高三化学一轮单元卷：第十二章 电化学基础 A卷

高三化学一轮单元卷：第十二章 电化学基础 A卷

一轮单元训练金卷·高三·化学卷（A） 第十二单元 电化学基础 注意事项： 1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形 码粘贴在答题卡上的指定位置。 2．选择题的作答：每小题选出答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑， 写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草 稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。 可能用到的相对原子质量：H:1 C:12 N:14 O:16 Al:27 Cu:64 Zn:65 一、选择题（每小题 3 分，共 48 分） 1．课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池 的组成。下列结论错误的是 A．原电池是将化学能转化成电能的装置 B．原电池由电极、电解质溶液和导线等组成 C．图中 a 极为铝条、b 极为锌片时，导线中会产生电流 D．图中 a 极为锌片、b 极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片 2．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，则它们的活动性强弱为 X＞Y 3．下列有关电化学装置完全正确的是 A B C D 铜的精炼 铁上镀银 防止 Fe 被腐蚀 构成铜锌原电池 4．烧杯 A 中盛放 0.1 mol/L 的 H2SO4 溶液，烧杯 B 中盛放 0.1 mol/L 的 CuCl2 溶液(两种溶液均 足量)，组成的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．A 为原电池，B 为电解池 B．A 为电解池，B 为原电池 C．当 A 烧杯中产生 0.1 mol 气体时，B 烧杯中产生气体的物质的量也为 0.1 mol D．经过一段时间，B 烧杯中溶液溶质的浓度减小 5．锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为 KOH 溶液，反应为 2Zn＋O2＋ 4OH－＋2H2O===2Zn(OH)2－4 。下列说法正确的是 A．充电时，电解质溶液中 K＋向阳极移动 B．充电时，电解质溶液中 c(OH－)逐渐减小 C．放电时，负极反应为 Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)2－4 　 D．放电时，电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 22.4 L(标准状况) 6．原电池电极的“正”与“负”不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正 确的是 A．由 Fe、Cu 和 FeCl3 溶液组成的原电池中，负极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋ B．由 Al、Cu 和稀硫酸组成的原电池中，负极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋ C．由 Al、Mg 和 NaOH 溶液组成的原电池中，负极反应式为：Al＋4OH－－3e－===AlO－2 ＋2H2O D．由 Al、Cu 和浓 HNO3 溶液组成的原电池中，负极反应式为：Al－3e－===Al3＋ 7．某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是 A．若 X 为 Fe，Y 为 Cu，铁为正极 B．若 X 为 Fe，Y 为 Cu，电子由铜片流向铁片 C．若 X 为 Fe，Y 为 C，碳棒上有红色固体析出 D．若 X 为 Cu，Y 为 Zn，锌片发生还原反应 8．某小组设计电解饱和食盐水的装置如图，通电后两极均有气泡产生，下列叙述正确的是 A．铜电极附近观察到黄绿色气体 B．石墨电极附近溶液呈红色 C．溶液中的 Na＋向石墨电极移动 D．铜电极上发生还原反应 9．在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多金属腐蚀现象。现通 过如图所示装置进行实验探究。下列说法正确的是 A．用图Ⅰ所示装置进行实验，为了更快更清晰地观察到液柱上升，可用酒精灯加热具支试管 B．图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图，图Ⅱ所示装置的正极材料是铁 C．铝制品表面出现白斑的原理可以通过图Ⅲ所示装置进行探究，Cl－由活性炭向铝箔表面迁移， 并发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑ D．图Ⅲ所示装置的总反应为 4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的 Al(OH)3 进一步脱水形成白 斑 10．锂电池的构造如图所示，电池内部“→”表示放电时 Li＋的迁移方向，电池总反应可表示为 Li1 －xCoO2＋LixC6 LiCoO2＋6C，下列说法错误的是 A．