2023版高中化学人教版选择性必修1 第四章 化学反应与电能 试卷

这是一份2023版高中化学人教版选择性必修1 第四章 化学反应与电能，共21页。
第四章　化学反应与电能
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时90分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1　C 12　N 14　O 16　Na 23　
Cl 35.5　Cu 64　Ag 108。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列设备工作时,把化学能转化为电能的是(　　)




A.硅太阳能电池
B.燃气灶
C.太阳能集热器
D.锂离子电池
2.下列叙述中正确的是(　　)
A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属
B.用惰性电极电解氢氧化钠溶液,电解过程中溶液的pH保持不变
C.马口铁(镀锡铁)破损时与电解质溶液接触,锡先被腐蚀
D.蓄电池充电时,标有“+”的一端与外加电源的正极相连
3.下列说法中错误的是(　　)


A.图1可表示钢铁发生吸氧腐蚀
B.图2可表示钢铁发生析氢腐蚀
C.若将图3中的锌板换成铜板,对钢闸门保护效果更好
D.图4表示钢闸门作为阴极而受到保护
4.下列叙述正确的是(　　)
A.对铅酸蓄电池充电时,Pb电极接电源负极
B.用铜作电极电解CuSO4溶液的阳极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+
C.锌铜原电池中,因为有电子通过电解质溶液,形成闭合回路,所以有电流产生
D.Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池,正极反应式为Ag++e- Ag
5.用如图1所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究,测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系(图2)以及溶解氧(DO)随时间变化关系(图3)的曲线如下。


图1

图2

图3
下列说法不正确的是(　　)
A.pH=2.0时,具支锥形瓶中压强增大主要是因为产生了H2
B.整个过程中,负极反应式为Fe-2e- Fe2+
C.pH=4.0时,不发生析氢腐蚀,只发生吸氧腐蚀
D.pH=2.0时,正极反应式为2H++2e- H2↑和O2+4e-+4H+ 2H2O
6.某化学实验小组探究MnO2与某些盐溶液的反应,设计如下装置。左侧烧杯中加入50 mL 6 mol·L-1 H2SO4溶液,右侧烧杯中加入50 mL
6 mol·L-1 CaCl2溶液,盐桥中装有含氯化钾溶液的琼胶。当闭合开关K时,电流表中指针发生偏转,下列说法正确的是(　　)

A.该实验装置属于电解池
B.左侧烧杯中的电极反应式为MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O
C.C电极上发生还原反应,产生的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D.盐桥中Cl-移向左侧烧杯
7.对下列各溶液进行电解,通电一段时间后,溶液颜色不会发生显著改变的是(　　)
A.以铜为电极,电解1 mol·L-1 H2SO4溶液
B.以石墨为电极,电解1 mol·L-1 KBr溶液(阴、阳两极之间用阳离子交换膜隔开)
C.以石墨为电极,电解含酚酞的饱和食盐水
D.以铜为电极,电解CuSO4溶液
8.用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(　　)
A.待加工铝质工件为阳极
B.可选用不锈钢网作为阴极
C.阴极的电极反应式为:Al3++3e-Al
D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
9.甲、乙、丙三个电解槽如图所示(其中电极的大小、形状、间距均相同)。乙、丙中AgNO3溶液浓度和体积均相同,通电一段时间后,若甲中铜电极的质量增加0.128 g,则乙中电极上银的质量增加(　　)

A.0.054 g　　　B.0.108 g　　　C.0.216 g　　　D.0.432 g
10.二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池将化学能转变成电能的同时,实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合,其原理如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.负极的电极反应式为SO2+2H2O-2e- SO42-+4H+
B.总反应式为2SO2+O2+2H2O 2H2SO4
C.H+的移动方向为从电极B通过质子交换膜到电极A
D.通入SO2气流速度的大小可能影响电池的电动势
11.环氧乙烷()常用于医用消毒,一种制备方法为:使用惰性电极电解KCl溶液,用Cl-交换膜将电解液分为阴极区和阳极区,其中一区持续通入乙烯;电解结束后,移出Cl-交换膜,两区溶液混合发生反应:HOCH2CH2Cl+OH- Cl-+H2O+。下列说法错误的是(　　)
A.乙烯应通入阴极区
B.移出Cl-交换膜前存在反应Cl2+H2O HCl+HClO
C.使用Cl-交换膜阻止OH-通过,可使Cl2生成区的pH逐渐减小
D.制备过程的总反应为H2CCH2+H2O H2+
12.我国科研工作者研制出基于PANa(聚丙烯酸钠)电解质的Zn-空气可充电电池,该电池具有高容量和超长循环稳定性。PANa是一种超强吸水聚合物,可吸收大量Zn(CH3COO)2和KOH溶液作为水和离子含量调节剂形成水凝胶电解质,示意图如图。已知:Zn2++4OH- [Zn(OH)4]2-。下列说法错误的是(　　)

