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专题05 化学能与电能的转化
（本卷共19小题，满分100分，考试用时75分钟）
可能用到的相对原子质量：H 1 Li 7 B 11 C 12 N 14 O 16 Na 23 Mg 24 Al 27 S 32 Cl 35.5
第I卷 （选择题共50分）
一、选择题：本题共10个小题，每小题3分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符
合题目要求的。
1．氢燃料电池汽车由于具备五大优势：零排放、零污染、无噪音、补充燃料快、续航能力强，而备受关
注。某氢燃料电池汽车的结构如图所示：
下列说法错误的是
A．电极A、B采用多孔电极材料的优点是能增大反应物接触面积
B．“电池”能将燃料电池产生的多余电能暂时储存起来
C．电极B的电极反应式为O+4e−=2O2−
2
D．质子通过电解质溶液向电极B迁移
【答案】C
【解析】多孔电极材料表面积大，吸附性强，能增大反应物接触面积，A正确；汽车行驶过程中，燃料电
池产生的电能转化为电能，当汽车处于怠速等过程中，“电池”能将燃料电池产生的多余电能暂时储存起来，
B正确；电解质溶液为酸性溶液，电极反应应为4H++O +4e−=2H O，C错误；电极B通入氧气，发生还原反
2 2
应，为正极，质子即氢离子为阳离子，向原电池正极移动，D正确；故选C。
2．己二腈 是工业制造尼龙 的原料，利用丙烯腈( ，不溶于水)为原料、四
甲基溴化铵 为盐溶液制备己二腈的电有机合成装置如图所示。下列说法不正确的是A． 在电化学合成中作电解质，并有利于丙烯腈的溶解
B．阴极区的电极反应为
C．当电路中转移 时，阳极室溶液质量减少
D．交换膜为阳离子交换膜
【答案】C
【解析】丙烯腈难溶于水，电解丙烯腈制备己二腈， 在电化学合成中作电解质，并有利于丙
烯腈的溶解，故A正确；阴极区丙烯腈得电子生成己二腈，电极反应为
，故B正确；阳极发生反应 ，当电路中转移 时，放出0.25mol氧气，同时由有
1mol氢离子移入阴极室，所以阳极室溶液质量减少9g，故C错误；氢离子通过交换膜由右向左移动，所以交
换膜为阳离子交换膜，故D正确；故选C。
3．一种酸性可充电有机电池可通过TMBQ( )和TMHQ( )之间的转化实现H+的储存与释放，该电
池放电时正极的电极反应式为 。下列说法不正确的是
A．放电时，H+向正极移动 B．放电时，TMHQ转化为TMBQ
C．充电时，H+储存在阳极 D．充电时，溶液的pH减小
【答案】C
【解析】放电时，阳离子向正极移动，所以H+向正极移动，故A正确； 放电时，正极消耗氢离
子，电解质需要释放氢离子，TMHQ转化为TMBQ，故B正确；充电时，H+储存在TMHQ中，故C错误；充电时，阳极发生反应 ，溶液的pH减小，故D正确；故选C。
4．如图所示，a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是
A．稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变
B．b是阳极，发生氧化反应
C．a是正极，发生还原反应
D．往滤纸上滴加酚酞试液，a极附近颜色变红
【答案】A
【分析】左边装置能自发的进行氧化还原反应，属于原电池，右边是电解池，锌易失电子作负极，铜作正
极，则a是阳极，b是阴极，正极和阴极上都得电子发生还原反应，负极和阳极上都失电子发生氧化反应。
【解析】左边装置中，负极上锌失电子生成锌离子，正极上氢离子得电子生成氢气，所以硫酸根离子不参
加反应，则其物质的量不变，故Ａ正确；b是阴极，发生还原反应，故B错误；a是阳极，发生氧化反应，故
C错误；a电极上氯离子放电生成氯气，b电极上氢离子放电生成氢气，同时b电极附近还生成氢氧根离子，
