A

8．液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。

一种以液态肼（N2H4）为燃料的电池装置如下图所示。

下列有关叙述正确的是（）

A．该燃料电池放电时，正极发生氧化反应，pH变大

B．a极的反应式：

N2H4+4OH－－4e－===N2↑+4H2O

C．放电时，电流从a极经过负载流向b极

D．其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜

【解析】根据原电池的工作原理，正极得电子，发生还原反应，通空气的一极为正极，反应式为O2+2H2O+4e－===4OH－，pH增大，故A错误；通肼的一极为负极，反应式为N2H4+4OH－－4e－===N2↑+4H2O，故B正确；根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，电流的方向和电子移动的方向相反，即电流从b极经过负载流向a极，故C错误；根据电极反应式，OH－应从正极流向负极，交换膜应选用阴离子交换膜，故D错误。

【答案】B

9．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，下图是利用一种微生物将废水中的尿素[CO（NH2）2]转化为对环境无害物质的装置。

下列叙述错误的是（）

A．M电极有CO2和N2生成

B．H+透过质子交换膜由左向右移动

C．微生物促进了反应中电子的转移

D．N电极反应式为O2+2H2O+4e－===4OH－

【解析】因为是质子交换膜，因此反应的环境呈酸性，有O2的一边（N）是正极反应区，即O2+4H++4e

===2H2O。

尿素[CO（NH2）2]转化为对环境无害物质，M极反应为CO（NH2）2+H2O－6e－===CO2↑+N2↑+6H+，H+应该透过质子交换膜由左向右移动；在微生物的作用下，此装置构成原电池，加速了反应的进行，促进了反应中电子的转移。

综上，A、B、C正确，D错误。

【答案】D

10．科学家预言，燃料电池是21世纪获得电能的重要途径。

甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂，在硫酸电解质溶液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。

试回答以下问题：

（1）配平电池放电时发生的化学方程式：

CH3OH+____O2―→____CO2+____H2O。

（2）在硫酸电解质溶液中，CH3OH失去电子，此电池的正极发生的反应是___________________，负极发生的反应是_____________。

（3）电解质溶液中的H+向________极移动，向外电路释放电子的电极是________极。

【解析】

（1）根据得失电子守恒配平反应方程式，注意CH3OH中的H显+1价，O显－2价。

（2）电极反应的书写应注意电解质溶液，本题给出的是酸性溶液。

（3）由电极反应可知，H+在正极被消耗，在负极生成，所以H+向正极移动。

【答案】

（1）2　3　2　4　

（2）3O2+12H++12e－===6H2O

2CH3OH+2H2O−12e－===2CO2+12H+　

（3）正　负

11．用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO

）已成为环境修复研究的热点之一。

（1）Fe还原水体中NO

的反应原理如图所示。

作负极的物质是________。

正极的电极反应式是______________。

（2）将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO

的去除率和pH，结果如下：

初始pH

pH＝2.5

pH＝4.5

NO

的去除率

接近100%

<50%

24小时pH

接近中性

接近中性

铁的最终物质形态

pH＝4.5时，NO

的去除率低，其原因是_________________________。

【解析】

（1）根据图可知，Fe失电子，使NO

还原为NH

，故Fe作负极，结合电子守恒、电荷守恒和元素守恒写出正极的电极反应式：

NO

+8e－+10H+===NH

+3H2O。

（2）pH越大，Fe3+越容易水解生成不导电的FeO（OH），阻碍反应进行，所以NO

去除率低；pH越小，越容易生成疏松、能导电的Fe3O4，所以NO

去除率高。

【答案】

（1）Fe　NO

+8e－+10H+===NH

+3H2O

（2）pH越大，Fe3+越易水解成FeO（OH），FeO（OH）不导电，阻碍电子转移

12．锂电池应用越来越广泛，大致可分为两类：

锂金属电池和锂离子电池。

锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度，因为其正极（以多孔碳为主）很轻，且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。

