化學電源 練習

1．下列說法錯誤的是()A．電解質的導電過程是化學變化，而金屬的導電是物理變化B．電解質溶液導電的過程，就是電解質被電解的過程C．電解質在任何條件下均可以導電D．電解質溶液導電過程中一定有新物質生成解析：電解質導電的過程就是被電解的過程，在電解過程中發(fā)生氧化還原反應，一定有新物質生成，所以是化學變化；而金屬導電是靠自由電子的定向移動，無新物質生成，是物理變化，故A、B、D項正確。電解質要導電只有在電離的條件下，存在自由移動的離子時才能導電，所以C項錯誤。答案：C2．下列描述中，不符合生產實際的是()A．電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極B．電解法精煉粗銅，用純銅作陰極C．電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網作陰極D．在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極解析：電解池中，鐵作陽極，自然會溶解，而工業(yè)上是用石墨作電極得到純鋁，A為正確選項；精煉銅時，粗銅作陽極，純銅作陰極，B說法正確，C、D均無誤。答案：A3．在某電解質溶液里，用M和N作電極，通電一段時間后，發(fā)現(xiàn)M極質量減小，N極質量增大，符合這一情況的是()A．電解質溶液是稀硫酸B．金屬M是陽極，金屬N是陰極C．M和N是石墨電極D．M是陰極，N是陽極解析：由題意可知，M極溶解，發(fā)生氧化反應，為陽極，N極質量增加，故有金屬單質在N極上析出，發(fā)生還原反應為陰極，電解質溶液為鹽溶液，M為金屬電極，答案為B。答案：B4．關于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是()A．電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B．若在陽極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕黃色C．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色D．電解一段時間后，將全部電解液轉移到燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性解析：電解食鹽水時發(fā)生的反應：陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2H＋＋2e－=H2↑總反應：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑對照分析選項，A項錯誤；陽極附近的溶液中會溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后發(fā)生反應：Cl2＋2I－=I2＋2Cl－，溶液呈棕黃色，B項正確；陰極附近產生大量的OH－，滴加酚酞后變紅色，C項錯誤；電解后生成NaOH，溶液呈堿性，D項錯誤。答案：B5．如圖所示的兩個實驗裝置中，溶液的體積均為200mL，開始時電解質溶液的濃度均為mol·L－1，工作一段時間后，測得兩端導線中均通過mol電子，若不考慮鹽的水解和溶液體積的變化，則下列敘述中正確的是()A．產生氣體的體積：①>②B．電極上析出物質的質量：①<②C．溶液的pH變化：①增大，②減小D．電極反應式①中陽極：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；②中陰極：2H＋＋2e－=H2↑解析：解決本題的關鍵是充分利用①、②中的圖示信息，判斷出各電極上所發(fā)生的反應。A選項中因①中只有陽極發(fā)生：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑而放出氣體，②中只有陰極上發(fā)生：2H＋＋2e－=H2↑而放出氣體，通過等量的電子時，產生的氣體體積②>①，A不正確；B選項中①中在陰極上發(fā)生Cu2＋＋2e－=Cu，在陽極上發(fā)生：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，析出Cu和O2，而在②中只在陰極上析出H2，故電極上析出物質的質量①>②，B項不正確；C選項中電解CuSO4溶液時，生成了H2SO4(2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋2H2SO4＋O2↑)，使溶液酸性增強，pH減小；②中反應消耗了H2SO4，使c(H＋)減小，pH增大，只有選項D正確。答案：D6．圖中電極a、b分別為Ag電極和Pt電極，電極c、d都是石墨電極。通電一段時間后，在c、d兩極上共收集到336mL(標準狀況)氣體。回答：(1)直流電源中，M極為________極。(2)Pt電極上生成的物質是________，其質量為________g。(3)電源輸出的電子，其物質的量與電極b、c、d分別生成物質的物質的量之比為2∶________∶________∶________。(4)AgNO3溶液的濃度(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)________，AgNO3溶液的pH________，硫酸的濃度________，硫酸的pH________。