导致碱性增强，所以b极附近颜色变化，故D错误；故选A。
5．苯酚( )是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物(如阿司匹林)的重要原料，但苯酚也有较强的
毒性。如图是处理废水中苯酚的装置。下列有关说法正确的是
A． 电极电势低
B． 由B区移向A区，B区溶液 减小C．b电极反应式为
D．若有 电子通过导线，A、B两区域中溶液质量改变量的和为
【答案】D
【解析】根据图示，a极发生反应 + ，a发生还原反应，a为正极，a极电势
高，故A错误；b为负极，电极反应为 ，同时原电池中等量H+向正极移动，则B区
溶液的pH不变，故B错误；b为负极，电极反应为 ，故C错误；H+由B区移向A
区，a极发生反应 ，若有2mol电子通过导线，A区溶液质量增加2molH，质量
增加为2g，b极发生反应 ，若有2mol电子通过导线，B区域中生成2molH+，同时又
有2molH+移向A区，故B区溶液质量不变，A、B两区域中溶液质量改变量的和为2g，故D正确；故选D。
6．科学家设计了一种电化学装置如图所示(X、Y为离子交换膜)，该装置在处理有机废水的同时可以对海
水进行淡化。下列叙述不正确的是
A．Y为阳离子交换膜
B．正极发生的反应为O+4e-+2H O=4OH-
2 2
C．该装置工作过程中负极区溶液的质量将减少
D．该装置不能在高温下工作
【答案】C
【分析】装置左侧电极上，CHCOO-转化为CO，发生氧化反应，则左侧电极为电池负极；右侧电极为正
3 2极，氧气发生还原反应生成OH-，电极反应式为O+4e-+2H O=4OH-；海水中Cl-通过X进入左侧，Na+通过Y
2 2
进入右侧，则Y为阳离子交换膜；电池负极有H+生成，电极反应式为 。
【解析】由分析可知，Y为阳离子交换膜，A正确；由分析可知，正极发生的反应为O+4e-
2
+2H O=4OH-，B正确；负极的电极反应式为 ，生成的2mol二氧化碳逸出，但
2
有8molCl-向左室移动，故负极区溶液的质量将增大，C错误；该装置负极上有硫还原菌，故该装置不能在高
温下工作，D正确；故选C。
7．一款新型－空气电池装置如图所示、该电池利用“多孔”石墨电极形成空气通道，放电时生成的
填充在“空位”中，当“空位”填满后，放电终止。下列说法正确的是
A． 极为电池正极
B． 极发生电极反应：
C．该装置的电解液可用乙醇作溶剂
D．理论上 极每减重 ，则 极消耗 (标准状况下)
【答案】B
【分析】由图可知在a电极上Na失去电子变为Na+，发生氧化反应，a电极为负极，则b电极上O 得到电
2
子，与Na+结合形成NaOx，b电极为正极，电极反应式为：
【解析】在a电极上Na失去电子变为Na+，发生氧化反应，所以a电极为负极，A错误；由分析可知在b
电极上O 得到电子，与Na+结合形成NaOx，所以b电极为正极，电极反应式为： ，B
2
正确；乙醇是非电解质且能与钠发生反应，不能做电解液，C错误；理论上a极每减重46 g，反应消耗2 mol
Na，反应过程中转移2 mol电子，根据b电极的电极反应式消耗的O 是xmol，D错误； 故选B。
28．利用 吸收污染气体 的原理制作原电池，供电的同时也可制备硫酸(容积充足，运行时不考虑
将产物分离出)，其工作原理如下图。已知电极A、B均为惰性电极，K膜为阻隔膜(限制某些离子或分子通
过)，“＋”表示用电器正极，电流由用电器正极流至其负极， 表示两处差值，下列说法不正确的是
A．K膜为阴离子阻隔膜，污染气体SO 从X通入
2
B．持续为用电器供电过程中，无需向原电池内补充HO
2
C．理论上，标况下每吸收22.4LSO 气体，K膜将通过4mol离子
2
D．反应开始后，一段时间内电极A、B两端的 |ΔpH | 将变大
AB
【答案】C
【分析】利用HO 吸收污染气体SO 的原理制作原电池，供电的同时也可制备硫酸；由图可知，“＋”
