2020高考化学一轮单元训练第十二章电化学基础A卷（含解析）.doc

1 第十二单元 电化学基础 注意事项： 1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形 码粘贴在答题卡上的指定位置。 2．选择题的作答：每小题选出答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂 黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草 稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。 可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 N 14 O 16 P 31 S 32 Cl 35.5 Cu 64 Zn 65 一、选择题（每小题 3 分，共 48 分） 1．课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池 的组成。下列结论错误的是 A．原电池是将化学能转化成电能的装置 B．原电池由电极、电解质溶液和导线等组成 C．图中 a 极为铝条、b 极为锌片时，导线中会产生电流 D．图中 a 极为锌片、b 极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片 2．化学反应中通常伴随着能量变化，下列说法中错误的是 A．煤燃烧时将部分化学能转化为热能 B．电解熔融 Al2O3 时将部分化学能转化为电能 C．炸药爆炸时将部分化学能转化为动能 D．镁条燃烧时将部分化学能转化为光能 3．原电池电极的“正”与“负”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 中正确的是 A．由 Fe、Cu 和 FeCl3 溶液组成的原电池中，负极反应式为：Cu－2e−=Cu2+ B．由 Al、Cu 和稀硫酸组成的原电池中，负极反应式为：Cu－2e−=Cu2+ C．由 Al、Mg 和 NaOH 溶液组成的原电池中，负极反应式为：Al＋4OH−－3e−=AlO−2＋2H2O D．由 Al、Cu 和浓 HNO3 溶液组成的原电池中，负极反应式为：Al－3e−=Al3+ 4．a、b、c、d、e 五种金属，将 a 与 b 用导线接起来浸入电解质溶液中，a 金属溶解；将 a、d 分别投入等浓度的盐酸中，d 比 a 反应强烈；将铜浸入 b 的盐溶液里，无明显变化，把铜浸入 c 的 盐溶液里，有 c 析出；将 a 与 e 用导线连接浸入电解质溶液中，电子沿导线流向 a。则活动性顺序 为 A．a＞c＞e＞d＞b B．d＞a＞b＞c＞e C．d＞b＞a＞c＞e D．e＞d＞a＞b＞c 5．肼(N2H4)空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是 20%～30%的 KOH 溶液。下列说法 不正确的是 A．该电池放电时，通入肼的一极为负极 B．电池每释放 1mol N2 转移的电子数为 4NA C．通入空气的一极的电极反应式是 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．电池工作一段时间后，电解质溶液的 pH 将不变 6．下列图示中关于铜电极的连接错误的是 7．宇宙飞船配备的高效 MCPC 型燃料电池可同时供应电和水蒸气，所用燃料为氢气，电解质为 熔融的碳酸钾，已知该电池的总反应为 2H2＋O2===2H2O，负极反应为 H2＋CO2－3 －2e－===CO2↑＋H2O， 则下列推断中，正确的是 A．电池工作时，CO 2－3 向负极移动 B．电池放电时，外电路电子由通氧气的正极流向通氢气的负极 C．正极的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O D．通氧气的电极为正极，发生氧化反应 8.硼化钒(VB2)—空气电池是目前储电能力最强的电池，电池结构示意图如图，该电池工作时总 反应为 4VB2＋11O2===4B2O3＋2V2O5，下列说法正确的是 A．电极 a 为电池负极，发生还原反应 B．每消耗 1mol VB2 转移 6mol 电子 C．电池工作时，OH－向电极 a 移动 D．VB2 极发生的电极反应式为 2VB2＋22OH－－22e－===V2O5＋2B2O3＋11H2O 9．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内的物质)，能使溶 液恢复到原来的成分和浓度的是2 A．AgNO3[AgNO3]　　　 B．NaOH[H2O] C．KCl[KCl]　　　 D．CuSO4[Cu(OH)2] 10．银锌（Ag—Zn）可充电电池广泛用做各种电子仪器的电源，电解质为 KOH。其电池总反应 式为 Ag2O+Zn+H2O 2Ag+Zn(OH)2，下列说法正确的是 A．