第8周 原电池和化学电源-【周测必刷】2025-2026学年高二化学选择性必修1+2（人教版2019）

— 74 — 误;由 电 荷 守 恒 得c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+ c(HCO-3 )+2c(CO2-3 ),故B错误;NaHCO3 溶液呈碱 性,水解大于电离,所以离子浓度大小顺序:c(Na+)> c(HCO-3 )>c(H2CO3)>c(CO2-3 ),故C正确;根据元素 守恒,Na原子和C原子的物质的量之比为1∶1,所以关 系式:c(Na+)=c(H2CO3)+c(HCO-3 )+c(CO2-3 ),故D 错误。] 9.A [pH 由4.68变为4.28,主要是雨水中溶解的二氧 化硫生成亚硫酸,亚硫酸被氧化为硫酸,由弱酸转化为 强酸,酸性增强,故 A错误;明矾净水的原理是 Al3++ 3H2O􀜩􀜨􀜑 Al(OH)3(胶体)+3H+,利用Al(OH)3 胶体 的吸附性进行净水,故B正确;三价铁离子结合水电离 出的氢氧根离子生成氢氧化铁,水解是吸热反应,升温 促进水解且饱和氯化铁溶液浓度较大,有利于胶体的生 成,故C正确;FeCl3 溶液中存在水解平衡:Fe3++3H2O 􀜩􀜨􀜑 Fe(OH)3+3H+,配制FeCl3 溶液时加入少量的盐酸, 增大了氢离子浓度,抑制了铁离子的水解,故D正确。] 10.C [铝离子和铁离子均水解,分别生成氢氧化铝胶体 和氢氧化铁胶体,因此用铝盐和铁盐作净水剂,与盐类 水解有关,故A不选;氯化铝水解生成氢氧化铝和氯化 氢,SOCl2 水解生成 HCl,抑制氯化铝水解,将SOCl2 和AlCl3·6H2O混合加热制取无水 AlCl3,与盐类水 解有关,故B不选;亚铁离子不稳定,易被空气中的O2 氧化生成铁离子,且FeSO4·7H2O受热易分解,所以 不能直接蒸干FeSO4 饱和溶液来制备FeSO4·7H2O, 与盐类水解无关,故选C;NH4Cl与ZnCl2 溶液水解均 显酸性,可除去金属表面的锈,故D不选。] 11.C [A项,硫酸钡是强电解质,其在水中的溶解度比较 小,错误;B项,沉淀溶解平衡为动态平衡,错误;D项, 残留离子浓度小于10-5mol·L-1时,则认为该离子沉 淀完全,错误。] 12.C [A错,达到沉淀溶解平衡时,溶液中溶质离子浓度 保持不变,不一定相等;B错,氢氧化钙饱和溶液升高温 度,溶解度减小,沉淀溶解平衡向生成沉淀方向移动;C 对,室温下,食盐水中含有大量的氯离子,根据同离子 效应,氯化银的沉淀溶解平衡被破坏,平衡向左移动, 溶液中银离子浓度减小,氯化银在水中的溶解度大于 在食盐水中的溶解度;D错,硫酸钡达到的沉淀溶解平 衡为动态平衡,溶液中还含有硫酸根离子。] 13.D [若要产生沉淀,Q 应大于Ksp,因为等体积混合,所 以体积加倍,混合时浓度减半。设所用CaCl2 溶液的浓 度为xmol·L-1,则2×10 -4 2 × x 2>2.8×10 -9,求得x >5.6×10-5。] 14.B [生成硫化亚铁沉淀的最小c(Fe2+)= Ksp(FeS) c(S2-) = 6.3×10-18 0.01 mol ·L-1=6.3×10-16mol·L-1;生成硫 化 铜 沉 淀 需 要 的 最 小 c(Cu2+ )= Ksp(CuS) c(S2-) = 6.3×10-36 0.01 mol ·L-1=6.3×10-34mol·L-1;生成硫 化 锌 沉 淀 需 要 的 最 小 c(Zn2+ )= Ksp(ZnS) c(S2-) = 1.6×10-24 0.01 mol ·L-1=1.6×10-22 mol·L-1。所以 沉淀的先后顺序为Cu2+、Zn2+、Fe2+。] 【探究·一举突破】 探究路径 (1)SO2 将 MnO2 还原为 MnSO4,故“浸出” 过程中 MnO2 转化为 Mn2+ 的离子方程式为 MnO2+ SO2􀪅􀪅SO2-4 +Mn2+。(2)调节pH至5~6,由氢氧化 物完全沉淀时的pH可知,铁离子、铝离子转化为沉淀, 则滤渣1为Fe(OH)3、Al(OH)3,除杂过程中不能引入 新杂质,所以可加氧化钙或氧化镁调节溶液的pH。(3) 氟化锰是难溶物,书写离子方程式用化学式形式,反应 的离子方程式是 MnF2(s)+Mg2+(aq)􀜩􀜨􀜑 Mn2+(aq)+ MgF2 (s);K = c(Mn2+) c(Mg2+) =c (Mn2+)·c2(F-) c(Mg2+)·c2(F-) = Ksp(MnF2) Ksp(MgF2) =5.3×10 -3 7.4×10-11 ≈7.2×107。(4)MnSO4 是强 酸弱碱盐,水解使溶液呈酸性,离子方程式为 Mn2++ 2H2O􀜩􀜨􀜑 Mn(OH)2+2H+。 