人教版高中化学选修4第4章《电化学基础》测试题含答案解析

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名称 人教版高中化学选修4第4章《电化学基础》测试题含答案解析
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 化学
更新时间 2019-03-31 20:36:15

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人教版高中化学选修4第4章《电化学基础》测试题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分,考试时间150分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)


1.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U形管)构成一个原电池(如图)。以下有关该原电池的叙述正确的是(  )

①在外电路中,电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为Ag++e-===Ag ③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作 ④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A. ①②
B. ②③
C. ②④
D. ③④
【答案】C
【解析】图示是Cu-AgNO3-Ag原电池,相对活泼金属Cu作为负极,Cu-2e-===Cu2+,发生氧化反应;Ag作正极,Ag++e-===Ag,总反应为Cu+2Ag+===Cu2++2Ag,②与④正确,选C。在外电路中,电子由Cu经导线流入Ag,电流方向与之相反,①错误。若取出盐桥,无法形成电流回路,原电池将停止工作,③错误。
2.为研究金属腐蚀的条件和速率,某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中,再放置于玻璃钟罩里保存一星期,下列对实验结束时现象描述不正确的是(  )

A. 装置Ⅰ左侧的液面一定会上升
B. 左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低
C. 装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重
D. 装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
【答案】B
【解析】装置Ⅰ中潮湿的水蒸气为中性,铁钉发生吸氧腐蚀,左侧氧气减少,气压减小,左侧的液面一定会上升,A正确;装置Ⅱ中潮湿的水蒸气为酸性,铁钉发生析氢腐蚀,产生氢气,气压增大,左侧的液面下降,故左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的高,B错误;装置Ⅱ中铜与铁构成原电池,加快腐蚀,铁为原电池的负极,腐蚀最严重,C正确;装置Ⅲ中铁钉处于干燥环境,几乎没被腐蚀,D正确。
3.下图是三种稀酸对Fe-Cr合金随Cr含量变化的腐蚀性实验结果,下列有关说法正确的是(  )

A. 稀硝酸对Fe-Cr合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱
B. 稀硝酸和铁反应的化学方程式是Fe+6HNO3(稀)===Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O
C. Cr含量大于13%时,因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最大,所以对Fe?Cr合金的腐蚀性最强
D. 随着Cr含量增加,稀硝酸对Fe-Cr合金的腐蚀性减弱
【答案】D
【解析】A项,由图示可知当Cr含量较低时,稀硝酸对合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸强,当Cr含量大于13%时,稀硝酸对合金腐蚀性较弱;B项,稀硝酸与金属反应时,其还原产物应是NO;C项,Cr含量大于13%时,硫酸对合金腐蚀性最强,由于溶液密度没有给出,硫酸中氢离子浓度不一定最大;D项,由图示可知,随着Cr含量增加,稀硝酸对合金腐蚀性减弱。
4.下列有关金属铁的腐蚀与防护,说法正确的是(  )
A. 酸雨后易发生析氢腐蚀、炒锅存留盐液时易发生吸氧腐蚀
B. 当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时,后者更易被腐蚀
C. 铁与电源正极连接可实现电化学保护
D. 将钢管与铜管一起堆放时可保护钢管少受腐蚀
【答案】A
【解析】酸雨后溶液显酸性,容易发生析氢腐蚀,炒锅存留盐液是中性溶液,较易发生吸氧腐蚀,A正确;金属活动性Zn>Fe>Sn,所以镀锡铁镀层破损时,Fe作原电池的负极首先被腐蚀,而镀锌铁镀层破损时,由于Fe作正极,被保护起来,前者更易被腐蚀,B错误;铁与电源负极连接可实现电化学保护,C错误;将钢管与铜管一起堆放形成原电池,钢管作为负极,受腐蚀的程度增加,D错误。
5.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c())=0.6 mol·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2.24 L气体(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是(  )
A. 原混合溶液中c(K+)为0.2 mol·L-1
B. 上述电解过程中共转移0.2 mol电子
C. 电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol
D. 电解后溶液中c(H+)为0.2 mol·L-1
【答案】A
【解析】根据离子放电顺序:阴离子:OH->),阳离子:Cu2+>H+>K+,知该电解过程分为两个阶段:
第一阶段:电解Cu(NO3)2溶液:阴极:Cu2++2e-===Cu,阳极:2OH--4e-===2H2O+O2↑,两式相加得到总反应式:2Cu2++2H2O2Cu+4H++O2↑;
第二阶段:电解H2O:2H2O2H2↑+O2↑。
根据电子守恒:O2~4e-~4H+,从阳极收集到O2为2.24 L可推知上述电解过程中共转移0.4 mol电子,B错误;H2~2e-~2H+生成2.24 L H2消耗0.2 mol电子,所以Cu2+共得到0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol电子,Cu2+~2e-~Cu,n(Cu)=0.1 mol,C错误;电解前后分别有以下守恒关系:c(K+)+2c(Cu2+)=c()),c(K+)+c(H+)=c()),因为阳极生成n(H+)=0.4 mol,阴极消耗n(H+)=0.2 mol,不难算出:电解后c(H+)=0.4 mol·L-1,电解前c(K+)=0.2 mol·L-1,D错误、A正确。
6.随着人们生活质量的不断提高,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. 利用电池外壳的金属材料
B. 防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C. 不使电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品
D. 回收其中石墨电极
【答案】B
【解析】汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染。
7.某溶液中含有溶质NaCl和H2SO4,它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解溶液时,根据电极产物,可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是(  )
A. 阴极只析出H2
B. 阳极先析出Cl2,后析出O2
C. 电解最后阶段为电解水
D. 溶液pH不断增大,最后为7
【答案】D
【解析】电解质溶液中,n(H+)∶n(Cl-)=2∶3,开始电解时,阳极反应:2Cl--2e-===Cl2↑,阴极反应:2H++2e-===H2↑,溶液中c(H+)下降,;根据电子守恒:2Cl-~2e-~2H+,当酸提供的H+反应完后,阴极反应:2H++2e-===H2↑,此时溶液呈碱性pH>7,D错误;最后当Cl-放电结束后,阳极反应:2OH--4e-===2H2O+O2↑,相当于电解水,阴极只生成H2,A、B、C正确。三个阶段分别为电解HCl、NaCl、H2O。
8.如图所示,液面上浮着一个空心铁球。

