第四章 化学反应与电能 习题
一、单选题
1．经检测，某工业废水显酸性，且废水中含有大量、、、。下列说法错误的是
A．该废水显酸性的原因可能是水解
B．该废水与或都不能大量共存
C．由该废水回收NaCl时，可加过量氨水除去
D．用惰性电极电解该废水时，阳极发生将氧化生成的反应
2．Cu与Zn用导线连接后浸入稀硫酸组成原电池装置。下列说法正确的是
A．锌为负极，铜为正极
B．铜片溶解，锌片上产生气体
C．电子由铜极流出经导线流向锌极
D．溶液中SO定向移向铜极
3．下列化学用语表达正确的是
A．的电离方程式：
B．以溶液为电解质溶液，氢氧燃料电池负极的电极反应式：
C．水解的离子方程式：
D．的溶解平衡表达式：
4．下列叙述正确的是
A．合成氨工业中为了提高氢气利用率，适当增加氢气浓度
B．Mg、Al、Cu可以分别用置换法、直接加热法和电解法治炼得到
C．蔗糖、硫酸钡和水分别属于非电解质、强电解质和弱电解质
D．电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极室生产的Cl2进入阳极室
5．2019年2月27日至3月1日，第十届日本国际二次电池展在日本东京举行，各种新型二次电池在东京有明展览中心展出，其中以Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，格外引人注意，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是（）
A．放电时，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]
B．充电时，Mo箔接电源的负极
C．充电时，Na+通过离子交换膜从左室移向右室
D．外电路中通过0.2mol电子时，负极质量变化为2.4g
6．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列叙述不正确的是（ ）
A．放电时负极反应为：Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2
B．充电时阳极反应为：Fe(OH)3－3e－＋5OH－=FeO42-＋4H2O
C．充电时，蓄电池的负极应与外接电源正极相连
D．放电时负极附近溶液的碱性减弱
7．化学与生活、生产、能源、环境和社会可持续发展等密切相关。下列说法正确的是
A．工业上常采取电解熔融氯化物制备活泼金属(如Na、Mg、Al等)
B．新冠疫苗使用的硼硅玻璃瓶含有的Na2O·B2O3·SiO2是一种复杂的氧化物
C．废旧电池属于有害垃圾，因含有重金属，故采用深挖填埋的方式进行处理
D．C919国产大飞机风挡结构部分使用的有机玻璃属于有机高分子材料
8．LiFePO4电池（电解质溶液为LiPF6的有机溶液）是电动汽车常用的一种电池，其工作原理如图所示，其中LixC6是单质锂附聚在石墨电极上的一种表示形式。下列说法错误的是
A．充电时，电极a上的电极反应式为LixC6- xe- =xLi+ +C6
B．电动汽车行驶时，正极的电极反应式为Li1-xFePO4+xLi+ +xe- =LiFePO4
C．放电时，当电路中转移0.2 mol电子时，通过隔膜0.2 mol离子
D．隔膜为阳离子交换膜
9．铜锌原电池为电化学建构认识模型奠定了重要的基础，懂得原理才能真正做到举一反三，应用到其他复杂的电池分析中。盐桥中装有琼脂凝胶，内含氯化钾。下面两种原电池说法错误的是
A．原电池Ⅰ和Ⅱ的反应原理都是Zn+Cu2+=Zn2++Cu
B．电池工作时，导线中电子流向为Zn→Cu
C．正极反应为Zn-2e-=Zn2+，发生还原反应
D．电池工作时，盐桥中的K+向右侧烧杯移动，Cl-向左侧烧杯移动
10．已知氧化性：Au3＋＞Ag＋＞Cu2＋＞Pb2＋＞Cr3＋＞Zn2＋＞Ti2＋。现有如图所示的电化学装置，下列叙述中正确的是
A．若X为Ti，则Y极的电极反应式可能是Zn－2e－＝Zn2＋
B．若X为Cr，则Y可以选Zn或Ti
C．若Y为Cu，则X极的电极反应式可能是Cr－3e－＝Cr3＋
D．若Y为Pb，则Xn＋(aq)中阴离子数会减少
11．青铜器文物腐蚀物以粉末状有害锈最为严重，某种碱式氯化铜粉状锈的形成过程分下面三个阶段：
阶段一：铜在电解质溶液中发生一般腐蚀；(灰白色)；
阶段二：
阶段三：CuCl和具有很强穿透力，可深入铜体内部，产生粉状锈：
下列说法正确的是
A．该粉状锈生成的条件中需要有：潮湿环境、可溶性的氯化物、氧化性的物质
B．上述过程涉及的化学反应有：电解反应、水解反应、氧化还原反应
C．依据反应，可以判断氧化亚铜不能溶于盐酸
D．利用外加电源保护法保护铜制文物时，青铜器应连接电源的正极
二、填空题
12．如图所示，甲、乙两池的电极材料都是铁棒与碳棒，丙池是电解精炼铜。
