1、第四章 电化学基础综合训练1.如图所示,把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞溶液的表面皿中,先观察到酚酞变红现象的区域分别是( )A.I和IIIB.I和IVC.II和IIID.II和IV2.有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )实验装置部分实验现象a极质量减小,b极质量增大b极有气体产生,c极无变化d极溶解,c极有气体产生电流从a极流向d极A.abcdB.bcdaC.dabcD.abdc3.全钒电池以惰性材料作电极,在电解质溶液中发生的总反应如下:VO2+(黄色)+H2O+V3+(紫色)=VO2+(黄色)+V2+(绿色)+2H+下
2、列说法中正确的是( )A.当电池放电时,VO2+被氧化B.放电时,负极反应式为VO2+2H+e-=VO2+H2OC.充电时,阳极附近溶液由绿色逐渐变为紫色D.放电过程中,正极附近溶液的pH变大4.某同学用如图所示的装置在浸有(铁氰化钾)溶液(浅黄色)的滤纸上可写出蓝色的字“神奇的化学”。已知(蓝色沉淀),下列说法正确的是( )A.铁片上发生氧化反应B.b是直流电源的负极C.阳极反应为D.“电笔”笔尖材料是铁,电极反应式为5.可以利用微生物电池除去废水中的乙酸钠和对氯酚(),其原理如图所示。下列有关说法不正确的是( )A.B极是负极B.质子从A极移向B极C.B极的电极反应式为CH3COO-8e-
3、+4H2O=2+9H+D.处理后的废水pH降低6.种生物电化学方法脱除水体中NH4+的原理如图所示:下列说法中正确的是( )A.装置工作时,化学能转变为电能B.装置工作时,a极周围溶液pH降低C.装置内工作温度越高,NH4+脱除率一定越大D.电极b上发生的反应之一是2NO3-2e-=N2+3O27.一种碳纳米管能够吸附氢气,用这种材料制备的二次电池原理如下图所示,该电池的电解质为6 KOH溶液,下列说法中正确( )A.放电时移向负极B.放电时电池负极的电极反应为C.放电时电池正极的电极反应为D.该电池充电时将碳电极与电源的正极相连8.微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产
4、品,图甲为废水中浓度与去除率的关系,图乙为其工作原理。下列说法不正确的是( )A.M为负极,有机物在M极被氧化B.电池工作时,N极附近溶液pH增大C.处理1mol 时有6mol H+从交换膜左侧向右侧迁移D. 离子浓度较大时,可能会造成还原菌失活9.用如图1所示装置进行实验,若图2中横坐标表示流入电极的电子的物质的量。下列叙述不正确的是( )A.E表示反应生成Cu的物质的量B.E表示反应消耗的物质的量C.F表示反应生成的物质的量D.F表示反应生成的物质的量10.埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行电化学保护。下列说法正确的是( )A.该方法是将化学能转化成了电能B.该方法中钢管道作负极C.该
5、方法称为“外加电流的阴极保护法”D.镁块上发生的电极反应为11.电渗析法是指在外加电场作用下,利用阴离子交换膜和阳离子交换膜的选择透过性,使部分离子透过离子交换膜而迁移到另一部分水中,从而使一部分水淡化而另一部分水浓缩的过程如下是利用电渗析法从海水中获得淡水的原理图,已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-等离子,电极为石墨电极。下列有关描述错误的是( )A.阳离子交换膜是A,不是BB.刚通电时阳极上的电极反应式为2Cl-2e-=Cl2C.阴极可以使用铁丝网增强导电性D.阴极区的现象是电极上产生无色气体,溶液中出现少量白色沉淀12.工业上常用铁和石墨作电极电解溶液制备,具体流
6、程如下:下列说法错误的是( )A.电解时,石墨为阳极B.阳极的电极反应式为C.每生成11.2L(标准状况下)B,有0.5个通过阳离子交换膜从阳极室进入阴极室D.熔融时发生反应的化学方程式为13.电解原理在化学工业中有广泛应用。1.电解食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜法,电解示意图如图所示,图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过,请回答以下问题:图中极要连接电源的_(填“正”或“负”)极。精制饱和食盐水从图中_位置补充,氢氧化钠溶液从图中_位置流出。(选填“”、“”、“”、“”、“”或“”)电解总反应的离子方程式是_。2.电解法处理含氮氧化物废气,可回收硝酸,具有较高的环境效
