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人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能本单元综合与测试达标测试
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这是一份人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能本单元综合与测试达标测试，共16页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题(共16题，每小题3分，共48分，每小题只有一个选项符合题意)。
1．下列事实不能用原电池原理解释的是( ) []~2022版新教\材教辅&备课*%资源[]
A．将镁粉、铁粉和食盐一块加到水中迅速反应放热 []%[\]《状元桥@》教辅资^源#[勿上\传]]
B．铁被钝化处理后不易腐蚀
C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后反应速率加快
D．镀层破损后，镀锌铁比镀锡铁更耐用
答案 B []20~22版%新教@材教&辅备课资源[\]
解析 将镁粉、铁粉和食盐一块加到水中，构成原电池装置，金属镁是负极，镁和水的反应是放热反应，形成原电池可以加快化学反应速率，能用原电池原理解释，A项正确；铁被钝化后，在金属表面上会形成一层致密的金属氧化膜，保护内部金属不被腐蚀，不能用原电池原理解释，B项错误；纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后，金属锌可以和硫酸铜反应置换出铜，Zn、Cu、硫酸会形成原电池装置，Zn为负极，使得Zn和硫酸的反应速率加快，能用原电池原理解释，C项正确；镀层破损后，镀锌铁和潮湿空气形成的原电池中，金属Zn为负极，Fe为正极，Fe被保护，镀锡铁和潮湿空气形成的原电池中，金属Fe为负极，Sn为正极，Fe被腐蚀速率加快，能用原电池原理解释，D项正确。 []版权归教~辅@公司#\&[]
2．下列关于铜电极的叙述不正确的是( )
A．锌铜原电池中铜是正极
B．在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极
C．用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极
D．将铜板与地下钢管相连，可保护地下钢管不受腐蚀 []20^22版*新教材教辅&备#课资源[%]
答案 D
解析 将铜板与地下钢管相连，铁活泼性比铜强，钢管作负极，铜作正极，不能保护地下钢管，D项错误。
3．利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正
[]%[\]《状元&桥\》^*教辅资源[勿上传]]
确的是( )
A．氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到氢氧化钠
B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4 []版权%归教辅&公司[*@\]
C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属 []2022版*新#&教材教辅@备课资源^[]
D．金属的外加电流保护法中，Y是待保护金属
答案 D
解析 氯碱工业中，X是阳极，氯离子放电生成氯气，A项错误；电解精炼铜时，粗铜作阳极，则X是粗铜，Y是纯铜，B项错误；电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，所以X是镀层金属，C项错误。
4．下列装置都与电化学有关，有关叙述中正确的是( )
[][\]《*状~元#桥》@教辅资&源[勿上传]]
A．图1装置中，MnO2起催化作用
B．图2装置中，铁钥匙应与电源正极相连
C．图3所示电池在工作过程中，盐桥中K＋移向硫酸锌溶液
D．图4装置中，K与M或N连接，都能保护Fe电极 [][\]《@状元桥》教辅#资*源%[勿上传\]]
答案 D
解析 图1装置中，MnO2作正级，被还原，A项错误；图2装置中，铁钥匙上镀铜，溶液中的Cu2＋应在铁钥匙上得电子，生成Cu附着在铁钥匙表面，所以应与电源负极相连，B项错误；图3所示电池在工作过程中，阴离子应移向原电池的负极，所以盐桥中Cl－应移向硫酸锌溶液，C项错误；图4装置，K与M相连时作阴极，与N连接时作正极，都能保护Fe电极，D项正确。 []2*02&2%版新教材教辅^备课资源[~]
5．结合图示判断，下列叙述正确的是( )
A．K与N连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大
B．K与N连接时，X为氯化钠，石墨极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
C．K与M连接时，X为硫酸铜，一段时间后溶液的pH增大
D．K与M连接时，X为氯化钠，石墨极电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ []2^02#2版新教材教辅&备*课资源[%]
答案 A [][*\&]《状元桥》^教辅资源%\[勿上传]]
解析 K与N连接时，X为硫酸，该装置是原电池，铁作负极，石墨作正极，负极上铁失电子生成Fe2＋，正极上H＋放电生成H2，导致溶液中氢离子浓度降低，所以一段时间后溶液的pH增大，A项正确；K与N连接时，X为氯化钠，该装置是原电池，铁作负极，石墨作正极，石墨上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B项错误；K与M连接时，X为硫酸铜，该装置是电解池，石墨作阳极，铁作阴极，阳极上氢氧根放电，阴极上铜离子放电，电解产物是铜、氧气和硫酸，所以溶液的pH减小，C项错误；K与M连接时，X为氯化钠，该装置是电解池，石墨作阳极，铁作阴极，阳极上氯离子放电，所以阳极上的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，D项错误。
6．如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法不正确的是( )
A．粗盐水中含Ca2＋、Mg2＋、SOeq \\al(2－,4)等离子，精制时除杂试剂BaCl2溶液应在Na2CO3溶液之前加入
B．标准状况下每生成22.4 L Cl2，便产生2 ml NaOH
C．从E口逸出的气体是Cl2 []\版权#归*教~辅公司[@]
D．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性
答案 C
解析 精制时除杂试剂BaCl2溶液过量，需使用Na2CO3溶液处理，所以应放在Na2CO3溶液之前加入，A项正确；标准状况下22.4 L Cl2的物质的量为1 ml，由反应2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑知，每生成1 ml Cl2，便产生2 ml NaOH，B项正确；从Na＋迁移的方向看，右边电极为阴极，所以从E口逸出的气体是H2，C项错误；电解池右区获得NaOH溶液，为增强初始溶液的导电性，从B口加入含少量NaOH的水溶液，D项正确。
7．高铁电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。下列叙述正确的是( )
A．放电时，负极反应式为3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2
B．放电时，正极区溶液的pH减小
C．充电时，每转移3 ml电子，阳极有1 ml Fe(OH)3被还原
D．充电时，电池的锌电极接电源的正极
答案 A
