2020-2021学年高二化学山东省临沂市费县二中高二化学人教版（2019）必修一第四章原电池与电解池（含解析）

费县二中高二化学期末专题训练测评
（二）---原电池与电解池
一、单选题
1.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为，在此电池放电时，正极上发生反应的物质是(
)
A.
Ag
B.
C.
D.Zn
2.下列关于各装置图的叙述不正确的是(
)
A.用图①装置实现铁上镀铜，a极为铜，电解质溶液可以是溶液
B.图②装置盐桥中的移向右烧杯
C.图③装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护
D.图④两个装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的物质的量不同
3.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：
B.金属的化学腐蚀的实质是，该过程有电流产生
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吸氧腐蚀
4.a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。a、b相连时，电流由a经导线流向b；c、d相连时，电子由d到c；a、c相连时，a极上产生大量气泡；b、d相连时，移向d极。则四种金属的活动性由强到弱的顺序为(
)
A.a>b>c
>d
B.
a>c>d>b
C.c>a>b>d
D.b>d>c>a
5.某燃料电池可实现NO和CO的无害转化，其结构如图所示。下列说法正确的是(
)
A.石墨Ⅰ电极上发生氧化反应
B.电池工作时向石墨Ⅱ电极处移动
C.石墨Ⅱ电极上的反应式为
D.电路中每通过6mol电子，生成1mol
6.浓差电池是电化学电池的一种。一般所说的原电池在电池工作时都有某种化学变化发生，因而被称为化学电池；浓差电池虽然也经历了氧化还原过程，但电池的总反应中并没有反映出这种变化，它是通过一种物质从高浓度状态向低浓度状态的转移而获得电动势。如图是利用硫酸铜溶液构成的浓差电池的示意图，下列说法错误的是(
)
A.电池需采用阳离子交换膜
B.左室发生反应：
C.左室流出的硫酸铜溶液物质的量浓度低于2mol/L
D.工作一段时间后右室电极质量减轻
7.高铁酸钠（）是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是(
)
A.阳极反应为
B.甲溶液可循环利用
C.离子交换膜a是阴离子交换膜
D.当电路中通过2
mol电子的电量时，会有1
mol生成
8.如图所示，甲池的总反应式为，下列说法正确是(
)
A.甲池是将电能转化为化学能的装置，乙、丙池是将化学能转化电能的装置
B.甲池通入的电极的电极反应式为
C.反应一段时间后，向乙池中加入一定量固体能使溶液恢复到原浓度
D.甲池中消耗280mL（标准状况下），丙池中理论上最多产生1.45g固体
9.用滴有酚酞和氯化钠溶液的湿润滤纸分别做甲、乙两个实验，下列判断不正确的是(
)
A.b极附近有气泡冒出
B.d极附近出现红色
C.a、c极上都发生氧化反应
D.甲中的铁比乙中的铁更易被腐蚀
10.工业上电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是(
)
已知：①在弱酸性溶液中发生水解；②氧化性：（高浓度）>>（低浓度）。
A.碳棒上发生的电极反应：
B.电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少
C.为了提高Ni的电解过程中需要控制废水的pH
D.若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解总反应的方程式发生改变
11.工业废气经资源化利用后可回收能量并得到单质硫。反应原理为。燃料电池的工作原理如图所示。
下列有关说法不正确的是(
)
A.电极a为电池的负极
B.电极b上的电极反应式为
C.若电路中通过2
mol电子，则电池内部释放632
kJ热能
D.若有17
g参与反应，则会有1
mol经质子膜进入正极区
12.2016年十大创新科技之一的碳呼吸电池的原理如下图所示。已知草酸铝难溶于水，则下列说法正确的是(
)
A.该装置将电能转变为化学能
B.正极的电极反应式为
C.每生成1mol，有6mol电子流过负载
D.随着反应的进行草酸盐浓度不断减小
13.利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时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
C.正极区，固氮酶为催化剂，发生还原反应生成
D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
14.铅酸蓄电池是常见的二次电池，电池总反应为，下列说法正确的是(
)
A.放电时的负极反应式为
B.充电时铅酸蓄电池的正极与外接电源的负极相连
C.放电时发生氧化反应
D.充电时的阴极反应式为
15.常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓中组成原电池（如图1），测得原电池的电流强度随时间的变化如图2所示，已知时，原电池的负极是Al片，反应过程中有红棕色气体产生。下列说法不正确的是(
)
A.
时，正极的电极反应式为
B.
