1、1专题六 6.20 化学反应与能量变化1锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是( )A铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池溶液的总质量增加C电池工作一段时间后，乙池的 c(Zn2 )c(SO )24D阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡答案：B 解析：由图像可知，该原电池反应式为：ZnCu 2 =Zn2 Cu，Zn 为负极，发生氧化反应，Cu 为正极，发生还原反应，故 A 错误；乙池中的 Zn2 通过阳离子交换膜进入甲池，甲池中发生反应：Cu 2 2e =Cu，保持溶液呈电中性，进入甲池的 Zn2 与放电的 Cu
2、2 的物质的量相等，而 Zn 的摩尔质量大于 Cu 的摩尔质量，故甲池溶液总质量增大，故 B 正确；原电池工作时乙池中进入甲池 Zn2 和溶解进入溶液里 Zn2 的物质的量相等，保证乙池溶液里 c(Zn2 ) c(SO )，故 C 错误；乙池中的 Zn2 通过阳离子交换膜进入甲池，24以保持溶液电荷守恒，阴离子不能通过阳离子交换膜，故 D 错误。22017广州二模某小组为研究原电池原理，设计了如图装置，下列叙述正确的是( )A若 X 为 Fe，Y 为 Cu，铁为正极B若 X 为 Fe，Y 为 Cu，电子由铜片流向铁片C若 X 为 Fe，Y 为 C，碳棒上有红色固体析出D若 X 为 Cu，Y 为
3、 Zn，锌片发生还原反应答案：C 解析：Fe 比 Cu 活泼，Fe 作负极，电子从 Fe 流向 Cu，故 A、B 两项错误；若 X 为 Fe，Y 为 C，电解质溶液为硫酸铜，则正极 C 上析出 Cu，故 C 正确；Zn 比 Cu 活泼，Zn 作负极发生氧化反应，故 D 错误。32017张家界模拟液流电池是一种新的蓄电池，是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。如2图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液。下列说法正确的是( )A充电时阳极的电极反应式：Zn2e =Zn2B充电时电极 a 为外接电源的负极C放电时 Br 向右侧
4、电极移动D放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大答案：D 解析：如图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液，所以该电池的负极为锌，电极反应式为 Zn2e =Zn2 ，溴为原电池的正极，电极反应式为Br22e =2Br ，充电时阳极的电极反应式与正极的电极反应式相反，所以充电时阳极的电极反应式为 2Br 2e =Br2，故 A 错；在充电时，原电池的正极连接电源的正极，是电解池的阳极，而原电池的负极连接电源的负极，所以充电时电极 a 为外接电源的正极，故 B 错；放电时为原电池，在原电池中间隔着一个阳离子交换膜，所以 Br 不能向右侧电极移动，故 C 错；放电时左侧生成溴离子，右侧生成
5、锌离子，所以放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大，故 D 正确。42017山西联考某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr 2O Fe3 ，设计27了盐桥式的原电池，如图。盐桥中装有琼脂与饱和 K2SO4溶液。下列叙述中正确的是( )A甲烧杯的溶液中发生还原反应 B乙烧杯中发生的电极反应为：2Cr 3 7H 2O6e =Cr2O 14H 27C外电路的电流方向是从 b 到 aD电池工作时，盐桥中的 SO 移向乙烧杯24答案：C 解析：本题考查原电池工作原理，意在考查考生运用电化学原理分析解决问题的能力。A 项，甲烧杯的溶液中发生氧化反应： Fe2 e =Fe3 ；B 项，乙烧杯的溶液
6、中发生还原反应，应为 Cr2O 得到电子生成 Cr3 ； C 项，a 极为负极，b 为正极，外27电路中电流由 b 到 a；D 项，SO 向负极移动，即移向甲烧杯。2452017金丽衢模拟一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中有机废水中有机物可用 C6H10O5表示。有关说法正确的是( )3Ab 电极为该电池的负极Bb 电极附近溶液的 pH 减小Ca 电极反应式：C 6H10O524e 7H 2O=6CO224H D中间室：Na 移向左室，Cl 移向右室答案：C 解析：从图中分析，可知 a 极附近有机物发生反应生成 CO2，碳的化合价升高，说明有机物在 a 极附近失电子，a 极为
7、负极，A 错误；b 极附近 NO 发生反应生成 3N2，氮的化合价降低，说明 NO 在 b 极附近得电子，故 b 极为正极，发生 3NO 10e 12H =N2 6H2O，消耗氢离子，附近溶液的 pH 应增大，故 B 项错误；a 3极为负极，负极发生：C 6H10O524e 7H 2O=6CO224H ，故 C 项正确；a 极附近，有机物失电子生成 H ，H 浓度升高。b 极附近 H 浓度降低，因此 Na 应移向右室，Cl 移向左室，故 D 项错误。62017松江区模拟电化学气敏传感器可用于监测环境中 NH3的含量，其工作原理示意图如图所示。下列说法不正确的是( )AO 2在电极 b 上发生还
8、原反应B溶液中 OH 向电极 a 移动C反应消耗的 NH3与 O2的物质的量之比为 45D负极的电极反应式为 2NH36e 6OH =N26H 2O答案：C 解析：构成的原电池中，通入氧气的电极是正极，发生还原反应，A 正确；溶液中阴离子氢氧根离子移向负极 a 极，B 正确；1 mol NH 3反应生成氮气转移 3 mol 电子，1 mol O2反应转移 4 mol 电子，根据电子转移守恒，消耗的 NH3与 O2的物质的量之比为43，C 错误；负极的电极反应式为 2NH36e 6OH =N26H 2O，D 正确。72017绍兴模拟利用反应 6NO28NH 3=7N212H 2O 构成电池的装置
9、如图所示。此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。下列说法正确的是( )4A电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极B为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜C电极 A 极反应式为 2NH36e =N26H D当有 4.48 L NO2被处理时，转移电子数为 0.8NA答案：B 解析：该反应中，二氧化氮中 N 元素化合价由4 价变为 0 价、氨气中 N 元素化合价由3 价变为 0 价，所以通入二氧化氮的电极是正极、通入氨气的电极是负极，放电时，电流从正极沿导线流向负极，所以电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，故A 错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电