解析 放电时正极反应式为FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－，pH增大，B项错误；充电时，铁离子失去电子被氧化，每转移3 ml电子，阳极有1 ml Fe(OH)3被氧化，C项错误；充电时，电池的负极与电源的负极相连，D项错误。
8．为减少二氧化碳排放，我国科学家设计熔盐电解池捕获二氧化碳的装置，如图所示。下列说法不正确的是( ) []202%2@版&新教材教辅备课^资源\[]
[][&\]《状元桥%》~教辅资*源[勿上传]#]
A．过程①中有碳氧键断裂
B．过程②中C2Oeq \\al(2－,5)在a极上发生了还原反应
C．过程③中的反应可表示为CO2＋O2－===COeq \\al(2－,3)
D．过程总反应：CO2eq \(=====,\s\up7(电解))C＋O2
答案 B
解析 过程①的离子反应为2CO2＋O2－===C2Oeq \\al(2－,5)，其中CO2的结构式为O═C═O，对比CO2和C2Oeq \\al(2－,5)的结构式可知，该过程有碳氧键断裂，A项正确；过程②中，a极的电极反应为2C2Oeq \\al(2－,5)－4e－===4CO2↑＋O2↑，该电极反应为氧化反应，B项错误；根据题中信息，可以推出过程③中的反应可表示为CO2＋O2－===COeq \\al(2－,3)，C项正确；经分析，熔盐电池的总的化学方程式为CO2eq \(=====,\s\up7(电解))C＋O2，D项正确。
9．下列装置为锂钒氧化物二次电池，其成本较低，且对环境无污染：V2O5＋xLieq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))LixV2O5。在图中用该电池电解含镍酸性废水可得到单质镍。下列说法正确的是( )
A．该电池充电时，B电极的电极反应式为LixV2O5－xe－===V2O5＋xLi＋
B．锂钒氧化物二次电池可以用LiCl水溶液作为电解液 []2022*版新教\&材教^辅备课~资源[]
C．电解过程中，b中NaCl溶液的物质的量浓度会增大
D．当锂钒氧化物二次电池中有7 g Li参与放电时，转移电子数为0.5NA []2022版\#新教材教辅*备课&%资源[]
答案 C []%版^权归&教辅公司[~#]
解析 放电时，该原电池中锂失电子，作负极，V2O5得电子，作正极，根据题意，该电池电解含镍酸性废水可得到单质镍，说明c中Ni2＋得到电子生成Ni单质，推出c为阴极，B为负极，A为正极，a为阳极。电池工作时，B为负极，则充电时，B电极为阴极，阴极上是Li＋得到电子发生还原反应生成Li单质，A项错误；金属锂能与水反应，因此不可以用LiCl水溶液作为电解液，B项错误；电解过程中，a为阳极，溶液中的OH－放电生成O2，为了平衡电荷，Na＋通过阳离子交换膜进入b，c中Ni2＋得到电子生成Ni单质，溶液中Cl－通过阴离子交换膜进入b中，因此b中NaCl溶液的物质的量浓度会增大，C项正确；锂钒氧化物二次电池中有7 g Li参与放电时，转移电子的物质的量为eq \f(7 g,7 g/ml)×1＝1 ml，D项错误。
10．实验室用铅酸蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知铅酸蓄电池放电时发生如下反应：
负极：Pb＋SOeq \\al(2－,4)－2e－===PbSO4
正极：PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2e－===PbSO4＋2H2O
今欲制得Cl2 0.050 ml，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是( )
A．0.025 ml B．0.050 ml
C．0.100 ml D．0.200 ml
答案 C []2@^022#版新教*材教辅备\课资源[]
解析 将题给两个电极反应合并可得：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。而在制取Cl2时，每生成1 ml Cl2，转移电子2 ml，现需转移电子0.050 ml×2＝0.100 ml。由铅酸蓄电池总反应可知，每转移0.100 ml电子，将消耗0.100 ml H2SO4。故选C项。
11．在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多金属腐蚀现象。现通过如图所示装置进行实验探究。下列说法正确的是( )
A．用图Ⅰ所示装置进行实验，为了更快、更清晰地观察到导管中液柱上升，可用酒精灯加热具支试管
B．图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图，图Ⅱ所示装置的正极材料是铁
C．铝制品表面出现白斑的原理可以通过图Ⅲ所示装置进行探究，Cl－由活性炭向铝箔表面迁移，并发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
D．图Ⅲ所示装置的总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑
答案 D
解析 加热使具支试管中气体压强增大，部分气体逸出，冷却后，气体压强减小，导管中液柱上升，不能证明金属发生了吸氧腐蚀，A项错误；用图Ⅱ表示图Ⅰ的原理时，负极材料为铁，正极材料为碳棒，B项错误；铝箔为负极，活性炭为正极，正极反应为3O2＋12e－＋6H2O===12OH－，负极反应为4Al－12e－===4Al3＋，C项错误；将上述正极反应式和负极反应式相加可得图Ⅲ所示装置的总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑，D项正确。 []202*2版新教&\材%教辅备@课资源[]
12．锂/氟化碳电池稳定性很高。电解质为LiClO4的乙二醇二甲醚溶液，总反应为xLi＋CFx===xLiF＋C，放电产物LiF沉积在正极，工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．正极的电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋===xLiF＋C [][@\]《状元桥&》\教%辅资源[*勿上传]]
B．交换膜为阴离子交换膜
C．电解质溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替
D．b极电势低于a极电势
答案 A
解析 根据电池总反应xLi＋CFx===xLiF＋C知，锂作负极，电极反应为xLi－xe－===xLi＋，石墨棒作正极，电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋===xLiF＋C，A项正确；锂离子从负极移向正极，交换膜为阳离子交换膜，B项错误；乙醇和锂会发生反应，消耗锂，产生氢气，造成电极的损耗和危险，故不能使用LiClO4的乙醇溶液代替LiClO4的乙二醇二甲醚溶液，C项错误；b为正极，a为负极，故b极电势高于a极电势，D项错误。
13．全钒液流电池充电时间短，续航能力强，其充放电原理为VO2＋＋V3＋＋H2Oeq \(,\s\up7(充电),\s\d5(放电))VOeq \\al(＋,2)＋V2＋＋2H＋。以此电池为电源，用石墨电极电解Na2SO3溶液，可得到NaOH和H2SO4示意图如下。下列说法错误的是( ) []2%02~2^版新教材@教辅*备课资源[]
A．全钒液流电池放电时，正极的电极反应式为VOeq \\al(＋,2)＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
B．图中a电极为阴极，N物质是H2
C．全钒液流电池充电时，V3＋被氧化为VOeq \\al(＋,2)
D．电解时，b电极的反应式为SOeq \\al(2－,3)＋H2O－2e－=== SOeq \\al(2－,4)＋2H＋
答案 C
