第十二章 电化学分散系.docx
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第十二章电化学分散系
第十二章电化学、分散系
第37讲原电池原理及其应用
1.在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（）
A.正极附近的SO
浓度逐渐增大B.电子通过导线由铜片流向锌片
C.正极有O2逸出D.铜片上有H2逸出
2.将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（）
A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C.两烧杯中溶液的pH均增大D.产生气泡的速率甲比乙慢
3.
（1）将Al片和Cu片用导线相连，插入稀H2SO4中组成原电池，写出电极名称及电极反应式：
Al片（），
Cu片（）。
（2）若将Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3中能否组成原电池？
（填“能”或“不能”，“若不能”，则不用回答下面的问题），若能组成原电池，写出电极名称及电极反应式：
Al片（），
Cu片（）。
4.关于铅蓄电池的说法正确的是（）
A.在放电时，正极发生的反应是Pb（s）+SO
（aq）
PbSO4（s）+2e-
B.在放电时，该电池的负极材料是铅板
C.在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D.在充电时，阳极发生的反应是PbSO4（s）+2e-
Pb（s）+SO
（aq）
5.一种燃料电池中发生的化学反应为：
在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。
该电池负极发生的反应是（）
A.CH3OH（g）+O2（g）
H2O（l）+CO2（g）+2H+（aq）+2e-
B.O2（g）+4H+（aq）+4e-
2H2O（l）
C.CH3OH（g）+H2O（l）
CO2（g）+6H+（aq）+6e-
D.O2（g）+2H2O（l）+4e-
4OH-
6.新型高能钠-硫电池以熔融的钠、硫为电极，以导电的陶瓷为固体电解质。
该电池放电时为原电池，充电时为电解池，反应原理为：
2Na+xSNa2Sx。
（1）放电时Na发生反应，S作极。
（2）充电时Na所在电极与直流电源的极相连。
（3）放电时负极反应为；
充电时阳极反应为。
（4）用此电池作电源电解饱和NaCl溶液，当阳极产生33.6L（标准状况）气体时，消耗金属Na的质量为。
7.下图水槽中盛装的是海水，其中铁被腐蚀最慢的是（）
8.钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：
2Fe+2H2O+O2
2Fe（OH）2。
以下说法正确的是（）
A.负极发生的反应为：
2Fe-4e-
2Fe2+
B.正极发生的反应为：
2H2O+O2+2e-
4OH-
C.原电池是将电能转变为化学能的装置
D.钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
9.炒过菜的铁锅未及时洗净（残液中含NaCl），第二天便出现了红棕色的锈斑［该锈斑为Fe（OH）3失水的产物］。
请用有关的电极反应式、离子方程式和化学方程式表示Fe（OH）3的生成。
（1）负极：
，正极：
；
（2）离子方程式：
；
（3）总的化学方程式：
。
例1
（2008·北京理综，5）据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。
某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是（）
A.正极反应式为：
O2+2H2O+4e-
4OH-
B.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变
C.该燃料电池的总反应方程式为：
2H2+O2
2H2O
D.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2（标准状况）时，有0.1mol电子转移
备选例题
有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体内体液中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作，试分析其工作原理，并写出有关反应的化学方程式。
1.（2008·重庆理综，12）如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶（离子在琼胶内可以移动），下列叙述正确的是（）
A.a中铁钉附近呈现红色B.b中铁钉上发生还原反应
C.a中铜丝上发生氧化反应D.b中铝条附近有气泡产生
2.（2008·江苏如皋高三月考）金属镁在目前的汽车、航天、航空、机械制造、军事等产业中得到迅猛发展。
（1）目前市场上某些品牌笔记本电脑（如神舟电脑、IBM电脑等）的外壳一改以往的有机合成材料，而使用镁铝合金、钛铝合金等材料。
镁铝合金材料在电脑上代替有机合成材料的目的是。
（多选）
A.降低成本B.增强美观C.利于散热D.增加强度E.增加运算速度
（2）某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池。
①给你一只安培表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极。
②一段时间后，铝片发生的电极反应式是；
镁条表面只有极少量的气泡产生，其原因是：
2H2O+2e-
H2↑+2OH-，则镁电极发生的主要反应的电极反应式为。
例2
下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（）
A.a电极是负极
B.b电极的电极反应为：
4OH--4e-
2H2O+O2↑
C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
备选例题
一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。
