第十二章第一节提能力.doc

[对接高考——高考命题常设误区汇总]
设误选项摘录
设误角度诊断
1.铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应(2011·江苏高考)
可充电电池充放电电极反应类型的判断错误
2.镀锌层破损后，即对铁制品失去保护作用(2011·山东高考)
原电池正、负极的判断错误
3.钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是：Fe－3e－===Fe3＋(2010·北京高考)
钢铁发生电化学腐蚀时，负极反应式(产物)书写错误
4.铜锌原电池工作时，正极反应式为：Zn－2e－===Zn2＋(2010·广东高考)
原电池正极发生还原反应而不是氧化反应

[随堂强化落实]
1．2010年4月中旬全球核安全峰会在华盛顿举行，发展核电、制裁核武器发展是会议主题。各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是
(　　)
A．手机上用的锂离子电池属于一次电池
B．锌锰干电池中，锌电极是负极
C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被还原
D．太阳能电池的主要材料为二氧化硅
解析：手机上的电池可以充电，属于二次电池；锌锰干电池中锌失去电子生成Zn2＋，故作为负极；氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化；太阳能电池的主要材料为硅。故A、C、D项错误，B项正确。
答案：B
2．在铁的吸氧腐蚀中，发生还原反应的电极上进行的电极反应是(　　)
A．2H2O＋O2＋4e－===4OH－
B．2H＋＋2e－===H2↑
C．4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D．Fe－2e－===Fe2＋
解析：钢铁的吸氧腐蚀的正极反应式为：
2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
答案：A
3．(2011·烟台模拟)下列叙述正确的是(　　)
A．铜、锌、稀硫酸形成的原电池放电时，溶液中阳离子向铜电极移动
B．充电时，把铅蓄电池的负极接在外电源的正极
C．镀锌铁镀层破损后铁更易被腐蚀
D．碱性氢氧燃料电池工作时，负极反应为：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析：A项，铜、锌、稀硫酸形成的原电池中，铜为正极，溶液中的阳离子向正极移动，正确；B项，充电时，应把铅蓄电池的负极与外电源的负极相连，不正确；D项，碱性氢氧燃料电池工作时，负极是H2放电，电极反应式为：H2－2e－＋2OH－===2H2O，故不正确。
答案：A
4．氢氧燃料电池以KOH溶液为电解质溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是
(　　)
A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量浓度不变
C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2===2H2O
D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.2 mol 电子转移
解析：由于燃料电池的总反应式就是燃料燃烧时的化学方程式，所以该燃料电池的总反应式为：2H2＋O2===2H2O；由于水的生成，导致电解液中KOH的物质的量浓度减小；在KOH做电解液时，正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，根据电子转移相等知，当电解CuCl2溶液产生0.1 mol Cl2时，电池中转移电子0.2 mol。
答案：B
5．某原电池总反应为：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是
(　　)

A
B
C
D
电极材料
Cu、Zn
Cu、C
Fe、Zn
Cu、Ag
电解液
FeCl3
Fe(NO3)2
CuSO4
Fe2(SO4)3

解析：由原电池总反应可知铜电极发生氧化反应，为原电池负极，另一电极的活泼性应该比铜弱，电解质溶液中应该含有Fe3＋，由此可知，符合题意的为D。
答案：D
6．将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。
(1)锌片上发生的电极反应：______________________________________________；
银片上发生的电极反应：_________________________________________________。
(2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：
产生氢气的体积(标准状况)为________。
解析：(1)锌片和银片与稀硫酸构成原电池中，锌片为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋；银片为正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。
(2)电池的总反应为
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
65 g 22.4 L
60 g－47 g V(H2)
解得V(H2)＝＝4.48 L。
答案：(1)Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑　(2)4.48 L
[提能综合检测]
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是(　　)

A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
解析：选项A正确。在干电池中，Zn作负极，被氧化，B正确。氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D正确。C项忽略了硫酸铅在该极上析出，该极质量应该增加而非减小。
答案：C
2．(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↑
解析：本题考查原电池工作原理及考生解决新情境中实际问题的能力。该电池的负极是锂，氧化剂水在正极上得到电子生成氢气，电解质是LiOH，故A、B、D项正确；原电池中OH－向负极移动，C项错误。
答案：C
3.如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是(　　)
A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y
B．若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁
C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y
解析：外电路电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反，X极失电子，作负极，Y极发生的是还原反应，X极发生的是氧化反应。若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒，X为铁。
答案：D
4．将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　)

