山东省日照第一中学人教版高中化学选修1-第4章填空题专项经典测试卷(答案解析)

一、填空题
1．(1)铁是一种廉价的金属，除了作为重要的结构材料外又有了新的用途。

磷酸聚合物铁锂电池以其廉价、高容量和安全性逐渐占据市场。

高铁电池的研究也在进行中。

如图是高铁电池的实验装置示意图：
已知放电后，两极得到的铁的相同价态的化合物。

①该电池放电时正极电极反应式是___________________________________；
②若该电池属于二次电池，则充电时阴极反应的电极反应式为______________________。

③已知盐桥中含有饱和KCl溶液，放电时，盐桥的作用是________________。

此盐桥中阴离子的移动方向是__________________________。

(2)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂，它氧化性能好，且无二次污
Fe(OH)2＋Ni(OH)2，染，属于绿色处理剂。

爱迪生蓄电池反应为Fe＋NiO2＋2H2O放电
充电
可用如图装置制取少量高铁酸钠。

①此装置中爱迪生蓄电池的负极是________(填“a”或“b”)，该电池工作一段时间后必须充电，充电时生成NiO2的反应类型是____________________。

②写出在用电解法制取高铁酸钠时，阳极的电极反应式：__________________________。

(3)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。

下图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。

①阳极产生ClO2的电极反应式：__________________。

②当阴极产生标准状况下112 mL气体时，通过阳离子交换膜离子的物质的量为__。

答案：2-
4
FeO＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3＋5OH－Fe(OH)3＋3e－=Fe＋3OH－(或FeOOH＋3e－＋
H2O=Fe＋3OH－)形成闭合电路由左池到右池a氧化反应Fe－6e－＋8OH－=2-
4
FeO＋4H2O Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+0.01 mol
【详解】
(1)①放电时，Fe作负极，正极上高铁酸钾发生还原反应，两极得到铁的相同价态的化合
物，由于高铁酸钾的氧化性很强，能够生成三价铁，所以正极发生的电极反应是：2-
4
FeO
＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3＋5OH－；
②充电时，阴极上Fe(OH)3或FeOOH发生还原反应，电极反应式为：Fe(OH)3+3e-
=Fe+3OH-(或FeOOH＋3e－＋H2O=Fe＋3OH－)；
③在放电过程中，盐桥的作用是形成闭合回路；放电时盐桥中阴离子从正极向负极移动，即阴离子由左池到右池移动；
(2)①由总反应方程式可知，放电时Fe元素化合价升高，Ni元素化合价降低，充电时Fe元素化合价降低，Ni元素化合价升高，因此放电时，铁作负极，碳棒作正极，所以放电时a 是负极，b是正极；充电时，氢氧化镍失电子生成氧化镍，发生氧化反应；
②电解法制取高铁酸钠时，阳极上铁失电子和氢氧根离子反应生成高铁酸根离子和水，电极反应式为：Fe-6e-+8OH-=2-4
FeO+4H2O；
(3)①电解过程中，Na+向右移动，因此左侧为电解池阳极，右侧为电解池阴极，因此阳极上是Cl-失去电子生成ClO2，电极反应式为Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+；
②阴极电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，当阴极产生标准状况下112 mL气体时，气体
的物质的量为
0.112L
22.4L/mol
=0.005mol，则转移电子为0.005mol×2=0.01mol，通过阳离子交
换膜离子为Na+，因此所转移Na+的物质的量为0.01mol。

2．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换等方面应用广泛。

(1)①钢铁在海水中容易发生电化学腐蚀，正极反应式是__________。

②图中，为减缓钢闸门的腐蚀，材料B可以选择__________(填“Zn”或“Cu”)。

(2)如图为钢铁防护模拟实验装置，则铁做__________极，检测钢铁保护效果的方法是：取少量铁电极附近的溶液于试管中，_________，则说明保护效果好。

(3)氢氧燃料电池是一种新型的化学电源，其构造如图所示：
a、b为多孔石墨电极，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。

