高中化学人教版 (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同步练习题

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一、选择题：本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题意。
1．下列叙述中正确的是( D )
A．铜作阳极电解稀硫酸制H2、O2
B．用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极
C．在镀件上电镀铜时可用镀件作阳极
D．实验室欲加速制取氢气，可采用含少量铜的粗锌跟稀硫酸反应
解析 铜作阳极电解稀硫酸，在阳极上Cu失去电子变为Cu2＋，OH－不放电，因此不能产生O2，A错误；用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极，精铜作阴极，B错误；在镀件上电镀铜时可用镀件作阴极，镀层金属Cu作阳极，C错误；实验室欲加速制取氢气，可采用含少量铜的粗锌跟稀硫酸反应，Zn、杂质Cu及硫酸构成原电池，可加快反应速率，D正确。
2．铁锅用水清洗放置后出现红褐色的锈斑，在此变化过程中不发生的反应是( A )
A．Fe－3e－===Fe3＋
B．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
D．2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
解析 在题中所给出的环境条件中，铁不能从单质直接被氧化成三价铁离子，而应该是二价铁离子，故A项错误；钢铁能发生吸氧腐蚀形成原电池，正极发生是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B项正确；吸氧腐蚀生成的Fe(OH)2在有氧气存在的条件下被迅速氧化成Fe(OH)3，故C项正确；钢铁能发生吸氧腐蚀发，其反应方程式2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，故D项正确。
3．关于下列装置说法正确的是( A )
A．装置②中滴入酚酞，a极附近变红
B．装置①中，一段时间后SOeq \\al(2－,4)浓度增大
C．用装置③精炼铜时，c极为粗铜
D．装置④中发生吸氧腐蚀
解析 电解时，b是阳极、a是阴极，阳极上生成氯气、阴极上生成氢气，且阴极附近有NaOH生成，溶液呈碱性，所以滴入酚酞后a电极附近溶液呈红色，故A正确；装置①是原电池，溶液中SOeq \\al(2－,4)不参加反应，所以放电过程中硫酸根离子浓度不变，故B错误；电解精炼粗铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，用装置③精炼铜时，d极为粗铜，故C错误；强酸性条件下，锌发生析氢腐蚀，弱酸性或中性条件下，锌发生吸氧腐蚀，该溶液呈强酸性，所以应该发生析氢腐蚀，故D错误。
4．爱迪生电池是一种二次电池，总反应为：Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2，下列有关该电池的说法正确的是( C )
A．正极为Ni2O3，原电池工作过程中正极周围 pH 降低
B．负极为Fe，发生还原反应：Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2
C．正极质量增加20 g，电路中转移的电子为2 ml
D．为了提高原电池的工作效率，可用稀硫酸作电解质溶液
解析 正极为Ni2O3，原电池工作过程中，正极电极反应式为Ni2O3＋3H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－，正极周围pH升高，A错误；负极为Fe，发生氧化反应：Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，B错误；正极电极反应式Ni2O3＋3H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－，正极质量增加20 g，则1 ml Ni2O3发生反应生成2 ml Ni(OH)2，电路中转移的电子为2 ml，C正确；稀硫酸作电解质溶液可与电极铁、Ni2O3发生反应，消耗电极，D错误。
5．Cu­Zn稀硫酸组成原电池装置，当导线中有0.5 ml电子通过时，理论上两极的变化是( B )
A．锌极反应：Zn－2e－===Zn2＋，锌片上产生0.25 ml的H2
B．铜极反应：2H＋＋2e－===H2↑，锌片溶解16.25 g
C．电流由锌极经导线流向铜极
D．溶液中SOeq \\al(2－,4)移向铜极
解析 锌极为负极，电极反应Zn－2e－===Zn2＋，锌极不生成H2，A项错误；铜极反应2H＋＋2e－===H2↑，产生0.25 ml H2，负极锌片溶解16.25 g，B项正确；导线中电子由锌极流向铜极，电流方向与之相反，C项错误；原电池内，溶液中阴离子(SOeq \\al(2－,4))移向负极(锌极)，D项错误。