下列对该燃料电池说法正确的是（）
A.在熔融电解质中，O2-由负极移向正极
B.电池的总反应是：
2C4H10+13O28CO2+10H2O
C.通入空气的一极是正极，电极反应为：
O2+4e-
2O2-
D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：
C4H10+26e-+13O2-
4CO2↑+5H2O
3.燃料电池是使气体燃料氧化直接产生电流的装置，燃料电池的研究是本世纪最具挑战性的课题之一。
最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入丁烷，电池的电解质是掺杂了Y2O3（三氧化二钇）的ZrO2（二氧化锆）晶体，它在高温下能传导O2-。
试回答下列问题：
（1）该电池放电时的化学反应方程式为：
。
（2）该燃料电池的电极反应式为：
正极：
13O2+52e-
26O2-
负极：
2C4H10+26O2--52e-
8CO2+10H2O
则固体电解质中的O2-向极移动（填“正”或“负”）。
（3）某金属的相对原子质量为52.00,用上述电池电解该金属的一种含氧酸盐的酸性水溶液时，阳极每放出3360mL（标准状况）氧气，阴极析出金属10.4g，在该含氧酸盐中金属的化合价为，在该实验中，若不考虑能量的损失，电池中消耗丁烷的质量最少是g（结果精确至0.01g）。
1.相同材料的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是（）
2.理论上不能设计成原电池的化学反应是（）
点燃
A.HNO3（l）+NaOH（l）
NaNO3（l）+H2O（l）；ΔH＜0
B.CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（l）；ΔH＜0
C.2H2（g）+O2（g）
2H2O（l）;ΔH＜0
D.2FeCl3（l）+Fe（s）
3FeCl2（l）；ΔH＜0
3.下列关于钢铁腐蚀的叙述正确的是（）
A.吸氧腐蚀时正极放出氧气B.析氢腐蚀时正极放出氢气
C.化学腐蚀速率超过电化学腐蚀速率D.析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍
4.如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是（）
M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸溶液
B
铜
铁
稀盐酸
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液
5.
（1）今有2H2+O2
2H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是，正极通的应是，电极反应式为、。
（2）如把KOH改为稀H2SO4作电解质溶液，则电极反应式为、。
（1）和
（2）的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？
。
（3）如把H2改为甲烷、KOH作导电物质，则电极反应式为：
、。
6.铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式。
（2）若将
（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。
正极反应。
负极反应。
（3）腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10mol/L，请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤。
氢氧化物开始沉淀时的pH
氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3+
1.9
3.2
Fe2+
7.0
9.0
Cu2+
4.7
6.7
提供的药品：
Cl2浓H2SO4NaOH溶液CuOCu
（4）某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。
请从上表提供的药品中选择两种（水可任选），设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。
有关反应的化学方程式；
。
劣质不锈钢腐蚀的实验现象。
系列实验30金属的电化学腐蚀
实验设计
（2008·荆州模拟）铁生锈是比较常见的现象，某实验小组，为研究铁生锈的条件，设计了以下快速、易行的方法：
首先检查制氧装置的气密性，然后按上图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象为：
①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；③烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮。
试回答以下问题：
（1）由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于。
能表示其原理的反应方程式为。
（2）仪器A的名称为，其中装的药品可以是，其作用是。
（3）由实验可知，该类铁生锈的条件为，
决定铁生锈快慢的一个重要因素是。
实验拓展
钢是含碳量在0.03%～2%之间的铁合金。
由钢铁制造的船舰外壳在海水中常发生电化学腐蚀，这是原电池原理。
（1）在此原电池中是负极。
（2）正极发生的反应是反应（氧化、还原），正极电极反应式是。
（3）该原电池总反应化学方程式为。
（4）防钢铁腐蚀的方法很多，请写出两种类型不同的方法：
①。
②。
1.在原电池构成的闭合回路中，关于电子和阴、阳离子运动方向的描述正确的是（）
A.电子从原电池的负极通过导线移动向正极B.电子从原电池的正极通过导线移动向负极
C.阴离子在电解质溶液中向正极移动D.阳离子在电解质溶液中向正极移动
2.（2009·东城模拟）摩托罗拉公司研发了一种由甲醇、氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池，容量达氢镍电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充电一次。