时，溶液中的向Cu电极移动
C.时，负极的电极反应式为
D.时，原电池中电子流动方向发生改变是因为Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al的进一步反应
二、填空题
16.某研究性学习小组根据反应设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为，溶液的体积均为200mL，盐桥中装有饱和溶液。
回答下列问题：
（1）此原电池的正极是石墨
（填“a”或“b"”），发生
反应。
（2）电池工作时，盐桥中的移向
（填“甲”或“乙”）烧杯。
（3）写出两烧杯中的电极反应式：
甲
，
乙
。
（4）若不考虑溶液的体积变化，浓度变为，则反应中转移的电子
mol。
17.下图是一个用铂丝作电极电解稀溶液的装置，电解液中加有中性红色指示剂，此时溶液呈红色。（指示剂的pH变色范围：6.8~8.0，酸性—红色，碱性—黄色）
回答下列问题：
（1）下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是_________（填编号）。
①A极附近溶液由红变黄
②B极附近溶液由红变黄
③A极附近溶液不变色
④B极附近溶液不变色
（2）写出A极发生的电极反应式：__________________。
（3）写出B极发生的电极反应式：__________________。
（4）电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是__________________。
18.如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯分别盛放100g
5%
NaOH溶液、足量溶液和100g
10%
溶液，电极均为石墨电极。
（1）接通电源，一段时间后，测得丙中溶液的质量分数为10.47%，乙中c电极质量增加。则
①电源的N端为
极；
②电极b上发生的电极反应为
；
③电极b上生成的气体在标准状况下的体积为
L；
④电解前后丙中溶液的pH
（填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）乙装置中如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行
（填“能”或“不能”），原因是
。
三、实验题
19.如图所示，
X是一种生活中常见的金属元素，A、B、C、D为石墨电极，E、F分别为短周期相邻两种活泼金属中的一种，且E能与NaOH溶液反应。按图示接通线路，反应一段时间（实验中所有溶液均足量）。
（1）甲池是_____________（填“原电池”或“电解池”，下同）装置；乙池是______________装置。
（2）D极为___________（填“阴极”或“阳极”）。
（3）烧杯中溶液会变蓝的是_____________（填“a”或“b”）；
C极上的电极反应为_____________。
（4）F极上的电极反应为___________________。
（5）当电路中通过0.02
mol电子时，B电极上沉积0.64
g金属X，则X为____________（填元素符号），甲池中发生反应的化学方程式为_______________。
20.在如图所示的装置中，试管A、B中的电极为多孔的惰性电极；C、
D为两个铂夹，夹在被溶液浸湿的滤纸条上，滤纸条的中部滴有一滴液滴；电源有a、b两极。若在A、B中充满0.01
mol/L的KOH溶液后倒立于装有同浓度的KOH溶液的水槽中，断开，闭合、，通直流电，实验现象如图所示：
回答下列问题：
（1）断开，闭合、，通直流电，试管B中产生的气体为___________（填化学式）。
（2）在溶液浸湿的滤纸条中部的液滴处现象为_______________。
（3）断开，闭合、，通直流电较长一段时间后，
KOH溶液的浓度______________（填“变大”“变小”或“不变”）。
（4）电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极。此时切断、，闭合，检流计有指数，此时该装置A试管中电极上发生的反应为______________。
参考答案
1.答案：C
解析：放电时，正极上发生还原反应，发生反应的物质是。
2.答案：B
解析：根据装置图中电流方向可知，a极为阳极、b极为阴极，铁上镀铜时，Cu为阳极、Fe为阴极，电解质溶液可以是溶液，A正确；双液铜锌原电池中，Zn为负极、Cu为正极，原电池工作时，阳离子移向正极、阴离子移向负极，即盐桥中的移向左烧杯，B错误；图③装置是外加电流法防腐，其中钢闸门接外加电源的负极、作阴极，发生还原反应，C正确；图④中两装置均为原电池，左侧装置中Al为负极，电极反应为，右侧装置中Zn为负极，电极反应为，装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的关系为，消耗负极材料的物质的量不同，D正确。
