第四章 化学反应与电能 同步习题
一、单选题
1．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电，电池负极反应式为
A．H2＋2OH--2e-=2H2O B．O2＋4H＋＋4e-=2H2O
C．H2-2e-=2H＋ D．O2＋2H2O＋4e-=4OH-
2．下列关于原电池的叙述中错误的是
A．原电池内部的阳离子向正极移动
B．原电池是将化学能转变为电能的装置
C．在原电池中，电子流入的一极是正极，发生还原反应
D．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
3．2020年11月10日，中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟深度10909米处成功坐底并进行了一系列的深海探测科考活动。下列说法正确的是
A．“奋斗者” 号使用的锂离子电池工作时Li+向负极移动
B．从海水中提取镁的过程属于物理变化
C．电解从海水获得的饱和食盐水可制金属钠
D．未来对海底“可燃冰”(主要成分为甲烷)的开采将有助于缓解能源危机
4．钢铁腐蚀发生得最普遍的是
A．物理腐蚀 B．吸氧腐蚀 C．析氢腐蚀 D．摩擦损耗
5．下列有关NA的说法正确的是
A．电解精炼铜时每转移NA个电子，阳极溶解32g铜
B．一定条件下，1molN2和3mol H2充分反应，生成物中含N-H键数目为6 NA
C．标况下22.4L CH4和C2H4的混合气体所含氢原子数为4 NA
D．常温常压下，22.4L Cl2中含有分子的数目为NA
6．金属元素的单质和化合物在日常生产和生活中应用广泛，下列说法中错误的是
A．节日燃放的五彩缤纷的烟花，呈现的是金属元素的焰色
B．火灾现场存放有大量的钠，应立即用泡沫灭火器灭火
C．硬铝常用于制造飞机的外壳，主要是由于硬铝强度大、密度小、耐腐蚀
D．“福建舰”船体上镶嵌锌块，利用的是牺牲阳极法
7．一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电池工作时，将太阳能转化为电能
B．X电极为电池的负极
C．Y电极发生的电极反应为3I -2e =I
D．电池工作时，电解质溶液中I 和I的浓度基本不变
8．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是
A．负极发生还原反应
B．该装置能将电能转化为化学能
C．电子由锌片通过导线流向铜片
D．铜片上发生的反应为Cu2＋ ＋ 2e－ == Cu
9．微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．电流由a极沿导线流向b极
B．每转移1mol电子，标准状况下，消耗2.8L
C．微生物所在电极区放电时发生还原反应
D．在硫氧化菌作用下转化为的反应为
10．关于下列各装置图的叙述中，不正确的是
A．用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为溶液
B．用装置①进行电镀，镀件接在b极上
C．装置②的总反应：
D．装置②可将化学能转化为电能
11．下列说法正确的是
A．反应NH3（g）＋HCl（g）=NH4Cl（s）常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0
B．铜锌原电池中，盐桥中的K＋和NO分别移向正极和负极
C．合成氨生产中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高H2的转化率
D．常温下，pH均为5的盐酸与氯化铵溶液中，水的电离程度相同
二、填空题
12．按要求写出相应的答案(石墨做电极燃料电池)
(1)(电解质溶液为酸)的负极反应___________
(2)(电解质溶液为酸)的正极反应___________
(3)(电解质溶液为碱)的负极反应___________
(4)(电解质溶液为碱)的正极反应___________
(5)(电解质溶液为熔融碳酸盐)的负极反应___________
(6)(电解质溶液为熔融碳酸盐)的正极极反应___________
(7)(电解质溶液为熔融氧化物)的负极反应___________
(8)(电解质溶液为熔融氧化物)的正极反应___________
13．下图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH＝2K2CO3+6H2O。
(1)甲池是_________装置，乙池是_________装置。
(2)通入CH3OH的电极名称是_______，A(石墨)电极的名称是________。
(3)通入O2的电极的电极反应式是________________________。B(Fe)电极的电极反应式为___________________________。
(4)乙池中反应的化学方程式为___________________________。
(5)当乙池中B(Fe)极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2_____mL(标准状况下)。
14．在如图所示的三个烧杯中均盛有足量的氯化铜溶液。请按要求回答下列问题：