10、池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，故 B 正确；电解质溶液呈碱性，则负极电极方程式为 2NH36e 6OH =N26H 2O，故 C 错误；气体摩尔体积受温度和压强影响，温度和压强未知导致气体摩尔体积未知，所以无法计算，故 D 错误。8一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO 2)晶体，在熔融状态下能传导 O2 。下列说法不正确的是( )A在熔融电解质中，O 2 向负极定向移动B电池的总反应为 2C4H1013O 2=8CO210H 2OC通入空气的一极是正极，电极反
11、应为 O24e =2O2D通入丁烷的一极是负极，电极反应为 C4H10 26e 13O 2 =4CO25H 2O答案：D 解析：A 项，原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以在熔融电解质中，O 2 移向负极，故 A 正确；B 项，电池的总反应与丁烷燃烧的化学方程式相同，为 2C4H1013O 2=8CO210H 2O，故 B 正确；C 项，通入空气的一极是正极，在该极上是氧气发生得电子的还原反应，电极反应为 O24e =2O2 ，故 C 正确；D 项，通入丁烷一极是负极，该极上发生失电子的氧化反应，正确的电极反应式为C4H1013O 2 26e =4CO2 5H2O，故 D 错误。9
12、2017深圳模拟如图是课外活动小组设计的用化学电源使 LED 灯发光的装置。下列说法错误的是( )5A铜片表面有气泡生成B装置中存在“化学能电能光能”的转换C如果将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动D如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变答案：C 解析：铜锌原电池中，Cu 作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以 Cu 上有气泡生成，故 A 正确；原电池中化学能转化为电能，LED 灯发光时，电能转化为光能，故 B 正确；柠檬汁显酸性也能作电解质溶液，所以将硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电池，所以导线中有电子流动，故 C 错误；金属性 Cu 比 Zn、Fe 弱，Cu 作正极，所以电路中
13、的电流方向不变，仍然由 Cu 流向负极，故 D 正确。10某研究性学习小组根据反应 2KMnO410FeSO 48H 2SO4=2MnSO45Fe 2(SO4)3K 2SO48H 2O 设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为 1 molL1 ，溶液的体积均为 200 mL，盐桥中装有饱和 K2SO4溶液。回答下列问题：(1)此原电池的正极是石墨_(填“a”或“b”)，发生_反应。(2)电池工作时，盐桥中的 SO 移向_(填“甲”或“乙”)烧杯。24(3)两烧杯中的电极反应式分别为甲_；乙_。(4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO 4浓度变为 1.5 molL1 ，则反应中转
14、移的电子为_mol。答案：(1)a 还原 (2)乙 (3)MnO 5e 8H =Mn2 4H 2O 45Fe2 5e =5Fe3 (4)0.5解析：(1)根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO 4作氧化剂，发生还原反应，故石墨 a 是正极。(2)电池工作时，SO 向负极移动，即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极24反应式为 MnO 5e 8H =Mn2 4H 2O；乙烧杯中的电极反应式为 465Fe2 5e =5Fe3 。(4)溶液中的 MnSO4浓度由 1 molL1 变为 1.5 molL1 ，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的 MnSO4的物质的量为 0.5 molL1 0.2 L
15、0.1 mol，转移的电子为 0.1 mol50.5 mol。11某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应：(用离子方程式表示)_ _设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差 12 g，导线中通过_mol 电子。(2)其他条件不变，若将 CuCl2溶液换为 NH4Cl 溶液，石墨电极反应式为_，这是由于 NH4Cl 溶液显_(填“酸性” “碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性质的原因_，用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式：_，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变
16、红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的3 价铁被氧化为更高的价态。 ”如果3 价铁被氧化为 FeO ，试写出该反应的离子方程式：24_。(3)如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成 n 型，如图所示。一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液，现象是_，电极反应为_；乙装置中石墨(1)为_极(填“正” “负” “阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为_，反应产物常用_检验，反应的离子方程式为_。答案：(1)FeCu 2 =Fe2 Cu 0.27(2)2H 2e =H2 酸性NH H 2ONH 3H2OH 42Fe
17、2 Cl 2=2Fe3 2Cl 2Fe3 3Cl 28H 2O=2FeO 6Cl 16H 24(3)溶液变红 O 22H 2O4e =4OH 阴2Cl 2e =Cl2 湿润淀粉KI 试纸Cl22I =2Cl I 2解析：(1)设导线中通过的电子的物质的量为 x，则负极减少 28 gmol1 x，正极增重 32 gmol1 x,28x32 x12， x0.2 mol。(2)NH4Cl 水解溶液显酸性，正极上 H 得电子，负极上 Fe 失电子生成 Fe2 。Cl 2将Fe2 氧化为 Fe3 ，Cl 2过量时，发生的反应为2Fe3 3Cl 28H 2O=2FeO 6Cl 16H 。24(3)将盐桥改为铜丝和石墨后甲装置成为原电池，乙装置成为电解池。甲中 Fe 为负极，Cu 为正极，正极电极反应式为 O22H 2O4e =4OH ，滴加酚酞后变红色。乙中石墨(1)为阴极，与铜丝相连的电极为阳极，电极反应式为 2Cl 2e =Cl2，Cl 2可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。