解析 根据全钒液流电池的充放电原理知，放电时反应的方程式为VOeq \\al(＋,2)＋V2＋＋2H＋===VO2＋＋V3＋＋H2O，放电时正极发生得电子的还原反应VOeq \\al(＋,2)＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，A项正确；根据图示，图中b电极上SOeq \\al(2－,3)发生失电子的氧化反应生成H2SO4，b电极为阳极，a电极为阴极，由于放电顺序H＋>Na＋，a电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故N物质是H2，B项正确；全钒液流电池充电时反应的方程式为VO2＋＋V3＋＋H2O===VOeq \\al(＋,2)＋V2＋＋2H＋，根据“只靠拢、不交叉”知，V3＋被还原为V2＋，VO2＋被氧化为VOeq \\al(＋,2)，C项错误；电解时，b电极上SOeq \\al(2－,3)发生失电子的氧化反应生成H2SO4，电极反应式为SOeq \\al(2－,3)－2e－＋H2O===SOeq \\al(2－,4)＋2H＋，D项正确。
14．如图所示，装置(Ⅰ)是一种可充电电池的示意图，装置(Ⅱ)为电解池的示意图；装置(Ⅰ)的离子交换膜只允许Na＋通过。电池放电的化学方程式为2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr。当闭合K时，X极附近溶液先变红色。下列说法正确的是( )
A．装置(Ⅰ)中A为正极
B．电极X附近溶液变红的原因：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．放电时，电极B的电极反应式为Breq \\al(－,3)＋eq \f(2,3)e－===3Br－ []#[\*\]《状元&桥》教辅资源[勿上传]~]
D．给原电池充电时Na＋从左向右通过离子交换膜
答案 B
解析 电极X附近溶液变红，说明c(OH－)＞c(H＋)，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则X为阴极，A为负极，B为正极，Y为阳极，A项错误；B项正确；放电时，电极B为正极，电极反应式为3NaBr3＋2e－＋6Na＋===9NaBr，C项错误；给原电池充电时A电极为阴极，阳离子向阴极移动，则Na＋从右向左通过离子交换膜，D项错误。
15．我国科学工作者从环境污染物中分离出一株假单胞菌，该菌株能够在分解有机物的同时产生电能，其原理如图所示。下列说法正确的是( ) []版\&权@归教辅公*司[^]
A．电流由左侧电极经过负载后流向右侧电极
B．当1 ml O2参与电极反应时，从左侧穿过质子交换膜进入右侧的H＋数目为4NA
C．放电过程中，H2PCA不断被消耗，需要实时补加 [][\\]《状元桥#》&*教辅资源[%勿上传]]
D．负极的电极反应式为H2PCA＋2e－===PCA＋H2↑
答案 B
解析 从图中可以看出，右侧O2得电子，转化为H2O，所以左侧为负极，右侧为正极，电流由右侧电极经过负载后流向左侧电极，A项错误；放电过程中，H2PCA不断被消耗，从图中可以看出，PCA在菌株的作用下，又转化为H2PCA，理论上无须补加，C项错误；负极的电极反应式为H2PCA－2e－===PCA＋2H＋，D项错误。
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16．右图是某同学设计的验证原电池和电解池的实验装置，下列有关说法不正确的是( )
A．关闭K2、打开K1，试管内两极都有气泡产生 []版权归@教辅公司^~&#[]
B．关闭K2、打开K1，一段时间后，发现左侧试管收集到的气体比右侧略多，则 a为负极，b为正极
C．关闭K2、打开K1，一段时间后，用拇指堵住试管移出烧杯，向试管内滴入酚酞，发现左侧试管内溶液变红色，则a为负极，b为正极
D．关闭K2、打开K1，一段时间后，再关闭K1、打开K2，电流表指针不会偏转
答案 D
解析 关闭K2、打开K1，是电解NaCl溶液的过程，反应方程式为2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，Cl－在阳极上放电生成Cl2，H＋在阴极上放电生成H2，则两极都有气泡产生，A项正确；由于Cl2可溶于水，故收集到的Cl2的体积略少于H2的体积，则与外电源b极相连的石墨棒作电解池的阳极，b极为正极，B项正确；左侧试管中溶液变红色，说明左侧试管中溶液呈碱性，即H＋放电，则左侧石墨棒为电解池的阴极，a为外电源的负极，C项正确；一段时间后，打开K2、关闭K1，可以构成原电池，放电时会引起电流表指针发生偏转，D项错误。
二、非选择题(共52分)。
17．(10分)铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。
(1)某研究性学习小组设计了如图所示的装置来探究钢铁的腐蚀与防护。
为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述____(填装置序号)装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为___________________________________。
(2)用甲烷或其他有机物、氧气为原料可设计成原电池，以CnH2nOn、O2为原料，硫酸溶液为电解质设计成燃料电池，则负极的电极反应式为__________________________________________________________________。
(3)图1是在金属锌板上贴上一张用某溶液浸湿的滤纸，图2是NaBH4/H2O2燃料电池。
图2电池负极区的电极反应为__________________；若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，则滤纸出现______色，c位置的电极反应式为____________________，若用KI－淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与A、B电极相连，铅笔芯c点处出现蓝色，则b接的是__(填“A”或“B”)电极。
解析 (1)①装置为原电池，铁为负极，被腐蚀；②装置为原电池，锌为负极被腐蚀，铁为正极被保护；③装置为电解池，铁作阴极被保护。装置③中铁被保护，实际是电解饱和食盐水，离子方程式为2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2OH－＋Cl2↑＋H2↑。(2)燃料电池中燃料作负极，反应失去电子，在酸性条件下生成二氧化碳和水，电极反应为CnH2nOn－4ne－＋nH2O===nCO2＋4nH＋。(3)NaBH4/H2O2燃料电池中负极为BHeq \\al(－,4)发生氧化反应，电极反应为BHeq \\al(－,4)－8e－＋8OH－===BOeq \\al(－,2)＋6H2O，即A为负极，B为正极。若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，形成原电池，锌失去电子，铅笔芯为正极，Na2SO4溶液呈中性，故氧气得到电子，生成氢氧化钠，使酚酞变红色；c点的电极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－；若用KI－淀粉溶液浸湿滤纸，c处出现蓝色，则c处发生反应2I－－2e－===I2，c为阳极，则b应接电池正极，即B极。
答案 (1)②③ 2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2OH－＋Cl2↑＋H2↑ []版^#权%归教辅\公~司[]
(2)CnH2nOn－4ne－＋nH2O===nCO2＋4nH＋ (3)BHeq \\al(－,4)－8e－＋8OH－===BOeq \\al(－,2)＋6H2O 红 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B
