- 电化学基础
- 共22819题
按下图所示装置进行实验，并回答下列问题：
（1）判断装置的名称：A池为 ，B池为 。
（2）锌极为 极，电极反应式为 ；铜极为 极，电极反应式为 ；石墨棒C1为 极，电极反应式为 ；石墨棒C2附近发生的实验现象为 ，反应结束后，B池溶液的pH值 。(增大、减小、不变，忽略气体溶于水) 。
（3）当C2极析出224 mL气体（标准状况下），锌的质量 （增加或减少） g。
正确答案
（1）原电池(1分) 电解池(1分)
（2）负极（1分）Zn-2e-=Zn2+ （2分）正极（1分）Cu2++2e-="Cu" （2分）
阳极（1分） 2Cl--2e-=Cl2↑，（2分） 有气体生成，溶液变红（2分） 增大（1分）
（3）减少 （1分） 0.65（1分）
试题分析：（1）锌与硫酸铜可以发生自发的氧化还原反应，因此A装置是原电池。B装置中电极均是惰性电极，属于电解池。
（2）原电池中较活泼的金属作负极，则锌是负极失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+；银是正极，溶液中的铜离子在正极得到电子发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu。C1电极与原电池的正极相连作阳极，溶液中的氯离子放电，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑。C2电极与原电池的负极相连作阴极，溶液中的氢离子放电，电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑。由于氢离子放电破坏阴极周围水的电离平衡，导致阴极周围氢离子浓度小于氢氧根离子浓度，溶液显碱性，碱能使酚酞显红色。B装置中总的化学方程式为2KCl＋2H2O
（3）若工作一段时间后，生成标准状况下氢气224ml，其物质的量是0.01mol，转移电子的物质的量是0.02mol。根据电子转移守恒可知消耗锌的物质的量是0.01mol，质量减少0.01mol×65g/mol＝0.65g。
请根据反应：Cu + 2FeCl3 = CuCl2 + 2FeCl2，设计一个原电池。
（1）画出装置图，标明两极材料和电解质溶液，并指出正、负极。
（2）写出两电极上的电极反应式。
正确答案
（1）
（2）负极（Cu）：Cu － 2e－ = Cu2+
正极（石墨）：2Fe3+ + 2e－ = 2Fe2+
试题分析：（1）根据Cu + 2FeCl3 = CuCl2 + 2FeCl2，可知，Cu被氧化，2FeCl3被还原，所以设计的原电池为
电解质溶液为FeCl3,C为正极，Cu为负极；（2）电极上的反应为负极（Cu）：Cu － 2e－ = Cu2+
正极（石墨）：2Fe3+ + 2e－ = 2Fe2+
点评：本题考查了如果根据反应方程式设计原电池，是高考考查的重点，本题的起点高，落点低，相对比较容易。
(9分)将铂丝插入稀硫酸溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池。根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为电池的__ _极，通入氧气的一极的电极反应式为_______________，该燃料电池放电一段时间后溶液的浓度将__________(选填“增大”，“减小”或“不变”)
正确答案
负， O2+4H++4e= 2H2O， 减小
在原电池中负极失去电子，被氧化，发生氧化反应。正极得到电子，被还原，发生还原反应，所以在燃料电池中甲烷在负极通入，氧气在正极通入，电解质是稀硫酸，所以正极反应式为O2+4H++4e= 2H2O。应用燃料电池的生成物有水生成，即溶剂增加，所以硫酸浓度减小。
为了探究原电池的工作原理，某化学学习小组设计了一组实验，其装置如下图：
回答下列问题：
（1）根据原电池原理填写下表：
（2）电极类型除与电极材料的性质有关外，还与________有关。
（3）根据上述电池分析，负极材料是否一定参加电极反应？_____
（填“是”“否”或“不一定”），请举例说明：__________________________________________。
（4）指出下列电池的放电过程中，电解质溶液酸碱性的变化：甲_______，丙_______，戊_______。（填酸性或碱性增强或减弱）
正确答案
（1）
（2）电解质溶液的性质
（3）不一定 上述五个原电池中，戊装置的负极材料没有参与反应，其他电池的负极发生了氧化反应
（4）酸性减弱 碱性减弱 碱性减弱
（1）电池甲：在稀硫酸中，镁比铝活泼，镁为负极，发生氧化反应，铝为正极，H＋在铝极上发生还原反应；
乙电池：铁比铂活泼，铁为负极；
丙电池：在氢氧化钠溶液中，铝与NaOH溶液反应，铝失去电子，发生氧化反应，铝离子与氢氧化钠反应生成偏铝酸根离子和水；
丁电池：常温下，浓硝酸使铝钝化，铜溶解，铜为负极；
戊电池是燃料电池，甲烷与氧气反应，甲烷发生氧化反应，在碱中生成碳酸盐和水，氧气发生还原反应。所以。在负极区通入甲烷，在正极区通入空气。
（2）通过比较甲、丙电池可知，电极都是铝、镁，由于电解质溶液不同，故电极名称不同，即电极类型与电极材料、电解质溶液都有关。