(1)A、B、C三个装置中属于电解池的是______。
(2)A池中Cu是______极，A池中Cl-移向___________极(填“Zn”或“Cu”)，总反应的离子方程式为___________。
(3)B池中C电极上发生___________反应(填“氧化”或“还原”)，B池中总反应的化学方程式为___________。
(4)C池中Cu是___________极，电极反应为___________，反应过程中c(Cu2＋)___________(填“变大”“变小”或“不变”)。
15．小茗同学想利用原电池反应检测金属的活动性强弱，他设计了甲、乙两组实验，均使用镁片与铝片作电极，甲实验将电极放入6mol·L-1的H2SO4溶液中，乙实验将电极放入6mol·L-1的NaOH溶液中，如图所示：
(1)小茗同学认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则根据甲实验会判断出_______活动性更强，而根据乙实验会判断出_______活动性更强。(填写元素符号)
(2)写出乙池中正极的电极反应式：_______；
(3)由这组对比实验，可得到如下哪些正确结论_______。
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动性顺序已过时，已没有实用价值
D．该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件的影响较大，因此应具体问题具体分析
16．计算原电池或电解池中膜两侧溶液质量变化时，要注意气体的排出或吸收、沉淀的析出或固体的溶解，尤其不能忽略离子通过膜的转移对溶液质量的影响。如某甲醚燃料电池的工作原理如图所示，质子交换膜两侧的溶液均为溶液。当电路中有电子发生转移时，左右两侧溶液的质量差为___________(假设反应物耗尽，忽略气体的溶解)。
17．某课外小组分别用如图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。
请回答：
Ⅰ．用如图1所示装置进行第一组实验。
(1)在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu做电极的是___________(填字母序号)。
A．铝 B．石墨 C．银 D．铂
(2)M极发生反应的电极反应式为___________；
(3)实验过程中，SO___________(填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动；滤纸上能观察到的现象有___________，写出产生此现象的反应方程式：___________；
Ⅱ．用如图2所示装置进行第二组实验。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根(FeO)在溶液中呈紫红色。
(4)电解过程中，X极区溶液的pH___________(填“增大”、“减小”或“不变”)；
(5)电解过程中，Y极发生的电极反应为___________和4OH--4e-=2H2O+O2↑，若在X极收集到672mL气体，在Y极收集到168mL气体(均已折算为标准状况时气体体积)，则Y电极(铁电极)质量减少___________g。
(6)在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池总反应为：2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2该电池正极的电极反应式为___________。
18．人们应用电化学原理满足不同的需要。以下每小题中的电化学原理广泛应用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息填空。
(1)蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。负极反应式为____，反应一段时间后负极的质量____(填“增加”“减少”或“不变”)。
(2)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是甲烷燃料电池原理示意图，
该电池的负极反应式是：____；正极反应式为____。
(3)如图为电解精炼银的示意图，____(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为____。
(4)为处理银器表面的黑斑(Ag2S)，将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触，Ag2S转化为Ag，食盐水的作用为____。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】根据题给信息，该燃料电池的总反应为2H2＋O2=2H2O。
A．电解液为酸性溶液，电极反应式中不能出现OH-，选项A错误；
B．因为燃料电池中负极通入氢气，正极通入氧气，选项B错误；
C．燃料电池中负极通入氢气，氢气失电子产生H+，电极反应式为H2-2e-=2H＋，选项C正确；
