2019版化学人教版选修4训练：第四章 电化学基础 检测（A） .docx

第四章检测(A)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包括18个小题,每小题3分,共54分)1.下列说法正确的是()A.原电池中,负极上发生的反应是还原反应B.原电池中,电流的方向是负极导线正极C.原电池中的盐桥是为了连通电路,所以也可以用金属导线代替D.在原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极解析:原电池中,负极上发生的反应是氧化反应,A错误;电流的方向是正极导线负极,B错误;双液原电池中的盐桥是为了连通电路,但不能用金属代替,C错误;电解质溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极,D正确。答案:D2.如下图所示是某太空空间站能量转化系统的局部示意图,其中燃料电池采用KOH溶液为电解液,下列有关说法中正确的是()A.该能量转化系统工作时,需不断补充H2OB.该转化系统的能量本质上来源于太阳能C.水电解系统中的阴极反应:O2+2H2O+4e-4OH-D.燃料电池放电时的负极反应:H2-2e-2H+答案:B3.化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是()A.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为:2Cl-2e-Cl2B.氢氧燃料电池的负极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应式为:Cu-2e-Cu2+D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式:Fe-2e-Fe2+答案:A4.下列叙述中错误的是()A.电解池是电能转化为化学能的装置B.原电池跟电解池连接后,电子从原电池负极流向电解池阳极C.电镀时,电镀池里的阳极材料发生氧化反应D.电解饱和食盐水时,阴极得到氢氧化钠溶液和氢气答案:B5.关于右图所示的原电池,下列说法中正确的是()A.电子从锌电极通过电流计流向铜电极B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C.锌电极发生还原反应,铜电极发生氧化反应D.铜电极上发生的电极反应是2H+2e-H2答案:A6.如图所示,铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里,电流计中有电流通过,下列说法正确的是()A.锌片是负极B.两个铜片上都发生氧化反应C.石墨是阴极D.两个番茄都形成原电池解析:左侧Cu、Zn与番茄汁构成原电池,锌片是负极,发生氧化反应,铜片是正极,发生还原反应,A项正确、B项错误;右侧为电解池,Cu为阴极,石墨为阳极,C、D项错误。答案:A7.观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是()A.装置中阳极上析出红色固体B.装置的待镀铁制品应与电源正极相连C.装置闭合开关后,外电路电子由a极流向b极D.装置的阳离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过解析:装置中阳极反应为2Cl-2e-Cl2,A错误;装置中待镀铁制品应作阴极,与电源负极相连,B错误;装置中a极是原电池的负极,H2失电子,电子经导线流向b极,C正确;装置中的阳离子交换膜不允许阴离子自由通过,D错误。答案:C8.下列叙述中正确的是()A.纯锌与稀硫酸反应时,加入少量CuSO4溶液,可使反应加快B.甲醇和氧气以及KOH溶液构成的新型燃料电池中,其负极上发生的反应为:CH3OH+6OH-+6e-CO2+5H2OC.在铁件上镀铜时,金属铜作阴极D.电解精炼铜时,电解质溶液中铜离子浓度保持不变解析:锌置换出少量铜后形成铜锌原电池,使反应加快,A项正确;负极上应发生失去电子的氧化反应,并且CO2在碱性环境中要生成CO32-,B项错误;电镀池中,镀层金属作阳极,C项错误;电解精炼铜时,溶液中铜离子浓度降低,D项错误。答案:A9.某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构如图所示,电池总反应可表示为:2H2+O22H2O,下列有关说法正确的是()A.电子通过外电路从b极流向a极B.b极上的电极反应式为:O2+2H2O+4e-4OH-C.每转移0.1 mol电子,消耗1.12 L的H2D.H+由a极通过固体酸膜电解质传递到b极解析:由电极反应式可知,氢气通入的一极为负极,氧气通入的一极为正极,故a为负极、b为正极,电子应该是通过外电路由a极流向b极,A错误;B项,b极上的电极反应式为O2+4H+4e-2H2O;C项,没有明确此时是否处于标准状况,故无法计算气体的体积。答案:D10.