6．下列对有关物质制备的说法不正确的是( A )
A．工业上电解饱和食盐水制取氯气、烧碱称为侯氏制碱法
B．工业上炼铁用CO做还原剂
C．工业上电解熔融的MgCl制备金属镁
D．工业上用焦炭和二氧化硅高温下反应可制得粗硅
解析 侯氏制碱法的生产工艺：氯化钠、氨气、二氧化碳和水生成碳酸氢钠NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，碳酸氢钠受热分解生成纯碱，2NaHCO3eq \(=====,\s\up15(Δ))Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑，工业上电解饱和食盐水为氯碱工业，故A错误；高炉炼铁原理，一氧化碳还原氧化铁生成铁，还原剂为一氧化碳，故B正确；氧化镁熔点很高，增加成本，工业上电解熔融的MgCl2制备金属镁，无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，电解反应方程式为：MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up15(电解))Mg＋Cl2↑，故C正确；焦炭高温还原二氧化硅制备粗硅，工业上，用焦炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅，反应的化学方程式SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up15(高温))Si＋2CO↑，故D正确。
7．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( D )
A．a>b>d>cB．b>c>d>a
C．a>b>c>dD．d>a>b>c
解析 装置一：a极质量减小，则a为负极、失电子溶解；b极质量增大，则金属离子得电子析出。故金属活动性a>b。装置二：金属b、c未用导线连接，不是原电池。b极有气体产生，c极无变化，则活动性b>(H)>c。装置三：d极溶解，则d为负极；c极有氢气产生，则c为正极。故金属活动性d>c。装置四：电流从a极流向d极，则d为负极、a为正极，金属活动性d>a。综上，金属活动性d>a>b>c。本题选D。
8．某小组设计如图装置(盐桥中盛有浸泡了KNO3溶液的琼脂)研究电化学原理。下列叙述正确的是( C )
A．银片为负极，发生的反应为Ag＋＋e－===Ag
B．进行实验时，琼脂中K＋移向Mg(NO3)2溶液
C．用稀硫酸代替AgNO3溶液，可形成原电池
D．取出盐桥，电流表依然有偏转
解析 银片为正极，发生的反应为Ag＋＋e－===Ag，A不正确；进行实验时，琼脂中K＋移向正极区，B不正确；用稀硫酸代替AgNO3溶液，正极上生成氢气，可形成原电池，C正确；取出盐桥，不能形成闭合回路，电流表不可能偏转，D不正确。
9．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电池反应为：Ag2O＋Zn===2Ag＋ZnO。据此判断下列叙述，其中正确的是( B )
A．Ag2O是负极，Zn是正极
B．在使用过程中，电池负极区溶液pH减小
C．在使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
D．Zn极发生还原反应，Ag2O极发生氧化反应
解析 该电池的电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电池反应为：Ag2O＋Zn===2Ag＋ZnO，则正极反应式为：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，负极反应式为：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O。反应中，Ag2O作氧化剂，Zn作还原剂，则Ag2O是正极，Zn是负极，A错误；负极反应为：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，OH－在该区域被消耗，则该区域的pH减小，B正确；反应中，Zn是负极，Ag2O是正极，则电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，C错误；反应中，Ag2O作氧化剂，Zn作还原剂，则Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应，D错误。
10．对于100 mL 1 ml/L盐酸与铁片的反应，下列措施能使生成氢气的反应速率加快的是( B )
①升高温度；②改用100 mL 3 ml/L盐酸；③多加300 mL 1 ml/L盐酸；④用等量铁粉代替铁片；⑤改用98%的硫酸；⑥加入少量CuSO4