3.答案：D
解析：金属在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子发生还原反应，所以没有氢气生成，A错误；金属的化学腐蚀实质是，是金属直接和氧化剂反应的过程，该过程中没有电流产生，
B错误；金属的化学腐蚀在酸性和碱性条件下均有可能进行，C错误；在潮湿的中性环境中，负极上金属失电子被腐蚀，正极上氧气得电子，即金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀，D正确。
4.答案：D
解析：
a、b相连时，电流由a经导线流向b，则a为正极，b的金属活动性强于a；c、d相连时，电子由d到c，所以c上得电子发生还原反应，故d的金属活动性强于c；a、c相连时，a极上产生大量气泡，a上得电子发生还原反应，所以c上失电子发生氧化反应，故c的金属活劲性强于a；b、d相连时，移向d极，所以d是正极，b是负极，b的金属活动性强于d，所以a、b、c、d四种金属的活动性由强到弱的顺序为b>d>c>a。
5.答案：C
解析：石墨Ⅰ电极上NO发生反应生成，氮元素化合价降低，属于还原反应，A错误；电池工作时向正极移动，即向石墨Ⅰ电极处移动，B错误；石墨Ⅱ为负极，发生还原反应，反应式为，C正确；氮元素化合价由+2价降低为0价，每生成1mol得到4mol电子，则电路中每通过6mol电子，生成1.5mol，D错误。
6.答案：A
解析：左室得电子生成Cu，硫酸根离子浓度相对较大，右室Cu电极失去电子生成，浓度相对较大，所以硫酸根离子通过离子交换膜由左室移向右室，即离子交换膜为阴离子交换膜，A错误；该浓差电池中，左室溶液浓度高，发生反应，因而左室为正极区，右室为负极区，B正确；左室溶液中得电子生成Cu，所以左室流岀的硫酸铜溶液物质的量浓度低于2mol/L，C正确；该浓差电池中，右室为负极区，电极反应式为，所以原电池工作一段时间后右室电极质量减轻，D正确。
7.答案：C
解析：A项，阳极发生氧化反应，电极反应为，正确；B项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气，甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，正确；C项，电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换膜a的是，故离子交换膜a为阳离子交换膜，错误；D项，阴极发生还原反应，电极反应为，当电路中通过2
mol电子的电量时，会有1
mol
生成，正确。
8.答案：D
解析：
A项，甲池是燃料电池，属于原电池，是将化学能转化为电能的装置，乙、丙池属于电解池，是将电能转化为化学能的装置，错误。B项，甲池是燃料电池，通入的电极是电池的负极，发生氧化反应，因电解质是氢氧化钾，所以该电极反应不会生成氢离子，错误。C项，乙中电解足量硫酸铜溶液时，阳极生成氧气，阴极析出金属铜，所以要让电解质溶液在电解后恢复到原浓度，应加入氧化铜，错误。D项，甲池中正极发生的电极反应为，消耗280mL（标准状况下）即0.0125
mol，转移电子的物质的量为0.05mol；丙池中阴极上得电子生成氢气，产生的与结合生成沉淀，则丙池中生成固体的质量为58g/mol×0.025mol=1.45g，正确。
9.答案：A
解析：题图甲构成原电池，题图乙为电解池，b极是正极，电极反应为，所以无气泡冒出，A错误；题图乙中d极上电极反应为，d极附近溶液呈碱性，酚酞遇碱变红，B正确；是原电池的负极，发生氧化反应，c是电解池的阳极，发生氧化反应，所以a、c极上都发生氧化反应，C正确；甲中的铁
是原电池的负极被腐蚀，而乙中的铁是电解池的阴极被保护，所以甲中的铁比乙中的铁更易被腐蚀，D正确。
10.答案：B
解析：由题图知，碳棒与电源正极相连是电解池的阳极，电极反应为，A正确；镀镍铁棒与电源负极相连是电解池的阴极，电极反应为，电解过程中为平衡A、C中的电荷，A中的和C中的分别通过阳离子膜和阴离子膜移向B中，则B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，B错误；因在弱酸性溶液中易发生水解，氧化性：（高浓度）>>（低浓度），为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水的pH，C正确；若将题图中阳离子交换膜去掉，由于先放电，则移向阳极放电：，电解总反应的方程式会发生改变，D正确。
11.答案：C
解析：由，得出负极失电子发生氧化反应，则电极a为电池的负极，A正确；正极得电子发生还原反应，所以电极b上发生的电极反应为，B正确；电路中每通过2
mol电子，则消耗0.5
mol氧气，但该装置将化学能转化为电能，所以电池内部几乎不放出热量，C错误；每17
g
即0.5
mol参与反应，则消耗0.25
mol氧气，根据可知，有1
mol经质子膜进入正极区，D正确。
12.答案：C