①a的电极反应式是_________；
②若电池共产生3.6g水，则电路中通过了_______mol的电子。

答案：O2＋4e－＋2H2O＝4OH－Zn阴滴加铁氰化钾(K3Fe(CN)6)溶液，若无蓝色沉淀产生H2－2e－＋2OH－＝2H2O0.4
解析：(1)①钢铁在海水中发生电化学腐蚀的正极反应取决于电化学腐蚀的类型，按类型书写即可；
②由图判断防护方法是原电池原理，据此可以选择材料B；
(2)图知钢铁防护的方法是电解方法，则可判断铁是阴极；检测钢铁保护效果的方法是：检测铁电极附近的溶液中的亚铁离子浓度；
(3)①通过通入电极a的反应物是氢气，判断电极是负极，书写电极反应式；
②按电池反应方程式，结合已知条件：电池共产生3.6g水，即可计算电路中通过电子的物质的量。

【详解】
(1)①钢铁在海水中发生吸氧腐蚀，则正极反应式为：O2＋4e－＋2H2O＝4OH－；
答案为：O2＋4e－＋2H2O＝4OH－；
②由图判断防护方法是原电池原理，要保护铁，铁作原电池的正极，那么负极就选比铁活泼的金属锌；
答案为：Zn；
(2)图知钢铁防护的方法是电解方法，是外接电源的阴极保护法，则铁是阴极；检测钢铁保护效果的方法是：检测铁电极附近的溶液中的亚铁离子浓度，浓度越低保护效果就越好，因此可取铁电极附近的溶液少量，滴加铁氰化钾(K3Fe(CN)6)溶液，若无蓝色沉淀产生，则保护效果好；
答案为：阴；滴加铁氰化钾(K3Fe(CN)6)溶液，若无蓝色沉淀产生；
(3)氢氧燃料电池是一种新型的化学电源，
①通入电极a的反应物是氢气，则电极a是负极，氢气在负极发生氧化反应，因为电解质
是碱溶液，则其电极反应式为H 2－2e －＋2OH －＝2H 2O ；
答案为：H 2－2e －＋2OH －＝2H 2O
②按电池反应方程式2222H +O =2H O ，则-
22H O ~4e 36g 4mol 3.6g
x
，得x =0.4mol ；
答案为：0.4。

3．现在工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水制取H 2、Cl 2、NaOH ，请回答下列问题：
（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上发生的电极反应为__；
（2）电解之前食盐水需要精制，目的是除去粗盐中的Ca 2＋、Mg 2＋、SO 42-等杂质离子，使用的试剂有a ：Na 2CO 3溶液，b ：Ba （OH ）2溶液，c ：稀盐酸，其合理的加入顺序为___。

（3）如果在容积为10L 的离子交换膜电解槽中，1min 在阴极可产生标况下11.2L 的H 2，这时溶液中OH -的物质的量浓度为__；
（4）Cl 2常用于自来水消毒杀菌，现有一种新型消毒剂ClO 2，若它们在杀菌过程中的还原产物均为Cl -，消毒等量的自来水，所需的Cl 2和ClO 2的物质的量之比为：__。

答案：2Cl --2e -=Cl 2↑ b 、a 、c 0.1mol /L 5:2
解析：电解饱和食盐水，阳极失电子发生氧化反应，其电极反应式为：2Cl --2e -=Cl 2↑，阴极得电子发生还原反应，其电极反应式为：2H ++2e -=H 2↑，总反应为：2Cl -
+2H 2O
H 2↑+Cl 2↑+2OH -。

【详解】
（1）电解饱和食盐水，与电源正极相连的电极为阳极，阳极上氯离子失去电子生成氯气，其电极反应式为：2Cl --2e -=Cl 2，故答案为：2Cl --2e -=Cl 2↑；
（2）Na 2CO 3溶液能除去过量的Ba(OH)2溶液，盐酸能除去过量的Na 2CO 3溶液和Ba(OH)2溶液，应先加过量的Ba(OH)2溶液除去SO 42- 和Mg 2＋，再加过量的Na 2CO 3溶液除去Ca 2＋和过量的Ba 2+，最后加适量盐酸，除去过量的CO 32-和OH -，顺序为：b 、a 、c ，故答案为：b 、a 、c ；
（3）标准状况下，11.2L 的H 2的物质的量为0.5mol ，阴极上的电极反应式为：2H ++2e -=H 2↑，总反应为：2Cl -+2H 2O=H 2↑+Cl 2↑+2OH -，生成0.5mol H 2，生成1molOH -，其物质的量浓度为：n 1mol c 0.1mol /L V 10L
===，故答案为：0.1mol /L ； （4）1molClO 2转变为Cl -需要得5mol 电子，而1molCl 2转变为Cl -需要得2mol 电子，消毒等量的自来水，根据转移电子数相等，所需要的Cl 2和ClO 2的物质的量之比为：5:2，故答案为：5:2。