其电池反应为：
2CH3OH+3O2+4OH-2CO
+6H2O，则下列说法不正确的是（）
A.充电时，电能转化为化学能
B.充电时，电解质溶液的pH逐渐增大
C.放电时，CH3OH参与反应的电极为负极，发生还原反应
D.放电时，负极的电极反应为：
CH3OH+8OH--6e-
CO
+6H2O
3.如右图所示，如果电流计偏转，a变粗，b变细，符合这种情况的是（）
A.a是锌，b是铜，c是硫酸溶液
B.a是铁，b是银，c是硝酸银溶液
C.a是银，b是铁，c是硝酸银溶液
D.a是铁，b是碳，c是氯化铜溶液
4.有关下图装置中的叙述正确的是（）
A.这是电解NaOH溶液的装置B.溶液中发生了变化：
4Fe（OH）2+O2+2H2O
4Fe（OH）3
C.Fe为负极，电极反应为：
Fe-2e-+2OH-
Fe（OH）2D.NaOH溶液的碱性逐渐减弱
5.某原电池的电池反应为Fe+2Fe3+
3Fe2+，与此电池反应不符的原电池是（）
A.铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池B.石墨、铁片、Fe（NO3）3溶液组成的原电池
C.铁片、锌片、Fe2（SO4）3溶液组成的原电池D.银片、铁片、Fe（NO3）2溶液组成的原电池
6.有一种锂电池，用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯化铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酰氯（）中而形成的，电池总反应方程式为：
8Li+3SOCl2
6LiCl+Li2SO3+2S,下列叙述中正确的是（）
A.电解质溶液中混入水，对电池反应无影响
B.金属锂作电池的正极，石墨作电池的负极
C.电池工作过程中，亚硫酰氯（SOCl2）被还原为Li2SO3
D.电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4∶1
7.有关X、Y、Z、W四种金属进行如下实验：
①
将X和Y用导线连接，浸入电解质溶液中，Y不易腐蚀
②
将片状的X、W分别投入等浓度盐酸中都有气体产生，W比X反应剧烈
③
用惰性电极电解等物质的量浓度的Y和Z的硝酸盐混合溶液，在阴极上首先析出单质Z
根据以上事实，下列判断或推测错误的是（）
A.Z的阳离子氧化性最强B.W的还原性强于Y的还原性
C.Z放入CuSO4溶液中一定有Cu析出D.用X、Z和稀硫酸可构成原电池，且X做负极
8.如图所示的装置，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中，使之
平衡。
小心地向烧杯中央滴入CuSO4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.保持平衡状况
C.铁圈向下倾斜D.银圈向下倾斜
9.常用的锰锌干电池在放电时总反应可表示为：
Zn（s）+2MnO2（s）+2NH
Zn2++Mn2O3（s）+2NH3+H2O放电时，正极所发生反应的物质或粒子是（）
A.锌B.MnO2C.NH
D.MnO2和NH
10.电瓶车所用电池一般为铅蓄电池,这是一种典型的可充电电池,电池总反应式为:
Pb+PbO2+4H++2SO
2PbSO4+2H2O
则下列说法正确的是（）
A.放电时：
负极板上发生了还原反应
B.放电时：
正极反应是Pb-2e-+SO
PbSO4
C.充电时：
铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连
D.充电时：
阳极反应是PbSO4-2e-+2H2O
PbO2+SO
+4H+
11.（2009·山东聊城）如图X为单质硅，Y为金属铁，a为NaOH溶液，按图组装成一个原电池，则下列说法中正确的是（）
A.X为负极，电极反应为Si-4e-
Si4+
B.Y为负极，电极反应为4H2O+4e-
4OH-+2H2↑
C.X为负极，电极反应为Si+6OH--4e-
SiO
+3H2O
D.Y为负极，电极反应为Fe-2e-
Fe2+
12.（2008·威海质检）把一小块镁、铝合金放入6mol/L的NaOH溶液中，可以形成微型原电池。
则该电池负极发生的电极反应为（）
A.Mg-2e-
Mg2+B.Al+4OH--3e-
AlO
+2H2O
C.4OH--4e-
2H2O+O2↑D.2H2O+2e-
2OH-+H2↑
13.由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置
现象
二价金属A不断溶解
C的质量增加
A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题：
（1）装置甲中负极的电极反应式是。
（2）装置乙中正极的电极反应式是。
（3）装置丙中溶液的pH（填“变大”、“变小”或“不变”）。
（4）四种金属活泼性由强到弱的顺序是。
14.将铜棒与锌棒用导线连接，依次插入分别盛有：
①硫酸溶液；②硫酸铜溶液；③硫酸钠溶液的三个烧杯中，此时，
（1）铜片上发生的主要反应是：
①；
②；
③。
（2）铜制品在经常下酸雨的地区电化学腐蚀严重，写出此电化学腐蚀的电极反应式：
正极；
负极。
（3）将表面去掉氧化膜的镁片与铝片用带电流表的导线连接，插入盛有烧碱溶液的烧杯中，此时发现电流计指针偏转，判断此原电池的正负极，并写出电极反应式和总反应方程式。
正极：
，电极反应式：
，
负极：
，电极反应式：
，
总反应：
。
15.某学生在A、B、C、D四个小烧瓶中分别放入干燥的细铁丝、浸过食盐水的细铁丝、浸过清水的细铁丝、食盐水及细铁丝（并使铁丝完全浸没在食盐水中）。
然后组装成如下图所示的四套装置，每隔一段时间测量导管中水面上升的高度，结果如下表（表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm）所示：
时间/小时
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
A瓶（盛浸过食盐水的铁丝）
0
0
0
0
0
0
0
B瓶（盛浸过食盐水的铁丝）
0
0.4
1.2
3.4
5.6
7.6
9.8
C瓶（盛浸过清水的铁丝）