A.PANa是一种有机高分子聚合物,在水溶液中不会发生电离
B.放电时,负极反应式为Zn-2e-+4OH- [Zn(OH)4]2-
C.充电时,阴极附近pH增大,阳极附近pH减小
D.充电时,电路中通过0.4 mol电子时,有2.24 L(标准状况下)O2生成
13.某同学利用下图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。下列说法错误的是(　　)

A.①区Cu电极上产生气泡,Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液后出现蓝色,Fe被腐蚀
B.②区Cu电极附近滴加酚酞试液后变成红色,Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色,Fe被腐蚀
C.③区Zn电极的电极反应式为Zn-2e- Zn2+,Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液未出现蓝色,Fe被保护
D.④区Zn电极的电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色,Fe被腐蚀
14.如图所示装置中,试管A、B中电极为多孔石墨电极,C、D为铂夹。断开K1,闭合K2、K3一段时间后,A、B中气体的量之间的关系如图所示:

下列说法正确的是(　　)
A.a为正极,b为负极
B.滤纸上紫红色液滴向C端移动
C.断开K2、K3,闭合K1,A极电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-
D.断开K2、K3,闭合K1,水槽中溶液的pH增大
15.科学家利用垃圾渗透液研发出新型环保电池,其利用微生物在碱性环境下实现发电、环保二位一体化装置如图。当该装置工作时,下列说法正确的是(　　)

A.盐桥中K+向X极移动,Cl-向Y极移动
B.电路中流过3.75 mol电子时,产生N2的体积为22.4 L(标准状况)
C.电流由X极沿导线流向Y极
D.Y极电极反应式为2NO3-+10e-+12H+ N2↑+6H2O
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(10分)电化学原理在能量转换、金属冶炼等方面应用广泛。

图①

图②

图③
(1)图①是碱性锌锰电池,在负极发生反应的物质是　　　　(填“Zn”或“MnO2”),正极发生　　　　反应(填“氧化”或“还原”)。 
(2)图②是氢氧燃料电池,B极通入的气体为　　　　,A极发生的电极反应为　　　　　　　　。 
(3)电解法可以提纯粗镓,具体原理如图③所示。
①粗镓与电源　　　　(填“正”或“负”)极相连。 
②镓在阳极溶解生成的Ga3+与NaOH溶液反应生成GaO2-,GaO2-在阴极放电的电极反应式为　　　　　　　　。 
(4)由下列物质冶炼相应金属,需采用电解法的是　　　(填字母)。 
a.NaCl　　　　　b.Fe2O3　　　　c.Cu2S　　　　　d.Al2O3
17.(10分)载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义,其发展水平是衡量一个国家综合国力的重要指标。中国正在逐步建立自己的载人空间站“天宫”,神舟十三号载人飞船在2021年10月16日0时23分点火发射,踏上飞向浩渺星辰的征途。
(1)氢氧燃料电池(构造示意图如图)单位质量输出电能较高,反应生成的水可作为航天员的饮用水,氧气可以作为备用氧源供给航天员呼吸。X极为电池的　　　　(填“正”或“负”)极,OH-向　　　　(填“正”或“负”)极作定向移动,Y极的电极反应式为　　　　　　　　　　。 

(2)“神舟”飞船的电源系统共有3种,分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。
①飞船在光照区运行时,太阳能电池帆板将　　　　能转化为　　　　能,除供给飞船使用外,多余部分用镉镍蓄电池储存起来,其工作原理为Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。充电时,阳极的电极反应式为　　　　　　　　　;当飞船运行到阴影区时,镉镍蓄电池开始为飞船供电,此时负极附近溶液的碱性　　　　(填“增强”“减弱”或“不变”)。 
②紧急状况下,应急电池会自动启动,工作原理为Zn+Ag2O+H2O 2Ag+Zn(OH)2,放电时,负极的电极反应式为　　　　　　　　　。 
18.(12分)Ⅰ.某研究性学习小组为探究Fe3+与Ag的反应,进行如下实验:按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)。

