双基限时练(十五) 原电池
1．在如图中的8个装置中，属于原电池的是( )
A．①②③⑤⑧ B．③④⑥⑦
C．④⑤⑥⑦ D．④⑥⑦
答案 D
解析 根据原电池形成的条件：①两个活泼性不同的电极；②插入电解质溶液；③形成闭合回路；④自发的氧化还原反应。判断④⑥⑦能形成原电池。
2．(双选)铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( )
A．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋
B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
C．在外电路中，电子从负极流向正极
D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
答案 BC
解析 该原电池中Zn为负极，电极反应：Zn－2e－===Zn2＋；Cu为正极，电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu；电池总反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。外电路中，电子由负极流向正极，在右边烧杯中，由于Cu2＋得到电子生成Cu，使烧杯中负电荷的离子增加，为维持溶液的电中性，K＋通过盐桥流向CuSO4所在的右烧杯中。
3．实验室准备较快地制取氢气，可采用的方法是( )
A．用纯锌与稀H2SO4溶液
B．用纯锌与浓醋酸溶液
C．用粗锌与硝酸溶液
D．用在CuSO4溶液中浸泡过的锌与稀H2SO4溶液反应
答案 D
解析 纯锌与H2SO4、CH3COOH反应速率较慢，Zn与HNO3反应不放出H2，在CuSO4溶液中浸泡过的锌表面有铜附着，加入稀H2SO4溶液中形成原电池加快反应速率。
4．根据下列事实：①A＋B2＋===A2＋＋B ②D＋2H2O===D(OH)2＋H2↑ ③以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池，电极反应为E2＋＋2e－===E，B－2e－===B2＋，由此可知A2＋、B2＋、D2＋、E2＋的氧化性强弱关系是( )
A．D2＋>A2＋>B2＋>E2＋
B．A2＋>B2＋>D2＋>E2＋
C．E2＋>B2＋>A2＋>D2＋
D．E2＋>A2＋>D2＋>B2＋
答案 C
解析 由题意可判断金属的活泼性顺序为D>A>B>E，而金属单质的还原性越弱，其阳离子的氧化性越强，C项正确。
5．有关电化学知识的描述正确的是( )
A．CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能
B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是由KCl饱和溶液制得的琼胶
C．因为铁的活动性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中，若能组成原电池，必是铁作负极，铜作正极
D．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可被设计成原电池
答案 D
解析 CaO＋H2O===Ca(OH)2不是氧化还原反应，不能设计成原电池，A项错；B中会发生反应KCl＋AgNO3===AgCl↓＋KNO3，生成的AgCl会使盐桥的导电性减弱，所以盐桥中不能使用KCl，应改为KNO3，B项错；由于铁遇浓HNO3会发生钝化，而铜可与之发生反应：Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，Cu失电子被氧化，Cu作原电池的负极，C项错。
6．如图所示装置中，观察到电流计指针偏转；M棒变粗；N棒变细，由此判断表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是( )
M
N
P
A
Zn
Cu
稀H2SO4溶液
B
Cu
Fe
稀HCl溶液
C
Ag
Zn
AgNO3溶液
D
Zn
Fe
Fe(NO3)3溶液
答案 C
解析 由题意，M变粗，N变细，则M为正极，N为负极，N金属比M金属更活泼，电解质溶液不能为酸，酸中正极产生气泡，符合条件的只有C项。
7．根据下图，下列判断中正确的是( )
A．烧杯a中的溶液pH降低
B．烧杯b中发生氧化反应
C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
答案 B
解析 Zn比Fe活泼，Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；Fe作正极，氧气在该电极上发生还原反应，电极反应式为：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，反应后a中溶液pH升高，故B项正确。
8．按下图装置实验，若x轴表示流出负极的电子的物质的量，则y轴应表示( )
①c(Ag＋) ②c(NO) ③a棒的质量 ④b棒的质量
⑤溶液的质量
A．①③ B．③④
C．①②④ D．②
答案 D
解析 在这个原电池中Fe(a棒)作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，Ag(b棒)作正极，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag。a棒的质量减小，b棒的质量增加，由于析出银，溶液中c(Ag＋)减小，溶液的质量减小，溶液中只有c(NO)不变。
9．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是( )
A．由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，其负极反应式为Al－3e－===Al3＋
B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O
C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应为：Cu－2e－===Cu2＋