A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速率甲比乙慢
解析：因乙烧杯中锌片和铜片没有接触，故不能构成原电池，B项错误；因甲烧杯中锌片、铜片用导线连接后构成原电池，加快了锌片的溶解，即加快了反应速率，铜片上有气泡产生，乙中没有构成原电池，铜棒上无气泡，A、D项错误；又因两烧杯中的锌片都能与稀硫酸反应产生H2而消耗H＋，故两烧杯中溶液pH均增大。
答案：C
5．(2011·青岛模拟)某原电池的电池反应为：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，与此电池反应不符的原电池是(　　)
A．铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池
B．石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池
C．铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池
D．铜片、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池
解析：铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池中锌片为负极，铁片为正极，原电池反应为Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋。
答案：C
6．2011年4月19日至28日，以“创新·未来”为主题的第十四届上海国际车展在浦东新国际博览中心举行。车展期间，新一代电动汽车因其“技术含量高”“节能环保”而倍受关注。液态锂离子电池是一种被采用的车载电池，该电池的电极反应如下：正极6C＋xLi＋＋xe－===LixC6，负极LiNiO2－xe－===Li1－xNiO2＋xLi＋。则有关该电池的下列说法中正确的是(　　)
A．放电时，电子从正极流向电源的负极
B．放电时，Li＋向负极移动
C．该电池的总反应为LiNiO2＋6CLi1－xNiO2＋LixC6
D．充电时，阳极发生的电极反应为Li1－xNiO2＋xLi＋＋xe－===LiNiO2
解析：放电时，电子从电池的负极流向电池的正极，A不正确；Li＋应向正极移动，B不正确；充电时，阳极应失去电子，D不正确。
答案：C
7．(2011·北京理综)结合图示判断，下列叙述正确的是(　　)

A．Ⅰ 和 Ⅱ 中正极均被保护
B．Ⅰ 和 Ⅱ 中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋
C．Ⅰ 和 Ⅱ 中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．Ⅱ中发生的是铁的吸氧腐蚀
解析：A项，电子从负极流向正极，抑制正极失电子，所以正极均被保护。B项，Ⅰ中的负极反应为Zn－2e－===Zn2＋。C项，Ⅱ中的正极反应为2H＋＋2e－===H2↑。Ⅱ中发生的是铁的析氢腐蚀。
答案：A
8．分析下图所示的四个原电池装置，结论正确的是(　　)

A．(1)(2)中Mg作负极，(3)(4)中Fe作负极
B．(2)中Mg作正极，电极反应式为：
6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C．(3)中Fe作负极，电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋
D．(4)中Cu作正极，电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑
解析：(1)中Mg作负极；(2)中Al作负极，发生的反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，Mg不与NaOH反应；(3)中铁遇浓HNO3钝化，Cu与浓HNO3反应，Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；(4)中铁作负极，为中性环境，发生吸氧腐蚀。
答案：B
9．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌－锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列说法错误的是(　　)
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极反应为2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－―→Mn2O3(s)＋2OH－(aq)
C．电池工作时，负极附近溶液碱性增强
D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g
解析：该电池的电解液为KOH溶液，结合总反应可写出负极反应：Zn(s)＋2OH－(aq)―→Zn(OH)2(s)＋2e－，OH－被消耗碱性减弱。用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－―→Mn2O3(s)＋2OH－(aq)。Zn为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。1 mol Zn失去2 mol电子，外电路中每通过0.2 mol电子，Zn的质量理论上减小6.5 g。
答案：C
10．(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处少。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＋
解析：本题考查金属的腐蚀，意在考查考生运用电化学原理分析金属腐蚀过程的能力。铁板为铁和碳的合金，滴入 NaCl 溶液，形成原电池，显然 a 区为负极，溶液中 Cl－由 b区向a区迁移，A错；液滴边缘为正极区，溶解在溶液中的 O2 放电，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B 对；液滴下的 Fe 因发生氧化反应而被腐蚀，C 错；改用嵌有铜螺丝钉的铁板，则铁为负极，D 错。
答案：B
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(8分)(2011·四川高考)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：
NiO(OH)＋MHNi(OH)2＋M
(1)电池放电时，负极的电极反应式为________________________________________________________________________。
(2)充电完成时，Ni(OH)2全部转化为NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为_______________________________________________________________。
解析：(1)负极实际上是稀土储氢合金吸附的H2失去电子生成H＋，H＋再与OH－结合生成H2O，所以负极的电极反应为：MH－e－＋OH－===H2O＋M。
(2)O2被消耗相当于O2在阴极获得电子：
O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
答案：(1)MH＋OH－－e－===M＋H2O
(2)2H2O＋O2＋4e－===4OH－
12．(12分)(1)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。

①B中Sn极的电极反应式为________________________________________________，
Sn极附近溶液的pH(填“增大”、“减小”或“不变”)____。
②C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____________________。
(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：

