能力课时培优练(2) 化学能与电能的转化
(本试卷共40分)
一、选择题(共6小题，每小题3分，共18分)
1．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语正确的是( )
A．用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
B．铅蓄电池放电时的正极反应式为===PbSO4
C．粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应式只有Cu－2e－===Cu2+
D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为===Fe2+
2．沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。
下列叙述错误的是( )
A．阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl2的反应
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C．阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气
D．阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理
3．研究小组进行如下表所示的原电池实验：
实验编号 ① ②
实验 装置
实验 现象 连接好装置5分钟后，灵敏电流表指针向左偏转，两侧铜片表面均无明显现象 连接好装置，开始时左侧铁片表面持续产生气泡，5分钟后，灵敏电流表指针向右偏转，右侧铁片表面无明显现象
下列关于该实验的叙述中，正确的是( )
A．两装置的盐桥中，阳离子均向右侧移动
B．实验①中，左侧的铜被腐蚀
C．实验②中，连接装置5分钟后，左侧电极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
D．实验①和实验②中，均有O2得电子的反应发生
4．利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是( )
A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2+2H＋＋2MV＋
C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3
D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
5．天然气报警器可及时检测到空气中甲烷浓度的变化，当甲烷达到一定浓度时，传感器随之产生电信号并联动报警，图1是成品装置，其工作原理如图2所示，其中O2-可以在固体电解质ZrO2－Na2O中移动。当报警器触发工作时，下列说法正确的是( )
A．图2中的多孔电极a上发生还原反应
B．O2-在电解质中向电极a移动，电流方向由电极b经导线流向电极a
C．当电路中有0.004 mol电子转移时，则电极a有11.2 mL甲烷参与反应
D．多孔电极a上发生反应的电极反应式为＋2H2O
6．最近某大学教授发明的直接尿素燃料电池，可用哺乳动物的尿液中的尿素作原料，电池原理如图，有关该电池说法不正确的是( )
A．通尿液的电极为电池负极
B．尿素电池工作时，OH－向正极移动
C．该电池反应为2CO(NH2)2＋3O2===2CO2＋2N2＋4H2O
D．该成果可用于航天空间站中发电和废物处理
二、非选择题(共2小题，共22分)
7．(15分)某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。
甲池 乙池 丙池
请回答下列问题：
(1)甲池为____________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为______________________________________________。(3分)
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_______(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_____________________________________________________
___________________________________________________________________。(3分)
(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为____________________mL(标准状况下)，丙池中____________极析出______g铜。(7分)
(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。(2分)
8．(7分)金属铝在现代生产和日常生活中应用广泛。
(1)工业上用电解熔融氧化铝的方法来制取金属铝。
①金属铝在________(填电极名称)生成。
②电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_____________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。(3分)
(2)一种新型铝离子电池，以金属铝和石墨为电极，用和有机阳离子构成电解质溶液，其放电工作原理如图所示。
①电池放电时负极的电极反应式为____________________。
②充电时有机阳离子向________电极移动(填“铝”或“石墨”)。(4分)
4/4能力课时培优练(2)
1 2 3 4 5 6
A D D B B B
7．(1)原电池 CH3OH－6e－＋8OH－===C＋6H2O
(2)阳极 4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3
(3)280 D 1.60 (4)减小 增大
8．(1)①阴极 ② 石墨电极被阳极上产生的O2氧化
(2)①Al－3e－＋7AlC ②铝
1．A [用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，氯离子的还原性大于氢氧根离子，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项正确；铅蓄电池放电时的正极反应式为PbO2＋4H+＋S＋2e－===PbSO4＋2H2O，负极反应式为Pb－2e－＋S===PbSO4，B项错误；粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应式除Cu－2e－===Cu2+外，还有比铜活泼的杂质金属失电子的反应，C项错误；钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－2e－===Fe2+，D项错误。]
2．D [海水中存在大量的Cl－，在阳极Cl－放电生成Cl2，A叙述正确；阴极H2O放电生成H2和OH－，OH－与Cl2反应生成ClO－，因此管道中存在一定量的NaClO，B叙述正确；因为H2为可燃性气体，所以阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气，C叙述正确；阴极产生OH－，因此会在阴极表面形成Mg(OH)2等积垢，需定期清理以保持良好的导电性，D叙述错误。]
3．D [①电子移动的方向从负极流向正极，即左侧铜为正极，右侧铜为负极，根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，即向左侧移动，②5 min后，灵敏电流表指针向右偏转，说明左侧铁作负极，右侧铁作正极，根据原电池的工作原理，阳离子向正极移动，即向右侧移动，A项错误；根据A选项分析，实验①中左侧铜没有被腐蚀，右侧铜被腐蚀，B项错误；实验②中连接好装置，5 min后，灵敏电流表指针向右偏转，说明左侧铁作负极，右侧铁作正极，即左侧电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，C项错误；实验①左侧电极反应式为O2＋4H+＋4e－===2H2O，实验②5 min后，右侧铁片电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，均有O2得电子的反应发生，D项正确。]
4．B [A项，该反应中，可产生电流，反应条件比较温和，没有高温高压条件，正确；B项，该生物燃料电池中，左端电极反应式为MV+－e－===MV2+，则左端电极是负极，应为负极区，在氢化酶作用下，发生反应H2＋2MV2+2H+＋2MV+，错误；C项，右端电极反应式为MV2+＋e－===MV+，是正极，在正极区N2得到电子生成NH3，发生还原反应，正确；D项，原电池中H+通过交换膜由负极区向正极区移动，正确。]
5．B [A．该装置为原电池装置，电极a处，甲烷发生氧化反应，电极a为负极，空气中氧气得电子，发生还原反应，电极b为正极，A错误；B．O2－向负极移动，故向电极a移动，电流方向在外电路是由正极经导线流向负极，B正确；C．电路中有0.004 mol 电子转移时，有0.000 5 mol甲烷参与反应，但未说明是否为标准状况，无法计算体积，C错误；D．电极a上发生的电极反应式为CH4－8e－＋4O2－CO2＋2H2O，D错误。]
6．B [A．由装置可知左侧通尿液的电极为电子流出的电极，原电池中电子由负极流出，故A正确；B．原电池电解质溶液中的离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，因此氢氧根离子向负极移动，故B错误；C．由装置可知尿素在负极反应转变成氮气、水和二氧化碳，氧气和水在正极反应转变成氢氧根离子，总反应为2CO(NH2)2＋3O2===2CO2＋2N2＋4H2O，故C正确；D．该装置可实现废物处理，同时可以产生电能，故D正确。]
7．(1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===C＋6H2O。
(2)乙池中电解AgNO3溶液，其中C作阳极，Ag作阴极，总反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。
(3)根据各电极上转移的电子数相同，得n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝××22.4 L＝0.28 L＝280 mL，m(Cu)＝××64 g＝1.60 g。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据丙中总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，则溶液pH增大，而甲中总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH2K2CO3＋6H2O，溶液pH减小。
8．(1)①电解熔融氧化铝在阳极上产生氧气，在阴极上是铝离子得电子的还原反应，产生金属铝。
②电解熔融氧化铝时，在阳极上氧离子失电子产生氧气，氧气可以和碳单质反应，导致电解过程中作阳极的石墨易消耗。
(2)①由题给示意图可知放电时铝是活泼的金属，铝是负极，被氧化生成Al2C，电极反应式为Al－3e－＋7AlC。
②充电时是电解反应，有机阳离子移向阴极，所以充电时有机阳离子向铝电极移动。
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