参考答案 (1)MnO2+SO2􀪅􀪅SO2-4 +Mn2+ (2)Al(OH)3、Fe(OH)3 ab (3)MnF2(s)+Mg2+(aq)􀜩􀜨􀜑 Mn2+(aq)+MgF2(s) 7.2×107 (4)Mn2++2H2O􀜩􀜨􀜑 Mn(OH)2+2H+ 【综合·一练到底】 解析 (2)HC2O-4 电离生成C2O2-4 ,HC2O-4 水解生成 H2C2O4,由 KHC2O4 溶液的pH 为4.8可知,HC2O-4 的电 离 程 度 大 于 其 水 解 程 度,故 KHC2O4 溶 液 中 c(C2O2-4 )大于c(H2C2O4)。(3)在配制Cu(NO3)2 溶液 时,Cu2+ 会 发 生 水 解:Cu2+ +2H2O􀜩􀜨􀜑 Cu(OH)2+ 2H+,故常将Cu(NO3)2 固体先溶于较浓的硝酸中,再 用蒸馏水稀释 到 所 需 的 浓 度,以 此 抑 制 Cu2+ 的 水 解。 (4)碳酸氢钠溶液中碳酸氢根离子的水解程度大于其电 离程度,溶液显碱性,水解离子方程式为 HCO-3 +H2O 􀜩􀜨􀜑 H2CO3+OH-;硫酸铝是强酸弱碱盐,Al3+ 水解使 溶液呈酸性,水解离子方 程 式 为 Al3+ +3H2O􀜩􀜨􀜑 Al (OH)3+3H+;碳酸氢钠和硫酸铝在水溶液中能发生相 互促进的水解反应,生成二氧化碳和氢氧化铝,离子方 程式为3HCO-3 +Al3+􀪅􀪅Al(OH)3↓+3CO2↑。 答案 (1)c(NH+4 )>c(SO2-4 )>c(H+)>c(OH-) (2)大于 (3)抑制Cu2+的水解 (4)HCO-3 +H2O􀜩􀜨􀜑 H2CO3+OH- Al3+ +3H2O 􀜩􀜨􀜑 Al(OH)3+3H+ 3HCO-3 +Al3+􀪅􀪅Al(OH)3↓ +3CO2↑ 【选做·一飞冲天】 解析 (1)对于正反应放热的可逆反应,升高温度,平衡 逆 向 移 动,平 衡 常 数 减 小,b 项 错 误;温 度 不 变, CH3COOH的电离平衡常数不变,c项错误。(2)水的离 子积Kw=1.0×10-12,Na2CO3 溶液的水解常数 Kh1= c(HCO-3)·c(OH-) c(CO2-3 ) =2.0×10-3,当溶液中c(HCO-3 )∶ c(CO2-3 )=2∶1时,c(OH-)= 2.0×10-3 2 mol ·L-1= 1.0×10-3mol·L-1,则c(H+)= Kw c(OH-) =1.0×10 -12 1.0×10-3 mol·L-1=1.0×10-9mol·L-1,即该溶液的pH=9。(3)根 据题干信息可知,该温度下1mol·L-1NH4Cl溶液的水解平 衡常数Kh= Kw Kb =1.0×10 -14 1.8×10-5 ≈5.56×10-10,又根据水解平衡 常数表达式可知Kh= c(NH3·H2O)·c(H+) c(NH+4) ≈c 2(H+) c(NH+4) ,则 c(H+)= 5.56×10-10 mol·L-1≈2.36×10-5mol·L-1。 (4)由 Ka= c(H+)·c(HSO-3) c(H2SO3) ,代 入 数 据 得c(H2SO3)= 0.01mol·L-1。 答案 (1)ad (2)9 (3)2.36×10-5 (4)0.01mol·L-1 第八周 原电池和化学电源 【考点·一应俱全】 1.C [原电池中的电解质不一定处于液态,也可以是固态或糊 状物,A正确;金属活动性顺序中,排在前面的金属不一定总 是作负极,排在后面的金属也不一定总是作正极,例如铁、铜 和浓硝酸构成的原电池中铁是正极,铜是负极,C错误;原电池 中负极总是失去电子,发生氧化反应,正极总是得到电子,发 生还原反应,D正确。] 2.A [金属活动性:Cu>Ag,Cu为负极,失去电子,Cu-2e- 􀪅􀪅Cu2+,①正确;Ag为正极,得到电子,Ag++e-􀪅􀪅Ag, ②正确;电子经外电路流向银电极,电流由银电极流向铜电 极,③错误;取出盐桥不能形成闭合回路,不能构成原电池, ④错误。] 3.C [加入少量ZnSO4 固体,不会改变反应物的浓度,不会改变 反应速率,故A不选;加水,溶液的体积增大,反应物的浓度减 小,反应速率减小,故B不选;加入少量CuSO4 固体,会发生反 应置换出铜,形成原电池,使反应速率加快,故C选;浓硫酸在 常温下使铁钝化,D不选。] 4.D [装置甲中A不断溶解,则A为负极,B为正极,A错误;装 置乙中C的表面有红色固体析出,则C为正极,B为负极,外 电路中电流方向:C→B,B错误;装置丙中A上有气泡产生,则 A为正极,D为负极,溶液中SO2-4 向D移动,C错误。] 5.D [常见的化学电源:碱性干电池、蓄电池、燃料电池,可以将 化学能转化为电能,而太阳能电池是将太阳能转化为电能的 装置,不是化学电源。] 6.A [原电池中发生的可逆反应达到平衡时,正、逆反应速率相 等,各物质的浓度不变,不再有电流产生,A错误;铅酸蓄电池 的缺点是比能量(单位质量所蓄电能)低,十分笨重,对环境腐 蚀性强,循环使用寿命短,B正确;碱性锌锰电池中负极反应更 充分,比能量比普通锌锰电池高,C正确;燃料电池为一种把燃 料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置,能量转化率 高,活性物质由外界加入,可实现连续不间断供电,D正确。] 