选修四原电池电解池综合练习

二、填空题
18．金属腐蚀的电化学原理可用以下图模拟。

①铁棒上的电极反响式：_________________________________。

该图所表示的是________________________ ___ (填“析氢〞或“吸氧〞)腐蚀
②假设将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀H2SO4溶液，那么此图可表示________(填“析氢〞或“吸氧〞)腐蚀原理；假设用牺牲阳极法来保护铁棒不被腐蚀溶解，即可将碳棒改为________棒。

19．某校化学兴趣小组同学，利用以下装置探究pH试纸上的微型电解。

(1)如图，取一条广泛pH试纸，浸润了饱和Na2SO4溶液后放置于玻璃片上，取两只回形针(铁制)夹住试纸两端，另取导线、鳄鱼夹、6 V电池连接好电路。

当两根鳄鱼夹夹住回形针后，试纸上立刻出现以下现象：
阳极回形针处很快出现大片红棕色；阴极附近迅速呈现大片蓝紫色，对照比色卡发现其pH约为13。

①如图，右端回形针为________极(填“阴〞或“阳〞)；阴极试纸上出现大片蓝紫色的原因是(用反响式结合文字表示)：________________________________________________________________________
②推测阳极回形针处出现的红棕色物质可能是________________________(写化学式)。

(2)小组同学另取两根铅笔芯作为电极，对pH试纸上的Na2SO4溶液电解，可见阳极与试纸接触处呈现________色圆点，而在阴极与试纸接触处呈现________色圆点，说明了电解硫酸钠饱和溶液的实质是：__________________________(用方程式表示)。

20．某课外活动小组准备用如下图的装置进行实验。

现有甲、乙、丙三位同学分别选择了如下电极材料和电解质溶液：
(1)甲同学在实验中将电键K5闭合，Zn电极上的电极反响式为___________________________
(2)乙同学准备进行电解CuCl2溶液的实验，那么电解时的总反响方程式为___
实验时应闭合的电键组合是________。

(从以下五项中选择所有可能组合)
A．K1和K2 B．K1和K3C．K1和K4 D．K2和K3 E．K2和K4 (3)丙同学准备在Fe上镀Cu，选择了某种盐来配制电镀液，那么该盐的化学式为__________________，实验时，应闭合的电键组合是________(选项如上)。

21．某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理(Cu元素的相对原子质量为64)。

按照实验步骤依次答复以下问题：
(1)导线中电子流向为________(用a、b表示)；
(2)假设装置中铜电极的质量增加0.64 g，那么导线中转移的电子数目为_______ _(不许用“N A〞表示)
(3)装置中盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K＋、Cl－的移动方向表述正确的选项是________。

A.盐桥中的K＋向左侧烧杯移动、Cl－向右烧杯移动
B.盐桥中的K＋向右侧烧杯移动、Cl－向左烧杯移动
C．盐桥中的K＋、Cl－都向左侧烧杯移动D．盐桥中的K＋、Cl－几乎不移动
附加题：
22锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。

某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等。

充电时,该锂离子电池负极发生的反响为6C+xLi++xe-Li x C6。

现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(局部条件未给出)。

(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为(2)写出“正极碱浸〞中发生反响的离子方程式
(3)“酸浸〞一般在80 ℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化复原反响的化学方程式
可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是
(4)写出“沉钴〞过程中发生反响的化学方程式
(5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-x CoO2之间的转化,写出放电时电池反响方程式
(6)上述工艺中,“放电处理〞有利于锂在正极的回收,其原因是
在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有(填化学式)。

23．化学在环境保护中起十分重要的作用,催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐污染
(1) 催化反硝化法中,H2能将N复原为N2。

25 ℃时,反响进行10 min,溶液的pH由7变为12。

①N2的结构式为
②上述反响离子方程式为
其平均反响速率v(N)为mol·L-1·min-1。

③复原过程中可生成中间产物N,写出3种促进N
(2)电化学降解N的原理如下图。

①电源正极为(填“A〞或“B〞),
阴极反响式为。

②假设电解过程中转移了2 mol电子,那么膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)为g。

1．C[解析] 碱性锌锰电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池。

2．B[解析] 由题意知Fe、石墨、无机盐形成了原电池，铁在原电池中作负极。

3．B[解析] 外加电流的金属保护法依据的是电解池的原理，被保护的金属与电源的负极相连，作阴极，发生复原反响，故只有B项正确。

4．B[解析] 增大氢离子浓度能加快反响速率，但由于是跟过量的锌片反响，所以再参加适量的6 mol/L的盐酸会增加生成氢气的量，A错误；参加数滴氯化铜溶液，锌置换出铜以后，就会构成原电池，从而加快反响速率，B正确；参加适量蒸馏水或参加适量的氯化钠溶液都会减小氢离子浓度，从而减慢了反响速率。

