化学·选修/化学反应原理(鲁科版)
本章概述
本章以化学能与热能、电能的相互转化为主线，重点介绍反应热、盖斯定律、原电池原理、电解原理等基础理论以及能源的充分利用、金属的腐蚀与防护等与日常生活关系密切的内容。通过学习本章的知识，我们不仅可以掌握有关热化学和电化学的一些基本原理，还可以在探究活动的过程中进一步认识学习化学的方法和途径，同时认识到化学知识在解决日常问题中的重要作用。
化学·选修/化学反应原理(鲁科版)
化学·选修/化学反应原理(鲁科版)
化学反应的热效应
1．下列反应既是氧化还原反应，又是吸热反应的是( )
A．铝片与稀硫酸反应
B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
C．灼热的炭与CO2反应
D．甲烷在O2中的燃烧反应
解析：已知属吸热反应的是B和C两项，但B项反应方程式为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，是非氧化还原反应，C反应方程式为C＋CO2 2CO，是氧化还原反应，故答案选C。
答案：C
2．下列对热化学方程式：H2(g)＋I2(g)2HI(g)
ΔH＝－14.9 kJ/mol的叙述中，正确的是( )
A．1 mol氢气和1 mol碘蒸气完全反应需要吸收14.9 kJ的热量
B．1个氢分子和1个碘分子完全反应需要吸收14.9 kJ的热量
C．1 mol H2(g)与1 mol I2(g)完全反应生成2 mol的HI气体放出14.9 kJ的热量
D．200 ℃时，1 mol H2(g)与1 mol I2(g)完全反应生成2 mol HI时放出14.9 kJ的热量
解析：只要依据书写热化学方程式的注意事项，对本题就不难作出判断。在A选项中既未指明生成物的状态，又把放热看作了吸热；在B选项中错误地将热化学方程式中的系数认为表示分子的个数；在C选项中没有指明反应的温度；在D选项中正确地表达出了该反应的意义。
答案：D
3．在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ，下列热化学方程式中正确的是( )
A．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝＋725.8 kJ·mol－1
B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－1 452 kJ·mol－1
C．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－725.8 kJ·mol－1
D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝＋1 452 kJ·mol－1
解析：书写热化学方程式的要点是：状态明、符号清、量对应，同时还需注意的是：一个化学反应不仅仅有一个热化学方程式，只需ΔH与化学计量数对应即可。题目考查对热化学方程式的书写要求：①注明反应物、生成物的聚集状态；②明确ΔH的“＋”表示吸热，“－”表示放热；③ΔH的值与热化学方程式中的化学计量数相对应。在四个选项中，C选项中所对应的H2O的状态与题意不符先排除；甲醇的燃烧反应为放热反应，ΔH为负值，将A、D两个选项排除；具体ΔH的大小计算如下：
CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH
32 g ΔH
1 g－22.68 kJ·mol－1
ΔH＝(－22.68×32)kJ·mol－1＝－725.8 kJ·mol－1。
答案：B
4．根据下列热化学方程式：
(1)C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
(2)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1
(3)CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH3＝－870.3 kJ·mol－1
可以计算出2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为( )
A．ΔH＝＋244.1 kJ·mol－1
B．ΔH＝－488.3 kJ·mol－1
C．ΔH＝－996.6 kJ·mol－1
D．ΔH＝＋996.6 kJ·mol－1
解析：2×(1)＋2×(2)－(3)可得反应式
2C(s)＋2H(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)
反应热ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2－ΔH3＝－488.3 kJ·mol－1。
答案：B
5．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题：
(1)如图所示是N2和H2反应生成2 mol NH3过程中能量变化示意图，写出生成NH3的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
解析：根据能量关系图，该反应的ΔH＝E1－E2＝(335－427.2)kJ·mol－1＝－92.2 kJ·mol－1。
答案：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·mol－1
(2)由气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。在化学反应过程中，拆开化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量。
已知反应N2(g)＋3H2(g)=== 2NH3(g) ΔH＝a kJ·mol－1。
试根据表中所列键能数据估算a的数值：________。
化学键
H—H
N—H
N≡N
键能kJ·mol－1
436
391
945
解析：ΔH＝吸收的能量－释放的能量＝(945＋3×436－6×391)kJ·mol－1＝－93 kJ·mol－1。
答案：－93
6.(1)已知：
①CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋206 kJ·mol－1
②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－802 kJ·mol－1
画出反应①过程中体系能量变化图(进行必要标注)。
写出由CO2与H2O生成CO的热化学方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：①CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)，该反应的ΔH＝＋206 kJ·mol－1，反应是吸热反应，反应过程中体系的能量变化图如右图所示；依据盖斯定律①－②得到：CO2(g)＋3H2O(g)===2O2(g)＋CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋1 008 kJ·mol－1。
答案：
CO2(g)＋3H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)＋2O2(g) ΔH＝＋1 008 kJ·mol－1
