高中化学（人教版，选修4） 第四章电化学基础 章末综合检测

高中化学（人教版，选修4） 第四章电化学基础 章末综合检测

章末综合检测 ‎(时间：100分钟　满分：100分)‎ 一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分；每小题只有一个选项符合题意)‎ ‎1．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质溶液的燃料电池中发电，电池负极反应式为(　　)‎ A．H2＋2OH－－2e－===2H2O B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O C．H2－2e－===2H＋ D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 答案　C 解析　根据题给信息，该燃料电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O；电解液为酸性溶液，电极反应式中不能出现OH－，A错误。又因为燃料电池中负极通入氢气，正极通入氧气，B、D错误。‎ ‎2．天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO2)，充电时LiCoO2中Li被氧化，Li＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2＋C6充电 放电 CoO2＋LiC6，下列说法正确的是(　　)‎ A．充电时，电池的负极反应为LiC6－e－===Li＋＋C6‎ B. 放电时，电池的正极反应为CoO2＋Li＋＋e－===LiCoO2‎ C．羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质 D．锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低 答案　B 解析　充电时，Li被氧化，电池负极反应为C6＋e－===C，故A项错误；由于Li为活泼金属，可与羧酸、醇等物质反应，故C项错误；由于Li的摩尔质量较小，所以锂电池的比能量应较高，故D项错误。‎ ‎3．下列叙述正确的是(　　)‎ A．纯锌与稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液，可使反应速率加快 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＋5H2O C．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 答案　A ‎4．用石墨作电极电解1 mol·L－1的 CuSO4溶液，当c(Cu2＋)为0.5 mol·L－1时，停止电解，向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状态(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A．CuSO4 B．CuO C．Cu(OH)2 D．CuSO4·5H2O 答案　B 解析　电解过程中的反应式为 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，‎ 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu。‎ 总反应式为2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑。‎ 由以上反应可知，电解使2 mol CuSO4和2 mol H2O变成了2 mol H2SO4，同时析出铜，放出O2，溶液中每生成2 mol Cu，则放出1 mol O2，故需补充CuO。‎ ‎5．下列关于实验现象的描述不正确的是(　　)‎ A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀H2SO4中，铜片表面出现气泡 B．用锌片作阳极，铁片作阴极，电解ZnCl2溶液，铁片表面出现一层锌 C．把铜片插入FeCl3溶液中，在铜片表面出现一层铁 D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴CuCl2溶液，气泡放出速率加快 答案　C 解析　铜、铁是两种活动性不同的金属，稀H2SO4是电解质溶液，三者共同形成了原电池，铁片上发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋，铜片上发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，故A正确；B为电镀池，锌片上发生：Zn－2e－===Zn2＋，铁片上发生：Zn2＋＋2e－===Zn，故B正确；Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2，故C错误；Zn与被Zn 置换出的Cu以及原有的盐酸一起构成了原电池，发生了原电池反应，故D正确。‎ ‎6．最近，科学家研制出一种纸质电池，这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰。电池总反应式为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。下列说法不正确的是(　　)‎ A．该电池中Zn为负极，MnO2为正极 B．该电池的正极反应式为MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－‎ C．导电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向Zn D．电池工作时水分子和OH－都能通过薄层纸片 答案　C 解析　原电池反应中Zn失电子、MnO2得电子，因此该电池负极为Zn，正极为MnO2。由电池总反应式减去负极反应式Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O即得正极反应式MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－。电子只能由Zn经外电路流向MnO2，而不能通过内电路。‎ ‎7．如图所示，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是(　　)‎ A．X极是电源的负极，Y极是电源的正极 B．Cu电极上增重‎6.4 g时，b极产生‎4.48 L(标准状况)气体 C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大 D．