7.C [由所给的电池总反应式可知,电池工作时,Zn失去电子, MnO2 得到电子,每有1molZn参加反应,则会有2mol电子 从负极经外电路流向正极;正极反应为MnO2+H2O+e-􀪅􀪅 MnO(OH)+OH-;外电路中每通过0.2mol电子,Zn的质量 理论上减少6.5g。] 8.B [该原电池中,Al元素化合价由0价升高为+3价,发生氧 化反应,所以Al为负极,Ag2O为正极,A、C正确;放电时,电 子从负极沿导线流向正极即电子由Al极通过外电路流向 Ag2O极,B错误;放电时,电解质溶液中阴离子向负极移动,即 溶液中的OH-向Al极迁移,D正确。] 9.C [a连接Pb电极,发生PbSO4 →Pb的还原反应(阴极),a 是电源负极,A错误;K连接M时,该装置为充电过程,两个电 极上分别生成Pb和PbO2,B错误;由放电总反应PbO2+Pb+ 2H2SO4􀪅􀪅2PbSO4+2H2O可知,每消耗2molH2SO4,转移 2mole-,C正确;放电时,PbO2 的电极反应式为PbO2+4H+ +SO2-4 +2e-􀪅􀪅PbSO4+2H2O,D错误。] 10.C [该充电电池中活泼金属Fe失去电子,为负极,Ni2O3 为 正极,因为放电时电极产物为氢氧化物,可以判断电解质溶 液为碱性溶液,A正确;放电时,负极铁失去电子生成Fe2+, 因为电解质溶液为碱性溶液,所以负极反应为Fe+2OH-- 2e-􀪅􀪅Fe(OH)2,B正确;放电时正极反应为Ni2O3+3H2O +2e-􀪅􀪅2Ni(OH)2+2OH-,C错误、D正确。] 11.B [电池负极失去电子发生氧化反应,A错误;在氢氧燃料 电池中,由于燃料及氧化剂在装置外,可以不断补充,因此该 电池能够连续使用,B正确;正极附近溶液的pH增大,C错 误;未说明H2 所处的外界条件,因此不能根据其体积大小确 定其物质的量,也就不能计算反应过程中转移电子的数目,D 错误。] 12.A [该电池的a极上氢气失电子生成氢离子,发生氧化反 应,故A正确;电解质溶液呈酸性,正极反应为O2+4e-+ 4H+􀪅􀪅2H2O,故B错误;在原电池中阳离子向正极移动,即 氢离子通过质子交换膜移动到正极b,故C错误;电池中存在 化学能转化为热能的能量转化,则化学能不可能100%转化 为电能,故D错误。] 13.D [根据总反应2CH3OH+3O2+4OH-􀪅􀪅2CO2-3 + 6H2O可知,O元素的化合价降低,通入氧气的电极为 原电池的正极,发生还原反应,故 A正确;根据总反应 可知,该电池使用一段时间后溶液pH变小,故B正确; 碳元素的化合价升高,甲醇为原电池的负极,发生氧化 反应,在碱性环境下,负极反应式为CH3OH-6e- + 8OH-􀪅􀪅CO2-3 +6H2O,故C正确;没有注明气体存在 的状态,无法计算气体的体积,故D错误。] 14.C [常 温 下,负 极 反 应 式:CH4+4CO2-3 -8e- 􀪅􀪅 5CO2+2H2O,1mol甲烷参加反应,转移的电子的物 质的量为8mol,正极反应 式:O2+4e- +2CO2 􀪅􀪅 2CO2-3 ,需要通入2molO2,故 A、B、D正确;总反应为 燃料和氧气反应,所以使用过程中不需补充CO2-3 ,故 C错误。] 【探究·一举突破】 探究路径 Na2CO3 溶液水解溶液呈碱性,铁屑加入 10% Na2CO3 溶液可以去除表面油污,用水清洗干净后 加入一定量的3mol·L-1H2SO4 溶液,反应完成后可得 FeSO4 溶液,向反应后溶液中加入(NH4)2SO4 固体制得 混合溶液,蒸发浓缩,冷却至室温析出莫尔盐。 解析 (1)Na2CO3 溶液水解溶液呈碱性:CO2-3 +H2O 􀜩􀜨􀜑 HCO-3 +OH-;(2)“步骤ⅱ”中,少量碳粉,可以铁 和电解质溶液形成原电池,以加快反应速率;反应完成 后无气泡产生;加热使温度保持85℃左右,一般采取的 加热方式是水浴加热;(3)若蒸干溶剂则析出的莫尔盐 加热时会失去结晶水;莫尔盐不溶于乙醇,可用乙醇洗 涤;(4)根 据 反 应5Fe2+ +MnO-4 +8H+ 􀪅􀪅5Fe3+ + Mn2++4H2O,100mL溶液中含亚铁离子物质的量:n (Fe2+)=5n(MnO-4 )=0.05mol·L-1×0.024L×5×4 =0.024mol,纯度:0.024mol×392g ·mol-1 10g ×100% =94.08%;(5)①若待测液在空气中放置时间较长,亚 铁离子被氧化,消耗标准液体积偏小,会导致产品的纯 度偏小;②若滴定前仰视读数,滴定后俯视读数,标准液 体积消耗偏大,会导致产品的纯度偏大。 