2 2 2
表示用电器正极，电流由用电器正极流至其负极，B为正极，过氧化氢得到电子发生还原反应，2H++2e-
+H O=2H O；A为负极，二氧化硫失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，SO -2e-+2H O=SO 2-+4H+；总反应
2 2 2 2 2 4
为SO +H O=SO 2-+2H+；
2 2 2 4
【解析】由分析可知，氢离子加入右室，K膜可以通过阳离子为阴离子阻隔膜，污染气体SO 从X通入，
2
A正确； 总反应为SO +H O=SO 2-+2H+，故持续为用电器供电过程中，无需向原电池内补充HO，B正确；
2 2 2 4 2
理论上，标况下每吸收22.4LSO 气体（1mol），K膜将通过2mol氢离子，C错误； 反应开始后，一段时间内
2
电极B端不断生成氢离子，溶液酸性增强，导致 将变大，D正确；故选C。
9．用 设计成对环境无害的燃料电池并以之为电源电解 溶液制备 ，电解的
工作原理如图所示，下列叙述错误的是A．燃料电池通入 的电极接电解池的Y电极
B．该电解装置实现了反应：
C．该装置工作一段时间之后，N室pH将增大
D．理论上每生成4mol产品，需消耗 的质量为92g
【答案】D
【分析】用NH−N O 设计成对环境无害的燃料电池，产物是N 和HO，则NH 作还原剂，发生氧化反
2 4 2 4 2 2 2 4
应，通入NH 的电极为燃料电池的负极，NO 作氧化剂，发生还原反应，通入NO 的电极为燃料电池的正
2 4 2 4 2 4
极；根据产品室与原料室的位置可知，M室中的H+应向产品室中移动可知，M室为阳极室，N室为阴极室。
【解析】由分析可知，通入NH 的电极为燃料电池的负极，N室为阴极室，则燃料电池通入NH 的电极
2 4 2 4
接电解池的Y电极，A正确；M室电极反应为2HO-4e-=O +4H+，则M室为阳极室，N室的电极反应为
2 2
4HO+4e-=2H +4OH-，则N室为阴极室，产品室发生了反应 +H+= H BO+H O，则电解池的总反应为
2 2 3 3 2
4NaB(OH) +2H O=4HBO+O +2H +4NaOH，B正确；N室发生反应4HO+4e-=2H +4OH-，该装置工作一段时
4 2 3 3 2 2 2 2
间之后，N室pH将增大，C正确；由电解池的总反应可知，每生成4mol HBO，转移4mol电子，需要消耗
3 3
0.5mol N O，即46g N O，D错误；故选D。
2 4 2 4
10．一款高压无阳极配置可充电钠电池，其充电过程的原理如图所示。下列说法正确的是A．b为正极，电极c上发生氧化反应
B．用此电池做电解水实验，当消耗水0.9g时，理论上c极消耗钠2.3g
C．放电时， 由3A沸石分子筛膜的右侧向左侧迁移
D．通电时，电路中每迁移2mol电子，理论上两极质量差46g
【答案】D
【分析】由图可知，充电时，a极为阴极，电极反应式为Na＋＋e−=Na，b为阳极，放电时，c极为负极，d
极为正极，据此作答。
【解析】a和b为电源电极，为电解过程，b为阴极，故A错误；用此电池做电解水实验时，Na＋不参与
电极反应，故B错误；放电时，阴离子向负极，阳离子向正极，Na＋由3A沸石分子筛膜的侧左向右侧迁移，
故C错误；充电时，a极为阴极，电极反应式为Na＋＋e−=Na，电路中每迁移2mol电子，理论上a极净增重
2mol×23g/mol＝46g，故D正确；故选D。
二、选择题：本题共5个小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，只有一项或两项是
符合题目要求的。若正确答案只包括一个选项，多选时，该小题得0分；若正确答案包括两个选项，只选一个
且正确的得2分，选两个且都正确的得4分，但只要选错一个，该小题得0分。