该电池的负极为 LiCoO2 B．电池中的固体电解质可以是熔融的氯化钠、干冰等 C．充电时的阴极反应：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 D．外电路上的“→”表示放电时的电子流向 11．下图是一种燃料型电池检测仪的工作原理示意图。下列说法不正确的是 A．该仪器工作时酒精浓度越大，则电流强度越大 B．工作时外电路电子流向为 X→Y C．检测结束后，X 极区的 pH 增大 D．电池总反应为 2CH3CH2OH＋O2===2CH3CHO＋2H2O 12．LiOH 是制备锂离子电池的材料，可由电解法制备。工业上利用如图装置电解制备 LiOH， 两电极区电解液分别为 LiOH 和 LiCl 溶液，则下列说法中正确的是 A．B 极区电解液为 LiOH 溶液 B．电极每产生 22.4 L 气体，电路中转移 2 mol e－ C．电解过程中 Li＋迁移入 B 电极区、OH－迁移入 A 电极区 D．电解池中总反应方程式为：2HClH2↑＋Cl2↑ 13．把物质的量均为 0.1 mol 的 CuCl2 和 H2SO4 溶于水制成 100 mL 的混合溶液，用石墨作电极 电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下 列描述正确的是 A．电路中共转移 0.6NA 个电子 B．阳极得到的气体中 O2 的物质的量为 0.2 mol C．阴极质量增加 3.2 g D．电解后剩余溶液中硫酸的浓度为 1 mol·L－1 14.某原电池装置如图所示，电池总反应为 2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是 A．正极反应为 AgCl＋e－===Ag＋Cl－ B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C．若用 NaCl 溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变 D．当电路中转移 0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少 0.02 mol 离子 15．用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗 KOH 溶液，其工作原理如图所示。下列有关说 法错误的是 A．阳极反应式为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．通电后阴极区附近溶液 pH 会增大 C．K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区 D．纯净的 KOH 溶液从 b 口导出 16．用 Na2SO3 溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种 新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不 正确的是 A．X 为直流电源的负极，Y 为直流电源的正极 B．阳极区 pH 增大 C．图中的 b>a D．该过程中的产品主要为 H2SO4 和 H2 二、非选择题（共 52 分） 17．根据下列原电池的装置图，回答问题： (1)若 C 为稀 H2SO4 溶液，电流表指针发生偏转，B 电极材料为 Fe 且作负极，则 A 电极上发生 的电极反应式为__________________________；反应进行一段时间后溶液 C 的 pH 将________(填“升 高”“降低”或“基本不变”)。 (2)若需将反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如上图所示的原电池装置，则负极 A 极材料 为____________，正极 B 极材料为____________，溶液 C 为____________。 (3)用 CH4 和 O2 组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下： ①则电极 b 是____(填“正极”或“负极”)，电极 a 的反应方程式为_______________。 ②若线路中转移 2 mol 电子，则上述燃料电池消耗的 O2 在标准状况下的体积为____L。 18．化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重 要的化工原料。 Ⅰ.氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验 (图中所用电极均为惰性电极)： (1)对于氢氧燃料电池，下列叙述不正确的是________。 A．a 电极是负极，OH－移向负极 B．b 电极的电极反应为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．电池总反应式为 2H2＋O22H2O D．电解质溶液的 pH 保持不变 E．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 (2)上图右边装置中盛有 100 mL 0.1 mol·L －1 AgNO3 溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气 112 mL(标准状况下)时，此时 AgNO3 溶液的 pH＝______(溶液体积变化忽略不计)。 