D．电解液为酸性溶液，电极反应式中不能出现OH-，选项D错误；
答案选C。
2．D
【详解】A．原电池正极上有从负极流出的电子，吸引溶液中的阳离子，故A正确；
B．当氧化还原反应发生时，电路中有电子通过形成电流，故原电池为将化学能转变为电能的装置，故B正确；
C．原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，正极发生还原反应，故C正确；
D．原电池的电极材料可以为金属单质、非金属单质（石墨）、金属氧化物等，但构成原电池时，两极材料活性必须不同，故D错误；
故答案选D。
3．D
【详解】A．电池工作时为原电池，阳离子流向正极，A错误；
B．海水中的Mg元素为化合态，得到游离态的Mg，元素化合价发生变化，发生氧化还原反应，为化学变化，B错误；
C．电解饱和食盐水时阴极是水电离出的氢离子放电生成氢气，无法得到金属钠，C错误；
D．开采甲烷做燃料，可以部分摆脱对石油等能源的依赖，有助于缓解能源危机，D正确；
答案为D。
4．B
【详解】钢铁腐蚀发生得最普遍的是电化学腐蚀，电化学腐蚀包含吸氧腐蚀和析氢腐蚀，以吸氧腐蚀为主，最为普遍，故B正确；
故选B。
5．C
【详解】A．电解精炼铜时阳极材料是粗铜，电解时粗铜中的金属锌，铁，镍也会失去电子，所以当转移个电子，阳极溶解的金属包括锌，铁，镍，铜，所以溶解的铜的质量小于32g，A项错误；
B．1mol氮气和3mol氢气充分反应，不可能进行完全，是可逆反应，B项错误；
C．标况下22.4L和的混合气体物质的量为1mol，一个和分子中都含有4个氢原子，所以混合气体含氢原子数为4，C项正确；
D．标况下，22.4L中含有分子的数目为，没有说标准状况下，D项错误；
答案选C。
6．B
【详解】A．焰色反应，也称作焰色测试及焰色试验，是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特殊颜色的反应；烟花呈现的是金属元素的焰色，故A正确；
B．钠会和泡沫中的水反应生成可燃性气体氢气，故B错误；
C．合金较纯金属硬度大熔点低，硬铝强度大、密度小、耐腐蚀，故C正确；
D．锌块比铁活泼，可以构成原电池保护铁，利用的是牺牲阳极法，故D正确；
故选B。
7．C
【详解】A．电池工作时，太阳光使Ru(II)失电子转化为Ru(III)，发生氧化还原反应，将太阳能转化为电能，故A正确；
B．X电极电子流出，发生氧化反应，为电池的负极，故B正确；
C．Y电极电子流入，发生还原反应，电极反应为I+2e-=3I-，故C错误；
D．电池工作时，I+2e-=3I-，生成的I-又可与Ru(III)反应重新生成I，整个过程电解质溶液中I-和I的浓度基本不变，故D正确；
故选：C。
8．C
【详解】试题分析：由图可知，锌为负极、铜为正极。A. 负极发生氧化反应，A不正确；B. 该装置能将化学能转化为电能，B不正确；C. 电子由锌片通过导线流向铜片，C正确；D. 铜片上发生的反应为2H＋ ＋ 2e－ == H2↑，D不正确。本题选C。
点睛：在原电池中，通常活泼性较强的金属作负极、较不活泼的作正极。在原电池中一定有一个可以自发进行的氧化还原反应发生，其中还原剂在负极发生氧化反应，氧化剂在正极上发生还原反应。正极材料通常不参与电极反应。
9．D
【详解】A．根据的移动方向可知，b极是电池的正极，a极是负极，则电子从a极流出沿导线流向b极，电流从b极流出沿导线流向a极，选项A错误；
B．根据正极反应式：可知，每转移，消耗的物质的量为，标准状况下的体积为，选项B错误；
C．微生物所在电极区为负极区，放电时发生氧化反应，选项C错误；
D．负极上在硫氧化菌作用下转化为，失电子发生氧化反应，电极反应式是，选项D正确。
答案选D。
10．C
【详解】A．根据电流的方向可知，a为电解池的阳极，则用来精炼铜时，a极为粗铜，电解质溶液为硫酸铜溶液，A正确；
B．根据电流的方向可知，b为电解池的阴极，所以进行电镀时，镀件接在b极上，B正确；
C．铁比铜活泼，为原电池的负极，发生的反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，C错误；
D．装置②为原电池，可将化学能转化为电能，D正确；
答案选C。
11．B
【详解】A．NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)常温下能自发进行，ΔS＜0，则ΔH＜0，故A不选；
B．原电池工作时阳离子移向正极，阴离子移向负极，铜锌原电池中，盐桥中的K＋和NO分别移向正极和负极，故选B；
C．合成氨生产中将NH3液化分离，不能加快正反应速率，故C不选；
D．盐酸抑制水的电离，氯化铵促进水的电离，水的电离程度不同，故D不选。
答案选B
12．(1)C3H8-20e-+10O2=3CO2+4H2O
(2)O2+4e-+4H+=2H2O
(3)C4H10-26e+34OH-=4+22H2O
(4)O2+4e-+2H2O=4OH-
(5)HCHO-4e-+2=3CO2+H2O
(6)O2+4e+2CO2=2
(7)C2H6-14e-+7O2-= 2CO2+3H2O
(8)O2+4e-=2O2-
【分析】石墨作为电极材料，其本身是不参加电极反应的，写电极反应的时候要注意电解质溶液的离子是否参加反应，以此解题。