7、益和经济效益。实验室模拟电解法吸收的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。若用气体进行模拟电解法吸收实验。写出电解时发生反应的电极反应_。若有标准状况下2.24 被吸收,通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的为_。3.为了减缓钢制品的腐蚀,可以在钢制品的表面镀铝。电解液采用一种非水体系的室温熔融盐,由有机阳离子、和组成。钢制品应接电源的_极。己知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为_。若改用水溶液作电解液,则阴极电极反应式为_。14.金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。已知:铬能与稀硫酸反应,生成氢气和硫酸亚铬()。1.铜和铬构成的原电池装置如图1所示,其中盛有
8、稀硫酸的烧杯中出现的现象为_。盐桥中装的是琼脂-饱和KCl溶液,下列关于该原电池的说法正确的是_(填序号)A.盐桥的作用是使整个装置构成通路并保持溶液呈电中性,凡是有盐桥的原电池,盐桥中均可以盛装琼脂-饱和KCl溶液B.理论上1mol Cr溶解,盐桥中将有2mol 进入左烧杯中,2mol 进入右烧杯中C.在原电池反应中得电子发生氧化反应D.电子从铬极通过导线到铜极,又通过盐桥转移到左烧杯中2.铜和铬构成的另一原电池装置如图2所示,铜电极上不再有图1装置中铜电极上出现的现象,铬电极上产生大量气泡,且气体遇空气呈红棕色。写出该原电池正极的电极反应式:_。15.如图1是甲醇燃料电池工作的示意图,其中
9、A、B、D均为石墨电极,C为铜电极。1.该电池工作一段时间后,断开K,此时C电极质量减小3.2g。(1)甲中负极的电极反应式为_。(2)此时乙中溶液中各离子浓度由大到小的顺序是_。2.连接K,继续电解一段时间,当A、B两极上产生的气体体积相同时,断开K。(1)此时乙中A极析出的气体在标准状态下的体积为_。(2)该过程中丙中溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量的变化关系如图2所示,则图中曲线表示的是_(填离子符号)的变化;此时要使丙中溶液中金属阳离子恰好完全沉淀,需要_mL 5.0溶液。16.各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。请回答下列问题:1.我同南海海域辽阔,在较远的岛
10、礁建一些灯塔等设备以示主权必不可少,除利用太阳能提供电能外,有科学家设计了一种利用深海泥中微生物分解产生的甲烷或深海可燃冰作能源,利用空气、海水及优化多孔石墨作电极的新型电池来解决供电问题。如图1为该电池的工作原理示意图。该电池负极的电极反应方程式为_。理论上,电池正极消耗33.6L(标准状况下)时提供的电量可电解海水产生的质量为_。2.科学家发明的一种光化学电池可充分利用南海太阳能,其结构如图2所示,电池总反应为的迁移方向为_(填”正极负极”或”负极正极”)。正极的电极反应式为_。若用该电池为手机充电,该手机电池容量为3200mA,2小时能将电池充满,则理论上消耗AgCl的质量为_(保留一位
11、小数)g(已知:1库仑约为电子所带的电量)。答案以及解析1.答案：B解析：图中左侧装置为原电池,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,Fe为正极,电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-,Fe电极附近c(OH-)不断增大,所以区域I先全红;右侧装置为电解池,Fe为阳极,电极反应式为Fe-2e-=Fe2+,Zn为阴极,电极反应式为2H+2e-=H2,H+在阴极不断被还原,则Zn电极附近c(OH-)不断增大,所以区域IV先变红2.答案：C解析：a、b、溶液形成的原电池中,a极质量减小,b极质量增加,则a极为负极,b极为正极,金属的活动性顺序:ab;b、c无接触置于稀硫酸中,b极有气体
