1、化学能与电能的转化(建议用时：40分钟)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2Cl2e=Cl2B铅蓄电池放电时的正极反应式为Pb2eSO=PbSO4C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只有Cu2e=Cu2D钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe2e=Fe2A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2Cl2e=Cl2，A项正确；铅蓄电池放电时的正极反应式为PbO24HSO2e=PbSO42H2O，负极反应式为Pb2eSO=PbS
2、O4，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除Cu2e=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Fe2e=Fe2，D项错误。2某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为Al，其他均为Cu，则下列说法正确的是()A电流方向：电极电极B电极发生还原反应C电极逐渐溶解D电极的电极反应：Cu22e=CuA当多个电化学装置串联时，两电极材料活泼性相差大的作原电池，其他作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。A项，电子移动方向：电极电极，电流方向与电子移动方向相反，正确；B项，原电池负极在工作中失电子，被氧化，发
3、生氧化反应，错误；C项，原电池正极为得电子一极，铜离子在电极上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，错误；D项，电解池中阳极为非惰性电极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极为正极，因此电极为电解池的阳极，其电极反应式为Cu2e=Cu2，错误。3研究小组进行如下表所示的原电池实验：实验编号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实验中，左侧的铜被腐蚀C实验中，连接装置
4、5分钟后，左侧电极的电极反应式为：2H2e=H2D实验和实验中，均有O2得电子的反应发生D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，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，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，实验中左侧铜没有被腐蚀，右侧铜被腐蚀，B项错误；实验中连接好装置，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Fe2e=Fe2，C项错误；实验左侧电极反应式为O24H4e=2H2O，实验5 min后，右侧
5、铁片电极反应式为O22H2O4e=4OH，均是吸氧腐蚀，D项正确。4(2019全国卷)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H22MV2=2H2MVC正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动BA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MVe=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H
6、22MV2=2H2MV，错误；C项，右端电极反应式为MV2e=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，内电路中H通过交换膜由负极区向正极区移动，正确。5以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解CuSO4溶液，装置如图。若一段时间后Y电极上有6.4 g红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是()Aa为铅蓄电池的负极B电解过程中SO向右侧移动C电解结束时，左侧溶液质量增重8 gD铅蓄电池工作时，正极电极反应式为：PbSO42e=PbSOCY极有Cu析出，发生还原反应，Y极为阴极，故b为负极，a为正极，A错误；电解过程中阴离子向阳极移动，B错误；阴极反应式为Cu22
7、e=Cu，阳极反应式为4OH4e=O22H2O，当有6.4 g Cu析出时，转移0.2 mol e，左侧生成1.6 g O2，同时有0.1 mol (9.6 g) SO进入左侧，则左侧质量净增加9.6 g1.6 g8 g，C正确；铅蓄电池的负极是Pb，正极是PbO2，正极反应式为PbO22e4HSO=PbSO42H2O，D错误。6下列叙述中正确的是()图一图二ACu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图一所示，石墨电极上产生氢气，铜电极发生氧化反应B图一中当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成C图二装置中发生反应：Cu2Fe3=Cu22
8、Fe2，X极是负极，Y极材料可以是铜D如图二，盐桥的作用是传递电荷以维持电荷平衡，Fe3经过盐桥进入左侧烧杯中A根据电解总反应：2CuH2O=Cu2OH2可知金属铜为阳极材料，Cu失电子发生氧化反应，石墨为阴极材料，阴极上H得电子生成氢气，故A正确；2 mol Cu失去2 mol电子生成1 mol Cu2O，所以当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，故B错误；已知Cu2Fe3=Cu22Fe2，则该原电池中Cu失电子作负极，即X为Cu，若Y为铜，会与Fe3直接反应，故C错误；原电池中阳离子向正极移动，盐桥的作用是传递电荷以维持电荷平衡，右侧为正极，所以Fe3在右侧烧杯中
9、不向左移动，故D错误。7某干电池的工作原理如图所示，总反应为：Zn2NH=Zn22NH3H2，下列说法正确的是()A石墨为电池的负极B电池工作时NH被氧化C实现了电能向化学能转化D电子由Zn电极经外电路流向石墨电极DA根据电池反应式知，Zn失电子作负极，石墨作正极，A错误；B放电时，铵根离子得电子被还原，发生还原反应，B错误；C该装置是原电池，将化学能转化为电能，C错误；D放电时，电子从负极Zn沿导线流向正极石墨，D正确；故合理选项是D。8(2019全国卷)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3DZn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3DZnNiOO
