电化学问题研究1．下列有关原电池的叙述中，错误的是（）A．原电池是将化学能转化为电能的装置B．用导线连接的两种不同金属同时插入液体中，能形成原电池C．在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应D．在原电池放电时，电解质溶液中的阳离子向正极移动2．将0.1L含有0.02molCuSO4和0.01molNaCl的水溶液用惰性电极电解。电解一段时间后，一电极上得到0.01molCu，另一电极析出的气体（）A．只有Cl2B．既有Cl2又有O2C．只有O2D．只有H23．对于锌、铜和稀硫酸组成的原电池（如图），下列有关说法不正确的是（）A.Zn是负极B.Cu是正极C.负极上发生氧化反应D.正极上发生氧化反应4．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。下列说法中，不正确的是（）A．该电池放电时，通入肼的一极为负极B．电池每释放1molN2转移的电子数为4NAC．通入空气的一极的电极反应式是：O2+2H2O+4e－=4OH－D．电池工作一段时间后，电解质溶液的pH将不变5．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，石墨电极反应：2H++2e—=H2↑C．K与M连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大D．K与M连接时，X为氯化钠，石墨电极反应：4OH—-4e—=2H2O+O2↑6．某小组为研究电化学原理，设计如右图装置。下列叙述正确的是（）\nA、a和b用导线连接时，铁片上会有金属铜析出B、a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋—2e―=CuC、无论a和b是否连接，铁片均会溶解D、无论a和b是否连接，铁片上发生的反应都是：Fe—3e―=Fe3＋7．如图所示，a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是（）A．a是正极，发生还原反应B．b是阳极，发生氧化反应C．稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变D．往滤纸上滴加酚酞试液，a极附近颜色变红8．2022年12月31日夜，上海外滩运用LED产品进行了精彩纷呈的跨年灯光秀。下图是一种氢氧燃料电池驱动LED发光的装置。下列有关叙述正确的是（）A．a处通入氧气B．b处为电池正极，发生了还原反应C．该装置中只涉及两种形式的能量转化D．P-型半导体连接的是电池负极9．普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca(OH)2，溶液呈碱性。根据这一特点科学家发明了电动势(E)法测水泥初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为：2Cu＋Ag2O=Cu2O＋2Ag。下列有关说法不正确的是（）A.工业上制备普通水泥的主要原料是黏土和石灰石B.测量原理装置图中，Ag2O/Ag极发生氧化反应C.负极的电极反应式为：2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2OD.在水泥固化过程中，由于自由水分子的减少，溶液中各离子浓度的变化导致电动势变化10．下列关于化学电源的说法正确的是（）A．普通干电池放电之后还能再充电B．充电电池在放电和充电时都是将化学能转化为电能\nC．充电电池可以无限制地反复放电、充电D．氢氧燃料电池是一种环境友好电池11．某同学利用家中废旧材料制作一个可使玩具扬声器发出声音的电池，装置如右图所示。下列说法正确的是（）A．电流方向为：铝质易拉罐→导线→扬声器→导线→炭棒B．铝质易拉罐将逐渐被腐蚀C．电池总反应为：4Al+3O2+6H2O=4Al（OH）2D．炭棒上发生的主要反应为：2H++2e-=H2↑12．如图为氢氧燃料电池原理示意图，下列叙述不正确的是（）A．a电极是负极B．b电极上发生氧化反应C．该电池工作时化学能转化为电能D．该电池的总反应为2H2+O2=2H2O13．为将反应2Al+6H+=2Al3++3H2↑的化学能转化为电能,下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)()。14．下列有关判断正确的是（）A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－＝Cu2+B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－＋3OH－＝Al(OH)3C．