4．(1)火箭发射常以液态肼(N 2H 4)为燃料，液态过氧化氢为助燃剂。

已知：16g 液态肼与液态过氧化氢恰好完全反应生成氮气和液态水时放出321kJ 热量，试写出液态N 2H 4和液态H 2O 2反应的热化学方程式__________。

(2)已知：N 2H 4(l)＋O 2(g)=N 2(g)＋2H 2O(g)。

肼(N 2H 4)—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，
电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。

该电池放电时，负极的电极反应式是_______。

(3)将浓度均为0.10 mol·L-1的CH3COOH溶液和NaOH溶液等体积混合，所得混合溶液中各种离子浓度大小顺序_______________。

(4)已知某温度下，纯水中的c(H+)= 2.0×10-7 mol/L。

该温度下，测定某硫酸溶液中c(SO42-)=5×10-6mol/L，该硫酸溶液中由水电离出的OH-浓度为_________________。

(5)在25 ℃时，向V mL pH＝m的HNO3中滴加pH＝n的KOH溶液10V mL时，溶液中
n(NO3-)=10 n(K＋)，则m＋n的值为____________。

答案：N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－642 kJ·mol-1N2H4－4e－＋4OH－＝N2＋4H2O c(Na+)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H+)4×10−9 mol·L−112
解析：(1)根据16g液态肼与液态过氧化氢恰好完全反应生成氮气和液态水时放出321kJ热量，计算1mol液态肼32g放出642kJ的热量，再书写热反应方程式。

(2)分析得出N2H4化合价升高作负极，反应生成氮气。

(3)分析反应后的溶质及溶液酸碱性，再分析离子浓度大小顺序。

(4)先求该温度下K w，再得到某硫酸溶液中c(H+)，再根据公式求溶液中的OH－浓度即为水电离出的OH－浓度。

(5)先表示出HNO3中c(H+)和pH＝n的KOH溶液c(OH－)，根据溶液中n(NO3－)=10 n(K＋)列计算式得出m＋n 的值。

【详解】
(1)16g液态肼与液态过氧化氢恰好完全反应生成氮气和液态水时放出321kJ热量，N2H4＋2H2O2 = N2＋4H2O，1mol液态肼32g放出642kJ的热量，因此液态N2H4和液态H2O2反应的热化学方程式N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－642 kJ·mol−1；故答案为：
N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－642 kJ·mol−1。

(2)肼(N2H4)—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。

根据反应方程式N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)，N2H4化合价升高作负极，放电时，负极的电极反应式是N2H4－4e－＋4OH－＝N2＋4H2O；故答案为：N2H4－4e－＋4OH－＝N2＋
4H2O。

(3)将浓度均为0.10 mol·L−1的CH3COOH溶液和NaOH溶液等体积混合，溶质为
CH3COONa，溶液显碱性，主要是醋酸根水解，因此所得混合溶液中各种离子浓度大小顺序c(Na+)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H+)；故答案为：c(Na+)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞
c(H+)。

(4)已知某温度下，纯水中的c(H+)= 2.0×10−7 mol·L−1，K w = c(H+)∙c(OH－) = 2.0×10−7×
2.0×10−7 =4×10−14。

该温度下，测定某硫酸溶液中c(SO42−)=5×10−6 mol·L−1，c(H+)=1×10−5
mol·L−1，则该硫酸溶液中的OH－浓度
14
1
5
9
w
410
(OH)===410
(H)1
o
10
m l L
K
c
c
-
---
+-
⨯
⨯
⨯
⋅，水
电离出的OH－浓度4×10−9 mol·L−1；故答案为：4×10−9 mol·L−1。