参考答案 (1)CO2-3 +H2O􀜩􀜨􀜑 HCO-3 +OH- (2)与铁和电解质溶液形成原电池,以加快反应速率 无气泡冒出 水浴加热 (3)若蒸干溶剂则析出的莫尔盐加热时会失去结晶水 乙醇 (4)94.08% (5)①偏小 ②偏大 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 — 73 — — 76 — 【综合·一练到底】 解析 原电池的形成条件:①相对活泼的金属与电解质 溶液发生自发的氧化还原反应,②有活动性不同的两个 电极,③两电极插入电解质溶液中,④两极用导线相连 形成闭合回路。 答案 (1)电流表指针不偏转 (2)锌片溶解,锌片上有 气泡产生 (3)无明显现象 (4)铜片上有大量气泡产 生,锌片上没有气泡或有少量气泡,锌片溶解 (5)有电 子从锌片经导线向铜片移动 (6) 【选做·一飞冲天】 解析 (1)原电池中电流方向是由正极b流向负极a。 (2)由于负极材料Li是活泼的金属,能够与水发生反应, 所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂。 答案 (1)b a (2)否 电极Li是活泼金属,能与水反应 (3)MnO2+e-+Li+􀪅􀪅LiMnO2 第九周 电解池和电解原理综合应用 【考点·一应俱全】 1.D [电解池中阳极若为活泼金属,在反应中失去电子而 被氧化,D错误。] 2.B [根据题图知,该装置有外接电源,属于电解池,根据 电子流向知,c是负极,d是正极,a是阴极,b是阳极,电 解时,电解质溶液中阳离子向阴极移动,阴离子向阳极 移动,则Q离子是阳离子,P离子是阴离子,故B正确。] 3.B [装置①右侧石墨电极为阳极,阳极是 H2O电离出 的OH-放电,阳极的电极反应为2H2O-4e-􀪅􀪅O2↑ +4H+;装置②中Cu作正极,正极上H+被还原,电极反 应为2H++2e-􀪅􀪅H2↑,B正确;装置①中相当于电解 水,硫酸浓度增大;装置②中消耗 H+,硫酸浓度减小,C 错误;电解池工作时,阳离子向阴极移动,原电池中阳离 子向正极移动,D错误。] 4.C [用惰性电极电解硫酸、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液 的实质是电解水,浓度增大,硫酸溶液的pH减小,氢氧 化钠溶液的pH增大,硫酸钠溶液的pH不变;电解氯化 钠溶液时生成氢氧化钠,溶液的pH增大。] 5.C [用惰性电极电解CuCl2 溶液时,阴极析出Cu,阳极 生成Cl2,要使溶液复原应加入适量CuCl2,A错误;用惰 性电极 电 解 AgNO3 溶 液 时,阴 极 析 出 Ag,阳 极 生 成 O2,要使溶液复原应加入适量 Ag2O,B错误;用惰性电 极电解H2SO4 溶液时,阳极生成O2,阴极生成 H2,相当 于电解水,要使溶液复原应加入适量水,C正确;用惰性 电极电解KCl溶液时,生成KOH、H2、Cl2,要使溶液复 原应通入适量HCl气体,D错误。] 6.C [因为Cu2+得电子能力强于H+,所以电解开始时阴 极有Cu析出,A错误;电解时阳极失电子,B错误;SO2-4 失电子能力弱于OH-,在水溶液中没有机会失电子,所 以整个电解过程中SO2-4 不参与电极反应,C正确;当电 路中通过电子的量超过0.2mol时,Cu2+ 在阴极放电完 成,此时阴极放电的离子为H+,D错误。] 7.D [得电子能力:H+>Na+,电解饱和食盐水阴极发生 反应:2H++2e-􀪅􀪅H2↑,故A正确;失电子能力:Cl- >OH-,阳极发生反应:2Cl--2e-􀪅􀪅Cl2↑,故C正 确;电解池中,总反应化学方程式为2NaCl+2H2O􀪅􀪅 2NaOH+Cl2↑+H2↑,所以电解过程中Na+ 的物质的 量不变且电解后溶液呈碱性,故B正确,D错误。] 8.D [电解食盐水时,阳极发生氧化反应,消耗 NaCl,则 应在阳极补充NaCl,故A正确;阴极生成OH-,且Na+ 向阴极移动,则产品烧碱溶液从阴极区Z处流出,故B 正确;未用离子交换膜时,阴极区混有NaCl,产品不纯, 而用离子交换膜时,只有 Na+ 向阴极移动,产品较为纯 净,故C正确;电解方程式为2NaCl+2H2O 电解 􀪅􀪅2NaOH +Cl2↑+H2↑,每转移 NA 个电子理论上可生成1mol 烧碱,故D错误。] 9.B [在金属表面镀银,应把镀件挂在电镀池的阴极,镀 层金属银作阳极,电镀液是含有银离子的溶液,AgCl溶 解度太小,不适合作电镀液,硝酸银溶液满足条件,故B 正确。] 10.A [在铁片上镀锌时,铁片作电解池的阴极,与电源负 极相连,①错误;锌片作电解池的阳极,和电源正极相 连,②正确;在铁片上发生的反应是Zn2++2e-􀪅􀪅Zn, ③正确;在锌片上发生的反应是Zn-2e-􀪅􀪅Zn2+,④ 错误;电解质溶液为含锌离子的溶液,不能用FeSO4 溶 液,需用ZnSO4 溶液,⑤错误、⑥正确。] 