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－＝Cu2+D．用原电池和电解池装置都能实现2HCl+Cu＝CuCl2+H2↑反应15．常见的一种锂离子电池的工作原理为LiCoO2+6CLi1-xCoO2+LixC6。下列说法正确的是（）A．充电时，阳极的电极反应式为Li1-xCoO2+xLi+xe =LiCoO2B．充电时锂离子由阴极流向阳极C．放电时，负极的电极反应式为6C+xLi++xe-=LixC6D．放电时锂离子由负极流向正极16．镁电池毒性低、污染小，电压高而平稳，它逐渐成为人们研制绿色电池的关注焦点。其中一种镁电池的反应原理为：，下列说法不正确的是（）\nA．放电时，正极反应式：Mo3S4+2xe-=Mo3S42x-B．放电时，Mo3S4发生氧化反应C．充电时，Mg2+向阴极迁移D．充电时，阴极反应式：xMg2++2xe-=xMg17．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验，已知用C与B相连作电极放入硫酸铜溶液中B溶解。根据实验现象填表：装置现象金属A断溶解C的质量增加A上有气体产生正极反应式四种金属活动性有强到弱的顺序：18．现有如下两个反应：（A）NaOH+HCl=NaCl+H2O（B）2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2（1）根据两反应本质，判断能否设计成原电池(填“能”或“不能”)（A）（B）。（2）如果(A或B)不能，说明其原因。（3）如果(A或B)可以，则写出正、负极材料及其电极反应式，电解质溶液负极：；。正极：；。电解质溶液：。19．某高二化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：（1）实验①、⑤中Al电极的作用是否相同（填“是”或“否”）；（2）请在方框内画出实验③的原电池装置图，标出正、负极。（3）实验②中电流计指针偏向电极（填“Al”或“Cu”），Cu电极反应式为；（4）实验④中铝为极（填“正”或“负”），其电极反应式为。20．(8分)对下图中电极加以必要的连接并填空：\n(1)在A图中，使铜片上冒气泡。请加以必要连接，则连接后的装置叫________。电极反应式：锌板：_______________________________________________________________；铜板：______________________________________________________________。(2)在B图中，使a极析出铜，则b极析出________。加以必要的连接后，该装置叫________。电极反应式，a极：________；b极：________。经过一段时间后，停止反应并搅匀溶液，溶液的pH________(填“升高”、“降低”或“不变”)。(3)将A、B图中Cu板与a极、Zn板与b极用导线连接，则连接后的A装置叫________，B装置叫________。Zn板为________极，a极为________极。A图发生的总反应的化学方程式为__________________，B图发生的总反应的离子方程式为________________________________________________________________________。21．X、Y、Z、U、V是元素周期表前四周期中的五种常见元素，其相关信息如下表：元素相关信息X地壳中含量最多的金属，其氧化物可用作耐火材料Y单质在常温常压下为黄绿色气体Z常温常压下，单质是淡黄色固体，常在火山口附近沉积U常温下单质遇浓硫酸钝化，其一种核素的质量数为56，中子数为30V属短周期元素，原子的最外层电子数是内层电子数的2/5请回答下列问题：（1）元素X位于周期表中第周期第族，其离子结构示意图为。（2）上述元素中最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是（写化学式），非金属气态氢化物还原性最强的是（写化学式）。（3）在碱性条件下，Y的单质可与UO2－反应制备一种可用于净水的盐UO42－，该反应的离子方程式是。（4）我国首创的海洋电池被大规模用于海洋灯塔。该电池是以X板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，电池总反应为：4X+3O2+6H2O=4X(OH)3。该电池正极反应为。