放电时 Ag2O 参与反应的电极为负极 B．放电时正极附近的 pH 逐渐减小 C．充电时阴极的电极反应为：Zn(OH)2+2e－＝Zn+2OH－ D．充电时每生成 1mol Ag2O 转移 1mol 电子 11．如图 A 为碱性硼化钒(VB2)—空气电池示意图，两极用离子交换膜隔开，VB2 放电时生成两 种氧化物。若用该电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液，实验装置如图 B 所示。则下列说法错 误的是 A．碱性硼化钒(VB2)—空气电池中使用阴离子交换膜 B．外电路中电子由 VB2 电极流向 c 电极 C．电解过程中，b 电极表面产生的气体可以收集后充入 A 池中的电极循环利用 D．VB2 电极发生的电极反应为 2VB2－22e－＋11H2O===V2O5＋2B2O3＋22H＋ 12．一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=4H++ CH3COOH，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 0.4mol 电子转移，则在标准状况下消耗 4.48L 氧气 C．乙醇所在的电极发生了氧化反应 D．正极上发生的反应为：O2+4e−+2H2O=4OH− 13．甲、乙两个电解池均以 Pt 为电极且互相串联。甲池盛有 AgNO3 溶液，乙池盛有一定量的某 盐溶液，通电一段时间后，测得甲池阴极质量增加 2.16g，乙池电极析出 0.24g 金属，则乙池中溶 质可能是 A．CuSO4　　　B．MgSO4 C．Al(NO3)3　　　D．Na2SO4 14．H2S 是一种剧毒气体，对 H2S 废气资源化利用的途径之一是回收能量并得到单质硫。如图为 质子膜 H2S 燃料电池的示意图。下列说法正确的是 A．电极 a 发生还原反应 B．当电路中通过 4mol 电子时，有 4mol H+经质子膜进入负极区 C．电池总反应为：2H2S＋3O2 =2SO2＋2H2O D．电极 b 的电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋=2H2O 15.H2S 废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。反应原理为 2H2S(g)＋O2(g)===S2(s) ＋2H2O(l)　ΔH＝－632kJ·mol－1。如图为质子膜 H2S 燃料电池的示意图。下列说法正确的是 A．电极 a 为电池的正极 B．电极 b 上发生的电极反应为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．电路中每流过 4mol 电子，电池内部释放 632 kJ 热能 D．每 17 g H2S 参与反应，有 1mol H＋经质子膜进入正极区 16．用 Na2SO3 溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种 新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不 正确的是 A．X 为直流电源的负极，Y 为直流电源的正极 B．阳极区 pH 增大 C．图中的 b>a D．该过程中的产品主要为 H2SO4 和 H2 二、非选择题（共 6 小题，52 分）3 17．根据下列原电池的装置图，回答问题： (1)若 C 为稀 H2SO4 溶液，电流表指针发生偏转，B 电极材料为 Fe 且作负极，则 A 电极上发生的 电极反应式为__________________________；反应进行一段时间后溶液 C 的 pH 将________(填“升 高”“降低”或“基本不变”)。 (2)若需将反应：Cu＋2Fe 3+=Cu2+＋2Fe2+设计成如上图所示的原电池装置，则负极 A 极材料为 ____________，正极 B 极材料为____________，溶液 C 为____________。 (3)用 CH4 和 O2 组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下： ①则电极 b 是____(填“正极”或“负极”)，电极 a 的反应方程式为_______________。 ②若线路中转移 2mol 电子，则上述燃料电池消耗的 O2 在标准状况下的体积为____L。 19．电化学应用广泛。请回答下列问题： （1）自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池。若电池放电时的反应式为：2Cu＋2H2SO4＋O2= 2CuSO4＋2H2O，该电池的负极材料为_______；正极的电极反应式为____________。 （2）燃料电池和二次电池的应用非常广泛。 ①如图为甲烷燃料电池的示意图，则负极的电极反应式为_____________________； ②铅蓄电池为生活中常用的二次电池。