11．CN-会造成水体污染，某研究小组按图所示装置模拟电化学法除去CN- (实验数据如表)。实验(1)中一
段时间后，在装置甲X极(Fe)附近滴入K[Fe(CN) ]溶液，Fe表面有蓝色沉淀生成；装置乙石墨(Ⅰ)表面有无毒
3 6
气体生成。已知：K[Fe(CN) ]溶液具有氧化性
3 6实验序号 电极(X) NaCl溶液浓度(mol/L) 甲中石墨表面通入气体 电流计读数(A)
(1) Fe 0.1 空气 I
(2) Al 0.1 空气 1.5I
(3) Fe 0.1 O 2I
2
(4) Al 0.5 空气 1.6I
依据上述实验现象和数据，下列说法不正确的是
A．仅依据实验(1)装置甲中的现象，不能确定X极(Fe)为负极
B．若实验(1)中X极换成Zn，则电流计读数的范围为1.5I~2I
C．石墨(Ⅰ)的电极反应式：2CN-+12OH--10e-=2CO +N ↑+6H O
2 2
D．相同条件下，X电极活性、O 浓度、电解质溶液浓度均会影响CN-处理效果
2
【答案】B
【分析】乙装置中阳极是发生氧化反应生成无毒无害的氮气和碳酸根离子，电极反应式为
，则石墨(I)为电解池的阳极、石墨（Ⅱ）为电解池阴极、X为电池的负
极、装置甲中石墨为电池的正极。
【解析】在装置甲X电极附近滴入铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀生成，则说明X极附近有Fe2+生成，而由已
知条件可知，Fe2+可能是K[Fe(CN) ]氧化Fe得到的，并不能确定X极为负极，A正确；锌的活泼性介于铝和
3 6
铁之间，根据表中数据可知，金属越活泼，电流计的值越大，所以电流计读数的范围为I～1.5I，B错误；
乙装置中阳极是发生氧化反应生成无毒无害的氮气和碳酸根离子，电极反应式为
，C正确；通过比较表中的数据可知，金属越活泼，电流计的值越大；电解质
浓度越大，电流计的值越大；氧气浓度越大，电流计的值越大，故相同条件下，X电极活性、O 浓度、电解质
2
溶液浓度均会影响CN-处理效果，D正确；故选B。12．双极膜是一种离子交换复合膜，在直流电场作用下能将中间层的水分子解离成 和 ，并分别向
两极迁移。用双极膜电解制备金属钴，工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电极a接电源的正极
B．电解过程中溶液中的 透过阴离子交换膜向左移动
C．当电路中转移2mol电子时，阳极产生22.4L (标准状况)
D．电解池工作时，阴离子交换膜与双极膜之间的溶液的pH减小
【答案】C
【解析】电解池中阳离子向阴极移动，则电极b是阴极，电极a是阳极，电极a接电源的正极，故A正
确；电解池中阴离子向阳极移动，电解过程中溶液中的SO 2-透过阴离子交换膜移向左室，故B正确；当电路
4
中转移2mol电子时，阳极水中的氢氧根离子失电子生成0.5molO，故C错误；电解池工作时，电极b是阴
2
极，电极a是阳极，SO 2-通过阴离子交换膜向左移动与氢离子结合生成硫酸，阴离子交换膜与双极膜之间的溶
4
液的pH减小，故D正确；故选C。
13．小组同学用如下方法制作简单的燃料电池。
步
装置 操作 现象
骤
① 打开 ，闭合 两极均产生气体……
② 打开 ，闭合 电流计指针发生偏转
下列说法不正确的是
A．①中Cl-比OH-容易失去电子容易失去电子，在石墨(Ⅰ)发生氧化反应B．①中还可观察到石墨(Ⅱ)电极附近的溶液变红
C．②导线中电子流动方向：从石墨(Ⅱ)电极流向石墨(Ⅰ)电极
D．②中石墨(Ⅱ)发生的电极反应式为：
【答案】D
【解析】①为外接电源的电解池，石墨(Ⅰ)连接电源的正极作阳极发生失电子的氧化反应，Cl-比OH-容易
失去电子，2Cl--2e-=Cl ，A正确；石墨(Ⅱ)电极连接电源的负极作阴极，水中的氢元素得电子化合价降低生
2
成氢气和氢氧化钠，滴酚酞的溶液变红，B正确；②为原电池，石墨(Ⅱ)电极是负极，发生失电子的氧化反