(1)
负极为丙烷失去电子，电极方程式为：C3H8-20e-+6H2O=3CO2+20H+；
(2)
正极为氧气得到电子，电极方程式为：O2+4e-+4H+=2H2O；
(3)
负极为丁烷失去电子，电极方程式为：C4H10-26e+34OH-=4+22H2O；
(4)
正极为氧气得到电子，电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-；
(5)
负极为甲醛失去电子，电极方程式为：HCHO-4e-+2=3CO2+H2O
(6)
正极为氧气得到电子，电极方程式为：O2+4e+2CO2=2；
(7)
负极为乙烷失去电子，电极方程式为：C2H6-14e-+7O2-= 2CO2+3H2O；
(8)
正极为氧气得到电子，电极方程式为：O2+4e-=2O2-；
13． 原电池 电解池 负极 阳极 O2+2H2O+4e－＝4OH－ Ag++e－＝Ag 4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑ 280
【分析】（1）根据方程式及装置的特点判断甲、乙装置；
（2）根据甲醇失去电子发生氧化反应分析，根据A电极与电源的正极相连分析；
（3）根据氧气得到电子发生还原反应分析，根据B电极与电源的负极相连分析；
（4）根据乙池中离子放电顺序书写化学方程式；
（5）先根据得失电子数相等找出银与氧气的关系式，然后计算。
【详解】（1）根据反应方程式知，甲装置是一个燃料电池，所以甲是把化学能转变为电能的装置，是原电池；乙有外加电源，所以是电解池；
（2）根据2CH3OH+3O2+4KOH＝2K2CO3+6H2O可知，CH3OH发生氧化反应，所以该电极是负极，氧气发生还原反应，所以该电极是正极；A电极与原电池的正极相连，是阳极；
（3）氧气发生还原反应，所以该电极是正极，电极反应式为O2+2H2O+4e－＝4OH－；B电极与原电池的负极相连，所以石墨电极B是阴极，溶液中的银离子放电，电极反应式为Ag++e－＝Ag；
（4）乙池中离子放电顺序为：阳离子Ag+＞H+，阴离子OH-＞NO3-，依据氧化还原反应的电子守恒，结合反应的物质书写化学方程式为4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑；
（5）乙池中B(Fe)极的质量增加5.40g，即析出了5.4g银，物质的量是5.4g÷108g/mol＝0.05mol，根据得失电子数相等，氧气与银的关系式为：O2～4Ag，所以消耗氧气的物质的量是0.05mol÷4＝0.0125mol，在标况下的体积是0.0125mol×22.4L/mol＝0.28L＝280mL。
【点睛】关于原电池、电解池的判断方法需要注意以下几点：若无外加电源，可能是原电池，然后再根据原电池的形成条件判定；若有外接电源，两电极插入电解质溶液中，可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同时，则为电镀池；若无明显外接电源的串联电路，则利用题中信息找出能自发进行氧化还原反应的装置为原电池。另外在进行有关计算时一定要利用好电子得失守恒这一关系式。
14．(1)BC
(2) 正 Zn Cu2＋＋Zn=Zn2＋＋Cu
(3) 还原 CuCl2Cl2↑＋Cu
(4) 阳 Cu-2e-=Cu2＋ 不变
【详解】（1）B、C装置都有外接电源，所以是把电能转化为化学能的装置，属于电解池，A装置没有外接直流电源，属于化学能变为电能装置，属于原电池，故此处填BC；
（2）A装置是原电池，较活泼的金属锌作负极，铜作正极；溶液中的氯离子向负移动，即向锌极移动；锌和铜离子发生氧化还原反应生成锌离子和铜单质，总反应离子方程式为：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+；故此处依次填：正极、Zn、Zn+Cu2+=Cu+Zn2+；
（3）B电解池中，C连接外加电源的负极，所以C是阴极，阴极上得电子发生还原反应，此时Cu2+在阴极得电子生成Cu，Cl-在阳极失电子转化为Cl2，故B池总反应化学方程式为：CuCl2Cl2↑＋Cu；
（4）C装置为电解池，铜连接外加电源的正极，所以是阳极，铜是活泼电极，所以电解池工作时，阳极上铜失电子生成铜离子而不是溶液中阴离子失电子，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+；阴极上铜离子得电子生成铜单质，阳极上溶解的铜等于阴极上析出的铜，所以溶液中铜离子浓度不变；故此处依次填：阳、Cu-2e-=Cu、不变。
15．(1) Mg Al
(2)2H2O+2e-=2OH-+H2↑
(3)AD
【分析】原电池中首先考虑自发进行的氧化还原反应，再分析两极反应：负极反应为失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应。
(1)
甲中镁作负极、乙中铝作负极，根据作负极的金属活泼性强判断，则甲会判断出Mg活动性更强，而乙会判断出Al活动性更强；
(2)
乙池中，镁与氢氧化钠溶液不反应，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，乙池中正极上水电离产生的氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑；