Ⅱ.已知甲醇的燃烧热 ΔH＝－726.5 kJ·mol －1，在直接以甲醇为燃料的电池中，理想状态下，消 耗 1 mol 甲醇所能产生的最大电能为 702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论 效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。 19．(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图 1 是高铁电池的模拟实验装置： ①该电池放电时正极的电极反应式为_______________________________________；若维持电流 强度为 1 A，电池工作十分钟，理论消耗 Zn________g(已知 F＝96 500 C·mol－1)。 ②盐桥中盛有饱和 KCl 溶液，此盐桥中氯离子向______(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜 代替盐桥，则钾离子向________(填“左”或“右”)移动。 ③图 2 为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 ________________________________________________________________________。 (2)有人设想以 N2 和 H2 为反应物，以溶有 A 的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能， 又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是_______________，A 是________。 (3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中 CO 的浓度，其装置如图所示。该电池中 O2－可以在固 体介质 NASICON (固溶体)内自由移动，工作时 O2－的移动方向________(填“从 a 到 b”或“从 b 到 a”)， 负极发生的电极反应式为__________________________。 20．Ⅰ．如图所示为探究金属腐蚀条件的实验装置图，请分析实验并回答下列问题： (1)若起始时甲、乙、丙 3 套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是________。 (2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越________(填“高”或“低”)，钢铁越易腐蚀。 (3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为_____________________________。 Ⅱ．利用化学反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，请你选择合适的电极材料和电解质溶液，设 计一个原电池。可供选择的电极材料：铁棒、铜棒、石墨棒。 可供选择的电解质溶液：CuCl2 溶液、FeCl2 溶液、FeCl3 溶液。 请填写下列空白： (1)选择________作正极材料，________作负极材料；选择________作电解质溶液。 (2)写出有关的电极反应式： 正极：________________________________________________________________； 负极：________________________________________________________________。 21．知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容 进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。 (1)图 1 中，电解一段时间后，气球 b 中的气体是________(填化学式)，U 形管________(填“左” 或“右”)边的溶液变红。 (2)利用图 2 制作一种环保型消毒液发生器，可制备“84”消毒液的有效成分，则 c 为电源的 ________极；该发生器中反应的总离子方程式为_______________________________。 (3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能 30%以上。该 工艺的相关物质运输与转化关系如图 3 所示(其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过)。 ①燃料电池 B 中的电极反应式分别为 负极：_______________________________________________________， 正极：_______________________________________________________。 ②分析图 3 可知，氢氧化钠的质量分数为 a%、b%、c%，由大到小的顺序为________。 