（3）大多数电池的负极材料参与反应发生氧化反应，燃料电池的负极材料不参与反应，可燃物如氢气、一氧化碳、甲烷、乙醇等在负极区发生氧化反应。
（4）根据溶液中离子参加反应情况判断溶液酸碱性的变化。
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
（A） ； （B） ；(填“能”与“不能”)
（2）根据能设计成原电池的反应选择适宜的材料和试剂设计一个原电池:
①负极材料是 ； 电解质溶液是 。
②写出电极反应式：负极 ；正极 。
③若导线上转移电子1mol，则负极质量变化 g。
正确答案
（每空1分，共7分）
（1）（A）不能；（B）能 ；
（2）①铜片 ； FeCl3溶液 ②Cu-2e-=Cu2+；2Fe3++2e-=2Fe2+ ③32
试题分析：（1）原电池中发生的是氧化还原反应，故（A）不能；（B）能。
（2）①负极和电解液发生反应时失去电子，化学价升高，发生氧化反应，故负极材料是铜片，电解液是FeCl3溶液。
②负极失去电子，电极式为Cu-2e-=Cu2+；正极得到电子，电极式为2Fe3++2e-=2Fe2+。
③根据电极式计算，若导线上转移电子1mol，则负极物质的量变化为0.5mol，质量为32g。
点评：本题考查了以原电池原理设计原电池，难度较大，原电池的设计是学习的重点和难点，明确原电池的工作原理是设计原电池的关键。
某兴趣小组为了提高电池的效率,设计了下图所示的原电池。
请回答下列问题:
(1)若X是AlCl3溶液,Y是稀硫酸,请你写出电极名称及电极反应:
Al片( ) ____________________________,
Cu片( ) ____________________________。
(2)若X是浓硝酸,Y是NaCl溶液,请你写出电极名称及电极反应:
Al片( ) ____________________________,
Cu片( ) ____________________________。
正确答案
(1)负极 2Al-6e-
正极 6H++6e-
(2)正极 2N+4H++2e-
负极 Cu-2e-
(1)若X是AlCl3溶液,Y是稀硫酸,实质是由Al—稀硫酸—Cu组成的原电池,由于Al比Cu活泼,所以Al为负极,失电子,被氧化为Al3+,Cu为正极,溶液中的H+得电子,被还原为H2。
(2)若X是浓硝酸,Y是NaCl溶液,实质是由Al—浓硝酸—Cu组成的原电池,由于Al遇浓硝酸钝化,不能溶解,Al为正极,Cu为负极,失电子,被氧化为Cu2+。
某同学想利用原电池反应检测Zn和Cu的金属活动性顺序。请你帮他选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，并完成下列实验报告：
实验目的：探究Zn和Cu的金属活动性顺序
（1）电极 材料：正极： ；负极： ；
电解质溶液： 。
（2）写出电极反应式：
正极： ；负极： 。
（3）实验现象：
（4）实验结论：
正确答案
（1）铜片、锌片 ； CuSO 4溶液（可有其他答案）
（2）正极：Cu2+ + 2e－ ＝ Cu 负极：Zn –2e－ ＝ Zn2+
（3）负极不断溶解，正极上有红色固体析出，溶液蓝色变浅
（4）金属活动性Zn＞Cu
试题分析：（1）中，由于锌比铜活泼，所以组成的电池的电极材料为铜为正极，锌为负极，电解质溶液为CuSO 4溶液（可有其他答案）；（2）电极反应式为正极：Cu2+ + 2e－ ＝ Cu ，负极为Zn –2e－ ＝ Zn2+；（3）该原电池中，锌极作为负极，不断地溶解，而铜离子则是在正极析出，因为铜离子为蓝色，所以溶液变浅，即该实验现象为负极不断溶解，正极上有红色固体析出，溶液蓝色变浅；（4）实验结论锌与铜的金属活动性大小为Zn＞Cu。
点评：本题考查了原电池的实验，通过设计实验比较锌和铜的金属活动性，实验题的考查历年是高考考查的重点和难度，本题难度适中。
(共8分)燃料电池是利用燃料（如CO、H2、CH4等）与氧气反应，将反应产生的化学能转变为电能的装置，通常用氢氧化钾作为电解质溶液。完成下列关于甲烷（CH4）燃料电池的填空：
（1）已知燃料电池的总反应式为CH4 + 2O2 + 2KOH ="=" K2CO3 + 3H2O，电池中有一极的电极反应为CH4 + 10 OH- - 8e- == CO2-3 + 7H2O，这个电极是燃料电池的 （填“正极”或“负极”），另一个电极上的电极反应式为：
（2）随着电池不断放电，电解质溶液的碱性 （填“增大”、“减小”或“不变”）
（3）通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率 （填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃烧的能量利用率。
正确答案
（1）负极； 2O2+4H2O+8e-==8OH- （2）减小 （3）大于
（1）原电池中负极失去电子，发生氧化反应，正极得到电子，发生还原反应。所以甲烷在负极通入，氧气在正极通入。由于溶液中电解质是氢氧化钾，所以正极反应式是
2O2+4H2O+8e-==8OH-。
（2）根据总的反应式可知，在反应过程中是消耗氢氧化钾的，所以溶液的碱性是降低的。