数天后可观察到的现象是(  )
①铁球表面出现红棕色锈斑 ②铁球表面出现黑色锈斑
③量筒内水位下降 ④量筒内水位上升
A. ①③
B. ①④
C. ②③
D. ③④
【答案】B
【解析】量筒内的空气、溶有O2的食盐水和铁球(铁碳合金)组成原电池,发生了吸氧腐蚀,其负极反应是2Fe-4e-===2Fe2+,正极反应是O2+2H2O+4e-===4OH-;Fe2+与OH-结合成Fe(OH)2,再被氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3脱水生成Fe2O3·xH2O,而在铁球表面出现红棕色锈斑;由于量筒中的O2被吸收,所以量筒内的水位会上升。
9.X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。X、Y相连时,X为负极;Z、W相连时,电流方向是W→Z;X、Z相连时,Z极上产生大量气泡;W、Y相连时,W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是(  )
A. X>Z>W>Y
B. Z>X>Y>W
C. X>Y>Z>W
D. Y>W>Z>X
【答案】A
【解析】在原电池中,活泼金属作原电池的负极,失电子发生氧化反应;不活泼的金属或非金属导体作原电池的正极,阳离子或氧气等在正极得到电子发生还原反应。电子由负极经导线流向正极,与电流的方向相反。因此,X、Y相连时,X为负极,则活动性X>Y;Z、W相连时,电流方向是W→Z,则活动性Z>W;X、Z相连时,Z极上产生大量气泡,则活动性X>Z;W、Y相连时,W极发生氧化反应,则活动性W>Y。综上所述,可以得出金属的活动性顺序:X>Z>W>Y。A正确。
10.将锌片、铜片、盐桥、导线、电流计和ZnSO4溶液、CuSO4溶液连接成下图装置,下列各叙述中正确的是(  )

A. 构成原电池,锌片作正极
B. 铜片上有铜析出,锌片上没有
C. 铜片附近Cu2+浓度不变
D. 导线中电子的方向是由铜片流向锌片
【答案】B
【解析】原电池负极Zn-2e-===Zn2+,正极Cu2++2e-===Cu。锌在反应中失去电子,作为负极,A错误;金属锌溶解,正极上铜离子得到电子形成金属铜析出,铜片附近的Cu2+浓度减小,B正确、C错误;电子由锌片流出经导线进入铜片,D错误。
11.关于如图所示装置的叙述正确的是( )

