苏教化学同步练习 选修四化学电源

1．下列说法错误的是()
A．电解质的导电过程是化学变化，而金属的导电是物理变化
B．电解质溶液导电的过程，就是电解质被电解的过程
C．电解质在任何条件下均可以导电
D．电解质溶液导电过程中一定有新物质生成
解析：电解质导电的过程就是被电解的过程，在电解过程中发生氧化还原反应，一定有新物质生成，所以是化学变化；而金属导电是靠自由电子的定向移动，无新物质生成，是物理变化，故A、B、D项正确。

电解质要导电只有在电离的条件下，存在自由移动的离子时才能导电，所以C项错误。

答案：C
2．下列描述中，不符合生产实际的是()
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
解析：电解池中，铁作阳极，自然会溶解，而工业上是用石墨作电极得到纯铝，A为正确选项；精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，B说法正确，C、D均无误。

答案：A
3．在某电解质溶液里，用M和N作电极，通电一段时间后，发现M极质量减小，N极质量增大，符合这一情况的是()
A．电解质溶液是稀硫酸
B．金属M是阳极，金属N是阴极
C．M和N是石墨电极
D．M是阴极，N是阳极
解析：由题意可知，M极溶解，发生氧化反应，为阳极，N极质量增加，故有金属单质在N 极上析出，发生还原反应为阴极，电解质溶液为盐溶液，M为金属电极，答案为B。

答案：B
4．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 溶液，溶液呈棕黄色
C ．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
D ．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
解析：电解食盐水时发生的反应：
阳极：2Cl －－2e －===Cl 2↑
阴极：2H ＋＋2e －===H 2↑
总反应：2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑
对照分析选项，A 项错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl 2，滴加KI 溶液后发生反应：Cl 2＋2I －===I 2＋2Cl －，溶液呈棕黄色，B 项正确；阴极附近产生大量的OH －，滴加酚酞后变红色，C 项错误；电解后生成NaOH ，溶液呈碱性，D 项错误。

答案：B
5．如图所示的两个实验装置中，溶液的体积均为200 mL ，开始时电解质溶液的浓度均为0.1 mol·L －
1，工作一段时间后，测得两端导线中均通过0.02 mol 电子，若不考虑盐的水解和溶液体积的变化，则下列叙述中正确的是( )
A ．产生气体的体积：①>②
B ．电极上析出物质的质量：①<②
C ．溶液的pH 变化：①增大，②减小
D ．电极反应式①中阳极：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑；②中阴极：2H ＋＋2e －
===H 2↑
解析：解决本题的关键是充分利用①、②中的图示信息，判断出各电极上所发生的反应。

A 选项中因①中只有阳极发生：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑而放出气体，②中只有阴极上发生：2H ＋＋2e －===H 2↑而放出气体，通过等量的电子时，产生的气体体积②>①，A 不正确；B 选项中①中在阴极上发生Cu 2＋＋2e －===Cu ，在阳极上发生：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑，析出Cu 和O 2，而在②中只在阴极上析出H 2，故电极上析出物质的质量①>②，B 项不正确；C 选
项中电解CuSO 4溶液时，生成了H 2SO 4(2CuSO 4＋2H 2O=====通电2Cu ＋2H 2SO 4＋O 2↑)，使溶液酸
性增强，pH 减小；②中反应消耗了H 2SO 4，使c (H ＋)减小，pH 增大，只有选项D 正确。

答案：D
6．图中电极a 、b 分别为Ag 电极和Pt 电极，电极c 、d 都是石墨电极。

通电一段时间后，在c 、d 两极上共收集到336 mL(标准状况)气体。

回答：
(1)直流电源中，M 极为________极。

(2)Pt 电极上生成的物质是________，其质量为________g 。

(3)电源输出的电子，其物质的量与电极b 、c 、d 分别生成物质的物质的量之比为2∶________∶________∶________。

(4)AgNO 3溶液的浓度(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)________，AgNO 3溶液的pH________，硫酸的浓度________，硫酸的pH________。

(5)若硫酸的质量分数由5.00%变为5.02%，则原5.00%的硫酸溶液质量为________g 。

解析：电解5.00%的硫酸溶液，实际上是电解水。

因此在该电解池的阴极产生H 2，阳极产生O 2，且V (H 2)∶V (O 2)＝2∶1。

据此可确定d 极为阴极，则电源的N 极为负极，M 极为正极，
在336 mL 气体中，V (H 2)＝23×336 mL ＝224 mL ，为0.01 mol ，V (O 2)＝13
×336 mL ＝112 mL ，为0.005 mol ，说明电路中有0.02 mol 电子通过，因此在b 极(阴极)产生0.02 mol Ag ，质量为0.02 mol ×108 g·mol －1＝2.16 g 。

