化学原电池.docx

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化学原电池

　化学电源

1．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明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．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细

B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能

C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化

D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

2．甲醇燃料电池（DMFC）可用于笔记本电脑、汽车、遥感通讯设备等，它的一极通入甲醇，一极通入氧气；电解质是质子交换膜，它能传导氢离子（H＋）。

电池工作时，甲醇被氧化为二氧化碳和水，氧气在电极上的反应是O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

下列叙述中不正确的是（　　）

A．负极的反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋

B．电池的总反应式是2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O

C．电池工作时，H＋由正极移向负极

D．电池工作时，电子从通入甲醇的一极流出，经外电路再从通入氧气的一极流入

3．据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车已在北京奥运会期间投入使用。

某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是（　　）

A．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变

C．该燃料电池的总反应方程式为2H2＋O2===2H2O

D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2（标准状况）时，有0.1mol电子转移

4．“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。

下列关于该电池的叙述错误的是（　　）

A．电池反应中有NaCl生成

B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子

C．正极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－

D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动

5．生产铅蓄电池时，在两极板的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是2PbSO4＋2H2O

PbO2＋Pb＋2H2SO4。

下列对铅蓄电池的说法错误的是（　　）

A．需要定期补充硫酸

B．工作时铅是负极，PbO2是正极

C．工作时负极上发生的反应是Pb＋SO

－2e－===PbSO4

D．工作时电解质的密度减小

6．固体氧化物燃料电池是由美国西屋公司研制开发的。

它以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2－）在其间通过。

该电池的工作原理如图所示。

其中多孔电极a、b均不参与电极反应。

下列判断正确的是（　　）

A．有O2放电的a极为电池的负极

B．有H2放电的b极为电池的正极

C．a极对应的电极反应式：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．该电池的总反应：

2H2＋O2

2H2O

7．人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。

如图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是（　　）

A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程

B．催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生

C．催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强

D．催化剂b表面的反应是CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH

8．熔融盐燃料电池具有很高的发电效率，因而受到重视。

可用Li2CO3和Na2CO3熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。

请完成有关的电池反应式：

正极反应式：

__________________________________________；

负极反应式：

2CO＋2CO

－4e－===4CO2；

电池总反应式：

__________________________________。

[能力提升]

9．一种新型燃料电池，以多孔镍为电极，电解质溶液为KOH溶液，然后向两极通入乙烷和氧气，其总反应为2C2H6＋7O2＋8KOH===4K2CO3＋10H2O。

有关此电池的说法正确的是（　　）

A．负极反应是7O2＋14H2O＋28e－===28OH－

B．电解过程中，负极周围溶液的pH升高

C．每消耗1molC2H6，电路中转移的电子为14mol

D．放电过程中，KOH的浓度保持不变

10．以氨作为燃料的固体氧化物（含有O2－）燃料电池，具有全固态结构、能量效率高的特点，其工作原理如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．该电池工作时的总反应式为4NH3＋5O2===4NO＋6H2O

B．固体氧化物作为电池工作时的电解质，其作用是让电子在电池内部移动

C．电池工作时，接触面上的电极反应式为2NH3＋3O2－－6e－===N2＋3H2O

D．外电路的电流方向从电极a流向电极b

11．燃料电池的能量利用率比内燃机高，已应用于汽车中。

如图为某燃料电池工作示意图，其中C1和C2均为多孔性纳米石墨电极。

下列有关说法不正确的是（　　）

A．a口放出气体主要成分为N2

B．质子将由C1电极区经交换膜向C2电极区运动

C．电池总反应的产物与甲醇燃烧产物一样

D．用该电池电解精制铜，当消耗1mol甲醇时，可溶解粗铜中192g铜

12．[双选]有一种原电池，它的一个电极材料是NiO2（在碱性环境中NiO2氧化性比O2还强，还原产物是＋2价的镍的化合物），另一电极是铁，电解质溶液是21%的氢氧化钾溶液。