(3)
A．根据甲、乙中电极反应式知，原电池正负极与电解质溶液有关，选项A正确；
B．镁的金属性大于铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，选项B错误；
C．该实验说明电解质溶液性质影响电极的正负极，不能说明金属活动性顺序没有使用价值，选项C错误；
D．该实验说明化学研究对象复杂，反应与条件有关，电极材料相同其反应条件不同导致其产物不同，因此应具体问题具体分析，选项D正确；
答案选AD。
16．
【详解】根据电极反应式，结合电子守恒法和差量法进行计算。通入甲醚的一极为负极，电极反应式为，可得关系式：， 通入氧气的一极为正极，电极反应式为
，可得关系式：，电子发生转移时左侧还有通过质子交换膜进入右侧，即左侧减少，右侧增加，故左侧质量共减少，右侧质量共增加，两侧溶液的质量差为。
17． A Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2 从右向左 滤纸上有红褐色斑点产生 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 增大 Fe-6e-+8OH-=+4H2O 0.28 2+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-
【详解】(1)在保证电极反应不变的情况下，仍然是锌作负极，则正极材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属，铝是比锌活泼的金属，所以不能代替铜，故答案为A；
(2)M电极连接原电池正极，所以是电解池阳极，阳极材料是活性电极，铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2，故答案为Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2；
(3)原电池放电时，阴离子向负极移动，所以硫酸根从右向左移动，电解池中，阴极上氢离子得电子生成氢气，阳极上铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧气氧化生成氢氧化铁，所以滤纸上有红褐色斑点产生，反应的活性方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；
(4)电解过程中，阴极上氢离子放电生成氢气，则阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子溶液，溶液呈碱性，溶液的pH增大；
(5)X电极上析出的是氢气，Y电极上析出的是氧气，且Y电极失电子进入溶液，发生的电极反应为Fe-6e-+8OH-=+4H2O和4OH--4e-=2H2O+O2↑，设铁质量减少为xg，根据转移电子数相等得，解得x=0.28g；
(6)正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应，反应方程式为2+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-。
【点睛】电极反应式的书写，注意电极材料本身可能发生变化外，还要注意电解质溶液中的离子是否参与电极反应。如第2问，铁作阳极，失去电子生成Fe2+，与溶液中OH﹣结合生成Fe(OH)2，所以电极反应式为Fe﹣2e﹣+2OH﹣= Fe(OH)2，至于Fe(OH)2转变为Fe(OH)3就不是电极反应了；而第6问是在此基础上，还要考虑电池总反应式，才能写出负极反应式，进而写出正极反应式。
18．(1) Pb+SO-2e-=PbSO4 增加
(2) CH4+10OH--8e-=CO+7H2O 4H2O+2O2+8e-=8OH-
(3) a NO+2H++e-=NO2↑+H2O
(4)作电解质溶液(或导电)
【解析】(1)
铅蓄电池的电池总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，依据反应的总电池反应，反应中Pb元素化合价升高的在负极失电子发生氧化反应，其电极反应为：Pb+SO-2e-=PbSO4，该电极上产生了硫酸铅，电极质量增重，故答案为：Pb+SO-2e-=PbSO4；增重；
(2)
碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极a为原电池的负极，该极上是燃料发生失电子的氧化反应，即CH4+10OH--8e-= CO+7H2O，该原电池介质为碱性，则正极是氧气得到电子生成氢氧根，电极反应式为4H2O+2O2+8e-=8OH-；
(3)
电解精炼时，粗银做阳极，所以粗银是a极；b电极是阴极，发生还原反应，生成了红棕色气体是NO2，电极反应：NO+e-+2H+=NO2↑+H2O，
(4)
该装置构成原电池，氯化钠溶液作电解质溶液，促进溶液的导电能力，故答案为：作电解质溶液，形成原电池。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