A．①③④⑥B．①②④⑥
C．①②④⑤D．①②④⑤⑥
解析 ①升高温度，能提高单位体积内活化分子的数目，使有效碰撞概率增大，提高反应速率，正确；②改用100 mL 3 ml/L盐酸，增大溶液中氢离子浓度，使反应速率加快，正确；③多加300 mL 1 ml/L盐酸，溶液中氢离子浓度不变，反应速率不变，错误；④用等量铁粉代替铁片，增大铁与氢离子的接触，反应速率加快，正确；⑤改用98%的硫酸，铁遇到浓硫酸钝化，错误；⑥加入少量CuSO4，在铁的表面析出Cu，形成铜铁原电池，加快铁的反应速率，正确。由以上分析知选B。
二、选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
11．可用于电动汽车的铝­空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是( AB )
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋4OH－－3e－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解质溶液的碱性保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
解析 以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故A正确；以NaOH溶液为电解液时，Al易失去电子作负极，电极反应为：Al＋4OH－－3e－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O，故B正确；以NaOH溶液为电解液时，总反应为：4Al＋4OH－＋3O2===4AlOeq \\al(－,2)＋2H2O，氢氧根离子参加反应，所以溶液的碱性降低，故C错误；放电时，电子从负极沿导线流向正极，故D错误。
12．下列方程式错误的是( C )
A．粗铜精炼的阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu
B．氯碱工业中电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up15(通电))H2↑＋Cl2↑＋2OH－
C．铁皮上镀锌的阳极反应：Zn2＋＋2e－===Zn
D．酸性KMnO4和草酸反应的离子方程式：2MnOeq \\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
解析 电解精炼铜的过程中，电解质通常是硫酸铜，溶液中的铜离子在阴极得电子变成铜单质，A不符合题意；电解饱和食盐水过程中，生成NaOH、H2和Cl2，该反应的离子方程式为：2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up15(通电))H2↑＋Cl2↑＋2OH－，B不符合题意；铁皮上镀锌，锌为镀层金属作阳极，发生失电子的氧化反应，C符合题意；酸性KMnO4具有氧化性，能将H2C2O4氧化成CO2，自身还原为Mn2＋，结合得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得反应的离子方程式为2MnOeq \\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，D不符合题意。
13．将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。已知通入CH4的一极的电极反应为：CH4＋10OH－－8e－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O。下列叙述不正确的是( BD )
A．通入CH4的电极为负极
B．电池工作时，溶液中的OH－向正极移动
C．正极反应：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
D．电池使用一段时间后溶液中KOH的浓度将不变
解析 燃料原电池中，通入燃料甲烷的电极为负极，失电子发生氧化反应，负极的电极反应式为：CH4＋10OH－－8e－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O，通入氧化剂O2的电极为正极，其电极反应是：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，总反应为：CH4＋2OH－＋2O2===COeq \\al(2－,3)＋3H2O；溶液中阴离子流向负极，阳离子流向正极，据此进行解答。甲烷失电子发生氧化反应，所以通入CH4的电极为负极，A正确；溶液中阴离子流向负极，阳离子流向正极，则氢氧根离子向负极附近移动，B错误；原电池的正极上O2得到电子发生还原反应，电极反应是：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；该原电池的总反应为：CH4＋2OH－＋2O2===COeq \\al(2－,3)＋3H2O，所以该电池使用一段时间后KOH浓度变小，D错误。