下列对该电池的叙述和有关反应式的书写正确的是（　　）

A．此电池必须密封，防止空气进入

B．放电时铁是负极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

C．放电时，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

D．放电时的总反应为Fe＋NiO2＋2H2O===Fe（OH）2＋Ni（OH）2

13．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。

如图所示的电池示意图，该电池电极表面均匀地镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。

请回答下列问题：

（1）氢氧燃料电池能量转化的主要形式是_________________，在导线中电子流动的方向为________（用“a”“b”表示）。

（2）负极反应式为_______________________________________。

（3）电极表面镀铂粉的原因为_______________________。

（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断地提供电能，因此大量安全储氢是关键技术之一。

金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：

Ⅰ.2Li＋H2

2LiH

Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑

①反应Ⅰ中的还原剂是________，反应Ⅱ中的氧化剂是________。

②已知LiH固体的密度为0.82g·cm－3。

用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积之比为________。

③由②生成的LiH与H2O反应放出的H2用作电池燃料，若能量的转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为________mol。

14．LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。

该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质是LiAlCl4－SOCl2。

电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。

请回答下列问题：

（1）电池的负极材料为________，发生的电极反应为__________。

（2）电池正极发生的电极反应为________________________。

（3）SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。

如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是________________________________________________，

反应的化学方程式为___________________________。

（4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是

________________________________________________。

　电解原理

1．如图所示的装置能够组成电解池的是（　　）

2．用石墨作电极电解CuSO4溶液。

通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的（　　）

A．CuSO4B．H2O

C．CuOD．CuSO4·5H2O

3．如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是（　　）

A．a为负极，b为正极

B．a为阳极，b为阴极

C．电解过程中，d电极质量增加

D．电解过程中Cl－浓度不变

4．如图某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。

滤纸先用硫酸钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写“嫦娥奔月”，会出现红色字迹。

据此，下列叙述正确的是（　　）

A．铅笔端作阴极，铂片端发生还原反应

B．铅笔端有少量钠生成

C．硫酸钠溶液不可以用硝酸钾溶液替代

D．铂片端发生的电极反应：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

5．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解示意图如图所示，电解总反应式为2Cu＋H2O

Cu2O＋H2↑。

下列说法正确的是（　　）

A．石墨电极上产生氢气

B．铜电极发生还原反应

C．铜电极接直流电源的负极

D．当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成

6．下列关于电解池中形成闭合回路的叙述正确的是（　　）

A．电解池中的闭合回路仅是由电子的定向运动形成的

B．金属导线中电子由电源的负极流向电解池的阳极，从电解池的阴极流向电源的正极

C．在电解质溶液中，阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动

D．相同时间内阳离子在阴极得到的电子数与阴离子在阳极失去的电子数相等

7．在电解水制取H2和O2时，为了增强导电性，常常要加入一些电解质，最好选用下列物质中的（　　）

A．NaOHB．HCl

C．NaClD．CuSO4

8．将等物质的量的AgNO3、Ba（NO3）2、NaCl、K2SO4混合均匀后加入到水中，取适量混合溶液用惰性电极电解，片刻后两极上析出的氧化产物与还原产物的物质的质量之比为（　　）

A．35.5∶108B．1∶2

C．108∶35.5D．8∶1

9．电解装置如图所示，B装置中盛1L2mol·L－1的Na2SO4溶液，A装置中盛1L2mol·L－1AgNO3溶液。

通电后，湿润的淀粉KI试纸的C端变蓝色。

电解一段时间后，试回答：

（1）A中发生反应的化学方程式为___________________。

（2）在B中观察到的现象是_________________________。

10．在按如图所示装置进行电解的过程中，通电一段时间后发现乙烧杯中铁电极的质量增加。

（1）乙烧杯中，两极发生的电极反应是

阴极：

__________________________________。

阳极：

__________________________________。

（2）甲烧杯中发生反应的化学方程式是______________________。

（3）由左到右碳—碳—铁—银四个电极上析出或溶解物质的物质的量之比是________。

[能力提升]

11．用Pt电极电解含有物质的量均为0.1mol的Cu2＋和X3＋溶液，阴极析出固体物质的质量m（g）与溶液中通入电子的物质的量n（mol）的关系如图。

则离子的氧化能力由大到小排列正确的是（　　）

A．Cu2＋>X3＋>H＋B．H＋>X3＋>Cu2＋

C．X3＋>H＋>Cu2＋D．Cu2＋>H＋>X3＋

12．用惰性电极电解含0.2molCuSO4的溶液一段时间后，阳极上生成标准状况下4.48L气体，欲使电解质溶液恢复电解前的状况，应加入（　　）

A．0.2molCuSO4B．0.2molCuO

C．0.2molCu（OH）2D．0.2molCuCO3

13．按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量。

下列叙述正确的是（　　）

A．F表示反应生成Cu的物质的量

B．E表示反应实际消耗H2O的物质的量

C．E表示反应生成O2的物质的量

D．F表示反应生成H2SO4的物质的量

14．铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜。

某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理。

分别以铅片、铝片为电极，以硫酸溶液为电解液，按照如图所示装置连接电解池装置，电解40min后取出铝片，用水冲洗，放在水蒸气中封闭处理20～30min，即可得到更加致密的氧化膜。