a极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑‎ 答案　D 解析　b极显红色，则b极为阴极，a为阳极，Pt为阳极，则X为电源正极；Cu增重‎6.4 g时转移0.2 mol e－，b极应产生0.1 mol H2；电解过程中CuSO4溶液转变为H2SO4，pH减小。‎ ‎8．用如图所示的装置进行实验，反应一段时间后断开K，向右侧烧杯中加入0.1 mol ‎ CuO后CuSO4溶液恰好恢复到反应前的浓度和pH。下列说法中不正确的是(　　)‎ A．铜棒为正极，其电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ B．烧杯右侧碳棒为阴极，其电极表面有红色物质析出 C．反应中消耗锌的质量为‎13 g D．导线中通过的电子的物质的量为0.2 mol 答案　C ‎9．关于下图所示装置的判断，叙述正确的是(　　)‎ A．左边的装置是电解池，右边的装置是原电池 B．该装置中铜为正极，锌为负极 C．当铜片的质量变化为‎12.8 g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为‎2.24 L Cu→Cu→经过CuSO4溶液→Zn→b 答案　C 解析　根据图中所给的信息，我们可以判断出左边是氢氧燃料电池，右边是电解池，故A项错误；根据入口处所标的氧气和氢气的位置，可以知道a作正极，b作负极；并且Zn和b相连，所以是阴极，而Cu是阳极，故B项错误；Cu片上的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，当铜片的质量变化为‎12.8 g时，电路中转移的电子的物质的量为n(e－)＝2n(Cu2＋)＝‎ ‎2×＝0.4 mol。a极上的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，因为各个电极转移的电子的物质的量相等，所以a极上消耗氧气的体积V(O2)＝‎22.4 L·mol－1×n(O2)＝22.4 ‎ L·mol－1×＝‎2.24 L，故C项正确。‎ ‎10．按下图装置进行实验，若乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量，下列叙述中不正确的是(　　)‎ A．E表示生成铜的物质的量 B．E表示总反应中消耗水的物质的量 C．F表示反应中生成氧气的物质的量 D．F表示生成硫酸的物质的量 答案　D 解析　甲装置是电解CuSO4的实验装置，其电解方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋‎ O2↑＋2H2SO4，可得2CuSO4～2H2O～2Cu～O2～2H2SO4～4e－，结合图乙可知选项D错误。‎ ‎11．工业上为了处理含有Cr2O的酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量NaCl，以铁为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬元素的含量已低于排放标准。关于上述方法，下列说法错误的是(　　)‎ A．阳极反应：Fe－2e－===Fe2＋‎ B．阴极反应：2H＋＋2e－===H2↑‎ C．在电解过程中工业废水由酸性变为碱性 D．可以将铁电极改为石墨电极 答案　D 解析 用石墨作电极，阳极产生Cl2,得不到Fe2+,缺少还原剂，不能使Cr3＋→Cr3＋→‎ Cr(OH)3↓而除去，所以D项错误。‎ ‎12．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，正极反应式都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应式为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓‎ 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 答案　A 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AlO；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。‎ ‎13．下列有关电化学的图示，完全正确的是(　　)‎ 答案　A 解析　在Cu－Zn—稀硫酸形成的原电池中，锌失电子，在铜电极生成H2，故A对；电解精炼铜时应该粗铜作阳极，所以B错；铁片镀锌应该锌作阳极，所以C错；D中碳棒作阳极，在该极产生Cl2，用KI淀粉溶液进行检验，铁棒作阴极，在阴极区产生H2，可以用小试管收集并进行检验，所以D错。‎ ‎14．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是(　　)‎ A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物，可用于水的净化 B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率 C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料 D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁 答案　D 解析　A项，Al3＋水解可得Al(OH)3胶体，起净水作用；B项，镶入锌块，相当于牺牲阳极的阴极保护法；C项，利用了MgO熔点高的性质；D项，电解MgCl2饱和溶液最终会得到Mg(OH)2而非Mg。‎ ‎15．某原电池总反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，不能实现该反应的原电池是(　　)‎ A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3‎ B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3‎ C．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3‎ D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3‎ 答案　C 解析　还原剂应为负极，材料为单质铁；氧化剂为Fe3＋，在正极上得到电子，电解质溶液应该为含有Fe3＋的溶液。C选项不能实现2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。‎ ‎16.某课外活动小组，将剪下的一块镀锌铁放入试剂瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞溶液，按如图装置进行实验，数分钟后观察，下列现象不可能出现的是(　　)‎ ‎ ‎ A．