应，故电子从石墨(Ⅱ)电极流向石墨(Ⅰ)电极，C正确；由上述分析知②中石墨(Ⅱ)周围有氢氧化钠显碱性，故
发生的电极反应式为： ，D错误；故选D。
14．二氧化氯( )是一种黄绿色、易溶于水的气体，常用于污染物的处理。工业上通过惰性电极电解氯
化铵和盐酸的方法制备 的原理如图所示。下列说法正确的是
A．a极与电源的负极连接，Y溶液是稀盐酸
B．a极上发生的反应为
C．二氧化氯发生器内发生的氧化还原反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶6
D．当0.6mol阴离子通过离子交换膜时，理论上二氧化氯发生器中产生标准状况下
【答案】CD
【分析】根据图示装置可知，右侧为电解池，a极NH Cl中NH +失去电子生成NCl ，电极反应式为NH +-
4 4 3 4
6e-+3Cl-=NCl +4H+，则a为电解池阳极，与电源正极相连，b为电解池阴极，阴极反应式为2H++2e-=H ↑，盐酸
3 2
由浓变稀；a极生成的NCl 进入左侧的二氧化氯发生器中与NaClO 发生氧化还原反应
3 23HO+NCl +6NaClO =6ClO ↑+NH↑+3NaCl+3NaOH。
2 3 2 2 3
【解析】由分析可知，a为阳极，与直流电源的正极相连，Y溶液是稀盐酸，A错误；a极NH Cl中
4
NH +失去电子生成NCl ，电极反应式为NH +-6e-+3Cl-=NCl +4H+，B错误；二氧化氯发生器中，发生反应
4 3 4 3
3HO+NCl +6NaClO =6ClO ↑+NH↑+3NaCl+3NaOH，其中NCl 作氧化剂，NaClO 作还原剂，氧化剂与还原剂
2 3 2 2 3 3 2
物质的量之比为1：6，C正确；有0.6mol阴离子通过交换膜，电路中就有0.6mol电子转移，由反应
3HO+NCl +6NaClO =6ClO ↑+NH↑+3NaCl+3NaOH可知，转移0.6mol电子，生成0.1molNH ，标况下其体积
2 3 2 2 3 3
为2.24L，D正确；故选CD。
15．我国科学家最近开发出锌硒电池，工作原理如图所示。放电时，电池总反应为
Se+2CuSO+2Zn=Cu Se+2ZnSO 。下列说法错误的是
4 2 4
A．放电时化学能转化成电能
B．b极的电极反应式为
C．放电时，溶液中 向a极迁移
D．79gSe完全反应时外电路中转移2mol电子
【答案】CD
【解析】该电池为原电池，原电池放电时是化学能转化为电能，A正确；b为负极，电极反应式为：
，B正确；a为原电池的正极，原电池放电时，阴离子（SO 2-）向负极移动，C错误；a电极发
4
生的反应： ，79g Se完全反应时，电路中转移的电子4mol，D错误； 故选CD。
第II卷 （非选择题共50分）
三、非选择题：本题共4个小题，共50分。
16．（10分）某实验小组同学利用下图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。回答下列问题：(1)甲池为___________(填“原电池”或“电解池”)装置。
(2)甲池反应前，两电极质量相等，一段时间后，若Ag极的质量增加21.6 g，则两电极质量相差
___________g。
(3)实验过程中，甲池左侧烧杯中 的浓度___________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)若乙池中的某盐溶液是足量CuSO 溶液，则乙池中左侧Pt电极的电极反应式为___________，工作一段
4
时间后，若要使乙池溶液恢复至原来浓度，可向溶液中加入___________(填化学式)。
【答案】(1)原电池 （1分） (2) 28 （2分） (3)变大 （2分）
(4) 2H O-4e-=4H++O ↑ （3分） CuO或CuCO （2分）