放电时的反应为：PbO2 +Pb+2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O，铅蓄 电池负极的电极反应式为_____；充电时，铅蓄电池的 PbO2 极应与外加直流电源的____极相连。 （3）以铅蓄电池为电源精炼粗铜(含 Fe、Pb、Ag、Au 及其他不反应物质)时，以硫酸铜溶液为 电解质溶液，粗铜做____极；精炼一段时间后，当阴极增重 128 g 时，铅蓄电池参加反应的硫酸的 物质的量为____mol。 19．(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图 1 是高铁电池的模拟实验装置： ①该电池放电时正极的电极反应式为_______________________________________；若维持电 流强度为 1 A，电池工作十分钟，理论消耗 Zn________g(已知 F＝96500C·mol－1)。 ②盐桥中盛有饱和 KCl 溶液，此盐桥中氯离子向______(填“左”或“右”)移动；若用阳离子 交换膜代替盐桥，则钾离子向________(填“左”或“右”)移动。 ③图 2 为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 ________________________________________________________________。 (2)有人设想以 N2 和 H2 为反应物，以溶有 A 的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能， 又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是_______________，A 是________。 (3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中 CO 的浓度，其装置如图所示。该电池中 O2−可以在固体 介质 NASICON(固溶体)内自由移动，工作时 O 2−的移动方向________(填“从 a 到 b”或“从 b 到 a”)，负极发生的电极反应式为__________________________。 20．Ⅰ.用图 1 所示装置实验，U 形管中 a 为 25mL CuSO4 溶液，X、Y 为电极。 (1)若 X 为铁，Y 为纯铜，则该装置所示意的是工业上常见的________池，阳极反应式为 ___________________________________________。 (2)若 X 为纯铜，Y 为含有 Zn、Ag、C 等杂质的粗铜，则该图所示意的是工业上常见的 ____________装置。反应过程中，a 溶液的浓度________发生变化(填“会”或“不会”)。4 Ⅱ.现代氯碱工业常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分，以避免电解产物之间发生二次反应。 图 2 为电解槽示意图。 (3)阳离子交换膜，只允许溶液中的______通过(填标号)。 ①H2　②Cl2　③H＋　④Cl－　⑤Na＋　⑥OH－ (4)写出阳极的电极反应式：___________________________________。 (5)已知电解槽每小时加入 10%的氢氧化钠溶液 10 kg，每小时能收集到标准状况下氢气 896 L， 而且两边的水不能自由流通。则理论上： ①电解后流出的氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为________________________。 ②通过导线的电量为________________。(已知NA＝6.02×1023 mol－1，电子电荷为 1.60×10－19 C) 21．（1）某原电池装置如图所示，电池总反应为 2Ag＋Cl2＝2AgCl。 ①正极反应为_________。 ②当电路中转移 0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少______mol 离子。 （2）最近我国科学家设计了一种 CO2+H2S 协同转化装置，实现对天然气中 CO2 和 H2S 的高效去 除。示意图如图所示，其中电极分别为 ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的 ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区 发生反应为：①EDTA-Fe2+-e−=EDTA-Fe3+；②2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+ 该装置工作时，阴极的电极反应：_________；协同转化总反应：___________；若采用 Fe3+/Fe2+ 取代 EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为_______性（碱性、中性、酸性） （3）以石墨为电极，电解 Pb(NO3)2 溶液制备 PbO2，若电解过程中以铅蓄电池为电源，当电解装 置中阳极增重 23.9g 时(忽略副反应)，理论上蓄电池正极极增重______g。 （4）电化学降解法可用于处理酸性硝酸盐污水，设计一电解池（如图所示）。 若电解过程中 转移了 2mol 电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm 左－Δm 右)为____g。1 单元训练金卷·高三·化学卷（A） 第十二单元 电化学基础 答 案 一、选择题（每小题 3 分，共 48 分） 1．【答案】D 【解析】原电池是将化学能转化成电能的装置，A 正确；原电池由电极、电解质溶液和导线等 组成，B 正确；图中 a 极为铝条、b 极为锌片时，构成原电池，导线中会产生电流，C 正确；图中 a 极为锌片、b 极为铜片时，锌片作负极，电子由锌片通过导线流向铜片，D 错误。 2．【答案】B 【解析】A．煤燃烧时部分化学能转化为热能，还有光能，烧煤取暖证明了这一点，故 A 正确； B．电解熔融 Al2O3 时是将电能转化为化学能，故 B 错误；C．炸药爆炸过程中，化学能转化为热能、 动能、光能等，故 C 正确；D．镁条燃烧时发光、放热，即部分化学能转化为光能和热能，故 D 正确； 故答案为 B。 3．【答案】C 【解析】前两项都按常规，应该是活泼金属作负极；C 项中 Al 能与 NaOH 溶液反应，作负极。D 项中 Al 在浓 HNO3 中钝化，Cu 能与浓 HNO3 溶液反应，Cu 作负极。 4．【答案】D 【解析】将 a 与 b 用导线接起来，浸入电解质溶液中，a 金属溶解，a 为负极，则活动性 a＞b， 将 a、d 分别投入等浓度的盐酸中，d 比 a 反应强烈，可知活动性 d＞a；将铜浸入 b 的盐溶液里，无 明显变化，把铜浸入 c 的盐溶液里，有 c 析出，可知活动性 b＞Cu＞c；将 a 与 e 用导线连接浸入电 解质溶液中，电子沿导线流向 a，则金属活动性 e＞a，则活动性顺序由强到弱为 e＞d＞a＞b＞c。 故选 D。 5．【答案】D　 【解析】该电池中肼是燃料，在负极通入，A 正确；肼中氮元素的化合价是－2 价，氧化产物是 N2，负极反应为 N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2↑，所以每释放 1mol N2 转移的电子数为 4NA，B 正确； 通入空气的一极为正极，正极上 O2 发生还原反应，反应式是 O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C 正确；电池 总反应为 N2H4＋O2===N2↑＋2H2O，反应生成水，溶液浓度降低，KOH 溶液的 pH 将降低，D 错。 6．【答案】C　 【解析】A 项，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，连接正确；B 项，电解精炼铜，粗铜作阳极， 纯铜作阴极，连接正确；C 项，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误；D 项，电解氯化 铜溶液，铜作阴极，石墨作阳极，连接正确。 7．【答案】A　 【解析】A 项，电池放电时，电解质中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，所以 CO 2－3 向负 极移动，正确；B 项，原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极，即电子从通入氢气的负极沿导 线流向通入氧气的正极，错误；C 项，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反 应式为 O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3 ，错误；D 项，燃料电池中，通入燃料的电极是负极，通入氧化剂的 电极是正极，正极上得电子发生还原反应，所以该燃料电池中，通入氢气的电极是负极，通入氧气 的电极是正极，正极上得电子发生还原反应，错误。 8．【答案】D　 【解析】由题图可知，空气通入电极 a，显然电极 a 为正极，发生还原反应，A 错误；4mol VB2 发生反应时消耗 11mol O2，同时转移 44mol 电子，故消耗 1mol VB2 时转移 11mol 电子，B 错误；电池 工作时，阴离子(OH－)向负极(VB2 极)移动，C 错误；正极反应式为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－，用总反 应式减去正极反应式的 11 倍即得负极反应式，故 VB2 在负极上发生氧化反应，电极反应式为 2VB2＋ 22OH－－22e－===V2O5＋2B2O3＋11H2O，D 正确。 