其工作原理如图，电池总反应为4Li+O2+2H2O===4LiOH。

请回答下列问题：

（1）该电池的正极反应式是_____________________________________________。

（2）在负极的有机电解液和正极的水性电解液之间，用只能通过锂离子的固体电解质隔开，使用该固

体电解质的优点有___________________________________。

（3）正极使用水性电解液的优点是______________________________。

【解析】

（1）O2+2H2O+4e－===4OH－。

（2）在负极的有机电解液和空气极的水性电解液之间，用只能通过锂离子的固体电解质隔开，既可防止两种电解液发生混合，又可防止水和氧气与负极的锂金属发生反应。

（3）该电池正极若使用非水性电解液，则生成的是固体氧化锂（Li2O），而使用水性电解液时，生成的氢氧化锂（LiOH）溶于水，这样就不会引起空气极的碳孔堵塞。

【答案】

（1）O2+2H2O+4e－===4OH－

（2）既可防止两种电解液混合，又可防止水和氧气等和负极的锂金属发生反应

（3）可防止正极的碳孔堵塞

电解池的串联问题

1．某同学按下图所示的装置进行实验。

A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当K闭合时，SO

从右向左通过交换膜移向A极。

下列分析正确的是（）

A．溶液中c（A2+）减小

B．B极的电极反应：

B－2e－===B2+

C．Y电极上有H2产生，发生还原反应

D．反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀

【解析】根据SO

从右向左通过交换膜移向A极，则A极为负极，故A极的电极反应为A－2e－===A2+，溶液中c（A2+）增大；B极为正极，发生还原反应；Y电极为阳极，有Cl2产生；右边U形管中最初为电解AlCl3溶液，X电极为H+放电，c（H+）减小，c（OH－）增大，且Al3+移向X极，因此会产生Al（OH）3白色胶状沉淀，D正确。

【答案】D

2．如下图所示，甲池的总反应式为N2H4+O2===N2+2H2O，下列关于该电池工作时的说法正确的是（）

A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成

B．甲池和乙池中的溶液的pH均减小

C．甲池中负极反应为N2H4－4e－===N2+4H+

D．当甲池中消耗0.1molN2H4时，乙池中理沦上最多产生6.4g固体

【解析】甲池作原电池，通入肼的电极为负极，通入氧气的电极为正极，负极反应为N2H4－4e－+4OH

===N2+4H2O，正极反应为O2+4e－+2H2O===4OH－。

乙池为电解池，银极为阴极，石墨为阳极，阴极反应为Cu2++2e－===Cu，阳极反应为4OH－－4e－===2H2O+O2↑。

由以上分析可知，A、C错误；甲池生成水，导致溶液中KOH浓度降低，则溶液pH减小，乙池中氢氧根离子放电，导致溶液pH减小，B正确；甲池消耗0.1molN2H4时，转移0.4mol电子，乙池生成0.2mol铜，即12.8g固体，D错误。

【答案】B

3．图1为甲烷和O2构成的燃料电池示意图，电解质为KOH溶液，图2为电解AlCl3溶液的装置，电极材料均为石墨。

用该装置进行实验，反应开始后观察到x电极附近出现白色沉淀。

下列说法正确的是（）

A．图1中电解质溶液的pH增大

B．图2中电解AlCl3溶液的总反应为2Cl－+2H2O

Cl2↑+H2↑+2OH－

C．A处通入的气体为CH4，电极反应式为CH4+10OH－－8e－===CO

+7H2O

D．电解池中Cl－向x极移动

【解析】甲烷和O2构成的燃料电池为原电池，甲烷在负极发生氧化反应，由于观察到x电极附近出现白色沉淀说明产生氢氧化铝沉淀，x电极为电解池的阴极，a为原电池的负极，甲烷失电子，被氧化，C正确；电解AlCl3溶液应生成氢氧化铝沉淀，B错误；图1中甲烷的燃料电池不断消耗碱，溶液的pH减小，A错误；电解池中Cl－向阳极移动，x极为阴极，D错误。