(5)在25 ℃时，向V mL pH＝m的HNO3即c(H+)= 1×10−m mol·L−1，滴加pH＝n的KOH溶液[即c(OH－) = 1×10(n−14) mol·L−1]10V mL时，溶液中n(NO3－)=10 n(K＋)，因此1×10−m mol·L−1×V×10−3L = 10×1×10(n−14) mol·L−1×10V×10−3L，得到m＋n =12；故答案为：12。

【点睛】
混合物溶液的pH 及溶液中离子浓度的比较是常考题型，主要是分析溶液混合后溶质，再根据溶液分析溶液酸碱性及离子浓度大小关系。

5．铬是常见的过渡金属之一，研究铬的性质具有重要意义。

回答下列问题：
(1)在如图装置中，观察到装置甲中铜电极上产生大量的无色气体，而装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体。

由此可知，金属活动性Cr ________Cu(填“＞”“＜”或“＝”)；装置乙中正极的电极反应式为________。

(2)CrO 3和K 2Cr 2O 7均易溶于水，它们是工业废水造成铬污染的主要原因。

要将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法。

将含Cr 2O 27-的废水加入电解槽内，用石墨和铁做电极，在酸性环境中，加入适量的NaCl 进行电解。

①铁做________极(填“阳”或“阴”)。

②Cr 2O 27-转化为Cr 3＋的离子方程式为________。

③阴极上Cr 2O 27-、H ＋、Fe 3＋都可能放电。

若Cr 2O 27-
放电，则阴极的电极反应式为______；若H ＋放电，则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，已知：常温下，Cr 3＋--6-1(OH )10mol L c ≤⋅Cr(OH)3--4-1(OH )10mol L c ≥⋅CrO 2-
，则阴极区溶液pH 的范围为________。

答案：＞ NO 3-＋2H ＋＋e －= NO 2↑＋H 2O 阳 Cr 2O 27-
＋6Fe 2＋＋14H ＋= 2Cr 3＋＋6Fe 3＋＋7H 2O Cr 2O 27-＋6e －＋14H ＋=2Cr 3＋＋7H 2O 8＜pH ＜10(或10＞pH ＞8)
解析：(1)根据原电池的工作原理以及原电池中电极的反应现象分析；
(2)结合电解的目的，根据电解原理分析解答。

【详解】
(1)原电池中，负极上是失电子的氧化反应，装置甲铜电极上产生大量的无色气体，说明金属铜是正极，铬为负极；装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体为二氧化氮，则硝酸得到电子产生二氧化氮，发生还原反应的电极是正极，则金属铬是正极，铜作负极，由装置甲知铬的金属活动性比铜强，由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化；装置乙中正极的电极反应式为NO 3-＋2H ＋＋e －= NO 2↑＋H 2O ；
(2)要将Cr 2O 27-转化为Cr 3＋，需要有还原性物质，因此铁作阳极，失去电子生成Fe 2＋，在酸性环境中，Fe 2＋将Cr 2O 27-还原为Cr 3＋，
①由以上分析知，铁作阳极；
②在酸性环境中，Fe2＋将Cr2O27-还原为Cr3＋，故Cr2O27-转化为Cr3＋的离子方程式为
Cr2O2
7-＋6Fe2＋＋14H＋= 2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H
2
O；
③阴极上发生得电子的还原反应，若Cr2O27-在阴极放电，则阴极的电极反应式为Cr2O27-＋6e－＋14H＋=2Cr3＋＋7H2O；若H＋放电，则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，根据
Cr3＋
--6-1
(OH)10mol L
c≤⋅Cr(OH)3--4-1
(OH)10mol L
c≥⋅CrO
2
-，要生成Cr(OH)
3沉淀，则10-
6mol/L＜c(OH-)＜10-4mol/L，则阴极区溶液pH的范围为8＜pH＜10(或10＞pH＞8)。

【点睛】
第(2)问在判断电解池的阴阳极时，需要根据电解的目的：要将Cr2O27-转化为Cr3＋，因此需要产生还原性物质，从而确定铁作阳极，失去电子生成Fe2＋，在酸性环境中，Fe2＋将
Cr2O2
7
-还原为Cr3＋。

