2019年高中化学第四章电化学基础检测新人教版选修4.docx

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1、第四章 电化学基础检测(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如图所示,将铁棒和石墨棒插入1 L 1 molL-1食盐水中。下列说法正确的是()A.若电键K与N连接,铁被保护不会腐蚀B.若电键K与N连接,正极反应式是4OH-4e-2H2O+O2C.若电键K与M连接,将石墨棒换成铜棒,可实现铁棒上镀铜D.若电键K与M连接,当两极共产生28 L(标准状况)气体时,生成了1 mol NaOH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

2、.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

3、.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关于下图所示的原电池,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.装置闭合电键后,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,应与电源负

4、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C7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

5、炼铜时,溶液中铜离子浓度降低,D项错误。答案A8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

6、气体的体积。答案D9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A10下列叙述中正确的是()A.在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应B.用惰性电极电解Na2SO4溶液,阴阳两极产物的物质的量之比为12C.用惰性电极电解饱和NaCl溶液,若有1 mol电子转移,则生成1 mol NaOHD.

7、镀层破损后,镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀解析选项A中在电解池的阴极是阳离子得到电子,发生的是还原反应;选项B中用惰性电极电解Na2SO4溶液,实际上是电解水,在阴极上:4H+4e-2H2,在阳极上:4OH-4e-2H2O+O2,所以阴阳两极产物的物质的量之比为21;选项C中2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2,每生成2 mol的NaOH转移电子2 mol,所以转移1 mol电子,生成的NaOH就是1 mol;选项D中镀层破损后,镀锡铁组成的原电池,Fe作负极而被腐蚀,镀锌铁组成的原电池,Zn作负极,所以镀层破损后,镀锡铁板比镀锌铁板更容易被腐蚀。答案C11为了防止钢铁锈蚀,下列防护方法中

8、正确的是()A.在精密机床的铁床上安装铜螺钉B.在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一铅块,一同浸入海水中C.在海轮壳上镶嵌锌块D.将电动输油管的铸铁管接直流电源的正极,电源负极接惰性电极解析A、B中形成的原电池都是铁作负极,加速钢铁腐蚀;D中铸铁管作阳极,加速腐蚀;C中锌比铁活泼,铁作正极。答案C12Cu2O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

9、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关于电解饱和NaCl水溶液,下列叙述正确的是()A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕黄色C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈无色D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性解析电解饱和NaCl水溶液,阳极析出氯气,阴极析出氢气,A错误;若在阳极附近滴入KI溶液,将析出I2,得到I2的水溶液,故显棕黄色,B正确;阴极附近由于显碱性,加酚酞显红色;电解一段时间后,搅拌得

10、到的是含有NaOH的溶液,显碱性。答案B14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

11、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用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图)。下列分析正确的是()A.a端是直流电源的负极B.通电使CuCl2发生电离C.阳极上发生的反应:Cu2+2e-CuD.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体解析由电解装置图可知,Cu2+向阴极移动,可知a为电源负极,A项正确;CuCl2溶于水中就能电离成自由移动的Cu2+和Cl-,B项错误;在阳极上发生氧化反应,其电极反应为2Cl-2e-Cl2,C项错误;通电一段时间后,应在阳极附近观察到黄绿

12、色的气体Cl2,D项错误。答案A17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,在NaOH溶液中,Al3+继续反应生成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

13、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

14、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

15、的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置如图:请回答: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

16、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。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

17、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-A

18、g;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

19、,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

20、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 g0.6mol

21、5mol=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

22、、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

23、,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)0.513