14．某科研小组公司开发了Li­SO2Cl2军用电池，其示意图如图所示，已知电池总反应为：2Li＋SO2Cl2===2LiCl＋SO2↑。下列叙述中错误的是( D )
A．电池工作时负极材料是Li，发生氧化反应
B．电池工作时电子流向：锂电极→导线→负载→碳棒
C．电池工作过程中，石墨电极反应式为SO2Cl2＋2e－===2Cl－＋SO2↑
D．电池工作时，外电路流过0.2 ml电子，生成2.24 L气体
解析 根据电池反应式知，放电时Li元素化合价由0价变为＋1价，所以Li是负极，反应为：2Li－2e－===2Li＋，碳棒是正极，正极是SO2Cl2中＋6价的硫得电子发生还原反应，所以电极反应式为：SO2Cl2＋2e－===2Cl－＋SO2↑，电子从负极流向正极，据此解答。放电时Li元素化合价由0价变为＋1价，所以Li是负极，发生氧化反应，A项正确；放电时，Li是负极，另一个电极是正极，负极上失电子、正极上得电子，所以电子从负极沿导线流向正极，即电子流向：锂电极→导线→负载→碳棒，B项正确；电池工作时，碳棒是正极，其电极反应式为：SO2Cl2＋2e－===2Cl－＋SO2↑，C项正确；未标明是否是标准状况，无法通过电子数来计算生成气体的体积，D项错误。
15．以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置图如下：
上述装置工作时，下列有关说法正确的是( C )
A．乙池电极接电池正极，气体X为H2
B．Na＋由乙池穿过交换膜进入甲池
C．NaOH溶液Z比NaOH溶液Y浓度小
D．甲池电极反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
解析 乙池电极为电解池阴极，和电源负极连接，溶液中氢离子放电生成氢气，故A错误；电解池中阳离子移向阴极，钠离子移向乙池，故B错误；阴极附近氢离子放电破坏了水的电离平衡，电极附近氢氧根离子浓度增大，NaOH溶液Y比NaOH溶液Z浓度大，故C正确；放出氧气的电极为阳极，电解质溶液中氢氧根离子放电生成氧气，氢离子浓度增大，碳酸根离子结合氢离子生成碳酸氢根离子，出口为碳酸氢钠，则电极反应为4COeq \\al(2－,3)＋2H2O－4e－===4HCOeq \\al(－,3)＋O2↑，故D错误。
三、非选择题：本题共5小题，共60分。
16．(12分)某实验小组尝试在钢制钥匙上镀铜。
实验Ⅰ：将钥匙直接浸入0.4 ml·L－1 CuCl2溶液中，20 s后取出，钥匙表面变红，但镀层疏松，用纸即可擦掉。
实验Ⅱ：用图装置对钥匙进行电镀铜。钥匙表面迅速变红，同时有细小气泡产生，精铜表面出现少量白色固体。30 s后取出钥匙检验，镀层相对实验Ⅰ略好，但仍能用纸巾擦掉一部分。经调整实验条件后获得了较好的电镀产品。
实验Ⅲ：用0.4 ml·L－1 CuSO4溶液代替CuCl2溶液重复实验Ⅱ，精铜表面未出现白色固体。
回答下列问题：
(1)实验Ⅰ反应的化学方程式是Fe＋CuCleq \\al( ,2)===Cu＋FeCl2。
(2)实验Ⅱ中钥匙应与电源的负极连接。
(3)钥匙表面产生的气体是H2。
(4)为了避免实验Ⅲ中钥匙表面产生气体，应该采取的措施是适当降低c(H＋)或降低电源电压(其他答案合理给分)。
(5)常见化合物中铜元素有＋1、＋2两种价态，结合实验Ⅲ推测实验Ⅱ中精铜表面产生的白色固体的电极反应式是Cu－e－＋Cl－===CuCl。(已知CuOH是一种难溶于水的黄色固体)
解析 (1)钢制钥匙的主要成分是Fe，实验Ⅰ的化学方程式是：Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu；(2)实验Ⅱ中，钥匙是要被镀铜，则应该作阴极，即与电源的负极连接；(3)CuCl2溶液呈弱酸性，阴极上会有少量的H＋放电形成H2，所以钥匙表面的气体为H2；(4)为避免实验Ⅲ中钥匙表面产生气体，可以适当降低溶液中H＋的浓度，或者适当降低电压；(5)Cu(Ⅱ)的化合物一般都是蓝色或绿色，Cu(Ⅰ)的化合物中，已知的不溶于水的有Cu2O(砖红色)、CuOH(黄色)、CuCl(白色)，则该白色固体为CuCl，则相应的电极反应式为：Cu－e－＋Cl－===CuCl。
17．(12分)(1)如图所示，若C为浓硝酸，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe ，A电极材料为Cu，则B电极的电极反应式为4H＋＋2NOeq \\al(－,3)＋2e－===2NO2↑＋2H2O，A电极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；反应进行一段时间后溶液C的pH将升高(填“升高”“降低”或“基本不变”)。