11.D [由于粗铜中含有Zn和Ag,在电解过程中阳极先 是锌失去电子,然后是铜失去电子,Ag形成阳极泥;而 阴极一直是铜析出。在电解过程中,两极得失电子相 等,所以溶解的锌和铜的物质的量之和等于析出的铜 的物质的量,A、B正确,但由于 M(Zn)>M(Cu),且还 有一部分Ag形成阳极泥,所以阳极减少的金属的质量 大于 阴 极 析 出 铜 的 质 量,即b<x,C 项 正 确、D 项 错误。] 12.C [铝土矿的主要成分是Al2O3,可用石墨作电解池的 阴、阳极电解熔融氧化铝冶炼铝,A正确;Al2O3 的熔点 较高,加入冰晶石和氟化钙可降低氧化铝的熔点,B正 确;氯化铝是共价化合物,熔融状态下不导电,无法电 解,C错误;用石墨电极电解熔融氧化铝,高温下阳极生 成的氧气能氧化碳生成CO、CO2,则冶炼过程中,阳极 材料可能会因不断被消耗而需要定期更换,D正确。] 13.C [由4NaOH(熔融)􀪅􀪅4Na+O2↑+2H2O可知, 阳极OH- 放电生成O2 和 H2O,电极反应式为4OH- -4e-􀪅􀪅2H2O+O2↑,A错误;Na的还原性强于Fe, 但Na的沸点比Fe低得多,盖·吕萨克法制钠利用了 Fe与Na的沸点差异,B错误;由电解原理可知,戴维法 制取4molNa时转移4mol电子,但盖·吕萨克法制 取4molNa时转移8mol电子,则转移的电子总数不 同,C正确;用电解熔融氯化钠法制钠时,铁为阳极时, 阳极上Fe放电,D错误。] 14.D [电解精炼铜时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,则电极 A为粗铜,电极B为纯铜,A正确;阴极反应式为Cu2+ +2e-􀪅􀪅Cu,当电路中通过1mol电子时,生成0.5 molCu,即生成32gCu,B正确;根据电解原理,SO2-4 向阳极移动,C正确;阳极泥是阳极区产物,所以膜 A 为过滤膜,阻止阳极泥及杂质进入阴极区,膜B为阳离 子交换膜,D错误。] 【探究·一举突破】 探究路径 (1)电解过程中阳极发生氧化反应,溶液中 的氯离子放电生成氯气:2Cl--2e-􀪅􀪅Cl2↑,氯气溶 于水,溶液可能呈绿色。(2)阳极生成了氯气,但阳极附 近溶液仍为蓝色,说明不是生成氯气的缘故。(3)①根 据信息,取电解后绿色溶液2mL,加20mL水稀释,静 置5分钟后溶液中产生白色沉淀,说明电解后的绿色溶 液中存在[CuCl2]-,故a的目的是证明在上述实验条件 下,电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]-。③c的步骤就 是证明电解时阴极附近生成[CuCl2]- 是导致溶液变绿 的原因,因此操作及现象为加入CuCl2 蓝色溶液,直至 溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同。 参考答案 (1)Cl2 2Cl--2e-􀪅􀪅Cl2↑ (2)阳极附近溶液仍为蓝色 (3)①证明在上述实验条件下,电解后的绿色溶液中存 在[CuCl2]- ②Cu2++4Cl-+Cu △ 􀪅􀪅2[CuCl2]- ③ 加入CuCl2 蓝色溶液,直至溶液颜色与电解后绿色溶液 基本相同 【综合·一练到底】 解析 (1)通入氢气的电极为负极;由于电解质溶液是 碱性的,所 以 该 电 极 反 应 式 为 H2-2e- +2OH-􀪅􀪅 2H2O。(2)由于铁电极与电源的负极连接,所以铁电极 为阴极,石墨电极为阳极;反应一段时间后,在乙装置中 滴入酚酞溶液,溶液中的水电离出的 H+ 在阴极(铁电 极)放电,破坏了附近的水的电离平衡,该区域的溶液呈 碱性,因此铁极区的溶液变红。(3)因为粗铜中的锌等 活动性比Cu强的杂质金属优先失去电子,而得到电子 的只有Cu2+,所以丙装置中反应一段时间,硫酸铜溶液 的浓度会减小;精铜电极上的电极反应式为Cu2++2e- 􀪅􀪅Cu。 答案 (1)负极 H2-2e-+2OH-􀪅􀪅2H2O (2)阳极 铁极 (3)减小 Cu2++2e-􀪅􀪅Cu 【选做·一飞冲天】 (1)①3Cl2+8OH-+2NO􀪅􀪅2NO-3 +6Cl-+4H2O ②次氯酸钠在酸性条件下氧化能力增强 (2)①A 阳 ②NO2-e-+H2O􀪅􀪅NO-3 +2H+ (3)2NO-2 + 8H++6e-􀪅􀪅N2↑+4H2O 第十周 原子结构与核外电子排布的表示方法 【考点·一应俱全】 1.D [每一能层含有的能级数与其能层数相等,则n=3 时,能层数为3,则有3s、3p、3d能级,不存在3f,从n=4 时开始出现f能级,故选D。] 2.B [能级按照s、p、d、f…的顺序,最多可容纳的电子数 依次为1、3、5、7…的2倍,所以nd能级最多可容纳的电 子数为2×5=10。] 