则n (e －)∶n (Ag)∶n (O 2)∶n (H 2)＝0.02∶0.02∶0.005∶0.01＝
2∶2∶12
∶1。

由Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和AgNO 3溶液组成的电解池，在通电一定时间后，在Pt 电极上发生还原反应所消耗溶液中Ag ＋的物质的量，等于Ag 电极被氧化给溶液补充的Ag ＋的物质的量，因此AgNO 3浓度不变，溶液的pH 也不变。

电解5.00%的硫酸溶液，其实质是电解水，因此硫酸浓度增大，即H ＋浓度增大，故溶液的pH 减小．设原5.00%的硫酸溶液的质量为x ，电解时消耗水的质量为0.01 mol ×18 g/mol ＝0.18 g ，则5.00%x ＝5.02%(x －0.18 g)，解得：x ＝45.18 g 。

答案：(1)正 (2)Ag 2.16 (3)2 12
1 (4)不变 不变 增大 减小 (5)45.18
7．从NO－3、SO2－4、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－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。

(1)若两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是________；
(2)若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能是________；
(3)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________。

解析：题中提供的电解质离子是七种，这些离子放电的顺序是：
阳极：Cl－>(NO－3、SO2－4)
阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋>Ba2＋
(1)两极分别放出H2和O2，即H＋和OH－放电，实质是电解H2O，水中的溶质应是起导电作用而又不改变H＋和OH－放电的顺序，它可以是HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一种，但不是BaSO4。

(2)阴极析出金属，即Ag＋或Cu2＋放电；阳极放出O2，即OH－放电。

水中的溶质可以是AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一种，但不是Ag2SO4。

(3)两极都生成气体，且气体体积比为1∶1，则放电的离子应是Cl－和H＋。

水中的溶质可以是HCl、BaCl2中的任意一种。

答案：(1)HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的一种
(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的一种
(3)HCl、BaCl2中的一种
8．工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原料，其中部分原料可用于制备多晶硅。

(1)如图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图，电解槽阳极产生的气体是________(填名称)；NaOH溶液的出口为________(填字母)；精制饱和食盐水的进口为________(填字母)；干燥塔中应使用的液体是________。

(2)多晶硅主要采用SiHCl3还原工艺生产，其副产物SiCl4的综合利用受到广泛关注。

SiCl4可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同)，方法为高温下SiCl4与H2和O2反应，产物有两种，化学方程式为____________________________。

(3)采用无膜电解槽电解饱和食盐水，可制取氯酸钠，同时生成氢气，现制得氯酸钠213.0 kg，
则生成氢气________m 3(标准状况)。

解析：(1)电解饱和食盐水时阳极阴离子Cl －、OH －放电，Cl －的放电能力强于OH －，阳极发
生的电极反应为：2Cl －－2e －===Cl 2↑；阴极：2H ＋＋2e －===H 2↑；总反应为2NaCl ＋2H 2O=====
通电Cl 2↑＋H 2↑＋2NaOH 。

H 2、NaOH 在阴极，NaOH 溶液的出口为a ，Cl 2在阳极，精制饱和食盐水从阳极进入，选d ；要干燥Cl 2，需要用酸性干燥剂浓H 2SO 4或P 2O 5等，也可用中性干燥剂无水CaCl 2。

(2)SiCl 4与H 2和O 2反应，产物有两种，光导纤维的主要成分是SiO 2，H 、Cl 元素必在另一产
物中，H 、Cl 元素结合成HCl ，然后配平即可。

发生的化学方程式为：SiCl 4＋2H 2＋O 2=====高温SiO 2
＋4HCl 。

(3)由NaCl 转化为NaClO 3，失去的电子数为6，H 2O 转化为H 2，得到的电子数为2，设产生的H 2体积为V ，由得失电子守恒有：
6×213.0×103 g 106.5 g·mol －1
＝2×V m 3×103 L·m －322.4 L·mol －1；
V ＝134.4 m 3。

答案：(1)氯气 a d 浓硫酸(或P 2O 5，合理即可)
(2)SiCl 4＋2H 2＋O 2=====高温SiO 2＋4HCl
(3)134.4
1．如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心向烧杯中央滴入CuSO 4溶液，片刻后可观察到的现象是( )
A ．铁圈和银圈左右摇摆不定
B ．保持平衡状态
C ．铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜
D ．银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜
解析：铁圈和银圈作电极与CuSO 4溶液构成原电池，银圈作正极，Cu 2＋在正极(银圈)上得到电子析出Cu ，铁圈作负极，失去电子被氧化，质量减小，因此银圈质量增大，而铁圈质量减小，故银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜。