18．(8分)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在电极上分别通入甲烷和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2－(O2＋4e－===2O2－)。
(1)c电极的名称为____，d电极上的电极反应式为____________________。
(2)如图2所示用惰性电极电解100 mL 0.5 ml·L－1硫酸铜溶液，a电极上的电极反应式为______________________，若a电极产生56 mL(标准状况)气体，则所得溶液的pH＝____(不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入__(填字母)。
a．CuO b．Cu(OH)2
c．CuCO3 d．Cu2(OH)2CO3
解析 (1)原电池中电流的方向是从正极流向负极，故c电极为正极，d电极为负极。通入的气体为甲烷，d电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O。(2)用惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极(a电极)反应式2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；阴极反应式2Cu2＋＋4e－===2Cu。n(O2)＝eq \f(0.056 L,22.4 L·ml－1)＝2.5×10－3 ml，由a极电极反应式可得产生的n(H＋)＝2.5×10－3 ml×4＝0.01 ml，溶液中c(H＋)＝eq \f(0.01 ml,0.1 L)＝0.1 ml·L－1，pH＝－lg 0.1＝1。加入CuO或者CuCO3与溶液中的H＋反应，可使电解质溶液恢复到电解前的状态。
答案 (1)正极 CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O []20%2@2^版新教材教辅备&课资源\[]
(2)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 1 ac
19．(11分)请用如图所示装置设计一个包括电解饱和食盐水并能测定电解时产生的氢气的体积和检验氯气的氧化性的实验装置。
(1)连接所选仪器时，各接口的顺序是(填各接口的字母代号)A接____、____接____；B接____、____接____。
(2)实验时，电解装置中的石墨电极接电源的__极，所发生的电极反应式为____________；铁电极接电源的__极，所发生的电极反应式为_____________；总反应式为______________________________________________________。
(3)实验测得产生的氢气体积(已折算成标准状况)为5.60 mL，电解后溶液的体积恰好为50.0 mL，则溶液中OH－的浓度为______________。
解析 (1)U形管反应器中的两个电极未限定哪个是阳极或阴极，可以任意选用。设A端电极为阴极、B端电极为阳极，则反应器两边所选用的各仪器接口连接顺序为A接贮气瓶的G→F，把水挤入量筒接H导管，用量筒测量排出的水量，以测定产生氢气的体积；B接洗气瓶的D→E，生成的氯气在洗气瓶里氧化碘化钾淀粉溶液，以证明其具有氧化性，多余的氯气通入烧杯里接C导管，利用氢氧化钠溶液吸收氯气，防止污染大气。(2)电解饱和食盐水的阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，为防止电极被腐蚀，实验中一般选用石墨作阳极；阴极电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成氢氧化钠，溶液显碱性，铁电极作阴极。电解反应的总化学方程式为2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(3)已知电解产生氢气体积为5.60 mL(标准状况)，n(H2)＝eq \f(0.005 6 L,22.4 L·ml－1)＝0.000 25 ml，由电解反应的总化学方程式知，H2～2NaOH，故n(NaOH)＝2×0.000 25 ml＝0.000 5 ml，则c(OH－)＝eq \f(0.000 5 ml,0.05 L)＝0.01 ml·L－1。 []\&2022版新教#材教辅^备课资*源[]
答案 (1)G F H D E C(或D E C G F H) []%2022版新^教@材教辅备#课\资源[]
(2)正 2Cl－－2e－===Cl2↑ 负 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ []&@2#02%2版新^教材教辅备课资源[]
(3)0.01 ml·L－1
20．(11分)如图，p、q为直流电源两极，A由＋2价金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D中产生气泡。请回答下列问题：
(1)p为__极，A极发生____反应。
(2)C为__极，试管里收集到的气体是____；D为__极，试管里收集到的气体是____。
(3)C极的电极反应式是___________________________________________。 []#%20^22版\新教~材教辅备课资源[]
(4)当反应进行一段时间后，XSO4溶液的pH____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)当电路中通过0.004 ml电子时，B电极上沉积金属X为0.128 g，则此金属的摩尔质量为______。
解析 (1)接通电源，金属X沉积于B极，说明B为阴极，则A为阳极，p为正极，q为负极，A极发生氧化反应。(2)稀H2SO4电解池中，C为阳极，C试管内生成O2，D为阴极，D试管内生成H2。(4)A极X－2e－===X2＋，B极X2＋＋2e－===X，故XSO4溶液的pH不变。(5)设X的摩尔质量为M g/ml，则
X2＋ ＋ 2e－ === X
2 ml M g
0.004 ml 0.128 g []*2022#版新\教材教辅&备课资源[%]
解得M＝64。
答案 (1)正 氧化 (2)阳 氧气 阴 氢气 (3)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ (4)不变 (5)64 g/ml
21．(12分)氢能源是最具应用前景的能源之一。
(1)氢氧燃料电池是一种高效无污染的清洁电池，用KOH溶液作电解质溶液，其负极反应式为________________________________，理论上，正极消耗氧气2.8 L(标准状况)时，电路中有____ml e－通过。
(2)高纯氢的制备是目前的研究热点。可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过控制双控开关，可交替得到H2和O2。
[]版权@#归教辅公&司%[\]
①太阳能光伏电池是将光能转化为__能。
②当连接K1时可制得__气体。
③当连接K2时，电极2附近pH____(填“变大”“变小”或“不变”)。 []*2022版&新教材教辅备\课资#源~[]
④当连接K2时，电极3作__极，其电极反应式为_____________________。
解析 (1)氢氧燃料电池中，负极上氢气失电子化合价升高，与溶液中的氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O；正极消耗氧气2.8 L，即0.125 ml，化合价由0价变为－2价，转移电子物质的量为0.5 ml。(2)①太阳能光伏电池是将光能转化为电能。②当连接K1时，溶液中的氢离子在电极1得电子生成氢气。③当连接K2时，电极2为阳极，溶液中的水失电子，生成氧气和氢离子，附近pH变小。④当连接K2时，电极3作阴极，得电子，由NiOOH变为Ni(OH)2，电极反应式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－。