A. 锌片上有气泡产生
B. 铜片周围溶液氢离子浓度不变
C. 电流从锌片经导线流向铜片
D. 氢离子在铜片表面被还原
【答案】D
【解析】该装置为铜锌原电池,锌的活动性大于铜,锌为负极、铜为正极。负极锌失去电子不断溶解,在外电路中电子由锌电极流向铜电极;溶液中的氢离子移向正极铜,铜片周围的氢离子浓度增大,并在正极上发生还原反应产生氢气,硫酸溶液的氢离子浓度减小。
12.用电解法提取氯化铜废液中的铜,方案正确的是(  )
A. 用铜片连接电源的正极,另一电极用铂片
B. 用碳棒连接电源的正极,另一电极用铜片
C. 用氢氧化钠溶液吸收阴极产物
D. 用带火星的木条检验阳极产物
【答案】B
【解析】溶液中的铜离子应在阴极放电而析出,Cl-在阳极放电产生Cl2,A、C、D都错。
13.下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是(  )
A. 纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B. 当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作用
C. 海轮外壳连接锌块以保护外壳不受腐蚀
D. 可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀
【答案】B
【解析】银器在空气中久置会被O2氧化变黑,为化学腐蚀,A正确;当镀层破损时,Sn、Fe可形成原电池,Fe为负极,不再起到保护作用,B错误;Fe与Zn块形成原电池,Zn作负极(阳极),从而保护Fe正极(阴极),C正确;外加电流的阴极保护法应使被保护对象与直流电源的负极相连,D正确。
14.①②③④四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
【答案】B
【解析】①②相连时,外电路电流从②流向①,说明①为负极;①③相连时,①为负极;②④相连时,②上有气泡,说明④为负极;③④相连时,③的质量减少,说明③为负极。原电池中,负极金属的活动性一般强于正极金属的活动性,综上可知金属活动性顺序是①③④②,B正确。
15.如下图,a、b是石墨电极,通电一段时间后,b极附近溶液显红色。下列说法正确的是(  )

A. Pt为阴极,Cu为阳极
B. b极的电极反应式是2H++2e-===H2↑
C. 电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大
D. Pt极上有6.4 g Cu析出时,b极产生2.24 L(标准状况)气体
【答案】B
【解析】Pt为阳极,Cu为阴极, b极的电极反应式是2H++2e-===H2↑;电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐减小。
16.金属(M)?空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为4M+nO2+2nH2O===4M(OH)n。

已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是(  )
A. 采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面
B. 比较Mg、Al、Zn三种金属?空气电池,Al?空气电池的理论比能量最高
C. M?空气电池放电过程的正极反应式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne-===4M(OH)n
D. 在M?空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜
【答案】C
【解析】A项,多孔电极可以增加氧气与电极的接触,使氧气充分反应,故正确;B项,24克镁失去2摩尔电子,27克铝失去3摩尔电子,65克锌失去2摩尔电子,所以铝?空气电池的理论比能量最高,故正确;C项,根据题给放电的总反应4M+nO2+2nH2O===4M(OH)n,氧气在正极得电子,由于有阴离子交换膜,正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,故错误;D项,负极是金属失去电子生成金属阳离子,因为镁离子或铝离子或锌离子都可以和氢氧根离子反应生成氢氧化物沉淀,说明应采用中性电解质或阳离子交换膜,防止正极产生的氢氧根过来反应,故正确。答案选C。
17.某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl2===2AgCl。下列说法正确的是(  )

