专题10 化学能与电能-【备战高考】备战2027高考化学母题题源同步练

专题10化学能与电能 考纲·题型解读 1.理解原电池原理，能判断电极名称、电子流向、电流方向。掌握电极反应和总反应的书写方法。 2.了解常见化学电源的工作原理，了解新型化学电源。 3.了解电解泡的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。 4.了解化学腐蚀及电化学腐蚀与一般腐蚀的区别，了解金属的防护方法。 5.电化学是高考的热点，试题以选择题居多，也有以填空、简答、实验、计算等形式命题。近年来，以大题考查电化学的试卷 在增多，应引起高度重视。 《十年高考母题题源揭秘 D.2Ag(ag)+Co(s)-2Ag(s)+Co2(ag) 题源1 原电池原理及其应用 解题模型1.1 原电池的工作原理 (1)定义：把化学能转化为电能的装置。 Cd(ag) ,①具有活动性不同的两个电极 (2)构成条件②具有电解质溶液 (③电极间构成闭合回路 (3)电极名称及电极反应（以铜锌原电池为例） 盐桥 Co(ag) Ag'(aa [解析]从两个原电池的电极可以判断出三种金属的活泼 电流计 盐桥 性关系为：Cd>Co>Ag,则氧化性关系为：Cd+<Co+<Ag, 根据氧化还原反应规律知A项错误。 [答案]A 硫酸锌 疏铜 [真题2](2022·广东)铜锌原电池（如图）工作时，下列叙 述正确的是 () 锌片：负极Zn-2e—Zn+（氧化反应) 铜片：正极Cu2++2e-Cu(还原反应) 盐桥（装有琼脂 -饱和KC1溶液) 总反应方程式：Zn十Cu+一Cu+Zn2+ 灯泡 规律总结：(1)电极反应：负极：电子流出的极，发生氧化反 应。正极：电子流入的极，发生还原反应。 (2)电子流向：从负极经导线流向正极。 (3)电解质溶液中离子的移动方向：阴离子移向负极， A.正极反应为：Zn-2e一Zn2+ 阳离子移向正极。 B.电池反应为：Zn+Cu+一一Zn++Cu (4)盐桥的作用：使电解质离子通过。 C.在外电路中，电于从负极流向正极 (5)应用：①加快氧化还原反应的速率：②比较金属活 D.盐桥中的K+移向ZnSO:溶液 动性强弱；③设计原电池。 [解析]本题考查原电池，意在考查考生对原池工作原理 的分析能力。该电池中Zn为负极，电极反应为：Zn一2e一 [真题1](2022·新课标)根据下图，可判断出下列离子方 Zn+;Cu为正极，电极反应为：Cu+十2e一Cu。A项错误。 程式中错误的是 电池总反应为：Zn十Cu+一Zn+十Cu,B项正确。原电池工作 A.2Ag(s)+Cd2+(aq)--2Ag+(aq)+Cd(s) 时，外电路中电子由负极流出经导线流向正极，C项正确；负极 B.Co2+(aq)+Cd(s)--Co(s)+Cd2+(aq) 上由于Zn放电，ZnS):溶液中Zn+的浓度增大，故盐桥中的 C.2Ag+(aq)+Cd(s)-2Ag(s)+Cd2+(aq) Cl移向ZnSO,溶液，D项错误。 ·77· [答案]BC 电池 电极反应 电池反应 解题模型1.2 次 4A1-12e-=4A13+ 海水电池 4A1+6HO+3), 原电池正、负极的判断方法 电 铝室气、海水C 30)2+6H2(0+12e =4Al(OH): 池 =12(0H (1)依据原电池两极材料：较活泼的金属作负极(K、 Ca、Na等太活泼不能作电极)；较不活泼金属或可导电的 Pb(s)+SO片-(aq) 非金属作正极。 2e-=PbS(),(s) 铅蓄电池 PbO+Pb (2)根据电流流向或电子流向：电流由正极经外电路流向 Pb H2SO. PbO2 (s)+4H+(aq) Pb()2 S0}(ag)+2e 0是 原电池的负极；电子则由负极经外电路流向原电池的正极。 -PbSO (s)+ 2PbSO:+2H2O) (3)根据电解质溶液中离子的移动方向：阳离子移向 次 2H2()(1) 原电池正极，阴离子移向原电池负极。 电 池 (4)根据原电池中反应类型：原电池的负极总是失电 H2 +20H- -2e 子，发生氧化反应，其正极总是得电子，发生还原反应。 镍氢电池 =2H2O 2NiO(OH)+H2 H2OH- 2NiO((O)H)+2HO电 (5)根据现象判断：电极质量减小的一极是负极，电极 NIOCOH +2e 2Ni(OH) 电2Ni(OH, 增重或有气泡放出的一极是正极。 +2)H 2H2-4e [真题3](2020·重庆)如下图所示，将紧紧缠绕不同金属 氢氧燃料电池 =4H2) 2H2+()2 的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCI的琼脂热溶 H2OH-O2 )2+2H20+4e 2H2O 液，冷却后形成琼胶（离于在琼胶内可以移动），下列叙述正确的是 燃 =4(0H 电 2CH OH +160H 池 甲醇燃料电池 12e 2C() 2CH:OH 30 CH OH +12H() +40H- OH-O2 3(02+6H2(0)+12e 2CO3+6H() 铁钉 铁钉1 120H [真题4幻(2021·广东)可用于电动汽车的铝一空气燃料 b 电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负 A.a中铁钉附近呈现红色 极，空气电极为正极。下列说法正确的是 () B.b中铁钉上发生还原反应 A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为 C.a中铜丝上发生氧化反应 O:+2H2O+4e--4OH D.b中铝条附近有气泡产生 B.以NaOH溶液为电解液时，负极反应为AI+3OH [解析]铁铜形成的原电池铁作负极，铁铝形成的原电池 AI(OH)3￥ 铁作正极，中铁被氧化，正极铜丝周围氧气得电子发生还原反 C.以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的 pH保持不变 应，生成氢氧根离子使酚酞变红，b中铁钉上氧气得电子发生还 D.电池工作时，电于通过外电路从正极流向负极 原反应，生成氢氧根离子使酚酞变红，铝条失电子变为铝离子， [解析]以NaCI溶液为电解液时，负极反应为Al一3e 无气泡生成。 A13+,正极反应为O2十4e+2H2O一一4OH；以NaOH [答案]B 为电解质时，负极反应为A1-3e+4O日一A1O2+2H2O, 题源2 化学电源 正极反应为O:十4e+2HO一4OH,电池总反应为4A1+ 3O,+4OH一一4A1O2+2HO,反应过程中，OH不断消耗， 溶液p日降低。电池工作时，电子通过外电路从负极流向正极。 解题模型2.1 综上所述，正确的为A项。 常见的化学电源 [答案]A 电池 电极反应 电池反应 [真题5](2022·浙江)Li-A1/FeS电池是一种正在开发 Zn+20H-- 2e Zn+2MnO2 的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li+FeS+2e -Zn(()H)2 锌锰碱性电池 2H20= 一LiS+Fe,有关该电池的下列说法中正确的是 2Mn(O2+2H20+ Zn KOH Mn()2 2MnO(OH)+ 2e- =2MnO(()H) A.Li一A1在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价 次 Zn(OH)2 +20H 为+1价 B.该电池的电池反应式为：2Li+FeS一LiS+Fe 池 Zn+2()H-2e 锌银电池 Zn(H,( Zn+Ag2 O+H C.负极的电极反应式为：Al-3e一A1+ Zn KOH Ag2O Agz ()+H2 ()+2e- -Zn (OH)2 D.充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S+Fe一2e一 -2Ag =2Ag+20H 2Li+FeS [解析]从组成材料看，负极应该是单质锂，电极反应为： 78· Li-e一Li计，A、C项不正确；充电时，阴极即为原电池的负 出PbO2,电解质溶液为H2S),,此时可以形成铅蓄电池，d电极 极，但是反应恰好相反：Li+十e一Li,D项不正确。 作正极，D项正确。 [答案]B [答案]C 解题模型2.2 题源3 电解原理 电极反应式的书写方法 解题模型3.1 书写电极反应式时，要根据电极材料、电解质溶液分 析电极反应和电极产物，写出电极反应式，还要注意电子 电解原理 守恒。 (1)电解 (])负极为活泼金属时，一般失去电子形成可溶性稳 在直流电作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化 定价态阳离子进入溶液，或进一步与电解质溶液发生反 反应和还原反应的过程叫电解。将电能转化成化学能的 应；若为燃料电池，负极一般不参与反应，可燃气体失去电 装置叫电解池。 子，生成稳定的氧化产物，或进一步与电解质溶液反应。 (2)原电池、电解池原理的比较 (2)正极上，一般是溶液中氧化性最强的微粒获得电 原电池 电解池 子被还原，生成稳定的还原产物，或进一步与电解质溶液 ① 两种活泼性不同的电极 反应。 金属或石墨均可作电极 材料 (3)正、负两极反应式在得失电子数目相等的前提下， -般 相加可得电池反应总方程式。 组成 ② 两电极用导线连接（或 直接接触) 外接直流电源 注意：①当两种金属作电极时，若有一金属能与电解质溶 条件 液自发进行反应，则该金属一定作负极；若两金属都能与 两电极插在电解质溶液两电极插在同一电解质溶 电解质溶液反应，或都不反应时，相对活泼的金属应作原 ③ 中（或闭合回路） 液中（或熔融状态） 电池的负极。 电极材料活泼性差异 与外电源的连接方式 ②对于二次电池的充电反应的电极反应式，正好是该 电极确定 电极放电反应的逆反应。 的依据、方 负极—较活泼金属 阳极—一与电源正极相接 ③燃料电池电极反应书写注意在酸性、中性、碱性环 法和名称 正极一较不活泼材料 阴极—与电源负极相接 境中的区别。在正、负极上发生的电极反应不是孤立的， 它往往与电解质溶液紧密联系。如氢氧燃料电池有酸式 负极 正极 电极反应 阳极阴极 和碱式两种，在酸溶液中负极反应式为：2H。