一轮单元训练金卷·高三·化学卷（A） 第十二单元 电化学基础 答 案 一、选择题（每小题 3 分，共 48 分） 1．【答案】D 【解析】原电池是将化学能转化成电能的装置，A 正确；原电池由电极、电解质溶液和导线等 组成，B 正确；图中 a 极为铝条、b 极为锌片时，构成原电池，导线中会产生电流，C 正确；图中 a 极为锌片、b 极为铜片时，锌片作负极，电子由锌片通过导线流向铜片，D 错误。 2．【答案】D 【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，发生氧 化反应，Y 极得电子，作正极，发生还原反应。若两电极分别为铁和碳棒，则 Y 为碳棒，X 为铁。 3．【答案】C 【解析】电解精炼铜时，应该用粗铜作阳极，精铜作阴极，A 错误；铁上镀银时，应该用银作 阳极，铁作阴极，B 错误；C 是外加电流的阴极保护法，正确；铜锌原电池中，锌应插入硫酸锌溶液 中，铜应插入硫酸铜溶液中，D 错误。 4．【答案】B 【解析】构成 A 装置的是活泼性不同的两电极，两电极均浸在电解质溶液中，两极形成了闭合 回路，所以 A 装置为原电池装置，且 A 装置为 B 装置提供电能，B 装置为电解池。A 装置中的电极 反应式为正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2＋。B 装置中的电极反应式为阴极：Cu2＋＋ 2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。B 装置是电解氯化铜溶液，放出 Cl2 并析出 Cu，溶液溶质的 浓度减小。 5．【答案】C 【解析】K＋带正电荷，充电时 K＋应该向阴极移动，A 项错误。根据该电池放电的总反应可知， 放电时消耗 OH－，则充电时，OH－浓度应增大，B 项错误。放电时，Zn 为负极，失去电子生成 Zn(OH) 2－4 ，其电极反应为 Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)2－4 ，C 项正确。消耗 1 mol O2 转移 4 mol 电子，故转 移 2 mol 电子时消耗 0.5 mol O2，0.5 mol O2 在标准状况下的体积为 11.2 L，D 项错误。 6．【答案】C 【解析】前两项都按常规，应该是活泼金属作负极；C 项中 Al 能与 NaOH 溶液反应，作负极。 D 项中 Al 在浓 HNO3 中钝化，Cu 能与浓 HNO3 溶液反应，Cu 作负极。 7．【答案】C 【解析】Fe 比 Cu 活泼，Fe 作负极，电子从 Fe 流向 Cu，故 A、B 两项错误；若 X 为 Fe，Y 为 C，电解质溶液为硫酸铜，则正极 C 上析出 Cu，故 C 正确；Zn 比 Cu 活泼，Zn 作负极发生氧化反应， 故 D 错误。 8．【答案】D 【解析】根据电解饱和食盐水的装置，如果通电两极均有气泡产生，则金属铜一定是阴极，该 极上的反应为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，石墨为阳极，发生的电极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑， 故石墨电极附近观察到黄绿色气体，铜电极附近溶液呈红色，A、B 错误；选项 C，Na＋应向阴极也 就是铜电极移动，故 C 项错误；选项 D，铜电极为阴极，发生还原反应，故 D 正确。 9．【答案】D 【解析】A 项，加热使具支试管中气体体积增大，部分气体逸出，冷却后，气体体积缩小，导 管中形成液柱，并不能证明金属发生吸氧腐蚀，错误；B 项，负极材料应为铁，错误；C 项，铝箔为 负极，活性炭为正极，正极反应为 O2 ＋4e － ＋2H 2O===4OH － ，负极反应为 Al－3e － ＋3OH － ===Al(OH)3，错误；D 项，将正极反应式和负极反应式相加可得图Ⅲ所示装置的总反应为 4Al＋3O2＋ 6H2O===4Al(OH)3，生成的 Al(OH)3 进一步脱水形成白斑，正确。 10．【答案】B 【解析】根据锂离子的移动方向，确定 LiCoO2 是负极，碳电极是正极，电子从负极经外电路移 向正极，充电时为电解池，阴极发生得电子的还原反应，故 A、C、D 正确。干冰是固体二氧化碳， 属于非电解质，故 B 错误。 11．【答案】C 【解析】选 C。A．该图为酒精燃料电池，该仪器工作时酒精浓度越大，则单位时间内转移电子 数越多，电流强度越大，正确；B．燃料电池中通入燃料的一极发生氧化反应作原电池的负极，所以 X 是负极，Y 是正极，电子从外电路的负极流向正极，正确；C．酒精发生氧化反应生成乙醛和氢离 子，所以 X 极区的氢离子浓度增大，pH 减小，错误；D．燃料电池的反应实质就是乙醇与氧气反应 生成乙醛和水，所以电池总反应为 2CH3CH2OH＋O2===2CH3CHO＋2H2O，正确。 12．【答案】A 【解析】电解制备 LiOH，两电极区电解液分别为 LiOH 和 LiCl 溶液，由图可知，右侧生成氢气， 则 B 中氢离子放电，可知 B 为阴极，A 为阳极，在 B 中生成 LiOH，则 B 极区电解液为 LiOH 溶液， A 正确；A 极区电解液为 LiCl 溶液，氯离子放电生成氯气，则阳极反应式为 2Cl－－2e－===Cl2↑，电 极每产生标况下 22.4 L 气体，电路中转移的电子才是 2 mol，B 错误；Li＋向阴极移动，即由 A 经过 阳离子交换膜向 B 移动，OH－向阳极移动，但是阳离子交换膜不允许氢氧根离子通过进入 A 电极区， C 错误；电解池的阳极上是氯离子失电子，阴极上是氢离子得电子，电解的总反应方程式为：2H2O＋ 2LiClH2↑＋Cl2↑＋2LiOH，D 错误。 