5．D[解析] 由电解原理可知，A项中Fe作阳极时失去电子，不会产生气体，不符合题意；B 项中电解水，H2SO4浓度增加，不符合题意；C项电解KOH时也是电解水，KOH浓度增大即c(OH－)增大，故c(H＋)减小，不符合题意；D项中虽电解水，但溶液中c(H＋)＝c(OH－)，c(H＋)不发生变化。

6．A[解析] 氢氧燃料电池的正极反响式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；粗铜精炼时，与电源负极相连的是纯铜，电极反响式为Cu2＋＋2e－===Cu；钢铁发生电化学腐蚀时负极反响式为Fe－2e－
===Fe2＋。

7．C[解析] 由反响(1)可知活动性Y<X；由反响(2)得，Z是非常活泼的金属；(3)中M发生氧化反响，那么M极为原电池的负极，活动性较强，M>N；由(4)可得，M<Y。

综合上述分析可得这五种金属的活动性由弱到强的顺序是N<M<Y<X<Z。

8．C [解析] 电解NaCl 溶液放出H 2和Cl 2，可通入HCl 气体；A 项应加CuCl 2，B 项应加水，D 项应加CuO 。

9．B [解析] 由正极的电极反响式知，在负极上Li 失去电子被氧化，所以Li-Al 在电池中作为负极材料。

该材料中Li 的化合价为0价，故A 项错误；负极的电极反响式为2Li －2e －===2Li ＋
，故C 项错误；该电池的总反响式为正、负极的电极反响式之和：2Li ＋FeS===Li 2S ＋Fe ，故B 项正确；由
于充电时阴极发生复原反响，所以阴极的电极反响式为2Li ＋＋2e －
===2Li ，故D 项错误。

10．C [解析] 在钢铁腐蚀中铁作负极发生氧化反响，根据电解质溶液的酸性强弱可发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀，而碳作正极，只起到电极作用，碳不参与反响。

11．B [解析] 从电池反响可知，CH 3OH 为原电池的负极，A 选项错误；正极反响为O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －
，标准状况下，5.6 L O 2为0.25 mol ，转移电子为1 mol ，C 选项错误；从正极反响可
以看出，正极附近溶液OH －
浓度增大，pH 升高，D 选项错误。

13．C [解析] 通入O 2的电极为该电池的正极，A 错误；H ＋
应由负极区向正极区迁移，B 错误；正极O 2反响，由质子移动方向可知电解质溶液呈酸性，C 正确；消耗0.2 mol C 2H 5OH ，转移的电子为2.4 mol ，此时阴极生成的气体理论上应为1.2 mol ，在标况下即为26.88 L ，D 错误。

14．D [解析] 电解时，阳极反响：2Cl －－2e －
===Cl 2↑ 3 mol 3 mol
阴极反响：2H ＋＋2e －
===H 2↑ 3 mol 3 mol
3 mol H ＋放电时产生了3 mol OH －
， Al 3＋ ＋ 3OH －
===Al(OH)3 1 mol 3 mol Al 3＋恰好与OH －
完全反响生成Al(OH)3沉淀，剩余溶液为K 2SO 4溶液，应选D 项。

15．A [解析] 由电解规律可知：a 、c 为阴极，b 、d 为阳极。

a 极上析出Cu ，b 极上析出Cl 2，
c 极上析出Ag ，
d 极上析出O 2。

由电子守恒可得出：2
e －
～Cu ～Cl 2～2Ag ～12O 2，所以a 、b 、c 、d 四
个电极上所析出物质的物质的量之比为1∶1∶2∶1
2
＝2∶2∶4∶1。