（3）燃料电池的硫利用率要大于甲烷直接燃烧的能量利用率。
化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
（1）目前常用的镍镉（Ni—Cd）电池，其电池总反应可以表示为：
Cd＋2NiO（OH）＋2H2O
已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，以下说法正确的是________（填字母序号）。
①以上反应是可逆反应 ②以上反应不是可逆反应 ③充电时化学能转变为电能 ④放电时化学能转变为电能
（2）废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明，一节废镍镉电池可以使1 m2面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重，这是因为______________________。
（3）另一种常用的电池锂电池（锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7），由于它的比容量（单位质量电极材料所能转换的电能）特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年，它的负极由金属锂制成，电池总反应可表示为Li＋MnO2=LiMnO2。
试回答：锂电池比容量特别大的原因是___________________________。
锂电池中的电解质溶液需用非水溶液配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因：___________________________________________________。
正确答案
（1）B
（2）Cd（OH）2和Ni（OH）2能溶于酸性溶液生成有毒的重金属离子等
（3）锂的摩尔质量小 2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑
（1）镍镉电池放电时，应用原电池原理，将化学能转化为电能，而充电时利用电解原理，将电能转化为化学能，转化条件不同，不是可逆反应。（2）因为Ni（OH）2和Cd（OH）2溶于酸，产生大量的重金属离子，对土壤污染严重。（3）锂的摩尔质量为7 g·mol－1，较小，单位质量转移电子的物质的量多，放电量大。
某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量)，当闭合该装置的开关K时，观察到电流计的指针发生了偏转。
甲池 乙池 丙池
请回答下列问题：
(1)甲、乙、丙三池中为原电池的是________(填“甲池”“乙池”或“丙池”)。
(2)丙池中F电极为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，该池的总反应式为__________________________________________________。
(3)当乙池中C电极质量减轻10.8 g时，甲池中B电极理论上消耗O2的体积为________mL(标准状况)。
(4)一段时间后，断开开关K。下列物质能使丙池恢复到反应前浓度的是________(填选项字母)。
正确答案
(1)甲池 (2)阴极 2CuSO4＋2H2O 
(1)甲、乙、丙三池中只有甲池中的氧化还原反应能自发进行，因此甲池为原电池。(2)丙池中F电极与甲池负极相连，为阴极，丙池为电解硫酸铜溶液，总反应式为2CuSO4＋2H2O 
已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：
(1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因
(2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池
，若能，请写出电极反应式，负极 ，正极 。(若不能，后两空不填)
(3)设计一种以铁和硫酸反应为原理的原电池，要求画出装置图：(需标明电极材料及电池的正负极)
正确答案
(1) 略（2） 能 （负极）
（正极）
（3）（电极材料、电池的正负、闭合电路）
试题分析：（1）铜铝的电位不同，铜铝接触的部分会由于原电池反应加速铝线的氧化，时间久了铜铝接头处会接触不良；铝和铜相比，铝比较活泼，两种电缆连接，会加速铝氧化（也就是生锈），影响使用；在铜线和铝线连接处所生成的灰白色物质系三氧化二铝,时间稍长，连接处接触电阻会增大、发热，造成电路时通时断极易引发建筑物火灾。
（2）有导电性质不同的两极及电解质溶液，故能构成原电池。原电池的正极发生还原反应，负极发生氧化反应。
点评：此题考核了有关原电池的原理，答题要求联系实际，结合原电池构成的三大要素电极材料、电池的正负、闭合电路，难度不大。
选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，完成下列反应:
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