(5)若硫酸的質量分數(shù)由%變?yōu)?，則原%的硫酸溶液質量為________g。解析：電解%的硫酸溶液，實際上是電解水。因此在該電解池的陰極產生H2，陽極產生O2，且V(H2)∶V(O2)＝2∶1。據此可確定d極為陰極，則電源的N極為負極，M極為正極，在336mL氣體中，V(H2)＝eq\f(2,3)×336mL＝224mL，為mol，V(O2)＝eq\f(1,3)×336mL＝112mL，為mol，說明電路中有mol電子通過，因此在b極(陰極)產生molAg，質量為mol×108g·mol－1＝g。則n(e－)∶n(Ag)∶n(O2)∶n(H2)＝∶∶∶＝2∶2∶eq\f(1,2)∶1。由Ag(陽)電極、Pt(陰)電極和AgNO3溶液組成的電解池，在通電一定時間后，在Pt電極上發(fā)生還原反應所消耗溶液中Ag＋的物質的量，等于Ag電極被氧化給溶液補充的Ag＋的物質的量，因此AgNO3濃度不變，溶液的pH也不變。電解%的硫酸溶液，其實質是電解水，因此硫酸濃度增大，即H＋濃度增大，故溶液的pH減?。O原%的硫酸溶液的質量為x，電解時消耗水的質量為mol×18g/mol＝g，則%x＝%(x－g)，解得：x＝g。答案：(1)正(2)Ag(3)2eq\f(1,2)1(4)不變不變增大減小(5)7．從NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,4)、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－等離子中選出適當?shù)碾x子組成電解質，采用惰性電極對其溶液進行電解。(1)若兩極分別放出H2和O2時，電解質的化學式可能是________；(2)若陰極析出金屬，陽極放出O2，電解質的化學式可能是________；(3)若兩極分別放出氣體，且體積比為1∶1，電解質的化學式可能是________。解析：題中提供的電解質離子是七種，這些離子放電的順序是：陽極：Cl－>(NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,4))陰極：Ag＋>Cu2＋>H＋>Ba2＋(1)兩極分別放出H2和O2，即H＋和OH－放電，實質是電解H2O，水中的溶質應是起導電作用而又不改變H＋和OH－放電的順序，它可以是HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一種，但不是BaSO4。(2)陰極析出金屬，即Ag＋或Cu2＋放電；陽極放出O2，即OH－放電。水中的溶質可以是AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一種，但不是Ag2SO4。(3)兩極都生成氣體，且氣體體積比為1∶1，則放電的離子應是Cl－和H＋。水中的溶質可以是HCl、BaCl2中的任意一種。答案：(1)HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的一種(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的一種(3)HCl、BaCl2中的一種8．工業(yè)上電解飽和食鹽水能制取多種化工原料，其中部分原料可用于制備多晶硅。(1)如圖是離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖，電解槽陽極產生的氣體是________(填名稱)；NaOH溶液的出口為________(填字母)；精制飽和食鹽水的進口為________(填字母)；干燥塔中應使用的液體是________。(2)多晶硅主要采用SiHCl3還原工藝生產，其副產物SiCl4的綜合利用受到廣泛關注。SiCl4可制氣相白炭黑(與光導纖維主要原料相同)，方法為高溫下SiCl4與H2和O2反應，產物有兩種，化學方程式為____________________________。(3)采用無膜電解槽電解飽和食鹽水，可制取氯酸鈉，同時生成氫氣，現(xiàn)制得氯酸鈉kg，則生成氫氣________m3(標準狀況)。解析：(1)電解飽和食鹽水時陽極陰離子Cl－、OH－放電，Cl－的放電能力強于OH－，陽極發(fā)生的電極反應為：2Cl－－2e－=Cl2↑；陰極：2H＋＋2e－=H2↑；總反應為2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))Cl2↑＋H2↑＋2NaOH。H2、NaOH在陰極，NaOH溶液的出口為a，Cl2在陽極，精制飽和食鹽水從陽極進入，選d；要干燥Cl2，需要用酸性干燥劑濃H2SO4或P2O5等，也可用中性干燥劑無水CaCl2。(2)SiCl4與H2和O2反應，產物有兩種，光導纖維的主要成分是SiO2，H、Cl元素必在另一產物中，H、Cl元素結合成HCl，然后配平即可。發(fā)生的化學方程式為：SiCl4＋2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiO2＋4HCl。(3)由NaCl轉化為NaClO3，失去的電子數(shù)為6，H2O轉化為H2，得到的電子數(shù)為2，設產生的H2體積為V，由得失電子守恒有：6×eq\f×103g,g·mol－1)＝eq\f(2×Vm3×103L·m－3,L·mol－1)；V＝m3。答案：(1)氯氣ad濃硫酸(或P2O5，合理即可)(2)SiCl4＋2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiO2＋4HCl(3)1．