根据电池反应判断正负极和电解质;二氧化锰和铵根离子在正极发生反应;根据碱性锌锰电池的特点分析;根据电池的材料分析;根据已知反应物和产物,再利用元素守恒溶液中阴极产物的判断,根据溶液中阳离子得电子能力分析.
解:根据化学方程式,反应中被氧化,为电池负极锌,氯化铵是电解质的主要成分,二氧化锰和铵根离子在正极发生反应,.与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点及其理由是碱性电池不易发生电解质的泄露,因为消耗的负极改装在电池的内部,碱性电池的使用寿命较长,因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高;故答案为:锌;;碱性电池不易发生电解质的泄露,因为消耗的负极改装在电池的内部,碱性电池的使用寿命较长,因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高.废电池经机械分离后,加水溶解后溶液中的成分是氯化铵,再加稀盐酸溶解生成氯化锌,因此浓缩结晶得到氯化铵和氯化锌.氯化铵不稳定,受热易分解,所以为氯化铵,为氯化锌.绿色的溶液发生反应后生成紫色的高锰酸钾溶液和黑褐色的二氧化锰,该反应的离子方程式为.采用惰性电极电解溶液,阴极氢离子得电子生成氢气.故答案为:
本题考查了化学与技术,原电池原理,电极方程式的书写,综合性较强.
1400@@3@@@@常见化学电源的种类及其工作原理@@@@@@126@@Chemistry@@Senior@@$126@@2@@@@化学反应与能量@@@@@@21@@Chemistry@@Senior@@$21@@1@@@@化学反应原理@@@@@@3@@Chemistry@@Senior@@$3@@0@@@@高中化学@@@@@@-1@@Chemistry@@Senior@@
第二大题，第4小题
求解答 学习搜索引擎 | [化学--选修2:化学与技术]锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大.两种锌锰电池的构造如图(a)所示.回答下列问题:(1)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为:Zn+2N{{H}_{4}}Cl+2Mn{{O}_{2}}=Zn{{(N{{H}_{3}})}_{2}}C{{l}_{2}}+2MnOOH\textcircled{1}该电池中,负极材料主要是___,电解质的主要成分是___,正极发生的主要反应是___.\textcircled{2}与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点及其理由是___.(2)图(b)表示回收利用废旧普通锌锰电池工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属).\textcircled{1}图(b)中产物的化学式分别为A___,B___.\textcircled{2}操作a中得到熔块的主要成分是{{K}_{2}}Mn{{O}_{4}}.操作b中,绿色的{{K}_{2}}Mn{{O}_{4}}溶液反应生成紫色溶液和一种黑褐色固体,该反应的离子方程式为___.\textcircled{3}采用惰性电极电解{{K}_{2}}Mn{{O}_{4}}溶液也能得到化合物D,则阴极处得到的主要物质是___(填化学式).碱性锌锰电池中锌为什么能和氢氧化钾反应生成氢氧化锌？急！！！！！难道我存在误区。。。_百度知道
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碱性锌锰电池中锌为什么能和氢氧化钾反应生成氢氧化锌？急！！！！！难道我存在误区。。。
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原电池原理，并不是锌直接和氢氧化钾反应生成氢氧化锌
而是锌放电生成锌离子然后和氢氧根反应生成氢氧化锌
负极反应式中的氢氧根不是氢氧化钾提供的吗？
碱性条件下锌都会变成氢氧化锌
锌不是因为和氢氧根反应才放电的吗？😳😳
采纳率：25%
锌失电子成锌离子，与氢氧根离子结合成氢氧化锌。
原电池可以促进某些非自发反应发生的
没有这回事
负极反应式表达的意思是什么
只是在强碱环境下发生的反应
负极也没有生成什么氢氧化锌
教材版本不一样居然连反应式都不一样
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2014化学高考密码押题卷：电化学原理
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2014化学高考密码押题卷
电化学原理
一、6分选择题专项训练
(一)低档题
1．下列有关电池的说法不正确的是(　　)。
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
解析　锂离子电池可以充电再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故电流从铜流向锌，而电子是沿外电路由锌流向铜，B项错；电池的实质即是将化学能转化成电能，C正确；Zn失去电子生成Zn2＋，故作为负极，D项正确。
2．下列说法正确的是(　　)。
A．原电池工作时，阴离子移向正极
B．铁片表面镀锌，铁片接电源负极
C．用Cu作电极电解H2O，阳极反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D．向AgCl饱和溶液中加入NaCl固体，c (Cl－)增大，Ksp增大
解析　原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故A错误；电镀中镀件作阴极，接电源负极，故B正确；阳极反应为Cu－2e－===Cu2＋，故C错误；Ksp只随温度改变而改变，故D错误。
3．用铁丝(电极a)、铜丝(电极b)和CuSO4溶液可以构成原电池或电解池，如图所示。则下列说法正确的是(　　)。
A．构成原电池时b极反应为Cu－2e－===Cu2＋
B．构成电解池时a极质量一定减少