下列有关说法正确的是（　　）

A．电解时电子从电源负极→导线→铝极，铅极→导线→电源正极

B．在电解过程中，H＋向阳极移动，SO

向阴极移动

C．电解过程阳极周围溶液的pH下降

D．电解的总反应为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑

15．由于Fe（OH）2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe（OH）2沉淀。

应用如图所示电解实验可以制得白色纯净的Fe（OH）2沉淀，两电极的材料分别为石墨和铁。

（1）a电极材料应为________，电极反应式为__________________。

（2）电解液c可以是（填编号）________。

A．纯水B．NaCl溶液

C．NaOH溶液D．CuCl2溶液

（3）d为一苯层，其作用为_______________________________，

在加入苯之前对c进行怎样的简单处理？

_________________。

（4）若c是Na2SO4溶液，当电解一段时间看到白色Fe（OH）2沉淀后，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，混合物另一明显现象是___________________________________________________。

16．甲、乙、丙三种强电解质在水中电离出的离子如下表所示：

阳离子

Na＋、K＋、Cu2＋

阴离子

SO

、OH－

图1　　　　　　　　　　图2

如图1所示装置中，A、B、C三个烧杯中依次盛放足量的甲溶液、乙溶液、丙溶液，电极均为石墨电极。

接通电源，经过一段时间后，测得B中c电极质量增加了16g且B中金属离子尚未全部析出。

常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。

据此回答下列问题：

（1）M为电源的________（填“正”或“负”）极，电极b上发生的电极反应为______________________________________________。

（2）电极e上生成的气体在标准状况下的体积为________。

（3）写出B烧杯中的总反应式：

_______________________。

（4）如果电解过程中乙溶液中的金属离子全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？

______________________________________。

（5）使丙溶液恢复到原来状态的操作是__________________。

课时作业（二十一）　电解的应用

1．已知铜或银作电解池的阳极时，能被氧化为金属离子。

如图所示装置分别通电一段时间后，溶液质量增加的是（　　）

2．在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是（　　）

A．锌作阳极，镀件作阴极，电解质溶液中含有锌离子

B．铂作阴极，镀件作阳极，电解质溶液中含有锌离子

C．铁作阳极，镀件作阴极，电解质溶液中含有亚铁离子

D．锌作阴极，镀件作阳极，电解质溶液中含有亚铁离子

3．下列说法正确的是（　　）

A．电解饱和NaCl溶液时，Na＋向阴极移动，在阴极表面得电子析出

B．电解精炼铜装置中粗铜作阴极

C．电镀池中镀层金属作阳极

D．通过电解MgCl2溶液的方法冶炼金属镁

4．如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法不正确的是（　　）

A．装置中的离子交换膜只允许阳离子通过，不允许阴离子通过

B．装置中出口①处的物质是氢气，出口②处的物质是氯气

C．除去杂质后的NaOH溶液从出口B处导出

D．转移0.8mol电子时产生H28.96L（标准状况）

5．电镀在工业上有着广泛的应用，可以镀锌、镀铜、镀金等。

利用如图所示装置可以将铜牌摇身一变变为银牌，即在铜牌表面电镀一层银。

下列有关说法中正确的是（　　）

A．通电后，Ag＋向阳极移动

B．银条与电源负极相连

C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag

D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初

6．如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b电极附近溶液呈红色。

下列说法正确的是（　　）

A．X是负极，Y是正极

B．Pt是阴极，Cu是阳极

C．CuSO4溶液的酸性增强

D．CuSO4溶液的酸碱性不变

7．臭氧是一种强氧化剂，常用于消毒、灭菌等。

O3可由臭氧发生器（原理如图）电解稀硫酸制得。

（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分别收集到xL和yL气体（标准状况），则E处收集的气体中O3所占的体积分数为________。