一4e (氧化) →（还原） (氧化)（还原） 4H+,正极反应式为：O2十4日+十4e一2H2O:在碱溶液 能量转化 中，则不可能有H出现，在酸溶液中，也不可能出现 形式 化学能转化为电能 电能转化为化学能 OH。又如CH:、CHOH等燃料电池，在碱溶液中碳元 素以CO旨形式存在，而不是放出CO2。 [真题6](2022·福建)铅 实例装置 蓄电池的工作原理为：Pb+ PbO,+2HSO4—2PbSO,+ 一HCI溶液 HCI溶液 2HO,研读右图，下列判断不正 确的是 电极 -)Fe-2e= =Fe2+ (阳)2C1--2e—C12个 方程式 +)2H++2e —H,A A.K闭合时，d电极反应 (阴)2H++2e—=H,个 Pbo: 式：PbS04+2H0-2e 电池 30%HS04 Fe+2Ht—Fe'++HA 2HC通电H++C,+ PbO,+4H+SO 总反应 B.当电路中转移0.2mol电于时，I中消耗的H,SO, 为0.2mol ①氧化和还原反应分在 外电源犹如“电子泵”，使通 常难以进行的氧化还原反 C.K闭合时，Ⅱ中SO向c电极迁移 电池作用 两极进行，形成电流 ②加快了电子转移 应变成可能；使通常能进行 D.K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极 的反应变得更加容易 [解析]本题考查铅蓄电池，意在考查考生对电池的充电 和放电过程所涉及的化学原理进行分析的能力。根据图示，I 规律总结：原电池、电解池的判定 为原电池，a为正极，b为负极，Ⅱ为电解池，c为阴极，d为阳极。 (1)先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池，无 外接电源的可能为原电池。 K闭合时，d为阳极，发生氧化反应：PbS):一2e+2H2O一 (2)多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大 PbO,十4H十十SO,A项正确：根据铅蓄电池的总反应知该反 的为原电池，其他各池可看作电解池。 应中转移电子数为2e,则电路中转移0.2mol电子时，I中消 耗0.2 mol H2 SO,B项正确；K闭合时，Ⅱ中SO向阳极(d [真题7](2021·安徽)Cu0是一种半导体材料，基于绿 极)迁移，C项错误；K闭合一段时间后，c电极析出Pb,d电极析 色化学理念设计的制取C2O的电解池示意图如下图所示，电 ·79· 解总反应为：2Cu十H,0通电Cu,O+H,+。下列说法正确的是 ( 电解 电解质电离出的 HCI 电解质 减小 增大 HCI 电解 阴、阳离子分别 直流电源 质型 在两极放电 CuCl 电解质 减小 略增大 石墨 11 阴极：HO放H 浓的强碱性 放H 电解质溶液 电解 生成 生碱 生碱 NaCl 新电 增大 HCI 型 阳极：电解质阴 质和水 解质 离子放电 A.石墨电极上产生氢气 放() 阴极：电解质阳 电解 生成 离子放电 B.铜电极发生还原反应 生酸 阳极：H2()放O CuSO 质和 新电 减小 Cu(OH) C.铜电极接直流电源的负极 袋 水 解质 生酸 D.当有0.1mol电于转移时，有0.1 mol Cu2)生成 [解析]此题考查电解原理。由反应前后化合价的变化， [真题8](2022·重庆)钒(V)及其化合物广泛应用于工 可知C山的化合价升高，失电子，发生氧化反应，所以Cu电极应 业催化、新材料和新能源等领域。 为电解池的阳极（接直流电源的正极），发生的反应为：2Cu一2e (1)VO是接触法制硫酸的催化剂。 +2)HCu2)+H2),当反应中有0.1mol电子转移时，生 ①一定条件下，S0,与空气反应tmin后，SO2和SO,物质 成的Cu2)应为0.05mol,所以B、C、D均错误。而在原电池的 阴极（石墨电极）则发生反应：2H+十2e一H个，故A选项 的量浓度分别为amol/L和bmol/L,则S)2起始物质的量浓 正确。 度为 mol/L;生成SO:的化学反应速率为 [答案]A mol/(L·min)。 [点评]解答有关电解问题的步骤： ②工业制硫酸，尾气SO,用 吸收。 (1)首先要判定是否为电解池，有外接直流电源则为电解 (2)全钒液流储能电池是利用不同价态离于对的氧化还原 池，否则不是电解泡。 反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如图所示。 (2)对于电解，首先要考虑阳极材料，若为惰性电极，溶液 外接电源或负载 中的阴离子被氧化：若为活性电极，则被氧化的是电极本身。 (3)若溶液中的阴、阳离子有多种，则据离子放电顺序判定 什么离子先放电，什么离子后放电，并写出电极反应式。 惰性电极 惰性电极 (4)根据电极反应式解答相关问题。 溶液c(H=2.0mol/L 阴离子为SO 解题模型3.2 离子的颜色为： VO/VO V*紫色，V+绿色， 酸、碱、盐的电解规律 VO+蓝色，VO黄色， (1)电解时电极产物的判断 交换膜（只允许H通过） ①阳极产物的判断 首先看电极，当用较活泼金属（除Pt、A山外）作电解池 ①当左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝，其电极反应式为 的阳极材料时，则电极材料失电子，电极被溶解；如果是惰 性电极(Pt、Au、石墨)，则要看溶液中阴离子的失电子能 ②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由 色变为 力。阴离子的放电顺序：S>I>Br>C1>OH>含 色。 氧酸根>F-。 ③放电过程中氢离于的作用是 和 ;充电 ②阴极产物的判断 时若转移的电于数为3.01×103个，左槽溶液中n(H+)的变化 直接根据阳离子的放电顺序进行判断，阳离子的放电 量为 顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸中)>Pb2+> [解析](1)①2SO2+O2一2S0 Sn+>Fe2+>Zn2+>H+(水中)>AI3+>Mg2+>Na> 平衡时 a mol/L b mol/I. Ca+>K+。 生成b mol S)3需要反应物S)2bmol,故起始时S)2浓度 (2)用情性电极电解变化情况简析 为(a+b)mol/L。 电解 电解质 o(s0,）=6mol/L÷tmin=÷mol/L·min。 类型 电极反应特点 电解 溶液复 实例 质浓 对象 pH 原需加 二氧化硫尾气用碱液（氨水）吸收。 度 物质 (2)①由黄色变为蓝色，说明V)生成VO+,V化合价由 阴极：4H++4e NaOH 增大 增大 十5降为十4，被还原。②充电过程中，右槽中发生还原反应， V3+变为V+,颜色由绿色变为紫色。③放电时，氢离子参与正 电解 =2H2个 水型 阳极：4)H H2 SO 水 增大 减小 水 极的还原反应，生成水；充电时，转移的电子为0.5mol时，生成 4e-=2H2) Na2 SO 水 增大 不变 水 的H+物质的量为1mol,由于H+可以通过交换膜，其中0.5 0← molH+进入右槽，故左槽中H+的变化量为0.5mol。 80· [答案](1)①a+bb/t②氨水 (2)①VO克+2H++e一-VO++H2O ②电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属极且 ②绿浆 是阳极，电极质量增加的电极必为阴极且溶液中的金属阳 ③参与正极反应通过交换膜定向移动使电流通过溶液 离子得电子变成金属吸附在阴极上。 0.5 mol ③阳离子交换膜（以电解NCl溶液为例），只允许阳 离子(Na+)通过，而阻止阴离子(C、OH-)和分子(CL) 题源4 电解原理的应用 通过，这样既能阻止H2和C混合爆炸，又能避免C和 NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱质量。 解题模型4.1 [真题9](2022·全国 电解原理的应用 (1)氯碱工业—一电解饱和食盐水制取氯气和烧碱 Ⅱ)右图所示是一个用铂丝作 ①原理 电极，电解稀的MgSO,溶液的 阳极（用石墨）：2C1一2eC2↑ 装置，电解液中加有中性红指 阴极（用Fe):2H+十2e一H2↑ 示剂，此时溶液呈红色。（指示 。电解 剂的pH变色范围：6.8~8.0， H-0 总反应：2NaCl+2HOeT2NaOH+H2个+Cl2 酸色—一红色，碱色——黄色) MgSO,溶液 ②饱和食盐水的精制：电解前应除去食盐溶液中的 Ca2+、Mg+、SO等杂质离子，加入试剂依次为NaOH溶 回答下列问题： 液、BaCL2溶液、Na2 CO3溶液、稀盐酸（或将BaCl2溶液和 (1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述，正 NaOH溶液的顺序互换)。 确的是 (填编号)； ③主要生产过程 ①A管溶液由红变黄②B管溶液由红变黄 ③A管溶液不变色④B管溶液不变色 湿氯气 →C12 (2)写出A管中发生反应的反应式： 粗盐 湿氢气→H (3)写出B管中发生反应的反应式： →NaOH溶液→NaOH (4)检验a管中气体的方法是 稀NaCI溶液 Na (5)检验b管中气体的方法是 (6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察 精制饱和食 阳极室阴极室H,O(含少量NaOH 到的现象是 盐水溶液 阳离子交换膜电解槽 [解析]本题考查电解原理和气体检验，意在考查考生化 (2)铜的电解精练 学用语书写能力和实验能力。根据图可以确定，A极为阴极，B 阳极（用粗铜）：Zn-2e一Zn2+、Fe-2e一Fe+ 极为阳极。A极H+放电，A极附近)H一增加，溶液碱性增强， Ni-2e-Ni+、Cu-2e—Cu+ A极附近溶液变黄色，同时Mg+与OH结合生成Mg(OH): 另外，粗铜中的金、银等金属杂质，因为失去电子能力 沉淀：B极)H放电，使得溶液中H+增加，B极附近溶液显酸 比Cū弱，所以难以在阳极失去电子变成阳离子溶解，而是 性，溶液仍为红色。