第四章 电化学基础.docx
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第四章电化学基础
第四章电化学基础
第一节原电池
【知识与方法】
1.原电池产生电流的本质原因是()
A.原电池中溶液能电离出自由移动的离子
B.有两根导线将两个活泼性不同的电极连接
C.电极上进行的氧化还原反应的生成物为电子
D.电极上进行的氧化还原反应中会有电子的转移
2.关于原电池的叙述中正确的是()
A.构成原电池的两极必须是两种不同的金属
B.原电池是将化学能转化为电能的装置
C.原电池工作时总是负极溶解,正极上有物质析出
D.原电池的正极是还原剂,总是溶液中的阳离子在此被还原
3.把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀硫酸中,用导线两两相连,可以组成各种原电池。
若c、d相连,c为负极;a、c相连,c为正极;b、d相连,b为正极。
则四种金属的活动性由强到弱的顺序为()
A.d、c、a、bB.a、c、d、bC.d、b、a、cD.b、a、d、c
4.对于原电池的电极叙述有错误的是()
A.发生氧化反应的为负极B.正极为电子流入的一极
C.不活泼的金属为负极D.电流表指针偏向的一极为正极
5.一个原电池反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,该反应的原电池正确组合是()
A
B
C
D
正极
Zn
Cu
Cu
Fe
负极
Cu
Zn
Zn
Zn
电解质溶液
CuCl2
H2SO4
CuSO4
HCl
6.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中,下列各叙述正确的是()
A.溶液中pH由大变小B.负极附近Zn2+浓度逐渐增大
C.溶液中SO42-向正极移动D.溶液中H2SO4的浓度不变
7.下列叙述正确的是()
①原电池是把化学能转变为电能的一种装置②原电池的正极发生氧化反应,负极发生还原反应③不能自发进行的氧化还原反应,通过原电池的装置均可以实现④碳棒不能用来作原电池的正极⑤反应Cu+2Ag+=Cu2++2Ag,能以原电池的形式来实现
A.①⑤B.①④⑤C.②③④D.②⑤
8.以铁片和铜片为两极,以稀硫酸为电解质溶液组成原电池,当导线中通过电子时,下列说法正确的是()
A.铁片溶解1mol,铜片上析出1molH2
B.两极上溶解和析出的物质的质量相等
C.铁片溶解2g,铜片上析出1gH2
D.铁片溶解1mol,硫酸消耗1mol
9.有关如右图所示原电池的叙述,正确的是(盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液)()
A.铜片上有气泡逸出
B.取出盐桥后,电流表指针依然发生偏转
C.反应中,盐桥中的K+会移向CuSO4溶液
D.反应前后铜片质量不改变
10.原电池电极名称与电极材料性质和电解质溶液有关,下列说法不正确的是()
A.由铝、铜、稀硫酸溶液组成原电池,负极反应为:
Al-3e-=Al3+
B.由镁、铝、氢氧化钠溶液组成原电池,负极反应为:
Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O
C.由铁、铜、氯化铁溶液组成原电池,负极反应为:
Cu-2e-=Cu2+
D.由铝、铜、浓硝酸组成原电池,负极反应为:
Cu-2e-=Cu2+
11.如右图所示,组成的原电池:
(1)当电解质溶液为H2SO4溶液时,Zn电极是_____极,其电极反应为_________,该反应是_____(填“氧化反应”或“还原反应”);Cu电极是______极,其电极反应为______________,该反应是_______(填“氧化反应”或“还原反应”)。
(2)当电解质溶液为CuSO4溶液时,Cu电极是____极,其电极反应为______________
_,该反应是_________(填“氧化反应”或“还原反应”)。
(3)当电解质溶液为稀食盐水和酚酞试液的混合液时,Cu电极是极,电极反应为,电解质溶液中,在电极周围的溶液先呈现红色。
12.把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里,可观察到锌片上有气泡产生,再平行插入一块铜片,可观察到铜片(填“有”或“没有”)气泡产生。
用导线把锌片和铜片连接起来,观察到的现象为。
如果烧杯中最初装入的是2mol/L500mL的稀硫酸溶液,当在标准状况下收集到11.2L的氢气时,则此时烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度分别为(溶液体积变化忽略不计)。
13.已知:
Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2,利用这一反应设计一个原电池,画出示意图,标明电极材料名称,电解质溶液,电子流动方向,并填空:
正极,电极反应,
负极,电极反应。
【能力与探究】
1.下列关于实验现象的描述不正确的是()
A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡
B.把锌片浸在硫酸锌溶液中,铜片浸在硫酸铜溶液中,并用盐桥连接,铜片表面出现一层铜