6．铁在生活中应用广泛，请回答下列问题：
(1)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(-
3
NO)己成为环境修复研究的热点之一。

Fe 还原水体
中-
3
NO的反应原理如下图所示，则正极的电极反应式是_______________。

(2)下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀_____________。

(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀(如下图甲)。

①电镀时镀件与电源的_____极连接，A电极的电极反应式是___________。

②图乙是一种钠硫高能电池的结构示意图，M 由Na 2O 和Al 2O 3制得，其作用是导电和隔膜，该电池总反应为2Na+xS=Na 2S x 。

该电池的正极反应式为_______________。

用该电池作电源进行①中铁件镀铜时，若电镀池中两电极的质量开始相同，电镀完成后取出洗净、烘干、称量，二者质量差为25.6 g ，则理论上该钠硫电池负极消耗的质量为___________g 。

答案：-3NO + 8e -+10H +=+4NH +3H 2O BD 负 Cu-2e -=Cu 2+ xS+2e -= S x 2- 9.2
【详解】
(1) Fe 还原水体中-
3NO ，根据题意Fe 3O 4为电解质，则Fe 作还原剂，失去电子，作负极；
-3NO 在正极得电子发生还原反应产生+4NH ，-3NO 在正极得电子发生还原反应产生
+
4NH ，应为酸性环境，正极的电极反应式为：-3NO + 8e -+10H +=+4NH +3H 2O ； (2) A ．该装置为原电池，铁棒作负极，发生氧化反应，加快铁棒的腐蚀，故A 错误； B ．该装置为原电池，铁棒作正极，被保护，为牺牲阳极保护法，故B 正确；
C ．该装置不能防止铁棒被腐蚀，故C 错误；
D ．该装置为电解池，铁棒作阴极，为阴极电保护法，故D 正确；
答案选BD ；
(3)①根据电镀池的构成：镀层金属作阳极，镀件作阴极，电解液为含有镀层金属阳离子的盐溶液知，在铁件的表面上镀铜，电镀时，镀件与电源的负极连接，A 电极对应的金属是铜，B 电极的电极反应式是Cu 2+ + 2e -=Cu ；
②根据电池反应分析，硫元素的化合价降低，发生还原反应，作正极，电极反应式为xS+2e -=S x 2-；根据电镀时两极的电极反应式判断；阳极：Cu-2e -=Cu 2+，阴极：Cu 2+ + 2e -=Cu ，及该原电池的负极反应式：Na-e -=Na +，利用电子守恒法计算；若电镀池中两电极的质量开始相同，电镀完成后二者质量差为25.6g ，则转移的电子为0.4mol ，则理论上该电池负极消耗的质量为9.2g 。

7．钢铁工业是国家工业的基础，钢铁生锈现象却随处可见，为此每年国家损失大量资金。

请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。

（1）钢铁的电化学腐蚀原理如图所示：
①写出石墨电极的电极反应式____________。

②该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在图虚线框内所示位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动方向____________。

③写出修改后石墨电极的电极反应式________________。

（2）生产中可用盐酸来除铁锈。

现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式_______________________。

（3）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。

装置示意如图：
①A电极对应的金属是________(写元素名称)，B电极的电极反应式是_______。

②若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12g，则电镀时电路中通过的电子为______mol。

答案：O2+4e－+2H2O=4OH－2Cl－－2e－=Cl2↑2FeCl3+Fe=3FeCl2铜
Cu2++2e－=Cu0.08
【详解】
(1)①氯化钠溶液呈中性，在中性溶液中钢铁发生吸氧腐蚀，铁易失电子作负极，则石墨作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH-，故答案为
O2+4e-+2H2O═4OH-；
②作电解池阴极的铁被保护，所以将虚线中改为直流电源，且将铁连接原电池负极，这属于外加电源的阴极保护法，电子由负极经外电路流向正极，图示为，故答案为；
③外加电源后石墨电极为阳极，阳极上氯离子失电子生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-
═Cl2↑，故答案为2Cl--2e-═Cl2↑；
(2)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物，与盐酸反应后生成了Fe3+，而后Fe与Fe3+会化合生成Fe2+，反应方程式为2FeCl3+Fe═3FeCl2，故答案为2FeCl3+Fe═3FeCl2；
(3)①电镀时，镀层铜作阳极，镀件铁作阴极，所以A是铜，B是铁，阴极上铜离子得电子生成铜，电极反应式为Cu2++2e-═Cu，故答案为铜；Cu2++2e-═Cu；
②阳极上铜失电子发生氧化反应，阴极上铜离子得电子发生还原反应，若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后二者质量差为5.12g，二者质量差的一半为阴极析出的铜，则
转移电子的物质的量=
5.12
2
64/
g
g mol
×2=0.08mol，故答案为0.08。