电解后，将电解液倒入烧杯中，A极附近生 以阳极泥的形式沉积下来。 成的Mg(OH)2与B极附近生成的H,SO:反应，生成MgSO, 阴极（用纯铜）：Cu2+十2e一Cu 即沉淀溶解，溶液呈红色。根据上述分析，中收集的是氢气，b 电解质溶液用CuS):或CuCl2溶液。长时间电解后， 中收集的是O:。 电解质溶液必须补充。 [答案](1)①④ (3)电镀 电镀是一种特殊的电解，要求镀件必须作阴极，镀层 (2)2H++2eH,A(写2H,O+2e-2OH-+H2个 金属作阳极，含镀层金属离子的可溶性盐溶液作电解质溶 即可)，Mg2++2OH—Mg(OH)2￥ 液（作为电镀液）。电镀时，理论上电解质溶液的浓度保持 (3)40H-4e2H2)+02个（写2H20-4e 不变。 4H+十O。个也可) (4)电解法冶炼活泼金属 (4)用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆 电解 如：2AlO1已4Al+302个 鸣声，管口有蓝色火焰 (阴极)（阳极） (5)用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木 特别提醒：①电镀时，阳极（镀层金属）失去电子的数目跟 条伸入试管内会复燃 阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓 (6)溶液呈红色，白色沉淀溶解（或大部分溶解） 度保持不变。 ·81· [真题11](2021·上海)下图装置中，U形管内为红墨水， 解题模型4.2 、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置 电化学计算的基本方法 一段时间。下列有关描述错误的是 原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶 液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计 算、根据电量求产物的量与根据产物的量求电量等的计 算。不论哪类计算，均可概括为下列三种方法： (1)根据电子守恒法计算：用于串联电路，阴阳两极产 物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路 红水程 上转移的电子数相等。 生铁块 a b (2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总 反应式，最后根据总反应式列比例式计算。 A.生铁块中的碳是原电池的正极 (3)根据关系式计算：根据得失电子守恒定律关系建 B.红墨水柱两边的液面变为左低右高 立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。 C.两试管中相同的电极反应式是：Fe-2e一Fe+ 例如，通过4mole为基准可构建电极产物之间的如 D.a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀 下关系式： [解析]Fe与C及电解质溶液形成原电池，Fe是负极：Fe 4e~2Cl2(Br2,L2)~O2~4H+ 一2e一Fe+:C是正极，在a中发生吸氧腐蚀，a中压强减小； 阴极产物 b中发生析氢腐蚀，b中压强增大，红墨水柱液面是左高右低。 [答案]B 40H~2H2~2Cu~4Ag~ n 阳极产物 解题模型5.2 (M为金属，n为其化合价) 金属的电化学保护法 [真题10](2020·全国)电解100mL含c(H+)= (1)牺牲阳极的阴极保护法：此法应用原电池原理，让 0.30mol·L1的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理 被保护金属作为正极，另找一种活泼性较强的金属作为负 论上析出金属质量最大的是 极。例如在锅炉内壁、船舶外壳装上若千锌块，就可保护 A.0.10mol·L1Ag B.0.20mol·L-1Zn2+ 钢铁设备。 C.0.20mol·L1Cu2+ D.0.20mol·L-1Pb2+ 发生的电极反应为： [解析]电解含有Z+、Pb2+的溶液，H+得电子生成H2, 负极：Zn-2e一一Zn2+ 不能析出金属，B、D项错，当电子转移量为0.04mol时，A项中 正极：O2+4e+2HO4)H Ag全部析出，m(Ag)=0.1L×0.10mol/L×108g/mol=1.08 g;C项中Cu2+恰好全部析出，m(Cu)=0.1L×0.20mol/L×64 Z不断被腐蚀，可定期拆换，而铁得到保护。 g/mol=1.28g,故应选C项。 [答案]C 题源5 金属的腐蚀与防护 解题模型5.1 o ⊙ 门 海水 金属的腐蚀 (1)化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生氧化还 辅助阳极 (不溶性) 原反应而引起的腐蚀。 (2)外加电流的阴极保护法：此法应用电解原理，让被 (2)电化学腐蚀 保护金属作阴极，惰性电极作辅助阳极，两者都存在于海 ①定义：金属或合金因发生原电池反应所引起的腐 蚀。金属的腐蚀主要是发生电化学腐蚀。 水中，接上直流电源。例如钢闸门，可用此法防止腐蚀。 此法中阳极上放电的微粒是海水中的阴离子，阴极上放电 ②吸氧腐蚀与析氢腐蚀（以钢铁为例）。 的微粒是海水中的阳离子。 类型 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 除电化学防腐蚀外，金属防腐蚀的方法还有很多。例 条件 水膜呈弱酸性或中性 水膜呈酸性 如改变金属的内部组成和结构，把金属制成防腐的合金。 正极 如不锈钢，就是有效的方法，也可采用喷油漆、涂油脂、电 O02+2HO+4e=4()H 2H++2e=H2个 反应(C) 镀、喷镀或表面钝化等其他方法在金属表面覆盖保护层， 负极 使金属与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀等。 Fe-2e--Fe2+ 反应(Fe) Fe2++2OH-—Fe(OH)2￥ [真题12](2022·山东)对金属制品进行抗腐蚀处理，可 其他 4Fe((OH)2+2H2O+O24Fe(0H)3 延长其使用寿命。 反应 Fe((OH)3失去部分水转化为铁锈 (1)以下为铝材表面处理的一种方法： ·82· 铝材脱脂碱洗水洗除灰 电解 →耐蚀铝材 [解析]本题以金属铝和电化学知识为载体，意在考查考 槽液 HSO,溶液→废电解液 生解决实际问题的能力。 (1)①题中指出在碱洗时有气泡产生，则只有金属铝和碱反 ①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有 气泡冒出，原因是 应才符合条件，故碱洗过程中发生反应的离子方程式为AlO (用离于方程式表示)。为将碱洗槽 +2OH-2A1O2+H20、2A1+2OH-+2H2O-2AIO2+ 液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中 的 3H个。碱洗后溶液中含有大量AIO。,故最好通入CO2气体 c.NaOH 使A1O2转化为AI(OH)3沉淀以回收铝。 a.NHs b.C)2 d.HNO ②活泼金属作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，其氧化产 ②以铝材为阳极，在HSO.溶液中电解，铝材表面形成氧 物为Al2O1,由此可得阳极反应式为2AI+3H2O一AlO,十 化膜，阳极电极反应式为 。 取少量废电解液，加入 NaHCO:溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是 6H++6e。加入NaHCO,溶液后，AI3+与HCO发生双水解 反应，离子方程式可表示为AI++3HCO一A1(OH)3￥+ 3CO2个。 (2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极 的原因是 (2)电镀时若用石墨作阳极，则电解过程中电解液中Cu+ (3)利用下图所示的装置，可以模拟铁的电化学防护。 浓度不断减小，导致铁表面不能镀上均匀的铜。 (3)若X为碳棒，则只能用外加电源的阴极保护法，此时开 关K应置于N处。若X为Z,K置于M处，其保护原理称为牺 牲阳极的阴极保护法。 [答案](1)①2A1+2OH+6H,O-=2[(A1(OH),]+ 3H◆（或：2A1+2OH-+2HO—2AIO:+3H2↑）b② 2Al+3HO一一AlO+6H+6eHCO与H+反应使 H+的浓度减小，产生A1(OH)?沉淀 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，K应置于 处。 (2)补充溶液中消耗的Cu+,保持溶液中Cu+浓度恒定 若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称 (3)N牺鞋阳极的阴极保护法（或：牺牲阳极保护法） 为 十年高考母题原型训练 (★代表高考出现的频次) A组 LiC1一KC1混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池 题源1原电池原理及其应用（★★★） 总反应为：PbSO:+2LiCl+Ca一CaCL2+LiS),+Pb。下列 1.(2023·新课标Ⅱ)2023年3月我国科学家报道了如图所 有关说法正确的是 () 示的水溶液锂离于电池体系。下列叙述错误的是 () 硫酸铅电极 A.a为电池的正极 无水LiC1-KCI B.电池充电反应为 钙电极 LiMn2O,一Li1-Mn2 O 电池壳 十xLi LiMn,O Li快离子导体 C.放电时，a极锂的化 聚合物电解质 合价发生变化 Li,SO,水溶液 A.正极反应式：Ca+2CI-2 e-CaCl2 D.放电时，溶液中Li计 B.放电过程中，L向负极移动 从b向a迁移 C.每转移0.1mol电于，理论上生成20.7Pb 2.