(2)碘在科研与生活中有重要应用。碘可用作心脏起搏器电源——锂碘电池的材料。
该电池反应为：2Li(s)＋I2(s)===2LiI(s) ΔH
已知：4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s) ΔH1
4LiI(s)＋O2(g)===2I2(s)＋2Li2O(s) ΔH2
则电池反应的ΔH＝__________；
解析：将方程式(①－②)/2得2Li(s)＋I2(s)＝2LiI(s) ΔH＝(ΔH1－ΔH2)/2。
答案：
(3)(2013·广东高考理综节选)大气中的部分碘源于O3对海水中I－的氧化，将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。O3将I－氧化成I2的过程由3步反应组成：
① I－(aq)＋O3(g)===IO－(aq)＋O2(g) ΔH1
②IO－(aq)＋ H＋(aq)??HOI(aq) ΔH2
③ HOI(aq)＋I－(aq)＋ H＋(aq) ??I2(aq)＋H2O(l) ΔH3
总反应的化学方程式为________________________________________________________________________；
其反应热ΔH＝________。
解析：根据盖斯定律，将题给①②③式作如下处理：①＋②＋③得到总反应的化学方程式：O3(g)＋2I－(aq)＋2H＋(aq)===I2(aq)＋O2(g)＋H2O(l) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3kJ·mol －1
答案：O3(g)＋2I－(aq)＋2H＋(aq)===I2(aq)＋O2(g)＋H2O(l) ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
1．已知反应X＋Y===M＋N为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是( )
A．X和Y的总能量一定高于M和N的总能量
B．Y的能量一定高于N
C．X的能量一定高于M
D．因该反应为放热反应，故不必加热就可以发生反应
解析：放热反应说明反应物的总能量大于生成物的总能量，故A项正确；但X、Y分别比N、M其中一个，无法说明能量大小，故B、C两项不正确；放热反应有时需加热才能引发，故D项不正确。
答案：A
2．化学反应N2＋3H2 2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是( )
A．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)
ΔH＝2(a－b－c) kJ·mol－1
B．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)
ΔH＝2(b－a) kJ·mol－1
C.N2(g)＋H2(g)===NH3(l)
ΔH＝(b＋c－a) kJ·mol－1
D.N2(g)＋H2(g)===NH3(g)
ΔH＝(a＋b) kJ·mol－1
解析：通过图分析起点 mol N2(g)＋ mol H2(g)，变化三阶段为①吸收能量a kJ；②放出能量b kJ；③放出能量c kJ到1 mol NH3(l)。故可得热化学方程式：
N2(g)＋H2(g)===NH3(l)
ΔH＝(a－b－c) kJ·mol－1，扩大系数后得到A选项。
答案：A
3．下列说法或表示方法中正确的是( )
A．等质量的硫蒸气和硫黄分别完全燃烧，后者放出的热量多
B．氢气的标准燃烧热为285.8 kJ·mol－1，则氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝＋285.8 kJ·mol－1
C．Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)===BaCl2(s)＋2NH3(g)＋10H2O(l) ΔH＜0
D．已知中和反应的反应热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，若将含0.5 mol H2SO4的浓溶液与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量要大于57.3 kJ
解析：硫蒸气变化为硫固体为放热过程，则等量的硫蒸气和硫固体在氧气中分别完全燃烧，放出热量硫蒸气多，故A项错误； 在101 kPa时，2 g H2完全燃烧，生成液态水，放出285.8 kJ热量，则氢气燃烧的热化学方程式表示为：H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ/mol，故B项错误；Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应是吸热反应ΔH>0，故C项错误；中和热是强酸强碱的稀溶液反应生成1 mol水时放出的热量，浓硫酸溶于水放热，将含1 mol NaOH的溶液和含0.5 mol H2SO4的浓硫酸混合，放出的热量大于57.3 kJ，故D项正确。
答案：D
4．已知：2Zn(s)＋O2(g)===2ZnO(s) ΔH＝－701.0 kJ·mol－1
2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s) ΔH＝－181.6 kJ·mol－1，
则反应Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l)的ΔH为( )
A．＋519.4 kJ·mol－1 B．＋259.7 kJ·mol－1
C．－259.7 kJ·mol－1 D．－519.4 kJ·mol－1
解析：已知：①2Zn(s)＋O2(g)===2ZnO(s)
ΔH＝－701.0 kJ·mol－1
②2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)
ΔH＝－181.6 kJ·mol－1
根据盖斯定律，①－②得
2Zn(s)＋2HgO(s)===2ZnO(s)＋2Hg(l)
ΔH＝(－701.0 kJ·mol－1 )－(－181.6 kJ·mol－1 )＝－519.4 kJ·mol－1，
即：Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l) ΔH＝－259.7 kJ·mol－1。
答案：C
5．已知25 ℃、101 kPa条件下：
①4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－2 834.9 kJ·mol－1
②4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－3 119.1 kJ·mol－1
由此得出的正确结论是( )
A．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为吸热反应
B．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为放热反应
C．O3比O2稳定，由O2变O3为吸热反应
D．O2比O3稳定，由O2变O3为放热反应
