1、课时作业7化学能与电能的转化(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(本题共8题，每小题6分，共48分，每小题只有一个选项符合题目要求)1以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是()。A未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用2下列关于工业冶金的描述中不正确的是()。A电解熔融的氧化铝制取金属铝，阳极反应式为2O24e=O2B电解法精炼铜，用粗铜作为阴极C电解冶炼金属钠与电解饱和食盐水的阳极产物相同D
2、在电镀件上电镀锌，用锌盐(如硫酸锌)溶液作为电镀液3大功率镍氢动力电池及其管理模块是国家“十五”863计划电动汽车专项中一项重要课题。我国镍氢电池居世界先进水平，解放军潜艇将装备国产大功率镍氢动力电池。常见镍氢电池的某极是储氢合金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合价均为零)，电池反应通常表示为：LaNi5H66NiO(OH)LaNi56Ni (OH)2下列有关镍氢电池的说法，不正确的是()。A电池工作时，储氢合金作负极B电池充电时，阳极发生氧化反应C电池放电时，电子由正极通过外电路流向负极D电池工作时，负极反应式：LaNi5H66OH6e=LaNi56H2O4(2012浙江高三调研)已
3、知电极上每通过96 500 C的电量就会有1 mol电子发生转移。精确测量金属离子在惰性电极上以镀层形式沉积的金属质量，可以确定电解过程中通过电解池的电量。实际测量中，常用银电量计，如图所示。下列说法不正确的是()。A电量计中的银棒应与电源的正极相连，铂坩埚上发生的电极反应是：Age=AgB称量电解前后铂坩埚的质量变化，得金属银的沉积量为108.0 mg，则电解过程中通过电解池的电量为96.5 CC实验中，为了避免银溶解过程中可能产生的金属颗粒掉进铂坩埚而导致测量误差，常在银电极附近增加一个收集网袋。若没有收集网袋，测量结果会偏高D若要测定电解饱和食盐水时通过的电量，可将该银电量计中的银棒与待
4、测电解池的阳极相连，铂坩埚与电源的负极相连5一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：CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。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0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气C电池反应的化学方程式为：CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正极上发生的反应为：O24e2H2O=4OH6关于下列装置说法正确的是()。A装置中，盐桥中的K移向ZnSO4溶液B装置工作一段时间后，a极附近溶液的pH增大C用装置精炼铜时，c极为粗铜D装置中电子由Zn流向Fe，装置中有Fe2生成7(2012安徽理综)
5、某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表指针偏转，下列有关描述正确的是 ()。A断开K2闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H2ClCl2H2B断开K2闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C断开K1闭合K2时，铜电极上的电极反应为：Cl22e=2ClD断开K1闭合K2时，石墨电极作正极8以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如图所示，下列说法不正确的是()。A在阴极室，发生的电极反应为：2H2O2e=2OHH2B在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H浓度增大，使平衡2CrO2HCr2OH
6、2O向右移动C该制备过程总反应的化学方程式为：4K2CrO44H2O2K2Cr2O74KOH2H2O2D测定阳极液中K和Cr的含量，若K与Cr的物质的量之比为d，则此时铬酸钾的转化率为二、非选择题(本题共4个小题，共52分)9(16分)有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6 molL1 H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 molL1 NaOH溶液中，实验装置如图所示：请回答：(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：_；总反应的离子方程式：_。(3)如果甲与乙两同学均认为“构成原电池的电极材料如果
7、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_(填元素符号)活动性更强。(4)由此实验可知下列说法中正确的是_(填写字母序号)。a利用原电池反应判断金属活动性顺序时，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性顺序表已过时，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(5)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序表判断原电池中的正负极”这种做法_(填“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的实验方案_(如可靠，此空可不填)。10(10