A. 正极反应为AgCl+e-===Ag+Cl-
B. 放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C. 若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变
D. 当电路中转移0.01 mol e-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子
【答案】D
【解析】2Ag+Cl2===2AgCl,Ag失去电子,为负极,发生氧化反应,Ag-e-+Cl-===AgCl;Cl2得电子,为正极,发生还原反应,Cl2+2e-===2Cl-,A错误。白色沉淀只在左侧银电极附近产生,B错误。若用NaCl溶液代替盐酸,电池总反应不会改变,C错误。当电路中转移0.01 mol电子时,负极消耗0.01 mol Cl-,右侧正极生成0.01 mol Cl-,左侧溶液中应有0.01 mol H+移向右侧,这样Cl-和H+共减少0.02 mol离子,D正确。
18.关于钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是(  )
A. 钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe-2e-===Fe2+
B. 钢铁发生吸氧腐蚀时,正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
C. 地下钢管连接镁块是采用牺牲阳极的阴极保护法
D. 用外加电流的阴极保护法防止钢铁腐蚀时,钢铁接电源的正极
【答案】D
【解析】钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀都是铁失去电子作负极,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,钢铁发生吸氧腐蚀时O2+2H2O+4e-===4OH-,A、B正确;地下钢管连接镁块,镁比铁活泼,作负极,铁作正极得到保护,C正确;用外加电流的阴极保护法防止钢铁腐蚀时,钢铁连接电源的负极,D错误。
19.100 mL 2 mol·L-1盐酸和过量的锌片反应,为加快反应速率,又不影响生成氢气的量,可采用的方法是(  )
A. 加入适量的6 mol·L-1的盐酸
B. 加入数滴氯化铜溶液
C. 加入适量蒸馏水
D. 加入适量的氯化钠溶液
【答案】B
【解析】加入适量的6 mol·L-1的盐酸会增加生成氢气的量,A不符合题意;加入数滴氯化铜溶液,锌置换出铜以后,会构成原电池,加快反应速率,B正确;加入适量蒸馏水或加入NaCl溶液,都会减小氢离子浓度,从而减慢了反应速率,C、D不符合题意。
20.用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。下列说法中正确的是(  )

A. 燃料电池工作时,正极反应为 O2+2H2O+4e-===4OH-
B. a 极是铁,b 极是铜时,b 极逐渐溶解,a 极上有铜析出
C. a 极是粗铜,b 极是纯铜时,a 极逐渐溶解,b 极上有铜析出
D. a、b 两极均是石墨时,在相同条件下 a 极产生的气体与电池中消耗的 H2体积相等
【答案】C
【解析】因该燃料电池是在酸性电解质中工作,所以正极反应为O2+4e﹣+4H+===2H2O, A错误;a与电池正极相连,a为电解池阳极,b与电池的负极相连,b为电解池阴极,所以应该是a极的铁溶解,b极上析出Cu,B错误;a极是粗铜,b极是纯铜时,为粗铜的精炼,电解时,a极逐渐溶解,b极上有铜析出,符合精炼铜原理,C正确;a、b 两极均是石墨时,电解CuSO4溶液时,a极产生的气体为O2,产生1 mol O2需4 mol电子,所以需要燃料电池的2 mol H2,二者的体积并不相等,D错误。 


第Ⅱ卷
二、综合题(共3小题,21小题14.0分,21小题13.0分,21小题13.0分,共40分)

21.某化学小组用下图装置电解CuCl2溶液制少量漂白液:

(1)其阳极的反应式是__________;导气管W端应与出气口________连接。
(2)实验后发现阴极碳棒上除了附着有红色物质,还附着有少量白色物质。
查阅资料显示:

化学小组分析提出:①红色物质可能有________或Cu2O或二者都有;②白色物质为CuCl
(3)为探究阴极碳棒上附着的红色、白色物质,设计了如下实验:
取出阴极碳棒,洗涤、干燥、称其质量为W1g,并将其放入下图所示装置b中,进行实验。

