专题二第4讲电化学原理课后作业
1．(2009年高考上海卷)茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt—Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中( )
①铝合金是阳极 ②铝合金是负极 ③海水是电解质溶液 ④铝合金电极发生还原反应
A．②③ B．②④
C．①② D．①④
解析：选A。电池电极只称为正、负极，故①错；其中较活泼的一极为负极，即铝合金，②正确；电极在海水中，故海水为电解质溶液，③正确；④铝合金为负极，失电子发生氧化反应，故④错。选②③即A。
2．(2010年江苏南京高考复习质量检测)市场上经常见到的标记为Li－ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为：
Li＋2Li0.35NiO2 放电充电2Li0.85NiO2
下列说法不正确的是( )
A．放电时，负极的电极反应式：Li－e－===Li＋
B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应
C．该电池不能用水溶液作为电解质溶液
D．放电过程中Li＋向负极移动
解析：选D。A项，Li从零价升至＋1价，失去电子，作为负极，正确；B项，反应逆向进行时，反应物只有一种，故化合价既有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，正确；C项，由于Li可以与水反应，故应为非水材料，正确；D项，原电池中阳离子应迁移至正极，故错。
3．(2009年高考北京卷)下列叙述不正确的是( )
A．铁表面镀锌，铁作阳极
B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀
C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
解析：选A。本题考查电化学知识的应用。选项A，铁作阴极，锌作阳极，A错；由于Zn的活泼性比Fe强，Zn失电子而保护了船体，B正确；钢铁吸氧腐蚀时，O2在正极上获得电子，C正确；根据放电顺序，Cl－失电子能力大于OH－，电解饱和食盐水时，Cl－在阳极上失去电子变为Cl2，D正确。
4．(2010年湖北八校高三第二次联考)目前市场上的手提应急灯，主要用的是“无液干粉”铅酸蓄电池，其原理是将强腐蚀性的浓硫酸灌注到硅胶中，使电解质溶液不易发生泄漏，大大改善了电池的性能。所用的原料仍然是Pb—PbO2—H2SO4，下列关于该铅酸蓄电池的说法正确的是( )
A．充电时，电源的正极接蓄电池标“＋”的一极，电池上标有“－”的一极发生氧化反应
B．“无液干粉”铅酸蓄电池彻底改变了原来的铅酸蓄电池的原理
C．放电时在铅酸蓄电池的负极发生还原反应
D．若用此铅酸蓄电池电解饱和NaCl溶液，标准状况下制备1.12 L Cl2，电池内至少消耗H2SO4 0.10 mol
解析：选D。A项中，前一句正确，接“－”的一极为阴极，发生还原反应，A错；由题目叙述可知，“无液干粉”铅酸蓄电池的原理与传统的铅酸蓄电池原理相同，B错；放电时，电极反应为负极：Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4正极：PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－ ===PbSO4＋2H2O
可知，C错；根据电路中通过的电子数守恒，可得2e－～Cl2～2H2SO4，考虑到电路中能量损耗，至少要消耗H2SO4 0.10 mol，D正确。
5．(2010年广东佛山毕业班联考)如图中A为直流电源，B为浸透饱和NaCl溶液和酚酞溶液的滤纸，C为电镀槽。接通电路后发现B上的c点显红色。为实现铁上镀锌，接通K后，使c、d两点短路，下列叙述正确的是( )
A．a为直流电源的负极
B．c极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
C．f电极为锌板
D．e极发生还原反应
解析：选B。根据B上c点显红色，可知c点发生的电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，故c为电解池B的阴极，则b为电源的负极，a为正极，电镀槽中e为阳极，发生氧化反应，f为阴极，即镀件金属铁板。
6．将AsO3－4＋2I－＋2H＋ AsO3－3＋I2＋H2O设计为如图所示的电化学装置，其中C、D均为碳棒。甲、乙两组同学分别进行下述操作(U形管为盐桥，它能让离子通过)。甲组：向B烧杯中逐滴加入浓盐酸；乙组：向B烧杯中逐滴加入质量分数为40%的NaOH溶液。下列描述正确的是( )
A．甲组操作过程中，D作负极
B．乙组操作过程中，C上发生的电极反应为：2I－－2e－===I2
C．两次操作过程中，微安表(G)指针的偏转方向相反
D．甲组操作时该装置为原电池，乙组操作时该装置为电解池
解析：选C。此题考查原电池原理。甲组向B烧杯中滴加浓盐酸时，总反应向右移动，此时I－为还原剂，在C上失去电子，C是负极；乙组加NaOH溶液，总反应向左移动，AsO3－3为还原剂，在D上失去电子，此时，C上I2得电子；甲、乙操作时装置均为原电池。
7．如图所示，a、b、c均为石墨电极，d为碳钢电极，通电进行电解。假设在电解过程中产生的气体全部逸出，下列说法正确的是( )
A．甲、乙两烧杯中溶液的pH均保持不变
B．甲烧杯中a的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
C．当电解一段时间后，将甲、乙两溶液混合，一定会产生蓝色沉淀
D．当b极增重3.2 g时，d极产生的气体为2.24 L(标准状况)
解析：选B。此题属于电解串联电路，通过两池电子数相等，甲池电极反应为
阳极a 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O阴极b 2Cu2＋＋4e－===2Cu，pH降低；乙池电极反应为阳极c 2Cl－－2e－===Cl2↑阴极d 2H＋＋2e－===H2↑，pH升高。由电子关系知Cu～H2，b极增重3.2 g，d极产生1.12 L H2，综合可知，B项正确。