9．【答案】B　 【解析】A 项：4AgNO3＋2H2O =====通电 4Ag＋O2↑＋4HNO3，脱离反应体系的物质是 4Ag＋O2，相当 于 2Ag2O，加入适量 Ag2O 才能复原(加入 AgNO3，会使 NO －3 的量增加)；B 项：2H 2O =====通电 2H2↑＋ O2↑，脱离反应体系的是 2H2＋O2，相当于 2H2O，加入适量水可以复原；C 项：2KCl＋2H2O =====通电 2KOH ＋H2↑＋Cl2↑，脱离反应体系的是 H2＋Cl2，相当于 2HCl，通入适量 HCl 气体才能复原(加入盐酸时， 同时也增加了水)；D 项：2CuSO4＋2H2O =====通电 2H2SO4＋2Cu＋O2↑，脱离反应体系的是 2Cu＋O2，相当 于 2CuO，加入适量 CuO 可以复原。 10．【答案】C 【解析】放电时，该装置是原电池，负极上锌失电子发生氧化反应，正极上氧化银得电子发生 还原反应；充电时，阴极上氢氧化锌得电子发生还原反应，阳极上银失电子发生氧化反应，据此分 析作答。A．放电时，氧化银得电子发生还原反应，所以 Ag2O 参与反应的电极为正极，A 项错误； B．放电时，正极上的反应式为：Ag2O+H2O+2e−=2Ag+2OH−，所以正极附近溶液的 pH 增大，B 项错误； C．充电时，阴极上氢氧化锌得电子发生还原反应，所以该电极反应为：Zn(OH)2+2e−=Zn+2OH−，C 项 正确；D．根据电池反应式知，充电时时每生成 1mol Ag2O 转移 2mol 电子，D 项错误；选 C。 11．【答案】D　 【解析】硼化钒—空气燃料电池中，VB2 在负极失电子，氧气在正极得电子，电池总反应为 4VB22 ＋11O2===4B2O3＋2V2O5，VB2 放电时生成两种氧化物，氧化物会和酸反应，所以电池中使用阴离子交 换膜，故 A 正确；VB2 极是负极，外电路中电子由 VB2 电极流向阴极 c 电极，故 B 正确；电解过程中，b 电极是阳极，该电极表面产生的气体是氧气，可以收集后充入 A 池中的电极循环利用，故 C 正确；负 极上是 VB2 失电子发生氧化反应，因在碱性环境中，VB2 极发生的电极反应为 2VB2＋22OH−－ 22e−===V2O5＋2B2O3＋11H2O，故 D 错误。 12．【答案】C 【解析】酸性乙醇燃料电池的负极反应为：CH3CH2OH-4e−+H2O=CH3COOH+4H+，正极应为 O2 得电子 被还原，电极反应式为：O2+4e−+4H+=2H2O，正负极相加可得电池的总反应式为：CH3CH2OH+ O2=CH3COOH+H2O，可根据电极反应式判断离子和电子的转移问题。A.原电池中，阳离子向正极移动， A 错误；B.氧气得电子被还原，化合价由 0 价降低到-2 价，若有 0.4mol 电子转移，则应有 0.1mol 氧气被还原，在标准状况下的体积为 2.24L，B 错误；C.酸性乙醇燃料电池的负极反应为：CH3CH2OH- 4e−+H2O=CH3COOH+4H+，可知乙醇被氧化生成乙酸和水发生氧化反应，C 正确；D.在燃料电池中，氧气 在正极得电子被还原生成水，正极反应式为：O2+4e−+4H+=2H2O，溶液为酸性，不能产生 OH−，D 错误； 故合理选项是 C。 13．【答案】A　 【解析】Pt 为惰性电极，电解各种盐溶液时，阳离子在阴极放电，阳离子的放电顺序为 Cu2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+，乙池中的溶质若为 MgSO4、Al(NO3)3 或 Na2SO4，电解过程中阴极不会析出金属， 故乙池中的溶质只能为 CuSO4。甲、乙两个电解池串联，通过各个电极的电子数相等。甲、乙两池的 阴极分别发生的反应为 2Ag+＋2e－===2Ag、Cu2+＋2e－===Cu，则存在关系式：2Ag～2e－～Cu，n(Cu)＝ 1 2n(Ag)＝ 1 2× 2.16 g 108 g·mol－1＝0.01mol，故乙池中析出金属 Cu 的质量为 m(Cu)＝0.01 mol×64 g·mol－1＝0.64 g，但实际上仅析出 0.24g Cu，这说明 CuSO 4 的量不足，还发生反应：2H+＋2e－ ===H2↑。 14. 【答案】D 【解析】从图上可以看出，该燃料电池通入 H2S 生成 S2 的电极发生失电子的氧化反应，为负极， 通入氧气生成水的一极为正极，发生还原反应。A．电极 a 实现了由 H2S 变为 S2，发生了氧化反应， A 项错误；B．在内电路中，质子应向正极区移动，B 项错误；C．图示明确给出了氧化产物是 S2，不 是 SO2，C 项错误；D．由于使用的是质子固体电解质膜，正极发生的反应为：O2＋4e－＋4H＋=2H2O， D 项正确；所以答案选择 D 项。 15．