答案 (1)H2－2e－＋2OH－===2H2O 0.5 (2)①电 ②H2 ③变小 ④阴 NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH
[]%&2022版新教材教辅备^课资源[~*]
一、选择题(共16题，每小题3分，共48分，每小题只有一个选项符合题意)。
1．下列事实不能用原电池原理解释的是( ) []~2022版新教\材教辅&备课*%资源[]
A．将镁粉、铁粉和食盐一块加到水中迅速反应放热 []%[\]《状元桥@》教辅资^源#[勿上\传]]
B．铁被钝化处理后不易腐蚀
C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后反应速率加快
D．镀层破损后，镀锌铁比镀锡铁更耐用
答案 B []20~22版%新教@材教&辅备课资源[\]
解析 将镁粉、铁粉和食盐一块加到水中，构成原电池装置，金属镁是负极，镁和水的反应是放热反应，形成原电池可以加快化学反应速率，能用原电池原理解释，A项正确；铁被钝化后，在金属表面上会形成一层致密的金属氧化膜，保护内部金属不被腐蚀，不能用原电池原理解释，B项错误；纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后，金属锌可以和硫酸铜反应置换出铜，Zn、Cu、硫酸会形成原电池装置，Zn为负极，使得Zn和硫酸的反应速率加快，能用原电池原理解释，C项正确；镀层破损后，镀锌铁和潮湿空气形成的原电池中，金属Zn为负极，Fe为正极，Fe被保护，镀锡铁和潮湿空气形成的原电池中，金属Fe为负极，Sn为正极，Fe被腐蚀速率加快，能用原电池原理解释，D项正确。 []版权归教~辅@公司#\&[]
2．下列关于铜电极的叙述不正确的是( )
A．锌铜原电池中铜是正极
B．在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极
C．用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极
D．将铜板与地下钢管相连，可保护地下钢管不受腐蚀 []20^22版*新教材教辅&备#课资源[%]
答案 D
解析 将铜板与地下钢管相连，铁活泼性比铜强，钢管作负极，铜作正极，不能保护地下钢管，D项错误。
3．利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正
[]%[\]《状元&桥\》^*教辅资源[勿上传]]
确的是( )
A．氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到氢氧化钠
B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4 []版权%归教辅&公司[*@\]
C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属 []2022版*新#&教材教辅@备课资源^[]
D．金属的外加电流保护法中，Y是待保护金属
答案 D
解析 氯碱工业中，X是阳极，氯离子放电生成氯气，A项错误；电解精炼铜时，粗铜作阳极，则X是粗铜，Y是纯铜，B项错误；电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，所以X是镀层金属，C项错误。
4．下列装置都与电化学有关，有关叙述中正确的是( )
[][\]《*状~元#桥》@教辅资&源[勿上传]]
A．图1装置中，MnO2起催化作用
B．图2装置中，铁钥匙应与电源正极相连
C．图3所示电池在工作过程中，盐桥中K＋移向硫酸锌溶液
D．图4装置中，K与M或N连接，都能保护Fe电极 [][\]《@状元桥》教辅#资*源%[勿上传\]]
答案 D
解析 图1装置中，MnO2作正级，被还原，A项错误；图2装置中，铁钥匙上镀铜，溶液中的Cu2＋应在铁钥匙上得电子，生成Cu附着在铁钥匙表面，所以应与电源负极相连，B项错误；图3所示电池在工作过程中，阴离子应移向原电池的负极，所以盐桥中Cl－应移向硫酸锌溶液，C项错误；图4装置，K与M相连时作阴极，与N连接时作正极，都能保护Fe电极，D项正确。 []2*02&2%版新教材教辅^备课资源[~]
5．结合图示判断，下列叙述正确的是( )
A．K与N连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大
B．K与N连接时，X为氯化钠，石墨极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
C．K与M连接时，X为硫酸铜，一段时间后溶液的pH增大
D．K与M连接时，X为氯化钠，石墨极电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ []2^02#2版新教材教辅&备*课资源[%]
答案 A [][*\&]《状元桥》^教辅资源%\[勿上传]]
解析 K与N连接时，X为硫酸，该装置是原电池，铁作负极，石墨作正极，负极上铁失电子生成Fe2＋，正极上H＋放电生成H2，导致溶液中氢离子浓度降低，所以一段时间后溶液的pH增大，A项正确；K与N连接时，X为氯化钠，该装置是原电池，铁作负极，石墨作正极，石墨上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B项错误；K与M连接时，X为硫酸铜，该装置是电解池，石墨作阳极，铁作阴极，阳极上氢氧根放电，阴极上铜离子放电，电解产物是铜、氧气和硫酸，所以溶液的pH减小，C项错误；K与M连接时，X为氯化钠，该装置是电解池，石墨作阳极，铁作阴极，阳极上氯离子放电，所以阳极上的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，D项错误。
6．如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法不正确的是( )
A．粗盐水中含Ca2＋、Mg2＋、SOeq \\al(2－,4)等离子，精制时除杂试剂BaCl2溶液应在Na2CO3溶液之前加入
B．标准状况下每生成22.4 L Cl2，便产生2 ml NaOH
C．从E口逸出的气体是Cl2 []\版权#归*教~辅公司[@]
D．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性
答案 C
解析 精制时除杂试剂BaCl2溶液过量，需使用Na2CO3溶液处理，所以应放在Na2CO3溶液之前加入，A项正确；标准状况下22.4 L Cl2的物质的量为1 ml，由反应2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑知，每生成1 ml Cl2，便产生2 ml NaOH，B项正确；从Na＋迁移的方向看，右边电极为阴极，所以从E口逸出的气体是H2，C项错误；电解池右区获得NaOH溶液，为增强初始溶液的导电性，从B口加入含少量NaOH的水溶液，D项正确。
7．高铁电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。下列叙述正确的是( )
A．放电时，负极反应式为3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2
B．放电时，正极区溶液的pH减小
C．充电时，每转移3 ml电子，阳极有1 ml Fe(OH)3被还原
D．充电时，电池的锌电极接电源的正极
答案 A
解析 放电时正极反应式为FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－，pH增大，B项错误；充电时，铁离子失去电子被氧化，每转移3 ml电子，阳极有1 ml Fe(OH)3被氧化，C项错误；充电时，电池的负极与电源的负极相连，D项错误。
8．为减少二氧化碳排放，我国科学家设计熔盐电解池捕获二氧化碳的装置，如图所示。下列说法不正确的是( ) []202%2@版&新教材教辅备课^资源\[]
