高中化学选修4原电池与电解池讲义及习题(含答案).pdf

1个性化辅导讲义个性化辅导讲义讲义编号学员编号：学员编号：年年 级：高二级：高二 课时数：课时数：学员姓名：学员姓名：辅导科目：化学辅导科目：化学 学科教师：学科教师：授课课题授课课题电化学基础电化学基础-原电池、电解池原电池、电解池 授课时间及时段授课时间及时段 年年 月月 日日 星期星期 时段：时段：教学目标教学目标1.1.理解原电池的工作原理，了解组成原电池的条件理解原电池的工作原理，了解组成原电池的条件2.2.掌握电极反应和原电池总反应方程式的书写掌握电极反应和原电池总反应方程式的书写3.3.认识化学能与电能的相互转化认识化学能与电能的相互转化教学内容与过程教学内容与过程1 1原电池和电解池的比较：原电池和电解池的比较：装置原电池电解池实例原理使氧化还原反应中电子作定向移动，从而形成电流。这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。形成条件电极：两种不同的导体相连；电解质溶液：能与电极反应。能自发的发生氧化还原反应电源；电极（惰性或非惰性）；电解质（水溶液或熔化态）。2形成闭合回路反应类型自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应电极名称由电极本身性质决定：正极：材料性质较不活泼的电极；负极：材料性质较活泼的电极。由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极：2H+2e-=H2（还原反应）阴极：Cu2+2e-=Cu （还原反应）阳极：2Cl-2e-=Cl2 （氧化反应）电子流向负极正极电源负极阴极；阳极电源正极电流方向正极负极电源正极阳极；阴极电源负极能量转化化学能电能电能化学能应用抗金属的电化腐蚀；实用电池。电解食盐水（氯碱工业）；电镀（镀铜）；电冶（冶炼Na、Mg、Al）；精炼（精铜）。2.2.原电池正负极的判断：原电池正负极的判断：根据电极材料判断：根据电极材料判断：活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的或者非金属为正极。3根据电子或者电流的流动方向：根据电子或者电流的流动方向：电子流向：负极正极。电流方向：正极负极。根据电极变化判断：根据电极变化判断：氧化反应负极；还原反应正极。根据现象判断：根据现象判断：电极溶解负极；电极重量增加或者有气泡生成正极。根据电解液内离子移动的方向判断根据电解液内离子移动的方向判断：阴离子移向负极；阳离子移向正极。3.3.电极反应式的书写：电极反应式的书写：负极：负极：负极材料本身被氧化：负极材料本身被氧化：如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应，则为最简单的：如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应，则为最简单的：M-neM-ne-=M=Mn+n+如：Zn-2e-=Zn2+如果阳离子与电解液成分反应，则参与反应的部分要写入电极反应式中：如果阳离子与电解液成分反应，则参与反应的部分要写入电极反应式中：如铅蓄电池，Pb+SO42-2e-=PbSO4负极材料本身不反应：要将失电子的部分和电解液都写入电极反应式，负极材料本身不反应：要将失电子的部分和电解液都写入电极反应式，如燃料电池 CH4-O2(C 作电极)电解液为 KOH：负极：CH4+10OH-8 e-=C032-+7H2O 正极：正极：当负极材料能自发的与电解液反应时，正极则是电解质溶液中的微粒的反应，当负极材料能自发的与电解液反应时，正极则是电解质溶液中的微粒的反应，H2SO4电解质，如 2H+2e-=H2 CuSO4电解质：Cu2+2e-=Cu当负极材料不与电解质溶液自发反应时，正极则是电解质中的当负极材料不与电解质溶液自发反应时，正极则是电解质中的 O O2 2发生还原反应发生还原反应当电解液为中性或者碱性时，当电解液为中性或者碱性时，H H2 2O O 参加反应，且产物必为参加反应，且产物必为 OHOH-,如氢氧燃料电池（KOH 电解质）O2+2H2O+4e-=4OH-当电解液为酸性时，当电解液为酸性时，H H+参加反应，产物为参加反应，产物为 H H2 2O O O O2 2+4H+4H+4+4e-=2H2H2 2O O4 4化学电源新型电池化学电源新型电池一、一次电池 41、定义：一次电池的活性物质（发生氧化还原反应的物质）消耗到一定程度，就不能使用了一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫干电池常用的有普通的锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镁锰干电池等2、常见的一次电池：（1）普通锌锰干电池锌锰干电池是最常见的化学电源，分酸性碱性两种干电池的外壳（锌）是负极，中间的碳棒是正极，在碳棒的周围是细密的石墨和去极化剂 MnO2的混合物，在混合物周围再装入以 NH4Cl溶液浸润 ZnCl2，NH4Cl 和淀粉或其他填充物（制成糊状物）为了避免水的蒸发，干电池用蜡封好干电池在使用时的电极反应为：负极：Zn2e=Zn2+正极：2NH4+2e+2MnO2=2NH3+Mn2O3+H2O总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Mn2O3+2NH3+Zn2+H2O（2）碱性锌锰干电池负极：Zn+2OH2e=Zn（OH）2正极：2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2（3）锌银电池 