解析：据盖斯定律，①式－②式得：3O2(g)===2O3(g) ΔH＝＋284.2 kJ·mol－1即等质量的O2比O3能量低，O2比O3稳定，O2变O3为吸热反应。
答案：A
6．灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。
已知：
①Sn(s，白)＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H2(g) ΔH1
②Sn(s，灰)＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H2(g) ΔH2
③Sn(s，灰) Sn(s，白) ΔH3＝＋2.1 kJ·mol－1
下列说法正确的是( )
A．ΔH1＞ΔH2
B．锡在常温下以灰锡状态存在
C．灰锡转化为白锡的反应是放热反应
D．锡制器皿长期处在低于13.2 ℃的环境中，会自行毁坏
解析：由③知Sn(灰)转化为Sn(白)是吸热的，当温度低于13.2℃时Sn(白)自动转化为Sn(灰)，所以A、B、C三项都错，D项正确。
答案：D
7．红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如下图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。
根据上图回答下列问题：
(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是
________________________________________________________________________。
解析：产物的总能量减去反应物的总能量就等于反应热，结合图像可知，PCl3和反应物P和Cl2的能量差值为306 kJ，因此该热化学反应方程式为：
P(s)＋Cl2(g)===PCl3(g) ΔH＝－306 kJ·mol－1。
答案：Cl2(g)＋P(s)===PCl3(g)
ΔH＝－306 kJ·mol－1
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是
________________________________________________________________________。
解析：根据图像可知PCl5和PCl3之间的能量差值为93 kJ，因此PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式为：PCl5(g)===PCl3(g)＋Cl2(g) ΔH＝＋93 kJ·mol－1。
答案：PCl5(g)===PCl3(g)＋Cl2(g) ΔH＝＋93 kJ·mol－1
(3)P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的ΔH3＝__________，P和Cl2一步反应生成1molPCl5的ΔH4____ΔH3(填“大于”“小于”或“等于”)。
解析：根据盖斯定律求得：ΔH3＝－399 kJ·mol－1，且ΔH3＝ΔH4，反应热与反应的途径无关，只与反应体系的始态与终态有关。
答案：－399 kJ·mol－1 等于
8．（1）(2013·浙江卷)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：
反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)===(NH4)2CO3(aq) ΔH1
反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)===NH4HCO3(aq) ΔH2
反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)===2NH4HCO3(aq) ΔH3
则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3＝________。
解析：将反应Ⅱ×2－Ⅰ得：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)??2NH4HCO3(aq) ΔH3＝2ΔH2－ΔH1 。
答案：2ΔH2－ΔH1
(2)(2013·天津卷) 某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5 μm的悬浮颗粒物)，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。为减少SO2的排放，常采取将煤转化为清洁气体燃料的措施。已知：
H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________
解析：利用盖斯定律，将②－①可得C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝(－110.51 kJ·mol－1)－(－241.81 kJ·mol－1)＝＋13l.3 kJ·mol－1。
答案：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1
9．火箭推进器中装有还原剂肼(N2H4)和强氧化剂过氧化氢(H2O2)，当它们混合时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知0.4 mol液态肼与足量过氧化氢反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65 kJ的热量。
(1)写出肼和过氧化氢的结构式：肼________，过氧化氢________。
解析：由分子式分析各元素的化合价，结合元素原子的价电子数，推出化合物中各原子的成键数目，可得N2H4、H2O2的结构式为
答案：
(2)写出反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
解析：反应物和产物均已知，利用氧化还原反应方程式的配平技巧，可将反应方程式写出。添上各物质的聚集状态及ΔH数值就可写出热化学方程式。
答案：N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－641.625 kJ/mol
(3)已知H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44 kJ/mol，则16 g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成氮气和液态水时，放出的热量是________kJ。
解析：16 g肼反应生成气态水时放出热量是 kJ，并且生成的气态水是2 mol,2 mol气态水液化又放出88 kJ的热量，共放出408.8 kJ的热量。
答案：408.8
(4)上述反应用于火箭推进剂，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是
________________________________________________________________________。
解析：结合反应产物的性质进行分析。
答案：产物是N2和H2O，对环境无污染