0
0
0
0.3
0.8
2.0
3.5
D瓶（盛完全浸没在食盐水中的铁丝）
0
0
0
0
0
0
0
（1）为什么有的导管中水面会上升？
。
（2）上述实验中，铁生锈的速率由大到小的排列顺序为（填小烧瓶的字母编号）。
（3）影响铁生锈的因素除氧气外还有。
（4）日常生活中常见的铁制品生成铁锈，试写出铁制品生成铁锈（Fe2O3·xH2O）的化学方程式。
（5）通过上面的研究，你认为在日常生活中应该如何保护铁锅等铁制品。
16.
（1）将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应式：
；
银片上发生的电极反应式：
。
（2）若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：
①产生氢气的体积（标准状况）；
②通过导线的电量。
（已知NA=6.02×1023/mol，电子电量为1.60×10-19C）
第38讲电解的原理及其应用
1.（2008·全国理综Ⅱ,10）下图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。
通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。
下列实验现象中正确的是（）
A.逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C.a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色D.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
2.（2008·上海，12）取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色。
则下列说法错误的是（）
A.b电极是阴极B.a电极与电源的正极相连接
C.电解过程中，水是氧化剂D.b电极附近溶液的pH变小
3.某同学按下图所示的装置进行电解实验。
下列说法正确的是（）
电解
A.电解过程中，铜电极上有H2产生
B.电解初期，主反应方程式为：
Cu+H2SO4
CuSO4+H2↑
C.电解一定时间后，石墨电极上有铜析出
D.整个电解过程中，H+的浓度不断增大
4.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
5.金属镍有广泛的用途。
粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：
氧化性Fe2+A.阳极发生还原反应，其电极反应式为：
Ni2++2e-
Ni
B.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Ni2+和Zn2+
D.电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
6.铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。
请回答：
（1）工业冶炼铝的化学方程式是。
（2）铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是。
（3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。
电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如下图所示。
①该电解槽的阳极反应式是。
②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因。
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口（填写“A”或“B”）导出。
例1
如下图所示，下列关于实验现象的描述正确的是（）
a电极
B电极
X溶液
实验现象
A
石墨
石墨
CuCl2
a电极质量增加，b电极放出无色气体
B
Fe
石墨
KNO3
a电极质量增加，b电极放出无色气体
C
Fe
Cu
CuSO4
a电极质量增加，b电极质量减少
D
石墨
石墨
HCl
A电极放出无色气体，b电极放出无色气体
备选例题
用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（）
A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
1.（2008·张掖模拟）右下图是电解饱和NaCl溶液的实验装置，其中c、d为石墨电极。
则下列有关判断中正确的是（）
A.a为正极、b为负极
B.c为阴极、d为阳极
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
2.电解原理在化学工业上有广泛应用。
右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。
请回答以下
问题：
（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液。
①电解池中X极上的电极反应式为，
在X极附近观察到的现象是。
②Y电极上的电极反应式为，
检验该电极反应产物的方法是。
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液
①X电极的材料是，电极反应式为。
②Y电极的材料是，电极反应式为。
（说明：
杂质发生的电极反应不必写出）
例3
下图中X是直流电源。
Y槽中c、d为石墨棒，Z槽中e、f是质量相同的铜棒。
接通电路后，发现d附近显红色。
（1）①电源上b为极（用“正”“负”“阴”或“阳”填空）。
②Z槽中e为极（同上）。
③连接Y、Z槽线路中，电子流动的方向是de（用“→”或“←”填空）。
（2）①写出c极上反应的电极反应式。
②写出Y槽中总反应化学方程式。
③写出Z槽中e极上反应的电极反应式。
（3）①电解2min后，取出e、f，洗净、烘干、称量，质量差为1.28g，在通电过程中，电路中通过的
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