电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的，它们所用的电池体积很小，有“纽扣”电池之称它们的电极材料是 Ag2O 和 Zn，所以叫锌银电池电极反应和电池反应是：负极：Zn+2OH2e=Zn（OH）2正极：Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn（OH）2+2Ag 5利用上述化学反应也可以制作大电流的电池，它具有质量轻、体积小等优点这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面（4）锂二氧化锰非水电解质电池 以锂为负极的非水电解质电池有几十种，其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池，锂-二氧化锰电池负极是金属锂，正极活性物质是二氧化锰。电解质是无机盐高氯酸锂（LiClO4），溶于碳酸丙烯酯（PC）和 1、2-二甲氧基乙烷（DME）的混合有机溶剂中，电极反应为：负极反应：Lie=Li+正极反应：MnO2+Li+e=LiMnO2 总反应：Li+MnO2=LiMnO2该种电池的电动势为 2.69V，重量轻、体积小、电压高、比能量大，充电 1000 次后仍能维持其能力的 90%，贮存性能好，已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等（5）铝空气海水电池1991 年，我国首例以铝空气海水为材料组成的新型电池用作航海标志灯该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流 工作原理：负极：4Al12e=4Al3+正极：3O2+6H2O+12 e=12OH总反应：4Al+3O2+6H2O=4Al（OH）3 特点：这种海水电池的能量比“干电池”高 2050 倍（6）高能电池锂电池 该电池是 20 世纪 70 年代研制出的一种高能电池由于锂的相对原子质量很小，所以比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大，使用寿命长，适用于动物体内（如心脏起搏器）因锂的化学性质很活泼，所以其电解质溶液应为非水溶剂如作心脏起搏器的锂碘电池的电极反应式为：负极：2Li2e=2Li+正极：I2+2e=2 I总反应式为：2Li+I2=2LiI6 练习练习：（9 分）锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质 LiCIO4。溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入 MnO2晶格中，生成 LiMnO2。回答下列问题：（1）外电路的电流方向是由_极流向_极。（填字母）（2）电池正极反应式为 。（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？_（填“是”或“否”），原因是_。（4）MnO2可与 KOH 和 KClO3，在高温下反应，生成 K2MnO4，反应的化学方程式为_。K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成 KMnO4和 MnO2的物质的量之比为_。二、二次电池1、定义：二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生这类电池可以多次重复使用2、常见的二次电池：（1）铅蓄电池是最常见的二次电池，它由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有 PbO2，负极板上覆盖有 Pb，电解质是 H2SO4铅蓄电池放电的电极反应如下：负极：Pb+SO422e=PbSO4（氧化反应）正极：PbO2+SO42十 4H+2e=PbSO4+2H2O（还原反应）总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4十 2H2O铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程：7阴极：PbSO4+2e=Pb+SO42（还原反应）阳极：PbSO4+2H2O2e=PbO2+SO42十 4H+（氧化反应）总反应：2PbSO4十 2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4可以把上述反应写成一个可逆反应方程式：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4十 2H2O练习：练习：已知铅蓄电池的工作原理为 PbPbO22H2SO42PbSO42H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当 铅蓄电池中转移 0.4 mol 电子时铁电极的质量减少 11.2 g。请回答 下列问题。(1)A 是铅蓄电池的 极，铅蓄电池正极反应式为 ，放电过程中电解液的密度 (填“减小”、“增大”或“不变”)。