原电池、电解池专题(含答案解析)
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原电池
化学能转化为电能的装置。
无外加电源的装置一定是原电池。
原电池组成条件:
1.两极材料活泼性不同
2.电极直接与电解质溶液接触
3.形成闭合回路
原电池工作原理:
活泼金属为负极(失电子,被氧化),不活泼金属或碳棒为负极(得电子,被还原)
如锌铜原电池:
锌为负极,铜为正极
由于锌比铜活泼,锌原子失去电子通过导线流向铜原子,形成电流,溶液中的H +从铜片上
获得电子,被还原成H 原子,并形成H 2
阴离子向负极移动,阳离子向正极移动。
离子方程式为:↑+−→−+++222H Zn
H Zn
练习1
1.下列说法正确的是( )
A .原电池是把电能转化为化学能的装置
B .原电池中电子流出的一极是正极发生氧化反应
C .原电池的两极发生的反应均为氧化还原反应
D .形成原电池后,原电池中的阳离子向正极移动
2.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 .用铜板和锌板紧靠在一起浸入硫酸铜溶
液,负极铜板质量增加
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。
3.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为:2Ag +Zn(OH)2
Ag 2O +Zn +H 2O ,在此电池放电时,负极上发生反应的物质是 A .Ag B .Zn(OH)2 C .Ag 2O
D .Zn
4.白铁皮发生析氢腐蚀,若有0.2摩电子发生转移,下列说法中不正确的是
A.有6.5克锌被腐蚀
B.2.8克铁被腐蚀
C.正极上H+被还原
D.在标准状况下有2.24升气体放出
5.铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中,锌片是 A 阴极 B 正极 C 阳极D 负极
6.有a、b、c、d四个金属电极,有关的反应装置及部分反应现象如下:
实验装置部分实验现象
a极质量减小,b极质量增加
b极有气体产生,c极无变化
d极溶解,c极有气体产生
电流计指示在导线中电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是 A.a>b>c>d B.b>c>d>a C.d>a>b>c
D.a>b>d>c
7.下列变化中属于原电池反应的是()
A.白铁(镀Zn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
8.将两个铂电极插入KOH溶液中,向两极分别通入CH4和O2,即构成甲烷燃料电池。
已知通入CH4的一极,其电极反应式是:CH4+10OH――8e-=CO32-+7H2O;通入O2的另一极,其电极反应式是:O2+2H2O+4e-=4OH -,下列叙述不正确
...的是
A.通入CH4的电极为负极B.正极发生氧化反应C D.该电池使用一段时间后应补充KOH
9.X、Y两根金属棒插入Z溶液中构成如下图的装置,实验中电流表指针发
生偏转,同时X棒变粗,Y棒变细,则X、Y、Z可能是下列中的()
编号X Y Z
A Zn Cu 稀硫酸
B Cu Zn 稀硫酸
C Cu Ag 硫酸铜溶液
D Ag Zn 硝酸银溶液
10.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)+2MnO 2(s)+H 2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn 2O 3(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:2MnO 2(s)+H 2O(1)+2e -=Mn 2O 3(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
11.某原电池总反应的离子方程式为:2Fe 3++Fe =3Fe 2+,不能实现该反应的原电池是 A. 正极为Cu ,负极为Fe ,电解质为FeCl 3溶液 B. 正极为C ,负极为Fe ,电解质为Fe (NO 3)3溶液
C. 正极为Fe ,负极为Zn ,电解质为Fe 2(SO 4)3溶液
D. 正极为Ag ,负极为Fe ,电解质为CuSO 4 溶液 13题
12.燃料电池是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能.氢氧燃料电池的基本反应是:X 极:1/2O 2(g)
+H 2O(l)+2e -==2OH - Y 极:H 2(g)+2OH -==2H 2O(l)+2e -