8．(2008年高考广东卷、2009年高考四川卷改编题)LiFePO4新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位，可用作节能环保电动汽车的动力电池，用于2008年北京奥运会。磷酸亚铁锂(LiFePO4)是新型锂离子电池的首选电极材料。已知该电池放电时的方程式：正极FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4，负极Li－e－===Li＋，下列说法正确的是( )
A．充电时电池反应为FePO4＋Li===LiFePO4
B．充电时动力电池上标“＋”的电极应与外接电源的正极相连
C．放电时电池内部Li＋向负极移动
D．放电时，在正极上是Li＋得电子被还原
解析：选B。本题是考查原电池原理在实际中的具体应用。该动力电池放电时为原电池，充电时为电解池，由正、负极反应可得放电时电池总反应为FePO4＋Li===LiFePO4，故充电时电池反应为LiFePO4===FePO4＋Li，A项错误，B项正确；放电时，由电荷相吸原理，Li＋向正极方向移动，FePO4被还原，C、D项错误。
9．某同学按下图所示的装置进行试验。A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水。当K闭合时，在交换膜处SO2－4从右向左移动。下列分析正确的是( )
A．溶液中(A2＋)浓度减小
B. B的电极反应：B－2e－===B2＋
C. y电极上有H2产生，发生还原反应
D．反应初期，x电极周围出现白色胶状沉淀，不久沉淀溶解
解析：选D。由题意K闭合时，在交换膜处SO2－4从右向左移动。说明左池阳离子(A2＋)增加，A极为负极，B极为正极，A、B项错误；此装置实际为用左池为电源电解AlCl3溶液，x作阴极，y作阳极，y电极上有Cl2产生，发生氧化反应，x电极上有H2产生，并产生强碱，故x电极周围出现白色胶状沉淀，不久沉淀溶解，故C项错误，D项正确。
10．(2010年北大附中第二次模拟考试)右图所示装置Ⅰ是一种可充电电池，装置Ⅱ为电解池。离子交换膜只允许Na＋通过，充放电的化学方程式为2Na2S2＋NaBr3 放电充电Na2S4＋3NaBr。闭合开关K时，b极附近先变红色。下列说法正确的是( )
A．负极反应为4Na－4e－===4Na＋
B．当有0.01 mol Na＋通过离子交换膜时，b电极上析出标准状况下的气体112 mL
C．闭合K后，b电极附近的pH变小
D．闭合K后，a电极上有气体产生
解析：选B。本题信息新颖，多数同学对所给的电池反应很不熟悉，习惯写出电极反应式的同学会因为写不出电极反应式而做不出来。电源的正极：Br－3＋2e－===3Br－，电源的负极2S2－2－2e－===S2－4，内电路为Na＋移动导电。由题意可知b极(阴极)：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，a极(阳极)：Cu－2e－===Cu2＋，所以A、C、D项均错误。对于B项，当有0.01 mol Na＋通过离子交换膜时，说明内电路通过了0.01 mol的电荷，外电路转移的电子也就为0.01 mol。结合b极反应，产生的气体就为0.005 mol，体积为112 mL，B项正确。
11．(2009年高考江苏卷)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图，如图所示。关于该电池的叙述正确的是( )
A．该电池能够在高温下工作
B．电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋
C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体22.46 L
解析：选B。该燃料电池的原理为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，根据总反应方程式可写出电极反应方程式，负极为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，正极为6O2＋24e－＋24H＋===12H2O，从电极反应方程式易知H＋应从负极区移向正极区，从总反应方程式可见每生成1 mol CO2消耗1 mol O2。
12．用铂电极电解CuCl2与CuSO4的混合溶液(浓度均为2 mol•L－1) 50 mL，当阴极析出9.6 g固体时，标准状况下阳极得到的气体的体积是( )
A．3.36 L B．2.8 L
C．6.72 L D．4.48 L
解析：选B。阴极：Cu2＋ ～ Cu ～ 2e－
64 g 2 mol
9.6 g 0.3 mol
阳极首先是Cl－失电子，但Cl－失电子数最多为2 mol•L－1×0.05 L×2×1＝0.2 mol，产生0.1 mol Cl2，按得失电子数相等，显然还有(0.3－0.2)mol电子是水电离的OH－失去的，由4OH－～O2～4e－，知n(O2)＝0.3－0.2mol4＝0.025 mol。故阳极得到的气体的体积为(0.1＋0.025)mol×22.4 L•mol－1＝2.8 L。
13．(2010年广东汕头5月调研考试)到目前为止，由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的最主要的能源。
(1)化学反应中放出的热能(焓变，ΔH)与反应物和生成物的键能(E)有关。
已知：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－185 kJ•mol－1
E(H—H)＝436 kJ•mol－1，E(Cl—Cl)＝247 kJ•mol－1则E(H—Cl)＝________；
(2)已知：Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)
ΔH＝－25 kJ•mol－1
3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)
ΔH＝－47 kJ•mol－1
Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)
ΔH＝＋19 kJ•mol－1
请写出CO还原FeO的热化学方程式：________________________________________；
(3)如右图所示的装置：该装置中Cu极为________极；当铜片的质量变化为12.8 g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为____________L；