C.把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁
D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速率加快
2.某原电池总反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+,不能实现该反应的是()
A.正极为Cu,负极为Fe,电解质溶液为FeCl3溶液
B.正极为C,负极为Fe,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C.正极为Fe,负极为Zn,电解质溶液为Fe(SO4)3溶液
D.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为CuSO4溶液
3.根据Zn+Cu2+=Zn2++Cu的反应原理设计一个原电池,当Zn为负极时,正极可以选用的金属材料是()
A.镁B.石墨C.铝D.铅
4.下列变化中属于原电池反应的是()
A.白铁(镀锌铁)表面有划损时,也能阻止铁被氧化
B.在空气中金属铝表面迅速被氧化形成保护膜
C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝色保护层
D.在铁与稀H2SO4反应时,加几滴CuSO4溶液,可加快H2的产生
5.在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片,下列叙述正确的是()
A.正极附近的SO42-浓度逐渐增大B.电子通过导线由铜片流向锌片
C.正极有O2逸出D.铜片上有H2逸出
6.如右图所示,如果电流计偏转,a变粗,b变细,符合这一情况的是()
A.a是锌,b是铜,c是硫酸溶液
B.a是铁,b是银,c是硝酸银溶液
C.a是银,b是铁,c是硝酸银溶液
D.a是铁,b是碳,c是氯化铜溶液
7.将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中,再加入含有的是适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液,冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)。
下列叙述正确()
A.a中铁钉附近呈现红色
B.b中铁钉上发生还原反应
C.a中铜丝上发生氧化反应
D.b中铝条附近有气泡产生
8.铜、锌用导线连接插入硫酸铜溶液中,当导线中有0.2mol电子通过时,负极质量变化
是。
9.有M、N两种金属,分别与盐酸反应,产生H2的速率相近,试设计一个简单的实验证明M、N两种金属的活泼性。
方案是。
10.有a、b、c、d四种金属,将a与b作导线连接起来浸入电解质溶液中,b不易腐蚀。
将a、d分别投入等浓度的盐酸中,d比a反应剧烈。
将Cu浸入b的盐溶液里,无明显变化。
如果把Cu浸入c的盐溶液里,有c的单质析出。
据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是。
11.我国首创以铝——空气——海水电池为能源的新型海水标志灯,这种灯以海水为电解质溶液,靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流,只要把灯放入海水中,数分钟后就会发出耀眼的闪光,其能量比干电池高20~50倍。
试推断此种新型电池可能的基本结构及其工作原理:
(1)负极材料为,正极材料为;
(2)相应的电极反应:
负极,正极;
(3)原电池的总反应方程式为。
12.如图所示,把镁条和铝片放在下列溶液中。
(1)若烧杯中溶液为稀硫酸,则观察到的现象为。
两极反应式分别为:
正极;
负极。
(2)若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液,则负极为,
总反应方程式为。
第二节化学电源
【知识与方法】
1.有一种银锌电池,其电极分别是:
Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH,电极反应为:
Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O;Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-,总反应式:
Ag2O+Zn=ZnO+2Ag
根据上述反应式,判断下列叙述中正确的是()
A.在使用过程中,电池负极区溶液的pH减小
B.在使用过程中,电子由Ag2O极流向Zn极
C.Zn是负极,Ag2O是正极
D.Zn极发生还原反应,而Ag2O极发生氧化反应。
2.下图为氢氧燃料电池原理示意图,按照此图的提示,下列叙述不正确的是()
A.a电极是负极
B.b电极的电极反应为:
4OH—-4e—=2H2O+O2↑
C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
3.阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池,其电池反应式为 2H2 + O2 = 2H2O ,电解质溶液为KOH溶液 ,反应保持在较高温度使水蒸发,下列叙述正确的是()