13．【答案】A 【解析】选 A。阳极开始产生 Cl2，后产生 O2，阴极开始产生 Cu，后产生 H2，根据题意两极收 集到的气体在相同条件下体积相同，则阴极产生 0.2 mol H2，阳极产生 0.1 mol Cl2 和 0.1 mol O2，则 转移电子数为 0.6NA，A 正确、B 错误；阴极析出铜 0.1 mol，即 6.4 g，C 错误；电解后溶液的体积 未知，故不能计算浓度，D 错误。 14.【答案】D 【解析】原电池的正极发生得电子的还原反应：Cl2＋2e－===2Cl－，负极发生失电子的氧化反应： Ag－e－＋Cl－===AgCl，阳离子交换膜右侧无白色沉淀生成；若用 NaCl 溶液代替盐酸，电池总反应 不会改变；当电路中转移 0.01 mol 电子时，负极消耗 0.01 mol Cl－，右侧正极生成 0.01 mol Cl－，左 侧溶液中应有 0.01 mol H＋移向右侧，约减少 0.02 mol 离子。 15．【答案】C 【解析】选 C。A 项，阳极发生氧化反应，电极反应式为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A 正确； B 项，阴极发生还原反应，消耗氢离子产生氢气，必然会使溶液中氢离子浓度减小，所以溶液 pH 增 大，B 正确；C 项，钾离子是通过交换膜从阳极移向阴极，这样才可以达到提纯氢氧化钾的作用，C 错误；D 项，纯净的 KOH 在阴极制得从 b 口排出，D 正确。 16．【答案】 【解析】选 B。由图可知与 X 电极相连的电极区发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，所以 Pt(Ⅰ) 为阴极，X 为直流电源的负极，Y 为直流电源的正极，A 正确。在阴极区由于发生反应 2H＋＋2e－ ===H2↑，破坏了附近的水的电离平衡，水继续电离，最终导致阴极区的 c(OH－)增大，pH 增大，溶 液碱性增强；在阳极区，发生反应 SO2－3 －2e－＋H2O===SO2－4 ＋2H＋，HSO－3 －2e-＋H2O===SO2－4 ＋3H ＋，溶液中的 c(H＋)增大，溶液的酸性增强，pH 减小，B 错误。根据 B 选项的分析可知在阳极区由 于不断产生硫酸，所以产生的硫酸的浓度比加入的硫酸的浓度要大，C 正确。在反应的过程中，阳极 区不断产生 H2SO4，阴极区不断产生 H2，阴极区得到的 Na2SO3 溶液则循环使用，因此该过程中的产 品主要为 H2SO4 和 H2，D 正确。 二、非选择题（共 52 分） 17．【答案】：(1)2H＋＋2e－===H2↑　升高　 (2)Cu　石墨(或比铜活泼性弱的金属)　含 Fe3＋的溶液 (3)①正极　CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ ②11.2 【解析】(1)若 C 为稀 H2SO4 溶液，电流表指针发生偏转，B 电极材料为 Fe 且作负极，电极反应 式为 Fe－2e－===Fe2＋，A 电极为正极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应式为 2H＋＋2e－ ===H2↑；氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，溶液 pH 升高。(2)将反应 Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2 ＋设计成如题图所示的原电池装置，Cu 元素的化合价由 0 价升高到＋2 价，失电子作原电池的负极， 则负极 A 极材料为 Cu，正极 B 极材料为石墨或比铜活泼性弱的金属，Fe3＋在正极得电子发生还原反 应，溶液 C 用可溶性铁盐，即含 Fe3＋的溶液。(3)①根据甲烷燃料电池的结构示意图可知，电子流出 的电极为负极，a 为负极，b 为正极，在燃料电池中，氧气在正极得电子发生还原反应，甲烷在负极 失电子发生氧化反应，所以电极 a 的反应方程式为 CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋。②根据正极电 极反应式：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，可知线路中转移 2 mol 电子时，消耗的 O2 为 0.5 mol，在标准 状况下的体积为 0.5 mol×22.4 L/mol＝11.2 L。 18．【答案】Ⅰ．(1)CD　(2) 1　 Ⅱ．96.6% 【解析】Ⅰ.(1)C 项电池反应不需要反应条件，故 C 错；随着燃料电池的不断反应，水越来越多， KOH 溶液浓度逐渐减小，pH 逐渐降低，故 D 错。 (2)右池为电解池，其电极反应为阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极：4Ag＋＋4e－===4Ag， 当氢氧燃料电池中消耗氢气 112 mL(标准状况下)时，转移电子数为 0.01 mol，右池中共消耗 0.01 mol OH－，故生成 0.01 mol H＋，c(H＋)＝0.01 mol 0.1 L ＝0.1 mol·L－1，pH＝1。 Ⅱ.