D．由Al、Cu、浓HNO3组成原电池，其负极反应为：Cu－2e－===Cu2＋
答案 C
解析 Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，较活泼的金属Al为负极，A项正确；因为Mg与NaOH溶液不反应，故Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池中，Al为负极，B项正确；因为Fe比Cu活泼，Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池中，Fe为负极：Fe－2e－===Fe2＋，C项错误；因为Al在浓HNO3中钝化，故Al、Cu、浓HNO3组成的原电池中，Cu为负极，D项正确。
10．如图所示，用导电物质连接的两个电极(A为Zn，B为Cu)处于平衡状态，U形管内装有CuSO4(aq)，把电极慢慢插入CuSO4(aq)后，过一会儿再观察，两极是否还处于平衡状态(假设插入的瞬间还处于平衡)________(填“是”或“否”)，为什么？_____________。
如果在两个电极区分别加入几滴BaCl2溶液，将会有什么不同现象？__________________。为什么？___________________________。
答案 否 Cu在B极析出，Zn在A极溶解而使两极不再保持平衡 浑浊程度不同，A极明显 SO向A极移动使A极区SO的浓度增大
解析 由于形成了原电池且Cu在B极析出，Zn在A极溶解，所以反应一会儿后，其不再处于平衡状态，而是A上升B下降。当向两极区分别滴加BaCl2溶液时，A、B两个电极区附近都有白色沉淀生成而变浑浊，但A极区更明显，这是由于在反应的过程中SO向A极区移动，导致A极区SO的浓度比B极区的大，因而出现更明显的现象。
11．在课外活动中，老师请同学们利用“Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑”这个反应，来设计一个原电池。甲同学设计了一个如图所示的装置。试回答下列问题。
(1)将导线连好后，可以观察到哪些现象？并写出其电极反应式。__________________________________________________，
__________________________________________________。
(2)甲同学设计的这个原电池，有何缺点？
___________________________________________________。
(3)为了克服这个缺点，请你再设计一个原电池，画出装置图(请注明所用的电极材料、电解质溶液)。
答案 (1)锌溶解，铜片上有大量气泡产生 电极反应式为：负极：Zn－2e－===Zn2＋，正极：2H＋＋2e－===H2↑
(2)由于锌片与稀硫酸直接接触，因此在锌片表面也会产生气泡
(3)
12．某校研究性学习小组设计实验探究铝等金属的性质：将一置于空气中的铝片投入氯化铜浓溶液中，铝片表面出现一层海绵状暗红色物质，接下来铝片上产生大量气泡，产生的气体具有可燃性，溶液温度迅速上升。若把同样的铝片投入同浓度的硫酸铜溶液中，在短时间内铝片无明显变化。
(1)铝与氯化铜浓溶液能迅速反应，而与同浓度的硫酸铜溶液在短时间内不反应的原因可能是________(填选项)。
A．铝与Cl－反应，铝与SO不反应
B．氯化铜溶液酸性比同浓度的硫酸铜溶液酸性强
C．硫酸铜水解生成的硫酸使铝钝化
D．氯离子能破坏氧化铝表面薄膜，而硫酸根离子不能
E．生成的氯化铝溶于水，而生成的硫酸铝不溶于水
(2)铝片表面出现的暗红色物质是________。
(3)放出的气体是________，请从有关物质的浓度、能量、是否有电化学作用等方面分析开始阶段产生气体的速率不断加快的原因是_____________________________________________。
(4)某学生通过其他的实验操作，也能使铝片与硫酸铜溶液反应加快，他采取措施可能是________(填选项)。
A．用砂纸擦去铝片表面的氧化膜后投入硫酸铜溶液中
B．把铝片投入热的氢氧化钠溶液中一段时间后，取出洗涤，再投入硫酸铜溶液中
C．向硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液，再投入铝片
D．向硫酸铜溶液中加入氯化钠固体，再投入铝片
(5)用去除氧化铝的铝片与镁片作电极，在电解质溶液X中构成原电池。列表如下。
选项
铝电极
电解质
负极反应
正极反应
A
负极
NaOH
2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O
6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
B
负极
稀盐酸
2Al－6e－===2Al3＋
6H＋＋6e－===3H2↑
其中正确的是________(填序号)，由此推知金属作电极不仅与本身性质有关，而且还与________有关。
答案 (1)D
(2)Cu
(3)H2 ①随着反应进行铝离子浓度增大，水解程度增大，产生H＋的浓度增大；②升高温度反应速率加快；③铜与铝构成原电池，加快铝溶解
(4)ABD
(5)A 电解质溶液(其他合理答案也可)
解析 由题意可知，同浓度的CuCl2溶液与CuSO4溶液，Cu2＋的浓度相同，不同的就是Cl－与SO，而Al与Cl－不反应，与SO也不反应，所以可知原因为D项。暗红色物质就是铜单质，可燃性气体即为H2。随着反应进行Al3＋浓度增大，水解程度增大，产生H＋的浓度增大；溶液温度升高反应速率加快；铜与铝构成原电池，加快铝溶解。要想加快铝与CuSO4溶液的反应，就得破坏铝表面的氧化物，答案为A、B、D项。Mg、Al要组成原电池，虽然活动性Mg>Al，但是还要看电解质溶液，才能决定Mg还是Al作负极。
双基限时练(十六) 化学电源
1．随着人们生活质量的不断提高，各种电池的使用量明显增加。废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是( )
A．回收电池外壳的金属材料
B．防止电池中的汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C．防止电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D．回收其中的石墨电极