10．分别取40 mL的0.50 mol/L盐酸与40 mL的0.55 mol/L氢氧化钠溶液进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热，请回答下列问题。
(1)理论上稀强酸、稀强碱反应生成1 mol 水时放出57.3kJ的热量，写出表示稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应的中和热的热化学方程式
________________________________________________________________________。
解析：已知稀强酸、稀强碱反应生成1 mol液态水时放出57.3 kJ的热量，稀硫酸和氢氧化钠稀溶液都是强酸和强碱的稀溶液，则反应的热化学方程式为：
NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ/mol。
答案：NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O (l) ΔH＝－57.3 kJ/mol
(2)如图所示，A为泡沫塑料板，上面有两个小孔，分别插入温度计和环形玻璃搅拌棒，两个小孔不能开得过大，其原因是
________________________________________________________________________。
解析：如图所示，A为泡沫塑料板，上面有两个小孔，分别插入温度计和环形玻璃搅拌棒，若两个小孔开得过大，会导致散失较多的热量，影响测定结果。
答案：减少热量散失
(3)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g/cm3，又知中和后生成溶液的比热容C＝4.18 J/(g·℃)．为了计算中和热，实验时还需测量的数据有(填序号) ________。
A．反应前盐酸溶液的温度
B．反应前盐酸溶液的质量
C．反应前氢氧化钠溶液的温度
D．反应前氢氧化钠溶液的质量
E．反应后混合溶液的最高温度
F．反应后混合溶液的质量
解析：由Q＝cm·ΔT可知，测定中和热需要测定的数据为：A.反应前盐酸溶液的温度、B.反应前盐酸溶液的质量和E.反应后混合溶液的最高温度。
答案： ACE
(4)某学生实验记录数据如下：
实验
序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
氢氧化钠
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热
ΔH＝________。
解析：第1次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.05 ℃，反应后温度为23.2 ℃，反应前后温度差为3.15 ℃。第2次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.3 ℃，反应前后温度差为3.1 ℃。第3次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.55 ℃，反应前后温度差为3.05 ℃。40 mL的0.50 mol/L盐酸与40 mL的0.55 mol/L氢氧化钠溶液的质量和为m＝80 mL×1 g/cm3＝80 g，c＝4.18 J/(g·℃)，代入公式Q＝cmΔT得生成0.05 mol的水放出热量Q＝4.18 J/(g·℃)×80 g×(3.15 ℃＋3.1 ℃＋3.05)/3＝1.036 kJ，即生成0.02 mol的水放出热量为：1.036 kJ，所以生成1 mol的水放出热量为：1.036 kJ×1 mol/0.02 mol＝－51.8 kJ/mol，即该实验测得的中和热ΔH＝－51.8 kJ/mol。
答案：－51.8 kJ/mol
化学·选修/化学反应原理(鲁科版)
电能转化为化学能——电解
1．(2013·北京卷) 用石墨电极电解CuCl2溶液(如右图)。下列分析正确的是( )
A．a端是直流电源的负极
B．通电使CuCl2发生电离
C．阳极上发生的反应：
Cu2＋＋2e－===Cu
D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体
解析：通电时，阳离子Cu2＋向阴极移动，并在阴极放电生成Cu，阴离子Cl－向阳极移动并在阳极放电生成Cl2，从而可以确定a、b分别为电源的负极和正极，故A项正确，C、D两项错误；CuCl2溶液发生电解而不是电离，故B项错误。
答案：A
2.右图为电解饱和食盐水示意图，下列说法正确的是( )
A．阳极上析出氢气
B．阴极上发生氧化反应
C．电解时，溶液的pH增大
D．与电源正极相连的是电解池的阴极
解析：A项中，阳极发生氧化反应生成氯气，故A错误；B项中，阴极发生还原反应生成氢气，故B错误；C项中，电解方程式2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，可知生成氢氧化钠，则电解时，溶液的pH增大，故C正确；D项中，与电源正极相连的是电解池的阳极，故D错误。
答案：C
3．下列有关电解原理的应用的说法正确的是( )
A．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝
B．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极
C．电解饱和食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
D．在铁制品上镀银时，铁制品与电源正极相连
解析：电解法制铝是采用氧化铝作原料，而不是氯化铝，故A项错误；电解精炼铜，粗铜作阳极，精铜作阴极，故B项错误；电解食盐水，阴极是氢离子得电子析出氢气，电极反应式书写正确；电镀时，被镀制品作阴极，与电源负极相连，故D项错误。
答案：C
4．如图是某同学用Cu在Fe片上镀铜的实验装置，下列说法正确的是( )
A．Cu2＋在A极被还原
B．溶液蓝色逐渐变浅
C．铜片连接A极，铁制品连接B极
D．A极和B极直接相连，铜片被氧化
解析：用Cu在Fe片上镀铜时，镀件铁为阴极，连接B极，该极上是铜离子发生得电子的还原反应；镀层金属铜为阳极，连接A极，该极上是金属铜发生失电子的氧化反应，Cu－2e－===Cu2＋；电镀液是含有的镀层金属铜离子的盐，电镀液中铜离子浓度不变，所以溶液蓝色不变。
答案：C
5．用石墨作电极电解下列溶液：
①稀H2SO4 ②K2SO4溶液 ③CuCl2溶液 ④CuSO4溶液 ⑤KOH溶液
(1)阴极、阳极都有气体产生，且体积比(相同条件下)为2∶1的是(填序号)________，其阳极的电极反应式都是__________________________________________，阴极的电极反应式都是____________，总反应的化学方程式都是______________________。
解析：依据电解规律，电解稀硫酸、K2SO4或KOH溶液相当于电解水，产生氢气和氧气的体积比为2∶1；
答案：①②⑤ 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 4H＋＋4e－===2H2↑ 2H2O2H2↑＋O2↑
(2)阴极、阳极都有气体产生，其中溶液酸性增强的是________，碱性增强的是________(填序号)。
解析：电解稀硫酸消耗水，c(H＋)增大，酸性增强，电解KOH溶液消耗水，c(OH－)增大，碱性增强；