(1)K闭合时,指针向左偏转,石墨作　　　　(填“正极”或“负极”);石墨电极上的电极反应式为　　　　　　　　　　　　。 
(2)一段时间后指针归零,向U形管左侧滴加几滴FeCl2浓溶液,发现指针向右偏转,写出此时银电极的反应式:　　　　　　　　　　　　。 
(3)结合上述实验分析,写出Fe3+和Ag反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　。 
Ⅱ.某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。

(1)X极与电源的　　　　(填“正”或“负”)极相连,氢气从　　　　(填“A”“B”“C”或“D”)口导出。 
(2)离子交换膜只允许一类离子通过,则M为　　　(填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。 
(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极),则电池负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
19.(11分)电解原理在化学工业中有广泛应用。
(1)电解饱和食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜法,电解示意图如图所示,图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过,请回答以下问题:

①电解饱和食盐水的总反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②在b口加入的物质为　　　　　　。 
(2)全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能装置,工作原理如图:

几种离子在水溶液中的颜色如下表所示:
离子种类
VO2+
VO2+
V3+
V2+
颜色
黄色
蓝色
绿色
紫色

①全钒液流电池放电时V2+发生氧化反应,该电池放电时总反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②当完成储能时,阴极室溶液的颜色是　　　　。 
(3)将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中,得到含Na2PbCl4的电解液,电解Na2PbCl4溶液生成Pb的装置如图所示。

①写出电解时阴极的电极反应式:　　　　　　　　。 
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为　　　　。 
③电解过程中,Na2PbCl4电解液浓度不断减小,为了恢复其浓度,应该向
　　　　(填“阴”或“阳”)极室加入　　　　(填化学式)。 
20.(12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装置探究钢铁的腐蚀与防护。

为防止金属Fe被腐蚀,可以采用上述装置　　　　(填装置序号)进行防护;装置③中总反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)以CnH2nOn(n≥2)、O2为原料,H2SO4溶液为电解质溶液设计成燃料电池,则负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)图1所示装置是在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1

图2
NaBH4/H2O2燃料电池负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;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处出现蓝色,则b接的是　　　　(填“A”或“B”)电极。 
附加题
1.利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯进行水体修复的过程如图所示。H+、O2、NO3-等共存物的存在会影响水体修复效果,定义单位时间内ZVI释放电子的物质的量为nt,其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为ne。下列说法错误的是(　　)

A.反应①②③④均在正极发生
B.单位时间内,三氯乙烯脱去a mol Cl时ne=a mol
C.④的电极反应式为NO3-+10H++8e- NH4++3H2O
D.增大单位体积水体中ZVI的投入量,可使nt增大
2.我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池,电池工作时,复合膜(由a、b膜复合而成)层间的H2O解离成H+和OH-,在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合K1时,Zn-CO2电池工作原理如图所示。下列说法不正确的是　(　　)


A.闭合K1时,H+通过a膜向Pd电极方向移动
B.闭合K1时,Zn表面的电极反应式为Zn+4OH--2e- [Zn(OH)4]2-
C.闭合K2时,Zn电极与直流电源正极相连
D.闭合K2时,在Pd电极上有CO2生成