(2)Ag 电极的电极反应式是 ，该电极的电极产物共 g。(3)Cu 电极的电极反应式是 ，CuSO4溶液的浓度 (填“减小”、“增大”或“不变”)(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标 x)随时间的变化曲线，则 x 表示 。a各 U 形管中产生的气体的体积b各 U 形管中阳极质量的减少量c各 U 形管中阴极质量的增加量（2）碱性镍镉电池：该电池以 Cd 和 NiO（OH）（氢氧化镍酰）作电极材料，NaOH 作电解质溶液8负极：Cd+2OH2e=Cd（OH）2正极：2NiO（OH）+2H2O+2e=2Ni（OH）2+2OH总反应式为：Cd+2NiO（OH）+2H2O=Cd（OH）2+2Ni（OH）2充电时：阳极发生如下反应Ni(OH)2 e-+OH-=NiO(OH)+H2O阴极发生的反应：Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-总反应为：2Ni(OH)2+Cd(OH)2 =2NiO(OH)+Cd+2 H2O从上述两种蓄电池的总反应式可看出，铅蓄电池在放电时除消耗电极材料外，同时还消耗电解质硫酸，使溶液中的自由移动的离子浓度减小，内阻增大，导电能力降低而镍镉电池在放电时只消耗水，电解质溶液中自由移动的离子浓度不会有明显变化，内阻几乎不变，导电能力几乎没有变化练习：练习：镉镍可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充、放电反应按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2O Cd（OH）2+2Ni（OH）2，由此判断错误的是：（）A放电时，Cd 作负极B放电时，NiO(OH)作负极C电解质溶液为碱性溶液D放电时，负极反应为 Cd+2OH-2e-=Cd(OH)2（3）氢镍可充电池：该电池是近年来开发出来的一种新型可充电池，可连续充、放电 500 次，可以取代会产生镉污染的镍镉电池负极：H2+2OH2e=2H2O正极：2NiO（OH）+2H2O+2e=2Ni（OH）2+2OH9总反应式为：H2+2NiO（OH）=2Ni（OH）2练习练习：氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，可以取代会产生隔污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式H2+NiO(OH)Ni(OH)2，根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（）A电池放电时，电池负极周围溶液 pH 不断增大 B电池放电时，镍元素被氧化C电池充电时，氢元素被氧化 D电池放电时，H2是负极三、燃料电池 又称连续电池：一般以天然燃料或其它可燃物质如 H2、CH4等作为负极反应物质，以 O2作为正极反应物质而形成的燃料电池体积小、质量轻、功率大，是正在研究的新型电池之一（1）氢氧燃料电池主要用于航天领域，是一种高效低污染的新型电池，一般用金属铂（是一种惰性电极，并具有催化活性）或活性炭作电极，用 40%的 KOH 溶液作电解质溶液其电极反应式为：负极：2H2+4OH4e=4H2O正极：O2+2H2O+4e=4OH总反应式为：2H2+O2=2H2O（2）甲烷燃料电池用金属铂作电极，用 KOH 溶液作电解质溶液负极：CH4+10OH8e=CO3 2+7H2O正极：2O2+4H2O+8e=8OH总反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O（3）甲醇燃料电池是最近摩托罗拉公司发明的一种由甲醇和氧气以及强碱作为电解质溶液的新型手机电池，电量是现有镍氢电池或锂电池的 10 倍负极：2CH4O+16OH12e=2CO3 2+12H2O正极：3O2+6H2O+12e=12OH10总反应式为：2CH4O+3O2+4OH=2CO3 2+6H2O（4）固体氧化物燃料电池该电池是美国西屋公司研制开发的，它以固体二氧化锆氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许 O2在其间通过负极：2H2+2O2-4e=2H2O正极：O2+4e=2O2总反应式为：2H2+O2=2H2O练习：练习：固体氧化物燃料电池（SOFC）以固体氧化物作为电解质，O2-可以在其内部自由通过。其工作原理如图所示。下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是 A电极 b 为电池负极，电极反应式为 O2+4e-=2O2-B固体氧化物的作用是让电子在电池内通过C若 H2作为燃料气，则接触面上发生的反应为 H2+2OH-4e-=2H+H2O D若 C2H4作为燃料气，则接触面上发生的反应为 C2H4+6O2-12e-=2CO2+2H2O（5）熔融盐燃料电池：该电池用 Li2CO3和的 Na2CO3熔融盐混合物作电解质，CO 为阳极燃气，空气与 CO2的混合气为阴极助燃气，制得在 6500C 下工作的燃料电池熔融盐燃料电池具有高的发电效率负极：2CO+2CO3 24e=4CO2正极：O2+2CO2+4e=2CO3 2总反应式为：2CO+O2=2CO25 5化学腐蚀和电化腐蚀的区别化学腐蚀和电化腐蚀的区别11化学腐蚀电化腐蚀一般条件金属直接和强氧化剂接触不纯金属，表面潮湿反应过程氧化还原反应，不形成原电池。