答案：① ⑤
(3)一个电极析出金属，一个电极逸出气体，且溶液酸性增强的是________(填序号)，其总反应的化学方程式是
________________________________________________________________________。
解析：依据电解规律可知，应该是“放氧生酸型”，应为硫酸铜溶液。
答案：④ 2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑
6．冶炼铜矿石所获得的铜通常含有锌、铁、镍、银、金和铂等微量杂质，俗称粗铜。工业上通常通过电解法除去这些杂质制得精铜，以提高铜的使用价值，扩大铜的应用范围。(几种金属的相对原子质量：Fe－56，Ni－59，Cu－64，Zn－65，Ag－108，Au－197。)
请完成下列问题：
(1)一般来说，电解精炼铜的初始电解质溶液里的阳离子是________，写出铜的电解精炼过程中的阴极反应式______________________________________。
(2)如果转移0.020 mol e－，下列说法中一定正确的是________。
①阴极质量增加0.64 g ②阳极质量减少0.64 g ③电解质溶液的质量保持不变 ④电解质溶液的温度保持不变
解析：电解精炼铜的电解质溶液一般为用硫酸酸化了的硫酸铜溶液，其中的阳离子是H＋和Cu2＋。粗铜中Fe、Zn、Ni均有可能放电转化为Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋，Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋、H＋和Cu2＋中放电能力Cu2＋最强，所以在阴极上放电的只有Cu2＋，当有0.020 mol e－转移时阴极质量增加×64 g·mol－1＝0.64 g。Ag和Au都不能放电，只是以固态单质的形式沉积于电解槽的底部。Fe、Zn、Ni中，有相对原子质量比Cu大的，也有相对原子质量比Cu小的，且Fe、Zn、Ni的放电能力都强于Cu，首先在阳极上被溶解，因此阳极上放电的不只是铜，阳极质量减少量不固定，电解质溶液的质量也不会保持不变。在电解精炼铜的过程中，能量转化的形式主要是电能转化为化学能，但也有电能转化为热能，电解质溶液的温度肯定会变化。
答案：(1)H＋和Cu2＋ Cu2＋＋2e－===Cu
(2)①
1．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．CuSO4 B．H2O
C．CuO D．CuSO4·5H2O
解析：石墨为惰性电极，电解CuSO4溶液时，阳极发生反应：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－，阴极发生反应：2Cu2＋＋4e－―→2Cu，欲使电解液恢复到起始状态，可向溶液中加入适量的CuO。
答案：C
2．某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如右图所示的装置。以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
解析：要使得Cl2被完全吸收，说明Cl2在下端产生，故下端的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，故下端为电解池的阳极，与阳极相连的b则为原电池的正极，a为负极；总反应为：2H2O＋2NaClH2↑＋Cl2↑＋2NaOH，生成的Cl2又被NaOH吸收，方程式为Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O，故a为原电池的负极，b为原电池的正极，消毒液的主要成分为NaClO和NaCl。
答案：B
3．下列说法不正确的是( )
A．电解是化学能转变成电能
B．电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化
C．不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现
D．任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生
解析：从能量角度看，电解是把电能转变成化学能的过程，故A项错；电解质溶液的导电过程，必将伴随着两个电极上氧化还原反应的发生，同时生成新的物质，故B、D两项对；某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理供给电能也可能实现，故C项对。
答案：A
4．如下图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色、无臭气体放出。符合这一情况的是附表中的( )
a极板
b极板
X电极
Z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
解析：由a极板质量增加知溶液中阳离子在a极板生成金属析出，则a为阴极，X为负极；因B项中a极板不析出金属，C项中为正极可否定，又由b极板有无色无臭气体放出否定D项，故选A项。
答案：A
5. 右如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置．通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊试液，下列实验现象中正确的是( )
A．a电极附近呈蓝色，b电极附近出现红色
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近出现蓝色
D．逸出气体的体积a电极的小于b电极的
解析：a连接电源的负极，为电解池的阴极，b连接电源的正极，为电解池的阳极，电解Na2SO4水溶液时，阳极发生的反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。 a电极生成OH－离子，呈碱性，滴加石蕊呈蓝色，b电极生成H＋离子，呈酸性，滴加石蕊呈红色，故A正确，C项错误。两极生成的气体分别为氧气和氢气，都为无色无味气体，且二者的体积比为2∶1，故B、D两项均错误。
答案：A
6．右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关的判断正确的是( )
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，氯离子浓度不变
解析：电流由正极流出，即a为电源正极，b为电源负极，则c极为电解池阳极，d为电解池的阴极，电极为惰性电极，溶液中的离子放电，Cu2＋在阴极d析出，阴离子Cl－在c极上放电产生Cl2。
答案：C
7．以硫酸铜溶液作电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼。下列叙述正确的是( )
①粗铜与直流电源负极相连 ②阴极发生的反应为Cu2＋＋2e－―→Cu ③电路中每通过3.01×1023个电子，得到的精铜质量为16 g ④杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽形成阳极泥
A．①③ B．②④
C．③④ D．②③