(2)我国首创以铝­空气­海水电池作为能源的新型的海水标志灯，以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水数分钟，就会发出耀眼的白光。则电源的负极材料是铝，负极反应为4Al－12e－===4Al3＋；正极反应为3O2＋6H2O＋12e－===12OH－。
(3)熔盐电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池，完成有关电池反应式。负极反应式为2CO＋2COeq \\al(2－,3)－4e－===4CO2，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2COeq \\al(2－,3) ，电池总反应式为2CO＋O2===2CO2。
解析 (1)铁和铜作两极，浓硝酸作电解质溶液。由于铁在浓硝酸中会发生钝化，所以铜是负极，铁是正极。在负极，铜失去电子变成铜离子，在正极，溶液中的硝酸根离子得电子生成二氧化氮。由于正极反应消耗氢离子，所以溶液的pH升高。(2)铝­空气­海水电池中，铝被空气中的氧气不断氧化而产生电流，所以铝作负极。在负极，铝失去电子变成铝离子，电池正极是氧气得电子。(3)一氧化碳是负极燃气，空气和二氧化碳的混合气是正极助燃气，电池的总反应就是一氧化碳燃烧的反应，即2CO＋O2===2CO2，用总反应式减去负极反应式，即可得正极反应式。
18．(12分)如图是原电池和电解池的组合装置图。请回答：
(1)若甲池某溶液为稀H2SO4，闭合K时，电流表指针发生偏转，电极材料A为碳棒B为Fe，则：①A碳电极上发生的现象为产生大量无色气泡。
②丙池中E、F电极均为碳棒，E电极为阴极(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)。如何检验F侧出口的产物F出口置一湿润的淀粉碘化钾试纸，试纸变蓝，则产物为Cl2。
(2)若需将反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如上图所示的甲池原电池装置，则B(正极)电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋。
(3)若甲池为氢氧燃料电池，某溶液为KOH溶液，A极通入氢气，
①A电极的反应方程式为H2＋2e－＋2OH－===2H2O。
②若线路中转移0.02 ml电子，乙池中C极质量变化2.16 g。
解析 (1)①甲池为原电池装置，总反应为Fe＋2H＋===Fe2＋H2↑；其中碳棒A为正极，其电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故可观察到A电极上有气泡产生；②甲池中A为原电池的正极，B为原电池的负极；丙池中电极E与原电池的负极相连，为阴极；电极F与原电池的正极直接相连，为阳极，其电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑，检验Cl2可用湿润的淀粉碘化钾试纸，若试纸变蓝，则为Cl2；(2)在原电池中，正极发生得电子的还原反应，由反应的离子方程式可知，反应过程中Fe3＋被还原为Fe2＋，故正极的电极反应式为：Fe3＋＋e－===Fe2＋；(3)①在燃料电池中， 通入燃料气体的电极为负极，发生失电子的氧化反应，结合所给电解质溶液为KOH溶液，可得负极的电极反应式为：H2－2e－＋2OH－===2H2O。②乙池中C电极与燃料电池的正极相连，为阳极，电极反应式为：Ag－e－===Ag＋，根据转移电子数0.02 ml，可知参与反应的银的物质的量为0.02 ml，故其消耗的质量m＝n×M＝0.02 ml×108 g/ml＝2.16 g。
19．(12分)甲、乙两位同学分别按图1所示装置进行实验，甲同学在虚线框内接一个电流计，乙同学在虚线框内没有做连接，请回答下列问题：
(1)以下叙述正确的是C。
A．甲同学实验中，石墨棒上无气泡产生
B．甲、乙两同学实验中的铁片都是负极
C．甲同学实验中，电子在溶液中没有迁移
D．甲、乙同学在实验中都发现有气泡生成，产生气泡的速率甲比乙慢
(2)甲同学观察到电流计指针发生偏转，根据实验中的发现，绘制了图2，X轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，则Y轴可能表示BC。
A．石墨棒的质量B．铁棒的质量
C．c(H＋)D．c(SOeq \\al(2－,4))
E．c(Fe2＋)
(3)采用甲同学装置，实验时把稀硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铁电极电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋，石墨电极观察到的现象石墨电极上有红色物质析出，发生了还原反应(填“氧化”“还原”或“非氧化还原”)。
