【与名师对话】2021届高考化学(课标版)二轮复习课时作业：1-2-7化学能与电能.docx

课时作业(七)
一、选择题
1．(2022·北京海淀期末)铅蓄电池反应原理为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)，下列说法正确的是(　　)
A．放电时，负极的电极反应为Pb－2e－===Pb2＋
B．放电时，正极得电子的物质是PbO2
C．充电时，电解质溶液中硫酸浓度减小
D．充电时，阴极的电极反应为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO
解析：放电时负极反应为Pb＋SO－2e－===PbSO4，A项错误；放电时正极上PbO2得到电子，发生还原反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，B项正确；充电过程为电解过程，电解质溶液中H2SO4浓度增大，C项错误；充电时，阴极反应为放电时负极反应的逆反应，D项错误。
答案：B
2．(2022·四川绵阳诊断)某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O。盐桥中装有饱和K2SO4溶液，下列叙述中正确的是(　　)

A．乙烧杯中发生还原反应
B．甲烧杯中溶液的pH渐渐减小
C．电池工作时，盐桥中的SO移向甲烧杯
D．外电路的电流方向是从a到b
解析：乙烧杯中发生氧化反应：Fe2＋－e－===Fe3＋，A项错误；甲烧杯中发生还原反应：MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O，c(H＋)减小，pH增大，B项错误；电池工作时，乙烧杯中正电荷增多，SO移向乙烧杯，C项错误；外电路的电流方向是从正极(a)到负极(b)，D项正确。
答案：D

3．(2022·云南第一次统一检测)铝表面在空气中自然 形成的氧化膜耐磨性和抗蚀性不够强。把握确定的条件，用如图所示的电化学氧化法，可在铝表面生成坚硬的氧化膜。下列有关叙述正确的是(　　)
A．阴极上有金属铝生成
B．电极A为石墨，电极B为金属铝
C．OH－在电极A上放电，有氧气生成
D．阳极的电极反应为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋
解析：电解液为硫酸，阴极上H＋放电，故阴极产物为氢气，A项错误；Al→Al2O3，发生氧化反应，故电源正极连接的是金属铝，即电极A为金属铝，电极B为石墨，B项错误；电极A上Al发生氧化反应，C项错误、D项正确。
答案：D

4．(2022·河南郑州质检)如图X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中心滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中心的紫红色色斑向d端集中。下列推断正确的是(　　)
A．滤纸上c点四周会变红色
B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大
C．烧杯中溶液的pH增大
D．烧杯中SO向Cu电极定向移动
解析：由图可知，该装置为电解装置，由通电后Y中心的紫红色色斑向d端集中知，d为阳极(MnO向阳极移动)，b为电源的正极，a为电源的负极。Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，c点H＋放电，则OH－浓度增大，所以滤纸上c点四周会变红色，故A项正确；Cu电极上Cu2＋得到电子生成Cu，Pt电极上OH－失去电子，故Cu电极质量增大，Pt电极质量不变，B项错误；Pt电极上OH－失去电子，故烧杯中溶液的pH减小，C项错误；Cu电极为阴极，Pt电极为阳极，烧杯中SO向Pt电极定向移动，D项错误。
答案：A

5．(2022·山东潍坊联考)某小组为争辩电化学原理，设计如图装置。下列叙述错误的是(　　)
A．a和b不连接时，铁片质量会增加
B．a和b用导线连接时，正极发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均被腐蚀
D．a和b分别连接电源正、负极时，Fe电极发生的电极反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
解析：a和b不连接时，Fe与溶液中的Cu2＋发生置换反应，因Fe的相对原子质量比Cu的小，故铁片质量增加，A项正确；a和b用导线连接时，铁、铜、硫酸铜溶液构成原电池，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，B项正确；a和b连接时，Fe作负极而被腐蚀，a和b不连接时，Fe与Cu2＋发生置换反应而被腐蚀，C项正确；a连接电源正极、b连接电源负极时，铁片作阳极，发生氧化反应，Fe失电子，而不是OH－失电子，D项错误。
答案：D
6．(2022·吉林长春一模)如图所示的两个试验装置，溶液的体积均为200 mL。开头时电解质溶液的浓度均为0.1 mol/L，工作一段时间后，测得导线中均通过0.02 mol电子，若不考虑盐的水解和溶液的体积变化，下列叙述中正确的是(　　)