乙中导气管中产生气泡 B．乙中导气管里形成一段水柱 C．金属片剪口处溶液变红 D．锌被腐蚀 答案　A 解析　在食盐水中Zn、Fe形成原电池，发生吸氧腐蚀消耗甲中的氧气，甲中压强变小，乙中导气管受大气压强作用形成一段水柱；在金属剪口处形成ZnFe原电池，正极发生反应2H2O＋O2＋4e－===4OH－，溶液呈碱性，溶液变红，Zn比Fe活泼，Zn作负极，Zn－2e－===Zn2＋而被腐蚀。‎ 二、非选择题(本题包括6小题，共52分)‎ ‎17．(8分)关于“电解CuCl2溶液时的pH变化”问题，化学界有以下两种不同的观点：观点一是，“理论派”认为电解CuCl2溶液后溶液的pH升高；观点二是，“实验派”经过反复多次精确的实验测定，证明电解CuCl2溶液时pH的变化有如图所示的曲线关系。请回答下列问题：‎ ‎ ‎ ‎(1)电解前CuCl2溶液的pH处于A点的原因是(用离子方程式说明)_________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(2)“理论派”所持观点的理论依据是_______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)“实验派”的实验结论是_______________________________________________。‎ ‎(4)你持何种观点？你所持观点的理由是____________________________________‎ ‎____________________(从化学原理上加以简述)。‎ 答案　(1)Cu2＋＋2H2O Cu(OH)2＋2H＋‎ ‎(2)电解时Cu2＋在阴极得电子而析出Cu，由于Cu2＋浓度减小，Cu2＋的水解平衡向左移动，因而H＋浓度减小，pH增大 ‎(3)溶液的pH降低 ‎(4)“实验派”的观点正确，因为在电解时阳极产生Cl2，Cl2与水反应生成盐酸 解析　(1)CuCl2在水溶液中发生水解，溶液显酸性，离子方程式为Cu2＋＋2H2O Cu(OH)2＋2H＋。‎ ‎(2)“理论派”认为：电解CuCl2溶液时，阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，溶液中c(Cu2＋)减小，导致水解平衡左移，c(H＋)减小，pH升高。‎ ‎(3)“实验派”认为：电解CuCl2溶液的过程中，在阳极有Cl2生成，Cl2与水反应：Cl2＋H2O===HCl＋HClO，使溶液中c(H＋)增大，pH减小。‎ ‎18．(10分)请从图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水的实验，要求测定产生的氢气的体积(大于25 mL)，并检验氯气的氧化性。‎ (1) A极发生的电极反应是________________________________________________；‎ B极发生的电极反应是____________________________________________________。‎ ‎(2)电源、电流表与A、B两极的正确连接顺序为 L→（ ）→（ ）→（ ）→（ ）→M ‎(3)设计检测上述气体实验装置时，各接口的正确连接顺序为____接____、____接A，B接____、____接____。‎ ‎(4)实验中，在盛有KI淀粉溶液的容器中发生反应的离子方程式为 ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎(2)A　B　J　K ‎(3)H　F　G　D　E　C ‎(4)Cl2＋2I－===2Cl－＋I2‎ 解析　解答实验题，首先要明确实验的目的是什么，然后围绕实验目的去设计实验步骤，连接实验仪器，回答实验问题。同时还要提高观察能力，若观察不仔细，会造成实验失败。本题融电解、实验、计算于一体。‎ ‎(1)要达到电解食盐水的目的，则电解池中铁棒必须连接电源的负极而作阴极，碳棒则连接电源的正极而作阳极，反之，铁作阳极则Fe2＋进入溶液，无法实现电解食盐水的目的。‎ ‎(2)电源负极接电解池的铁棒，碳棒接电流计“－”端，“＋”端接电源正极。‎ ‎(3)电解池左边A导管口产生H2，右边B导管口产生Cl2，以电解池为中心，则有：H←F、G←A、B→D、E→C，相应装置的作用：‎ ‎ (4)Cl2＋2I－===2Cl－＋I2‎ ‎19．(10分) Zn－MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2－NH4Cl混合溶液。‎ ‎(1)该电池的负极材料是____________。电池工作时，电子流向______________(填“正极”或“负极”)。‎ ‎(2)若ZnCl2－NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是________________________________________________________________________。‎ 欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填代号)。‎ a．NaOH b．Zn c．Fe d．NH3·H2O ‎(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是________________________________________________________________________。‎ 若电解电路中通过2 mol电子，MnO2的理论产量为_________________________g。‎ 答案　(1)Zn(或锌)　正极 ‎(2)锌与还原出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀　b ‎(3)2H＋＋2e－===H2↑ 　87‎ 解析　(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极：Zn－2e－===Zn2＋；电池工作时，电子从负极流向正极。‎ ‎(2)Zn与Cu2＋发生氧化还原反应，生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池，加快反应速率，从而加快Zn的腐蚀。‎ ‎(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极：2H＋＋2e－===H2↑；每生成1 mol MnO2需转移2 mol电子，故每通过2 mol电子，理论上生成1 mol MnO2，质量为‎87 g。‎ ‎20．(10分)下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放‎100 g 5.00%的NaOH溶 液、足量的CuSO4溶液和‎100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。