如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是()A．鐵圈和銀圈左右搖擺不定B．保持平衡狀態(tài)C．鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜D．銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜解析：鐵圈和銀圈作電極與CuSO4溶液構成原電池，銀圈作正極，Cu2＋在正極(銀圈)上得到電子析出Cu，鐵圈作負極，失去電子被氧化，質量減小，因此銀圈質量增大，而鐵圈質量減小，故銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜。答案：D2．如圖所示，X為單質硅，Y為金屬鐵，a為NaOH溶液，組裝成一個原電池，下列說法正確的是()A．X為負極，電極反應為：Si－4e－=Si4＋B．X為正極，電極反應為：4H2O＋4e－=4OH－＋2H2↑C．X為負極，電極反應為：Si＋6OH－－4e－=SiOeq\o\al(2－,3)＋3H2OD．Y為負極，電極反應為：Fe－2e－=Fe2＋解析：硅、鐵、NaOH溶液組成原電池時，Si為負極：Si－4e－＋6OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋3H2O；鐵為正極：4H2O＋4e－=4OH－＋2H2↑，總反應式：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。答案：C3．把一小塊鎂鋁合金放入6mol/L的NaOH溶液中，可形成微型原電池。則該電池負極上發(fā)生的電極反應為()A．Mg－2e－=Mg2＋B．Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2OC．4OH－－4e－=2H2O＋O2↑D．2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑解析：鎂雖比鋁活潑，但原電池的正負極不僅與電極的活潑性有關，而且與電解質溶液有關，在NaOH溶液中Al能與堿反應，而鎂較難反應，所以鋁作負極。答案：B4．鉛蓄電池的工作原理為：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O研讀下圖，下列判斷不正確的是()A．K閉合時，d電極反應式：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)B．當電路中轉移mol電子時，Ⅰ中消耗的H2SO4為molC．K閉合時，Ⅱ中SOeq\o\al(2－,4)向c電極遷移D．K閉合一段時間后，Ⅱ可單獨作為原電池，d電極為正極解析：利用蓄電池工作原理可知，當K閉合時，Ⅰ為原電池(a為正極、b為負極)，Ⅱ為電解池(c為陰極、d為陽極)，故A項敘述正確，從而判斷D項敘述正確；由蓄電池工作的方程式可知B項敘述正確；K閉合時，Ⅱ中SOeq\o\al(2－,4)移向d極(陽極)，故答案為C。答案：C5．圖乙是根據圖甲的電解池進行電解時某個量(縱坐標x)隨時間變化的函數(shù)圖象(各電解池都用石墨作電極，不考慮電解過程中溶液濃度變化對電極反應的影響)，這個量x表示()圖甲圖乙A．各電解池析出氣體的體積B．各電解池陽極質量的增加量C．各電解池陰極質量的增加量D．各電極上放電的離子總數(shù)解析：電解NaCl溶液時陰、陽極都產生氣體，電解AgNO3溶液時陰極上產生單質銀，電解CuSO4溶液時陰極上產生單質銅，所以隨著電解的進行，陰極質量的增加量有如題中圖示的變化。答案：C6．如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關判斷正確的是()A．a為負極，b為正極B．a為陽極，b為陰極C．電解過程中，d電極質量增加D．電解過程中，氯離子濃度不變解析：A中由于電流從電源的正極流出，故a為電源的正極，b為電源的負極，A錯；B中電源用正、負極命名，B錯；C中電解過程中，因為Cu2＋是陽離子，移向陰極d，在陰極上放電析出Cu，所以d極質量增加，C正確；D中Cl－是陰離子，移向陽極(c)，在陽極放出Cl2，導致溶液中c(Cl－)降低，D錯。答案：C7．電解100mL含c(H＋)＝mol·L－1的下列溶液，當電路中通過mol電子時，理論上析出金屬質量最大的是()A．mol·L－1Ag＋B．mol·L－1Zn2＋C．mol·L－1Cu2＋D．mol·L－1Pb2＋解析：根據金屬活動性順序表可知：排在氫后面的金屬為Ag和Cu，而Zn和Pb排在H前面，所以Ag＋、Cu2＋的氧化性比H＋大，應優(yōu)先于H＋放電而析出，因為molAg的質量小于molCu的質量，所以C項正確。答案：C8．將氫氣、甲烷、乙醇等物質在氧氣中燃燒時的化學能直接轉化為電能的裝置叫燃料電池。燃料電池的基本組成為電極、電解質、燃料和氧化劑。此種電池能量利用率可高達80%(一般柴油發(fā)電機只有40%左右)，產物污染也少。下列有關燃料電池的說法錯誤的是()A．上述燃料電池的負極反應材料是氫氣、甲烷、乙醇等物質B．氫氧燃料電池常用于航天飛行器，原因之一是該電池的產物為水，經過處理之后可供宇航員使用C．乙醇燃料電池的電解質常用KOH，該電池的負極反應為C2H5OH－12e－=2CO2↑＋3H2OD．