2 2 3
【解析】由题干装置图可知，甲池中有两个活泼性不同的金属电极，有电解质溶液和一个自发进行的氧化
还原反应Cu+2AgNO =Cu(NO)+2Ag，通过盐桥形成闭合的回路，故甲池为原电池，Cu电极为负极，发生的
3 3 2
电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，Ag电极为正极，发生的电极反应为：2Ag++2e-=2Ag，乙池为电解池，左侧Pt电极
是阳极，发生氧化反应，右侧Pt电极为阴极，发生还原反应，据此分析解题。
(1)由分析可知，甲池为原电池；
(2)根据原电池中通过正、负极上的电子的物质的量相等，故甲池反应前，两电极质量相等，一段时间
后，若Ag极的质量增加21.6 g，则通过电路中的电子的物质的量为：n(e-)=n(Ag)=
，故负极上“溶解”的Cu的物质的量为：n(Cu)=0.1mol，故负极质量减轻了m=nM=0.1 mol×64 g/mol=6.4 g，
则两电极质量相差21.6 g+6.4 g=28 g；
(3)实验过程中，盐桥中的阴离子即 移向负极，阳离子即K+移向正极，故甲池左侧烧杯中 的浓
度变大；
(4)由分析可知，乙池中左侧Pt电极为阳极，故若乙池中的某盐溶液是足量CuSO 溶液，则乙池中左侧Pt
4电极的电极反应式为2HO-4e-=4H++O ↑，由工作一段时间后，乙池中发生的总反应为：2CuSO +2H O
2 2 4 2
2Cu+O ↑+2H SO 可知，要使乙池溶液恢复至原来浓度，可向溶液中加入CuO或CuCO 等 。
2 2 4 3
17．（10分） 正戊烷异构化为异戊烷是油品升级的一项重要技术.正戊烷和异戊烷的部分性质如表：
名称 结构简式 熔点/℃ 沸点/℃ 燃烧热/
正戊烷 CHCHCHCHCH -130 36 3506.1
3 2 2 2 3
异戊烷 (CH)CHCH CH -159.4 27.8 3504.1
3 2 2 3
回答下列问题：
(1)稳定性：正戊烷_______异戊烷(填“>”或“=”或“<”)。
(2)25℃，101kPa时，正戊烷异构化成异戊烷的热化学反应方程式为______________________。
(3)在正戊烷中混入一定比例的H 有利于异构化反应的进行，一种“分步法电解制氢气”的装置如图.该方
2
法制氢气分两步，第一步在惰性电极产生H，NiOOH/Ni(OH) 电极发生氧化反应；第二步在另一个惰性电极
2 2
产生O。
2
①第一步反应时，开关K应该连接_______(选填“K”或“K”)。
1 2
②第二步反应时，NiOOH/Ni(OH) 发生的电极反应方程式_______
2
③当电路中转移6.25mol电子时，产生67.2L H (标准状况)，则电能的利用率为_______(保留三位有效数
2
字)。
【答案】(1)<（1分） (2) CH CHCHCHCH(l)=(CH )CHCH CH(l) ∆H=-2.0kJ/mol （3分）
3 2 2 2 3 3 2 2 3
(3)K （1分） NiOOH+e-+H O =Ni(OH) +OH- （3分） 96.0% （2分）
1 2 2
【解析】(1)根据表中数据，正戊烷完全燃烧释放的热量大于异戊烷释放的热量，则异戊烷具有的能量低
于相同量的正戊烷，故异戊烷的稳定性大于正戊烷；
(2)根据表中数据，①CHCHCHCHCH(l)+8O (g)=5CO (g)+6HO(l) ∆H=-3506.1kJ/mol，
3 2 2 2 3 2 2 2
②(CH)CHCH CH(l)+8O (g)=5CO (g)+6HO(l) ∆H=-3504.1kJ/mol，根据盖斯定律，①-②可得，
3 2 2 3 2 2 2CHCHCHCHCH(l)= (CH )CHCH CH(l) ∆H=-2.0kJ/mol；
3 2 2 2 3 3 2 2 3