8．(1)将洁净的金属片甲、乙、丙、丁分别与Cu用导线连结浸在相同的电解质溶液里。

实验并记录电压指针的移动方向和电压表的读数如表所示：
金属电子流动方向电压/V
甲甲→Cu 1.10
乙乙→Cu0.78
丙Cu→丙0.15
丁丁→Cu0.3
已知：甲、乙、Cu三种金属活动性由强到弱的顺序是甲>乙>Cu，试根据以上实验记录，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”）。

②Cu与丙组成的原电池，___为负极。

③乙、丁形成合金，露置在潮湿空气中，___先被腐蚀。

(2)如图是一个电解过程示意图。

①锌片上发生的电极反应式是：___。

②电解过程中，铜电极质量减少为128g，则硫酸铜溶液浓度___（填“增大”、“减小”或“不变”），电路中通过的电子数目为___。

答案：大铜乙Cu2++2e-=Cu不变4N A
【详解】
(1)①已知甲、乙、Cu三种金属活动性由强到弱的顺序是甲＞乙＞Cu，根据表中数据可知，金属的活泼性相差越大，则电压表的读数越大；
②根据电压表的读数可知，铜的活泼性大于丙，Cu与丙组成的原电池，则铜作负极；
③根据表中数据，金属的活泼性差距越大，电压表的读数越大，对比乙、丁，乙的活泼性大于丁，乙、丁形成合金，露置在潮湿空气中，乙先被腐蚀；
(2)①根据装置可知，此装置为电解池，Cu与电池的正极相连，作阳极，Zn与电池负极相连，溶液中的铜离子得电子生成单质铜，电极反应式为Cu2++2e-=Cu；
②电解过程中，阳极上铜电极失电子生成铜离子，阴极铜离子得电子生成单质铜，硫酸铜溶液的浓度不变；铜电极质量减少为128g，即反应2mol铜，则转移4mol电子，电子数目为4N A。

9．某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y都是石墨电极。

当将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，发现在F极附近溶液显红色。

按要求回答下列问题:
(1)电极F的名称是__，电源B极的名称是__。

(2)甲装置中C电极的电极反应式是__；D电极的电极反应式是__。

(3)乙装置中电解反应的总化学方程式__。

(4)欲使丙装置发生：2Ag＋2HCl=2AgCl＋H2↑反应，则G电极的材料应是__(填化学式)。

(5)丁装置中装有Fe(OH)3胶体，一段时间后胶体颜色变深的电极是：__(填字母)。

答案：阴极负极4OH-+4e-=O2↑+2H2O(2H2O+4e-=O2↑+4H+)Cu2++2e-=Cu
2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑Ag Y
解析：向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，说明F极上是氢离子放电，则F极是阴极， E极是阳极，所以D电极是阴极，C电极是阳极，G电极是阳极，H电极是阴极，X 电极是阳极，Y是阴极，故A是正极，B是负极，据此分析解答。

【详解】
(1)根据分析，电极F的名称是阴极，电源B极的名称是负极；
(2)甲装置中是电解硫酸铜溶液，阳极C是氢氧根离子放电产生O2，，阴极D是铜离子放电生成Cu，，所以甲装置中C电极的电极反应式是4OH-+4e-=O2↑+2H2O(2H2O+4e-
=O2↑+4H+)，D电极的电极反应式为：Cu2++2e-＝Cu；
(3)乙装置中是电解饱和食盐水，电解反应方程式是2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑
(4)丙装置发生反应：2Ag＋2HCl＝2AgCl＋H2↑，G电极是阳极，则G的电极材料应该是银；
(5)X极是阳极，Y极是阴极，氢氧化铁胶体中含有的带正电荷的胶体粒子，在直流电的作用下，氢氧化铁胶体中含有的带正电荷的胶体粒子会向阴极即Y极移动，所以Y极附近红褐色变深。