A.此电池中能见到浅蓝色火焰
B. H2为正极,O2为负极
C.电极反应,负极:
2H2- 4e- = 4H+ 正极:
O2+ 2H2O + 4e-= 4OH-
D.电极反应,负极:
2H2+ 4OH-- 4e- = 4H2O正极:
O2+ 2H2O + 4e-= 4OH-
4.某种电池的总反应为Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2。
下列有关该蓄电池的说法错误的是()
A.放电时Fe是负极,NiO2是正极
B.放电时正极反应是:
NiO2+H2O+2e-==。
Ni(OH)2+2OH-
C.放电时,电解质溶液中阴离子向正极方向移动
D.蓄电池的电极必须浸入某种碱性电解质溶液中
5.右图是一燃料电池化学原理示意图,该燃料电池总反应化学方程式为:
2CH3OH+3O2+4KOH==2K2CO3+6H2O,以下判断不合理的是()
A.电极A为电池负极
B.电极B表面上发生还原反应
C.溶液pH保持不变
D.燃料电池工作时不会出现火焰
6.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。
锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:
Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)=Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)。
下列说法错误的是()
A.电池工作时,锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为:
2MnO2(s)+2H2O(l)+2e—=2MnOOH(s)+2OH—(aq)
C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5g
7.将铂丝插入KOH溶液作电极,然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气,可以形成原电池,由于发生的反应类似于甲烷的燃烧,所以称作燃料电池。
根据两极上反应的实质判断,通入甲烷的一极为____,电极反应为________,通入氧气的一极为_______,电极反应为_,总反应为______________。
8.市场出售的“热敷袋”其中的成分主要是铁粉、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等。
“热敷袋”用塑料袋密封,使用时从袋中取出轻轻揉搓就会放出热量,用完后袋内有大量铁锈生成,回答下列问题:
(1)“热敷袋”放出的热是来自。
(2)炭粉和氯化钠的作用分别是。
(3)写出有关的电极反应式:
负极;
正极。
9.写出铅蓄电池在放电时两极的反应式及总反应的化学方程式。
负极:
,正极:
,
总反应:
。
10.锌锰干电池是普遍使用的化学电池,其中含有MnO2、NH4Cl、ZnCl2等糊状物。
以锌筒为负极材料,石墨为正极材料。
工作时反应方程式是:
Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O
(1)试写出干电池放电时的正、负电极反应式:
正极:
_________________________,负极:
________________________________,
干电池用久了就会变软,其原因是_________________________________________。
(2)正极反应中,前后经历下列反应:
2NH4++2e-=2NH3+H2;2MnO2+H2=Mn2O3+H2O。
如果没有MnO2参与,干电池将难于持续稳定工作。
试说明理由:
。
11.银锌电池(又称纽扣电池)放电时两极的反应式分别是:
负极:
Zn+2OH--2e- = Zn(OH)2 正极:
Ag2O + H2O+2e-=2Ag+2OH-
(1)写出放电时的总反应式:
_____________________________;
(2)放电时溶液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”);
(3)放电时,若有0.2mol电子发生转移,则负极消耗Zn的质量为_____g。
12.将洁净的金属片A、B、C、D分别放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧(如下图所示)。
在每次实验时,记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下表。
已知:
构成两电极的金属其金属活泼性相差越大,电压表的读数越大。
请依据表中数据判断:
(1)金属可能是最强的还原剂;
(2)金属不能从硫酸铜溶液中置换铜。
金属
电子流动方向
电压(V)
A
A→Cu
+0.78
B
Cu→B
-0.15
C
C→Cu
+1.35
D
D→Cu
+0.30
【能力与探究】
1.已知铅蓄电池放电时发生如下反应,负极:
Pb+SO42--2e-=PbSO4
正极:
PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O