答案 B
解析 电池中含有的重金属能够严重污染土壤，据研究表明一节干电池能够污染1m2的土地。
2．下列有关电池的说法不正确的是( )
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．氢氧燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
答案 B
解析 在原电池中，活泼金属Zn是负极，负极失电子发生氧化反应，因此电子的流向是由负极(锌电极)流向正极(铜电极)，B项错。
3．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列结论正确的是( )
A．Pb为正极，发生氧化反应
B．SO只向正极移动
C．电解质溶液密度不断减小
D．溶液的pH不断减小
答案 C
解析 由Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O可知，Pb为负极，PbO2为正极(原电池中失电子的物质为负极)，故A项错；由电极反应式：负极Pb＋SO－2e－===PbSO4，正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O可知：SO既结合负极Pb失电子后的Pb2＋，又结合正极PbO2得电子后的Pb2＋，故SO可向正负两极移动，B项错；由于H2SO4溶液中SO不断被Pb2＋沉淀，故H2SO4的量不断减小，使电解质溶液密度不断减小，C项对；由总反应(或电极反应)可知，H2SO4不断消耗，c(H＋)不断减小，溶液pH不断增大，D项错。
4．科学家近年来研制出一种新型的细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为H2，H2进入以H3PO4为电解质的燃料电池发电。该电池负极反应为( )
A．H2＋2OH－－2e－===2H2O
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H2－2e－===2H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
答案 C
解析 该燃料电池中，H2为负极反应物，失电子发生氧化反应，因为电解质是H3PO4，呈酸性，故H2失电子后直接生成H＋。
5．锂电池是新一代高能电池，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li＋MnO2===LiMnO2。下列说法中正确的是( )
A．Li是正极，MnO2是负极
B．放电时负极的反应式为Li－e－===Li＋
C．放电时正极的反应式为MnO－e－===MnO2
D．电池放电时，产生高锰酸根离子
答案 B
解析 A项Li是负极，MnO2为正极；C项放电时，正极的反应是MnO2＋e－===MnO；D项电池放电时，产生的是MnO，不是MnO。
6．质子交换膜燃料电池的工作原理如图所示，下列叙述正确的是( )
A．通入氧气的电极发生氧化反应
B．通入氢气的电极为正极
C．电池的总反应为O2＋2H22H2O
D．正极的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
答案 D
解析 原电池的负极是还原剂失去电子发生氧化反应的电极，正极是氧化剂得到电子发生还原反应的电极，质子交换膜燃料电池中氢气是还原剂，氧气是氧化剂，A、B项均不正确；燃料电池是将化学能转化为电能的装置，电池总反应式不能写“点燃”，C项不正确；正极发生的反应是O2得电子生成O2－，进一步结合传导至正极的H＋生成H2O。
7．LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4＋LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是( )
A．可加入硫酸以提高电解质的导电性
B．放电时电池内部Li＋向负极移动
C．充电过程中，电池正极材料的质量减少
D．放电时电池正极反应为：FePO4＋Li＋＋e－===
LiFePO4
答案 CD
解析 加入H2SO4消耗金属Li，A项不正确；放电时电池内部Li＋向正极移动，B项不正确；充电时正极发生反应LiFePO4－e－===Li＋FePO4，会消耗正极材料LiFePO4，C项正确；放电时电池正极发生还原反应，电极反应为：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4，D项正确。
8．设想通过原电池反应以H2和Cl2为原料生产盐酸。关于这种原电池的设想正确的是( )
A．正极反应为H2－2e－===2H＋
B．在电池工作时，H＋移向负极
C．电池正极发生氧化反应
D．以盐酸作为电解质，并不断补充蒸馏水，以维持溶液一定的pH
答案 D
解析 正极发生还原反应，电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，A、C两项错；电解质溶液中阳离子移向正极，B项错；只有D项正确。
9．如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是( )
A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中负极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
答案 C
解析 该系统有太阳能转化为电能、电能转化为化学能，电能转变为机械能，太阳能转变为机械能等多种能量转化形式，A项错误；装置Y为原电池，负极通H2发生氧化反应：H2－2e－===2H＋，B项错误；装置X为电解池，其作用是把水转化为燃料(H2)和氧化剂(O2)，C项正确；化学能与电能间不可能实现完全转化，D项错误。
10．已知下列原电池的总反应式，请写出电极反应式。
(1)Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
____________________________________________________。
(2)CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O