解析：粗铜作阳极与电源正极相连，发生反应：Zn===Zn2＋＋2e－，Fe===Fe2＋＋2e－，Cu===Cu2＋＋2e－，Ag以单质的形式沉入电解槽形成阳极泥，①④错；阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，故通过3.01×1023个电子即0.5 mol电子时，析出铜0.25 mol，质量为16 g，②③正确。
答案：D
8．从NO、SO、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。
(1)两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是____________________________。
解析：把离子组成为电解水型，即阳极OH－放电，阴极H＋放电。
答案：H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2
(2)若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能是____________________________。
解析：阴极析出金属，阳极产生氧气为放氧生酸型，不活泼金属的含氧酸盐符合条件。
答案：AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4
(3)两极分别放出气体，且体积比为1∶1，电解质的化学式可能是________________________。
解析：正负极产生气体体积比为1∶1，只有阴极H＋放电产生氢气，阳极Cl－放电生成氯气，故可以是HCl和BaCl2。
答案：HCl、BaCl2
9．现在工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水制取H2、Cl2、NaOH。
请回答下列问题：
(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生的电极反应式为_________________________________。
解析：与电源正极相连的是阳极，电极反应为2Cl－＝Cl2↑＋2e－。
答案：2Cl－===Cl2↑＋2e－
(2)电解之前食盐水需要精制，目的是除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO等杂质离子，使用的试剂有：a.Na2CO3溶液，b.Ba(OH)2溶液，c.稀盐酸，其合理的加入顺序为________。(填试剂序号)
解析：除去Mg2＋、SO采用氢氧化钡，然后用碳酸钠除去Ca2＋和过量的Ba2＋，最后加适量的盐酸除去过量的碳酸根和氢氧根。
答案：b、a、c
(3)如果在容积为10 L的离子交换膜电解槽中，1 min后在阴极可产生11.2 L(标准状况)Cl2，这时溶液的c(OH－)＝________。(设体积维持不变)
解析：由2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑可知，n(NaOH)＝2n(H2)＝2×＝1 mol，c(OH－)＝0.1 mol·L－1。
答案：0.1 mol·L－1
(4)Cl2常用于自来水的消毒杀菌，现在有一种新型消毒剂ClO2，若它们在杀菌过程中的还原产物均为Cl－，消毒等量的自来水，所需Cl2和ClO2的物质的量之比为________。
解析：Cl22Cl－，ClO2Cl－，当两者得电子数相等时，消毒能力相当，此时两者物质的量之比为5∶2。
答案：5∶2
10．下图为相互串联的甲、乙两电解池．试回答：
(1)若甲电解池利用电解原理在铁上镀银，则A电极材料为 ______，作 ________(填电极名称)，电极反应是__________________________________；B电极材料为 ________，作 __________(填电极名称)，电极反应是________________________ ，应选用的电解质溶液是__________________ 。
解析：甲池是电镀池，铁作阴极，银作阳极，阴极上银离子得电子发生还原反应，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，阳极上银失电子发生氧化反应，电极反应式为Ag－e－===Ag＋，电解质溶液为可溶性的硝酸银溶液。
答案：铁 阴极 Ag＋＋e－===Ag 银 阳极 Ag－e－===Ag＋ AgNO3溶液
(2)乙电解池中若滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，铁极附近呈 ______色，C极附近呈________色。
解析：乙是电解池，碳电极上氯离子放电生成氯气，铁电极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中生成氢氧根离子，导致铁电极附近溶液呈碱性，酚酞试剂遇碱变红色，所以铁电极附近溶液变红色，碳电极上生成氯气，氯气是浅黄绿色气体，溶于水而使溶液呈浅黄绿色，所以C电极附近呈浅黄绿色。
答案：红 浅黄绿色
(3)若甲电解池阴极增重4.32 g，则乙槽中阳极上放出的气体在标准状况下的体积是________ mL。
解析：甲池中阴极上析出银，若甲电解池阴极增重4.32 g，转移电子的物质的量＝1×4.32 g/(108 g/mol)＝0.04 mol，乙池中阳极上生成氯气，生成1mol氯气转移电子的物质的量是2 mol，当转移0.04 mol电子时生成氯气的物质的量为0.02 mol，则氧气体积＝0.02 mol×22.4 L/mol＝0.224 L＝448 mL。
答案：448
(4)若乙电解池中剩余溶液仍为400 mL，则电解后所得溶液中新生成溶质的物质的量浓度为 ________mol/L。
解析：乙池中电池反应式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH，根据氯气和氢氧化钠的关系式知，生成0.02 mol氯气时同时生成0.04 mol氢氧化钠，则氢氧化钠的物质的量浓度＝0.04 mol/0.4 L＝0.1 mol/L。
答案：0.1
化学·选修/化学反应原理(鲁科版)
第3节 化学能转化为电能—电池
1．下列关于原电池的叙述正确的是( )
A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B．原电池是将化学能转化为电能的装置
C．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原
D．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极
解析：构成原电池的正、负极可以用金属电极与非金属，如碳作电极，故A项错误；原电池中电子流出的一极发生氧化反应，故C项错误；电流的方向是从正极经外电路流向负极，与电子流动的方向是相反的，故D项错误。
答案：B
2．研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是( )
A．水既是氧化剂又是溶剂
B．放电时正极上有氢气生成
C．放电时OH－向正极移动
D．总反应为：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