答案全解全析
1.D　硅太阳能电池是将太阳能转化为电能,A错误;燃气灶是将化学能转化为热能,B错误;太阳能集热器是将太阳能转化为热能,C错误;锂离子电池是将化学能转化为电能,D正确。
2.D　构成原电池的电极材料可以是金属与可导电的非金属,A项错误;用惰性电极电解NaOH溶液实际上是电解水,NaOH的浓度增大,碱性增强,pH增大,B项错误;铁比锡活泼,当马口铁(镀锡铁)破损时与电解质溶液接触,铁先被腐蚀,C项错误;可充电电池充电时,根据“正接正,负接负”原则,标有“+”的一端与外加电源的正极相连,D项正确。
3.C　当钢铁表面的水膜酸性很弱或显中性时,钢铁发生吸氧腐蚀,A正确;当钢铁表面的水膜酸性较强时,钢铁发生析氢腐蚀,B正确;在原电池中,正极被保护,若将锌板换成铜板后,铜作正极被保护,钢闸门作负极被腐蚀,C错误;在电解池中,阴极被保护,故要保护钢闸门,应将钢闸门与外接电源的负极相连,D正确。
4.A　铅酸蓄电池的总反应为PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,放电时,Pb作负极,发生氧化反应,充电时,Pb电极发生还原反应,所以对铅酸蓄电池充电时,Pb电极接电源负极,A正确;金属铜作阳极,在阳极Cu失电子发生氧化反应,电极反应式为Cu-2e- Cu2+,B错误;原电池中,电子由负极流出,经过导线进入正极,电子不能进入电解质溶液,C错误;金属镁作负极,发生氧化反应,氯化银是氧化剂,在正极发生还原反应,正极反应式为AgCl+e- Ag+Cl-,D错误。
5.C　pH=2.0的溶液,酸性较强,因此具支锥形瓶中的Fe粉能发生析氢腐蚀,产生氢气,具支锥形瓶内压强增大,A项正确。具支锥形瓶中的Fe粉和C粉以及酸溶液构成原电池,Fe作原电池的负极,负极的电极反应式为Fe-2e- Fe2+,B项正确。若pH=4.0时只发生吸氧腐蚀,那么具支锥形瓶内的压强会下降,而题图2中pH=4.0时,具支锥形瓶内的压强几乎不变,说明除了吸氧腐蚀,Fe粉还发生了析氢腐蚀,C项错误。由题图3可知,pH=2.0时,具支锥形瓶内的溶解氧减少,说明有吸氧腐蚀发生;由题图2可知,pH=2.0时具支锥形瓶内的压强增大,说明有析氢腐蚀发生;因此正极反应式有2H++2e- H2↑和O2+4e-+4H+ 2H2O,D项正确。
6.B　由题图可知,该实验装置没有外接电源,不属于电解池,属于原电池,A错误;该实验装置是利用MnO2与Cl-的氧化还原反应而设计的原电池装置,故左侧烧杯中MnO2发生还原反应,电极反应式为MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O,右侧烧杯中C电极为负极,发生氧化反应,电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑,B正确,C错误;盐桥中的阴离子移向负极区,即盐桥中Cl-移向右侧烧杯,D错误。
7.D　铜作阳极,铜失电子生成铜离子,使溶液呈蓝色,溶液颜色发生变化,A不符合题意;以石墨为电极,电解溴化钾溶液过程中生成溴单质,溴溶于水,溶液呈橙色,溶液颜色发生变化,B不符合题意;以石墨为电极,电解含酚酞的饱和食盐水,阴极上水电离出的氢离子得到电子生成氢气,附近溶液中氢氧根离子浓度增大,溶液变红,溶液颜色发生变化,C不符合题意;以铜为电极,电解CuSO4溶液,阳极铜失电子生成铜离子,阴极铜离子得电子生成铜单质,相当于电镀,溶液浓度不变,溶液颜色无明显改变,D符合题意。
8.C　Al0→Al+32O3发生氧化反应,故铝质工件为阳极,A正确;阴极材料应为金属或导电的非金属,可选用不锈钢网,B正确;电解质溶液中含有大量H+,故阴极的电极反应式为2H++2e- H2↑,C不正确;在电解池中,阴离子移向阳极,D正确。
9.C　甲中铜电极增重0.128 g,说明析出铜为0.002 mol。由图示可知,乙、丙并联后与甲串联,又因乙、丙两槽中的电极反应相同,故乙、丙中的电子转移分别是甲中的一半。甲中转移电子为0.004 mol,故乙中析出的银为0.002 mol,质量为0.002 mol×108 g·mol-1=0.216 g。
10.C　A极通入SO2和H2O,SO2在负极失电子生成SO42-,电极反应式为SO2+2H2O-2e- SO42-+4H+,A正确;该电池的总反应式为2SO2+O2+2H2O 2H2SO4,B正确;A为负极,B为正极,H+的移动方向为从电极A通过质子交换膜到电极B,C错误;其他条件相同时,反应物的浓度越大,反应速率越快,通入SO2气流速度的大小可能影响电池的电动势,D正确。