解析：该装置属于原电池，将化学能转变为电能，A错误；原电池正极上发生得电子的还原反应，正极的电极反应式为，B错误；每生成1mol，负极就有2mol铝失电子，共失去6mol电子，所以有6mol电子流过负载，C正确；该原电池的总反应为，生成的草酸铝难溶于水，所以随着反应的进行草酸盐浓度保持不变，D错误。
13.答案：B
解析：A项，现有工业合成氨的反应条件是高温、高压、催化剂，则题述方法合成氨条件更为温和，同时可将化学能转化为电能，正确；B项，阴（正）极区，在固氮酶催化作用下发生反应，错误；C项，由B项分析可知正极区被还原为，正确；D项，原电池工作时，质子（）通过交换膜由负极区向正极区移动，正确。
14.答案：A
解析：放电时Pb在负极失电子，电极反应式为,
A正确；充电时铅酸蓄电池的正极要恢复原状，则应该作电解池的阳极，与电源极相连，B错误；放电时得电子，发生还原反应，生成
C错误；充电时的阴极反应式为，D错误。
15.答案：A
解析：正极得电子发生还原反应，电极反应式为，A项错误；在时，铝作负极，溶液中的向Cu电极移动，B项正确；由题图可知，时刻电流方向发生改变，说明电池的负极发生变化，所以时，负极的电极反应式为，C项正确；时，原电池中电子流动方向发生改变是因为Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al的进一步反应，D项正确。
16.答案：（1）a；还原
（2）乙
（3）；
（4）0.5
解析：（1）根据题目提供的总反应方程式可知，
作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极。
（2）电池工作时，向负极移动，即向乙烧杯移动。
（3）甲烧杯中的电极反应式为；乙烧杯中的电极反应式。
（4）溶液中的浓度由变为，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的的物质的量为，故转移的电子为0.1
mol×5=0.5
mol。
17.答案：（1）①④
（2）、
（3）
（4）溶液呈红色，白色沉淀溶解（或大部分溶解）
解析：电解溶液，阴极（A极）上水电离出的放电生成，同时增大，生成，溶液变为黄色；阳极（B极）上水电离出的放电生成，同时增大，生成，溶液仍保持红色；将电解液倒入烧杯内，则与混合，导致沉淀溶解，且溶液恢复红色。
18.答案：（1）①正
②
③2.8
④不变
（2）能；溶液变为，可继续电解溶液，相当于电解水
解析：
（1）①接通电源一段时间后，乙中c电极质量增加，说明c电极表面析出Cu，则该电极为阴极，从而推知M端为电源的负极，N端为电源的正极。②电极b为阳极，用惰性电极电解NaOH溶液，阳极上放电生成，电极反应为。③用惰性电极电解溶液相当于电解水，设电解过程中消耗水的质量为，据电解前后溶质的质量不变可得，解得，则电解过程中消耗水的物质的量为，转移电子的物质的量为0.5mol，故电极b上生成的在标准状况下的体积为。④丙中用情性电极电解溶液相当于电解水，电解过程中增大，但溶液的pH不变。
（2）当电解过程中铜全部析出时，溶液变为溶液，继续电解则为电解溶液，相当于电解水。
19.答案：（1）电解池；原电池
（2）阴极
（3）a；
（4）
（5）Cu；
解析：（1）E、F分别为短周期相邻两种活泼金属中的一种，且E能与NaOH溶液反应，则E是金属铝，所以F是金属镁，乙是原电池，甲是电解池。
（2）铝电极是负极，镁电极是正极，所以D是阴极，C是阳极，B是阴极，A是阳极。
（3）C是阳极，电极反应为，产生的能将氧化为，遇到淀粉变蓝色。
（4）F是正极，溶液呈碱性，所以电极反应为。
（5）当电路中通过0.02
mol电子时，B电极上沉积0.64
g金属X。根据的化学式可知X的化合价为+2价，则转移0.02
mo1电子时生成0.01
mol
X，所以，X为Cu。甲池为电解池，A、B为石墨电极，所以电解溶液的化学方程式为。
20.答案：（1）
（2）紫色向D极方向移动
（3）变大
（4）
解析：断开，闭合、，通直流电，A、B，C、D处是电解原理的应用，依据A、B中气体体积变化分析，电解的是水，A端产生的是氧气，为电解池的阳极，B端产生的是氢气，为电解池的阴极，则a为电源的负极，b为电源正极。
（1）断开，闭合、，通直流电，试管B中产生的气体为氢气。
（2）浸有硫酸钠溶液的滤纸和电极C、D与电源构成了电解池，因为a是负极，b是正极，所以C是阴极，D是阳极，电解质溶液中的钾离子向阴极移动，高锰酸根离子向阳极移动，则紫色向D极方向移动；电解质溶液中氢离子和氢氧根离子放电，所以在两极上都产生气体。
（3）电解KOH溶液时，实际上是电解水，KOH不参加反应，所以KOH的物质的量不变，水的量减少，导致KOH溶液的浓度增大。
（4）A、B中均有气体包围电极，此时切断、，闭合，检流计有指数，说明构成原电池，有氢气的电极是负极，有氧气的电极是正极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子。
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