解析：锂比铁的金属性强，故锂应做负极材料失电子，由题意知该原电池以LiOH为电解质且加入水即可放电则应发生反应：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，依据方程式可以判断水中氢在正极得电子，由＋1价被还原为0价，生成氢气，且水做氧化剂，故答案中A、B、D三项正确；C项中作为阴离子的OH－离子应向原电池的负极移动，故C项错误。
答案：C
3．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH－4e－＋H2O===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0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气
C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O
D．正极上发生的反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析：本题考查新型燃料电池，意在考查学生能否正确书写电极反应式。结合题意，该电池总反应即是乙醇的氧化反应，不消耗H＋，故负极产生的H＋应向正极移动，A项错误；酸性溶液中，正极电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D项错误；结合D项，转移0.4 mol电子时，消耗O2 0.1 mol，即标况下的体积为2.24 L，B项错误；C项正确。
答案：C
4．下列事实与电化学腐蚀无关的是( )
A．光亮的自行车钢圈不易生锈
B．黄铜(Cu、Zn合金)制的铜锣不易产生铜绿
C．铜、铝电线一般不连接起来作导线
D．生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈
解析：本题考查金属腐蚀问题。金属腐蚀包括两方面：一是电化学腐蚀，这是主要的；二是化学腐蚀，直接被氧化剂氧化。B、C、D三项可以构成原电池，形成电化学腐蚀；A项是镀上一层保护层，不是因为电化学而导致。
答案：A
5．阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池总反应为：2H2＋O2===2H2O。
若电解质溶液为KOH溶液，其电极反应式分别为：
负极__________________，正极__________________。
若电解质溶液为稀H2SO4，其电极反应式分别为：
负极__________________，正极__________________。
解析：电解质溶液为碱性，在书写电极反应式时可出现OH－，但不能出现H＋；同样，电解质溶液为酸性，在书写电极反应式时可出现H＋，但不能出现OH－。
答案：H2－2e－＋2OH－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ H2－2e－===2H＋ O2＋4e－＋4H＋===2H2O
6. 原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中，请回答以下问题：
(1)肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。肼－空气燃料电池是一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。肼－空气燃料电池放电时：正极的电极反应式是____________________；负极的电极反应式是__________________。
解析：氧气在正极上发生还原反应生成氢氧根离子，肼在负极上被氧化转化为无污染的氮气和H2O。
答案：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－
N2H4＋4OH－―→N2↑＋4H2O＋4e－
(2)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl－NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式________________________________________________________________________。
解析：相当于氮气和氢气先合成氨，然后结合盐酸生成氯化铵。
答案：N2＋8H＋＋6e－―→2NH
(3)请运用原电池原理设计实验，验证Cu2＋、Fe3＋氧化性的强弱。请画出实验装置图并写出电极反应式。
解析：三价铁离子能够氧化铜生成铜离子，从而设计成原电池证明该结论。
答案：
正极反应：2Fe3＋＋2e－―→2Fe2＋
负极反应：Cu―→Cu2＋＋2e－
1．有关铜锌原电池电极的判断正确的是( )
A．锌电极是负极
B．发生还原反应的是负极
C．质量减轻的电极是正极
D．电子流出的电极是正极
解析：铜锌原电池中，锌易失电子生成锌离子，发生氧化反应，质量减轻，作负极；铜作正极，发生还原反应。
答案：A
2．①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )
A．①③②④ B．①③④②
C．③④②① D．③①②④
解析：本题考查原电池原理。电流方向与电子流向相反，①②相连时，电流由②流向①，则金属性①>②；①③相连时，③为正极，则金属性①>③；②④相连时，②上有气泡，则金属性④>②；③④相连时，③的质量减少，则金属性③>④；综上分析，可得金属活动性顺序为①>③>④>②。
答案：B
3．将如图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是( )
A．Cu电极上发生还原反应
B．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动
C．片刻后甲池中c(SO)增大
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
解析： 本题考查原电池和电解池工作原理。A项，K闭合时，Zn和Cu构成原电池，Cu作正极，发生还原反应，正确；B项，在电解Na2SO4溶液时，电子不能流入电解质溶液中，即a―→b电子不能通过，错误；C项，甲池中硫酸根离子没有放电，故浓度不变，错误；D项，b为阳极，OH－放电，留下H＋，使得b附近溶液显酸性，不能使酚酞变红，错误。
答案：A
4. 可给笔记本电脑供电的甲醇燃料电池已经面世，其结构示意图如右图所示。甲醇在催化剂作用下提供质子(H＋)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一电极后与氧气反应，电池总反应为：2CH3OH＋3O2===2CO2↑＋4H2O。下列说法中不正确的是( )
A．右电极为电池正极，b处通入的物质是空气
B．左电极为电池负极，a处通入的物质是空气
C．负极反应式为：CH3OH＋H2O－6e－ === CO2↑＋6H＋
D．正极反应式为：O2＋4H＋＋4e－ === 2H2O
解析：原电池中电子流出的一极为负极，负极失电子被氧化，a应通入甲醇，故B项错；b为电子流入的极应为正极，正极得电子，应通入空气，故A项对；D项的正极反应式对，用总反应式减去正极反应式可知C项也正确。
答案：B
5．钢铁生锈过程发生如下反应：
①2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2；②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；③2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O。