11.A　环氧乙烷的制备原理:Cl-在阳极放电生成Cl2,Cl2与水反应生成HCl、HClO,HClO与乙烯发生加成反应生成HOCH2CH2Cl;阴极区水电离出的氢离子放电生成氢气,同时产生氢氧根离子,电解结束后,移出Cl-交换膜,两区溶液混合发生反应:HOCH2CH2Cl+OH- Cl-+H2O+。阳极区产生HClO,所以乙烯通入阳极区,A错误;阳极生成的氯气会与水发生反应Cl2+H2O HCl+HClO,B正确;阳极区会产生HCl,使用Cl-交换膜阻止OH-通过,HCl的浓度不断增大,pH逐渐减小,C正确;该反应过程中KCl并没有被消耗,实际上是水与乙烯反应,总反应为H2CCH2+H2O H2+,D正确。
12.A　PANa在水溶液中电离出聚丙烯酸根离子和Na+,A错误;放电时,负极锌失去电子后结合OH-生成[Zn(OH)4]2-,负极反应式为Zn-2e-+4OH- [Zn(OH)4]2-,B正确;充电时,阴极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e- Zn+4OH-,阴极附近OH-浓度增大,pH增大,阳极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O,阳极附近OH-浓度减小,pH减小,C正确;充电时,阳极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O,电路中通过0.4 mol电子时,有0.1 mol O2生成,在标准状况下体积为0.1 mol×22.4 L/mol=2.24 L,D正确。
13.A　①区发生吸氧腐蚀,Cu为正极,电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,Cu电极上不产生气泡,A错误;②区Cu为阴极,电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,Cu电极附近溶液碱性增强,滴加酚酞试液后变成红色,Fe为阳极而被腐蚀,即Fe-2e- Fe2+,Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色,B正确;③区Zn为负极,电极反应式为Zn-2e- Zn2+,Fe为正极,被保护,C正确;④区Zn为阴极,电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,Fe作阳极而被腐蚀,即Fe-2e- Fe2+,Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色,D正确。
14.C　断开K1,闭合K2、K3,水槽中电解氢氧化钾溶液,相当于电解水,总反应为2H2O 2H2↑+O2↑,结合题图试管中气体的量之间的关系可知,A中多孔石墨为阳极,B中多孔石墨为阴极,阳极与电源正极相连,则a为负极,b为正极,滤纸上C为阴极,D为阳极,A错误;电解池中阴离子向阳极移动,显紫色的离子为MnO4-,滤纸上D为阳极,则紫红色液滴向D端移动,B错误;断开K2、K3,闭合K1,构成氢氧燃料电池,A中多孔石墨为正极,B中多孔石墨为负极,A极电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,C正确;断开K2、K3,闭合K1,构成氢氧燃料电池,电池总反应为O2+2H2 2H2O,则溶液中氢氧根离子的浓度减小,溶液的碱性减弱,pH减小,D错误。
15.B　在X电极上NH3失去电子被氧化为N2,所以X极为负极;在Y电极上NO3-得到电子被还原为N2,所以Y电极为正极。原电池中,阳离子向正极移动,所以盐桥中的K+向Y极移动,Cl-向X极移动,A错误;该电池的总反应为5NH3+3NO3- 4N2+6H2O+3OH-,转移15 mol电子时,反应生成4 mol N2,若转移3.75 mol电子,则产生N2的物质的量为3.75mol15mol×4 mol=1 mol,其在标准状况下的体积为22.4 L,B正确;电流由正极(Y极)沿导线流向负极(X极),C错误;Y极的电极反应式为2NO3-+10e-+6H2O N2↑+12OH-,D错误。
16.答案　(除标注外,每空1分)(1)Zn　还原　(2)O2　H2-2e-+2OH- 2H2O(2分)　(3)①正　②GaO2-+3e-+2H2O Ga+4OH-(2分)　(4)ad(2分)
17.答案　(除标注外,每空1分)(1)负　负　O2+2H2O+4e- 4OH-　
(2)①太阳　电　Ni(OH)2-e-+OH- NiO(OH)+H2O(2分)　减弱　②Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2(2分)