C．构成电解池时b极质量可能减少也可能增加
D．构成的原电池或电解池工作后可能产生大量气体
解析　构成原电池时b极作正极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，A错；构成电解池时a和b的质量都是可能减少也可能增加，B错误，C正确；无论构成原电池还是电解池，工作时都不可能产生大量气体，D错误。
4．利用右图装置可以模拟铁的电化学防护。下列叙述正确的是(　　)。
A．铁被腐蚀过程实质是金属铁发生了还原反应
B．若X为锌片，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀
C．若X为碳棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀
D．当K置于N处时，可减缓铁的腐蚀
解析　铁被腐蚀是铁发生了氧化反应，A错误；当X为锌，K置于M处时，构成原电池，铁作正极被保护，B正确；当X为碳棒，K置于M处时，仍构成原电池，铁作负极，加快了金属的腐蚀，C错误；当K置于N处时，构成电解池，铁作阳极，加快了金属的腐蚀，D错误。
(二) 中档题
5．将KCl和CuSO4两种溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法正确的是(　　)。
整个过程中两电极反应2Cl－－2e－===Cl2↑、
2H＋＋2e－===H2↑不可能同时发生
B．电解至c点时，往电解液中加入适量CuCl2固体，即可使电解液恢复至原来的浓度
C．ab段表示电解过程中H＋被还原，pH上升
D．原混合溶液中KCl和CuSO4的浓度之比恰好为2∶1
解析　图像分为三段，因此整个电解过程也有三个阶段，第一个阶段相当于电解CuCl2溶液，CuCl2水解呈酸性，随着电解的进行，浓度减小，酸性减弱，pH上升，选项C错。若原混合溶液中KCl和CuSO4的浓度之比恰好为2∶1，则达b点时CuCl2消耗完，接着只电解水，则与图像不符，D错。根据b→c溶液的pH明显下降，说明b点时Cl－已耗完，而Cu2＋过量，Cu2＋和水电离的OH－放电；c→d溶液的pH继续下降，但与bc段曲线的斜率不同，说明此时Cu2＋已消耗完，为电解水，可判断B错，A正确。
6．体积为1 L的某溶液中含有的离子如表所示：
离子 Cu2＋ Al3＋ NO Cl－
用Pt电极电解该溶液，当电路中有3 mol电子通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电解产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是(　　)。
A．电解后溶液的pH＝0
C．阳极生成1.5 mol Cl2
D．阴极析出的金属是铜与铝
解析　根据离子的放电顺序及得失电子守恒知，先电解0.5 mol CuCl2，生成0.5 mol Cu和0.5 mol Cl2，然后电解0.5 mol Cu(NO3)2，生成0.5 mol Cu和0.25 mol O2、1 mol H＋，再电解Al(NO3)3溶液(即电解水)，溶液中c(H＋)＝1 mol
·L－1，故A正确，D错误。阳极上Cl－放电只产生0.5 mol Cl2，C错误。由电荷守恒可知a＝4，B错误。
7． “天宫一号”飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电，夜间镍氢电池向飞行器供电。镍氢电池的结构示意图如图所示。若电池总反应为：
Ni(OH)2NiOOH＋H2，充电时阴极反应为：H2O＋e－===H2↑＋
OH－。则下列说法正确的是(双选)(　　)。
A．充电时a极为正极
B．放电时NiOOH发生氧化反应
C．充电时，K＋移向a极，OH－移向b极
D．放电时正极反应为：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
解析　充电的实质是电解，电解池只有阴极和阳极，a极得电子发生还原反应，为阴极，故A错误；充电时阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，故C正确；放电时NiOOH得到电子发生还原反应，故B错误；放电时总反应减去负极反应可得正极反应，故D正确。
8．下列实验现象预测正确的是(双选)(　　)。
A．实验Ⅰ：电流表A指针偏转，碳棒上有红色固体析出
B．实验Ⅱ：电流表A指针偏转，铁极上有无色气体产生
C．实验Ⅲ：碳棒上有无色气体产生，铁极上有黄绿色气体产生
D．实验Ⅳ：粗铜溶解，精铜上有红色固体析出
解析　Ⅰ为原电池，实质是铁置换出铜，铁为负极，故A正确；Ⅱ为原电池，实质为模拟吸氧腐蚀，故B错误；Ⅲ为电解食盐水，阳极(石墨电极)附近产生黄绿色氯气，阴极(铁电极)附近产生无色氢气，故C错误；Ⅳ为铜的精炼，故D正确。
二、Ⅱ卷15分填空题专项训练
(一)低档题
9． (15分)甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题。
(1)高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁，有关反应为：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝260 kJ·mol－1
已知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)
ΔH＝－566 kJ·mol－1。
则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为
________________________________________________________________。
(2)如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。
①a处应通入________(填“CH4”或“O2”)，b处电极上发生的电极反应式是________________________________________________________________。