因原电池反应而腐蚀有无电流无电流产生有电流产生反应速率电化腐蚀化学腐蚀结果使金属腐蚀使较活泼的金属腐蚀6.6.吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反应O2+4e-+2H2O=4OH-2H+2e-=H2负极反应Fe 2e-=Fe2+Fe 2e-=Fe2+腐蚀作用是主要的腐蚀类型，具有广泛性发生在某些局部区域内7 7金属的防护金属的防护改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不锈钢。在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。电化学保护法外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极128 8电解池的阴阳极判断：电解池的阴阳极判断：由外电源决定：由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；根据电极反应根据电极反应:氧化反应阳极；还原反应阴极根据阴阳离子移动方向：根据阴阳离子移动方向：阴离子移向阳极；阳离子移向阴极，根据电子几点流方向：根据电子几点流方向：电子流向:电源负极阴极；阳极电源正极 电流方向:电源正极阳极；阴极电源负极9.9.电解时电极产物判断：电解时电极产物判断：阳极：阳极：如果电极为活泼电极，Ag 以前的，则电极失电子，被氧化被溶解，Zn-2e-=Zn2+如果电极为惰性电极，C、Pt、Au、Ti 等，则溶液中阴离子失电子，4OH-4e-=2H2O+O2阴离子放电顺序 S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-CO32-F-即：活性阳极（金属）无氧酸根离子 OH-含氧酸根离子 F-阴极：（阴极：（阴极材料(金属或石墨)总是受到保护）根据电解质中阳离子活动顺序判断，）根据电解质中阳离子活动顺序判断，阳离子得电子顺序即金属活动顺序表的反表，金属活泼性越强，则对应阳离子的放电能力越弱，既得金属活泼性越强，则对应阳离子的放电能力越弱，既得电子能力越弱电子能力越弱:K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+(H+)Cu2+Hg2+a，则17该电解质可能是 （A A ）ANaOHBH2SO4CAgNO3DNa2SO44(01 年上海)铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是 （D D）A阴极B正极C阳极D负极5用铂电极（惰性）电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是 H2和 O2的是（ACAC）A稀 NaOH 溶液 BHCl 溶液C酸性 MgSO4溶液 D酸性 AgNO3溶液6在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是（BCBC ）A原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应7(00 上海)在外界提供相同电量的条件，Cu2+或 Ag+分别按 Cu2+2eCu 或 Ag+eAg 在电极上放电，其析出铜的质量为 1.92g，则析出银的质量为 （B B）A1.62g B.6.48g C.3.24g D.12.96g8(02 上海)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解 饱和氯化钠溶液，通电时，为使 Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是（B B）Aa 为正极，b 为负极；NaClO 和 NaClBa 为负极，b 为正极；NaClO 和 NaClCa 为阳极，b 为阴极；HClO 和 NaClDa 为阴极，b 为阳极；HClO 和 NaCl189(02 春季理综)通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为1）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比 n（硝酸银）n（硝酸亚汞）21，则下列表述正确的是（D D）A在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比 n（银）n（汞）21B在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等C硝酸亚汞的分子式为 HgNO3D硝酸亚汞的分子式为 Hg2(NO3)210(03 江苏)用惰性电极实现电解，下列说法正确的是 （D D）A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液 pH 不变B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗 OH，故溶液 pH 减小C电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 1:2D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 1:111右图是电解 CuCl2溶液的装置，其中 c、d 为石墨电极。