（5）已知25℃时，Ksp[U(OH)3]=2.63×10－39，则该温度下反应U(OH)3+3H+U3++3H2O的平衡常数K=。22．A、B、C、D、E、F六种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素。它们之间的关系如下：Ⅰ.原子半径：A<C<B<E<DⅡ.原子的最外层电子数：A=DC=EA+B=CⅢ.原子的核外电子层数：B=C=2AⅣ.B元素的主要化合价：最高正价+最低负价=2请回答：（1）甲为由A、B两种元素组成的常见气体，写出其电子式；（2）写出某黑色含F的磁性氧化物与E最高价氧化物对应水化物的稀溶液反应的离子方程式：。装置1经过一段时间向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到碳棒附近的溶液变红，该电极反应为。单质F发生（填电化学腐蚀类型）\n（3）向A、B、C三种元素组成的某盐稀溶液中滴加AgNO3溶液生成白色沉淀，该反应的化学方程式为,已知该盐溶液常温下呈酸性，则0．1mol/L该盐溶液中离子浓度的大小顺序为。（4）上述元素中的五种元素可形成一种常见复盐，经检测该复盐中三种离子的个数比为2:1:2。则该复盐的化学式为。为检验该复盐中的某种有色离子存在，请写出实验的操作步骤和现象。\n参考答案1．B【解析】B错，形成原子电池的条件为：1、要有活动不同的两个电极；2、要有电解质溶液；3、要形成闭合回路；4、能自发进行氧化还原反应；2．B【解析】解决本题学生应熟记电解时阴阳极离子放电顺序，并理解电解就是氧化还原反应，抓住氧化还原反应实质就是电子转移，其特征是：电子得失相等。阴极反应：Cu2++2e-=Cu生成0.01molCu转移电子共：0.01×2=0.02mol阳极反应：若只有2Cl-－2e-=Cl2↑则转移电子只有：0.01mol对应得氯气为：0.01÷2=0.005mol因此：阳极反应还有：4OH-－4e-=2H2O+O2↑并且此反应中转移电子为：0.01mol对应得氧气为：0.01÷4=0.0025mol3．D【解析】4．D【解析】原电池中负极失去电子，所以肼在负极通入，A正确。肼中氮元素的化合价是－2价，氧化产物是氮气，所以每释放1molN2转移的电子数为4NA，B正确。氧气在正极通入，C正确。由于总反应式为N2H4＋O2=N2＋2H2O，所以氢氧化钾的浓度会降低，pH减小，D不正确。答案选D。5．A【解析】试题分析：A中，K与N连接时为原电池，硫酸与Fe反应而减少H+浓度，溶液的pH增大，正确；B中，K与N连接时为原电池，X为氯化钠，是“吸氧腐蚀”，石墨为正极：O2+2H2O+4e—=4OH—；C中，K与M连接时为电解池，石墨为阳极，电解硫酸溶液，实质是电解水，溶液的pH减小；D中，K与M连接时为电解池，石墨为阳极，电解氯化钠，石墨电极反应：2Cl—-2e—=Cl2↑。考点：原电池和电解池的反应原理。6．C【解析】a和b用导线连接时，构成原电池，铁是负极，铜是正极，溶液中的铜离子在正极得到电子而析出铜单质，A、B不正确。a和b不连接，则铁直接和硫酸铜发生置换反应，所以C正确，D不正确，应该是Fe—2e―=Fe2＋，答案选C。7．C【解析】试题分析：根据题目所给图示可知左侧装置为原电池，右侧装置为电解池。A、a与铜电极相连，为阳极，错误；B、b与锌电极相连，为阴极，发生还原反应，错误；C、SO42‾未参与原电池反应，物质的量不变，正确；D、a极发生：2Cl‾-2e‾=Cl2↑，不会变红，错误。考点：本题考查原电池、电解池原理。8．B【解析】\n试题分析：由于电子从在LED发光二极管的N极向P极移动，所以N极与电源的负极连接，P极与电源的正极连接。所以在燃料电池中a处通入的气体为氢气，该处为负极，发生氧化反应；在b处通入的气体为氧气，该处为正极，发生还原反应。在该装置中涉及的能量转化形式有化学能转化为电能，以及电能转化为光能及热能。所以正确选项为B。考点：考查氢氧燃料电池在城市照明LED发光的装置的应用的知识。【答案】B【解析】原电池中相对活泼的电极为负极，失电子，发生氧化反应，所以本电池中铜极发生氧化反应：2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O，而Ag2O/Ag极做正极，发生还原反应，故选B10．D【解析】A、普通电池为一次电池，不能充电；B、充电是电能转化为化学能，放电为化学能转化为电能；C、充电电池在使用过程中电极材料有一定的消耗，不可能无限制使用。11．BC【解析】12．