12、产生,c极无变化,金属的活动性顺序:bc;c、d、稀硫酸形成的原电池中,d极溶解,所以d极是负极,c极有气体产生,所以c极是正极,金属的活动性顺序:dc;a、d、稀硫酸形成的原电池中,电流从a极经外电路流向d极,则a极为正极,d极为负极,金属的活动性顺序:da。综上所述,这四种金属的活动性顺序为dabc。3.答案：D解析：当电池放电时,VO2+VO2+,V元素的化合价由+5变为+4,VO2+被还原,故A错误;放电时,负极上V2+失电子生成V3+,负极反应式为V2+-e-=V3+,故B错误;充电时,阳极发生氧化反应,VO2+VO2+,阳极附近溶液由蓝色逐渐变为黄色,故C错误;放电过程中,正极反应
13、式为VO2+2H+e-=VO2+H2O,正极附近溶液的pH变大,故D正确4.答案：D解析：由题给信息可知,该装置为电解池,阳极上发生氧化反应,阴极上发生还原反应,又因“电笔”划过的地方有蓝色的字出现,表明划过的地方有生成,则“电笔”笔尖材料是铁,作阳极发生氧化反应,故b为正极,a为负极,铁片上发生还原反应,A、B、C项错误,D项正确。5.答案：B解析：A极上C6H5OCl变为C6H5OH和Cl-,发生还原反应,B极上CH3COO-变为,发生氧化反应,即A极为正极,B极为负极,A项正确;质子应该由B极移向A极,B项错误;B极的电极反应式为CH3COO-8e-+4H2O=2+9H+、C项正确;正极
14、的电极反应式为C6H5OCl+2e-+H+=C6H5OH+ Cl-,总反应式为CH3COO-+4C6H5OCl+4H2O=2+4C6H5OH+4Cl-+5H+,所以反应过程中H+的量增加,溶液酸性增强,D项正确。6.答案：B解析：该装置是把电能转化为化学能,故A错误;a极为阳极,电极反应式为:NH4+2H2O-6e-=NO2-+8H+,NH4+3H2O-8e-=NO3-+10H+,所以a极周围溶液的pH降低,故B正确;该装置中的反应是在细菌生物作用下进行的,所以温度过高,会导致细菌死亡,NH4+脱除率减小,故C错误;电极b上的反应式为2NO3-+12H+10e-=N2+6H2O、2NO2- +
15、8H+6e-=N2+4H2O,故D错误。7.答案：C解析：原电池中,移向正极,A项错误;放电时,根据用电器上的电子流向判断,碳电极作负极,电极反应为,B项错误;放电时,正极上NiO(OH)得电子发生还原反应生成,C项正确;放电时碳电极为负极,发少氧化反应,则充电时碳电极发生还原反应,作阴极,与电源的负极相连,D项错误。8.答案：C解析：根据电子移动方向,可知N为正极,氧气和在N极被还原,M为负极,有机物在M极被氧化,A正确;由图中信息可知,电池工作时,N极上消耗H+生成水和Cr(OH)3,氢离子浓度减小,故N极附近溶液pH增大,B正确;处理1mol 需要6mol电子,但是同时也会有一定量的氧气
16、得到电子,故从交换膜左侧向右侧迁移的H+物质的量大于6mol,C错误;由图甲可知, 浓度较大时,去除率几乎为0,可能是因为有强氧化性,使还原菌失活,D正确。9.答案：C解析：该电解池中阳极、阴极的反应式分别为:阳极:阴极:总反应式:从图2中所给的图像看,每转移4mol ,变化为2mol,F变化为1mol,因此E可表示生成Cu或消耗水或生成的物质的量,F可表示生成的物质的量。10.答案：A解析：由图可知,该方法利用的是原电池原理,原电池工作过程中将化学能转化成了电能,A项正确;根据图可知,该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法,钢管道作正极,B、C项错误;镁块作负极,电极反应式为,D项错误。
17、11.答案：A解析：A项,溶液中的Cl-移向阳极放电生成Cl2,为使Cl-通过,A为阴离子交换膜,错误;B项,Cl-在OH-前放电,正确;C项,阴极的电极不参加反应,且铁的导电能力强,正确; D项,阴极产生的OH-与Ca2+、Mg2+反应生成白色沉淀, 正确12.答案：C解析：由转化成发生的是氧化反应,应发生在电解池的阳极,故电解时石墨为阳极,阳极反应式为,A、B项正确;阴极反应为通过阳离子交换膜从阳极室进入阴极室,得到KOH,D为KOH,B为,生成0.5mol时,有1mol生成,则从阳极室进入阴极室的为1mol,C项错误;熔融时的反应物为KOH、,生成物为和,其反应方程式为,D项正确。13.