3.C [A项,M能层有s、p、d共3个能级,最多容纳18个 电子;B项,3d能级最多容纳10个电子,从N能层开始 有f能级,最多容纳14个电子,不存在3f能级;C项,每 个能层都从s能级开始,且s能级最多容纳2个电子;D 项,K能层只有s能级,不含有p能级。] 4.C [同一原子处于激发态时能量较高,较不稳定,A、B 不正确;原子光谱分为吸收光谱和发射光谱,电子从基 态跃迁到激发态时,也会产生原子光谱,D不正确。] 5.B [E(3d)<E(4p),故电子由3d能级跃迁至4p能级 时,吸收能量,形成吸收光谱。] 6.C [某基态原子部分核外电子排布式为3d64s2,符合构 造原理中电子填入能级的顺序,故B正确;绝大多数基 态原子的核外电子排布都遵循构造原理,但也有少数例 外,如Cu、Cr等,故C错误;根据构造原理可知,随着核 电荷数递增,电子并不总是填满一个能层后再开始填入 下一个能层,即能级交错现象,故D正确。] 7.C 8.D 9.D [p能级有3个轨道,沿x、y、z轴三个不同的方向延 伸,3px 所代表的含义是第三能层沿x 轴方向伸展的p 轨道。] 10.D [H原子的2s轨道能量低于3p轨道,A错误;每个 能层最多能容纳2n2 个电子,所以能层n=4的原子轨 道最多可容纳32个电子,B错误;所有的p能级都含有 3个轨道,所以随着能层序数的增加,p能级原子轨道 数不变,C错误;所有的s轨道电子云轮廓图都是球形, 所以锂原子的2s与5s轨道皆为球形,D正确。] 11.C [Ti的核电荷数为22,核外电子数也为22,共分布 在四个电子层上,其原子结构示意图为 ,A 正确;根 据 构 造 原 理,Ti的 核 外 电 子 排 布 式 为 1s22s22p63s23p63d24s2,简 化 电 子 排 布 式 为 [Ar] 3d24s2,B、D正确;根据洪特规则可知,基态原子中填入 简并轨道的电子总是先单独分占,且自旋平行,3d轨道 电子自旋方向错误,C错误。] 12.B [根据洪特规则可知,填入简并轨道的电子应先单 独分占,且自旋平行,正确的基态O原子价层电子轨道 表示式为↑↓ 2s ↑↓ ↑ ↑ 2p ,A错误;基态Fe原子价层电 子排布为3d64s2,轨道表示式为↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ 3d ↑↓ 4s , B正确;根据泡利原理可知,基态Si原子价层电子轨道 表示式的3s能级中电子应该自旋相反,正确的为↑↓ 3s ↑ ↑ 3p ,C错误;原子轨道处于半充满状态时,体系 的能量 较 低,正 确 的 基 态 Cr原 子 价 层 电 子 排 布 为 3d54s1,而不是3d44s2,轨道表示式为 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 3d ↑ 4s ,D错误。] 13.B [由题意知,该元素原子的价层电子排布为4d15s2, 则其 基 态 原 子 的 电 子 排 布 式 为1s22s22p63s23p63d10 4s24p64d15s2。A项,该 元 素 原 子 处 于 能 量 最 低 状 态 时,原子中只有4d1 中的1个未成对电子,错误;B项, 由核外电子排布式可知该元素原子有5个电子层,正 确;C项,M层共有18个电子,错误;D项,原子最外层 有2个电子,错误。] 14.C [基态原子中,填入简并轨道的电子总是先单独分 占,且自旋平行,选项给出的轨道表示式违反了洪特规 则,A不符合题意;同一原子轨道中的两个电子自旋相 反,选项给出的轨道表示式违反了泡利原理,B不符合 题 意; 基 态 K 原 子 的 电 子 排 布 式 为 1s22s22p63s23p64s1,选项给出的电子排布式错误,违反 能量最低原理,C符合题意;基态Cu原子的电子排布 式为[Ar]3d104s1,不符合构造原理,是洪特规则的特 例,D不符合题意。] 【探究·一举突破】 探究路径 由题意可知,A为 H,B为Cl,C为O,D为 K,E为Ar。(2)由 H、Cl、O、K中的三种元素组成的化 合物可以是酸,如 HClO、HClO2、HClO3、HClO4;也可 以是碱,如KOH;还可以是盐,如KClO、KClO2、KClO3、 KClO4 等。(3)A的单质为 H2,可以通过电解水、电解 KOH溶液或K和水反应等方法来制取。(4)对太阳光 进行光谱分析,便可确定太阳光中所含元素的种类。 参考答案 (1)① ②↑↓ 1s ↑↓ 2s ↑↓ ↑ ↑ 2p 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 — 75 — — 30 — 第八周 原电池和化学电源 (时间:45分钟 满分:100分) 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀤌 􀤌 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀤌 􀤌 􀦌 􀦌 􀦌􀦌 周推好题 第14题。