A．产生气体的体积(标准状况)：①>②
B．溶液的pH变化：①减小，②增大
C．电极上生成物质的质量：①＝②
D．电极反应：①中阳极2Cl－－2e－===Cl2↑，②中负极2H＋＋2e－===H2↑
解析：①的阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，导线中通过0.02 mol电子时，V(Cl2)＝n(Cl2)Vm＝0.01 mol×22.4 L/mol＝0.224 L，②中的正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，导线中通过0.02 mol电子时，V(H2)＝n(H2)Vm＝0.01 mol×22.4 L/mol＝0.224 L，所以产生气体的体积：①＝②，A项错误；①相当于电解CuCl2本身，生成的Cl2与H2O反应，从而使溶液pH减小，②相当于Zn和稀硫酸中的H＋反应，所以H＋削减，酸性减弱，溶液pH增大，B项正确；由以上分析可知，m(Cl2)＝n(Cl2)M(Cl2)＝0.01 mol×71 g/mol＝0.71 g，阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，导线中通过0.02 mol电子时，m(Cu)＝n(Cu)M(Cu)＝0.01 mol×64 g/mol＝0.64 g，所以①电极上生成物质的质量为0.71 g＋0.64 g＝1.35 g；由以上分析可知，m(H2)＝n(H2)M(H2)＝nVm＝0.01 mol×2 g/mol＝0.02 g，所以②电极上析出物质的质量为0.02 g，①>②，C项错误；②中负极：Zn－2e－===Zn2＋，D项错误。
答案：B
7．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是(　　)
A．钢管与电源正极连接，钢管可被疼惜
B．铁遇冷浓硝酸表现钝化，可疼惜内部不被腐蚀
C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋
解析：钢管与电源正极相连，则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，A项错误；铁遇冷浓硝酸表面钝化，在表面生成一层致密的氧化膜疼惜内部不被腐蚀，B项正确；钢管与铜管露天堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，发生氧化反应而被腐蚀，C项错误；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应为：Fe－2e－===Fe2＋，D项错误。
答案：B

8．(2021·北京西城期末)用如图所示装置进行试验，下列叙述不正确的是(　　)
A．K与N连接时，铁被腐蚀
B．K与N连接时，石墨电极产生气泡
C．K与M连接时，一段时间后溶液的pH增大
D．K与M连接时，石墨电极的电极反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
解析：K与N连接时，为原电池装置，铁作负极，被腐蚀，A正确；K与N连接时，石墨电极为原电池的正极，产生氢气，B正确；K与M连接时，为电解池装置，电解食盐水，一段时间后溶液的pH增大，C正确；K与M连接时，石墨电极的电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，D错误。
答案：D
9．(2022·济南调研)空间试验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。如图为RFC工作原理示意图，下列有关说法中，正确的是(　　)

A．当有0.1 mol电子转移时，a极产生1.12 L O2(标准状况下)
B．b极上发生的电极反应是4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
C．c极上发生的电极反应是O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D．d极上进行还原反应，产生的H＋可以通过隔膜进入A
解析：A项，左侧为电解池，a极为阴极，生成氢气，错误；B项，b极是阳极生成氧气，错误；C项，右侧为燃料电池，Y气体为氧气，在酸性电解质溶液中该电极反应正确；D项，X气体是氢气，在d极上发生氧化反应，错误。
答案：C
10．(2022·太原市高三其次学段测评)结合图中推断，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，石墨电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
解析：A项，K与N连接时形成原电池，X为硫酸时，电池总反应为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，所得溶液pH增大，正确；B项，X为NaCl溶液时，发生Fe的吸氧腐蚀反应，石墨是正极，正极反应式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，错误；C项，K与M相连时形成电解池，X为硫酸，实质发生电解水反应，H2O被消耗掉，则硫酸浓度增大，pH减小，错误；D项，是电解NaCl溶液，石墨是阳极，阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑，错误。
答案：A
11．(2022·南昌高三调研)用如图装置进行试验(A为电流计)