(1)甲池中盛有CuSO4溶液，甲池中铁电极上电极反应式是_______。
(2)乙池中盛有饱和NaCl溶液，总反应的化学方程式为_______。若往乙池中滴入酚酞试液，_______电极(填“Fe”或“C”)附近呈现红色。
(3)丙池中粗铜电极发生_______(填“氧化”或“还原”)反应，反应过程中，Cu2+的浓度_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
13．铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)在水溶液中可形成许多微电池。在相同条件下，测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2+和Pb2+的去除率，结果如题图所示。
(1)当铁炭混合物中铁的质量分数为0时，也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+，其原因是__________。
(2)当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时，随着铁的质量分数的增加Cu2+和Pb2+的去除率不升反降，其主要原因是____________。
14．按要求回答下列问题
(1)用石墨作两极，燃料电池在酸性环境下的负极反应式：___________。
(2)用石墨作两极，电解硝酸银溶液的总反应式：___________。
(3)物质的量浓度相同的三种盐、和的溶液，若它们的依次为8、9、10.则、、的酸性由强到弱的排列顺序是___________。
(4)25℃下，的盐酸溶液中由水电离的氢离子浓度等于___________。
(5)请用离子方程式解释泡沫灭火器的工作原理：___________。
(6)25℃下的盐酸溶液与的氢氧化钡溶液混合，混合后溶液的___________。(已知)
(7)25℃时，将的醋酸与氢氧化钠等体积混合，反应后溶液恰好显中性，用、表示醋酸的电离平衡常数为___________。
15．蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是：
(1)若此蓄电池放电时，该电池某一电极发生还原反应的物质是_______(填序号)。
A． B． C． D．
(2)用此蓄电池分别电解以下两种溶液，假如电路中转移了，且电解池的电极均为惰性电极，试回答下列问题：
①电解溶液时某一电极增加了，则金属M的相对原子质量为_______(用含“a、x”的表达式表示)。
②用此蓄电池电解含有和的混合溶液，阳极产生的气体在标准状况下的体积是_______L；将电解后的溶液加水稀释至，此时溶液的_______。
(3)利用反应可制备，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为：_______。
16．A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
(1)C 中 Zn极的电极反应式为___________Fe 极附近溶液的 pH___________。
(2) B中总反应离子方程式为___________。 比较 A、B、C 中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是___________。
17．环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：
环戊二烯可用于制备二茂铁(Fe(C5H5)2，结构简式为)，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。
该电解池的阳极为____________，总反应为__________________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为_________________________。
18．(1)Zn∣H2SO4溶液∣C原电池：负极反应______________ ，正极反应____________；电池反应________________；
(2)H2∣KOH溶液∣O2原电池：负极反应_______________，正极反应______________；电池反应__________________________。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】A．铜离子是弱碱的阳离子，在溶液中发生水解使溶液呈酸性，所以废水显酸性可能是铜离子水解的缘故，故A正确；
