1长春模拟已知蓄电池在充电时作电解池放电时作.docx
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1长春模拟已知蓄电池在充电时作电解池放电时作
1.(2009年长春模拟)已知蓄电池在充电时作电解池,放电时作原电池。
铅蓄电池上有两个接线柱,一个接线柱旁标有“+”,另一个接线柱旁标有“-”。
关于标有“+”的接线柱,下列说法中正确的是( )
A.充电时作阳极,放电时作正极
B.充电时作阳极,放电时作负极
C.充电时作阴极,放电时作负极
D.充电时作阴极,放电时作正极
解析:
选A。
对于蓄电池,充电和放电过程中发生的电极反应相反。
铅蓄电池标有“+”的接线柱,表示原电池的正极,放电时该极发生还原反应,充电时,该极发生氧化反应,因此标有“+”的接线柱,充电时作阳极。
2.能够使反应Cu+2H2O===Cu(OH)2+H2↑发生的是( )
A.用铜片作阴、阳电极,电解氯化铜溶液
B.用铜片作阴、阳电极,电解硫酸钾溶液
C.铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀
D.铜片作原电池的负极,碳棒作原电池的正极,氯化钠溶液作电解质溶液
解析:
选B。
本题考查电化学知识,综合运用电化学原理和实验设计。
由于该反应不能自发进行,因此只能将该反应设计成电解池,排除C、D两项;A项中用CuCl2溶液相当于电镀。
3.如图容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是( )
A.④>②>③>① B.②>①>③>④
C.④>②>①>③D.③>②>④>①
解析:
选C。
根据原电池原理,在②③两装置中,铁分别作原电池的负极、正极(活动性Zn>Fe>Sn),故②中腐蚀快,③中Fe得到保护;④中为电解池,Fe接在电源正极,通电时Fe失去电子被溶解,腐蚀最快;①中没形成原电池,腐蚀较慢,但并没有防护措施,综合分析,腐蚀由快到慢的顺序应为④②①③。
4.用惰性电极进行电解,下列说法正确的是( )
A.电解稀H2SO4溶液,实质上是电解水,故溶液pH不变B.电解NaOH溶液(稀),要消耗OH-,故溶液pH减小
C.电解Na2SO4溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D.电解CuCl2溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
解析:
选D。
用惰性电极电解H2SO4溶液、NaOH溶液、Na2SO4溶液实质上都是电解水,故c(H2SO4)增大,溶液pH降低,c(NaOH)增大,溶液pH升高,总反应方程式为2H2O
2H2↑+O2↑,阴极产生H2,阳极产生O2,二者物质的量之比为2∶1;电解CuCl2溶液时,阴极产生Cu,阳极产生Cl2,二者物质的量之比为1∶1。
5.(2008年高考上海卷)取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现了一个双色同心圆,内圆为白色,外圈呈浅红色。
则下列说法错误的是( )
A.b电极是阴极
B.a电极与电源的正极相连接
C.电解过程中,水是氧化剂
D.b电极附近溶液的pH变小
解析:
选D。
用惰性电极电解NaCl溶液,其电极反应分别为:
阴极:
2H++2e-===H2↑ 阳极:
2Cl--2e-===Cl2↑,由于a极出现了双色同心圆,内圆为白色,外圈呈浅红色,则a极为电解池的阳极,因为产生的Cl2与水反应生成HCl和HClO,HCl使pH试纸显红色,HClO具有漂白性使pH试纸褪色,b极为阴极,H+得电子产生H2,H+来源于H2O的电离,因此在b极又同时生成了OH-,因此b极附近pH增大。
6.最近,科学家在常压下把氢气和用氢气稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的电解池中,可以合成氨气,而且转化率达到了78%。
装置如图,用来合成氨气的电解池里的电解质起传导H+的作用,这种电解质是一种固体复合材料(缩写为SCY),两个电极是吸附在SCY内外表面上的金属铯的多晶薄膜,下列说法不正确的是( )
A.阳极的反应式:
H2-2e-===2H+
B.阴极的反应式:
N2+6H++6e-===2NH3
C.电解池的总反应式:
3H2+N2
2NH3
D.电解池的总反应式:
3H++N3-
NH3
解析:
选D。
由题意可知,在阳极:
H2-2e-===2H+,在阴极:
N2+6H++6e-===2NH3,总的电解反应式为:
N2+3H2
2NH3。
7.(2008年高考重庆卷)如图所示,将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中,再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液,冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)。
下列叙述正确的是( )
A.a中铁钉附近呈现红色
B.b中铁钉上发生还原反应
C.a中铜丝上发生氧化反应
D.b中铝条附近有气泡产生
解析:
选B。
a中铁钉作负极,铜丝作正极,正极反应为:
O2+2H2O+4e-===4OH-,正极周围先变红;b中铝条作负极,铝条失电子发生氧化反应,铁钉作正极,发生还原反应。