观看到现象：装置图甲：Cu电极上产生大量的无色气泡
装置图乙：Cu电极上无气泡产生，而Cr电极上产生大量气泡
则下列说法正确的是(　　)
A．图甲是电解池，图乙是原电池
B．两个电池中，电子均由Cr电极流向Cu电极
C．图乙中Cr电极可能被浓HNO3钝化成惰性电极
D．由试验现象可知金属活动性：Cu>Cr
解析：A项，两个图中的装置都是原电池，错误；B项，依据试验现象推断，图甲中Cr是负极，电子由Cr电极流向Cu电极，图乙中Cu是负极，电子由Cu电极流向Cr电极，错误；C项，依据图甲中的现象推断，金属的活泼性Cr>Cu，但是图乙中活泼的Cr是正极，说明在浓硝酸存在的状况下Cr比Cu难失去电子，Cr可能被浓硝酸钝化，正确。
答案：C
12．(2022·湖北部分重点中学高三联考)下图甲池和乙池中的四个电极都是铂电极，乙池溶液分层，上层溶液为盐溶液，呈中性。请依据图示推断下列有关说法正确的是(　　)

A．甲池是电解池，乙池是原电池
B．通入乙醇的铂电极反应式为C2H5OH＋16OH－＋12e－===2CO＋11H2O
C．反应一段时间后，两池溶液的pH均未变化
D．假如乙池中加入NaI溶液，则在乙池反应过程中，可以观看到C电极四周的溶液呈现棕黄色，反应完毕后，用玻璃棒搅拌溶液，则下层溶液呈现紫红色，上层接近无色
解析：A选项，甲池为燃料电池，属原电池，乙池为电解池；B选项，通入乙醇的电极应为失电子；C选项，甲池中不断消耗KOH，pH应减小；D选项，甲池中，A为负极，B为正极，则C为阳极，D为阴极。C极发生反应应为2I－－2e－===I2，I2水溶液呈棕黄色，用玻璃棒搅拌，发生萃取，I2转移到CCl4中，所以呈紫红色。
答案：D
二、非选择题
13．(2022·湖北八市联考)某试验A小组设计生产亚氯酸钠(NaClO2)的主要流程如图，已知NaClO2是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染工业。它在碱性环境中稳定存在。

(1)H2O2的电子式为__________，装置Ⅰ中发生反应的还原剂是__________(填化学式)。
(2)A的化学式是__________，装置Ⅲ电解池中A在__________极区产生，若装置Ⅲ中生成气体a 11.2 L(标准状况)，则理论上通过电解池的电量为__________(已知法拉第常数F＝9.65×104 C·mol－1)。
(3)装置Ⅱ中反应的离子方程式是___________________。
解析：(1)H2O2中H原子满足2电子稳定结构，O原子满足8电子稳定结构，而且分子中存在O—O键，故其电子式为HH。装置Ⅰ中加入的物质为Na2SO3和NaClO3，生成物为Na2SO4和ClO2，故Na2SO3为还原剂，NaClO3为氧化剂。(2)装置Ⅲ中电解Na2SO4溶液，而实际上电解的是水，由于离子隔膜的存在，阳极区有H＋生成，最终得到硫酸，阴极区有OH－生成，最终得到NaOH溶液，气体b为氢气，气体a为氧气，A溶液为硫酸。理论上，生成标准状况下的氧气11.2 L(0.5 mol)时，转移电子2 mol，通过电解池的电量为2 mol×9.65×104 C·mol－1＝1.93×105 C。(3)依据流程图可知，装置Ⅱ中加入的物质为ClO2、H2O2和NaOH溶液，生成物有O2、NaClO2，再结合得失电子守恒、电荷守恒可以写出反应的离子方程式(留意生成物中有水)。
答案：(1)HH　Na2SO3
(2)H2SO4　阳　1.93×105 C
(3)2ClO2＋H2O2＋2OH－===2ClO＋O2＋2H2O
14．(2022·江西南昌调研)ClO2为一种黄绿色气体，是目前国际上公认的高效、广谱、快速平安的杀菌剂。制备ClO2的新工艺是电解法。