10．下图是某氢氧燃料电池的结构示意图，电解质为硫酸溶液。

氢气在催化剂作用下提供质子(H＋)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为
2H2＋O2=2H2O，完成下列问题：
(1)通H 2的极为电池的________极(填“正”或“负”)。

(2)b 极上的电极反应式为：________。

(3)每转移0.1mol 电子，消耗H 2的体积为________L(标准状况下)。

(4)若将氢气换成二乙醚(C 4H 10O)，将电解质溶液硫酸换成氢氧化钠溶液，去掉质子交换膜。

①则a 极的电极反应式为________。

②电池工作一段时间后电解质溶液的pH ______(填“增大”“减小”或“不变”)。

(5)氢氧燃料电池为环境友好电池。

而传统电池生产企业排放的工业废水中常含有Cu 2＋等重金属离子，直接排放会造成污染，目前在工业废水处理过程中，依据沉淀转化的原理，常
用FeS 等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子。

室温下K sp (FeS)＝6.3×10－18mol 2·L －2，
K sp (CuS)＝1.3×10－36mol 2·L －2。

请用离子方程式说明上述除杂的原理___________。

答案：负 O 2+4H ++4e -=2H 2O 1.12L C 4H 10O －24e -＋32OH -=42-
3CO ＋21H 2O 减小 FeS(s)＋Cu 2＋(aq) ⇌CuS(s)＋Fe 2＋(aq)
解析：根据电子的移动方向可知，左侧电极为负极，因此a 处通入氢气，右侧电极为正极，b 处通入氧气，结合电池总反应为2H 2＋O 2=2H 2O 和原电池原理方向解答(1)～(3)；
(4)若将氢气换成二乙醚(C 4H 10O)，a 极仍为负极，将电解质溶液硫酸换成氢氧化钠溶液，二乙醚与氧气反应生成的二氧化碳能够与溶液中的氢氧化钠反应生成碳酸钠，据此分析解答；
(5)根据沉淀的转化原理分析解答。

【详解】
(1)电池总反应为2H 2＋O 2=2H 2O 中氢气发生氧化反应，因此通H 2的极为电池的负极，故答案为：负；
(2)b 极为正极，正极上氧气得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O 2+4H ++4e -=2H 2O ，故答案为：O 2+4H ++4e -=2H 2O ；
(3)2H 2＋O 2=2H 2O 反应中转移4个电子，因此每转移0.1mol 电子，消耗H 20.05mol ，在标
准状况下的体积为0.05mol×
22.4L/mol=1.12L ，故答案为：1.12L ； (4)①若将氢气换成二乙醚(C 4H 10O)，a 极仍为负极，将电解质溶液硫酸换成氢氧化钠溶液，负极上二乙醚失去电子生成碳酸根离子和水，电极反应式为C 4H 10O －24e -＋32OH -=42-3CO ＋21H 2O ，故答案为：C 4H 10O －24e -＋32OH -=42-3CO ＋21H 2O ；
②二乙醚与氧气反应生成的二氧化碳会消耗溶液中的氢氧化钠，溶液的碱性减弱，因此电池工作一段时间后电解质溶液的pH 减小，故答案为：减小；
(5)室温下K sp (FeS)＝6.3×10－18mol 2·L －2，K sp (CuS)＝1.3×10－36mol 2·L －2，说明CuS 的溶解度小于FeS ，因此利用沉淀的转化原理，用FeS 等难溶物质作为沉淀剂可以除去Cu 2＋等离子，反应的离子方程式为FeS(s)＋Cu 2＋(aq) ⇌CuS(s)＋Fe 2＋(aq)，故答案为：FeS(s)＋Cu 2＋(aq) ⇌CuS(s)＋Fe 2＋(aq)。

11．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。

钢铁容易生锈的主要原因是因为钢铁在炼制过程中混有少量的碳杂质，在潮湿的空气中容
易形成原电池，发生电化学腐蚀。

I．如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵（显酸性）溶液和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀，这两种腐蚀都属于_________。