该题以内重整碳酸盐燃料电池(熔融Li2CO3 和K2CO3 为电解质)的工作 原理信息的形式考查燃料电池,题目设置新颖,紧扣原理,对学生的理解和应用能力要求较高, 值得推荐。 一、选择题(本题包括14小题,每小题4分,共56分,每小题只有一个选项符合题目要求) 【考点·一应俱全】 考点一 原电池的工作原理 1.下列关于原电池的叙述错误的是 ( ) A.原电池中的电解质不一定处于液态 B.若欲使原电池处于工作状态,必须使其与外电路形成闭合回路 C.金属活动性顺序中,排在前面的金属总是作负极,排在后面的金属总是作正极 D.负极总是发生氧化反应,正极总是发生还原反应 2.用铜片、银片、CuSO4 溶液、AgNO3 溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3 的 U形管)构成一个原电池。下列有关该原电池的叙述正确的是 ( ) ①铜电极的质量减少 ②正极反应为Ag++e-􀪅􀪅Ag ③在外电路中,电 流由铜电极流向银电极 ④实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作 A.①② B.②③ C.②④ D.③④ 考点二 原电池工作原理的应用 3.下列方法可以加快铁和稀硫酸的反应速率的是 ( ) A.加入少量ZnSO4 固体 B.加入少量水 C.加入少量CuSO4 固体 D.用98%的浓硫酸代替稀硫酸 4.用A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验,下列叙述正确的是 ( ) 实验装置 甲 乙 丙 实验现象 A不断溶解 C的表面有红色固体析出 A上有气泡产生 A.装置甲中的B金属是原电池的负极 B.装置乙中,外电路中电流的流向为B→C C.装置丙中溶液里的SO2-4 移向A D.四种金属的活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C 考点三 化学电源概述 5.下列电池不属于化学电源的是 ( ) A.碱性干电池 B.铅酸蓄电池 C.燃料电池 D.太阳能电池 6.下列说法不正确的是 ( ) A.原电池中发生的可逆反应达到平衡时,该电池仍有电流产生 B.铅酸蓄电池的缺点是比能量低、笨重 C.普通锌锰电池与碱性锌锰电池的比能量不同 D.燃料电池能量转化率高,活性物质由外界加入,可实现连续不间断供电 考点四 一次电池 7.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾为电解 质,电池总反应式为Zn+2MnO2+2H2O􀪅􀪅Zn(OH)2+2MnO(OH)。下列说法错误的是 ( ) A.电池工作时,锌失去电子 B.电池正极反应式为 MnO2+H2O+e-􀪅􀪅MnO(OH)+OH- C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极 D.外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减少6.5g 8.鱼雷采用Al-Ag2O动力电池,以溶有氢氧化钾的流动海水为电解质溶液,电池反应为2Al+ 3Ag2O+2KOH+3H2O􀪅􀪅6Ag+2K[Al(OH)4],下列说法错误的是 ( ) A.Ag2O为电池的正极 B.电子由Ag2O极经外电路流向Al极 C.Al在电池反应中被氧化 D.溶液中的OH-向Al极迁移 考点五 二次电池 9.铅酸蓄电池是常见的二次电池,已知充电时电池总反应为2PbSO4+ 2H2O􀪅􀪅PbO2+Pb+2H2SO4,其内部简易结构如图所示。下列说法 正确的是 ( ) A.a是电源正极,b是电源负极 B.K连接 M时,两个电极都有PbSO4 生成 C.放电时,每转移0.5mole-,消耗0.5molH2SO4 D.放电时,PbO2 电极的电极反应式为PbO2+4H++2e-􀪅􀪅Pb2++2H2O 10.铁镍蓄电池又称爱迪生电池,电池的总反应为Fe+Ni2O3+3H2O 放电 充电􀜩􀜨􀜑 Fe(OH)2+2Ni(OH)2, 下列有关该电池的说法不正确的是 ( ) A.电池的电解质溶液为碱性溶液,正极为Ni2O3,负极为Fe B.电池放电时,负极反应为Fe+2OH--2e-􀪅􀪅Fe(OH)2 C.电池放电过程中,正极附近溶液的酸性增强 D.电池放电时,正极反应为Ni2O3+3H2O+2e-􀪅􀪅2Ni(OH)2+2OH- 考点六 氢氧燃料电池 11.氢氧燃料电池可以应用在宇宙飞船上,下列说法正确的是 ( ) A.电池负极发生还原反应 B.电池可以连续使用 C.正极附近溶液的pH减小 D.消耗5.6L氢气时转移的电子数为0.5NA 12.