10、H二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)2NiOOH(s)H2O(l) ZnO(s)2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是()A三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高B充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)C放电时负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)D放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区DA项，三维多孔海绵状Zn为多孔结构，具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高，正确；B项，二次电池充电时作为电解池使用，阳极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，阳极反应为Ni(OH)2(s)OH(aq
11、)e=NiOOH(s)H2O(l)，正确；C项，二次电池放电时作为原电池使用，负极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，由电池总反应可知负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)，正确；D项，二次电池放电时作为原电池使用，阴离子从正极区向负极区移动，错误。9（双选）用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，模拟装置如图所示。下列说法正确的是()A阳极室溶液由无色变成浅绿色B阴极的电极反应式为4OH4e=2H2OO2C电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高D电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4AC阳极上Fe发生氧化反应，溶液由无色变为浅绿
12、色，A项正确；阴极上H发生还原反应：2H2e=H2，B项错误；根据阴极上电极反应，阴极消耗H，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C项正确；电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，NH与OH反应生成NH3H2O，因此阴极室溶液中溶质除(NH4)3PO4外，还可能有NH3H2O，D项错误。10最近英国斯特莱斯克莱德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)23O2=2CO22N24H2OD该成果可用于航天空间站中发电和废物处理BA由装置可知左侧通尿
13、液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)23O2=2CO22N24H2O，故C正确；D该装置可实现废物处理，同时可以产生电能利用，故D正确。11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_
14、。(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)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。(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”)。解析(1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应式为CH3OH6e8OH=CO6H2O。(2)乙池中电解AgNO3溶液，其中C作阳极，Ag作阴极，总反应式为4AgNO32H2O4AgO24HNO3。(3)根
15、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 L0.28 L280 mL，m(Cu)64 g1.60 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2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，则溶液pH增大，而甲中总反应为2CH3OH3O24KOH2K2CO36H2O，溶液pH减小。答案(1)原电池CH3OH6e8OH=CO6H2O(2)阳极4AgNO32H2O4AgO24HNO3(3)280D1.60(4)减小增大12(1)氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_。(2)FeSO4在一定条件下可制得
16、FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4LiFeS2=Fe2Li2S，正极反应式是_。(3)如图所示原电池正极的反应式为_。(4)酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可以得到多种化工原料。该电池的正极反应式为_，电池反应的离子方程式为_。解析(1)碱性氢氧燃料电池的负极反应式为H22OH2e=2H2O。(2)正极发生的反应是还原反应，即得电子，故参加反应的物质应是FeS2，又知最后生成铁单质和S2，故正极反应式为FeS
17、24e=Fe2S2。(3)该原电池的实质是Cu与银离子发生置换反应生成Ag单质，所以正极是生成Ag单质的还原反应。(4)酸性锌锰干电池外壳为金属锌，锌是负极，电极反应式为Zn2e2NH=Zn(NH3)2H。中间是碳棒，碳棒是正极，二氧化锰得到电子，则正极电极反应式为2MnO22e2H=2MnOOH，总反应式为Zn2MnO22NH=Zn(NH3)222MnOOH。答案(1)H22OH2e=2H2O(2)FeS24e=Fe2S2(或FeS24Li4e=Fe2Li2S)(3)Age=Ag(4)2MnO22e2H=2MnOOHZn2MnO22NH=Zn(NH3)222MnOOH13金属铝在现代生产和日
18、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。金属铝在_(填电极名称)生成。电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_。(2)英国自然杂志近期报道了一种新型可充铝离子电池，以金属铝和石墨为电极，用AlCl和有机阳离子构成电解质溶液，其放电工作原理如图所示。电池放电时负极的电极反应式为_。充电时有机阳离子向_电极移动(填“铝”或“石墨”)。解析(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，故答案为：阴极；电解熔融氧化铝时，在阳极上氧离子失电子产生氧气，氧气可以和碳单质之间反应，导致电解过程中作阳极的石墨易消耗，故答案为：石墨电极被阳极上产生的O2氧化；(2)由示意图可知放电时铝是活泼的金属，铝是负极，被氧化生成Al2Cl，电极方程式为Al3e7AlCl=4Al2Cl；充电时是电解反应，有机阳离子移向阴极，阴极和电池的负极相连，所以充电时有机阳离子向铝电极移动，故答案为：铝。答案(1)阴极 石墨电极被阳极上产生的O2氧化(2)Al3e7AlCl=4Al2Cl铝