若转移0.1mol电子,这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是()
A.0.025molB.0.05molC.0.10molD.0.20mol
2.固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆—氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。
该电池的工作原理如图所示,其中多孔电极a、b均不参与电极反应。
下列判断正确的是()
A.有O2放电的a极为电池的负极
B.有H2放电的b极为电池的正极
C.a极对应的电极反应为:
O2+2H2O+4e-==4OH-
D.该电池的总反应方程式为:
2H2+O2==2H2O
3.氢氧燃料电池以氢气作还原剂,氧气作氧化剂,电极为多孔镍,电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液。
下列说法正确的是:
()
①负极反应为O2+2H2O+4e-==4OH-
②负极反应为2H2+4OH--4e-==4H2O
③电池工作时正极区pH升高,负极区pH下降
④电池工作时溶液中的阴离子移向正极
A.①③④B.②③C.②④D.①④
4.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。
高铁电池的总反应为:
下列叙述不正确的是()
A.放电时每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被氧化
B.放电时正极反应为:
FeO
+4H2O+3e—=Fe(OH)3+5OH—
C.放电时负极反应为:
Zn—2e—+2OH—=Zn(OH)2
D.放电时正极附近溶液的碱性增强
5.一种燃料电池,它是以多孔镍为电极,插入KOH溶液中,然后分别向两极上通入乙烷和氧气,其电极反应式为C2H6+18OH--14e-=2CO32-+12H2O7H2O+7/2O2+14e-=14OH-。
有关此电池的推断正确的是()
A.通乙烷的电极为负极
B.参加反应的O2和C2H6的物质的量之比为7:
2
C.电解质溶液中,CO32-向正极移动
D.放电一段时间后,KOH的物质的量浓度保持不变
6.一个完整的氧化还原反应方程式可以拆分写成两个“半反应式”,一个是“氧化反应”式,另一个是“还原反应”式。
如2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,可以写成:
“氧化反应”Cu—2e—=Cu2+;“还原反应”2Fe3++2e—=2Fe2+。
(1)根据以上信息将反应3NO2+H2O=2H++2NO3—+NO拆分成两个“半反应式”:
氧化反应式;还原反应式。
(2)已知某一反应的“半反应式”为CH4+10OH—-8e—=CO32—+7H2O;
O2+2H2O+4e—=4OH—,则总反应式为。
7.据报道,最近摩托罗拉(MOTOROLA)公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱液作电解质溶液的新型手机电池。
假定放电过程中,甲醇完全氧化产生的CO2被充分吸收生成CO32-。
(1)该电池反应的总离子方程式为___________________________________。
(2)甲醇在____极发生反应(填“正”或“负”),电池在放电过程中溶液的pH将____(填“降低”“上升”或“不变”);若有16g甲醇蒸气被完全氧化,则转移电子的物质的量为________;
(3)最近,又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池,其效率更高。
一个电极通入空气,另一电极通入汽油蒸气。
其中固体电解质是掺杂了Y2O3(Y:
钇)的ZrO2(Zr:
锆)固体,它在高温下能传导O2-(其中氧化反应发生完全)。
以丁烷(C4H10)代表汽油。
①电池的正极反应式为;
②放电时固体电解质里的O2-的移动方向是向____________极移动(填“正”或“负”)。
第三节电解池
第一课时电解原理
【知识与方法】
1.下列说法:
①电解是将电能转化为化学能;②电解是将化学能转变成电能;③电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化;④不能自发进行的氧化还原反应可通过电解的原理实现;⑤任何物质被电解时,必导致氧化还原反应发生。
正确的是()
A.①③④⑤B.②③⑤C.③④D.①②③④
2.用石墨电极电解稀硫酸的过程中,溶液pH的变化情况为()
A.不改变B.逐渐减小C.逐渐增大D.先减小,后增大
3.右图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极。
则下列有关的判断正确的是()
A.a为负极,b为正极
B.a为阳极,b为阴极
C.电解过程中d电极质量增加
D.电解过程中,氯离子浓度不变
4.在原电池和电解池的电极上所发生的反应,同属氧化反应或同属还原反应的是()
A.原电池正极和电解池阳极B.原电池正极和电解池阴极
C.原电池负极和电解池阳极D.原电池负极和电解池阴极