①电池的正极是________(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应是：____________________________。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
解析：(1)B、C中均形成了原电池，在B中Fe作负极，腐蚀速率加快，在C中Zn作负极，而Fe被保护了起来，故被腐蚀的速率最慢。
(2)O2在反应中得到电子，故b电极是电池的正极，电极反应式为：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
总反应式为：CH4＋2OH－＋2O2===CO＋3H2O。
由于电池工作过程中会消耗OH－，故一段时间后，电解质溶液的pH会减小。
答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑　增大
②Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑　B>A>C
(2)①b　2H2O＋O2＋4e－===4OH－
②减小
13．(12分)据《中国环境报》报道，近日，由美国宾夕法尼亚州立大学的科学家洛根率领的一个研发小组宣布，他们研制出一种新型的微生物燃料电池，可以把未经处理的污水转变成干净用水和电源。
阅读上述信息，解答下列问题：
(1)洛根设计的电池装置：一个圆柱形的树脂玻璃密闭槽，里面装有8条阳极石墨棒，它们围绕着一个阴极棒，密闭槽中间以质子交换膜间隔，密闭槽外部以铜线组成闭合电路，用作电子流通的路径。工作时，只需要把污水注入反应槽，然后细菌酶就可以将污水中的有机物分解，在此过程中释放出电子和质子。
该过程中，释放出的电子通过________(填“溶液”或“铜线”)流向________(填“负极”或“正极”)，而质子则流向________(填“负极”或“正极”)；密闭槽中的质子交换膜的作用是___________________________________________________________________；
写出正极反应式：____________________________。
(2)这种燃料电池的燃料是废水中的有机化合物，这些有机化合物在负极附近被细菌分解，分解的产物除电子和质子外还有________(填序号)。
a．二氧化碳　　　　　　　　 b．氢气
c．氧气 d．氮气
(3)这种新型微生物燃料电池最适宜处理的废水是______(填序号)。
a．硫酸厂废水 b．畜牧厂的废水
c．电镀厂废水 d．生活污水
解析：(1)洛根设计的这种微生物燃料电池装置中“膜”的作用是允许穿过特殊的离子，这种微生物燃料电池装置的“膜”是为了让氢离子穿过；负极附近细菌分解污水中的有机化合物被氧化，失去的电子沿外电路的导线到达正极，而氢离子从溶液中穿过“膜”到达正极，在正极电子、氢离子和氧气一起生成水。
(2)在负极附近氧化有机化合物，其产物之一是氢离子，而有机化合物至少应该含有碳元素和氢元素，氢元素转化为氢离子，化合价没有变化，而有机化合物被氧化，碳元素的化合价应该升高，所以产物可以是二氧化碳。
(3)这种新型微生物燃料电池的燃料(原料)是有机化合物，所以污水中必须含有机化合物。
答案：(1)铜线　正极　正极　使质子穿过到达正极
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
(2)a　(3)bd
14．(18分)为节省药品和时间，甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、CuSO4溶液、直流电源、石墨电极、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器(用品)，通过巧妙的构思，设计了比较铜、锌金属活动性相对强弱的系列实验。试填写下列空白：
(1)甲同学分别将一小片铜片、锌片置于烧杯底部(铜与锌不接触)，向烧杯中小心加入稀硫酸，观察到的现象是________________________________________________________
________________________________________________________________________。
甲同学的设计思路是______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)乙同学接着甲的实验，向烧杯中滴加________溶液，进而观察到的现象是
________________________________________________________________________。
乙同学作出锌、铜金属活动性相对强弱的结论所依据的原理是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)丙同学使用直流电源、石墨电极组装好电解装置，向乙同学实验后的溶液中补充了必要的试剂________ 溶液(作为电解液)。反应在调控下随即开始，实验中有关反应的化学方程式为________________________。实验中的明显现象是________________________________________________________________________。
(4)请你再单独设计一个简单的实验(试剂、仪器自选)，探究和证实锌、铜金属活动性的相对强弱(简要说明操作和现象)______________________________。
解析：从该题的实验目的来看，是要用实验证明锌和铜的金属活动性的相对强弱；从实验方法来看，有与酸反应产生气泡的快慢，构成原电池时负极比正极活泼，置换反应，金属离子在溶液中电解时的现象等。甲同学用两种金属放到酸中是否产生气泡或产生气泡的快慢来比较。乙同学在甲的基础上，加入CuSO4溶液观察现象，锌与少量硫酸铜发生置换反应生成的铜附在锌表面形成微型原电池，加快了反应速率，产生气泡的速率加快，说明锌比铜活泼。丙同学在乙同学的基础上运用电解原理，阴极有红色的铜析出说明锌比铜活泼。最后要设计一种方案，可以从氧化还原反应的先后顺序去证明金属的活泼性，即与同种氧化剂接触时，活泼性强的金属先与氧化剂反应，活泼性弱的金属后与氧化剂反应，因此可以将锌、铜分别同时加入到少量浅绿色的氯化亚铁溶液中，加入锌的溶液褪色，说明锌比铜活泼。
答案：(1)锌片上有气泡产生，铜片上无气泡
锌能置换出酸中的氢，而铜不能
(2)CuSO4　锌片上有红色的铜析出，锌片上产生气泡的速率明显加快　活泼金属可以把不活泼金属从其盐溶液中置换出来(或Zn、Cu、稀硫酸组成原电池，Zn为负极)
(3)CuSO4　2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
阴极上有红色铜析出，阳极附近有气体产生
(4)分别取一小片铜片与锌片置于两支试管中，向试管中加入少量浅绿色的FeCl2溶液，片刻后，加锌片的试管中溶液的颜色褪去，溶液近乎无色(其他可行答案也可)