解析　(2)①飞船在光照区运行时,太阳能电池帆板将太阳能转化为电能;由镉镍蓄电池的工作原理为Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2可知,充电时,阳极的电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH- NiO(OH)+H2O;当飞船运行到阴影区时,镉镍蓄电池开始为飞船供电,此时相当于是原电池,负极Cd失去电子结合氢氧根离子生成Cd(OH)2,因此负极附近溶液的碱性减弱。②由应急电池的工作原理Zn+Ag2O+H2O 2Ag+Zn(OH)2可知,放电时负极的电极反应式为Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2。
18.答案　(除标注外,每空2分)Ⅰ.(1)正极(1分)　Fe3++e- Fe2+　
(2)Ag++e- Ag　(3)Ag+Fe3+ Ag++Fe2+
Ⅱ.(1)正(1分)　C(1分)　(2)阴离子(1分)　(3)H2-2e-+2OH- 2H2O
解析　Ⅰ.(1)K闭合时,指针向左偏转,石墨作正极,电极反应式为Fe3++e- Fe2+。(2)一段时间后指针归零,向U形管左侧滴加几滴FeCl2浓溶液,发现指针向右偏转,则此时Ag为正极,银电极的反应式为Ag++e- Ag。(3)结合(1)(2)实验可知,Fe3+和Ag的反应为可逆反应,Fe3+和Ag反应的离子方程式为Ag+Fe3+ Ag++Fe2+。
Ⅱ.(1)由题图分析可知,X极与电源的正极相连,氢气从C口导出。(2)X极电极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+,SO42-通过M交换膜进入X极室,则M为阴离子交换膜。(3)氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极)的负极反应式为H2-2e-+2OH- 2H2O。
19.答案　(除标注外,每空1分)(1)①2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2↑(2分)　②NaOH稀溶液　(2)①V2++VO2++2H+ V3++VO2++H2O(2分)　②紫色　(3)①PbCl42-+2e- Pb+4Cl-(2分)　②H+　③阴　PbO
解析　(2)①全钒液流电池放电时V2+发生氧化反应生成V3+,则VO2+发生还原反应生成VO2+,据此书写放电时的总反应式。②电池储能时为电解池,阴极的电极反应式为V3++e- V2+,则阴极室溶液的颜色为紫色。(3)电解Na2PbCl4溶液生成Pb,PbCl42-在阴极发生还原反应生成Pb,水电离出的OH-在阳极放电生成氧气。
20.答案　(除标注外,每空2分)(1)②③　2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2↑
(2)CnH2nOn-4ne-+nH2O nCO2↑+4nH+(n≥2)　(3)BH4--8e-+8OH- BO2-+6H2O　红(1分)　O2+2H2O+4e- 4OH-　B(1分)
解析　(2)燃料电池中通燃料的一极作负极,电极反应式为CnH2nOn-4ne-+nH2O nCO2↑+4nH+(n≥2)。(3)NaBH4/H2O2燃料电池中负极上BH4-发生氧化反应,电极反应式为BH4--8e-+8OH- BO2-+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,锌板作负极,铅笔芯为正极,c位置的电极反应式是O2+2H2O+4e- 4OH-,则正极区呈碱性,使滤纸出现红色;若用KI-淀粉溶液浸湿滤纸,c处出现蓝色,则铅笔芯为阳极,阳极反应式为2I--2e- I2,I2遇淀粉变蓝,b接电池正极,所以b连接B电极。
附加题
1.B　由修复过程示意图中反应前后元素化合价变化可知,反应①②③④均为得电子的反应,所以应在正极发生,故A正确;三氯乙烯(C2HCl3)中C元素化合价为+1价,乙烯中C元素化合价为-2价,1 mol三氯乙烯转化为1 mol C2H4时,得到6 mol电子,脱去3 mol氯原子,所以脱去a mol Cl时ne=2a mol,故B错误;由示意图及N元素的化合价变化可知,④的电极反应式为NO3-+10H++8e- NH4++3H2O,故C正确;增大单位体积水体中ZVI的投入量,可以加快ZVI释放电子的速率,可使nt增大,故D正确。
2.C　闭合K1时,形成原电池,锌作负极,Pd电极是正极,氢离子是阳离子,向正极移动,A项正确;闭合K1时,形成原电池,锌为负极,Zn表面的电极反应式为Zn+4OH--2e- [Zn(OH)4]2-,B项正确;闭合K2时,形成电解池,Zn电极应与直流电源负极相连,C项错误;闭合K2时,Pd电极是阳极,发生氧化反应,HCOOH被氧化生成CO2,D项正确。