5.某电解质溶液的pH=a,向其中插入两惰性电极,通电一段时间后,测知溶液的pH=b。
若b≤a,该电解质可能为()
A.Na2SB.CuSO4C.NaClD.Na2SO4
6.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是()
A.电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液pH不变
B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:
2
D.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:
1
7.已知:
①M+N2+=M2++N;②Pt电极电解相同浓度P和M的硫酸盐溶液,阴极先析出M;③N与E用导线相连放入E的硫酸盐溶液,电极反应:
E2++2e-=E,N-2e-=N2+。
则四种金属活动性由强到弱为。
8.在如图用石墨作电极的电解池中,放入500mL含一种溶质的某蓝色溶液进行电解,观察到A电极表面有红色的固态物质生成,B电极有无色气体生成;当溶液中的原有溶质完
全电解后,停止电解,取出A电极,洗涤、干燥、称量、电极增重1.6g。
请回答下列问题:
(1)B电极的电极反应式为_______________________________。
(2)电解反应的离子方程式为_______________________________。
(3)电解后溶液的pH为;要使电解后溶液恢复到电解前的状态,
则需加入,其质量为。
(假设电解前后溶液的体积不变)
【能力与探究】
1.用惰性电极电解下列溶液一段时间再加入一定量的另一纯净物(方括号内),能使溶液恢复原来的成分和浓度的是()
A.CuSO4[Cu(OH)2]B.NaOH[NaOH]
C.CuCl2[CuCl2]D.NaCl[NaCl]
2.关于原电池和电解池的叙述正确的是()
A.原电池中失去电子的电极为阴极
B.原电池的负极、电解池的阳极都发生氧化反应
C.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成
D.电解时电解池的阳极一定是阴离子放电
3.某同学按图所示的装置进行电解实验。
下列说法正确的是()
A.电解过程中,铜电极上有H2产生
B.电解初期,主反应方程式为:
Cu+H2SO4
CuSO4+H2↑
C.电解一定时间后,石墨电极上有铜析出
D.整个电解过程中,H+的浓度不断增大
4.如图所示装置。
(1)A池的名称是,a极是,电极反应式是,b极是,电极反应式是,工作一段时间后溶液pH。
(2)B池的名称是,c极是,电极反应式是,d极是,电极反应式是,工作一段时间后溶液pH。
5.右图为以惰性电极进行电解:
(1)写出A、B、C、D各电极上的电极方程式:
A________________________________。
B________________________________。
C________________________________。
D_______________________________。
(2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的
物质的量比为_______________________。
第二课时电解原理的应用
【知识与方法】
1.用石墨作电极,电解1mol/L下列物质的溶液,pH保持不变的是()
A.HClB.NaOH C.Na2SO4 D.NaCl
2.下列关于铜电极的叙述,正确的是()
A.铜锌原电池中铜是正极
B.用电解法精炼粗铜时,纯铜作阳极
C.在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极
D.电解稀硫酸制H2、O2时,铜作阳极
3.下列关于电解精炼铜的叙述中不正确的是()
A.粗铜板作阳极
B.电解时,阳极发生氧化反应,而阴极发生的反应为Cu2++2e-=Cu
C.粗铜中所含Fe、Zn等杂质,电解后以单质形式沉积槽底,形成阳极泥
D.电解精炼铜时,CuSO4溶液浓度会减小
4.以铜棒作阳极,在铁棒(与铜棒质量相等)表面镀铜,用硫酸铜溶液作电解质溶液,若电镀结束时两极质量差为128g,则此时在铁棒上析出铜的质量是()
A.8gB.16gC.32gD.64g
5.能够使反应Cu+2H2O==Cu(OH)2+H2发生的是()
A.铜片作原电池的负极,碳棒作原电池的正极,氯化钠溶液作电解质溶液
B.铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀
C.用铜片作阴、阳电极,电解硫酸钠溶液
D.用铜片作阴、阳电极,电解硫酸铜溶液
6.如图中X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无味气体放出,符合这一情况的是()
7.电解原理在化学工业中有广泛应用。
右图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。
请回答以下问题:
(1)X、Y都是惰
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