下列判断正确的是 A .X 是正极 B .Y 是正极 C .Y 极被还原 D .Y 极发生氧化反应
13.对于锌-铜-稀H 2SO 4组成的原电池装置中,当导线中有1mol 电子通过时理论上的电极变化
①锌片溶解了32.5g ②锌片增重32.5g ③铜片上析出了1g H 2 ④铜片上析出1molH 2
A. ①③
B. ①④ C ②③ D. ②④
14.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl),第二天便会因腐蚀出现红褐色锈斑。
试回答:
(1)铁锅的锈蚀应属于______________,腐蚀的原因是___________________。
(2)铁锅锈蚀的电极反应式为:
负极 ,正极 。
正负电极反应产物会继续发生反应,反应的离子方程式或化学方程式为
15.下图各容器中盛海水,铁会在其中发生变化。
按铁极腐蚀的速度由快至慢的顺序为
16.在装有水的烧杯中,用线(绝缘)悬挂一个呈水平方向的由铁和银焊接而成的柱形金属棒,
处
于平衡状态.如果向水中加入CuSO 4溶液,(溶液的密度变化不考虑)
(1)片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈)
A .铁圈和银圈左右摇摆不定
B .保持平衡状态不变
C .铁圈向下倾斜
D .银圈向下倾斜
(2)产生上述现象的原因是
17.在A 、B 、C 三个烧杯中分别盛有同体积,同物质的量浓度的NaNO 3、HCl 和KCl 溶液,如果A 、B 、
C 杯中电极都为铁和石墨,并用导线连接,(不与电源相连。
)则各杯中铁片受腐蚀情况(写明腐蚀类型、
快慢。
)及原因是
18.市场出售的“热敷袋”其中的成分主要是铁粉、碳粉、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,回答下列各问:
(1)热敷袋放出的热是来自 (2)碳粉和氯化钠的作用分别
是 。
(3)写出有关的电极反应式化学方程式 、
Sn Fe C B Ag Fe D
Fe Al
Fe A
19.阿波罗宇宙飞船使用的是氢氧燃料电池,其电极反应为:2H 2+4OH -→4H 2O+4e -,2H 2O+O 2+4e -→4OH -。
在负极反应的物质是 ,负极发生的是 (填氧化或还原)反应,电池反应是
20.将洁净的金属片Fe 、Zn 、A 、B 分别与Cu 用导线连结浸在合适的电解质溶液里。
实验并记录电压指
针的移动方向和电压表的读数如右表所示:
根据以上实验记录,完成以下填空: (1)构成两电极的金属活动性相差越大,电压表的读数越
(填“大”、“小”)。
Zn 、A 、B 三种金属活动性由强到弱的顺序是 。
(2)Cu 与A 组成的原电池, 为负极,此电极反应式为 。
(3)A 、B 形成合金,露置在潮湿空气中, 先被腐蚀。
电解池
电能转化为化学能的装置,必定有外加电源。
电解池组成条件:
1.外接直流电源
2.与电源负极连接的阴极,与电源正极连接的阳极
3.两极置于电解质溶液或熔融电解质中
如电解饱和食盐水:
2NaCl + 2 H 2O −→−
2NaOH + H 2 ↑+ Cl 2 ↑ 注意: 1.此装置的名称_ 电解池(特点:电源正极和电极阳极相连,电
源负极和电极阴极相连)
2.氯化钠溶液中离子有: Na + H + Cl - OH -
3.Na + H + 定向移动至阴极附近
Cl - OH -定向移动至阳极附近
4.在阳极附近能够收集到能够使淀粉-碘化钾试纸变蓝的气体-Cl 2
在阴极附近能够收集到可以点燃的气体-H 2
在小烧杯(或U 形管)里装入饱和食盐水,滴入几滴酚酞试液。
为什么在阴极附近出
现了红色?变红的情况发生在阴极附近, 因为OH -在阴极区生成。
虽然溶液中OH -在外电
场作用下会移向阳极,但OH -在阴极的生成速率远大于它移向阳极的迁移速率,由于移向阳
极的OH -会和阳极产物Cl 2发生化学反应, 甚至会发生漂白现象,因此,只可能在阴极区
出现红色。
金属
电子流动方向 电压/V Fe Fe → Cu +0.78 Zn Zn → Cu +1.10 A
Cu → A -0.15 B
B → Cu +0.3
练习2
1.(原创)下列有关电解原理的说法不正确的是()
A.电解饱和食盐水时,一般用铁作阳极,碳作阴极
B.电镀时,通常把待镀的金属制品作阴极,把镀层金属作阳极
C.对于冶炼像钠、钙、镁、铝等这样活泼的金属,电解法几乎是唯一可行的工业方法D.电解精炼铜时,用纯铜板作阴极,粗铜板作阳极
2.在原电池和电解池的电极上所发生的反应,属于还原反应的是()A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应
B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应