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是()A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e-H2+2OH-C.断电时,锌环上的电极反应为Zn2+2e-ZnD.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀解析:该装置是电解池,且锌环作阳极,锌失电子发生氧化反应,阳极电极反应为Zn-2e-Zn2+,故A正确;该装置是电解池,阴极上氢离子得到电子生成氢气,阴极电极反应为2H2O+2e-H2+2OH-,故B正确;断电时,锌铁形成原电池,锌失电子生成锌离子,锌环上的电极反应为:Zn-2e-Zn2+,故C错误;断电时,锌铁形成原电池,锌失电子生成锌离子,Fe作正极被保护,仍能防止铁帽被腐蚀,故D正确。答案:C11.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。有关说法正确的是()A.锌片发生氧化反应作阴极B.电子从铁片经过导线流向锌片C.铁片上电极反应为:2H+2e-H2D.该装置可用于研究牺牲阳极的阴极保护法解析:锌比铁活泼,所以腐蚀锌,锌是负极,而不是阴极,A项错误;电子从负极沿导线流向正极,所以电子从锌片经过导线流向铁片,B项错误;铁为正极,发生吸氧腐蚀,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,C项错误;该装置可用于研究牺牲阳极的阴极保护法,D项正确。答案:D12.Cu2O是一种半导体材料,用作制造整流器的材料,还可以用于制船底防污漆(杀死低级海生动物)、农作物的杀菌剂。在实验室里可模拟工业过程制取Cu2O,总反应式是2Cu+H2OCu2O+H2,其装置如图,下列有关说法不正确的是()A.该实验符合绿色化学的设计理念B.图中的虚线框内需连接直流电源,且正极与石墨相连C.CuO高温加热分解也可以得到Cu2OD.上述装置中,阳极的电极反应式是2Cu+2OH-2e-Cu2O+H2O解析:正极应与铜极相连。答案:B13.常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液,电解一段时间后,下列有关电解质溶液变化的说法正确的是()A.电解质溶液的浓度增大,pH减小B.电解质溶液的浓度增大,pH增大C.电解质溶液的浓度减小,pH减小D.电解质溶液的浓度不变,pH不变解析:NaHSO4Na+H+SO42-,溶液呈酸性,常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液实质是电解水,因此NaHSO4溶液的浓度增大,c(H+)增大,pH减小,故A项正确。答案:A14.将Al、Cu片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入稀NaOH溶液中,分别构成了原电池,则在这两个原电池中,正极分别为()A.Al片、Cu片B.Cu片、Al片C.Al片、Al片D.Cu片、Cu片解析:将Al片和Cu片用导线相连,插入浓硝酸中,此时Al在浓硝酸中钝化,不能继续反应,而Cu却能与浓硝酸继续反应,则Cu为负极;插入稀NaOH溶液中,Al能与NaOH溶液反应,此时Al失去电子被氧化,则Al为负极。答案:A15.下列有关电化学装置完全正确的是()ABCD铜的精炼铁上镀银防止Fe被腐蚀构成铜锌原电池解析:电解精炼铜时,应该用粗铜作阳极,纯铜作阴极,故A错误;铁上镀银时,应该用银作阳极,铁作阴极,故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,故D错误。答案:C16.如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图,稀硫酸为电解质溶液。下列有关说法不正确的是()A.a极为负极,电子由a极经外电路流向b极B.a极的电极反应式:H2-2e-2H+C.电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)增大D.若将H2改为CH4,消耗等物质的量的CH4时,O2的用量增多解析:a极通入的H2发生氧化反应,为负极,电子由a极经外电路流向b极,以稀硫酸为电解质溶液时,负极的H2被氧化为H+,总反应为2H2+O22H2O,电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)减小,则C项错误;根据电池总反应:2H2+O22H2O,CH4+2O2CO2+2H2O,可知等物质的量的CH4消耗O2较多。答案:C17.可用于电动汽车的铝空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极。