(2023·新课标I)银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是 D.常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转 生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质 4.(2023·广东)某同学组装了如图所示的电化学装置，电 容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器漫入该溶液中，一段时间 极I为Al,其他均为Cu,则 () 后发现黑色会褪去。下列说法正确的是 A.处理过程中银器一直保持恒重 盐桥 B.银器为正极，AgS被还原生成单质银 C.该过程中总反应为2Al+3AgS一6Ag十AlS D.黑色褪去的原因是黑色Ag:S转化为白色AgCI SO 3.(2023·安徽)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。 一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水 A.电流方向：电极N·A·电极I ·83 B.电极I发生还原反应 A.Mg电极是该电池的正极 C.电极Ⅱ逐渐溶解 B.HO。在石墨电极上发生氧化反应 D.电极Ⅲ的电极反应：Cu2++2e一Cu C.石墨电极附近溶液的pH增大 D.溶液中CI向正极移动 题源2化学电源（★★★★） 6.(2023·大纲)下图是在航天用高压氢镍电池基础上发展 1.(2023·四川)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检 起来的一种金属氢化物镍电池(MH一Ni电池)。下列有关说法 测仪，负极上的反应为：CH,CH2 OH一4e+HO 不正确的是 () CH:COOH+4H+。下列有关说法正确的是 隔膜 A.检测时，电解质溶液中的H十向负极移动 B.若有0.4mol电于转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气 C.电池反应的化学方程式：CH,CH2OH+O2 CH:COOH+H,O MH D.正极上发生的反应为：)2+4e+2H2O一4OH 镍丝网 2.(2023·辽宁)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总 反应为：Fe+NiO3+3HO一一Fe(OH):十2Ni(OH),下列有 A.放电时正极反应为：NiOOH+H,O+e→Ni(OH): 关该电池的说法不正确的是 () +OH A.电池的电解液为碱性溶液，正极为NiO,,负极为Fe B.电池的电解液可为KOH溶液 B.电池放电时，负极反应为Fe+2OH-2e C.充电时负极反应为：MH+OH→H,O+M十e Fe(OH)2 D.MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度 C.电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低 越高 D.电池充电时，阳极反应为2Ni()H)2+2)H-一2e 7.(2023·浙江)镍氢电池(NMH)目前已经成为混合动力 Ni2 O3+3H2 O 汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合 3.(2023·福建)某原电池装置如图所示，电池总反应为 金。该电池在充电过程中的总反应方程式是： 2Ag十CL2一一2AgCI。下列说法正确的是 ( Ni(OH)+M-NiOOH+MH 已知：6 NiOOH+NH3+H2O+OH一6Ni(OH): 阳离子交换膜气④ (只允许阳离子通过 +NO2 AgCl/Ag 下列说法正确的是 () A.NiMH电池放电过程中，正极电极反应式为：NiOOH十 H2O+e-Ni(OH)2+OH- 1moL盐酸 B.充电过程中OH离于从阳极向阴极迁移 A.正极反应为AgCI+e一Ag+CI C.充电过程中阴极的电极反应式：H,O+M+e一一MH B.放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 +OH,HO中的H被M还原 C.若用NaCI溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变 D.NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质 D.当电路中转移0.01mole时，交换膜左侧溶液中约减少 溶液 0.02mol离于 8.(2023·天津)为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外 4.(2023·安徽)研究人员最近发现了一种“水”电池，这种 电源，以A1作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜 电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电 塔厚。反应原理如下： 池总反应可表示为：5MnO2+2Ag+2NaC1一-Na2MnOo+ 电池：Pb(s)+PbO2(s)+2HSO,(aq)一一2PbSO.(s)+ 2HO(1) 2AgC1,下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是 ( 电解池：2A1+3H,0电解A,0,十3H, A.正极反应式：Ag+C1一e一一AgCI 电解过程中，以下判断正确的是 B.每生成1 mol Na:Mn;O1转移2mol电于 电池 电解池 C.Na+不断向“水”电池的负极移动 A H+移向Pb电极 H+移向Pb电极 D.AgCI是还原产物 5.(2023·江苏)Mg一HO电池可用于驱动无人驾驶的潜 B 每消耗3 mol Pb 生成2molA12)3 航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作 正极：PbO)2+4H++2e- 阳极：2A1+3H2O-6e- 时，下列说法正确的是 () Pb2++-2H2O Al2)3+6H+ Mg电极 石墨电极 Pb电极质量 Pb电极质量 D -H.O. 一时间 时间 隔膜 ·84 题源3电解原理（★★★） 题源4电解原理的应用（★★★） 1.(2023·安微)某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验 1.(2023·四川)下列框图中的宇母分别代表一种常见的物 时，先断开K,闭合K,两极均有气泡产生；一段时间后，断开 质或其溶液，相互之间的转化关系如下图所示（部分产物及反应 K1,闭合K,发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是 条件已略去)。已知A、B为气态单质，F是地壳中含量最多的金 属元素的单质；E、H、I为氧化物，E为黑色固体，1为红棕色气 直流电源 体，M为红棕色沉淀。 电解 D B 含酚酞的 D M 饱和食盐水 H 回A H,O A.断开K,闭合K1时，总反应的离于方程式为：2H十 N 2C-通电cL+十H,↑ 请回答下列问题： (1)B中所含元素位于周期表中第 周期， 族 B.断开K,闭合K:时，石墨电极附近溶液变红 (2)A在B中燃烧的现象是 C.断开K,闭合K时，铜电极上的电极反应为：CL+2e (3)D十E→B的反应中，被氧化与被还原的物质的物质的量 2CI 之比是 D.断开K1,闭合K时，石墨电极作正极 (4)G+J→M的离于方程式是 2.(2023·全国)用石墨作电极电解CuS),溶液。通电一 (5)Y受热分解的化学方程是 段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的 2.电解NaC一KC一AlCL熔体制铝比电解AlO3一 NaAIF:制铝节省电能约30%，但现在仍用后一种方法制铝，其 A.CuSO B.H2O 原因与下列说法无关的是 C.CuO D.CuSO4·5HgO A.AICL是分于晶体，其熔体不导电 3.(2023·浙江)将NaC1溶液滴在一块光竞清洁的铁板表 B.AlO,矿石在自然界大量存在 面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区()已被腐蚀而变 C.自然界不存在富含AICL的矿石 暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如图所示。导致该现象的 D.生产无水A1C13较困难，成本又较高 主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是 3.(2023·重庆)臭氧是一种强氧化剂，常用于消毒、灭 ( 菌等。 (1)O与K1溶液反应生成的两种单质是 铁锈环(b) 为 。(填分于式) 腐蚀区(a) (2)O在水中易分解，一定条件下，O,的浓度减少一半所 需的时间(t)如下表所示。已知：O的起始浓度为0.0216 mol/L。 A.液滴中的CI由a区向b区迁移 B.液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O,十2H2O十 PH 4e=40H t/min 3.0 4.0 5.0 6.0 /℃ C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe+由a 区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH),进一步氧化、脱水 20 301 231 169 58 形成铁锈 30 158 108 48 15 D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCI 溶液，则负极发生的电极反应为Cu-2e一Cu+ 50 3] 26 15 4.