[][&\]《状元桥%》~教辅资*源[勿上传]#]
A．过程①中有碳氧键断裂
B．过程②中C2Oeq \\al(2－,5)在a极上发生了还原反应
C．过程③中的反应可表示为CO2＋O2－===COeq \\al(2－,3)
D．过程总反应：CO2eq \(=====,\s\up7(电解))C＋O2
答案 B
解析 过程①的离子反应为2CO2＋O2－===C2Oeq \\al(2－,5)，其中CO2的结构式为O═C═O，对比CO2和C2Oeq \\al(2－,5)的结构式可知，该过程有碳氧键断裂，A项正确；过程②中，a极的电极反应为2C2Oeq \\al(2－,5)－4e－===4CO2↑＋O2↑，该电极反应为氧化反应，B项错误；根据题中信息，可以推出过程③中的反应可表示为CO2＋O2－===COeq \\al(2－,3)，C项正确；经分析，熔盐电池的总的化学方程式为CO2eq \(=====,\s\up7(电解))C＋O2，D项正确。
9．下列装置为锂钒氧化物二次电池，其成本较低，且对环境无污染：V2O5＋xLieq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))LixV2O5。在图中用该电池电解含镍酸性废水可得到单质镍。下列说法正确的是( )
A．该电池充电时，B电极的电极反应式为LixV2O5－xe－===V2O5＋xLi＋
B．锂钒氧化物二次电池可以用LiCl水溶液作为电解液 []2022*版新教\&材教^辅备课~资源[]
C．电解过程中，b中NaCl溶液的物质的量浓度会增大
D．当锂钒氧化物二次电池中有7 g Li参与放电时，转移电子数为0.5NA []2022版\#新教材教辅*备课&%资源[]
答案 C []%版^权归&教辅公司[~#]
解析 放电时，该原电池中锂失电子，作负极，V2O5得电子，作正极，根据题意，该电池电解含镍酸性废水可得到单质镍，说明c中Ni2＋得到电子生成Ni单质，推出c为阴极，B为负极，A为正极，a为阳极。电池工作时，B为负极，则充电时，B电极为阴极，阴极上是Li＋得到电子发生还原反应生成Li单质，A项错误；金属锂能与水反应，因此不可以用LiCl水溶液作为电解液，B项错误；电解过程中，a为阳极，溶液中的OH－放电生成O2，为了平衡电荷，Na＋通过阳离子交换膜进入b，c中Ni2＋得到电子生成Ni单质，溶液中Cl－通过阴离子交换膜进入b中，因此b中NaCl溶液的物质的量浓度会增大，C项正确；锂钒氧化物二次电池中有7 g Li参与放电时，转移电子的物质的量为eq \f(7 g,7 g/ml)×1＝1 ml，D项错误。
10．实验室用铅酸蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知铅酸蓄电池放电时发生如下反应：
负极：Pb＋SOeq \\al(2－,4)－2e－===PbSO4
正极：PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2e－===PbSO4＋2H2O
今欲制得Cl2 0.050 ml，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是( )
A．0.025 ml B．0.050 ml
C．0.100 ml D．0.200 ml
答案 C []2@^022#版新教*材教辅备\课资源[]
解析 将题给两个电极反应合并可得：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。而在制取Cl2时，每生成1 ml Cl2，转移电子2 ml，现需转移电子0.050 ml×2＝0.100 ml。由铅酸蓄电池总反应可知，每转移0.100 ml电子，将消耗0.100 ml H2SO4。故选C项。
11．在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多金属腐蚀现象。现通过如图所示装置进行实验探究。下列说法正确的是( )
A．用图Ⅰ所示装置进行实验，为了更快、更清晰地观察到导管中液柱上升，可用酒精灯加热具支试管
B．图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图，图Ⅱ所示装置的正极材料是铁
C．铝制品表面出现白斑的原理可以通过图Ⅲ所示装置进行探究，Cl－由活性炭向铝箔表面迁移，并发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
D．图Ⅲ所示装置的总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑
答案 D
解析 加热使具支试管中气体压强增大，部分气体逸出，冷却后，气体压强减小，导管中液柱上升，不能证明金属发生了吸氧腐蚀，A项错误；用图Ⅱ表示图Ⅰ的原理时，负极材料为铁，正极材料为碳棒，B项错误；铝箔为负极，活性炭为正极，正极反应为3O2＋12e－＋6H2O===12OH－，负极反应为4Al－12e－===4Al3＋，C项错误；将上述正极反应式和负极反应式相加可得图Ⅲ所示装置的总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑，D项正确。 []202*2版新教&\材%教辅备@课资源[]
12．锂/氟化碳电池稳定性很高。电解质为LiClO4的乙二醇二甲醚溶液，总反应为xLi＋CFx===xLiF＋C，放电产物LiF沉积在正极，工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．正极的电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋===xLiF＋C [][@\]《状元桥&》\教%辅资源[*勿上传]]
B．交换膜为阴离子交换膜
C．电解质溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替
D．b极电势低于a极电势
答案 A
解析 根据电池总反应xLi＋CFx===xLiF＋C知，锂作负极，电极反应为xLi－xe－===xLi＋，石墨棒作正极，电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋===xLiF＋C，A项正确；锂离子从负极移向正极，交换膜为阳离子交换膜，B项错误；乙醇和锂会发生反应，消耗锂，产生氢气，造成电极的损耗和危险，故不能使用LiClO4的乙醇溶液代替LiClO4的乙二醇二甲醚溶液，C项错误；b为正极，a为负极，故b极电势高于a极电势，D项错误。
13．全钒液流电池充电时间短，续航能力强，其充放电原理为VO2＋＋V3＋＋H2Oeq \(,\s\up7(充电),\s\d5(放电))VOeq \\al(＋,2)＋V2＋＋2H＋。以此电池为电源，用石墨电极电解Na2SO3溶液，可得到NaOH和H2SO4示意图如下。下列说法错误的是( ) []2%02~2^版新教材@教辅*备课资源[]
A．全钒液流电池放电时，正极的电极反应式为VOeq \\al(＋,2)＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
B．图中a电极为阴极，N物质是H2
C．全钒液流电池充电时，V3＋被氧化为VOeq \\al(＋,2)
D．电解时，b电极的反应式为SOeq \\al(2－,3)＋H2O－2e－=== SOeq \\al(2－,4)＋2H＋
答案 C
