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浙江2013版化学复习方略 课时提能演练(十七) 6.2原电池 金属的腐蚀与防护(苏教版)(45分钟 100分)一、选择题(本题包括10小题,每小题6分,共60分)1.电化学在日常生活中有广泛的应用,下列说法或做法正确的是(  )A.暴雨后遭洪水浸泡的铁门生锈是因为发生化学腐蚀B.白铁皮(铁镀锌)表面有划损时,不能阻止铁被腐蚀C.废弃的干电池不能随意丢弃,但可以土埋处理D.不能将铁制自来水管与铜制水龙头连接2.两种金属A与B组成原电池时,A是正极。下列有关推断正确的是(  )A.A的金属性强于BB.A电极上发生的电极反应是还原反应C.电子不断由A电极经外电路流向B电极D.A在金属活动性顺序表中一定排在氢前面3.(2011·广东高考)某小组为研究电化学原理,设计装置。下列叙述不正确的是(  )A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为:Cu2++2e-===CuC.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色D.a和b分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2+向铜电极移动4.依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s),设计的原电池如图所示。下列有关说法中错误的是(  )A.电解质溶液Y是CuSO4溶液B.电极X的材料是CuC.银电极为电池的正极,其电极反应为Ag++e-===AgD.外电路中的电子是从X电极流向Ag电极5.(2011·福建高考)研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是(  )A.水既是氧化剂又是溶剂B.放电时正极上有氢气生成C.放电时OH-向正极移动D.总反应为:2Li+2H2O===2LiOH+H2↑6.(2012·温州模拟)最近,科学家研制出一种纸质电池,这种“软电池”采用薄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锰。电池总反应式为Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnOOH。下列说法不正确的是(  )A.该电池中Zn为负极,MnO2为正极B.该电池的正极反应式为MnO2+e-+H2O===MnOOH+OH-C.导电时外电路电子由Zn流向MnO2,内电路电子由MnO2流向ZnD.电池工作时水分子和OH-都能通过薄层纸片7.(2011·海南高考)一种充电电池放电时的电极反应为:H2+2OH--2e-===2H2ONiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-当为电池充电时,与外电源正极连接的电极上发生的反应是(  )A.H2O的还原B.NiO(OH)的还原C.H2的氧化D.Ni(OH)2的氧化8.Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池,该电池中正极的电极反应式为2Li++FeS+2e-===Li2S+Fe。有关该电池的下列说法中正确的是(  )A.Li-Al在电池中作为负极材料,该材料中Li的化合价为+1价B.该电池的电池反应式为:2Li+FeS===Li2S+FeC.负极的电极反应式为Al-3e-===Al3+D.充电时,阴极发生的电极反应式为:Li2S+Fe-2e-===2Li++FeS9.(易错题)一种新型环保电池是采用低毒的铝合金(丢弃的易拉罐),家庭常用的漂白水,食盐,氢氧化钠(化学药品店常见试剂)等原料制作的。电池的总反应方程式为2Al+3ClO-+2OH-===3Cl-+2AlO+H2O。下列说法不正确的是(  )A.该电池的优点是电极材料和电解质用完后可以更换B.该电池发生氧化反应的是金属铝C.电极的正极反应式为3ClO-+3H2O+6e-===3Cl-+6OH-D.当有0.1 mol Al完全溶解时,流经电解液的电子个数为1.806×102310.(2011·浙江高考)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如图所示。导致该现象的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(  )A.液滴中的Cl-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O2+2H2O+4e-===4OH-C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀,生成的Fe2+由a区向b区迁移,与b区的OH-形成Fe(OH)2,进一步氧化、脱水形成铁锈D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板,在铜铁接触处滴加NaCl溶液,则负极发生的电极反应为Cu-2e-===Cu2+二、非选择题(本题包括3小题,共40分)11.(12分)(2011·山东高考)科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。(1)实验室可用无水乙醇处理少量残留的金属钠,化学反应方程式为 ______________________________________________________。要清洗附着在试管壁上的硫,可用的试剂是____________________。(2)如图为钠高能电池的结构示意图,该电池的工作温度为320 ℃左右,电池反应为2Na+xS===Na2Sx,正极的电极反应式为________________________。