专题十电化学原理2 - 4

D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低

解析：A项中放电时为原电池反应，CH3OH失电子被氧化，该电极为负极；C项中5.6 L O2完全反 应，应转移电子

答案：B

14． 2008年10月8日，瑞典皇家科学院宣布美籍华裔科学家钱永健获得2008年度诺贝尔化学奖．少 年时代，他就对化学产生了浓厚的兴趣。16岁时，他凭借一个金属易受硫氰酸盐腐蚀的调查项目，荣获具有“少年诺贝尔奖”之称的著名奖项。下列说法正确的是( )

A．金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程

B．将水库中的水闸(钢板)与外加直接电源的负极相连，正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀 C．由原电池原理知所有的合金都比纯金属更易被腐蚀

D．铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中发生：Fe－3e===Fe3，从而形成铁锈，但此过程铜不被腐蚀

－

＋

5.6 L－

×4＝1 mol；D项中氧气得电子与水反应生成OH，pH升高．

22.4 L/mol

解析：A项，金属腐蚀是金属失去电子被氧化的过程；B项，水闸作电解池的阴极，根据电解原理 可知水闸被保护；C项，有些合金(如不锈钢)由于金属的内部组织结构被改变而比纯金属更难被腐蚀；D项，铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀时，发生的电极反应为Fe－2e===Fe2。

－

＋

答案：B

15．按如图所示装置进行下列不同的操作，其中不正确的是 ( ) ．

A．铁腐蚀的速度由大到小的顺序是：只接通K1>只闭合K3>都断开>只闭合K2 B．只接通K1，一段时间后，U形管中出现白色沉淀 C．只接通K2，U形管左、右两端液面均下降

D．先只接通K1，一段时间后，漏斗液面上升，然后再只接通K2，漏斗液面下降

解析：只闭合K1，铁作阳极电解氯化钠溶液，铁失电子生成Fe2，H2O在阴极得电子生成H2和OH

＋

－

，Fe2和OH扩散到U形管底部相遇生成白色氢氧化亚铁沉淀，B项正确．只接通K2，铁作阴极，不能失电子，

＋

－

阴极生成氢气，石墨电极上生成氯气，C项正确．综上分析只接通K1铁腐蚀速率最快；只闭合K3，形成原电池，铁腐蚀的速率次之；都断开时铁自然腐蚀；而只接通K2时铁作阴极被保护，腐蚀速率最慢，故A项正确．

答案：D

16．LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠．已知该电池放电时的

＋

－

－

＋

电极反应式为：正极FePO4＋Li＋e===LiFePO4，负极Li－e===Li.下列说法中正确的是( )

A．充电时的总反应为FePO4＋Li===LiFePO4

B．充电时动力电池上标注“＋”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：放电时，＋3价铁在正极得电子被还原为＋2价铁，Li在负极失电子生成Li，Li向正极移

动，C、D不正确．充电时的总反应为LiFePO4===FePO4＋Li，A不正确．电池的正极在充电时作阳极，与外接电源的正极相连，B正确．

答案：B

二、非选择题(本题包括6个小题，共52分)

17．(6分)某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案．请 你帮助他们完成有关实验项目：

方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性．该原理的离子方程式为

________________________________________________________________________.

方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性．试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式．

正极反应式：____________________________________________________. 负极反应式：_________________________________________________________.

方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：______________________，用离子方程式表示其反应原理：_____________________________________________________________. 解析：方案Ⅰ：铁与酸反应而铜与酸不反应． Fe＋2H===Fe2＋H2↑

＋

＋

＋＋

方案Ⅱ：设计原电池时以铁、铜为电极，电解质溶液应能与电极反应，实验现象应比较明显． 方案Ⅲ：设计简单实验时注意原理与方案Ⅰ及方案Ⅱ的原理不同，且现象明显，操作简单． 答案：Ⅰ：Fe＋2H===Fe2＋H2↑

＋

＋

Ⅱ：

正极：2H＋2e===H2↑ 负极：Fe－2e===Fe2

－

＋

＋－

Ⅲ：将铁片置于CuSO4溶液中，一段时间后观察Fe表面是否有金属铜析出 Fe＋Cu2===Fe2＋Cu

＋

＋

18．(8分)在如图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g，试回答：

(1)电源电极X名称为______________．

(2)pH变化：A__________，B__________，C_______________. (填“增大”“减小”或“不变”)