解析 根据全钒液流电池的充放电原理知，放电时反应的方程式为VOeq \\al(＋,2)＋V2＋＋2H＋===VO2＋＋V3＋＋H2O，放电时正极发生得电子的还原反应VOeq \\al(＋,2)＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，A项正确；根据图示，图中b电极上SOeq \\al(2－,3)发生失电子的氧化反应生成H2SO4，b电极为阳极，a电极为阴极，由于放电顺序H＋>Na＋，a电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故N物质是H2，B项正确；全钒液流电池充电时反应的方程式为VO2＋＋V3＋＋H2O===VOeq \\al(＋,2)＋V2＋＋2H＋，根据“只靠拢、不交叉”知，V3＋被还原为V2＋，VO2＋被氧化为VOeq \\al(＋,2)，C项错误；电解时，b电极上SOeq \\al(2－,3)发生失电子的氧化反应生成H2SO4，电极反应式为SOeq \\al(2－,3)－2e－＋H2O===SOeq \\al(2－,4)＋2H＋，D项正确。
14．如图所示，装置(Ⅰ)是一种可充电电池的示意图，装置(Ⅱ)为电解池的示意图；装置(Ⅰ)的离子交换膜只允许Na＋通过。电池放电的化学方程式为2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr。当闭合K时，X极附近溶液先变红色。下列说法正确的是( )
A．装置(Ⅰ)中A为正极
B．电极X附近溶液变红的原因：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．放电时，电极B的电极反应式为Breq \\al(－,3)＋eq \f(2,3)e－===3Br－ []#[\*\]《状元&桥》教辅资源[勿上传]~]
D．给原电池充电时Na＋从左向右通过离子交换膜
答案 B
解析 电极X附近溶液变红，说明c(OH－)＞c(H＋)，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则X为阴极，A为负极，B为正极，Y为阳极，A项错误；B项正确；放电时，电极B为正极，电极反应式为3NaBr3＋2e－＋6Na＋===9NaBr，C项错误；给原电池充电时A电极为阴极，阳离子向阴极移动，则Na＋从右向左通过离子交换膜，D项错误。
15．我国科学工作者从环境污染物中分离出一株假单胞菌，该菌株能够在分解有机物的同时产生电能，其原理如图所示。下列说法正确的是( ) []版\&权@归教辅公*司[^]
A．电流由左侧电极经过负载后流向右侧电极
B．当1 ml O2参与电极反应时，从左侧穿过质子交换膜进入右侧的H＋数目为4NA
C．放电过程中，H2PCA不断被消耗，需要实时补加 [][\\]《状元桥#》&*教辅资源[%勿上传]]
D．负极的电极反应式为H2PCA＋2e－===PCA＋H2↑
答案 B
解析 从图中可以看出，右侧O2得电子，转化为H2O，所以左侧为负极，右侧为正极，电流由右侧电极经过负载后流向左侧电极，A项错误；放电过程中，H2PCA不断被消耗，从图中可以看出，PCA在菌株的作用下，又转化为H2PCA，理论上无须补加，C项错误；负极的电极反应式为H2PCA－2e－===PCA＋2H＋，D项错误。
[][\]《状%元@桥》&教辅资源[勿#上^传]]
16．右图是某同学设计的验证原电池和电解池的实验装置，下列有关说法不正确的是( )
A．关闭K2、打开K1，试管内两极都有气泡产生 []版权归@教辅公司^~&#[]
B．关闭K2、打开K1，一段时间后，发现左侧试管收集到的气体比右侧略多，则 a为负极，b为正极
C．关闭K2、打开K1，一段时间后，用拇指堵住试管移出烧杯，向试管内滴入酚酞，发现左侧试管内溶液变红色，则a为负极，b为正极
D．关闭K2、打开K1，一段时间后，再关闭K1、打开K2，电流表指针不会偏转
答案 D
解析 关闭K2、打开K1，是电解NaCl溶液的过程，反应方程式为2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，Cl－在阳极上放电生成Cl2，H＋在阴极上放电生成H2，则两极都有气泡产生，A项正确；由于Cl2可溶于水，故收集到的Cl2的体积略少于H2的体积，则与外电源b极相连的石墨棒作电解池的阳极，b极为正极，B项正确；左侧试管中溶液变红色，说明左侧试管中溶液呈碱性，即H＋放电，则左侧石墨棒为电解池的阴极，a为外电源的负极，C项正确；一段时间后，打开K2、关闭K1，可以构成原电池，放电时会引起电流表指针发生偏转，D项错误。
二、非选择题(共52分)。
17．(10分)铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。
(1)某研究性学习小组设计了如图所示的装置来探究钢铁的腐蚀与防护。
为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述____(填装置序号)装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为___________________________________。
(2)用甲烷或其他有机物、氧气为原料可设计成原电池，以CnH2nOn、O2为原料，硫酸溶液为电解质设计成燃料电池，则负极的电极反应式为__________________________________________________________________。
(3)图1是在金属锌板上贴上一张用某溶液浸湿的滤纸，图2是NaBH4/H2O2燃料电池。
图2电池负极区的电极反应为__________________；若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，则滤纸出现______色，c位置的电极反应式为____________________，若用KI－淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与A、B电极相连，铅笔芯c点处出现蓝色，则b接的是__(填“A”或“B”)电极。
解析 (1)①装置为原电池，铁为负极，被腐蚀；②装置为原电池，锌为负极被腐蚀，铁为正极被保护；③装置为电解池，铁作阴极被保护。装置③中铁被保护，实际是电解饱和食盐水，离子方程式为2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2OH－＋Cl2↑＋H2↑。(2)燃料电池中燃料作负极，反应失去电子，在酸性条件下生成二氧化碳和水，电极反应为CnH2nOn－4ne－＋nH2O===nCO2＋4nH＋。(3)NaBH4/H2O2燃料电池中负极为BHeq \\al(－,4)发生氧化反应，电极反应为BHeq \\al(－,4)－8e－＋8OH－===BOeq \\al(－,2)＋6H2O，即A为负极，B为正极。若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，形成原电池，锌失去电子，铅笔芯为正极，Na2SO4溶液呈中性，故氧气得到电子，生成氢氧化钠，使酚酞变红色；c点的电极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－；若用KI－淀粉溶液浸湿滤纸，c处出现蓝色，则c处发生反应2I－－2e－===I2，c为阳极，则b应接电池正极，即B极。
答案 (1)②③ 2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2OH－＋Cl2↑＋H2↑ []版^#权%归教辅\公~司[]
(2)CnH2nOn－4ne－＋nH2O===nCO2＋4nH＋ (3)BHeq \\al(－,4)－8e－＋8OH－===BOeq \\al(－,2)＋6H2O 红 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B
18．(8分)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在电极上分别通入甲烷和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2－(O2＋4e－===2O2－)。
(1)c电极的名称为____，d电极上的电极反应式为____________________。