【答案】D　 【解析】由 2H2S＋O2===S2＋2H2O 得出负极 H2S 失电子发生氧化反应，则 a 为电池的负极，故 A 错误；正极 O2 得电子发生还原反应，所以电极 b 上发生的电极反应为 O2＋4H+＋4e－===2H2O，故 B 错 误；电路中每流过 4 mol 电子，则消耗 1 mol 氧气，但该装置将化学能转化为电能，所以电池内部几 乎不放出热能，故 C 错误；每 17g 即 17 g 34 g·mol－1＝0.5mol H2S 参与反应，则消耗 0.25mol 氧气， 则根据 O2＋4H+＋4e－===2H2O 可知，有 1 mol H＋经质子膜进入正极区，故 D 正确。 16．【答案】B 【解析】由图可知与 X 电极相连的电极区发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，所以 Pt(Ⅰ)为阴 极，X 为直流电源的负极，Y 为直流电源的正极，A 正确。在阴极区由于发生反应 2H＋＋2e－=H2↑， 破坏了附近的水的电离平衡，水继续电离，最终导致阴极区的 c(OH－)增大，pH 增大，溶液碱性增强； 在阳极区，发生反应 SO2－3 －2e－＋H2O===SO2－4 ＋2H＋，HSO－3 －2e-＋H2O=SO2－4 ＋3H＋，溶液中的 c(H+) 增大，溶液的酸性增强，pH 减小，B 错误。根据 B 选项的分析可知在阳极区由于不断产生硫酸，所 以产生的硫酸的浓度比加入的硫酸的浓度要大，C 正确。在反应的过程中，阳极区不断产生 H2SO4， 阴极区不断产生 H2，阴极区得到的 Na2SO3 溶液则循环使用，因此该过程中的产品主要为 H2SO4 和 H2， D 正确。 二、非选择题（共 52 分） 17．【答案】(1)2H+＋2e－===H2↑　升高　 (2)Cu　石墨(或比铜活泼性弱的金属)　含 Fe3+的溶液 (3)①正极　CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H+ ②11.2 【解析】(1)若 C 为稀 H2SO4 溶液，电流表指针发生偏转，B 电极材料为 Fe 且作负极，电极反应 式为 Fe－2e－===Fe2＋，A 电极为正极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应式为 2H＋＋2e－ ===H2↑；氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，溶液 pH 升高。(2)将反应 Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2 ＋设计成如题图所示的原电池装置，Cu 元素的化合价由 0 价升高到＋2 价，失电子作原电池的负极， 则负极 A 极材料为 Cu，正极 B 极材料为石墨或比铜活泼性弱的金属，Fe3＋在正极得电子发生还原反 应，溶液 C 用可溶性铁盐，即含 Fe3＋的溶液。(3)①根据甲烷燃料电池的结构示意图可知，电子流 出的电极为负极，a 为负极，b 为正极，在燃料电池中，氧气在正极得电子发生还原反应，甲烷在负 极失电子发生氧化反应，所以电极 a 的反应方程式为 CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H+。②根据正极电极 反应式：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，可知线路中转移 2mol 电子时，消耗的 O2 为 0.5mol，在标准状况下 的体积为 0.5 mol×22.4L/mol＝11.2 L。 18．【答案】（1）铜或 Cu O2+4e−+4H+=2H2O （2）CH4+10OH−-8e−=CO2−3 +7H2O Pb +SO2−4 -2e−=PbSO4 正 （3）阳 4 【解析】（1）原电池中负极失去电子，发生氧化反应，化合价升高，根据总反应知，Cu 化合3 价升高，则该电池的负极材料为 Cu；正极得电子，发生还原反应，正极的电极反应式为：O2+4e−+4H+ =2H2O；（2）①如图所示该电池为碱性燃料电池，甲烷作负极，失电子后结合氢氧根生成碳酸根， 则负极的电极反应式为：CH4+10OH−-8e−=CO2−3 +7H2O；②根据总反应分析知，放电时，铅蓄电池负极失 去电子，化合价升高，电极反应式为：Pb +SO2−4 -2e−=PbSO4；充电时，铅蓄电池的 PbO2 极要转化为 Pb，发生还原反应，所以应与外加直流电源的正极相连；（3）精炼时，粗铜要被溶解发生氧化反应， 所以做阳极；当阴极增重 128 g 时，n(Cu)= =2mol，阴极电极反应为 Cu2++2e-=Cu，由总反应 PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O~2e−得：n(硫酸)=n(e−)=2mol×2=4mol。 19．【答案】(1)①FeO2－4 ＋4H2O＋3e−=Fe(OH)3↓＋5OH－　0.2　②右　左　③使用时间长、工 作电压稳定 (2)N2＋8H＋＋6e－=2NH＋4 　氯化铵 (3)从 b 到 a　CO＋O2－－2e－=CO2 【解析】(1)①放电时石墨为正极，高铁酸钾在正极上发生还原反应，电极反应式为 FeO2－4 ＋4H2O ＋3e －===Fe(OH)3↓＋5OH －；若维持电流强度为 1A，电池工作十分钟，转移电子的物质的量为 1×10×60÷96500＝0.0062mol。