(2023·北京)用石墨电极电解 直流电源 ①pH增大能加速O,分解，表明对O,分解起催化作用的 CCl,溶液（见右图）。下列分析正确的是 是 ( ②在30℃、pH=4.0条件下，O3的分解速率为 A,a端是直流电源的负极 mol/(L·min)。 B.通电使CuCL发生电离 ③据表中的递变规律，推测O在下列条件下分解速率依次 C.阳极上发生的反应：Cu2++2e 增大的顺序为 。(填宇母代号) Cu a.40℃、pH=3.0 D.通电一段时间后，在阴极附近观察 b.10℃、pH=4.0 到黄绿色气体 c.30℃、pH=7.0 (3)O,可由臭氧发生器（原理如图）电解稀硫酸制得。 ·85· 电源 的晶体为白色，可溶于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或 碘化物作用均生成单质碘。以碘为原料，通过电解制备碘酸钾 的实验装置如图所示。 O3和O2 请回答下列问题： 特殊惰 特殊惰 性电极A 长H 性电极B ①图中阴极为 (填“A”或“B”),其电极反应式 为 ②若C处通入)，，则A极的电极反应式为 1.惰性电极2.直流电源 3.离子交换膜4.冷却水 ③若C处不通人O,D、E处分别收集到xL和yL气体 (标准状况)，则E处收集的气体中O所占的体积分数为。 (1)碘是 (填颜色)固体物质，实验室常用 (忽略O,的分解) 方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。 4.(2022·海南)利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂 (2)电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液， 质的粗铜提纯，下列叙述正确的是 溶解时发生反应：312十6KOH一一5K1+K1O+3HO,将该溶 A电解时以精铜作阳极 液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水 B.电解时阴极发生还原反应 冷却。 C.粗铜连接电源负极，其电极反应是CuCu++2e 电解时，阳极上发生反应的电极反应式为 D.电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳 阴极上观察到的实验现象是 极泥 (3)电解过程中，为确定电解是否完成，需检验电解液中是 5(2021·重庆)工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原 否有1。请设计一个检验电解液中是否有1厂的实验方案，并按 料，其中部分原料可用于制备多晶硅。 要求填写下表。 要求：所需药品只能从下列试剂中选择，实验仪器及相关用 冷却 品自选。 离 水洗、冷却 化工产品 试剂：淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。 交 实验方法 实验现象及结论 循环 电解槽 干燥塔 (1)如图是离于交换膜法电解饱和食盐水示意图。电解槽 阳极产生的气体是 :NaOH溶液的出口为 (填 字母)：精制饱和食盐水的进口为 (填字母)：干燥塔中 应使用的液体是 (2)多晶硅主要采用SiHCly还原工艺生产，其副产物SiCL (4)电解完毕，从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程 的综合利用受到广泛关注。 如下： ①SiCl,可制气相白炭黑（与光导纤维主要原料相同），方法 ① 回 ③ ④ 为高温下SiC1,与H和O,反应，产物有两种，化学方程式为 阳极电解液 蒸发浓缩 过滤 洗涤 →⑤→碘酸钾晶体 ②SiCl,可转化为SiHCI3而循环使用。一定条件下，在20 L恒容密闭容器中的反应：3SiCL(g)+2H(g)+Si(s)一 步骤②的操作名称是 ,步骤⑤的操作名称是 4 SiHCl(g)达平衡后，H2和SiHCIs物质的量浓度分别为0.140 。 步骤④洗涤晶体的目的是 mol/L和0.020mol/L,若H全部来源于离于交换膜法的电解 题源5金属的腐蚀与防护（★★★） 产物，理论上需消耗纯NaCl的质量为 kg。 (3)采用无膜电解槽电解饱和食盐水，可制取氣酸钠，同时 1.把、b、c、d四块金属片浸泡在稀HSO,溶液中，用导线 生成氢气。现制得氯酸钠213.0kg,则生成氢气 m3(标 两两相连，可以组成各种原电池，若a、b相连，a为负极；c、d相连 准状况)。 时，c为负极；a,c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极，则这 6.(2022·四川)碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘 种金属的活动性顺序（由强到弱的顺序）为 () 可防止碘缺乏病。碘酸钾(KIO)是国家规定的食盐加碘剂，它 A.a>b>c>d B.a>c>d>b ·86 C.c>a>b>d D.b>d>c>a D.在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分于膜 2.(2023·北京)结合下图判断，下列叙述正确的是( 5.(2023·北京)下列金属防腐的措施中，使用外加电流的 阴极保护法的是 () A.水中的钢闸门连接电源的负极 B.金属护栏表面涂漆 C.汽水底盘喷涂高分于膜 3%NaCl溶液经酸化的3%NaCl溶液 D.地下钢管连接镁块 6.(2022·安徽)如图是三种稀酸对Fe-Cr合金随Cr含量 A.I和Ⅱ中正极均被保护 变化的腐蚀性实验结果，下列有关说法正确的是 B.I和Ⅱ中负极反应均是Fe-2e一一Fe2 4200 C.I和Ⅱ中正极反应均是)2+2H,O+4e一4OH 5%HS04 D.I和Ⅱ中分别加入少量K:[Fe(CN):]溶液，均有蓝色 沉淀 3.(2022·北京)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是 042 5%HNOT () A.钢管与电源正极连接，钢管可被保护 0.0042 1 0 1320 30 (Cr)/% B.铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀 C.钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀 A.稀硝酸对Fe-Cr合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱 D.钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe一3e一Fe3+ B.稀硝酸和铁反应的化学方程式是：Fe十6HN)3(稀)一 4.(2019·广东)为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确 Fe(NO3)3+3NO2◆+3HO 的是 C.C含量大于13%时，因为三种酸中硫酸的氢离于浓度最 A.将青铜器放在银质托盘上 大，所以对Fe-Cr合金的腐蚀性最强 B.将青铜器保存在干燥的环境中 D.随着Cr含量增加，稀硝酸对Fe-Cr合金的腐蚀性减弱 C.将青铜器保存在潮湿的空气中 B组 (测试时间：60分钟 总分：100分) 一、选择题（本题包括10小题，每小题5分，共50分。） 3.根据下列事实： 1.用惰性电极电解2L1mol·L1的CuSO,溶液，在电路 ①A+B2+—A2++B: 中通过0,5mol电子后，调换电源的正负电极，电路中又通过 ②D+2HOD(OH)2￥+H2◆： 0.1mol电于，此时溶液中的c(H+)是（假设通电后溶液的体积 ③以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池，电极反应为 不变) ( E++2e一E,B-2e一一B+。由此可知A+、B2+、D+、 A.0.2mol·L1 B.0.25mol·L-1 E+的氧化性强弱关系是 C.0.5mol·L D.0.6mol·L1 A.D+>A+>B+>E+B.B2+>A2+>D+>E2+ 2.为将反应2Al+6H+一2A13++3H2↑的化学能转化为 C.D2+>E2+>A2+>B+D.E+>B2+>A2+>D 电能，下列装置能达到目的的是（铝条均已除去了氧化膜） 4.下列说法正确的是 ( A.构成原电池正极和负极的材料必须是金属 G B.在原电池中，电于流出的一极是负极，该电极被还原 C,实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀硫酸反应 D.原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能 5.镁及其化合物一般无毒（或低毒）、无污染，且镁原电池放 电时电压高而平稳。其中一种镁电池的反应为xMg十Mo:S: A.NaOH溶液 B.稀硫酸 © 电Mg,Mo,S,下列说法精误的是 充电 ● A A.放电时Mg2+向正极迁移 B.放电时正极反应为Mo3S4+2xe-Mo3S C.充电时Mo:S:发生氧化反应 D.充电时阴极反应为Mg2++2e一Mg C.稀硝酸 D.稀盐酸 6.据媒体报道，以氢氧燃料电池为动力的公交车即将在北 ·87· 京试运行。质于交换膜燃料电池(PEMFC)常作为电动汽车的 A.闭合K时，Na+从右到左通过离于交换膜 动力源。该燃料电池以氢气为燃料，空气为氧化剂，铂作催化 B.闭合K时，负极反应为3NaBr-2e一NaBr+2Na 剂，导电离于是H。下列对该燃料电池的描述中正确的是 C.闭合K时，X电极的电极反应式为2CI-2e一-Cl个 D.闭合K时，若有0.1 mol Na通过离于交换膜，X电极上 ①正极反应为)2+4H++4e一2H2O 生成标准状况下气体1.12L ②负极反应为2H2一4e一一4H 10.最近，科学家研制出一种纸质电池，这种“软电池”采用薄 ③总的化学反应为2H,+0,点燃2H,0 层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化 ④氢离于通过电解质向正极移动 锰。