②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH________(填写“变大”“变小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu2＋的物质的量浓度________。
③电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH－以外还含有________(忽略水解)。
④在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷________L(标准状况下)。
解析　(1)根据盖斯定律，将第一个热化学方程式乘以2，与第二个相加得2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)　ΔH＝－46 kJ·mol－1。
(2)由于Fe棒上镀Cu，则Cu棒发生氧化反应，作阳极，b电极作正极，a电极作负极，CH4在a处通入，O2在b处通入，由于KOH溶液作电解质溶液，则b极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电镀过程中电解质溶液不参与电极反应，各离子浓度均不变；CH4燃料电池中的化学方程式为CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，可得溶液中存在CO，再由电子守恒得CH4～4Cu，则12.8 g Cu的物质的量为0.2 mol，消耗CH4为＝0.05 mol，在标准状况下的体积为0.05 mol×22.4 L·mol－1＝1.12 L。
答案　(1)2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)ΔH＝－46 kJ·mol－1
(2)①CH4　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　②变小　不变　③CO　④1.12
(二)中档题
10．(15分)电解是最强有力的氧化还原手段，在化工生产中有着重要的应用。请回答下列问题：
(1)以铜为阳极，以石墨为阴极，用NaCl溶液作电解液进行电解，得到半导体材料Cu2O和一种清洁能源，则阳极反应式为__________________，阴极反应式为________。
(2)某同学设计如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是____________(填序号)。
a．②区铜片上有气泡产生
b．③区铁片的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
c．最先观察到变成红色的区域是②区
d．②区和④区中铜片的质量均不发生变化
(3)最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2CH3CHO＋H2OCH3CH2OH＋CH3COOH
实验室中，以一定浓度的乙醛?Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。
①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入__________(填化学式)，电极反应式为____________________。电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m3乙醛含量为3 000 mg·L－1的废水，可得到乙醇________kg(计算结果保留小数点后一位)。
解析　(1)由于阳极材料为铜，所以铜本身失电子被氧化，由题意知氧化产物为Cu2O，可得阳极反应式为2Cu＋H2O－2e－===Cu2O＋2H＋，阴极上阳离子放电，即溶液中H＋被还原成清洁能源H2。
左半区是原电池装置，发生的是铁的吸氧腐蚀，负极(Fe)：Fe－2e－===
Fe2＋，正极(Cu)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。右半区是电解装置，阳极(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋，阴极(Cu)：2H＋＋2e－===H2↑，由于电解引起腐蚀的速率远大于吸氧腐蚀的速率，因此最先观察到变成红色的区域是④区，故选项a、b、c均错误。
(3)①根据电解液中阳离子的迁移方向，可知c为阳极，d为阴极，因此直流电源上a为正极，通入O2，b为负极，通入CH4，在碱性条件下CH4的氧化产物为CO，由此可写出此电极的电极反应式。在电解过程中，由于S O没有参与放电，且阳离子交换膜不允许阴离子自由通过，因此根据质量守恒可得阴极区Na2SO4的物质的量不变。②阴极区发生还原反应，即CH3CHO转化成CH3CH2OH，设生成的乙醇为x kg，根据碳原子守恒可得关系式：
CH3CHO　　　　～　　　　CH3CH2OH
3 000×103÷106×60%
解得x≈1.9。
答案　(1)2Cu＋H2O－2e－===Cu2O＋2H＋　2H＋＋2e－===H2↑　(2)d　(3)①CH4　CH4－8e＋＋10OH－===CO＋7H2O　不变　②1.9
11． (15分)(1)以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2该电池反应的化学方程式是______________________________________。
(2)化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化学法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO的原理如图所示。
①电源正极为__________(填A或B)，阴极反应式为__________________。
②若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为__________克。