18、答案：1.正 2. 0.13.负解析：14.答案：1.铜电极上有气泡生成; B2.解析：1.根据题中信息可知在图1装置中,铬失去电子生成,氢离子在铜电极上得到电子生成氢气。双液原电池中盐桥中通常盛装的是琼脂-饱和氯化钾溶液,但若某溶液中的溶质是硝酸银,则盐桥中应改装琼脂-饱和硝酸钾溶液,防止生成的氯化银沉淀堵塞盐桥使离子移动不畅。由电子守恒可知,1mol Cr溶解转移2mol电子,左烧杯中增加2mol正电荷,右烧杯中减少2mol正电荷,盐桥中将有2mol 进入左烧杯中,2mol 进入右烧杯中。在原电池反应中氢离子得到电子发生还原反应。电子只在导线中移动,电解质溶液中是离子的移动。2.由实验现象
19、可知,在图2装置中铬电极作正极,硝酸根离子在铬电极上得到电子发生还原反应转化为NO。15.答案：1.(1)(2)2.(1)2.24L(2); 280解析： 1.(1)甲醇燃料电池是原电池,甲醇在负极失电子发生氧化反应,电极反应为。(2)100mL 1的溶液中含有 0.1mol, 0.1mol,电解溶液时,阴极反应式为,阳极反应式为,C极有3.2g(0.05mol) Cu,阳极反应式为,C极有3.2g(0.05mol)Cu溶解时转移电子0.1mol, A极(阳极)有0.1mol 生成,B极(阴极)有0.05mol Cu生成,剩余 0.05mol,该过程中的物质的量没有变化,溶液中还存在水的电离平
20、衡,所以离子浓度大小顺序为。2.(1)工作一段时间后,断开K,此时A、B两极上产生的气体体积相同,分析电极反应可知,B为阴极,电解过程中先在B极放电,放电完毕后,在B极放电,设生成气体的物质的量为x,已知溶液中物质的量为0.1mol,则有:0.1mol 0.2mol 2x xA为阳极,电解过程中在A极放电生成,则有: 4x x由0.2mol+2x=4x,可得x=0.1mol。则乙中A极析出的氧气的物质的量为0.1mol,在标准状况下的体积为2.24L。(2)在D极放电时,丙中电解总反应为,由此反应式可知,图2中为的物质的量与转移电子物质的量的关系,为的物质的量与转移电子物质的量的关系,为的物质
21、的量与转移电子物质的量的关系,则转移电子0.4mol时,丙中阳极上生成的物质的量为0.2mol,已知在D极放电时的电极反应为,则当有0.4mol电子发生转移时,由图2可知恰好放电完毕,故电解前丙中的物质的量为0.4mol,的物质的量为0.1mol,电解生成的为0.4mol,所以当有0.4mol电子发生转移时,丙中含有0.2mol ,0.5mol ,要使丙中溶液中金属阳离子恰好完全沉淀,需要加入5.0溶液的体积为(0.22+0.52)mol5.0=0.28L=280mL。16.答案：1.6g2.正极负极;33.0解析：1.根据图示可知,海水中含有,为非强碱性环境,则负极反应为。电池正极消耗33.6L(标准状况下),则转移1.5mol4=6mol电子,电解可生成3mol,其质量为6g。2.原电池中,阴离子向负极移动,所以应该从正极迁移到负极。根据电池总反应和工作原理示意图可知,AgCl得到电子生成Ag,AgCl为电池正极,其电极反应为。给手机电池充电时,通过的电量,根据1库仑约为电子所带的电量可得,转移电子物质的量,所以理论上需要AgCl的质量