该燃料电池的理论效率＝702.1 kJ 726.5 kJ×100%≈96.6%。 19．【答案】 (1)①FeO2－4 ＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－　0.2　②右　左　③使用时间长、 工作电压稳定 (2)N2＋8H＋＋6e－===2NH＋4 　氯化铵 (3)从 b 到 a　CO＋O2－－2e－===CO2 【解析】(1)①放电时石墨为正极，高铁酸钾在正极上发生还原反应，电极反应式为 FeO2－4 ＋4H2O ＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH －；若维持电流强度为 1 A，电池工作十分钟，转移电子的物质的量为 1×10×60÷96 500＝0.006 2mol。理论消耗 Zn 的质量为 0.006 2 mol÷2×65 g·mol－1≈0.2 g。 ②电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动；若用阳离子 交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。 ③由题图中高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，可知高铁电池的优点有使用时间长、 工作电压稳定。 (2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失电子在负极发生氧化反应，氮气得电子在正 极发生还原反应，则正极反应式为 N2＋8H＋＋6e－===2NH＋4 ，氨气与 HCl 反应生成氯化铵，则电解 质溶液为氯化铵溶液。 (3)工作时电极 b 作正极，O2－由电极 b 移向电极 a；该装置是原电池，通入一氧化碳的电极 a 是 负极，负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应，电极反应式为 CO＋O2－－2e－===CO2。 20．【答案】Ⅰ．(1)乙　(2)高　(3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－ Ⅱ．(1)石墨棒　铜棒　FeCl3 溶液　(2)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Cu－2e－===Cu2＋ 【解析】Ⅰ．(1)甲、乙、丙 3 套装置中的乙装置形成了原电池，铁作负极失电子，碳作正极， 氧气得电子，使试管内压强降低，所以乙中导管中液面上升最高。(2)通过甲、乙装置的对比说明钢 铁中碳的含量越高，越易形成原电池，钢铁越易腐蚀。(3)乙装置形成了原电池，碳作正极，氧气得 电子，电极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 Ⅱ．把氧化还原反应 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 拆成两个半反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(还原 反应)，是正极的反应式；Cu－2e－===Cu2＋(氧化反应)，是负极的反应式；含 Fe3＋的溶液作电解液， 活泼性不同的金属或非金属作两极，其中铜棒作负极，石墨棒作正极。 21．【答案】 (1)H2　右 (2)负　Cl－＋H2OClO－＋H2↑ (3)①2H2－4e－＋4OH－===4H2O　 O2＋4e－＋2H2O===4OH－　 ②b%>a%>c% 【解析】(1)图 1 中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极 上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以气球 a 中气体是氯气，气球 b 中气体是氢 气，同时阴极附近有 NaOH 生成，溶液呈碱性，无色酚酞遇碱变红色，所以 U 形管右边溶液变红色。 (2)利用图 2 制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生 成氢气，同时阴极有 NaOH 生成，氯气和氢氧化钠反应生成 NaClO，次氯酸钠具有漂白性，为了使 反应更充分，则下边电极生成氯气，上边电极附近有 NaOH 生成，上边电极生成氢气，为阴极，则 c 为负极，d 为正极，总反应离子方程式为 Cl－＋H2OClO－＋H2↑。 (3)①B 是燃料电池，右边电池中通入空气，左边原电池中通入气体 Y，则 Y 是氢气，则电解池 中左边电极是阳极，右边电极是阴极，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；燃料电池中通入空 气的电极是正极，通入氢气的电极是负极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，负极上氢 气失电子和氢氧根离子反应生成水，负极、正极反应式分别为 2H2－4e－＋4OH－===4H2O、O2＋4e－＋ 2H2O===4OH－。②图 3 电解池中加入 NaOH 的目的是增大溶液导电性，通入电解池后生成氢氧化钠， 所以加入的 NaOH 浓度小于出来的 NaOH 浓度；原电池中，正极上生成氢氧化钠，且其浓度大于加 入的氢氧化钠，所以氢氧化钠浓度大小顺序是 b%>a%>c%。