答案：D
2．如图所示，X为单质硅，Y为金属铁，a为NaOH溶液，组装成一个原电池，下列说法正确的是()
A．X为负极，电极反应为：
Si－4e－===Si4＋
B．X为正极，电极反应为：
4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑
C．X为负极，电极反应为：
Si＋6OH－－4e－===SiO2－3＋3H2O
D．Y为负极，电极反应为：Fe－2e－===Fe2＋
解析：硅、铁、NaOH溶液组成原电池时，Si为负极：Si－4e－＋6OH－===SiO2－3＋3H2O；铁为正极：4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑，总反应式：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。

答案：C
3．把一小块镁铝合金放入6 mol/L的NaOH溶液中，可形成微型原电池。

则该电池负极上发生的电极反应为()
A．Mg－2e－===Mg2＋
B．Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O
C．4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D．2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
解析：镁虽比铝活泼，但原电池的正负极不仅与电极的活泼性有关，而且与电解质溶液有关，在NaOH溶液中Al能与碱反应，而镁较难反应，所以铝作负极。

答案：B
4．铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O研读下图，下列判断不正确的是()
A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4
B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2 mol
C．K闭合时，Ⅱ中SO2－4向c电极迁移
D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极
解析：利用蓄电池工作原理可知，当K闭合时，Ⅰ为原电池(a为正极、b为负极)，Ⅱ为电解池(c为阴极、d为阳极)，故A项叙述正确，从而判断D项叙述正确；由蓄电池工作的方程式可知B项叙述正确；K闭合时，Ⅱ中SO2－4移向d极(阳极)，故答案为C。

答案：C
5．图乙是根据图甲的电解池进行电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的函数图象(各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响)，这个量x表示()
图甲图乙
A．各电解池析出气体的体积
B．各电解池阳极质量的增加量
C．各电解池阴极质量的增加量
D．各电极上放电的离子总数
解析：电解NaCl溶液时阴、阳极都产生气体，电解AgNO3溶液时阴极上产生单质银，电解CuSO4溶液时阴极上产生单质铜，所以随着电解的进行，阴极质量的增加量有如题中图示的变化。

答案：C
6．如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。

则下列有关判断正确的是() A．a为负极，b为正极
B．a为阳极，b为阴极
C．电解过程中，d电极质量增加
D．电解过程中，氯离子浓度不变
解析：A中由于电流从电源的正极流出，故a为电源的正极，b为电源的负极，A错；B中电源用正、负极命名，B错；C中电解过程中，因为Cu2＋是阳离子，移向阴极d，在阴极上放电析出Cu，所以d极质量增加，C正确；D中Cl－是阴离子，移向阳极(c)，在阳极放出Cl2，导致溶液中c(Cl－)降低，D错。

答案：C
7．电解100 mL含c(H＋)＝0.30 mol·L－1的下列溶液，当电路中通过0.04 mol电子时，理论上
析出金属质量最大的是()
A．0.10 mol·L－1 Ag＋
B．0.20 mol·L－1 Zn2＋
C．0.20 mol·L－1 Cu2＋
D．0.20 mol·L－1 Pb2＋
解析：根据金属活动性顺序表可知：排在氢后面的金属为Ag和Cu，而Zn和Pb排在H前面，所以Ag＋、Cu2＋的氧化性比H＋大，应优先于H＋放电而析出，因为0.01 mol Ag的质量小于0.02 mol Cu的质量，所以C项正确。

答案：C
8．将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。

燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。

此种电池能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有40%左右)，产物污染也少。

下列有关燃料电池的说法错误的是()
A．上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等物质
B．氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用
C．乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为C2H5OH－12e－===2CO2↑＋3H2O D．甲烷燃料电池的正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析：C项中，乙醇燃料电池的电解质是KOH，负极反应的产物不能生成CO2，应生成CO2－3。

答案：C
9．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是() A．电解时以精铜作阳极
B．电解时阴极发生还原反应
C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu===Cu2＋＋2e－
D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
解析：电解时阳极发生氧化反应，要连接粗铜，在阴极上发生还原反应析出铜，故选项A、C 错，B正确；由于Ag、Pt的活泼性较差，因此在阳极上被氧化的为Cu以及Fe、Zn等杂质，而Pt、Ag则以金属单质的形式沉积在电解槽底部形成阳极泥，D项正确。