(2)如图2所示用惰性电极电解100 mL 0.5 ml·L－1硫酸铜溶液，a电极上的电极反应式为______________________，若a电极产生56 mL(标准状况)气体，则所得溶液的pH＝____(不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入__(填字母)。
a．CuO b．Cu(OH)2
c．CuCO3 d．Cu2(OH)2CO3
解析 (1)原电池中电流的方向是从正极流向负极，故c电极为正极，d电极为负极。通入的气体为甲烷，d电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O。(2)用惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极(a电极)反应式2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；阴极反应式2Cu2＋＋4e－===2Cu。n(O2)＝eq \f(0.056 L,22.4 L·ml－1)＝2.5×10－3 ml，由a极电极反应式可得产生的n(H＋)＝2.5×10－3 ml×4＝0.01 ml，溶液中c(H＋)＝eq \f(0.01 ml,0.1 L)＝0.1 ml·L－1，pH＝－lg 0.1＝1。加入CuO或者CuCO3与溶液中的H＋反应，可使电解质溶液恢复到电解前的状态。
答案 (1)正极 CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O []20%2@2^版新教材教辅备&课资源\[]
(2)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 1 ac
19．(11分)请用如图所示装置设计一个包括电解饱和食盐水并能测定电解时产生的氢气的体积和检验氯气的氧化性的实验装置。
(1)连接所选仪器时，各接口的顺序是(填各接口的字母代号)A接____、____接____；B接____、____接____。
(2)实验时，电解装置中的石墨电极接电源的__极，所发生的电极反应式为____________；铁电极接电源的__极，所发生的电极反应式为_____________；总反应式为______________________________________________________。
(3)实验测得产生的氢气体积(已折算成标准状况)为5.60 mL，电解后溶液的体积恰好为50.0 mL，则溶液中OH－的浓度为______________。
解析 (1)U形管反应器中的两个电极未限定哪个是阳极或阴极，可以任意选用。设A端电极为阴极、B端电极为阳极，则反应器两边所选用的各仪器接口连接顺序为A接贮气瓶的G→F，把水挤入量筒接H导管，用量筒测量排出的水量，以测定产生氢气的体积；B接洗气瓶的D→E，生成的氯气在洗气瓶里氧化碘化钾淀粉溶液，以证明其具有氧化性，多余的氯气通入烧杯里接C导管，利用氢氧化钠溶液吸收氯气，防止污染大气。(2)电解饱和食盐水的阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，为防止电极被腐蚀，实验中一般选用石墨作阳极；阴极电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成氢氧化钠，溶液显碱性，铁电极作阴极。电解反应的总化学方程式为2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(3)已知电解产生氢气体积为5.60 mL(标准状况)，n(H2)＝eq \f(0.005 6 L,22.4 L·ml－1)＝0.000 25 ml，由电解反应的总化学方程式知，H2～2NaOH，故n(NaOH)＝2×0.000 25 ml＝0.000 5 ml，则c(OH－)＝eq \f(0.000 5 ml,0.05 L)＝0.01 ml·L－1。 []\&2022版新教#材教辅^备课资*源[]
答案 (1)G F H D E C(或D E C G F H) []%2022版新^教@材教辅备#课\资源[]
(2)正 2Cl－－2e－===Cl2↑ 负 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ []&@2#02%2版新^教材教辅备课资源[]
(3)0.01 ml·L－1
20．(11分)如图，p、q为直流电源两极，A由＋2价金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D中产生气泡。请回答下列问题：
(1)p为__极，A极发生____反应。
(2)C为__极，试管里收集到的气体是____；D为__极，试管里收集到的气体是____。
(3)C极的电极反应式是___________________________________________。 []#%20^22版\新教~材教辅备课资源[]
(4)当反应进行一段时间后，XSO4溶液的pH____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)当电路中通过0.004 ml电子时，B电极上沉积金属X为0.128 g，则此金属的摩尔质量为______。
解析 (1)接通电源，金属X沉积于B极，说明B为阴极，则A为阳极，p为正极，q为负极，A极发生氧化反应。(2)稀H2SO4电解池中，C为阳极，C试管内生成O2，D为阴极，D试管内生成H2。(4)A极X－2e－===X2＋，B极X2＋＋2e－===X，故XSO4溶液的pH不变。(5)设X的摩尔质量为M g/ml，则
X2＋ ＋ 2e－ === X
2 ml M g
0.004 ml 0.128 g []*2022#版新\教材教辅&备课资源[%]
解得M＝64。
答案 (1)正 氧化 (2)阳 氧气 阴 氢气 (3)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ (4)不变 (5)64 g/ml
21．(12分)氢能源是最具应用前景的能源之一。
(1)氢氧燃料电池是一种高效无污染的清洁电池，用KOH溶液作电解质溶液，其负极反应式为________________________________，理论上，正极消耗氧气2.8 L(标准状况)时，电路中有____ml e－通过。
(2)高纯氢的制备是目前的研究热点。可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过控制双控开关，可交替得到H2和O2。
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①太阳能光伏电池是将光能转化为__能。
②当连接K1时可制得__气体。
③当连接K2时，电极2附近pH____(填“变大”“变小”或“不变”)。 []*2022版&新教材教辅备\课资#源~[]
④当连接K2时，电极3作__极，其电极反应式为_____________________。
解析 (1)氢氧燃料电池中，负极上氢气失电子化合价升高，与溶液中的氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O；正极消耗氧气2.8 L，即0.125 ml，化合价由0价变为－2价，转移电子物质的量为0.5 ml。(2)①太阳能光伏电池是将光能转化为电能。②当连接K1时，溶液中的氢离子在电极1得电子生成氢气。③当连接K2时，电极2为阳极，溶液中的水失电子，生成氧气和氢离子，附近pH变小。④当连接K2时，电极3作阴极，得电子，由NiOOH变为Ni(OH)2，电极反应式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－。
答案 (1)H2－2e－＋2OH－===2H2O 0.5 (2)①电 ②H2 ③变小 ④阴 NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH
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