8.(2008年高考广东卷)LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环
A.可加入硫酸以提高电解质的导电性
B.放电时电池内部Li+向负极移动
C.充电过程中,电池正极材料的质量减少
D.放电时电池正极反应为:
FePO4+Li++e-===LiFePO4
解析:
选CD。
放电时,负极:
Li-e-===Li+,正极:
FePO4+Li++e-===LiFePO4;充电时,阳极:
LiFePO4-e-===FePO4+Li+;阴极:
Li++e-===Li,所以C、D正确。
若加入硫酸,与Li单质(固体)发生反应,所以A错误;放电时,Li+(正电荷)应在电池内部(电解质中)向正极移动,故B错误。
9.如图所示,x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无味的气体放出,符合这一情况的是( )
a极板
b极板
x电极
Z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4溶液
B
石墨
石墨
负极
NaOH溶液
a极板
b极板
x电极
Z溶液
C
银
铁
正极
AgNO3溶液
D
铜
石墨
负极
CuCl2溶液
解析:
选A。
由题意知,a极板质量增加,由电解原理知,a极应为阴极,则b极为阳极,x极为电源的负极,y极为电源的正极。
参考题中所给的各个选项可知A项符合要求,电解时a极有Cu附着,故其质量增加,b极有O2放出。
B项不正确,其原因是电解时a极无质量变化。
C项中阳极为Fe,电解时Fe-2e-===Fe2+,无气体生成,故C项也不符合题意。
D项中电解质溶液为CuCl2溶液,电解时Cl-在阳极放电,生成的Cl2是黄绿色有刺激性气味的气体,故D项也不符合题意。
10.(2008年高考天津卷)下列叙述正确的是( )
A.在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应
B.用惰性电极电解Na2SO4溶液,阴阳两极产物的物质的量之比为1∶2
C.用惰性电极电解饱和NaCl溶液,若有1mol电子转移,则生成1molNaOH
D.镀层破损后,镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀
解析:
选C。
A项中电解池的阴极发生的是还原反应;B项中用惰性电极电解Na2SO4溶液,实质是电解水,在阴阳两极上析出的是H2和O2,其物质的量之比为2∶1;D项中锡的活动性比铁弱,构成原电池时铁作负极,故镀锡铁比镀锌铁易腐蚀。
11.观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是( )
A.装置①中阳极上析出红色固体
B.装置②的待镀铁制品应与电源正极相连
C.装置③中外电路电子由a极流向b极
D.装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过
解析:
选C。
依次分析四个装置:
①为电解池,阳极产生Cl2,A错;②为电镀池,待镀铁制品作阴极,与电源负极相连,B错;③为燃料电池,通H2一极为负极,电子由负极流向正极,即由a极流向b极,C正确;④为电解饱和NaCl溶液装置,此离子交换膜为阳离子交换膜,只允许阳离子通过,D错。
12.(2009年高考山东卷)Zn-MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。
(1)该电池的负极材料是__________。
电池工作时,电子流向________(填“正极”或“负极”)。
(2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是____________________________。
欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的________(填代号)。
a.NaOHb.Znc.Fed.NH3·H2O
(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极,电解酸化的MnSO4溶液。
阴极的电极反应式是______________________________________。
若电解电路中通过2mol电子,MnO2的理论产量为________g。
解析:
(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极:
Zn-2e-===Zn2+;电池工作时,电子是从负极流向正极。
(2)Zn与Cu2+发生氧化还原反应,生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池,加快反应速率,从而加快Zn的腐蚀。
(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极:
2H++2e-===H2↑;每生成1molMnO2需转移2mol电子,故每通过2mol电子,理论上生成1molMnO2,质量为87g。
答案:
(1)Zn(或锌) 正极
(2)锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 bd