B．酸性溶液中，碳酸氢根离子与氢离子反应，不能大量共存，溶液中氯离子与银离子反应，不能大量共存，则酸性废水中不可能存在银离子和碳酸氢根离子，故B正确；
C．由废水回收氯化钠时，若加入过量氨水，铜离子会与过量氨水反应生成四氨合铜离子，会使氯化钠溶液中混有四氨合铜离子，不能达到除去铜元素的目的，故C错误；
D．用惰性电极电解该废水时，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，故D正确；
故选C。
2．A
【详解】A．锌的金属性强于铜，锌为负极，铜为正极，A正确；
B．锌片溶解，铜片上产生气体氢气，B错误；
C．电子由锌极流出经导线流向铜极，C错误；
D．原电池中阴离子向负极移动，因此溶液中SO定向移向锌极，D错误。
答案选A。
3．D
【详解】A．多元弱酸的电离方程式是分步书写的，A项错误；
B．碱性电解质溶液中，电极反应式不能出现，B项错误；
C．水解的离子方程式为，C项错误；
D．的溶解平衡表达式为，D项正确；
故答案为：D。
4．C
【详解】A选项，合成氨工业中增加氢气的浓度要以提高氮气的利用率，而本身的利用率下降，故A错误；
B选项，铝和镁用电解法制得，铜是不活泼金属，用置换就可制得，故B错误；
C选项，根据物质的分类可知，蔗糖是有机物发属于非电解质，硫酸钡是盐，是强电解质，水是弱电解质，故C正确；
D选项，电解饱和食盐水中Cl2在阳极产生，故D错误；
综上所述，答案为C。
【点睛】阳离子交换膜主要作用是允许阳离子钠离子通过，防止氯气与氢气混合发生爆炸，防止氯气进入阴极室与氢氧化钠反应。
5．B
【详解】A．根据原电池工作原理，Mg箔作负极，Mo箔作正极，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e-===Na2Fe[Fe(CN)6]，A项正确；
B．充电时，电解池的阴极(原电池的负极)接电源的负极，电解池的阳极(原电池的正极)接电源的正极，即Mo箔接电源的正极，B项错误；
C．充电时，阳离子移向阴极，Na＋应从左室移向右室，C项正确；
D．负极上的反应式是2Mg-4e-＋2Cl-===[Mg2Cl2]2＋，外电路中通过0.2mol电子时，消耗0.1molMg，质量减少2.4g，D项正确；
答案选B。
6．C
【分析】根据题中高铁电池是一种新型可充电电池可知，本题考查电化学知识，运用电化学原理分析。
【详解】A.根据电池的总反应可知，高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子，电极反应式为
Zn-2e-+20H-=Zn(OH)2，A项正确；
B. 充电时阳极发生Fe(OH)3失电子的氧化反应，即反应为：Fe(OH)3－3e－＋5OH－=FeO42-＋4H2O，B项正确；
C.充电时，蓄电池的负极应与外接电源负极相连，C项错误；
D.放电时，锌在负极失去电子，电极反应式为Zn-2e-+20H-=Zn(OH)2，所以负极附近溶液的碱性减弱，D项正确。
答案选C。
7．D
【详解】A．工业上常采取电解熔融氯化物制备活泼金属(如Na、Mg)，而采取电解熔融氧化铝制备金属Al，故A错误；
B．新冠疫苗使用的硼硅玻璃瓶含有的Na2O·B2O3·SiO2，是一种复杂的硅酸盐产品，故B错误；
C．废旧电池属于有害垃圾，因含有重金属，不能深挖填埋的方式进行处理，会污染土壤，应进行无害化处理，故C错误；
D．有机玻璃是通过聚合反应得到的有机高分子材料，故D正确。
综上所述，答案为D。
8．A
【分析】由题干可知：LixC6是单质锂附聚在石墨电极上的一种表示形式，故电池放电时，电极a为负极，电极反应为：LixC6-xe-=xLi++C6,电极b为正极，电极反应为：Li1-xFePO4+xLi+ +xe- =LiFePO4，故Li+经过离子交换膜进入正极，据此解题。
【详解】A．由分析可知，放电时ａ为负极，反应为LixC6-xe-=xLi++C6，故充电时，电极a上的电极反应式为放电时的逆过程，故为xLi+ +C6+ xe- = LixC6，A错误；
B．由分析可知，电动汽车行驶时，正极发生还原反应，故电极反应式为Li1-xFePO4+xLi+ +xe- =LiFePO4，B正确；
C．由于通过隔膜的离子Li+，故放电时，当电路中转移0.2 mol电子时，通过隔膜0.2 mol离子，C正确；
D．由分析可知，隔膜为阳离子交换膜，D正确；
故答案为：A。
9．C
【分析】在原电池中，若两金属做电极，一般活泼金属做负极，不活泼金属做正极。Ⅰ和Ⅱ两个原电池装置中，都是锌做负极，铜做正极。
【详解】A．原电池Ⅰ和Ⅱ中，Zn为负极，Cu为正极，CuSO4为电解质溶液，工作原理都是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，故A正确；