下列说法正确的是()A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为:O2+2H2O+4e-4OH-B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为:Al-3e-Al3+C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极解析:B项,以NaOH溶液为电解液时,不应生成Al(OH)3沉淀,而应生成AlO2-;C项,电解液的pH应减小;D项,电子通过外电路从负极流向正极。答案:A18.如图所示,下列叙述中正确的是()A.Y为阴极,发生还原反应B.X为正极,发生氧化反应C.Y与滤纸接触处有氧气生成D.X与滤纸接触处变红解析:左侧形成了锌铜原电池,锌是负极,铜是正极,则Y是阴极,氢离子得电子生成氢气,发生了还原反应,破坏了水的电离平衡,Y极附近溶液呈碱性,溶液呈红色;X是阳极,电极本身被氧化生成Cu2+。答案:A二、非选择题(本题包括6小题,共46分)19.(7分)如图为持续电解含一定CaCl2水溶液的装置(以铂为电极),为电流表。电解一段时间t1后,将CO2持续通入电解液中。(1)电解时,F极发生(填“氧化”或“还原”,下同)反应,电极反应式为,E极发生反应,电极反应式为,电解总反应式为 。(2)通电后E极处溶液呈。(3)持续通入CO2发生的现象有。解析:溶液中含有Ca2+、H+、Cl-、OH-,通电时,Ca2+、H+移向阴极,由于H+放电能力比Ca2+强,在E极上发生反应:2H+2e-H2;Cl-、OH-移向阳极,Cl-在阳极放电:2Cl-2e-Cl2,电解至t1后,溶液中OH-浓度增大,通入CO2后会有CaCO3沉淀生成,继续通入CO2,CaCO3转化为Ca(HCO3)2而使沉淀又溶解。答案:(1)氧化2Cl-2e-Cl2还原2H+2e-H2CaCl2+2H2OCa(OH)2+H2+Cl2(2)红色(3)先出现白色沉淀,继续通CO2,沉淀又消失20.(7分)(1)下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀。(2)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置如图:A电极对应的金属是(写元素名称),B电极的电极反应式是。若电镀前A、B两金属片质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为5.12 g,则电镀时电路中通过的电子为 mol。镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因。解析:(1)根据原电池和电解原理可知,A项铁作负极,加速了铁的腐蚀;B项铁作正极被保护;C项为铁的自然腐蚀;D项铁作阴极,被保护。(2)镀铜时阳极材料应选铜。阳极铜溶解,阴极析出铜,故在阴极析出铜的质量为:5.12 g2=2.56 g。根据Cu2+2e-Cu可知转移电子物质的量为0.08 mol。镀铜铁镀层破损,构成原电池时铁为负极,而镀锌铁镀层破损,铁作正极。答案:(1)BD(2)铜Cu2+2e-Cu0.08铁比铜活泼,镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,铁为负极,加速铁的腐蚀(叙述合理即可)21.(10分)下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极,电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后,在c、d两极上共收集到336 mL(标准状况)气体。请回答:(1)直流电源中,M为极。(2)Pt电极上生成的物质是,其质量为 g。(3)电源输出电子的物质的量与电极b、c、d上生成物的物质的量之比为2。(4)AgNO3溶液的浓度(填“增大”“减小”或“不变”,下同),H2SO4溶液的pH。(5)若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%,则原有5.00%的H2SO4溶液为 g。解析:(1)因为用惰性电极电解稀硫酸,就是电解水,在阴极产生H2,在阳极产生O2,且二者的体积比为21,根据图中收集到气体体积大小,可知d处收集的是H2,c处收集的是O2,所以d是阴极,c是阳极;与电极d相连的N极是电源的负极,M是电源的正极。生成气体的总物质的量为:336 mL22 400 mLmol-1=0.015 mol,所以n(O2)=130.015 mol=0.005 mol,电极上转移电子的物质的量为:n(e-)=40.005 mol=0.02 mol。(2)a极的反应:Ag-e-Ag+,b极的电极反应:Ag+e-Ag;所以Pt电极生成的物质是Ag,根据(1)转移的电子的物质的量可知m(Ag)=108 gmol-10.02 mol=2.16 g。(3)a、b、c、d极上的反应分别为:Ag-e-Ag+、Ag+e-Ag、4OH-4e-2H2O+O2、2H+2e-H2,所以电源输出电子的物质的量与电极b、c、d生成物的物质的量之比为220.51。(4)左边装置相当于在Pt上镀银,溶液中AgNO3浓度不变;右边装置相当于电解水,使硫酸浓度增大,pH减小。