C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应
D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应
3..(原创)用惰性电极在一定温度下电解某Na2SO4饱和溶液200 g。
当两极共产生标准状况下67.2L气体时,从溶液中析出64.4g Na2SO4•10H2O 晶体。
则剩余溶液的溶质质量分数约是( )
A.64.7%B.47.5%C.32.2%D.28.3%
4.(原创)在25℃时,将两个铜电极插入一定质量的硫酸钾饱和溶液中进行电解。
通电一段时间后,阴极上逸出a mol气体,同时有W g 无水硫酸钾晶体析出。
在温度不变条件下,下列说法不正确的是( )
A.电解过程中共消耗2amol水B.剩余溶液中有大量蓝色沉淀产生
C.剩余溶液中溶质的质量分数为W / (W+18a) ×100%
D.剩余溶液中溶质的质量分数为W / (W+36a) ×100%
5.某溶液中含有两种溶质AlCl3和H2SO4,它们的物质的量之比为2:1。
用石墨做电极电
解该混合溶液时,根据电极产物,可分为若干个阶段,下列叙述不正确的是( )
A.阴极自始至终只有H2 B.阳极先析出Cl2后析出O2
C.电解最后阶段为电解水 D.溶液中先有白色沉淀生成后沉淀全部溶解
6.(改编)关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是( ) A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠
B.若在阳极附近的溶液中滴入KI淀粉试液,溶液呈蓝色
C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液仍无色
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,加入适量盐酸充分搅拌后溶液可恢
复原状况
7.(原创)下图是电解精炼铜装置,其中c、d为铜电极。
则下列有关的判断不正确的是A.c为粗铜板、d为纯铜板
B.电解过程中,SO42-浓度几乎不变
C.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
D.电解过程中,c电极板附近沉积不溶物,d电极板质量增加
8、(改编)用惰性电极电解下列溶液,一段时间后,再加入一定质量的另一物质(中括号内),溶液能与原来溶液完全一样的是
A.CuCl2[CuCl2溶液] B.AgNO3[Ag2O]
B.C.NaCl[HCl溶液] D.CuSO4[Cu(OH)2]
9.PH=a的某电解质溶液中,插入两支惰性电极通直流电一段时间后,溶液的pH>a,则该电解质可能是
A.NaOH B.H2SO4 C.AgNO3 D.Na2SO4
10.(改编)在外界提供相同电量的条件,Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e→Cu或Ag++e-→Ag 在电极上放电,若析出银的质量为3.24g,则析出铜的质量为
A.6.48g B.1.92g C.1.28g D.0.96g
11.从NO3-、SO42-、Cl-、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+等离子中选出适当的离子组成电解质,采用惰性电极对其溶液进行电解。
若两极分别放出气体,且体积比为1∶1,电解质的化学式可能是。
12.室温下某金属为液态,当电解它的一价金属的硝酸盐溶液时,阴极得到的产物是该金属的单质。
当阴极消耗2 mol该盐的阳离子时,阳极可得1 mol的气体产物,则此气体的产物是(填分子式)。
由此可推断得知该盐的化学式是,其阴极上所发生的还原反应方程式是:。
13.工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质,可用离子交换膜法电解提纯。
电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过),其工作原理如图所示。
①该电解槽的阳极反应式为;
②通电开始后,阴极附近溶液pH 会增大;其原因是 ;
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出品 (填写“A ”或“B ”)导出。
14.已知电极材料:铁、铜、银、石墨、锌、铝;
电解质溶液:CuCl 2溶液、Fe 2(SO 4)3溶液、盐酸。
接要求回答下列问题:
①电工操作上规定:不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。
请说明原因 。
②若电极材料选铜和石墨,电解质溶液选硫酸铁溶液,外加导线,能否构成原电
池?