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是________________________________。与铅蓄电池相比,当消耗相同质量的负极活性物质时,钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的   ____倍。(3)Na2S溶液中离子浓度由大到小的顺序为______________________________,向该溶液中加入少量固体CuSO4,溶液pH    (填“增大”、“减小”或“不变”),Na2S溶液长期放置有硫析出,原因为_________________________(用离子方程式表示)。12.(12分)(2012·金华模拟)原电池原理广泛应用于科技、生产和生活,请回答以下问题:(1)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,产物无污染,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。肼-空气燃料电池放电时:正极的电极反应式是   _      ;负极的电极反应式是           。(2)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl—NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式_______________________________________。(3)请运用原电池原理设计实验,验证Cu2+、Fe3+氧化性的强弱。请画出实验装置图并写出电极反应式。______________________________________________________________。13.(16分)(预测题)第三代混合动力车,可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时,电动机提供推动力,降低汽油的消耗;在刹车或下坡时,电池处于充电状态。(1)混合动力车目前一般使用镍氢电池,该电池中镍的化合物为正极,储氢金属(以M表示)为负极,碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图,其总反应式为:H2+2NiOOH2Ni(OH)2f根据所给信息判断,混合动力车上坡或加速时,乙电极周围溶液的pH    (填“增大”、“减小”或“不变”),该电极的电极反应式为______________。(2)Cu2O是一种半导体材料,可通过如图的电解装置制取,电解总反应为:2Cu+H2OCu2O+H2↑阴极的电极反应式是_______________________________。用镍氢电池作为电源进行电解,当蓄电池中有1 mol H2被消耗时,Cu2O的理论产量为    g。(3)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的    腐蚀。为防止这种腐蚀,通常把船体与浸在海水里的Zn块相连,或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的    极(填“正”或“负”)相连。 答案解析1.【解析】选D。被洪水浸泡的铁门发生的是电化学腐蚀,A项错;白铁皮表面有划损时,腐蚀的是表面的锌,能阻止铁被腐蚀,B项错;废弃的干电池会对土壤、地下水造成重金属污染,不能土埋处理,C项错;铁和铜是两种活泼性不同的金属,易形成原电池,会加速铁制自来水管的腐蚀,D项正确。2.【解析】选B。A项,A是正极,说明A的金属性弱于B,A错误; C项,因B电极为负极,电子由B电极经外电路流向A电极,C错误;D项,A不一定排在氢前,如铜或石墨也可作原电池的正极。3.【解析】选D。a和b不连接时,铁比铜活泼,从溶液中置换出铜,A项正确;a和b连接时,形成原电池,铁作为负极而溶解,铜作为正极,溶液中的Cu2+得到电子被还原成铜单质,所以B项正确;无论a和b是否连接,装置中都发生Fe+Cu2+===Cu+Fe2+的反应,溶液会由蓝色逐渐变为浅绿色,C项正确;如果a和b分别连接直流电源正、负极,该装置为电解池,Cu为阳极,Fe为阴极,则溶液中的阳离子向阴极移动,即Cu2+向铁电极移动,D项不正确,故选D。4.【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)由氧化还原反应拆成两个半反应可知,Cu作原电池负极;(2)根据得电子的离子选取电解质溶液。【解析】选A。由电极反应可知,电解质溶液须为AgNO3溶液而不是CuSO4溶液。5.【解题指南】解答本题要注意以下两点:(1)原电池电解质溶液中的阳离子移向正极得到电子,发生还原反应;(2)金属锂是一种活泼的碱金属,容易和水反应放出氢气。【解析】选C。金属锂比铁活泼,作原电池的负极,电极反应式为:Li-e-===Li+,LiOH溶液中的阳离子有Li+和H+,由于氧化性H+>Li+,所以正极反应是:2H++2e-===H2↑,由于H+来自于水的电离,所以H+放电的同时溶液中产生了OH-,即该反应的总反应为:2Li+2H2O===2LiOH+H2↑,水既是氧化剂又是溶剂。在原电池的放电过程中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,所以OH-向负极移动,C选项错误。6.【解析】选C。原电池反应中Zn失电子、MnO2得电子,因此该电池负极为Zn,正极为MnO2。由电池总反应式减去负极反应式Zn-2e-+2OH-===ZnO+H2O即得正极反应式MnO2+e-+H2O===MnOOH+OH-。电子只能由Zn经外电路流向MnO2,而不能通过内电路。7.【解题指南】解答本题要注意以下两点:(1)与正极相连的电极是电解池的阳极;(2)化合价升高的物质发生氧化反应。【解析】选D。由题意知,电池总反应为H2+2NiO(OH)2Ni(OH)2。