电池总反应为：Zm+2MnO2+H,O一ZnO+2MnO(OH)。 A.①②③ B.②③④ 下列说法正确的是 C.①②④ D.①②③④ A.该电池Zn为负极，ZnO为正极，MnO:为催化剂 7.如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、 B.该电池的正极反应为：MnO2+e+HO一一 Y,外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是 MnO(OH)+OH C.导电时外电路电于由Zm流向MnO,,内电路电于由 A.外电路的电流方向为：Y·外电路→X e MnO,流向Zn B.若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，YX D.电池工作时水分于和OH厂都能通过薄层纸片 为Fe 二、非选择题（本题包括5小题，共50分。） C.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是 11.(9分)依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s) 氧化反应 Cu2+(aq)十2Ag(s)设计的原电池如图所示。 D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为 稀硫酸 电流计 ④ X>Y 盐桥 8.电解原理在化学工业中有着广泛的应用。图甲表示一个 电解池，装有电解液a:X、Y是两块电极板，通过导线与直流电 源相连。则下列说法不正确的是 /mo 请回答下列问题： (1)电极X的材料是 ;电解质溶液Y是 (2)银电极为电池的 极，发生的电极反应为 ;X电极上发生的电极反应为 A.若此装置用于电解精炼铜，则X为纯铜、Y为粗铜，电解 (3)外电路中的电于是从 电极流向 电极。 的溶液a可以是硫酸铜或氯化铜溶液 12.(12分)某化学兴趣小组的同学为了探究铝电极在电池 B.按图甲装置用惰性电极电解AgNO,溶液，若图乙横坐 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： 标x表示流人电极的电于的物质的量，则E可表示反应生成硝 酸的物质的量，F表示电解生成气体的物质的量 电流计指针 编号 电极材料 电解质溶液 C.按图甲装置用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通 偏转方向 电一段时间后，加入0.5mol的碳酸铜刚好恢复到通电前的浓度 Mg、Al 稀盐酸 偏向A1 和pH,则电解过程中转移的电于为2.0mol Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu D.若X、Y为铂电极，a溶液为500mLKC1和KNO,的混 合液，经过一段时间后，两极均得到标准状况下11.2L气体，则 A1、C(石墨) 稀盐酸 偏向石墨 原混合液中KCl的物质的量浓度至少为2.0mol·L Mg、Al 氢氧化钠溶液 偏向Mg 9.图中装置(I)是一种可充电电池的示意图，装置（Ⅱ）为 Al、Zn 浓硝酸 偏向A1 电解池的示意图。装置(I)的离于交换膜只允许Na通过。已 试根据表中的实验现象回答下列问题： 放电NaS,十 知充、放电的化学反应方程式为2Na:S,十NaBr,充电 (1)实验1和2中Al所作的电极（正极或负极） 3NaBr。当闭合开关S时，X极附近溶液先变红色。下列说法正 (填“相同”或“不相同”)。 确的是 ( (2)对实验3完成下列填空： ①铝为 极，电极反应式 电极A 离子交换膜 电极B ②石墨为 极，电极反应式： 电解质 电解质 ③电池总反应方程式： (I) (3)实验4中铝作 ,理由是 电极X NaC和酚酞电极y 混合溶液 写出铝电极的电极反应式： (Ⅱ) ·88· (4)解释实验5中电流计指针偏向铝的原因 ①该电解槽的阳极反应式为 (5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极 通过阴离子交换膜的离子数 (填“>”、“<”或“=”)通 的因素： 过阳离于交换膜的离于数； 13.(11分)将铜棒与锌棒用导线连接，依次插入分别盛有： ②图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH,则a、b、c、d由 ①硫酸溶液；②硫酸铜溶液；③硫酸钠溶液的三个烧杯中，此时： 小到大的顺序为 (1)铜片上发生的主要反应的电极反应式是： ③电解一段时间后，B口与C口产生气体的质量 ① 比为 ② 15.(9分)常温下电解200mL一定浓度的NaCl与CuS0. ⊙ 混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图 (2)铁制品在经常下酸雨的地区电化学腐蚀严重，写出此电 中I,Ⅱ所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），根据图中 化学腐蚀的电极反应式： 信息进行下列计算： 正极： (I)原混合溶液中NaCl和CuSO:的物质的量浓度。 负极： (2)t?时所得溶液的pH。 (3)将表面去掉氧化膜的镁片与铝片用带电流表的导线连 (3)电解至t3时，消耗水的质量。 接，插入盛有烧碱溶液的烧杯中，此时发现电流计指针偏转，判 断此原电池的正负极，并写出电极反应式和总反应方程式。 V/mL 正极： ,电极反应式： 672 负极： ,电极反应式： 总反 560 448 应： 336 14.(9分)某课外活动小组用如图所示装置进行实验，请回 224 112 答下列问题： s 石墨 饱和食盐水 (1)若开始实验时开关K与a连接，则B极的电极反应式为 (2)若开始实验时开关K与b连接，则下列说法正确的是 (填序号)。 ①溶液中Na+向A极移动 ②从A极逸出的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝 ③反应一段时间后向电解液中加适量盐酸可使其恢复到电 解前的浓度 (3)该小组运用工业上离于交换膜法制烧碱的原理，用如图 所示装置电解K,S),溶液。 H=6E KOH pH=a的 DH=e的 H.SO. 交换膜 交换膜 KOH 溶液 溶液 ·89·放热(3)①产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧 杯里的导管内形成一段液柱②可能是放热反应 某些物质（如浓硫酸）溶于水放热，但不是放热反应 ③硝酸铵（或其他合理答案）(4)I(或Ⅱ)放热 【解析】(1)装置I可通过U形管中红墨水液 面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热：装 置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的 反应放热还是吸热；装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应 并将生成的气体用水吸收的装置，不能证明该反应是 放热反应还是吸热反应。(2)氢氧化钡与硫酸反应属 于中和反应，中和反应都是放热反应。(3)浓硫酸、硝 酸铵溶于水有热效应，但不属于化学反应，故不是放 热或吸热反应。 专题10化学能与电能 十年高考母题原型训练 A组 题源1 1.C【解析】根据题给装置图判断，b电极为 原电池的负极，电极反应式为Li一e一Li,a电极 为原电池的正极，电极反应式为Li1-,MnO,十xLi过 十xe一LiMn,),。A.a为电池的正极，正确：B. 电池充电反应为LiMn2O一Li1-xMn2)4十xLi, 正确；C.放电时，a极锰的化合价发生变化，错误；D 放电时，溶液中Li从b向a迁移，正确。 2.B【解析】处理过程中，银质器皿表面上的 AgS被还原成单质银，因此，此过程中银器会减轻， 故A错，该过程反应为：2Al+3AgS一6Ag十 AlS,故C错，黑色褪去的原因是黑色Ag:S转为单 质Ag,故D错。 3.D【解析】A中Ca-2e+2C1--CaCL 为负极反应式，A错；放电过程中Ii移向正极，B 错；每转移0.1mol电子，理论上生成0.05 mol Pb,即 10.35gPb,C错。 4.A【解析】注意左边两个烧杯形成双桶原 电池，最右边烧杯是电镀池。电极I为AI,其他电极 均为Cu,所以可以判断出电极I为负极，电极N为阴 极，依次电极Ⅲ为阳极，电极Ⅱ为正极。因此电流方 向为电极N→A→电极I;B选项，电极I为负极被 氧化，所以B错。C选项，电极Ⅱ为正极，Cu+得电 子，因此电极Ⅱ逐渐新加重；D项选，电极Ⅲ为阳极， 铜溶解，因此电极方程式为Cu一2e=Cu+。 题源2 1.C【解析】本题考查电化学基础知识，原电 ·3 池中阳离子向正极移动，A错；由电子转移数可算出 在标准状况下要消耗2.24I)2,B错；电解质溶液为 酸性，不能存在OH,D错误。故本题选C。 2.C【解析】本题给出了放电时的总反应，由 生成物中生成了Fe(OH)。和Ni(OH)g碱性物质，故 电解质溶液为碱性，又因Fe的化合价升高，Ni的化 合价降低，可推出Fe为负极，Ni2O3为正极，故A和 B正确：因为负极反应式为Fe十2OH-一2e Fe(OH),可知阴极反应为其逆反应，即Fe(OH):+ 2eFe+2OH,产生OH,所以pH增大，C错； 根据所给的放电时总反应可推知D正确。 3.D【解析】A项正确的正极反应式为C1十 2e一2C1厂，错误；B项由于电解质为盐酸，左侧溶 液中含有大量的CI,会与产生的Ag迅速反应生成 AgCI沉淀，能通过阳离子交换膜到达右侧的Ag较 少，故在左侧溶液中才会有大量白色沉淀生成，错误； C项若用NCI溶液代替盐酸，电池总反应不变，错 误：D项当电路中转移0.01mole时，交换膜左侧产 生0.01 mol Ag与盐酸反应产生AgCl沉淀，同时约 有0.01molH十通过阳离子交换膜转移到右侧溶液 中，故左侧溶液共约0.02mol离子减少，正确。 