____________________________________________________。
(3)2CO＋O2＋4KOH===2K2CO3＋2H2O
____________________________________________________。
答案 (1)负极：Cu－2e－===Cu2＋
正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(2)负极：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
(3)负极：2CO－4e－＋8OH－===2CO＋4H2O
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析 根据原电池的总反应式，先分析总反应式中得电子和失电子的物质，把总反应式写成两个半反应式。
(1)中铜失去电子，作负极，＋3价铁离子得到电子，做正极。注意得失电子数应相等，写完后两极反应式相加即是总反应式。
(2)中负极：CH4失去电子，正极：O2得到电子，并注意电解质溶液参加电极反应。
(3)中负极：CO失去电子，正极：O2得到电子，KOH参与电极反应。
11．Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。
(1)该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。
(2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是_____________________________________。
欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的__________(填代号)。
a．NaOH b．Zn c．Fe d．NH3·H2O
答案 (1)Zn 正极
(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b
解析 (1)由干电池的组成材料Zn-MnO2可知Zn作负极，电池工作时，电子由Zn极流向正极。
(2)在ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，首先发生Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池，使电极的腐蚀加快。若除去Cu2＋，加入NaOH、NH3·H2O均能消耗溶液中的Zn2＋，加入Fe会引入杂质Fe2＋，故应选择Zn。
12．化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)目前常用的镉镍电池，其电池总反应可以表示为：
2Ni(OH)2＋Cd(OH)2Cd＋2NiOOH＋2H2O
已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法正确的是( )
①以上反应是可逆反应 ②以上反应不是可逆反应 ③充电时化学能转变为电能 ④放电时化学能转变为电能
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
(2)废弃的镉镍电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镉镍电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重，这是因为_____________________________。
(3)另一种常用锂电池(锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7)，由于它的比容量(单位质量电极材料所能转换的电能)特别大，而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年，它的负极用金属锂制成，电池总反应可表示为：Li＋MnO2===LiMnO2。
试回答：锂电池比容量特别大的原因是___________________。
锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因_______________。
答案 (1)B
(2)Cd(OH)2和Ni(OH)2能溶于酸性溶液，生成有毒的重金属离子
(3)锂的摩尔质量小 2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
解析 (1)该电池两个方向的反应虽然是互逆的，但不能称为可逆反应，因为它们是在不同条件下进行的，充电过程为外加电源条件下进行的，该过程中电能转化为化学能，而放电过程中是依靠自发的氧化还原反应将化学能转化为电能。
(2)因为Ni(OH)2和Cd(OH)2溶于酸，产生大量的Ni2＋、Cd2＋金属离子，对土壤污染严重。
(3)锂的摩尔质量为7 g·mol－1，较小，单位质量转移电子的物质的量大，放电量大。锂是活泼金属，可与水反应放出氢气，其方程式为：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。因此锂电池中的电解质溶液需用非水溶液配制。
13．某原电池中，电解质溶液为KOH(aq)，向负极通入C2H4或Al(g)，向正极通入O2或Cl2。试完成下列问题：
(1)当分别通入C2H4和O2时
①正极反应：_________________________________________；
②负极反应：________________________________________；
③电池总反应：_______________________________________。
(2)当分别通入Al(g)和Cl2时
①正极反应：_________________________________________；
②负极反应：________________________________________；
③电池总反应：_____________________________________。