则下列有关的判断正确的是 （C C）Aa 为负极、b 为正极Ba 为阳极、b 为阴极C电解过程中、d 电极质量增加D电解过程中，氯离子浓度不变12(03 春季理综)家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是（D D）A4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3B2Fe+2H2O+O22Fe(OH)19C2H2O+O2+4eOHDFe3eFe3+13镍镉（NiCd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池放电时的负极材料是 （C C）ACd(OH)2BNi(OH)2CCdDNiO(OH)14(04 江苏)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，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是 （C C）A电池工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e=Mn2O3(s)+2OH(aq)C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过 0.2mol 电子，锌的质量理论上减小 6.5g15下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（B B ）Aa 电极是负极Bb 电极的电极反应为：4OH4e 2H2O+O2C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置2016(03 广东)用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（D D）A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液 pH 不变B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗 OH，故溶液 pH 减小C电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 1:2D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 1:117(99 全国)氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（CDCD ）A电池放电时，电池负极周围溶液的 PH 不断增大 B电池放电时，镍元素被氧化C电池充电时，氢元素被还原D电池放电时，H2是负极18(99 全国)惰性电极电解 M（NO3）x 的水溶液，当阴极上增重 ag 时，在阳极上同时产生 bL氧气（标准状况）：从而可知 M 的原子量为 （C C）ABCDbax4.22bax2.11bax6.5bax5.219(98 全国)下列关于铜电极的叙述正确的是 （ACAC）A铜锌原电池中铜是正极 B用电解法精炼粗铜时铜作阳极C在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 D电解稀硫酸制 H2、O2时铜作阳极4(04 全国理综)电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y 是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：（1）若 X、Y 都是惰性电极，a 是饱和 NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则21电解池中 X 极上的电极反应式为 2H2H+2e+2e HH2 2。在 X 极附近观察到的现象是放出气体溶液变放出气体溶液变红红。Y 电极上的电极反应式为 2Cl2Cl-2e-2e ClCl2 2，检验该电极反应产物的方法是 将湿润的将湿润的 KIKI 淀粉试淀粉试纸放在纸放在 Y Y 极附近，试纸变蓝极附近，试纸变蓝 （2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液 a 选用 CuSO4溶液，则X 电极的材料是 纯铜纯铜，电极反应式是 CuCu2+2+2e2e =CuCu。Y 电极的材料是 粗铜粗铜，电极反应式是 CuCu -2e2e =CuCu2+2+。（说明：杂质发生的电极反应不必写出）5(04 全国理综)在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如右图。接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。停止通电，取出电极，用搅棒上下剧烈搅动。静置后液体又分成两层，下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色。根据上述实验回答：（1）阳极上的电极反应式为_2I2I-2e-2e II2 2_。（2）阴极上的电极反应式为_2H2H+2e+2e HH2 2_。