下列说法正确的是( )
A．反应①、②中电子转移数目相等
B．反应①中氧化剂是氧气和水
C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀
D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
解析：反应①2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2中的氧化剂是O2，同样在反应②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3中氧化剂也是O2，而且两个反应中氧气的系数都是1，因此1 mol O2得到的电子均是4 mol，故A正确；反应①中水中的元素化合价在反应前后不变，则氧化剂只有氧气，故B错误；钢质水管与铜质水龙头连接后形成原电池，铁比铜活泼，则钢质水管做负极被腐蚀，故C项错误；钢铁在潮湿的空气中容易发生电化学腐蚀，而且主要是发生吸氧腐蚀，故D错误。
答案： A
6．一种充电电池放电时的电极反应为：H2＋2OH－－2e－===2H2O；NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－。当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是( )
A．H2O的还原 B．NiO(OH)的还原
C．H2的氧化 D．Ni(OH)2的氧化
解析：为电池充电时，为电解池的工作原理，与外电源正极连接的电极是阳极，该极上发生的反应是失电子的氧化反应，元素的化合价会升高，即Ni(OH)2的氧化反应。
答案：D
7．(2013·江苏卷)Mg－H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器．该电池以海水为电解质溶液，示意图如右。该电池工作时，下列说法正确的是( )
A．Mg 电极是该电池的正极
B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C．石墨电极附近溶液的pH 增大
D．溶液中Cl－向正极移动
解析：组成的原电池的负极被氧化，镁为负极，故A项错误；双氧水作为氧化剂，在石墨上被还原变为水，发生还原反应，溶液pH值增大，故B项错误，C项正确；溶液中Cl－移动方向同外电路电子移动方向一致，应向负极方向移动，故D项错误。
答案：C
8．21世纪最富有挑战性的课题之一是使汽油氧化直接产生电流。新研制的某汽油燃料电池的工作原理为：一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，掺杂了Y2O3的ZrO2晶体作电解质，它在高温下传导O2－。填写下列空白。
(1)汽油燃料电池的能量转化率比汽油在发动机里燃烧产生动力的能量转化率________(选填“高”或“低”)。
解析：由于燃料电池具有较高的能量利用率，故燃料电池氧化汽油比在发动机里燃烧产生动力的能量转化率高。
答案：高
(2)若用丁烷(C4H10)代表汽油，则该燃料电池总反应的化学方程式为：__________________________，通入空气的电极为________(选填“正”或“负”)极，其电极反应式为：________________________________________________________________________。
解析：电池放电时，就是丁烷发生氧化反应，则电池总反应的化学方程式为2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O，发生还原反应的极为电池的正极，故通入空气的一极为正极。
答案：2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O 正 O2＋4e－===2O2－
(3)该汽油燃料电池的不足之处是汽油被氧化不完全，产生的__________可能堵塞气体通道。
解析：汽油氧化不完全易产生炭粒，易堵塞气体通道。
答案：炭粒
9．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为
________________________________________________________________________。
解析：钢铁发生吸氧腐蚀时，负极发生氧化反应，电极反应为2Fe===2Fe2＋＋4e－，正极发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；
答案：负极：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________(填字母)。
A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨
解析：为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，应将铁设计成原电池的正极，则负极为较铁更活泼的金属，选项中锌可以，但不可用钠，因钠与水发生剧烈反应，起不到保护铁不被腐蚀的效果；
答案：C
(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。
解析：图乙所示的方案为外加电源的阴极保护法，铁连接电源的负极。
答案：负
10．依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)，设计一个最简单的原电池。
(1)在图示下边方框内画出实验装置图，并指出正极为____，电极反应式为_______________________________；负极为__________，电极反应式为_____________________。
(2)该反应还可设计成能量转化效率更高的原电池装置，如图所示：
请回答下列问题：
①电极X的材料是________，Y的材料是________，电解质溶液Z是________。
②盐桥的作用是________________________________________________________________________。
③外电路中的电子是从________电极流向________电极。
解析：本题考查原电池的原理和设计，解题时应明确设计思路，理解带盐桥的原电池的组成原理。根据已知的氧化还原反应设计原电池的思路是：首先将已知的反应拆成两个半反应(即氧化反应和还原反应)：Cu－2e－===Cu2＋，2Ag＋＋2e－===2Ag；然后结合原电池的电极反应特点，分析可知，该电池的负极应该用Cu作材料，正极要保证Ag＋得到负极失去的电子，电解质溶液只能用含Ag＋的电解质溶液，如AgNO3溶液。而正极材料的活泼性比Cu弱。在带盐桥的原电池组成半电池时，注意电极材料与溶液中的离子一般要相对应，如Cu2＋/Cu或Ag＋/Ag。
答案：(1)实验装置图如图：
Pt(合理即可) 2Ag＋＋2e－===2Ag Cu Cu－2e－===Cu2＋
(2)①Cu Ag AgNO3 ②将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续传导 ③Cu Ag