答案 (1)①3O2＋12e－＋6H2O===12OH－
②C2H4－12e－＋16OH－===2CO＋10H2O
③C2H4＋3O2＋4OH－===2CO＋4H2O
(2)①3Cl2＋6e－===6Cl－ ②2Al－6e－＋6OH－===2Al(OH)3↓(或2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O) ③3Cl2＋2Al＋6OH－===2Al(OH)3↓＋6Cl－(或3Cl2＋2Al＋8OH－===6Cl－＋2AlO＋4H2O)
解析 (1)是燃料电池，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应为C2H4＋3O2===2CO2＋2H2O，CO2＋2OH－===CO＋H2O(加合得：C2H4＋3O2＋4OH－===2CO＋4H2O)，总反应减去正极反应就是负极反应。
(2)正极Cl2得电子：Cl2＋2e－===2Cl－，负极Al失电子，在碱性环境下以Al(OH)3或AlO形式存在。
双基限时练(十七) 电解池
1．能用电解原理说明的问题是( )
①电解是把电能转变成化学能 ②电解是把化学能转变成电能 ③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化 ④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现 ⑤任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生
A．①②③④ B．②③⑤
C．③④ D．①③④⑤
答案 D
解析 从能量角度看，电解是把电能转变成化学能的过程，故①对②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③、⑤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以实现，故④对。所以D选项符合题意。
2．将含有0.4mol Cu(NO3)2和0.4 mol KCl的水溶液1 L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上析出0.3mol Cu，此时在另一电极上放出气体的体积(标准状况)约为( )
A．5.6 L B．6.72 L
C．2.8 L D．13.44 L
答案 A
解析 根据题意有阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，由得失电子守恒得2n(Cl2)＝0.3mol×2n(e－)，所以n(Cl2)＝0.3mol，V(Cl2)＝6.72 L。错选了B项。实际题目中n(Cl－)＝0.4mol，当Cl－放电完毕时，随着电解进行OH－放电：4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑，Cu2＋放电共转移电子0.3mol×2＝0.6mol，得到的气体为O2和Cl2，则V(Cl2)＋V(O2)＝×
22．4 L·mol－1＝5.6 L。
3．用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，若保持温度不变，则一段时间后( )
A．溶液的pH变大
B．c(Na＋)与c(CO)的比值变大
C．溶液浓度变大，有晶体析出
D．溶液浓度不变，有晶体析出
答案 D
解析 用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，实际是电解水，故Na2CO3会结晶析出，若保持温度不变，则仍为原温度下的饱和溶液，故溶液浓度不变，pH不变，c(Na＋)?c(CO)不变，故选D项。
4．如图所示，铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里，电流表中有电流通过，则下列说法正确的是( )
A．锌片是正极
B．两个铜片上都发生还原反应
C．石墨是阴极
D．两个番茄都形成原电池
答案 B
解析 由于番茄汁显酸性，左侧番茄形成原电池，Zn作负极，Cu作正极，右侧番茄形成电解池，Cu作阴极，两铜片上都发生还原反应。
5．一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H＋)，实现了氨的电化学合成。该过程N2和H2的转化率远高于现在工业上使用的氨合成法。对于电化学合成氨的有关叙述正确的是( )
A．H2在阴极上被氧化
B．可选用铁作为阳极材料
C．阳极的电极反应是N2＋6e－＋6H＋===2NH3
D．该过程的总反应是N2＋3H22NH3
答案 D
解析 H2在阳极上被氧化，A项错；铁是活泼金属，作阳极材料会被氧化，B项错；阴极的电极反应式是：N2＋6e－＋6H＋===2NH3，C项错。
6．在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是( )
A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子
B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子
答案 A
解析 根据电镀原理，应用镀层金属作阳极，镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液，因此选A项。
7．四个电解装置都以Pt作电极，它们分别盛装如下电解质溶液进行电解，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录结果正确的是( )
A
B
C
D
电解质溶液
HCl
AgNO3
BaCl2
NaOH
pH变化
变小
变大
不变
变大
答案 D
解析 A项2HClH2↑＋Cl2↑，pH变大；B项4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，pH变小；C项BaCl2＋2H2OBa(OH)2＋Cl2↑＋H2↑，pH变大；D项中2H2O2H2↑＋O2↑，溶剂减少，pH增大。
8．用惰性电极电解下列溶液一段时间再加入一定量的另一纯净物(方括号内)，能使溶液恢复原来的成分和浓度的是( )