‎ ‎(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4质量分数为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：‎ ‎①电源的N端为________极；‎ ① 电极b上发生的电极反应为___________________________________________；‎ ‎③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：________L；‎ ‎④电极c的质量变化是__________g；‎ ‎⑤电解前后各溶液的pH是否发生变化：‎ 甲溶液________________；乙溶液________________；‎ 丙溶液________________；‎ ‎(2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？‎ 答案　(1)①正　②4OH－－4e－===2H2O ＋ O2↑‎ ‎③2.8　④16　⑤pH增大　pH减小　pH不变 ‎(2)能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应。‎ 解析　(1)①乙中c电极质量增加，则c处发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，即c处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。丙中电解液为K2SO4溶液，相当于电解水，设电解的水的质量为x g。由电解前后溶质质量相等有，100×10%＝(100－x)×‎ ‎10.47%，得x＝‎4.5 g，故电解的水为0.25 mol。由方程式2H2O2H2↑＋O2↑可知，电解2 mol H2O，转移4 mol电子，所以整个反应中转移了0.5 mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移的电子数是相等的。②甲中为NaOH溶液，相当于电解水，阳极b处为阴离子OH－放电，即4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。③转移0.5 mol电子，则生成O2为 mol＝0.125 mol，标况下的体积为0.125 mol×‎22.4 L·mol－1＝‎2.8 L。④Cu2＋＋2e－===Cu，转移0.5 mol电子，则生成的m(Cu)＝0.5/2 mol×‎64 g·mol－1＝‎16 g。⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。乙中阴极为Cu2＋放电，阳极为OH－放电，所以H＋增多，故pH减小。丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。(2)铜全部析出，可以继续电解H2SO4溶液，有电解液即可电解。‎ ‎21．(6分)‎ 如图所示，A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，请填空：‎ ‎(1)电源A上的a为________极。‎ ‎(2)滤纸B上发生的总化学反应方程式为____________________________________。‎ ‎(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为________________________________________________________________________，‎ 电极f上发生的反应为___________________________________________________，‎ 槽中盛放的电镀液可以是__________或________(只要求填两种电解质溶液)。‎ 答案　(1)正 ‎(2)2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH ‎(3)Zn－2e－===Zn2＋　Zn2＋＋2e－===Zn ZnSO4溶液　ZnCl2溶液 解析　(1)解答本题的关键之处是：“B上的c点显红色”，c点之所以呈红色，是因为此处发生电极反应后显碱性，使酚酞变红色，故c点发生的反应是2H＋＋2e－===H2↑，式中的H＋来自水：H2O H＋＋OH－，消耗了H＋，过剩的OH－使酚酞显红色。c点发生还原反应，应 为电解池的阴极，因此b为负极，a应为正极。(2)滤纸B上发生的化学反应，实为电解NaCl溶液，故总化学反应方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。‎ ‎(3)铁上镀锌，镀层金属应为阳极，接电源的正极。因此电镀槽C中，e应为金属锌(阳极)，它发生阳极溶解，反应式为Zn－2e－===Zn2＋；而f应为镀件(金属铁)，在它上面发生的反应是Zn2＋＋2e－===Zn(沉积于铁阴极上)；镀液应含Zn2＋，ZnSO4和ZnCl2是合理的选择，当然不限于这两种。‎ ‎22．(8分)(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。‎ 锌片上发生的电极反应：___________________________________________________；‎ 银片上发生的电极反应：_________________________________________________。‎ ‎(2)若该电池中两电极的总质量为‎60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为‎47 g，试计算：‎ ‎①产生氢气的体积(标准状况)；‎ ‎②通过导线的电量。(已知NA＝6.02×1023 mol－1，电子电量为1.60×10－‎19C)‎ 答案　(1)Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎(2)①‎4.48 L　②3.85×‎‎104 C 解析　(1)根据金属活动性分析得出锌片为负极，银片为正极，相应电极反应式为Zn－‎ ‎2e－===Zn2＋；2H＋ ＋2e－===H2↑。‎ ‎(2)①锌片与银片总质量减轻，是因锌片与酸反应：‎ Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑～转移2e－‎ ‎65 g‎　　　　　　　‎22.4 L　2×6.02×1023‎ ‎60 g‎－‎47 g　　　　V(H2)　Q/1.60×10－19‎ 得V(H2)＝‎4.48 L；Q＝3.85×104 C ‎