(1)如图表示用石墨作电极，在确定条件下电解饱和食盐水制取ClO2，写出阳极产生ClO2的电极方程式________________；图中b电极为__________(填“阳极”或“阴极”)。
(2)电解一段时间，当阴极产生标准状况下气体112 mL时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子物质的量为__________mol，阴极区pH__________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)ClO2对污水中Fe2＋、Mn2＋、S2－、CN－等有明显去除效果，某工厂中污水含CN－(a mg/L)，现用ClO2把CN－氧化成两种无毒气体，写出该反应的离子方程式__________________________。
解析：(1)ClO2是电解饱和NaCl溶液的产物，故氯元素被氧化，图中左侧通入的是饱和NaCl溶液，故a为阳极，b为阴极，阳极Cl－失电子，发生氧化反应，生成ClO2。(2)阴极反应为2H2O－2e－===H2↑＋2OH－，生成标准状况下112 mL氢气(即0.005 mol)的同时生成0.01 mol OH－，为保持溶液中的阴阳离子平衡，则通过阳离子交换膜的阳离子为0.01 mol，阴极区的pH变大。(3)由反应物ClO2与CN－的元素组成及生成两种无毒气体可知，这两种气体为氮气和二氧化碳，由此可写出该反应的离子方程式：2ClO2＋2CN－===N2＋2CO2＋2Cl－。
答案：(1)Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋　阴极
(2)0.01　变大　(3)2ClO2＋2CN－===N2＋2CO2＋2Cl－
15．(2021·江西联考)按如图所示装置连接，X、Y均为惰性电极。请回答下列问题：

(1)Zn为__________极。
(2)连接好装置后，烧杯中的溶液发生反应的离子方程式是______________________。
(3)图中通过隔膜的SO向__________(填“左”、“右”或“不”)迁移，Y极及其四周毁灭的现象是_____________________。
(4)常温下，当Zn极质量削减32.5 g时，X极生成气体8.4 L(标准状况)，若此时烧杯中溶液的体积为500 mL，则此时烧杯中溶液的pH＝__________(不考虑生成的气体溶于水)。
解析：(1)Zn为负极。(2)烧杯中是电解氯化钠溶液，离子方程式为2H2O＋2Cl－H2↑＋Cl2↑＋2OH－。(3)Zn为负极，失去电子生成Zn2＋进入溶液，SO通过隔膜向左移动；烧杯中Y极有氢气逸出，同时有OH－生成，溶液呈红色。(4)锌是原电池的负极，Y是电解池的阴极；铜是原电池的正极，X是电解池的阳极。X电极有氯气逸出，直到NaCl电解完全，接下来就是电解NaOH，逸出O2。Zn削减0.5 mol，转移电子为1 mol，假如全部生成氯气，则氯气的物质的量为0.5 mol，假如全部生成氧气，则氧气的物质的量为0.25 mol。依据电子得失守恒和气体体积可得：Cl2为0.25 mol，O2为0.125 mol。计算可知，c(OH－)＝1 mol/L，pH＝14。
答案：(1)负　(2)2H2O＋2Cl－H2↑＋Cl2↑＋2OH－　(3)左　有气泡产生，溶液呈红色　(4)14
16．(2021·湖北荆州质检)如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：

(1)甲烷燃料电池负极反应为___________________________。
(2)石墨(C)极的电极反应为_____________________________。
(3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参与反应，则乙装置中铁极上生成的气体的体积为__________L；丙装置中阴极析出铜的质量为__________g。

(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的试验装置(如图所示)。
若用于制漂白液，a为电池的__________极，电解质溶液最好用_________________________________________________________。
若用于制Fe(OH)2，使用硫酸钠溶液作电解质溶液，阳极选用__________作电极。
解析：(1)甲烷燃料电池负极上发生氧化反应，即甲烷在负极上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化后生成碳酸钾，负极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。(2)原电池的负极与电解池的阴极相接，铁极为阴极，则C极为阳极，在C极上发生氧化反应，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。(3)n(O2)＝＝0.1 mol，甲池中正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，由电子守恒知，经过甲、乙、丙装置的电子的物质的量为0.4 mol。乙池中的铁极与甲池的负极相连，铁极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，n(H2)＝＝0.2 mol，V(H2)＝0.2 mol×22.4 L·mol－1＝4.48 L。丙池中精铜为阴极，发生还原反应，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu)＝＝0.2 mol，m(Cu)＝0.2 mol×64 g·mol－1＝12.8 g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸盐，制备原理是2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑，Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，气体与液体反应，最好接受逆向接触，即气体在下端产生，碱溶液在上端生成，使其充分反应，所以该装置的下端为阳极，上端为阴极，阴极与电源负极相连，故a极为负极。生活中常见且廉价的氯化物是氯化钠，故电解质溶液最好用饱和氯化钠溶液。若制备氢氧化亚铁，用硫酸钠溶液作电解质溶液，选用铁作阳极。
答案：(1)CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O　(2)2Cl－－2e－===Cl2↑　(3)4.48　12.8　(4)负　饱和氯化钠溶液(或饱和食盐水)　铁