A．CuSO4 [Cu(OH)2]
B．NaOH [NaOH]
C．CuCl2 [CuCl2]
D．NaCl [NaCl]
答案 C
解析 首先要依据惰性电极电解的规律分析各溶液，然后根据元素守恒，看脱离反应体系的元素组合起来相当于什么物质，就加入什么物质即可使溶液完全复原。
A项：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，脱离反应体系的物质：2Cu＋O2相当于2CuO，所以加入CuO，H2SO4＋CuO===CuSO4＋H2O，不能加入Cu(OH)2，因为H2SO4＋Cu(OH)2===CuSO4＋2H2O，生成H2O的量比实际的多，所以不能恢复原来溶液的浓度；B项：电解NaOH溶液，相当于电解水：2H2O2H2↑＋O2↑，脱离反应体系的是2H2＋O2，相当于2H2O，所以加入H2O；C项：CuCl2Cu＋Cl2↑脱离反应体系的是Cu＋Cl2，相当于CuCl2，所以加入CuCl2；D项：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，脱离反应体系的是Cl2和H2，相当于HCl，所以加入HCl，注意不能加盐酸，盐酸是HCl的水溶液，相当于多加了水。
9．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为2Cu＋H2OCu2O＋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0.1mol Cu2O生成
答案 A
解析 依题意，Cu被氧化生成Cu2O，故Cu作阳极，发生氧化反应，与直流电源的正极相连；石墨作阴极，与直流电源的负极相连，发生还原反应，生成H2；电路中转移0.1mol电子时，生成Cu2O 0.05mol。
10．用惰性电极电解100mL饱和食盐水，一段时间后在阴极得到112mL(标准状况)H2，此时电解液(体积变化忽略不计)的pH为( )
A．13 B．12
C．8 D．1
答案 A
解析 依解题思路“已知量―→消耗量―→积累量”模式，有如下关系式：
H2 ～2H＋ ～ 2OH－
1 2
n(OH－)
得n(OH－)＝0.01mol，
c(OH－)＝＝0.1mol·L－1。
c(H＋)＝＝1.0×10－13mol·L－1，pH＝13。
11．已知甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O
(1)请回答B电极的名称是________极。
(2)写出甲池通入CH3OH的电极的电极反应式：____________。
(3)乙池中发生的反应的化学方程式为____________________。
(4)当乙池中某一电极的质量增加10.8 g时，此时丙池某电极析出3.20 g某金属，则丙池中的某盐溶液可能是________(填序号)，此时丙池C电极上生成的气体为________mL。
A．MgSO4 B．CuSO4
C．NaCl D．AgNO3
答案 (1)阴
(2)CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O
(3)4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3
(4)BD 560
解析 (1)由装置图可知，甲池为原电池，乙池和丙池是电解池；甲池中通入CH3OH的电极为负极，通入O2的电极为正极，则A、C电极为阳极，B、D电极为阴极。
(2)甲池中的负极反应为CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O。
(3)乙池中为用惰性电极电解AgNO3溶液的反应。
(4)乙池电极质量增加10.8 g，即析出Ag 0.1mol，丙池析出金属，该金属为不活泼金属，B项符合；当AgNO3的量不足时，转移0.1mol电子，阴极可先析出Ag后析出H2，D项也可能；C电极上的反应为：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，转移0.1mol电子时，生成O2 0.025mol，即560mL。
12．下图为持续电解饱和CaCl2水溶液(含酚酞)的装置(以铂为电极，A为电流表)，电解一段时间后，将CO2连续通入电解液中，请回答下列问题。
(1)电解时F极发生________反应，电极反应式为________；E极发生________反应，电极反应式为______________；电解总方程式为____________________。
(2)电解池中产生的现象：
①___________________________________________________，
②___________________________________________________，
③__________________________________________________。
答案 (1)氧化 2Cl－＋2e－===Cl2↑ 还原
2H＋＋2e－===H2↑ CaCl2＋2H2OCa(OH)2＋Cl2↑＋H2↑
(2)①有白色沉淀生成 ②白色沉淀又溶解 ③两极均有气体放出。F极附近得到黄绿色气体，E极产生无色气体，在E极附近溶液变为红色
解析 (1)根据电源的正负极可判断，F极为阳极，发生氧化反应；电极反应为2Cl－＋2e－===Cl2↑；E极为阴极，发生还原反应电极反应为2H＋＋2e－===H2↑；总的电解反应方程式为CaCl2＋2H2OCa(OH)2＋Cl2↑＋H2↑。
(2)电解CaCl2溶液时，E极为阴极产生H2，溶液呈碱性，E极附近溶液变红，F极为阳极，产生黄绿色的气体Cl2。电解一段时间后通入CO2，CO2与电解液中的Ca(OH)2反应生成CaCO3沉淀，CO2过量后，CaCO3又与CO2、H2O反应生成可溶性的Ca(HCO3)2，溶液又澄清。
13．在25 ℃时，用石墨电极电解2.0 L 0.5mol·L－1 CuSO4溶液。5min后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成。试回答下列问题。
(1)发生氧化反应的是________极，电极反应式为__________。