B【解析】试题分析：A、氢气发生氧化反应，负极发生氧化反应，所以a电极是负极，正确；B、b电极为正极，发生还原反应，错误；C、原电池是把化学能转化为电能的装置，正确；D、该电池的工作原理实质是氢气的燃烧反应，所以总反应为2H2+O2=2H2O，正确，答案选B。考点：考查原电池的工作原理，正负极的判断，发生的反应类型，能量的转化，电池反应方程式13．B【解析】A、B、C三项中的装置均能将化学能转化为电能,A中反应为2Al+2OH-+2H2O=2Al+3H2↑,A项错误；B项符合题目的要求,正确；C项中反应为Al和硝酸反应生成NO,故C项达不到目的；D项中两电极全是Al,因而不能构成原电池,即不能将化学能转化为电能。14．C【解析】略15．D【解析】试题分析：A、充电，为电解池，阳极发生氧化反应，为失电子，错误；B、充电为电解池，阳离子向阴极移动，错误；C、放电是负极发生氧化反应，失电子，错误；D、原电池中阳离子向正极移动，正确。考点：考查电化学基础知识，涉及原电池和电解池电极判断、电极反应书写、离子流向等。16．B【解析】试题分析：放电时，正极为还原反应，A正确；放电时Mo3S4中Mo的化合价降低，所以发生还原反应，B错误；充电时阳离子向阴极移动，C正确；充电时阴极发生还原反应，D正确。答案选B。考点：原电池点评：\n在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应，据此可以进行有关的判断。17．【解析】在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应。所以根据装置1可知A的金属性强于B的，其中正极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；根据装置2可知D的金属性强于C的，其中正极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu；根据装置3可知D的金属性强于A的，其中正极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。又因为C与B相连作电极放入硫酸铜溶液中B溶解，所以四种金属的活泼性是D＞A＞B＞C。18．（1）（A）不能（1分）（B）能（1分）（2）A反应是非氧化还原反应（2分）（3）负极：Cu（2分）：Cu-2e-=Cu2+（2分）正极：石墨（2分，其它合理答案亦可）：2Fe3++2e-=2Fe2+（3分）电解质溶液：氯化铁溶液（2分）【解析】（1）由于电子的定向运动形成电流，所以只有氧化还原反应才能设计成原电池，A是中和反应，表示氧化还原反应，不能设计成有点像。B是氧化还原反应，可以。（3）根据B的总反应式可知，铜失去电子，作还原剂，所以作原电池的负极。正极材料只用金属性弱于铜即可。氯化铁得到电子，因此电解质溶液是氯化铁。19．（10分）（1）是（1分）（2）（3分）（3）Cu（1分）；2H++2e－=H2↑（2分）（4）负（1分）；Al－3e－+4OH－=AlO2－+2H2O（2分）【解析】20．(1)原电池 Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑(2)O2 电解池 2Cu2＋＋4e－===2Cu4OH－－4e－===2H2O＋O2↑降低 装置连接如图：(3)原电池 电解池 负 阳Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋\n【解析】自发的氧化还原反应可设计成原电池，非自发的氧化还原反应可设计成电解池。(1)A池为自发反应，将两极用导线连接即可构成原电池，锌为负极，铜为正极。(2)B中使a极析出铜，则需电解，将a极连接电源负极，则b极为阳极，可析出O2，反应后溶液中生成H2SO4，pH降低。(3)按题意将两池连接，则A池为原电池，B池为电解池，a极为阳极，b极为阴极。21．（16分）（1）三、ⅢA（3分，每空1分）（2）HClO4SiH4（4分，每空2分）（3）2FeO2－+3Cl2+8OH－=2FeO42－+6Cl－+4H2O（3分）（4）O2+4e－+2H2O=4OH－或3O2+12e－+6H2O=12OH－（3分）（5）2.63×103（3分，带单位计算也给分）【解析】试题分析：（1）地壳中含量最多的金属元素是铝，则X是Al，铝原子具有283的电子层结构，位于第三周期第IIIA族；1个氯原子失去3个电子变为铝离子，则Al3+的核电荷数为13，具有28电子层结构；（2）氯气在常温常压下是黄绿色气体，则Y是氯元素，其最高价氧化物对应水化物是高氯酸，HClO4是已知酸中酸性最强的酸；硫磺在常温常压下是淡黄色固体，则Z为硫元素；由于质子数=质量数—中子数=56—30=