8、分)臭氧是一种强氧化剂，常用于消毒、灭菌等。(1)O3与KI溶液反应生成的两种单质是_和_。(填分子式)(2)O3可由臭氧发生器(原理下图)电解稀硫酸制得。图中阴极为_(填“A”或“B”)，其电极反应式为_。若C处通入O2，则A极的电极反应式为_。若C处不通入O2，D、E处分别收集到x L和y L气体(标准状况)，则E处收集的气体中O3所占的体积分数为_(忽略O3的分解)。11(14分)(1)下图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320 左右，电池反应为2NaxS=Na2Sx，正极的电极反应式为_。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是_。与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极
9、活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的_倍。(2)(2012海南)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。已知：N2(g)2O2(g)=N2O4 (l) H119.5 kJmol1N2H4 (l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H2534.2 kJmol1写出肼和N2O4 反应的热化学方程式为_；肼空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为_。(3)(2012北京理综改编)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨，危害环境，利用Na2SO3溶液作为吸收液可吸收烟气中的SO2，当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽再生。再生示意图如下：HSO在阳极放电的
10、电极反应式是_。当阴极室中溶液pH升至8以上时，吸收液再生并循环利用。简述再生原理：_。12(12分)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图所示。(1)溶液A的溶质是_。(2)电解饱和食盐水的离子方程式是_。(3)电解所用的盐水需精制。去除有影响的Ca2、Mg2、NH、SOc(SO)c(Ca2)。精制流程如下(淡盐水和溶液A来自电解池)：盐泥a除泥沙外，还含有的物质是_。过程中将NH转化为N2的离子方程式是_。经过程处理，要求盐水c中剩余Na2SO3的含量小于5 mgL1，若盐水b中NaClO的含量是7.45 mgL1，则处理10 m3 盐水b，至多添加10% Na2SO3溶液_kg(溶液体
11、积变化忽略不计)。参考答案 1C解析：电镀过程中Zn与电源正极相连，若给原电池充电，则Zn应接电源负极，A错误；导线中通过的电子，在阴极均被Zn2得到，所以通过的电子与锌析出的物质的量之比一定为21的关系，B错误；只要电流恒定，阴阳极得失电子的速率不变，所以电解反应速率不变，C正确；Zn比铁活泼，Zn作负极、Fe作正极，Fe被保护，D错误。2B解析：向熔融氧化铝中通直流电电解时，氧离子在阳极失电子而生成氧气，故A正确；电解精炼铜时，粗铜为阳极，粗铜中的铜失电子变为铜离子进入溶液，然后在阴极又得电子析出铜，故B错；电解冶炼金属钠与电解饱和食盐水的阳极反应都是氯离子失电子生成氯气，故C正确；电镀锌
12、的目的是使溶液中的锌离子在镀件上得电子而析出，所以电镀液需要选用锌盐溶液。3C解析：电池放电时，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。电池放电时的负极和电池充电时的阳极均发生失电子的氧化反应。负极发生氧化反应，应为LaNi5H6中的氢被氧化。4D解析：根据题给银电量计的工作原理，要使Ag在铂上沉积，电极反应应是：Age=Ag，故铂坩埚应作阴极，则银棒应与电源的正极相连，A正确；由Age=Ag知n(e)n(Ag)1.000103 mol，故通过电解池的电量为1.00010396 500 C96.5 C，B正确；因银棒中可能会含有比银不活泼的金属杂质，在Ag溶解时，会从阳极上脱落下来，若没有收集
13、网袋，会造成测定的金属银的沉积量偏大，结果会使测量结果偏高，C正确；两电解池串联电解时，银棒应与待测电解池的阴极相连，D错误。5C解析：该燃料电池的电极反应式分别为正极：O24e4H=2H2O，负极：CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H，电解质溶液中的H应向正极移动，A不正确；根据正极反应式，若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗2.24 L氧气，B不正确；将正负极电极反应式叠加得CH3CH2OHO2=CH3COOHH2O，C正确；根据正极反应式可知，D不正确。6B解析：为原电池，Zn作负极，Cu作正极，溶液中的阳离子(K)移向正极(Cu片)；为电解池，a极为阴极，阴极反应式
14、为2H2e=H2，破坏了水的电离，H2OHOH，正向移动生成大量OH，pH增大；为精炼池，粗铜作阳极，精铜作阴极，电解质溶液为CuSO4溶液；为原电池，Zn比Fe活泼，Zn为负极，Fe为正极。7D解析：断开K2，闭合K1时，装置为电解池，两极均有气泡产生，表明石墨为阳极，铜为阴极(若铜为阳极，则铜溶解)，反应为2Cl2H2OH22OHCl2，因此石墨电极处产生Cl2，在铜电极处产生H2，附近水的电离平衡被破坏使c(OH)c(H)，溶液变红，故A、B两项均错误；断开K1、闭合K2时，两极产生的气体收集在装置中可作断开K1、闭合K2时的反应的物质，为原电池反应，铜电极为负极，发生氧化反应为H22e