4.B【解析】本题给出了放电时的总反应，因 为Ag化合价升高，可知Ag作负极，发生氧化反应， 即AgCl为氧化产物，故A、D错；电池中阳离子向正 极移动，所以C错；根据氧化还原反应计算，可得出每 生成1 mol Na2Mn)1o转移2mol电子，故B正确。 5.C【解析】Mg电极是该电池的负极，A错： 石墨电极为正极，HO2在正极上得电子发生还原 反应。 6.C【解析】首先确定该电池放电时的总反 应为：MH+NiOOH一M+Ni(OH)2,MH合金中 M、H均为0价，MH作负极材料，而NiOOH作正极 材料，正极反应式为NiOOH+HO+e→ Ni()H)2十OH,负极反应式为MH+OH-一e →十H2)十M(充电时负极反应为其逆反应)，则A 项正确，C项错误；电池的电解液可为碱性溶液 (KOH溶液)，不能为酸性溶液（会与N))H反应）， B项正确；MH中氢的密度越大，放电时放出的电量 越多，其电池的能量密度越高，D项正确。 7.A【解析】B.充电过程中阴离子OH离子 向阳极迁移，不正确；C.H2O十M十e一MH十 OH,HO中的H电离成H+得到电子被还原：D, 由已知可知Ni)OH与NH;发生反应。 8.D【解析】电池中H+移向Pb电极错，电解 池中H+移向Pb电极正确，故A错；每消耗3mol Pb,则转移电子为6mol,则应生成1 mol Al2)3,故B 错：正极应为：PbO2+2e+4H++SO一-PbSO: +2H2O,C错。 题源3 1.D【解析】当断开K。,闭合K1时，装置为 电解池，两极均有气泡产生，则反应为2C1十2H) 通电H,个十20H十CL,个，石墨为阳极，铜为阴极， 则石墨电极处有CL2产生，在铜电极处有H2产生，且 铜极附近产生OH,溶液变红，故A、B两项均错误； 当断开K1,闭合K2时，装置为原电池，铜电极为负 极，反应式：H2一2e十20H一2H2),而石墨电 极为正极，且反应式为Cl2十2e一2C1,故C项错 误，D项正确。 2.C【解析】用惰性电极电解CuSO:溶液的 反应式为：2CuS0,+2H2O一2Cu+O2个+ 2HSO:,随着电解的进行，CuS)4在减少，HSO:在 增多，若要使电解液恢复到原状态，应使HS):变成 CuS)4,应加Cu(),会发生Cu()十H2S):CuSO 十H),C正确。 3.B【解析】本题是以铁板为电极、NaCl为电 解质溶液形成的原电池。液滴下的含氧量少作负极， 液滴边缘处为正极，负极上Fe失电子形成Fe+,正 极处O,得电子生成OH-,Fe2+与OH结合生成 Fe()H)2,继而形成铁锈FeO3·xHO。电池中阴 离子移向负极即a极，A错；正极反应为O,十2HO +4e一一4OH,B对；液滴下的Fe作负极发生氧 化反应，C错；D中应Fe为负极。 4.A【解析】根据图中CI和Cu+移向，可判 断出a为负极，b为正极，故A对：CuCl是盐溶于水 本身即可电离，而不是因为通电而发生电离，故B错： 阳极反应为：2C1一2e一Cl个，C错；阳极产生 CL2,在阳极附近观察到黄绿色气体，D错。 题源4 1.(1)3A(2)产生苍白色火焰(3)2：1 (4)3AIO2+Fe3++6H2O-3A1(OH)3￥+ Fe(OH,￥(5)4Fe(NO,),△2Fe,O,+12NO.↑ +302个 【解析】电解X产生A、B气体单质和C。A、B 生成D,D与黑色固体氧化物反应又可以生成B,所 以A是H2,B是Cl,D是HCI,E是MnO2,F是地壳 中含量最多金属，为Al,C为NaOH,X为NaCl,G为 NaAlO2,M为红褐色沉淀Fe(OH)3,Y为 Fe(NO3)3,H为FeeO3,I为NO2,与H2)生 成HNO3。 、3 2.A 3.(1)12O2(2)①0H-②1.00×10-4③ bac(3)①A2H++2e--H,↑②O,+4H+ +4e-2H2O③(x-2y)/y 【解析】(1)臭氧具有氧化性，I具有还原性，二 者发生氧化还原反应，生成产物为氧气、碘单质及氢 氧化钾。(2)①由图中数据可知，pH值越大，即 OH浓度越大，臭氧的浓度减少一半所用的时间越 短，则臭氧的分解速率越大，说明氢氧根离子在反应 中起到了催化作用；②30℃时，pH=4,0时臭氧分解 一半所用时间为108min,则反应速率℃= 0.0216mol/ 2 =1.00×10-4mol/(L·min):③由表 108 min 数据可知，相同DH条件下，温度越高，臭氧浓度减小 一半的时间越少，分解速率越快；而相同温度时，PH 越大，臭氧分解一半时所需时间越少，分解速率也增 大，但相比较而言，温度的影响更大，因此反应速率在 b条件下最小，c条件下最大。(3)①由臭氧发生器装 置图中可得出，电极B上有O:和O:产生，可得到B 极发生电极反应：4)H一4e一2H2)十(O)2↑由此 可判断B极为阳极，A极为阴极，阴极电极反应为 2H+十2e一H2↑；②C通入O2,氧气将参与电极 反应，故A极电极反应为：O2十4H+十4e 2HO;③设O:所占体积分数为x。电解反应为氧化 还原反应，因此解计算题时，习惯运用得失电子守恒 进行解答。本题同样运用得失电子守恒，得2x=y· aX6+y(1-a)X4解得a=-2y y 4.BD【解析】本题为电解法进行粗铜提纯问 题，电解时阳极发生氧化反应，连接粗铜，对于除Ag、 P等较不活泼的金属外的金属均可失电子被氧化， 因此Cu、Fe、Zn等在阳极被氧化，而Pt、Ag等则以金 属单质的形式沉积在电解槽底部形成阳极泥。 5.(1)氯气ad浓疏酸(2)①SiCL+2H +0.高温si0,十4HC②0.35(3134.4 【解析】本题考查电解原理和无机化工知识。 (1)根据离子放电顺序，NC溶液中的Cl在阳极优 先放电产生CL,HO电离产生的H+优先在阴极放 电产生H,同时生成NaOH,所以NaOH的出口应 为，饱和食盐水从d口进入。千燥塔中应该用浓硫 酸千燥C。(2)①可以这样来理解该反应，首先是 SiCl,被H还原，生成Si、HCl,Si再与O2反应生成 S0,其总反应式为：SCl,十2H。+0,高温si0,+ 4HCL。②H2的起始浓度=0.140mol/L十0.010mol/L =0.150mol/L,即3mol。根据2NaCl~H2,可得理论 上需要6 molNaCl,其质量=6molX58.5g/mol=351g ≈0.35kg。(3)NaCl转化为NaCIO3时，失去电子的 物质的量=6× 或产生份条款为 VL,根据得失电子守恒有：6X 213×103g=2× 106.5g/mol VL 22.4L/m0,解得V=134.4X102L=134.4m。 6.(1)紫黑色升华 (2)21-2e —L(或I+6OH-6e 1O+3H2O)有气泡产生 (3) 实验方法 实验现象及结论 取少量阳极区电解液于试管中， 如果不变蓝，说明电 加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉 解液中无1（如果变 溶液，观察是否变蓝 蓝，说明有I) (4)冷却结晶干燥洗去吸附在碘酸钾晶体上 的氢氧化钾等杂质 【解析】本题主要考查碘及其化合物的性质、电 解原理和实验基本操作，意在考查考生的分析能力和 实验能力。()卤素单质的颜色随着相对分子质量的 增加而变深，单质碘为紫黑色，具有加热易升华的性 质。(2)电解时，阳极发生氧化反应，I失去电子被氧 化；阴极发生还原反应，H+得电子生成氢气。（3)阳 极电解产物中含有I)3,该离子与I在酸性条件下 可以发生氧化还原反应生成单质碘，可用淀粉溶液检 验生成的单质碘。(4)溶液经蒸发浓缩，冷却后析出 晶体，然后过滤得目标产物KI)3,洗涤其表面的杂 质，干燥后即得较为纯净的KIO3。 题源5 1.B 2.A【解析】I与Ⅱ都能形成原电池，原电池 中正极被保护，故A对；I中Zn作负极，Ⅱ中Fe作 负极，对应的电极反应式为Zn一2e一Zn2+,Fe 2e一Fe2+,故B错；I中电解质溶液为NaCl溶液 正极反应为O2+2H2O+4e一4)H,而Ⅱ中电 解质溶液为酸化的NaC1溶液，所以正极反应为2H 十2e一一H2◆，所以C错：Ⅱ中电解质溶液呈酸性， 故加入K[Fe(CN)3]溶液也不会有蓝色沉淀产生， 故D错。 3.B【解析】钢管与电源正极相连，则为阳 极，被腐蚀，A错；B对：钢管与铜管露天堆在一起能 形成原电池，且钢管为负极，则很容易被腐蚀，C错： ·3 析氢腐蚀时，负极反应Fe-2e—Fe+,D错。 4.BD【解析】本题考查学生对原电池形成条 件的理解能力。如果将青铜器放在银质托盘上，铜会 失电子形成原电池，产生铜绿；干燥的环境缺少电解 质溶液无法形成铜绿：而在潮湿的环境中会形成铜 绿；表面覆盖一层防渗的高分子膜后，没有形成闭合 回路，也不能形成铜绿。 5.A【解析】A钢闸门连接电源的负极，为电 解池的阴极，被保护，属于外加电流的阴极保护法，故 正确；BC是金属表面覆盖保护层，隔绝空气，故错误； D镁比铁活泼，构成原电池，铁为正极，被保护，是牺 牲阳极的阴极保护法，故错。 6.D【解析】由题知，稀硝酸在铬的含量大于 13%时，对Fe-Cr合金的腐蚀性较弱，A不正确；稀 硝酸与铁反应产生的是N),不是N)2,B不正确；从 图中曲线的走势来看，腐蚀速率与溶液中H+的浓度 关系并不大（因为各种情况下H+的浓度是一定的）， 主要还是取决于Cr的含量。 B组 1.A 2.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2A十2)H+2H2) 一2AIO。十3H2↑，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N(),故 C项达不到目的；D项中两电极全是AI,因而不能构 成原电池，即不能将化学能转化为电能。 3.D【解析】由①知氧化性B+>A+;由② 知D为活泼性很强的金属，则D+的氧化性很弱；根 据原电池原理，由③知原电池反应为E+十B —E十B2+,则氧化性E+>B+,故氧化性E+> B2+>A2+>D2+。 4,C【解析】构成原电池的电极材料可以是 非金属，如碳棒；电子流出的一极为负极，发生氧化反 应：粗锌可与稀硫酸构成原电池，加速反应的进行；原 电池反应的产物仍会具有一定的能量，故原电池不能 把物质中的能量全部转化为电能。 