(2)若电解后溶液的体积不变，则电解后溶液的pH为________。
(3)若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入______mol的___。
(4)若用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差________g，电解液的pH________。(填“变小”、“变大”或“不变”)
答案 (1)阳 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(2)1
(3)0.1 CuO
(4)12.8 不变
解析 (1)n(CuSO4)＝2.0 L×0.5mol·L－1＝1.0mol，而在阴极析出的Cu为＝0.1mol，故CuSO4未完全电解，阳极发生氧化反应，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
(2)总反应为：
所以电解后c(H＋)＝＝0.1mol·L－1，故pH＝－lg0.1＝1。
(3)电解后生成的0.1mol Cu和0.05mol O2脱离该体系，即相当于0.1mol CuO，因此若将溶液复原，则应加入0.1mol CuO。
(4)此时成为电镀池，阳极Cu－2e－===Cu2＋，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，因此若阴极上析出6.4 g铜，则阳极溶解6.4 g铜，电解后两铜片质量差为6.4 g＋6.4 g＝12.8 g，而电解液的pH不变。
双基限时练(十八) 金属的电化学腐蚀与防护
1．以下现象与电化学腐蚀无关的是( )
A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D．银质奖牌久置后表面变暗
答案 D
解析 A选项中黄铜(铜锌合金)若发生电化学腐蚀时，被腐蚀的金属应是金属性较活泼的锌而不是铜；B选项生铁中含较多的碳，比软铁芯(几乎是纯铁)在电解质作用下更容易形成原电池，也更容易生锈；C选项若铁质器件附有铜质配件，在接触电解质溶液时，铁是原电池的负极，被腐蚀生成铁锈；D选项中银质奖牌久置后可能与氧气生成氧化银而表面变暗，这是化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。
2．下列过程需要通电后才能进行的是( )
①电离 ②电解 ③电镀 ④电化学腐蚀
A．① B．②
C．②③ D．全部
答案 C
解析 在水溶液中或熔融状态下，电解质就会发生电离；只要满足不同的电极材料，在电解质溶液中形成闭合回路，就会发生电化学反应，发生电化学腐蚀；只有电解，电镀需要通电才能进行。
3．常温下镀锌铁片表面破损发生析氢腐蚀时，若有0.2mol电子发生转移，下列说法一定正确的是( )
A．有5.6 g金属被腐蚀
B．有0.2 g气体放出
C．有6.5 g金属被腐蚀
D．有2.24 L气体放出
答案 B
解析 镀锌铁片表面破损时形成原电池，发生析氢腐蚀时两极的反应分别为：
负极：Zn － 2e－ === Zn2＋
65 g 2mol
6.5 g 0.2mol
正极：2H＋ ＋ 2e－ === H2↑
2mol 2 g
0.2mol 0.2 g
当锌的量不足时，被腐蚀的金属质量小于6.5 g。在标准状况下气体的体积才是2.24 L。
4．最近，科学家冶炼出了纯度高达99.9999%的铁，根据你的推测，在下列性质中它不可能具有的是( )
A．硬度比生铁低
B．在潮湿的空气中放置不易生锈
C．在冷的浓硫酸中可以钝化
D．与4mol·L－1盐酸反应的速度比生铁快
答案 D
解析 纯铁纯度高，硬度小；不易形成原电池，可被浓H2SO4钝化，故选D项。
5．相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是( )
答案 C
解析 A、B、D三项中都形成了原电池，Fe被腐蚀，只有C项Fe被铜镀层保护，不易被腐蚀。
6．把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞溶液的表面皿中，如图所示。最先观察到酚酞变红现象的区域是( )
A．Ⅰ和Ⅲ B．Ⅰ和Ⅳ
C．Ⅱ和Ⅲ D．Ⅱ和Ⅳ
答案 B
解析 图中左边装置为原电池，Zn为负极，电极反应式为：Zn－2e－===Zn2＋，Fe为正极，电极反应式为：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，Fe极附近OH－聚积，所以Ⅰ区域先变红；右边装置为电解池，Fe为阳极，电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋，Zn为阴极，电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑，H＋在阴极不断被还原，促使水不断电离，阴极附近有OH－聚积，所以Ⅳ区域首先变红。
7．世博会上澳大利亚馆的外墙采用的是特殊的耐风化钢覆层材料，外墙的颜色每天都在发生着变化，它会 随空气中太阳、风雨、湿度的影响，逐渐从橙色转变成代表澳大利亚大漠的赭红色，这种转变运用了钢材锈蚀原理。下列有关钢材生锈的说法正确的是( )
A．红色铁锈的主要成分是Fe(OH)3
B．钢材在空气中的反应只有氧化、还原及化合反应
C．钢材在空气中的腐蚀主要为电化学腐蚀，其负极的反应为：Fe－3e－===Fe3＋
D．空气中太阳、风雨、湿度对钢材的腐蚀有较大影响
答案 D
解析 铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，A项错；钢材在空气中还会发生电化学腐蚀，B项错；钢材在发生电化腐蚀时负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，C项错。
8．为了探究金属腐蚀的条件和快慢，某课外学习小组用不同的细金属将三根大小相同的普通铁钉分别固定在如图所示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验结果的描述不正确的是( )
A．实验结束时，①左侧的液面一定会下降
B．实验结束时，①一定比②左侧的液面低
C．实验结束时，铁钉b腐蚀最严重