理论消耗 Zn 的质量为 0.0062mol÷2×65g·mol－1≈0.2g。②电池 工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动；若用阳离子交换膜代替 盐桥，则钾离子向左移动。③由题图中高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，可知高铁电池 的优点有使用时间长、工作电压稳定。(2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失电子在负 极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为 N2＋8H＋＋6e－===2NH＋4 ，氨气 与 HCl 反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液。(3)工作时电极 b 作正极，O2－由电极 b 移向 电极 a；该装置是原电池，通入一氧化碳的电极 a 是负极，负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应， 电极反应式为 CO＋O2－－2e－===CO2。 20．【答案】(1)电镀　Cu－2e－===Cu2＋ (2)铜的电解精炼　会　 (3)③⑤ (4)2Cl－－2e－===Cl2↑　 (5)①35.7%　②7.71×106 C 【解析】(3)阳离子交换膜，只允许阳离子通过，所以 H＋、Na＋可以通过。(5)m(NaOH)原＝10 kg×10%＝1kg。在阴极区，H＋放出，但又有 Na＋移来，引起阴极区增重，所以有 2H2O→H2～2NaOH～ 增重 2[M(Na)－M(H)]～转移 2e－ 22.4 L 896 L ＝ 2 × 40 g mNaOH生成＝ 2 × 22 g m溶液增＝ 2 × 6.02 × 1023 × 1.6 × 10－19 C Q 解得 m(NaOH)生成＝3 200 g＝3.2 kg，m(溶液)增＝1 760 g＝1.76 kg，Q≈7.71×106 C，故 w(NaOH) ＝ mNaOH原＋mNaOH生成 m溶液原＋m溶液增 ×100%＝ 1 kg＋3.2 kg 10 kg＋1.76 kg×100%≈35.7%。 21．【答案】（1）Cl2+2e−=2Cl− 0.02 （2）CO2+2H++2e−=CO+H2O CO2+H2S=CO+H2O+S 酸性 （3）6.4 （4）14.4 【解析】（1）①根据电池总反应为 2Ag+Cl2═2AgCl 可知，氯气在正极上得电子生成氯离子， 电极反应式为 Cl2+2e−═2Cl−，故答案为：Cl2+2e−═2Cl−；②放电时，当电路中转移 0.01mol e−时， 交换膜左侧的电极放电产生 0.01molAg＋，与电解质中的 0.01molCl−结合生成 AgCl 沉淀，同时约有 0.01mol H＋通过阳离子交换膜转移到右侧溶液中，则交换膜左侧溶液中约减少 0.02mol 离子，故答 案为：0.02；（2）石墨烯失电子作阳极，ZnO@石墨烯作阴极，CO2 被还原生成 CO，电极反应式为 CO2+2H++2e−=CO+H2O；石墨烯失电子作阳极，阳极 Fe2+失电子生成 Fe3+，Fe3+继续与 H2S 反应生成 Fe2+ 与 S，故协同转化总反应为 CO2+H2S=CO+H2O+S，Fe2+、Fe3+易水解，只能在酸性条件下存在，故答案 为：CO2+2H++2e-=CO+H2O；CO2+H2S=CO+H2O+S；酸性；（3）电解 Pb(NO3)2 溶液制备 PbO2 时，阳极上铅 离子失电子发生氧化反应生成二氧化铅，电极反应式为 Pb2++2H2O-2e−=PbO2↓ +4H+，23.9g PbO2 的物质的量为 0.1mol，反应转移的电子数目为 0.2mol，蓄电池正极为 PbO2，PbO2 得电子发生还原反应生成电极反应式为 PbO2+2e−+4H++SO2−4 =PbSO4+2H2O，由电极反应式可知，当 PbO2 得到 2mol 电子时，正极增重 64g，则反应转移的电子数目为 0.2mol，正极增重 6.4g，故答案为： 6.4；（4）转移 2mol 电子时，阳极（阳极反应为 H2O 失电子氧化为 O2 和 H+）消耗 1mol 水，产生 2mol H+进入阴极室，阳极室质量减少 18g；阴极的电极反应式为 2NO3-+6H++10e−=N2↑+6OH−，转移 2mol 电 子，阴极室中放出 0.2mol N2（5.6g），同时有 2mol H+（2g）进入阴极室，因此阴极室质量减少 3.6g，故膜两侧电解液的质量变化差（△m 左-△m 右）=18g-3.6g=14.4g，故答案为：14.4。 128g 64g/mol