(3)①第一步反应时，NiOOH/Ni(OH) 电极发生氧化反应，则化合价升高，失电子，作阳极，故电路中闭
2
合K；
1
②第二步反应时，在另一个惰性电极产生O，则为水失电子生成氧气，故NiOOH/Ni(OH) 电极发生还原
2 2
反应，得电子，电极反应式为NiOOH+e-+H O =Ni(OH) +OH-；
2 2
③产生标准状况下67.2L H ，需要转移6mol电子，电能的利用率= ×100%=96%。
2
18． （14分）(1)某课外活动小组同学用如图装置(M、N为外电源的两个电极)进行实验，试回答下列问
题：
①若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的_____腐蚀。请写出正极反应式：____。
②若开始时开关K与b连接时，两极均有气体产生，则铁电极为______极(填“阴”或“阳”)，该电极上
发生的电极反应式为_______，总反应的离子方程式为_______。
③当电路中转移0.2mol电子时，100ml溶液中，NaOH溶液的浓度是_______mol/L
(2)该小组同学设想，用如图所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠。
B出口导出的气体是_______，制得的氢氧化钠溶液从出口_______(填“A”、“B”、“C”或“D”)导出。通过阴离子交换膜的离子数_______(填“>”、“<”或“=”)通过阳离子交换膜的离子数。
【答案】(1) 吸氧 （1分） O + 2H O + 4e- = 4OH- （2分） 阴 （1分）
2 2
2H+ + 2e- = H ↑(或2HO + 2e- = H ↑+ 2OH-) （2分）2Cl- + 2H O ===== 2OH- + H ↑+ Cl ↑ （2分） 2 （2
2 2 2 2 2 2
分）
(2) O （2分）D （1分） < （1分）
2
【解析】（1）①开始时开关K与a连接形成原电池反应，发生吸氧腐蚀，A电极石墨做正极溶液中氧气
得到电子生成氢氧根离子，电极反应为：O+2H O+4e-=4OH-；②开关K与b连接，装置为电解池，铁为阴
2 2
极，发生还原反应，氢离子得到电子生成氢气，即B电极反应为2H++2e-=H ↑；电解饱和食盐水生成氢氧化
2
钠、氢气和氯气，电解总反应的离子方程式为2Cl-+2H O=====2OH-+H ↑+Cl↑；
2 2 2
③OH-~e-，则当有0.2mol电子转移时，消耗0.2mol的NaOH， ；
（2）①阳极氢氧根离子失电子生成氧气，则B出口导出的气体是O；阴极上氢离子放电，则NaOH在阴
2
极生成，由图可知，D在阴极附近，制得的氢氧化钠溶液从D出口导出；阳极氢氧根离子放电，因此硫酸根离
子向阳极移动，阴极氢离子放电，因此钠离子向阴极移动，所以通过相同电量时，通过阴离子交换膜的离子数
小于通过阳离子交换膜的离子数；
②氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，负极上氢气失去电子生成水，负极反应式为H-2e-
2
+2OH-=2H O。
2
19．（16分）I.装置如图所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同
(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。氢氧化铁
胶体的胶粒带正电荷。请回答：
(1)B极是电源的_________极，C极的电极反应式为_________，甲中溶液的pH_________(填“变大“变
小”或“不变”)。一段时间后丁中X极附近的颜色逐渐_________(填“变深”或“变浅”)。