【答案】C

4．下图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05mol·L−1的CuCl2溶液，B池中加入0.1mol·L−1的AgNO3溶液，进行电解。

a、b、c、d四个电极上析出的物质的物质的量之比是（）

A．2∶2∶4∶1B．1∶1∶2∶1

C．2∶1∶1∶1D．2∶1∶2∶1

【解析】由电解规律可知：

a、c为阴极，b、d为阳极。

a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag，d极上析出O2。

由电子守恒可得出：

2e－～Cu～Cl2～2Ag～

O2，所以a、b、c、d四个电极上析出物质的物质的量之比为1∶1∶2∶

＝2∶2∶4∶1。

【答案】A

5．以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。

下列说法正确的是（）

A．燃料电池工作时，正极反应为O2+2H2O+4e－===4OH－

B．a极是铜，b极是铁时，溶液中CuSO4浓度减小

C．a、b两极若是石墨，在同温同压下a极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为

D．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化相同

【解析】根据图示知乙烷燃料电池中左侧电极为电源的正极，右侧电极为电源的负极，a为电解池的阴极，b为电解池的阳极。

该燃料电池工作时，负极产物为CO2，说明电解质溶液呈酸性，正极反应为O2+4H++4e

===2H2O，A错误；a极是铜，b极是铁时，电解总反应为Fe+CuSO4===FeSO4+Cu，溶液中硫酸铜浓度减小，B正确；a、b两极若是石墨，a极反应式为Cu2++2e－===Cu，当硫酸铜溶液足量时没有气体产生，C错误；a极是纯铜，b极是粗铜时，为铜的电解精炼，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，但溶解的不只是铜，两极质量变化不相同，D错误。

【答案】A

6．如图所示的装置，X、Y都是惰性电极。

将电源接通后，向甲中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色。

试回答下列问题：

（1）在电源中，B电极为______极（填电极名称，下同）；丙装置中Y电极为______极。

（2）在甲装置中，石墨（C）电极上发生__________（填“氧化”或“还原”）反应；甲装置中总的化学方程式是__________________________________________________。

（3）丙装置在通电一段时间后，X电极上发生的电极反应式是__________________。

（4）如果乙装置中精铜电极的质量增加了0.64g，请问甲装置中，铁电极上产生的气体在标准状况下为________L。

【解析】

（1）由于电源接通后，向甲中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色，说明在Fe电极附近的水溶液显碱性。

则在该电极上是H+放电，所以Fe为阴极，与直流电源的负极相连。

因此在电源中，B电极为负极，A电极为正极。

在丙装置中Y电极为阴极。

（2）在甲装置中，石墨（C）电极为电解池的阳极，在阳极上发生氧化反应。

由于在NaCl溶液中放电能力Cl－>OH－，所以在C电极上发生氧化反应：

2Cl－－2e－===Cl2↑。

甲装置中总的化学方程式是2NaCl+2H2O

Cl2↑+H2↑+2NaOH。

（3）丙装置在通电一段时间后，阳极X电极上发生的电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑。

（4）如果乙装置中精铜电极的质量增加了0.64g，n（Cu）＝0.01mol。

则n（e－）＝0.02mol。

由于在整个闭合回路中电子转移数目相等，所以铁电极上产生的氢气为0.01mol，在标准状况下为0.224L。

【答案】

（1）负　阴

（2）氧化　2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑

（3）2Cl－－2e－===Cl2↑　

（4）0.224

7．如下图所示，通电5min后，电极5的质量增加2.16g，请回答下列问题：

（1）电源：

a是________极，C槽是________池。

A槽的阴、阳极电极反应：

____________________________________________。

C槽的阴、阳极电极反应：

________________________________________。

（2）如果B槽中共收集到224mL气体（标准状况）且溶液体积为200mL（设电解过程中溶液体积不变），则通电前溶液中Cu2+的物质的量浓度为________________。