16．B [解析] 此题将电解知识与原电池知识融合在一起。

要解决此问题，必须要从概念、模型、电极名称、电极反响式等方面去区分，这些知识都弄清楚了，才能顺利解答此题，到达“在应用中理
解、在理解中应用〞的效果。

左图为电解池，Fe 为阳极，阳极反响式为Fe －2e －===Fe 2＋
；Zn 为阴极，
阴极反响式为2H ＋＋2e －===H 2↑，因此Ⅰ区域c (OH －
)变大，碱性增强使酚酞变红；右图为原电池，Fe
为正极，正极反响式为2H 2O ＋O 2＋4e －===4OH －，因此Ⅳ区域c (OH －
)变大，碱性增强使酚酞变红。

17．D [解析] 电解质溶液中，n (Na ＋)∶n (Cl －)∶n (H ＋)∶n (SO 2－
4)＝3∶3∶2∶1。

开始电解产生
H 2和Cl 2，随着产生H 2和Cl 2的同时生成的OH －中和H 2SO 4，且OH －
过量，最后是电解水，因而最后溶液的pH>7，阴极只放出H 2。

三个阶段分别相当于电解HCl→NaCl→H 2O 。

18．解析：甲池a 极是阴极，析出金属银，乙池c 极是阴极，析出某金属。

某盐溶液如果是Mg(NO 3)2溶液，不可能析出金属。

答案：C
15．(1)Zn(或锌) 正极
(2)锌与复原出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b
(3)2H ＋＋2e －
===H 2↑ 87 g
[解析] (1)锌为活泼金属，易失去电子，为负极；电池工作时，电子由负极流向正极。

(2)锌与复原出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。

除杂的根本要求是不能引入新杂质，所
以应选Zn 将Cu 2＋
置换为单质而除去。

(3)阴极上得电子，发生复原反响，H ＋得电子生成氢气。

因为MnSO 4～MnO 2～2e －
，通过2 mol 电子产生1 mol MnO 2，质量为87 g 。

16．(1)①阳 2H ＋＋2e －===H 2↑，使水的电离平衡右移，c (OH －
)增大，阴极附近呈碱性 ②Fe 2O 3
(2)红 蓝 2H 2O=====电解
2H 2↑＋O 2↑
[解析] (1)右端回形针电池的正极相连，作阳极，电解硫酸钠溶液时，阴极H ＋放电，2H ＋＋2e －
===H 2↑，使溶液中OH －浓度增大，阴极附近呈碱性，试纸变为蓝紫色。

右端回形针(铁制)作阳极，回形针被腐蚀，推测出现的红棕色物质为Fe 2O 3。

(2)铅笔芯的成分含有石墨，以铅笔芯(石墨)作电极，电解Na 2SO 4溶液，阳极OH －放电，H ＋
浓度
增大，阳极附近显酸性，pH 试纸变红，阴极H ＋放电，OH －
浓度增大，阴极附近显碱性，pH 试纸变蓝，电解硫酸钠溶液，实质是电解水。

17．(1)Zn －2e －===Zn 2＋
(2)CuCl 2=====电解
Cu ＋Cl 2↑ CD (3)CuCl 2或CuSO 4 D
[解析] (1)甲同学在实验中将电键K 5闭合，装置为原电池，较活泼的Zn 为原电池负极，电极反
响式为Zn －2e －===Zn 2＋。

(2)乙同学用惰性电极电解CuCl 2溶液，电解时的总反响方程式为CuCl 2=====电解
Cu ＋Cl 2↑，实验时应闭合K 1和K 4或K 2和K 3。

(3)丙同学准备在Fe 上镀Cu ，那么Fe 为电镀池阴极，接电源负极，Cu 为电镀池阳极，接电源
正极，实验时应闭合K 2和K 3。

应选择含有Cu 2＋
的电解质溶液为电解液。

18．(1)由a 到b(或a→b)
(2)Zn －2e －===Zn 2＋
(3)1.204×1022 (4)B
[解析] 在该原电池中负极为Zn ，电极反响为Zn －2e －===Zn 2＋，正极为铜，电极反响为Cu 2＋
＋
2e －===Cu ，当铜电极增加0.64 g 时，转移电子(由a 到b)为0.64 g 64 g/mol ×6.02×1023mol －1×2＝1.204×22，盐桥中K ＋向正极区(右侧烧杯)移动，Cl －
向负极区(左侧烧杯)移动。