(4)若将图中的铜电极改用石墨电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中共转移的电子为________mol。
解析：化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，而与具体的反应途径无关，即热化学方程式之间可以“加减”，随之反应热可以作相应的“加减”。盖斯定律可用于求一个总反应，或某个未知反应的反应热。
(1)利用化学反应中放出的热能(焓变，ΔH)与键能(E)之间的关系解题：2E(H—Cl)＝436 kJ•mol－1＋247 kJ•mol－1＋185 kJ•mol－1＝868 kJ•mol－1，E(H－Cl)＝434 kJ•mol－1
(2)Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)
ΔH＝－25 kJ•mol－1 ①
3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)
ΔH＝－47 kJ•mol－1 ②
Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)
ΔH＝＋19 kJ•mol－1 ③
利用盖斯定律的“加和性”(①×3－②－③×2)÷6得FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)
ΔH＝－11 kJ•mol－1；
(3)由题意分析可知左为原电池，右为电解池。装置中Cu极为阳极，利用关系式2Cu～O2可得
n(O2)＝0.1 mol，V(O2)＝2.24 L；
(4)因向溶液中再加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3才能使溶液恢复原状，相当于向溶液中加入了0.2 mol CuO和0.1 mol H2O，故共转移了0.6 mol电子。
答案：(1)434 kJ•mol－1
(2)FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)
ΔH＝－11 kJ•mol－1
(3)阳 2.24 (4)0.6
14．下图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为
2CH3OH＋3O2＋4KOH 放电充电2K2CO3＋6H2O
请回答下列问题：
(1)图中甲电池是________装置。
(2)下列电极的名称：A(石墨)电极的名称是________________________________________________________________________。
(3)写出通入CH3OH的电极的电极反应式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)乙池中反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2________mL(标准状况下)；此时丙池某电极析出0.60 g某金属，则丙中的某盐溶液可能是______(填序号)。
A．MgSO4 B．CuSO4
C．NaCl D．AgNO3
解析：(1)由“三池”的化学过程可知，甲池为原电池(作为电源)，乙、丙池为电解池。
(2)燃料电池中通入O2的一极为正极，通入甲醇的一极为负极，作为电源，可判断A(石墨)电极为阳极，B电极为阴极，乙、丙池为串联电解池，C电极为阳极，D电极为阴极。
(3)利用总反应减去正极反应即得通入CH3OH的电极的电极反应式CH3OH＋8OH－－6e－===CO2－3＋6H2O。
(4)乙池是以石墨作阳极，银作阴极，电解AgNO3溶液的过程，其反应的化学方程式为4AgNO3＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4HNO3。
(5)利用电子守恒找出关系式：4Ag～O2，
V(O2)＝280 mL，因丙池中析出金属，显然只有位于氢后面的金属才可能析出。
答案：(1)原电池(化学能转变为电能) (2)阳极
(3)CH3OH＋8OH－－6e－===CO2－3＋6H2O
(4)4AgNO3＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4HNO3
(5)280 BD
15．(2009年高考天津卷改编题)科学家认为，氢气是一种高效而无污染的理想能源，近20年来，对以氢气作为未来的动力燃料氢能源的研究获得了迅速发展。
(1)为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发的较经济且资源可持续利用的制氢气方法是________(选填字母)。
A．电解水 B．锌和稀硫酸反应
C．光解海水 D．以石油、天然气为原料
(2)因氢气易燃易爆，贮运安全极为重要。现用锂作储氢剂，写出锂储氢和放氢的化学方程式：________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________。
(3)氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行下图所示实验：
①氢氧燃料电池中，负极的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②在上图装置中盛有500 mL、0.05 mol•L－1CuSO4溶液，当某一碳电极的质量增加1.6 g时，则此时该装置中溶液的pH＝________。
解析：本题考查电化学知识。
(1)考虑到开发较经济且资源可持续利用的制氢气方法，可借助太阳能，选C项。
(2)金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：①2Li＋H2 2LiH，②LiH＋H2O===LiOH＋H2↑。
(3)①负极为失去电子的一极，即H2失电子生成H＋，由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上OH－。
②利用电子守恒的关系式：2Cu～O2～4H＋，
n(H＋)＝1.6 g64 g•mol－1×2＝0.05 mol，
c(H＋)＝0.05 mol500×10－3L＝0.1 mol•L－1，pH＝1。
答案：(1)C (2)H2＋2Li 2LiH LiH＋H2O===LiOH＋H2↑
(3)①2H2－4e－＋4OH－===4H2O或H2＋2OH－－2e－===2H2O ②1