（3）室温下如果A槽溶液是200mL足量的食盐水（电解过程中溶液体积不变），则通电后溶液的pH为________。

【解析】

（2）电极5发生的电极反应，Ag++e－===Ag，n（Ag）＝

＝0.02mol，可知电路上通过0.02mol电子。

B槽电极4产生O2，n（O2）＝

＝0.005mol，则B槽电极3产生的H2为

－0.005mol＝0.005mol，由于2H++2e－===H2↑，所以Cu2+得到电子物质的量为0.01mol，所以n（Cu2+）＝0.005mol，c（Cu2+）＝

＝0.025mol·L−1。

（3）A中c（OH－）＝

＝0.100mol·L−1，故pH＝13。

【答案】

（1）负　电镀　阴极：

2H++2e－===H2↑；

阳极：

2Cl－－2e－===Cl2↑　阴极：

Ag++e－===Ag；

阳极：

Ag－e－===Ag+

（2）0.025mol·L−1　

（3）13

8．某研究性学习小组将下列装置如图连接，D、F、X、Y都是铂电极，C、E是铁电极。

将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。

试回答下列问题：

（1）电源B端的名称是________（填“正极”或“负极”）。

（2）甲装置中电解反应的总化学方程式是___________________________________。

（3）设电解质溶液过量，则同一时间内C、D电极上参加反应的单质与生成的单质的物质的量之比是

__________。

（4）欲用丙装置将粗铜（含少量铁、锌等杂质）精炼，G极材料应该是________（填“粗铜”或“精铜”），电解液中原电解质的物质的量浓度将_______（填“变大”、“变小”或“不变”）。

（5）丁装置的现象是___________________________________________。

（6）设装置甲中溶液的体积在电解前后都是500mL，当装置乙中F极所产生气体的体积为4.48L（标准状况）时，甲池中所生成物质的物质的量浓度为________mol·L−1。

【解析】

（1）电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，说明是氢离子放电，溶液呈碱性，F极为阴极，也就是说B为负极。

（2）铁为阳极，失去电子，溶液中的铜离子得到电子，则总反应式：

CuSO4+Fe

Cu+FeSO4。

（3）由

（2）可知铁、铜的物质的量相同。

（4）粗铜的精炼，电解质溶液为CuSO4溶液，阳极G应该为粗铜，由于其中一些杂质金属放电，导致溶液中的铜离子的浓度减小。

（6）由关系式H2～FeSO4可知装置甲中所生成的FeSO4的物质的量浓度为0.4mol·L−1。

【答案】

（1）负极　

（2）CuSO4+Fe

Cu+FeSO4

（3）1∶1　

（4）粗铜　变小　

（5）Y极附近红褐色变深　

（6）0.4

9．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：

保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）3沉淀。

Fe（OH）3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。

阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去（或撇掉）浮渣层，即起到了浮选净化的作用。

某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如下图所示：

请回答下列问题：

（1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。

此时，应向污水中加入适量的________。

a．H2SO4b．BaSO4c．Na2SO4d．NaOH

（2）电解池阳极的电极反应分别是①______________________；②4OH－－4e－===2H2O+O2↑。

（3）电极反应①和②的生成物反应得到Fe（OH）3沉淀的离子方程式是_________________。

（4）该熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。

①已知负极的电极反应是CH4+4CO

－8e－===5CO2+2H2O。

正极的电极反应是_________________。

②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。

为此电池工作时必须有部分A物质参加循环。

则A物质的化学式是__________。

（5）实验过程中，若在阴极产生了44.8L（标准状况）气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4（标准状况）__________L。

【解析】

（1）保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）3沉淀时，加入的使导电能力增强的电解质必须是可溶于水、显中性的盐，答案选c。

（2）活泼金属电极作电解池的阳极时，电极本身放电，所以阳极的电极反应为Fe－2e－===Fe2+。

（3）Fe2+具有还原性，能被氧气氧化为Fe3+，则反应得到Fe（OH）3沉淀的离子方程式是4Fe2++10H2O+O2===4Fe（OH）3↓+8H+。

（4）①燃料电池中，正极反应一定是氧气得电子的过程，该电池的电解质是熔融碳酸盐，所以正极的