（3）原上层液体是_ _KIKI 水溶液水溶液_ _ _。（4）原下层液体是_CCl_CCl4 4_ _。（5）搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是_I_I2 2在在 CClCCl4 4中溶解度远大于在水中中溶解度远大于在水中 的溶解度，所的溶解度，所以大部分以大部分 I I2 2被被 CClCCl4 4萃取。萃取。_。（6）要检验上层液体中含有的金属离子，其方法是_焰色反应焰色反应_，现象是_透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色。17（17 分）工业上为了除去含 Cr2O72-离子的酸性废水，采用以下处理方法：往工业废水中加入适量的食盐水 12g/L；以铁作为电极进行电解,鼓入空气，经过一段时间后，22使废水中的含铬（有毒）量降到可排放的标准。其原理是将 Cr2O72-离子还原为可溶性三价铬离子；在电解除铬过程中，溶液的 pH 不断升高，使工业废水由酸性变为碱性，再把三价铬离子变成不溶性氢氧化物除去。根据上述原理回答下列问题：(1)用铁作为电极电解时，电极反应式为：阳极 FeFe -2e-2e FeFe2+2+_ ，阴极 _2H2H+2e+2e HH2 2_ ；加入食盐的目的是 增大溶液的导电性增大溶液的导电性 。(2)在水溶液中将 Cr2O72-离子还原成 Cr3+离子的还原剂为溶液中的 FeFe2+2+离子，此氧化还原反应的离子方程式是 CrCr2 2O O7 72-2-+6Fe6Fe2+2+14H14H+=2Cr2Cr3+3+6Fe6Fe3+3+7H7H2 2O O 。(3)在处理废水的过程中，溶液的 pH 不断升高，由酸性变为碱性是通过 阴极 H H+放电 和 上述上述反应消耗反应消耗 H H+途径来实现的。(4)将 Cr3+转变成不溶性氢氧化物的离子方程式为 CrCr3+3+3OH3OH-=CrCr（OHOH）3 3 ，同时还有 FeFe（OHOH）3 3 沉淀生成。18（30 分）人们应用原电池原理制作了多种电池，请根据题中提供的信息，填写空格。（1）电子表和电子计算器中所用的是钮扣式的微型银锌电池，其电极分别为 Ag2O 和 Zn，电解液为 KOH 溶液。工作时电池总反应为：Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2。工作时电流从 AgAg2 2O O 极流向 ZnZn 极（两空均选填“Ag2O”或“Zn”）。电极反应式为：正极 AgAg2 2O+O+H H2 2O O +2e+2e =2Ag+2OH=2Ag+2OH-，负极 ZnZn -2e-2e +2OH+2OH-=Zn(OH)Zn(OH)2 2。工作时电池正极区的 pH 增大增大（选填“增大”“减小”或“不变”）。（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。爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应为：Fe+NiO2+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2。放电时，正极为 NiONiO2 2 。正极的电极反应式为 NiONiO2 2+2H+2H2 2O O +2e+2e =2OH2OH-+Ni(OH)+Ni(OH)2 2。充电时，阴极的电极反应式为 Fe(OH)Fe(OH)2 2+2e+2e =FeFe +2OH2OH-。该蓄电池中的电解质溶液应为 碱性碱性 （选填“酸性”或“碱性”）溶液。（3）1991 年我国首创以铝空气海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。这种灯以海水为电解质溶液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水数分钟就发23出耀眼的闪光，其能量比干电池高 2050 倍。试写出这种新型电池的电极反应式：正极 O O2 2 +4e4e +2H2H2 2O O =4OH4OH-，负极 AlAl -3e-3e =AlAl3+3+。（4）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用 Li2CO3和 Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO 为负极燃气，空气与 CO2的混合气为正极助燃气，制得在 650下工作的燃料电池。已知负极反应式为：2CO+2CO32-=4CO2+4e-。则正极反应式为 O O2 2 +2CO2CO2 2 +4e+4e =2CO2CO3 32-2-，总电池反应式为 2CO+O2CO+O2 2 =2CO2CO2 2 。（5）氢镍电池是新型的二次电池，它的突出优点是循环寿命长，1987 年起在地球同步轨道条件下工作寿命超过 10 年。其正极为氧化镍，负极为氢电极。电解质溶液为密度 1.3g/cm3左右的氢氧化钾水溶液。电池总反应为：H2+2NiOOH2Ni(OH)2。则放电时的电极反应式为：正极 2NiOOH2NiOOH +2e2e +2H2H2 2O O =2Ni(OH)2Ni(OH)2 2 +2OH2OH-，负极 H H2 2+2OH2OH-2e-2e =2H2H2 2O O 。24