解析 (1)甲同学实验中，构成铁碳原电池，铁为原电池的负极，石墨棒为正极，氢离子得到电子生成氢气，故A错误；甲同学实验中，构成了原电池，铁为原电池的负极，石墨为原电池的正极，乙同学实验中在虚线框内没有做连接，不构成原电池，铁片与稀硫酸发生化学反应，故B错误；甲同学实验中，构成了原电池，电子在导线上运动，从铁到碳，溶液中没有迁移，故C正确；甲同学实验中，构成了原电池，属于铁的电化学腐蚀，乙同学实验中在虚线框内没有做连接，不构成原电池，铁片与稀硫酸反应，属于化学腐蚀，电化学腐蚀速率大于化学腐蚀的速率，所以甲中产生氢气的速率比乙快，故D错误；(2)铁碳原电池中，铁是负极，失去电子发生氧化反应，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，碳是正极，氢离子得电子发生还原反应，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。石墨棒是正极，氢离子得电子发生还原反应，石墨棒的质量不变，故A错误；由于铁是负极，不断发生反应Fe－2e－===Fe2＋，所以铁棒的质量减小，故B正确；由于反应不断消耗H＋产生氢气，所以溶液的c(H＋)逐渐降低，故C正确；SOeq \\al(2－,4)不参加反应，其浓度不变，故D错误；由于铁是负极，不断发生反应Fe－2e－===Fe2＋，所以溶液中c(Fe2＋)增大，故E错误；(3)如果把硫酸换成硫酸铜溶液，则电池总反应为铁与铜离子的反应，负极铁失去电子，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正极石墨上铜离子得到电子生成铜，Cu2＋＋2e－===Cu，石墨电极上有红色物质析出，发生还原反应。
20．(12分)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)下图是某锌锰干电池的基本构造图。
①该干电池的总反应式为2MnO2＋Zn＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2，该电池的负极是Zn或锌，工作时正极的电极反应式是2MnO2＋2e－＋2H2O===2 MnO(OH)＋ 2OH－或MnO2＋e－＋H2O=== MnO(OH)＋ OH－。
②关于该电池的使用和性能，下列说法正确的是B。
A．该电池属于蓄电池
B．电池工作时OH－ 向负极移动
C．该电池的电解质溶液是H2SO4溶液
D．该电池用完后可随意丢弃，不需要回收处理
(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可表示为： Cd ＋2NiO(OH)＋2H2Oeq \(,\s\up15(放电),\s\d15(充电))2Ni(OH)2＋Cd(OH)2，已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难于溶水但能溶于酸，以下说法正确的是CD。
A．以上反应是可逆反应
B．电池充电时是将化学能转化为电能
C．电池放电时Cd 作负极
D．电池放电时正极附近碱性增强
(3)另一种常用的电池锂电池由于比容量(单位质量电极材料所能转换的电量)特别大而广泛用于心脏起搏器，它的负极材料用金属锂制成，电解质溶液需用非水溶液配制，请用化学方程式表示不能用水溶液的原因2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。
解析 (1)①该干电池的总反应式为2MnO2＋Zn＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2，易知锌为负极，MnO2为正极，发生还原反应，得到还原产物MnO(OH)，根据缺项配平可知工作时正极的电极反应式是2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－或MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－。②A项，该电池属于一次电池，错误；B项，负极失电子使得电极附近正电荷较多，阴离子往负极移动，即OH－向负极移动，正确；C项，观察锌锰干电池的基本构造图可知电解质溶液是KOH溶液，错误；D项，该电池含有重金属Mn元素，不可随意丢弃，错误。(2)可逆反应反应条件相同，该电池反应条件分别是放电和充电，不属于可逆反应，A错误；电池充电时是将电能转化为化学能，B错误；电池总反应可表示为： Cd ＋2NiO(OH)＋2H2Oeq \(,\s\up15(放电),\s\d15(充电)) 2Ni(OH)2＋Cd(OH)2，可知Cd作负极，C正确；电池放电时正极反应式为2NiO(OH)＋2e－＋2H2O===2Ni(OH)2＋2OH－，可知电池放电时正极附近碱性增强，D正确。(3)负极材料用金属锂制成，电解质溶液需用非水溶液配制，Li是较活泼金属，可与水发生反应生成氢气，化学方程式2Li＋2H2O===2LiOH＋ H2↑。
实验装置
部分实验现象
a极质量减小，b极质量增大
b极有气体产生，c极无变化
d极溶解，c极有气体产生
电流从a极流向d极