(2)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是_________(填“铜”或“银”)。常温下，当乙中溶液的OH-浓度
为0.1mol/L(此时乙溶液体积为500mL)，丙中镀件上析出银的质量为_________g。
(3)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为_________。(4)若工作一段时间后停止通电，此时，甲中C、D两极上都产生2.24L气体(标准状况)，欲使溶液恢复到
起始状态，可向溶液中加入_________(填序号)。
A．CuO B．Cu (OH) CO C．Cu(OH) D．CuCO
2 2 3 2 3
(5)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为_________。
II.以Fe、Ni为电极制取NaFeO 的原理如图所示。通电后，在铁电极附近生成紫红色的FeO ，若pH过
2 4
高，铁电极区会产生红褐色物质。
(6)电解时阳极的电极反应式为_________，离子交换膜(b)为_________，(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
【答案】(1) 负 （1分） 2HO−4e−=4H++O ↑ （2分） 变小 （1分） 变浅 （1分）
2 2
(2)铜 （1分）5.4 （2分） (3)1：2：2：2 （2分）
(4)C （1分） (5)Fe+Cu2+ ===== Cu+Fe2+ （2分）
(6) Fe−6e−+8OH−=FeO 2-+4H O （2分） 阴 （1分）
4 2
【分析】F极附近呈红色，说明F极发生反应2HO+2e-=H ↑+OH-，发生还原反应，为阴极，则B为电源
2 2
负极，A为电源正极。
【解析】（1）根据分析可知B为电源负极；C与电源正极相连，为阳极，电极反应为2HO−4e−=4H+
2
+O ↑；甲池中D极反应为Cu2++2e−=Cu，结合阳极反应可知溶液中氢离子浓度会增大，pH变小；氢氧化铁胶
2
体的胶粒带正电荷，所以胶粒会向阴极移动，即Y电极移动，所以X电极附近颜色逐渐变浅；
（2）电镀时，镀层金属在阳极，镀件在阴极，H与电源负极相连，为阴极，所以应该是铜；乙中总反应
为2H
2
O+2Cl− =====H
2
↑+Cl
2
↑+2OH−，当n(OH−)=0.1mol/L×0.5L=0.05mol时，生成0.025mol氯气，转移0.05mol
电子，根据反应Ag++e-=Ag可知，析出0.05mol银，质量为0.05mol×108g/mol=5.4g；
（3）C电极反应为2HO−4e−=4H++O ↑，D电极反应为Cu2++2e−=Cu，E电极反应为2Cl--2e-=Cl↑，F电极
2 2 2
反应为2HO+2e-=H ↑+OH-，根据电子守恒可知，对应单质的物质的量之比为1：2：2：2；
2 2
（4）甲中C、D两极上都产生2.24L气体，即C电极产生2.24LO ，即0.1mol氧气，电解过程中C电极反
2
应不变，所以转移0.4mol电子，D电极生成0.1molH，转移0.2mol电子，所以发生反应Cu2++2e−=Cu时也转
2
移0.2mol电子，生成0.1mol铜，综上所述从溶液出来了0.1molO、0.1molH 和0.1molCu，刚好为
2 20.1molCu(OH) ，故选C；
2
（5）C为阳极，若换成铁则电极反应为Fe-2e-=Fe2+，阴极反应不变，则总反应为Fe+Cu2+
=====
Cu+Fe2+；
（6）据图可知阳极为Fe，根据题意可知被氧化为FeO2-，根据电子守恒、元素守恒可得电极反应为
4
Fe−6e−+8OH−=FeO 2-+4H O；根据电极反应可知，制备过程中需要消耗氢氧根，则需要Ⅱ室中的氢氧根可以迁
4 2
移至Ⅲ室，所以离子交换膜(b)为阴离子交换膜。