（填“化学腐蚀”或“电化学腐蚀”）
（1）红墨水柱两边的液面变为左低右高，则______（填“a”或“b”）边盛有食盐水。

（2）b试管中铁发生的是______腐蚀，生铁中碳上发生的电极反应式
______________________________。

Ⅱ．下图装置的盐桥中盛有饱和NH4NO3琼脂溶液，能够连接两份电解质溶液，形成闭合回路：
（1）该装置的能量转化形式为：______________，装置工作时，盐桥中的NH4+移向
_________。

(“CuSO4溶液”或“AgNO3溶液”)
（2）若将盐桥换成n型铜丝，电路中也有电流通过，则左边装置是_____，（填“原电池或电解池”），则n型铜丝左端为___极，该极反应式为：__。

（3）右边装置中Ag为_________极，左边装置中与Ag相连的铜片电极发生的反应式为：__________。

（4）将左边装置中与Ag相连的铜片电极换成石墨棒，一段时间后，若某一电极质量增重1.28 g，则另一电极生成________mL（标况下）气体。

答案：电化学腐蚀b吸氧O2+2H2O+4e-=4OH-化学能转化为电能AgNO3溶液.电解池阴Cu2++2e-=Cu正Cu－2e-= Cu2+224
【详解】
I. a、b试管内分别盛有氯化铵(显酸性)溶液和食盐水，左边a试管中是酸性溶液，发生析氢腐蚀，右边b试管中是中性溶液发生吸氧腐蚀，这两种腐蚀都属于电化学腐蚀，
故答案为电化学腐蚀；
（1）导致U型管内红墨水左低右高，左边试管内气体的压强变大，右边试管内气体的氧气减小，所以左边试管中是酸性溶液氯化铵(显酸性)，发生析氢腐蚀，右边试管中是中性溶液食盐水，发生吸氧腐蚀，
故答案为b；
（2）b试管中是中性溶液食盐水，铁作负极，发生失电子的氧化反应，即Fe−2e−=Fe2+，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，
故答案为吸氧；O2+2H2O+4e-=4OH-；
II.（1）该装置无外加电源，属于原电池装置，因金属活泼性：Cu>Ag，故Cu为原电池负极，Ag为原电池正极。

其主要能量转换形式是化学能转化为电能；原电池放电时，右侧Ag+被消耗，根据溶液电中性原则，盐桥中NH4+移向AgNO3溶液移动；
（2）盐桥换成铜丝，左侧装置两电极材料无活泼性差异，不能构成原电池，右侧两电极材料有活泼性差异，能够构成原电池，与原电池相连接的左侧装置为电解池；右侧装置中Ag 为原电池正极，Cu为原电池负极，故左侧铜丝为阴极；该电极反应为：Cu2++2e-=Cu；（3）右侧装置Ag为原电池正极，左侧与Ag连接的装置为电解池的阳极，Cu为活泼金属，故电极反应式为：Cu-2e-= Cu2+；
（4）将左侧与Ag相连的铜片电极换成石墨棒，则左侧装置中石墨电极上发生的电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，其铜电极上电极反应为：Cu2++2e-=Cu，当析出1.28g铜时，转移
电子为
1.28g
2
64g/mol
=0.04mol，故另一极生成气体为0.01mol，其在标况下体积为
0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224mL。

12．某研究性学习小组将下列装置如图连接，D、F、Y都是铂电极，C、E是铁电极，X 是铜电极。

将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。

试回答下列问题：
（1）电源B端的名称是_______（填“正极”或“负极”）。

（2）设电解质溶液过量，则同一时间内C、D电极上参加反应的单质与生成的单质的物质的量之比是_______。

（3）欲用丙装置将粗铜（含少量铁、锌等杂质）精炼，G极材料应该是____（填“粗铜”或“精铜”），电解液中原电解质的物质的量浓度将_______（填“变大”、“变小”或“不变”）。

（4）丁装置中电解反应的总反应式为___________________________。

（5）设装置甲中溶液体积在电解前后都是500mL，当装置乙中产生气体的体积为4.48L （标准状况）时，甲池中生成物质的物质的量浓度为____mol·L-1。