(3)通电5 min时，B中共收集224 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL.则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为______________(设电解前后溶液体积无变化)．

(4)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为____________(设电解前后溶液体积无变化)． 解析：(1)C装置的铜电极质量增加，说明铜极上有金属析出，即溶液中的银离子被还原生成银单质，故铜极为阴极，由此可确定X极为负极．

(2)A装置电解KCl溶液，生成氢气、氯气和氢氧化钾．B装置生成Cu、O2和H2SO4，溶液中氢离子浓度增大．C装置阴极析出银单质，阳极上的银失去电子变成银离子，理论上溶液的物质的量浓度不变． 2.16 g(3)B装置两极上电子转移的数目与C装置中转移的电子数目相同．C装置中转移的电子为＝0.02

108 g/molmol.经判断，B装置两极上的反应为： 阴极：Cu2＋2e===Cu,2H＋2e===H2↑

＋

－

＋

－

阳极：4OH－4e===O2↑＋2H2O 根据题意可得：

2n(H2)＋2n(Cu)＝4n(O2)＝0.02 mol， 224 mL

n(H2)＋n(O2)＝，

22 400 mL/mol

解得n(Cu)＝0.005 mol，CuSO4溶液的物质的量浓度为：0.005 mol/0.2 L＝0.025 mol/L (4)A装置的反应为：

2KCl＋2H2O=====2KOH＋H2↑＋Cl2↑

即反应中电子转移的物质的量与生成的氢氧根离子的物质的量相等，为0.02 mol. 0.02 mol－

c(OH)＝＝0.1 mol/L，

0.2 L故pH＝13.

答案：(1)负极 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 mol/L (4)13

19．(9分)Zn－MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2－NH4Cl混合溶液． (1)该电池的负极材料是________．电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)． (2)若ZnCl2－NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2

＋

－－

电解

，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是

＋

___________________________________________________________________.欲除去Cu2，最好选用下列试剂中的________(填代号)．

a．NaOH b．Zn c．Fe d．NH3·H2O

(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液．阴极的电极反应式是 ________________________________________________________________________.若电解电路中

通过2 mol电子，MnO2的理论产量为________g.

解析：(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极：Zn－2e===Zn2；电池工作时，电子是从负极流向正极．

－

＋

(2)Zn与Cu2发生氧化还原反应，生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池，加快反应速率，从而加快

＋

Zn的腐蚀．

(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极：2H＋2e===H2↑；每生成1 mol MnO2需转移2 mol电子，故每通过2 mol电子，理论上生成1 mol MnO2，质量为87 g. 答案：(1)Zn(或锌) 正极

(2)锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b (3)2H＋2e===H2↑ 87

20．(9分)观察图A、B、C，回答下列问题：

＋

－

＋

－

(1)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，再平行插入一块铜片，可观察到铜片____________(填“有”或“没有”)气泡产生．再用导线把锌片和铜片连接起来(见图A)，组成一个原电池，负极为________，正极的电极反应式为__________________________．

(2)如果烧杯中最初装入的是2 mol/L 500 mL的稀硫酸溶液，构成铜锌原电池(见图B，假设产生的气体没有损失)，当在标准状况下收集到11.2 L 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)__________、__________.

(3)如果电极材料分别是铁片和石墨并进行连接，插入氯化钠溶液中(见图C)，放置数天后，主要发生__________________________________________________

电化学腐蚀，写出正极的电极反应式________________________________．

(4)生活中利用原电池原理生产了各种各样的电池，废电池必须进行集中处理的问题已被提到议事日程，其最主要原因是________． A．回收利用电池外壳的金属

B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤、水源的污染 C．防止电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D．回收其中的石墨电极

解析：铁跟碳相连接插入食盐水中，由于食盐水显中性，且食盐水必定会溶解有少量氧气，所以会发生吸氧腐蚀． 答案：(1)没有 锌 2H＋2e===H2↑ (2)c(H2SO4)＝1 mol/L c(ZnSO4)＝1 mol/L

(3)吸氧 O2＋2H2O＋4e===4OH (4)B

21．(8分) Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器．该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4—SOCl2.电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2 ===4LiCl ＋S ＋SO2. 请回答下列问题：

(1)电池的负极材料为__________，发生的电极反应为__________________； (2)电池正极发生的电极反应为_____________________________________；

－

－

＋

－