(3)锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造如图所示。
回答下列问题：
普通锌锰电池放电时发生的主要反应为
Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH
①该电池中，负极材料主要是________，电解质的主要成分是________，正极发生的主要反应是_____________________________________________。
②与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是________________。
解析　(1)该新型电池放电时，关键判断Al的氧化产物。由于NaOH溶液的存在，Al被氧化生成NaAlO2而不是Al(OH)3，故电池反应的化学方程式为：Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2。
(2)阴极：2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－
阳极：10OH－－10e－===5H2O＋O2↑
在阳极区生成的H＋通过质子交换膜到达阴极区，所以，当电子过程中转移10 mol e－时，
Δm左＝ mol×32 g·mol－1＋10 g＝90 g
Δm右＝28 g－10 g＝18 g
所以当转移2 mol e－时，膜两侧电解液的质量变化差为＝14.4 g。
(3)①该电池中，负极材料是较活泼的金属Zn，电解质的主要成分是NH4Cl，正极发生还原反应，电极反应为：MnO2＋NH＋e－===MnOOH＋NH3。②与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池不易发生电解质的泄漏，因为消耗的负极改装在电池内部；碱性电池使用寿命较长，因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高。
答案　(1)Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2
(2)①A　2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－
(3)①Zn　NH4Cl　MnO2＋NH＋e－===MnOOH＋NH3　②碱性电池不易发生电解质的泄漏，因为消耗的负极改装在电池的内部；碱性电池使用寿命较长，因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高(答对一条即可，其他合理答案也可)
(三)高档题
12．(15分)锌(Zinc)是第四“常见”的金属，仅次于铁、铝及铜，在现代工业中对于电池制造有不可磨灭的贡献。
Ⅰ.湿法炼锌
某种冶炼过程可用下图简略表示
(1)ZnS焙烧反应的化学方程式为___________________________________。
(2)电解过程中析锌一极的电极反应式为_____________________________。
(3)氧化锌像氧化铝一样，属于两性氧化物，则氧化锌与氢氧化钠反应的离子方程式为_______________________________________________________。
(已知：“锌酸”的化学式可写成H2[Zn(OH)4])
用锌作负极的电池生活中随处可见，如锌锰干电池、锌锰碱性电池、锌空电池等。
(4)锌锰碱性电池，以二氧化锰为正极，锌粒为负极，氢氧化钾溶液为电解液。其具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。电池总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
碱性电池中，负极锌由片状改变成粒状的优点是__________________________；正极反应式为_______________________________________________________________________________________。
(5)新型锌空电池(如图)与锂电池相比，锌空气充电电池的储存电量是它的三倍，成本是锂电池的一半，并且完全没有过热爆炸的安全隐患。该电池的总反应为2Zn＋O2===2ZnO，电解质溶液为KOH溶液，则负极的电极反应式为________________________________________________________________。
若以该电池为电源，用惰性电极电解硝酸银溶液，为保证阴极有10.8 g银析出，至少需要________L空气(折算成标准状况)进入该电池。
解析　(2)析锌一极应是[Zn(NH3)4]2＋得到电子，还原为锌，同时释放出氨气。(4)碱性锌锰电池中，负极锌失电子生成锌离子，再与溶液中的氢氧根结合生成氢氧化锌，负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－。(5)锌空电池的负极反应式为2Zn－4e－＋4OH－===2ZnO＋2H2O，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，用惰性电极电解硝酸银溶液的阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag，则有O2～4e－～4Ag，
V(空气)＝×22.4 L·mol－1＝2.8 L。
答案　(1)2ZnS＋3O22SO2＋2ZnO
(2)[Zn(NH3)4]2＋＋2e－===Zn＋4NH3↑
(3)ZnO＋2OH－＋H2O===[Zn(OH)4]2－
(4)增大了负极的反应面积，提高了放电效率　2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－
(5)Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O　2.8(2.7也可)
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