(3)2H++2e-===H2↑ 87
13.(2009年海淀模拟)请按要求回答下列问题。
(1)根据图1回答①②。
①打开K2,合并K1。
A电极可观察到的现象是________________________________;
B极的电极反应为____________________。
②打开K1,合并K2。
A电极可观察到的现象是____________________________;
B极的电极反应为____________________。
(2)根据图2回答③④。
③将较纯净的CuSO4溶液放入如图所示的装置中进行电解,石墨电极上的电极反应式为,电解反应的离子方程式为____________________________________________________。
④实验完成后,铜电极增重ag,石墨电极产生标准状况下的气体体积L。
解析:
(1)①打开K2,合并K1时,图1发生原电池反应。
A为负极,Zn溶解,B极:
Cu2++2e-===Cu。
②打开K1,合并K2时,图1发生电解反应。
B为阳极,Cu-2e-===Cu2+;A为阴极,Cu2++2e-===Cu。
(2)③图2为电解池。
阳极(石墨):
4OH--4e-===2H2O+O2↑,阴极(铜):
Cu2++2e-===Cu。
由电子守恒可知:
2Cu~4e-~O2
128g22.4L
agV=
L
答案:
(1)①锌不断溶解 Cu2++2e-===Cu
②锌棒镀上一层红色的铜 Cu-2e-===Cu2+
(2)③4OH--4e-===2H2O+O2↑
2Cu2++2H2O
2Cu+O2↑+4H+
④
14.(2009年启东模拟)如图,X和Y均为石墨电极:
(Ⅰ)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水,电解反应的离子方程式为:
;电解过程中极(填阴或阳)附近会出现红色;
(Ⅱ)若电解液为500mL含A溶质的某蓝色溶液,电解一段时间,观察到X电极表面有红色的固态物质生成,Y电极有无色气体生成;溶液中原有溶质完全电解后,停止电解,取出X电极,洗涤、干燥、称量,电极增重1.6g。
(1)电解后溶液的pH为________;要使电解后溶液恢复到电解前的状态,需加入一定量的________(填加入物质的化学式)。
(假设电解前后溶液的体积不变)
(2)请你推测原溶液中所含的酸根离子可能是_____________;
并设计实验验证你的推测,写出实验的操作步骤、现象和结论:
___________________________________________________________。
解析:
(Ⅰ)电解饱和食盐水时,阴极2H++2e-===H2↑,而使H2O的电离平衡被破坏,最终导致阴极附近c(OH-)>c(H+),溶液显碱性,酚酞变红色。
(Ⅱ)由于X电极表面有红色的固态物质生成,Y电极有无色气体生成,故而可知A不是CuCl2,而可能为CuSO4或Cu(NO3)2。
由2Cu2++2H2O
2Cu + 4H++O2↑
2×64g4mol
1.6g 0.05mol
可得:
c(H+)=
=0.1mol/L,故电解后溶液的pH=1。
答案:
(Ⅰ)2Cl-+2H2O
2OH-+Cl2↑+H2↑ 阴
(Ⅱ)
(1)1 CuO或CuCO3
(2)硫酸根离子 取少量待测液于试管中,滴加盐酸无明显现象,继续加入氯化钡溶液若有白色沉淀产生,则证明是硫酸根离子(或:
硝酸根离子 取少量待测液于试管中,加热浓缩后滴加浓硫酸和铜粉若有红棕色气体产生,则证明是硝酸根离子)
15.如图,p、q为直流电源两极,A由+2价金属单质X制成,B、C、D为铂电极,接通电源,金属X沉积于B极,同时C、D产生气泡。
试回答:
(1)p为极,A极发生了反应。
(2)C为极,试管里收集到的气体是;D为 极,试管里收集到的气体是。
(3)C极的电极方程式是_________________________。
(4)在电解过程中,测得的C、D两极上产生的气体的实验数据如下:
仔细分析以上实验数据,请说出可能的原因是________________。
(5)当反应进行一段时间后,A、B电极附近溶液的pH(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(6)当电路中通过0.004mol电子时,B电极上沉积金属X为0.128g,则此金属的摩尔质量为。
解析:
(1)接通电源,X沉积于B极,说明B为阴极,则A为阳极,故q为负极,p为正极,A上发生氧化反应。
(2)H2SO4电解池中,C为阳极,C试管内得O2,D为阴极,此试管内得H2。
(4)C、D两极所得O2、H2体积比应该为1∶2,但实验数据由1∶3随时间变化而增大,达到10分钟时约为1∶2,因为开始时O2溶解的原因。
(5)A极:
X-2e-===X2+,B极:
X2++2e-===X,两极附近pH不变。
(6)设X的摩尔质量为Mg/mol,则
X2+ + 2e- === X
2molMg
0.004mol0.128g
得M=64。
答案:
(1)正 氧化
(2)阳 氧气 阴 氢气
(3)4OH--4e-===O2↑+2H2O
(4)开始时C、D两极气体体积比为1∶3,10分钟时变为约1∶2,说明开始时氧气溶解于水中
(5)不变 (6)64g/mol
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