可充电电池在充电时,实际上起一个电解池的作用,与外电源正极连接的电极是阳极,发生氧化反应,与放电时的正极反应相反,可知Ni(OH)2在反应中失电子被氧化,发生氧化反应。【方法技巧】可充电电池的反应规律(1)可充电电池有充电和放电两个过程,放电时是原电池,充电时是电解池。(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应,放电时的正极反应和充电时的阳极反应在形式上可逆。即将正(负)极反应改变方向即得阳(阴)极反应式。(3)原电池充电时,负极作电解池的阴极,跟外接电源负极相连,正极作电解池的阳极,跟外接电源正极相连。(4)放电总反应和充电总反应在形式上互逆,但不是可逆反应。8.【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)两电极反应式的和就是电池的总反应式;(2)可充电电池充电时,正极接外接电源的正极,负极接外接电源的负极。【解析】选B。由正极的电极反应式知,在负极上Li失去电子被氧化,所以Li-Al在电池中为负极材料,该材料中Li的化合价为0价,故A项错误;负极的电极反应式为:2Li-2e-===2Li+,故C项错误;该电池的电池反应式为正、负电极的电极反应式之和:2Li+FeS===Li2S+Fe,故B项正确;由于充电时阴极发生还原反应,所以阴极的电极反应式为:2Li++2e-===2Li,故D项错误。9.【解析】选D。该电池所用材料都是生活中常见的,电极材料和电解质用完后可以更换,A项正确;金属铝是原电池的负极发生氧化反应,B正确;在正极上,发生还原反应,电极反应为:3ClO-+3H2O+6e-===3Cl-+6OH-,C正确;电子只能流经导线,不能流经电解液,D不正确。10.【解析】选B。液滴边缘O2多,发生正极反应O2+2H2O+4e-===4OH-。液滴下的Fe发生负极反应Fe-2e-===Fe2+,为腐蚀区(a)。A项错误,Cl-由b区向a区迁移;C项错误,液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀;D项错误,Cu不如Fe活泼,作正极,负极反应为Fe-2e-===Fe2+。【误区警示】液滴下的铁发生的是氧化反应而不是还原反应,容易误判。在液滴中溶氧量不同,边缘溶氧要多于液滴内部。故液滴边缘是正极区。11.【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)M的作用:一是导电,二是因钠与硫易反应,它起到隔离作用;(2)消耗相同质量的负极活性物质时,钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的倍数,就是等质量的钠与铅失电子数的倍数。【解析】(2)正极的电极反应式为:xS+2e-===S x 2-,M的作用:一是导电,二是因钠与硫易反应,故它起到隔离作用;钠高能电池中负极为钠,有23 g钠消耗释放1 mol e-,则207 g钠消耗时转移207/23 mol e-,铅蓄电池的电极反应为:Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O,铅蓄电池中铅是负极,207 g铅消耗时转移2 mol e-,故钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的(207/23)∶2=4.5倍。(3)根据电离与水解的知识可判断:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+),加入少量固体CuSO4后,溶液中发生离子反应:Cu2++S2-===CuS↓,由于c(S2-)降低,故由S2-水解产生的OH-量减小,c(OH-)变小,c(H+)变大,溶液的pH减小;Na2S溶液长期放置所发生的化学反应方程式为2Na2S+O2+2H2O===4NaOH+2S↓,故离子方程式为2S2-+O2+2H2O===4OH-+2S↓。答案:(1)2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑CS2(或热的NaOH溶液)(2)xS+2e-===S x 2- (或2Na++xS+2e-===Na2Sx)  导电和隔离钠与硫 4.5(3)c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+) 减小 2S2-+O2+2H2O===4OH-+2S↓12.【解析】(1)氧气在正极上发生还原反应生成氢氧根,肼在负极上被氧化转化为无污染的氮气。(2)相当于氮气和氢气先合成氨,然后结合盐酸生成氯化铵。(3)三价铁离子能够氧化铜生成铜离子,从而设计成原电池证明该结论。答案:(1)O2+2H2O+4e-===4OH-N2H4+4OH--4e-===N2↑+4H2O(2)N2+8H++6e-===2NH(3)正极反应:2Fe3++2e-===2Fe2+,负极反应:Cu-2e-===Cu2+13.【解析】(1)从题意可知,混合动力车上坡或加速时,电池应处于放电状态,故负极反应式为:H2+2OH--2e-===2H2O,则正极反应可由总电极反应式减去负极反应式得到,即NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-,由于在放电时,生成了OH-,故乙电极周围溶液的pH增大。(2)结合装置图及总电极反应式可以得知,H+在阴极放电,故阴极反应式为2H++2e-===H2↑;由总电极反应式可求得,1 mol H2被消耗时,同时生成1 mol Cu2O,其质量为144 g。答案:(1)增大 NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-(2)2H++2e-===H2↑ 144(3)吸氧  负- 8 -
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