第16届海南国际车展上展出了中国研制的新型燃料电池汽车,该车 装有“绿色心脏”———质子交换膜燃料电池。某种质子交换膜燃料电 池如图所示。下列说法正确的是 ( ) A.该电池的a极发生氧化反应 B.正极反应为O2+4e-+2H2O􀪅􀪅4OH- C.质子(H+)通过质子交换膜移动到a极 D.该燃料电池的能量转化率可达到100% — 29 — — 32 — 考点七 有机化合物燃料电池 13.甲醇燃料电池在碱性条件下的电池反应为2CH3OH+3O2+4OH-􀪅􀪅2CO2-3 +6H2O。则下列 有关说法不正确的是 ( ) A.O2 在正极参与反应 B.该电池使用一段时间后溶液pH变小 C.负极反应为CH3OH-6e-+8OH-􀪅􀪅CO2-3 +6H2O D.每转移0.6mol电子,则消耗氧气的体积为3.36L 14.内重整碳酸盐燃料电池(熔融Li2CO3 和K2CO3 为电解质)的工作原理如图所示,下列说法不正 确的是 ( ) A.常温下,1mol甲烷参加反应正极需要通入2molO2 B.以甲烷为燃料气时,负极反应式为CH4-8e-+4CO2-3 􀪅􀪅5CO2+2H2O C.该电池使用过程中需补充CO2-3 D.空气极发生的电极反应式为O2+4e-+2CO2􀪅􀪅2CO2-3 二、非选择题(本题包括3小题,共44分) 【探究·一举突破】 探究主题 (16分)莫尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O,Mr=392]是一种重要的还原剂,不溶于乙醇,用途广 泛。某学习小组利用铁屑、稀硫酸和硫酸铵为原料设计如下实验制备少量的莫尔盐并测定其 纯度。 步骤ⅰ:称取铁屑,放入锥形瓶中,加入10% Na2CO3 溶液缓缓加热约10min,以去除表面的油污, 倒去碱液,用水清洗铁屑。 步骤ⅱ:向盛有过量铁屑和少量碳粉的锥形瓶中加入一定量的3mol·L-1H2SO4 溶液,加热,直 至反应基本完成,过滤,即得FeSO4 溶液。 步骤ⅲ:向上述FeSO4 溶液中加入(NH4)2SO4 固体制得混合溶液,蒸发浓缩,冷却至室温析出莫 尔盐,过滤,洗涤,干燥。 称取10.00g上述产品,配成100mL溶液,取出25.00mL置于锥形瓶中,用0.0500mol·L-1 KMnO4 标准溶液滴定,重复三次,消耗KMnO4 标准溶液的平均体积为24.00mL。已知该过程 中发生的反应为5Fe2++MnO-4 +8H+􀪅􀪅5Fe3++Mn2++4H2O。 探究问题: (1)“步骤ⅰ”中,Na2CO3 溶液能去除铁屑表面的油污,主要与 (用离子方程式表示)使溶液显碱性有关。 (2)“步骤ⅱ”中,少量碳粉的作用是 ;判断“反应基本 完成”的现象是 ;加热使温度保持85℃左右,一般采取的加热方式是 。 (3)蒸发浓缩时不能蒸干溶液,而要在有晶体析出时立刻停止加热,原因是 。洗涤剂最好选用 (填“冷水”或“乙醇”)。 (4)经计算,该产品的纯度为 %。 (5)判断下述操作对产品中莫尔盐纯度测定产生的影响。 ①若待测液在空气中放置时间较长,会导致产品的纯度 (填“偏大”或“偏小”,下同)。 ②若滴定前仰视读数,滴定后俯视读数,会导致产品的纯度 。 【综合·一练到底】 (14分)某同学在做原电池原理的实验时,有如下实验步骤: ①用导线将灵敏电流表的两端分别与纯净的锌片和铜片相连接(如图1); ②把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯中; ③把一块纯净的铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中; ④用导线把锌片和铜片连接起来后,再平行地插入盛有稀硫酸的烧杯中(如图2)。 回答下列问题: (1)实验步骤①中观察到的现象是 。 (2)实验步骤②中观察到的现象是 。 (3)实验步骤③中观察到的现象是 。 (4)实验步骤④中观察到的现象是 。 (5)通过实验步骤④该同学头脑中有了一个猜想,该猜想是 。 (6)为了证实该猜想,该同学又设计了第⑤步实验,请简要画出第⑤步实验的装置示意图。 【选做·一飞冲天】 (14分)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图 所示,其中电解质LiClO4 溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入 MnO2 中,生成LiMnO2。回答下列问题: (1)外电路的电流方向是由 (填字母,下同)极流向 极。 (2)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂? (填“是”或“否”),原因是 。 (3)电池b极反应式为 。 【错题重做】 错因 基础不牢 题意不明 思路不对 理解不够 分析不透 方法不对 根本不会 其他原因 题号 题号 题号 — 31 —