,
若能,请写出电极反应式,
负极 ,
正极 。
③若电极反应为:Cu+2H += Cu 2++H 2↑,请在右边框图内画出实
现该反应的装置图(运用题目所给材料和药品)。
1. A 【解析】A 中电解饱和食盐水时,Fe 不可作阳极,否则Fe-2e=Fe 2+,则OH -不能失电子。
2. B 【解析】原电池中,负极发生氧化反应,正极发生还原反应。
电解池中,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。
所以B 正确。
3. D 【解析】Na 2SO 4是强酸强碱盐,电解该溶液实质上是电解水。
2H 2O 2H 2↑+O 2↑
共产生6个2L 气体时,
则被电解的水为
据电解前后溶液均为饱和溶液,可选出D 答案。
4. C 【解析】
用铜电极电解时:阳极 Cu-2e - =Cu 2+ 阴极 2H ++2e=H 2↑
电池总反应式:Cu+2H 2O Cu(OH)2↓+H 2↑
所以,A 、B 均正确。
剩余溶液中溶质的质量分数=
所以不正确的是C 。
5.D 【解析】 以石墨作电极电解混和液时,第一阶段发生如下电极反应 2Cl --2e -=Cl 2↑ 第二阶段, 2Cl - -2e - =Cl 2↑
电解 电解
2H++2e-=H2↑2H++2e-=H2↑此时H+是由水电离得到的第三阶段4OH—4e-=2H2O+O2↑
6.B 【解析】电极反应式为2Cl- -2e-=Cl2↑
2H++2e-=H2↑(H+由水提供) 所以,A错,B正确,C中阴极显碱性,滴酚酞应变红色。
D 中电解一段时间,加入氯化氢可复原。
D不正确。
7.C 【解析】C与电源正极相连为C为粗铜,d为纯铜,A正确电极反应式为Cu-2e- =Cu2+所以,SO42-浓度几乎不变,B正确Cu2++2e-=Cu粗铜中含杂质,所以粗铜减少的质量多于析出的纯铜,C错,D正确。
8.B 【解析】复原的原则是出来什么,加回什么,所以应选B。
9.【解析】A
B和C的H+变大,PH变小,D电解水,PH不变
10.【解析】D
11.BaCl2 、HCl
【解析】两极均放出气体,阳离子不可选Cu2+、Ag+,只能选出H+和Ba2+;阴离子可选NO3-、SO42-、Cl-。
放出气体体积比为1:1,不能为电解水。
所以只能用HCl和BaCl2溶液,不用含氧酸及其盐溶液。
12.O2Hg2(NO3)2Hg22++2e-=2Hg
【解析】电解硝酸盐时阳极发生的反应为4OH--4e- = 2H2O+O2↑产生1molO2需转移4mol 电子,则金属阳离子也产生4mole-,金属又为负价。
所以,该盐必为Hg2(NO3)2,阴极反应为2Hg22++4e-=4Hg。
13.①4OH-–4e-=2H2O+O2↑
②H+放电,促进H2O的电离,从而使OH-浓度增大
③B
【解析】电解时,含氧酸根放电顺序在OH-放电之后,所以阳极反应式4OH- -4e- =2H2O+O2↑;电解开始后,阴极反应式:4H++4e-=2H2↑,H+由水提供,所以PH升高。
B出口得到除杂后的KOH溶液。
14.①构成原电池,负极铝加快腐蚀
②能Cu–2e-== Cu2+2Fe3++2e-=2Fe2+
③见下图(其他合理答案均得分)
【解析】(1)满足形式原电池的条件,可形成原电池,导致铝腐蚀加快。
(2)能。
负极材料失电子:Cu-2e- =Cu2+
正极:2Fe3+ +2e- =2Fe2+
(3)设计时Cu做负极材料,电解质溶液中能提供H+失电子,不能有氧化性强于H+的粒子。