B．在原电池中，负极锌失去电子，经外电路流向正极铜，故B正确；
C．正极反应为Cu2++2e-=Cu，发生还原反应，故C错误；
D．在原电池内部，阳离子移向正极，阴离子移向负极，装置Ⅱ中，右侧烧杯中的铜为正极，左侧烧杯中的锌为负极，所以盐桥中的K+向右侧烧杯移动，Cl-向左侧烧杯移动，故D正确；
故选C。
10．C
【分析】
【详解】根据装置图可知，X电极是负极，失去电子发生氧化反应。Y电极是正极，正极得到电子，发生还原反应，据此可以判断；
A.若X为Ti，由于Y电极是正极，得到电子发生还原反应，因此A不正确；
B.若X为Cr，则Y电极的金属性要弱于Ti的金属性，Zn或Ti的金属性强于Cr的金属性，则Y不能选Zn或Ti，可以选择铜或Pb等，B不正确；
C.若Y为Cu，由于X是负极，则X电极的金属性要强于Cu，所以可以选择Cr，因此负极电极反应式可能是Cr－3e－＝Cr3＋，C正确；
D.若Y为Pb，由于X电极是负极，失去电子，发生氧化反应，因此Xn＋(aq)中阴离子数会增加，D不正确；
答案选C。
11．A
【详解】A．由反应可知，碱式氯化铜粉状锈产生的基本条件是：氧化性气体、潮湿环境和水溶性氯化物，故A正确；
B．没有涉及到电解反应，这里是原电池原理，没有形成电解池，故B错误；
C．该反应是水解反应，是非常微弱的过程，逆反应过程是容易发生的，氧化亚铜是能溶于盐酸的，故C错误；
D．保护铜制文物时，就是防止铜失去电子被氧化，则应该是接电源负极，若是接电源正极，则作阳极，会加速失去电子，不能起到保护作用，故D错误；
故选A。
12．(1)Fe-2e-═Fe2+
(2) Fe
(3) 氧化 减小
【解析】（1）
甲为原电池，Fe为负极，发生Fe+CuSO4═FeSO4+Cu，铁电极是负极，该电极上电极反应式是Fe-2e-═Fe2+；
（2）
电解NaCl溶液生成NaOH、氢气、氯气，离子反应为，若往乙池中滴入酚酞试液，在阴极铁电极上氢离子放电，氢氧根离子浓度增加，所以阴极区域显示红色，故答案为：；Fe；
（3）
丙池中粗铜电极是阳极，发生氧化反应，在阳极上是依次是金属锌、铁、镍、铜放电，但是在阴极上始终是铜离子得电子，所以反应过程中，Cu2+的浓度逐渐减小，故答案为：氧化；减小。
13． 活性炭具有吸附作用，可以吸附少量Cu2+和Pb2+ 铁的质量分数增加，铁炭混合物中微电池数目减少
【分析】(1) 活性炭具有吸附作用；
(2)铁的质量分数增加，铁炭混合物中微电池数目减少。
【详解】(1)活性炭疏松多孔，具有吸附作用，可以吸附少量Cu2+和Pb2+，所以当铁炭混合物中铁的质量分数为0时，也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+；
(2)铁的质量分数增加，铁炭混合物中微电池数目减少，反应速率减小，所以Cu2+和Pb2+的去除率不升反降。
14．(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)11.7
(7)
【解析】(1)
用石墨作两极，燃料电池燃料充在负极，在酸性环境下的负极反应式：；
(2)
用石墨作两极，电解硝酸银溶液，阴极得到银单质，阳极生成氧气，的总反应式：；
(3)
物质的量浓度相同的三种盐、和的溶液，若它们的依次为8、9、10，说明这三种盐均是强碱弱酸盐，X-、Y-、Z-三种离子均发生水解，且越大水解程度越大，对应的酸越弱，则、、HZ的酸性由强到弱的排列顺序是；
(4)
25℃下，的盐酸溶液中，由水电离的氢氧根离子浓度等于，则水电离的氢离子浓度等于；
(5)
泡沫灭火器的工作原理，铝盐与碳酸氢盐发生双水解：；
(6)
25℃下的盐酸溶液，的氢氧化钡溶液，混合后，则溶液的；
(7)
的醋酸与氢氧化钠等体积混合后，溶液中有CH3COO-、Na+、OH-、H＋离子，得到的醋酸钠是强碱弱酸盐显碱性，若反应后溶液恰好显中性，则醋酸应过量，溶液中剩余醋酸分子的物质的量浓度为，根据电荷守恒和溶液显中性得知 ，故用、表示醋酸的电离平衡常数为 。
15．(1)A
(2) 50ax 0.168 0.01mol/L
(3)O2+4e-+4H+=2H2O
【解析】(1)
根据原电池在放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，再根据元素化合价变化，可判断该电池负极发生反应的物质为Fe被氧化发生氧化反应，正极为NiO2，被还原发生还原反应，此电池为碱性电池，在书写电极反应和总电池反应方程式时不能出现H+，故放电时的电极反应是：负极：Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2，正极：NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH-，故答案为：A；