答案：BD
10．下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。

下列说法正确的是()
A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中负极的电极反应式为：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
解析：首先阅读图像，分析可以发现该能源装置为太阳能―→电解水―→H2＋O2―→氢氧燃料电池―→工作马达形成一个能量循环。

具体的能量转化有：太阳能―→电能，电能―→化学能，化学能―→电能，电能―→机械能等四种能量转换方式，A错；装置X为电解池，装置Y为燃料电池，负极发生氧化反应，电极反应为H2－2e－===2H＋(或H2＋2OH－－2e－===2H2O)，B 错；X电解池产生燃料电池的燃料H2和氧化剂O2，C对；水电解生成H2、O2，燃料电池将H2、O2转化为水，完成循环，可以产生零排放，但不论是电解还是原电池，均不可能达到能量的完全转化，D错。

答案：C
11．依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。

请回答下列问题：
(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是________。

(2)银电极为电池的________极，发生的电极反应为________；X电极上发生的电极反应为________。

(3)外电路中的电子是从________极流向________极。

解析：原电池中负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，盐桥起到平衡电荷的作用。

由总反应方程式可知电极X的材料是铜，发生氧化反应，电解质溶液Y是可溶性银盐，常用硝酸银溶液。

电极反应式表示为：负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极：Ag＋＋e－===Ag，电子由负
极出发，经外电路流向正极。

答案：(1)铜(或Cu)AgNO3溶液(2)正Ag＋＋e－===Ag Cu－2e－===Cu2＋(3)负(Cu)正(Ag)
12．一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。

回答下列问题：
(1)这种电极放电时发生的化学反应方程式是_________________________。

(2)此电极的正极发生的电极反应式是________________；负极发生的电极反应式是______。

(3)电解液中的H＋向________极移动；向外电路释放电子的电极是________。

(4)比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池能量转化效率高，其次是_______________________。

解析：甲醇燃料电池实质就是利用CH3OH燃料在氧气中反应来提供电能。

CH3OH作负极，发生氧化反应，电极反应为2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋；氧气在正极反应：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O，两反应相加得总反应式。

在电池中，负极释放电子传到正极上，故H＋向正极移动。

甲醇反应产物为CO2和H2O，对环境无污染。

答案：(1)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(2)3O2＋12H＋＋12e－===6H2O
2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋
(3)正负极
(4)产物对环境无污染
13．图中的A为直流电源，B为渗透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色。

请填空：
(1)电源A中a点为________极。

(2)滤纸B上发生的总反应方程式为___________________________。

(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为________，电极f上发生的反应为________，槽中盛放的电镀液可以是________或________(只要求填两种电解质溶液)。

解析：(1)根据c点酚酞变红，则该极的反应为2H＋＋2e－===H2↑，即该极为阴极，与电源的
负极相连，所以a 点是正极。

(2)滤纸B 上发生的总反应方程式为2NaCl ＋2H 2O=====通电H 2↑＋Cl 2↑＋2NaOH
(3)c 、d 点短路后，e 为阳极，反应为Zn －2e －===Zn 2＋，阴极上镀锌，则阴极反应为Zn 2＋＋2e －===Zn ，电解液用含镀层阳离子的电解液，所以可用ZnSO 4溶液或ZnCl 2溶液等。

答案：(1)正 (2)2NaCl ＋2H 2O=====通电H 2↑＋Cl 2↑＋2NaOH (3)Zn －2e －===Zn 2＋ Zn 2＋＋2e
－===Zn ZnSO 4溶液 ZnCl 2溶液
14．银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫化银。

有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，有臭鸡蛋气味的气体放出，银表面的黑色会褪去而银不会损失。

试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为________；正极发生的反应为__________；反应过程中产生有臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为____________________。

解析：要善于抓住题示信息。

“黑色褪去而银不会损失”，必然发生变化：Ag 2S ―→Ag ，显然这是原电池的正极反应Ag 2S ＋2e －===2Ag ＋S 2－，负极反应应为活泼金属发生氧化反应：Al －3e －===Al 3＋，正极生成的S 2－和负极生成的Al 3＋在溶液中发生双水解：2Al 3＋＋3S 2－＋6H 2O===2Al(OH)3↓＋3H 2S ↑，与题意产生臭鸡蛋气味的气体相吻合。

原电池的总反应为上述三个反应式的加合：3Ag 2S ＋2Al ＋6H 2O===6Ag ＋2Al(OH)3↓＋3H 2S ↑。

答案：Al －3e －===Al 3＋ Ag 2S ＋2e －===2Ag ＋S 2－
3Ag 2S ＋2Al ＋6H 2O===6Ag ＋2Al(OH)3↓＋3H 2S ↑。