26，则U为铁元素；短周期元素原子的内层电子数可能是2或10，最外层电子数是内层电子数的2/5，说明电子层结构为284，则V是硅元素；根据元素周期律可知，非金属性：Si<S<Cl，则单质的氧化性：Si<S<Cl2，气态氢化物的还原性：SiH4>H2S>HCl；（3）Cl2是强氧化剂，能将FeO2－氧化为FeO42－，氯由0降为－1价，铁由+3价升为+6价，根据化合价升降总数相等、电荷守恒、原子守恒可得：2FeO2－+3Cl2+8OH－=2FeO42－+6Cl－+4H2O；（4）4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3，铝由0升为+3价，失去电子，发生氧化反应，说明铝作负极；氧由0降为—2价，得到电子，发生还原反应，说明氧气是正极反应物，根据电子、电荷、原子守恒可知，正极反应式为O2+4e－+2H2O=4OH－或3O2+12e－+6H2O=12OH－；（5）25℃时，Ksp[Fe(OH)3]=2.63×10－39，Kw=1.0×10－14，Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O，固体和纯液体不能写入平衡常数表达式，则该反应的平衡常数K=c(Fe3+)/c3(H+)=[c(Fe3+)•c3(OH－)]/[c3(H+)•c3(OH－)]=Ksp[Fe(OH)3]/Kw3=2.63×10－39/(1.0×10－14)3=2.63×103。考点：考查物质结构、元素周期律、氧化还原反应方程式的配平、书写正极反应式、根据溶度积和水的离子积计算化学平衡常数等。22．（共14分）(1)（1分）(2)Fe3O4+8H+＝2Fe3++Fe2++4H2O(2分)；O2+2H2O+4e-＝4OH-(2分)吸氧腐蚀（1分）(3)NH4NO2+AgNO3＝AgNO2↓+NH4NO3；c(NO2-＞c(NH4+)＞c(H+)＞c(OH-)(各2分)(4)(NH4)2Fe(SO4)2、取少量该复盐于试管中并加水溶解，滴加KSCN溶液,无明显现象,再滴加新制氯水,溶液立即变红色，证明有Fe2+（或加氢氧化钠溶液，出现白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。其他方案合理均可。）(各2分)【解析】试题分析：\nA、B、C、D、E、F六种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素。根据原子的核外电子层数：B＝C＝2A可知，A为H元素，B、C为第二周期元素。原子的最外层电子数A＝D，则D为Na元素。根据B元素的主要化合价：最高正价+最低负价＝2可知。B为N元素。根据原子的最外层电子数：A＋B＝C可知，C为O元素。原子的最外层电子数：C＝E可知，E为S元素。根据题中“某黑色含F的磁性氧化物”可知，F为Fe元素。（1）A为H元素，B为N元素，甲为由A、B两种元素组成的常见气体，应为NH3。氨气是含有极性键的共价化合物，其电子式为。（2）黑色含F的磁性氧化物是四氧化三铁，其中Fe元素的化合价有＋2价和＋3价两种。E最高价氧化物对应水化物是硝酸，具有强氧化性，其稀溶液与四氧化三铁反应的离子方程式是Fe3O4+8H+＝2Fe3++Fe2++4H2O；根据装置1的构成可知，该装置是原电池，其中铁是负极，碳棒是正极。由于溶液是食盐水，所以发生的是钢铁的吸氧腐蚀，其中正极是氧气得到电子，其电极反应式是O2+2H2O+4e-＝4OH-。（3）A、B、C三种元素组成的盐为NH4NO2或NH4NO3，滴加AgNO3溶液生成白色沉淀，应为AgNO2沉淀，因为AgNO3溶于水，所以反应的化学方程式是NH4NO2+AgNO3＝AgNO2↓+NH4NO3；NH4NO2为强酸弱碱盐，水解呈酸性，所以溶液中离子浓度大小顺序为c(NO2-＞c(NH4+)＞c(H+)＞c(OH-)。（4）复盐中三种离子的个数比为2：1：2，常见为(NH4)2Fe(SO4)2。其中有色离子是亚铁离子，亚铁离子具有还原性，其检验方法是取少量该复盐于试管中并加水溶解，滴加KSCN溶液,无明显现象,再滴加新制氯水,溶液立即变红色，证明有Fe2+（或加氢氧化钠溶液，出现白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。或者滴加铁氰化钾溶液【K3[Fe(CN)6]】，立即有铁氰化亚铁的蓝色沉淀出现，反应式为：2Fe(CN)63-+Fe2+＝Fe3[Fe(CN)6]2↓，证明有Fe2+。考点：考查元素周期表的结构；电子式、方程式以及电极反应式的书写；溶液中离子浓度大小比较以及离子的检验等