D．实验结束时，铁钉c几乎没有被腐蚀
答案 B
解析 这是一道原电池原理应用于金属腐蚀的选择题。①中铁钉a处于盐酸的蒸气中，被腐蚀而释放出H2，使左侧液面下降右侧液面上升；②中铁钉b同样处于盐酸的蒸气中，所不同的是悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成铜丝，由于Fe比Cu活泼，在这种氛围中构成的原电池会加速铁钉的腐蚀而放出更多的H2，使左侧液面下降更多，右侧液面上升更多；③中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓H2SO4有强烈的吸水性而无挥发性，使铁钉c处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被腐蚀。
9．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( )
A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B．图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小
C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大
D．图d中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
答案 B
解析 A项，因溶液具有均一性，烧杯底端的溶液浓度与上端相同，故腐蚀速率相同，A项错误；B项，开关由M改置于N时，Zn作原电池的负极，Cu-Zn合金作原电池的正极，被保护，腐蚀速率减小，B项正确；C项，接通开关时，形成原电池，Zn作负极，腐蚀速率增大，但气体应在Pt电极上产生，C项错误；D项，Zn-MnO2干电池发生自放电反应，主要原因是电极材料不纯，Zn与杂质在电解质溶液中形成微小的原电池而放电，D项错误。
10.
如图所示，①、②两试管中各放一枚铁钉，①试管中为NH4Cl溶液，②试管为NaCl溶液。数天后导管中观察到的现象是________________，①中正极反应为______________。②中正极反应为_____________。试管中残留气体平均相对分子质量的变化为：①________；②________。(填“变大”或“变小”或“不变”)
答案 导管中液面左面低右面高 2H＋＋2e－===H2↑
2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 变小 变小
解析 ①中NH4Cl溶液水解呈酸性，铁钉发生析氢腐蚀，放出H2导致甲试管内压强增大；②中NaCl溶液不水解呈中性，铁钉发生吸氧腐蚀，O2被消耗，导致②试管内压强减小，所以结合物理知识看到导管中液面左面低右面高的现象。由于①试管中放出H2其相对分子质量为2，比空气的平均相对分子质量29小，故①中相对分子质量变小；②试管中O2的相对分子质量为32比N2相对分子质量28大，O2消耗，也就是混合气体中相对分子质量大的变少了，残留气体平均相对分子质量必然变小。
11．镁、铝、铁是重要的金属，在工业生产中用途广泛。
(1)镁与稀硫酸反应的离子方程式为____________________。
(2)铝与氧化铁发生铝热反应的化学方程式为_____________。
(3)在潮湿的空气里，钢铁表面有一层水膜，很容易发生电化学腐蚀。其中正极的电极反应式为_________________________。
(4)在海洋工程中，通常用铝合金(Al－Zn－Cd)保护海底钢铁设施，其原理如上图所示：其中负极发生的电极反应为：_________；
在实际应用中，用铝合金而不选用纯铝。纯铝不能很好地起到保护作用，其原因是_______________________________________。
答案 (1)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
(2)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe
(3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(4)Al－3e－===Al3＋ 铝表面易被氧化，生成一层致密而坚固的氧化物薄膜，使金属铝呈现“惰性”
解析 (3)属于钢铁的吸氧腐蚀。
(4)属于牺牲阳极的阴极保护法。
12．铁生锈是比较常见的现象，某实验小组为研究铁生锈的条件，设计了以下快速、易行的方法：首先检查制氧装置的气密性，然后按下图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象为：①玻璃管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀 ②玻璃管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀 ③烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮。试回答以下问题。
(1)由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于____________________。能表示其原理的反应方程式为____________________________________________________。
(2)仪器A的名称为________________，其中装的药品可以是________________，其作用是______________________________。
(3)由实验可知，该类铁生锈的条件为______________，_____________，决定铁生锈快慢的一个重要因素是___________。
答案 (1)电化学腐蚀 负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－或2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
(2)球形干燥管 碱石灰(或无水CaCl2) 干燥O2
(3)与O2接触 与水接触 氧气浓度