(5)2H2O2H2+O2,根据c、d两极生成的气体的体积336 mL,可知电解的水的物质的量:n(H2O)=2n(O2)=20.005 mol=0.01 mol,则m(H2O)=0.01 mol18 gmol-1=0.18 g。设原有5.00%的H2SO4溶液的质量为m,则根据溶质守恒得:5.00%m=(m-0.18 g)5.02%,解之得:m=45.18 g。答案:(1)正(2)Ag2.16(3)20.51(4)不变减小(5)45.1822.(7分)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如下图。(1)电源的负极为(填“A”或“B”)。(2)阳极室中发生的反应依次为、。(3)电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将;若两极共收集到气体13.44 L(标准状况),则除去的尿素为 g(忽略气体的溶解)。解析:(1)由图中产生Cl2的电极为阳极知A为电源正极,B为电源负极。(2)阳极室发生反应2Cl-2e-Cl2。由产物CO2、N2知CO(NH2)2在此室被氧化,CO(NH2)2CO2+N2,发生还原反应的为Cl2。故化学方程式为CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl。(3)阴极室2H+2e-H2。阳极室产生的H+通过质子交换膜进入阴极室,从而使阴极室H+浓度保持不变。故pH与电解前相比不变。两极共收集到的气体n(气体)=13.44 L22.4 Lmol-1=0.6 mol。阳极阴极(N2+CO2)3H26e-CO(NH2)25 mol60 g0.6 molmCO(NH2)2mCO(NH2)2=60 g0.6mol5mol=7.2 g答案:(1)B(2)2Cl-2e-Cl2CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl(3)不变7.223.(8分)某科研单位利用电化学原理用SO2来制备硫酸,装置如图所示。电极为多孔的材料,能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。(1)通入SO2的电极为极,其电极反应式为,此电极区溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)电解质溶液中的H+通过质子膜(填“向左”“向右”或“不”)移动,通入氧气的电极反应式为。(3)电池总反应式为。解析:(1)用SO2制备硫酸,SO2被氧化,为负极反应物,S的化合价升高2,即SO2-2e-SO42-,溶液显酸性,用H2O、H+配平得SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+,依据电极反应式可知负极区溶液酸性增强;(2)阳离子向正极区移动,O2得电子,由于溶液显酸性,故用H2O、H+配平得O2+4H+4e-2H2O;(3)电池总反应式为2SO2+2H2O+O22H2SO4。答案:(1)负SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+减小(2)向右O2+4H+4e-2H2O(3)2SO2+2H2O+O22H2SO424.(7分)某研究性学习小组根据反应2KMnO4+10FeSO4+8H2SO42MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O设计如图原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 molL-1,溶液的体积均为200 mL,盐桥中装有饱和K2SO4溶液。回答下列问题:(1)此原电池的正极是石墨(填“a”或“b”),发生反应。(2)电池工作时,盐桥中的SO42-移向(填“甲”或“乙”)烧杯。(3)两烧杯中的电极反应式分别为甲:,乙:。(4)若不考虑溶液的体积变化,MnSO4浓度变为1.5 molL-1,则反应中转移的电子为 mol。解析:(1)根据题目提供的总反应方程式可知,KMnO4作氧化剂,发生还原反应,故石墨a是正极。(2)电池工作时,SO42-向负极移动,即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O;乙烧杯中的电极反应式为5Fe2+-5e-5Fe3+。(4)溶液中的MnSO4浓度由1 molL-1变为1.5 molL-1,由于溶液的体积未变,则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 molL-10.2 L=0.1 mol,转移的电子为0.1 mol5=0.5 mol。答案:(1)a还原(2)乙(3)MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O5Fe2+-5e-5Fe3+(4)0.5