（忽略O3的分解）

8．下图中X是直流电源，两槽中c、d、e为石墨棒，f是铜棒，e、f两电极的质量相等。

接通电路后，发现d附近显红色。

（1）①电源上a为________极（填“正”“负”“阴”或“阳”，下同）。

②Z槽中f为________极。

③连接Y、Z槽的线路中，电流的方向是d________e（填“→”或“←”）。

（2）①写出d极上反应的电极反应式：

__________________。

②写出Y槽中总反应的化学方程式：

_________________。

③写出Z槽中e极上反应的电极反应式：

_______________。

（3）电解2min后，取出e、f，洗净、烘干、称量，质量差为1.28g。

①在通电过程中，电路中通过的电子为________mol。

②在Y槽内加入________mol________可使溶液恢复到原溶液。

9．500mLKNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中c（NO

）＝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1mol·L－1

B．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0.5mol

D．电解后溶液中c（H＋）为2mol·L－1

10．将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中溶液pH随时间t变化的曲线正确的是（不考虑Cl2的溶解）（　　）

11．CuI是一种不溶于水的白色固体，它可由反应2Cu2＋＋4I－===2CuI＋I2而得到。

现以石墨为阴极，以Cu为阳极电解KI溶液，通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。

电解开始不久阴极区溶液呈红色，而阳极区溶液呈蓝色，对这个现象的正确解释是（　　）

①阴极：

2H＋＋2e－===H2↑，使c（OH－）>c（H＋）

②阳极：

2Cu－4e－＋4I－===2CuI＋I2，I2遇淀粉变蓝

③阳极：

Cu－2e－===Cu2＋，Cu2＋显蓝色

④阳极：

2I－－2e－===I2，碘遇淀粉变蓝

A．①②B．①③

C．①④D．③④

12．为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。

反应原理如下：

电池：

Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）===2PbSO4（s）＋2H2O（l）

电解池：

2Al＋3H2O

Al2O3＋3H2↑

电解过程中，以下判断正确的是（　　）

电池

电解池

A

H＋移向Pb电极

H＋移向Pb电极

B

每消耗3molPb

生成2molAl2O3

C

正极：

PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O

阳极：

2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋

D

13．Ⅰ.

（1）电镀时，镀件与电源的________极连接。

（2）化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉淀在镀件表面形成镀层。

若用铜盐进行化学镀铜，应选用________（填“氧化剂”或“还原剂”）与之反应。

Ⅱ.尿素[CO（NH2）2]是首个由无机物人工合成的有机物。

人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图。

（1）电源的负极为________（填“A”或“B”）。

（2）阳极室中发生的反应依次为____________________________、______________________。

（3）电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），则除去的尿素为________g（忽略气体的溶解）。

　金属的电化学腐蚀与防护

1．下列关于金属腐蚀的说法正确的是（　　）

A．金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M＋nH2O===M（OH）n＋

H2↑

B．金属的电化学腐蚀的实质是M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂

C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行

D．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀

2．下列叙述错误的是（　　）

A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱

B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈

C．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液

D．铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀

3．如图所示装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。

观察后发现，开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。

下列有关解释合理的是（　　）

A．生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应

B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀

C．墨水回升时，碳极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．具支试管中溶液pH逐渐减小

4．下列与金属腐蚀有关的说法中，正确的是（　　）

A．图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

B．图2中，滴加少量K3[Fe（CN）6]溶液，没有蓝色沉淀出现

C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀

D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极

5．如图所示，将铁棒和石墨棒插入饱和食盐水中。

下列说法正确的是（　　）

A．甲中铁被保护不会腐蚀

B．甲中正极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

C．乙中铁电极上发生氧化反应

D．向乙中石墨电极附近滴几滴碘化钾淀粉溶液后溶液变蓝

6．相同材质的铁在如图所示各情形下最不易被腐蚀的是（　　）

7．某课外活动小组，将剪下的一块镀锌铁放入试剂瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞溶液，按如图装置进行实验，数分钟后观察，下列现象不可能出现的是（　　）

A．乙中导气管中产生气泡

B．乙中导气管里形成一段水柱

C．金属片剪口处溶液变红

D．锌被腐蚀

8．金属防护有多种方法。

（1）在金属上喷油漆可以防腐的原因是___________________，将钢铁制品进行表面钝化处理可以防腐的