甲烷燃料電池的正極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－解析：C項中，乙醇燃料電池的電解質是KOH，負極反應的產物不能生成CO2，應生成COeq\o\al(2－,3)。答案：C9．利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質的粗銅提純，下列敘述正確的是()A．電解時以精銅作陽極B．電解時陰極發(fā)生還原反應C．粗銅連接電源負極，其電極反應是Cu=Cu2＋＋2e－D．電解后，電解槽底部會形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥解析：電解時陽極發(fā)生氧化反應，要連接粗銅，在陰極上發(fā)生還原反應析出銅，故選項A、C錯，B正確；由于Ag、Pt的活潑性較差，因此在陽極上被氧化的為Cu以及Fe、Zn等雜質，而Pt、Ag則以金屬單質的形式沉積在電解槽底部形成陽極泥，D項正確。答案：BD10．下圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖。下列說法正確的是()A．該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉化B．裝置Y中負極的電極反應式為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．裝置X能實現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生D．裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實現(xiàn)物質的零排放，并能實現(xiàn)化學能與電能間的完全轉化解析：首先閱讀圖像，分析可以發(fā)現(xiàn)該能源裝置為太陽能→電解水→H2＋O2→氫氧燃料電池→工作馬達形成一個能量循環(huán)。具體的能量轉化有：太陽能→電能，電能→化學能，化學能→電能，電能→機械能等四種能量轉換方式，A錯；裝置X為電解池，裝置Y為燃料電池，負極發(fā)生氧化反應，電極反應為H2－2e－=2H＋(或H2＋2OH－－2e－=2H2O)，B錯；X電解池產生燃料電池的燃料H2和氧化劑O2，C對；水電解生成H2、O2，燃料電池將H2、O2轉化為水，完成循環(huán)，可以產生零排放，但不論是電解還是原電池，均不可能達到能量的完全轉化，D錯。答案：C11．依據氧化還原反應：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設計的原電池如圖所示。請回答下列問題：(1)電極X的材料是________；電解質溶液Y是________。(2)銀電極為電池的________極，發(fā)生的電極反應為________；X電極上發(fā)生的電極反應為________。(3)外電路中的電子是從________極流向________極。解析：原電池中負極上發(fā)生氧化反應，正極上發(fā)生還原反應，鹽橋起到平衡電荷的作用。由總反應方程式可知電極X的材料是銅，發(fā)生氧化反應，電解質溶液Y是可溶性銀鹽，常用硝酸銀溶液。電極反應式表示為：負極：Cu－2e－=Cu2＋，正極：Ag＋＋e－=Ag，電子由負極出發(fā)，經外電路流向正極。答案：(1)銅(或Cu)AgNO3溶液(2)正Ag＋＋e－=AgCu－2e－=Cu2＋(3)負(Cu)正(Ag)12．一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣?；卮鹣铝袉栴}：(1)這種電極放電時發(fā)生的化學反應方程式是_________________________。(2)此電極的正極發(fā)生的電極反應式是________________；負極發(fā)生的電極反應式是______。(3)電解液中的H＋向________極移動；向外電路釋放電子的電極是________。(4)比起直接燃燒燃料產生電力，使用燃料電池有許多優(yōu)點，其中主要有兩點：首先是燃料電池能量轉化效率高，其次是_______________________。解析：甲醇燃料電池實質就是利用CH3OH燃料在氧氣中反應來提供電能。CH3OH作負極，發(fā)生氧化反應，電極反應為2CH3OH＋2H2O－12e－=2CO2↑＋12H＋；氧氣在正極反應：3O2＋12H＋＋12e－=6H2O，兩反應相加得總反應式。在電池中，負極釋放電子傳到正極上，故H＋向正極移動。甲醇反應產物為CO2和H2O，對環(huán)境無污染。答案：(1)2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O(2)3O2＋12H＋＋12e－=6H2O2CH3OH＋2H2O－12e－=2CO2↑＋12H＋(3)正負極(4)產物對環(huán)境無污染13．圖中的A為直流電源，B為滲透飽和氯化鈉溶液和酚酞試液的濾紙，C為電鍍槽，接通電路后，發(fā)現(xiàn)B上的c點顯紅色。請?zhí)羁眨?1)電源A中a點為________極。(2)濾紙B上發(fā)生的總反應方程式為___________________________。(3)欲在電鍍槽中實現(xiàn)鐵上鍍鋅，接通K點，使c、d兩點短路，則電極e上發(fā)生的反應為________，電極f上發(fā)生的反應