5.C【解析】利用原电池工作原理可知，原电 池工作时电解质溶液中阳离子移向正极，A正确：由 Mg升高至十2价，结合总反应式可知共转移2xmol 电子，正极得电子发生还原反应，故可知B项正确；充 电时，发生氧化反应与还原反应的均为Mg.Mo:S.,C 项错误：充电时阴极发生还原反应得到金属镁，D项 正确。 6.C【解析】此题考查了原电池的基本原理， 包括：燃料电池(H2)的电极反应、总反应及电解液中 离子的移动等相关理论，中等难度题。通过分析，③ 反应条件是点燃，显然是错误的，其余各项均正确。 7.AD【解析】外电路的电子流向为X·外电 路·Y,电流方向与其相反，A正确；X极失电子，作 负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的是氧 化反应。若两电极分别为F和碳棒，则Y为碳棒，X 为Fe,B、C错误，D正确。 8.C【解析】电解特炼铜时，阳极为粗铜，阴 极为纯铜，电解质溶液为可溶性铜盐溶液，A项正确； 惰性电极电解AgN)3溶液时的反应为4AgN()3十 2H,0电解4HNO,十4Ag十O.↑，故B项正确：利用 通电 电解CuSO:溶液的反应式2CuSO:+2H,O二2Cu 十2H2S):十)2◆可知，若电解一段时间CuSO,溶液 后加入0.5mol的碳酸铜刚好恢复到通电前的浓度 和pH,则电解过程中转移的电子为1.0mol,C项错； D项，阴极析出氢气，阳极先析出氯气，后析出氧气， 因此若两极气体体积相等则阳极产生的气体只能是 氯气，利用氯原子守恒可知混合液中c(KCI)至少为1 mol÷0.5L=2.0mol·L1。 9.D【解析】闭合K时，X极附近溶液先变红 色，说明X电极是阴极，电极反应式是2H+十2e 一H个，电极周围产生OH,由此可知电极A是 负极，B是正极。电池工作时，电解质溶液中阳离子 移向正极，Na应从左到右通过离子交换膜；电池负 极的反应应是微粒NaeS失电子，并非是NaBr,故 A、B、C错误。D项，当有0.1 mol Na+通过离子交换 膜时各电极及电路转移的电子数为0.1mol,所以X 电极上析出的H2在标准状况下的体积为1.12L,故 D项正确。 10.BD【解析】该电池中Zn为负极、MnO2 为正极；在电池的内部并没有电子流动。 11.(1)铜AgN)3溶液(2)正Ag++e —Ag(或2Ag+2e--2Ag）Cu-2e Cu+(3)铜银 【解析】该题考查原电池的基本原理，根据所给 反应的设计要求并结合所给装置可看出：X极是Cu, Y极电解质溶液必须是AgNO:溶液，因为Cu比Ag 活泼，所以Cu为负极，Ag为正极，电极反应分别为 负极：Cu-2e一Cu+,正极：Ag+e一Ag,在 外电路，电子由负极Cu流向正极Ag。 12.(1)不相同 (2)①负2A1-6e2A13+ ②正6H++6e—3H2个 、3 ③2A1+6HC1-2A1CL3+3H2 (3)负极铝可以与氢氧化钠溶液发生氧化还原 反应，而镁不与氢氧化钠溶液发生化学反应A1一 3e+4OH=A1O2+2H20 (4)铝在浓硝酸中被钝化，锌在浓硝酸中被氧化， 即在浓硝酸中Zn比Al活泼，Zn作原电池的负极，Al 作原电池的正极，所以电流计指针偏向铝 (5)另一个电极材料的活泼性和电解质溶液的氧 化性 【解析】在稀盐酸中，Mg比AI活泼，Mg作原 电池的负极，AI作原电池的正极，电流计指针偏向 Al:在稀盐酸中，Al比Cu活泼，Al作原电池的负极， C山作原电池的正极，电流计指针偏向Cu。由此可 知，原电池中电流计指针偏向正极。在实验3中电流 计指针偏向石墨，由上述规律可知，在该原电池中铝 作负极，石墨作正极。铝失去电子被氧化成铝离子， 盐酸中的氢离子得到电子被还原为氢气。该实验的 设计运用比较法探究铝电极在原电池中的作用。实 验1,2,3中电解质溶液相同，电极材料不同；实验1 和4比较的是电极材料相同，电解质溶液不同；实验 5与其他实验比较的是电极材料和电解质溶液都不 同。通过这些结果可以总结出影响铝在原电池中作 正极或负极的因素。根据电极材料及电解质溶液的 不同以及反应的实验现象作判断，应注意AI可与 Na)H溶液反应，Al在浓硝酸中钝化等情况。 13.(1)①2H++2e--H2↑②Cu2++2e =Cu③02+2H20+4e4()H (2)2H++2e-H2 Fe-2e-Fe2+ (3)Mg 6H2O+6e-3H2+60H-Al 2Al+80H--6e--2[Al (OH).]2Al+ 2NaOH+6H2 O-2Na[Al(OH).]+3H2 14.(1)Fe-2e--Fe2+(2)② (3)①2H2O-4e(),◆+4H+(写4OH- 4e2HO+O2◆也可)②ba<c<d ③8：1 【解析】(1)开关K与a连接时，是原电池装置， B极是负极，电极反应式为：Fe一2e一Fe2+。(2) 若K与b连接，是电解池，且A是阳极，B是阴极；阳 离子向阴极移动；阳极是CI失电子生成CL,它能使 湿润的淀粉KI试纸变蓝；阴极产生H,故由阴、阳两 极逸出的气体可知要使电解液恢复到电解前的浓度 需通入HCI气体而非加入盐酸。(3)由图示加入物 质可知，阳极是OH厂失e,阴极是H+得e,据电荷 守恒，则通过阳离子交换膜的K+数大于通过阴离子 交换膜的SO数，故应填“<”。电解后生成的硫酸 和K)H溶液的浓度均比原来的大，则b<a,d>c, 又因为碱溶液pH大于酸溶液pH,则b<a<c<d。 B口产生)2，C口产生H2,根据得失电子守恒知二 者物质的量之比为1：2，则质量比为8：1。 15.(1)c(NaC1)=0.1mol/L、c(CuS())=0.1 mol/L(2)pH=1(3)0.72g 【解析】(1)阳极首先逸出的是氯气：n(NaCI) =2n(Cl2)=0.02mol,则n(NaCl)=0.1mol/L。 阳极得到的336mL气体中，含0.01 mol Cl2和 0.005mol02,转移电子的物质的量为：0.01molX2 +0.005mol×4=0.04mol。 此过程中阴极刚好全部析出铜： n(CuSO.)=n(Cu)=9.04 mol =0.02mol, 2 则c(CuS):) 0.02mol=0.1mol/L。 0.2L (2)t2时溶液中c(Na)=0.1mol/L,c(S)) =0.1 mol/L 根据电荷守恒有：c(H+)=2×0.1mol/L一0.1 mol/L=0.1mol/L,即溶液的pH=1。 专题11化学反应速率 十年高考母题原型训练 A组 题源1 1.(1)SiF,H2O SiO (2)ad (3)bc (4)0.0010mol·L1·min1 【解析】本题考查化学平衡知识。(1)根据题意 得在地壳深处压强大。正反应为体积缩小的放热反 应，压强大，有利于平衡正向移动，有SF:和水蒸气 生成。同理在地壳浅处压强小，平衡逆向移动，有利 于二氧化硅沉积。(2)平衡常数K是温度的函数，由 于正反应△H<0及K增大，说明温度升高，则平衡 正向移动，温度升高后逆反应速率开始要减小，由于 平衡右移，故逆反应速率又会逐渐增大直至到达新的 平衡。(3)当反应达到平衡时正逆反应速率相等，各 物质的速率之比等于化学计量数比，各物质的量保持 不变，但反应仍在进行。(4)由密度增大0.12g/L,容 器容积为2.0L,得参加反应的二氧化硅为0.24g。 n(Si0)=,0.24g 60g/m0=0.004mol,消耗氟化氢为 0.016mol:y=Ac=△n 0.016mol △t△V8.0min×2.0L=0.001 mol/(L·min)。 3 2.BD【解析】本题考查化学反应速率，由正 反应可知H(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之 比等于化学方程式中化学计量数之比，故A项错；在 反应未达平衡之前，反应进行的净速率是正、逆反应 速率之差，故B项正确：C项中，在反应过程中，未达 平衡前，正逆反应速率是不断变化的，故正、逆反应速 率的比值是不断变化的，故C项错：D项中，由平衡定 义知，反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，故D项 正确。 3.C【解析】依据化学反应速率的意义可知， 在同一时刻同一反应可用不同物质表示该反应的速 率，且各物质的速率之比等于其化学计量数之比。综 合分析只有C项符合题意，故C项正确。 4.C【解析】10mL溶液中含有H)2物质 的量为0.01L×0.4mol/L=0.004mol,6min时，氧 气的物质的量为0.0224L÷22.4L/mol=0.001mol, 根据三段法解题： 催化剂 2H2O2 2HO+)2 初始物质的量(mol)0.004 0 变化的物质的量(mol)0.002 0.001 6min时物质的量(mol)0.002 0.001 则0~6min时间内，△c(HO2)=0.002mol ÷0.01L=0.2mol·L1, 所以v(H2)2)=0.2mol·L-1÷6min≈3.3X 102mol(L·min),故A正确； 6min时，c(H202)=0.002mol÷0.01L= 0.2mol·L,故C错误； 6min时，H:0:分解率为：0.004mo 0.002mol ×100%= 50%,故D正确； 随着反应的进行，H22的浓度逐渐减小，又由 于反应物的浓度越小，反应速率越慢，所以6~10min 的平均反应速度小于前6min的平均速率，即小于 3.3×10-mol/(L·min),故B正确。 5.(1)0.013(2)1.0催化剂(3)>> (4)吸热温度升高时，平衡向右移动 【解析】(q)0A=0.80mol·L1-0.67mol·L 10 min =0.013mol·L-1·min1。(2)对比实验1与实验 2可知，反应温度相同，达平衡时的A的浓度相同，说 明是同一平衡状态，即c2=1.0mol·L1,又因实际 反应的速率快，达平衡所需时间短，说明反应中使用 了催化剂。(3)对比实验3与实验1可知，从10min 到20min,实验1的A的浓度变化值为0.13mol· L1,实验3的A的浓度变化值为0.17mol·L1,这