（1）画出装置图：
（2）电极材料和电解质溶液各是什么？_________1___________ _______2___________
（3）写出电极反应式：负极： 3 ；正极： 4 。
正确答案
（1）画出装置图：
（2）1 锌与铜 2 硫酸铜溶液
（3）：负极： 3 Zn—2e_=Zn2+ ；
正极： 4 Cu2+ + 2e= Cu 。
试题分析：（1）先确定锌作负极，电解质溶液为硫酸铜，则再选铜为正极。（2）画好装置图后，即可以得出负极为锌，正极为铜，电解质溶液为硫酸铜。（3）负极锌失电子，正极铜的电子。
点评：本题属于简单的原电池题目，铜锌原电池是比较简单而且是常考的原电池题目。首先根据自发的氧化还原反应来确定电子得失的方向，再确定负极和正极，电解质溶液。
（12分）（1）右图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水（滴有酚酞）原理示意图，E口产生H2，电解食盐水的离子方程式为： ，溶液变红色的是： 区（填A或B）。
（2）电化腐蚀是钢铁发生腐蚀的主要原因，又可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，发生吸氧腐蚀的电极反应式：负极 正极
（3）下图是一套电化学实验装置，图中C、D均为铂电极，U为盐桥，G是灵敏电流计
此装置中进行的反应是可逆反应，其反应方程式式为：AsO43－+2I－+H+
正确答案
⑴2Cl－+2H2O
⑵吸氧腐蚀的电极反应式：负极 Fe- 2e－=Fe2+ 正极 O2+4e－+2H2O=4OH－
⑶实验现象是 溶液由无色变蓝色 电极反应式为 AsO43－+2e－+2H+=AsO33－+H2O
试题分析：（1）电解时在溶液中阳离子Na+、H+的放电能力H+ >Na+，所以在阴极发生反应：2H++2e－= H2↑，随着H+的不断放电，破坏了附近的水的电离平衡，最终使附近的水溶液显碱性，所以滴加酚酞溶液变为红色。即B区溶液变为红色；由于阴离子的沸点能力：Cl->OH-,在阳极Cl-放电产生氯气2Cl—2e-= Cl2↑，电解的总方程式为：2Cl－+2H2O
（10分）某同学用铁、铜作为电极，稀硫酸作为电解液组成原电池，如图所示，完成下列空格。
（1）正极是 （填“铜极”或“铁极”），现象是： ，电极反应是： ，发生 反应（填“氧化”或“还原”）。
（2）电流从 经导线流到 （填“铜极”或“铁极”）。
（3）若反应生成的氢气在标况下为4.48L，则反应过程中有 mol电子发生转移，溶解的铁质量为 g。
正确答案
（1）铜极、有气泡产生、2
（2）铜极、铁极；(以上每空各1分) （3）0.4（2分）、11.2（2分）
考查原电池的应用。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，不活泼的金属作正极，溶液中的阳离子在正极得到电子，发生还原反应。铁比铜活泼，铁是负极，被氧化生成亚铁离子。铜是正极，溶液中的氢离子在正极得到电子，生成氢气。在标况下4.48L氢气是
【实验目的】利用所学知识，设计电池装置。
【实验用品】电极：镁条、铜片、铁片等。
【电解质】果汁（橙汁、苹果汁、柠檬汁等）。
【其他】导线、金属夹、发光二极管、500 mL烧杯。
【实验方案】①Cu—Mg原电池，电解质溶液为橙汁；
②Cu—Fe原电池，电解质溶液为苹果汁；
③Fe—Mg原电池，电解质溶液为柠檬汁。
【实验操作】用导线分别将三种方案中的金属片连接到金属夹上，分别将金属片两两插入到盛有果汁的三个500 mL的烧杯中，用发光二极管两端分别接触三种方案中金属活动性不同的金属夹。观察现象，连接方式如图所示。
【实验现象】三种方案中发光二极管均发光。
【实验结论】原电池把化学能转变为电能。
回答问题：
（1）连接装置时活泼金属接二极管的________极上，较不活泼金属接二极管的________极上。
（2）在方案①②中铜作电极情况__________________________。
（3）在方案①③中镁作电极情况__________________________。
（4）在方案②③中铁作电极情况__________________________。
（5）在方案③中负极反应为______，正极反应为________，总方程式为__________________________________________________________。
正确答案
（1）负 正 （2）Cu均作正极 （3）镁均作负极
（4）方案②中铁作负极，方案③中铁作正极
（5）Mg－2e－=Mg2＋ 2H＋＋2e－=H2↑
Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑
在原电池中较活泼金属作负极（连接二极管的负极），较不活泼金属作正极（连接二极管的正极）。因金属活动性：Mg>Fe>Cu，故方案①②中Cu均作正极，①③中Mg均作负极，方案②中铁作负极，方案③中铁作正极。在方案③中负极反应为Mg－2e－=Mg2＋，正极反应为2H＋＋2e－=H2↑，总电池方程式为Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑。
扫码查看完整答案与解析