15、2OH=2H2O，而石墨为正极，发生还原反应，电极反应为Cl22e=2Cl，故C项错误，D项正确。8D解析：本题是电解法在制备物质中的具体应用。分析该制备时，重点要把握其中的K2CrO4在转变为K2Cr2O7的过程中没有发生化合价的变化，所以要抓住是由于溶液的pH变化实现目标物的合成，制备的过程是通过电解的方法改变溶液的pH来实现。阴极的反应是2H2O2e=2OHH2，阳极为2H2O4e=O24H，电解过程中阳极区的c(H)增大，促进平衡2CrO2HCr2OH2O向右移动，总反应为4K2CrO44H2O=2K2Cr2O74KOH2H2O2；若设加入反应容器内的K2CrO4有1 mol，反应中有
16、x mol K2CrO4转化为K2Cr2O7，则阳极区剩余的K2CrO4为(1x)mol，对应的n(K)2(1x)mol，n(Cr)(1x)mol，生成的K2Cr2O7为x/2 mol，对应的n(K)x mol，n(Cr)x mol，由n(K)/n(Cr)d可得，x2d，转化率为(2d)/1。9答案：(1)2H2e=H2(2)Al4OH3e=AlO2H2O2Al2OH2H2O=2AlO3H2(3)MgAl(4)ad(5)不可靠在两极之间连上一个电流计，测电流的方向，根据“电流由正极流向负极”来判断解析：构成原电池的条件中其一是有两种活泼性不同的金属作电极且相对活泼的金属作负极。一般比较金属活动
17、性时按照金属活动性顺序，但也有其他情况。因金属活动性顺序的排列是在一般酸中的反应顺序。当溶液改为NaOH溶液时，由于Mg不反应，而Al能跟NaOH溶液反应，在这种情况下，对于NaOH溶液而言，Al比Mg活泼，在该装置中铝作负极。因此，判断原电池正负极时，应考虑到对应介质，谁越易跟电解质溶液反应，谁就作负极。判断原电池正负极，可在两极间连一电流计，根据电流方向来判断，如图所示。10答案：(1)I2O2(2)A2H2e=H2O24H4e=2H2O解析：(1)臭氧具有强氧化性，能够将KI中的I氧化为碘单质，此反应中共有三种元素，其中K单质具有强还原性，因此不可能得到此单质，所以确定为得到氧气和碘。(
18、2)电解硫酸时，溶液中的OH发生氧化反应生成氧气和臭氧，因此产生氧气和臭氧的一极为阳极，根据装置中电极B处产生臭氧，则说明电极B为阳极，则A为阴极，硫酸溶液中的H在阴极放电生成氢气。D处得到氢气，E处生成氧气和臭氧，每生成1 mol H2，可得到2 mol电子，生成x L氢气时，得到电子的物质的量为2 mol，每生成1 mol O2，可失去4 mol电子，每生成1 mol O3，可失去6 mol电子，根据得失电子守恒得4 mol6 mol2 mol，生成氧气和臭氧的体积共y L，则V(O2)V(O3)y，因此。11答案：(1)xS2e=S(或2NaxS2e=Na2Sx)离子导电(导电或电解质)
19、、隔离钠和硫4.5(2)2N2H4(l) N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)H1 048.9 kJmol1N2H44OH4e=4H2ON2(3)HSOH2O2e =3HSOH在阴极得电子生成H2，溶液中的c(H)降低，促使HSO电离生成SO，且Na进入阴极室，吸收液得以再生解析：(1)根据原电池反应原理，在负极上失电子，发生氧化反应，电极反应式为：xS2e=S。(2)分析题给方程式，可得到要求的热化学方程式，故H2H2H1，写出结果：2N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)H1 048.9 kJmol1；碱性电池中负极反应是还原反应，也就是还原剂失电子的反应，结合电解
20、质溶液为碱性条件，故写为：N2H44OH4e=4H2ON2。(3)根据电解槽示意图，HSO进入阳极室后转化为SO，故电极反应式为：HSOH2O2e =3HSO；H在阴极得电子生成H2，溶液中的c(H)降低，促使HSO电离生成SO，且Na进入阴极室，吸收液得以再生。12答案：(1)NaOH(2)2Cl2H2OH2Cl22OH(3)Mg(OH)22NH3Cl28OH=N26Cl8H2O1.76解析：(1)根据食盐水的组成，电解饱和食盐水的化学方程式是2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，故溶液A为NaOH溶液。(2)其中NaCl、NaOH为易溶于水的强电解质，写成离子形式，故离子方程式是2Cl2
21、H2OH2Cl22OH。 (3)将溶液A的pH调至11(碱性较强)时，Mg2会以Mg(OH)2的形式沉淀下来，故盐泥A含有Mg(OH)2。NH转化为N2的过程中N元素的化合价升高，故Cl元素的化合价降低，即Cl2转化为Cl，根据化合价升降总数相等，NH和Cl2的化学计量数分别为2和3，再根据原子守恒可得N2和Cl的化学计量数分别为1和6，再根据电荷守恒可知等号左边添加OH、等号右边添加H2O，最后结合原子守恒可知二者的化学计量数分别为8和8。向盐水b中加入Na2SO3是为了还原其中的NaClO，反应过程中Na2SO3被氧化为Na2SO4，NaClO被还原为NaCl，根据化合价升降总数相等，可知反应掉的Na2SO3和NaClO的物质的量之比为11，10 m3盐水b中含NaClO的物质的量为7.45 mgL110103 L103 gmg174.5 gmol11 mol，故反应掉的Na2SO3的物质的量也为1 mol；再根据已知条件可知剩余Na2SO3的物质的量最多为5 mgL1103 L10103 gmg1126 gmol10.4 mol，故最多添加10% Na2SO3溶液的质量为126 gmol1(1 mol0.4 mol)10%1.76 kg。