实验中,碳棒上的白色物质完全变为红色,无水硫酸铜不变色,d中出现白色沉淀;实验结束时,继续通H2直至碳棒冷却后,称量其质量为W2g。
①碳棒上的红色物质是________,无水硫酸铜的作用是________________________________。
②d中反应的离子方程式是_______________________________________________________。
③装置b中发生反应的化学方程式是__________________________________________。
④电解CuCl2溶液时,阴极上产生白色物质的原因为____________________________(用电极反应式解释)。
⑤阴极上产生白色物质的物质的量是________;若装置b冷却时不继续通H2,则计算所得Cu+的产率会________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)2Cl--2e-===Cl2↑ X (2)Cu
(3)①铜(Cu) 检验红色物质中有无Cu2O
②Ag++Cl-===AgCl↓
③2CuCl+H22Cu+2HCl
④Cu2++e-+Cl-===CuCl
⑤mol 偏小
【解析】(1)阴离子在阳极放电,放电能力Cl->OH-,阳极反应为2Cl--2e-===Cl2↑;X为阳极,Y为阴极。导气管W端应与出气口X连接,发生反应Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,消除氯气同时制取了消毒液。
(2)①根据元素组成,红色物质可能有Cu(铜)。
(3)①实验中,碳棒上的白色物质完全变为红色,无水硫酸铜不变色,证明在红色物质中不含O元素,也就不含Cu2O;d中出现白色沉淀证明产生了AgCl沉淀。此时碳棒上的红色物质是铜,无水硫酸铜的作用通过检验有无水生成,推断红色物质中有无Cu2O。
②d中反应的离子方程式是Ag++Cl-===AgCl↓。
③在装置b中发生反应的化学方程式是2CuCl+H22Cu+2HCl。
④电解CuCl2溶液时,阴极上产生白色物质的原因是Cu2++e-+Cl-===CuCl↓。
⑤根据元素守恒可知,在阴极上产生白色物质的物质的量应该等于Cu的物质的量。其物质的量是mol;若装置b冷却时不继续通H2,则一部分Cu就会被空气中的氧气氧化而使W2偏大,按照计算所得Cu+的产率会偏小。
22.根据下列装置图,回答问题。

(1)若A、B均为惰性电极,电解质溶液为MgCl2溶液。
阳极:________________________________________________________________________;
阴极:________________________________________________________________________;
总反应式: ______________________________________________________________。
(2)若A为Cu,B为碳棒,电解质溶液为CuSO4溶液。
阳极:________________________________________________________________________;
阴极:________________________________________________________________________。
(3)若A为碳棒,B为铁,电解质为熔融NaCl。
阳极:________________________________________________________________________;
阴极:________________________________________________________________________;
总反应式________________________________________________________________。
【答案】(1)2Cl--2e-===Cl2↑
2H++2e-===H2↑
Mg2++2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+Mg(OH)2↓
(2)Cu-2e-===Cu2+ Cu2++2e-===Cu
(3)2Cl--2e-===Cl2↑ 2Na++2e-===2Na
2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
【解析】电解池电极反应式及电解总反应式书写技巧
(1)先判断出阴、阳极;再看阳极材料。(若为除Pt、Au外的金属,则先氧化溶解)
(2)再依据阴、阳离子的放电顺序书写电极反应式;最后写电解总反应式。(注意溶液中H+和OH-)。
提醒:注意判断阳极溶解生成的阳离子是否和电解质中的阴离子发生反应。
23.有甲、乙两位学生利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人都使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入6 mol·L-1硫酸溶液中,乙同学将电极放入6 mol·L-1的氢氧化钠溶液中,如下图所示。

(1)写出甲池中正极的电极反应式_______________________________________。
(2)写出乙池中负极的电极反应式________________________________________。
(3)写出乙池中总反应的离子方程式_______________________________________。
(4)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出________活动性更强,而乙会判断出________活动性更强(填写元素符号)。
(5)由此实验,可得到如下哪些结论正确(  )
A.利用原电池反应判断金属活动顺序时应注意选择合适的介质
B.镁的金属性不一定比铝的金属性强
C.该实验说明金属活动顺序已过时,已没有实用价值
D.该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大,因此应具体问题具体分析
(6)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序判断原电池中的正负极”这种做法________(可靠或不可靠)。如不可靠,请你提出另一个判断原电池正负极的可行实验方案________________(如可靠,此空可不填)。
【答案】(1)2H++2e-===H2↑
(2)2Al+8OH--6e-===2AlO+4H2O
(3)2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑
(4)Mg Al 
(5)AD
(6)不可靠;将两种金属作电极连上电流计后插入电解质溶液,构成原电池,利用电流计测定电流的方向,从而判断电子流动方向,再确定原电池正负极
【解析】甲同学依据的化学反应原理是Mg+H2SO4===MgSO4+H2↑,乙同学依据的化学反应原理是2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。由于铝与碱的反应是一个特例,不可作为判断金属性强弱的依据。判断原电池的正极、负极要依据实验事实。