(2)
①由电子守恒可知，电解M(NO3)x溶液时，某一极增加了agM，2M～2xe-～xH2O，则设M的相对原子质量为y，，解得y=50ax，故答案为：50ax；
②电解含有0.01mol CuSO4和0.01molNaCl的混合溶液100mL，电路中转移了0.02mol e-，阳极：、，阴极：，所以阳极上生成的气体在标准状况下的体积=(0.005mol+0.0025mol)×22.4L/mol=0.168L；阳极氢氧根离子减少0.01mol，则溶液中氢离子增加0.01mol，将电解后的溶液加水稀释至1L，溶液中氢离子浓度，故答案为：0.168；0.01mol/L；
(3)
由反应2Cu+O2+2H2SO4═2CuSO4+2H2O可知，氧气得电子价态降低，为正极反应物，电极反应式为O2+4e-+4H+═2H2O，故答案为：O2+4e-+4H+═2H2O。
16． Zn - 2e- = Zn2+ 增大 Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑ B > A > C
【分析】根据B中形成Sn Fe原电池，Fe比Sn活泼，则Sn为正极发生还原反应；根据C中形成Zn Fe原电池，总反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑，电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀的速率，金属做原电池正极时得到保护，据此解答。
【详解】(1)C中锌比铁活泼，锌为原电池负极，被腐蚀，负极电极反应式为Zn 2e =Zn2+，Fe为原电池的正极，发生反应：2H++2e =H2↑，Fe附近的溶液中氢离子浓度减小，pH值增大，故答案为：Zn 2e =Zn2+；增大；
(2)B中形成Sn Fe原电池，Fe比Sn活泼，Fe为负极，Sn为正极，总反应为：Fe+2H+=Fe2++H2↑；A发生化学腐蚀，B发生电化学腐蚀，C锌比铁活泼，铁做原电池的正极而被保护，电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀的速率，所以A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是B>A>C；
故答案为：Fe+2H+=Fe2++H2↑；B>A>C。
17． Fe电极 Fe+2+H2↑(Fe+2C5H6Fe(C5H5)2+H2↑) 水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH ，进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2
【分析】根据转化关系可知，需要获得Fe2+，则阳极为Fe电极，阴极为Ni，阴极上钠离子先得到电子生成金属Na，然后钠与环戊二烯反应生成氢气，实质为氢离子得到电子，阳极上Fe失去电子生成亚铁离子，据此书写电极总反应；中间产物Na与水反应，且水解水时生成的氢氧根离子与亚铁离子反应，影响了反应产物。
【详解】根据转化关系可知，需要获得Fe2+，则阳极为Fe电极，发生总反应为：Fe+2=+H2↑或Fe+2C5H6=Fe(C5H5)2+H2↑)；
中间产物有金属Na生成，水与Na反应，阻碍了中间物Na的生成，且水电解后生成的OH-与Fe2+反应生成Fe(OH)2，所以电解制备需要在无水条件下进行。
【点睛】本题结合电解原理和电解产物解题，电解过程中Fe要被氧化生成Fe2+，则应选择Fe为阳极，为避免还原产物Na与水反应，则应选择无水条件。
18． Zn-2 e-=Zn2+ 2H++2e-=H2↑ Zn+2H+=H2↑+Zn2+ 2H2+4OH--4e-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH- 2H2+O2=2H2O
【分析】(1)正极上氢离子得电子发生还原反应，负极上锌失电子发生氧化反应；
(2)根据题给总反应式可知，H2在反应中被氧化，应从负极通入，又因为是KOH溶液，不可能生成H+，产物应是H2O。
【详解】(1)正极上氢离子得电子发生还原反应，负极上锌失电子发生氧化反应，正极电极反应式为：2H++2e-=H2↑，负极反应式为Zn-2 e-=Zn2+，电池总反应式为Zn+2H+=H2↑+Zn2+；
(2)氢气与氧气的燃料电池，通氧气的极为正极，通H2的极为负极，电解质溶液呈碱性，则正极：O2+2H2O+4e-=4OH-；负极的电极方程式为2H2+4OH--4e-=4H2O，电池总反应式为2H2+O2=2H2O。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
