高中化学 第四章 电化学基础综合测评 新人教版选修4

高中化学 第四章 电化学基础综合测评 新人教版选修4

综合测评(四)‎ ‎ (时间：45分钟　满分：100分)‎ 一、选择题(本题包括12小题，每小题5分，共计60分)‎ ‎1．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是(　　)‎ A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B．氢氧燃料电池可将热能直接转化为电能 C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化 D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 ‎【解析】　选项A中锌锰干电池作负极的是Zn，石墨作电池的正极，只起导电的作用，被腐蚀的是Zn；选项B中氢氧燃料电池是把化学能直接转化为电能，而不是把热能直接转化为电能；选项D中太阳能电池的主要材料是高纯度的单晶硅，它的能量转化高。‎ ‎【答案】　C ‎2．下列说法不正确的是 (　　)‎ A．电解质溶液导电的过程实际上就是电解的过程 B．利用电解饱和食盐水所得的产物可以生产盐酸 C．铜在酸性环境中易发生析氢腐蚀 D．氢氧燃料电池的负极通入的是氢气 ‎【解析】　由于铜不和酸反应生成H2，在酸性环境中不能发生析氢腐蚀。‎ ‎【答案】　C ‎3．下列叙述与电化学腐蚀有关的是(　　)‎ A．炒过菜的铁锅不及时清洗易生锈 B．在空气中金属镁、铝都具有较好的抗腐蚀性 C．红热的铁丝与水接触时，表面形成了蓝黑色的物质 D．把铁片投入到氯化铜的溶液中，在铁表面上附着一层红色的铜 ‎【解析】　炒过菜的铁锅不及时清洗，在铁锅上就会形成以NaCl为电解质溶液的原电池，发生电化学腐蚀。金属镁、铝都具有较好的抗腐蚀性，是因为它们在空气中容易被氧化，在金属表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止继续被氧化，属于化学腐蚀。红热的铁丝与水接触和铁片投入到氯化铜的溶液中都是直接发生化学反应，属于化学腐蚀。‎ ‎【答案】　A ‎4．下列关于原电池和电解池的比较中正确的是(　　)‎ A．能量转化形式相同 B．两极的名称相同 C．负极和阴极上移向的离子类别相同 D．负极和阳极上发生的反应类型相同 ‎【解析】　原电池和电解池原理的实质均为氧化还原反应，但原电池是由化学能转化为电能，而电解池是由电能转化为化学能；它们的能量转化形式和电极名称不同；负极和阳极，正极和阴极上移向的离子类别相同，发生的电极反应类型相同。‎ ‎【答案】　D ‎5．为将反应2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜) (　　)‎ ‎【解析】　A项电解质溶液为NaOH，Al与之反应实质不是与H＋反应，生成产物是AlO而不是Al3＋；C项Al与稀HNO3反应产生的为NO；D项为电能转变为化学能。‎ ‎【答案】　B ‎6．下列说法中，不正确的是(　　)‎ A．电解饱和食盐水或熔融氯化钠时，阳极的电极反应式均为2Cl－－2e－===Cl2↑‎ B．酸性介质或碱性介质的氢氧燃料电池的正极反应式均为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．精炼铜和电镀铜时，与电源负极相连的电极反应式均为Cu2＋＋2e－===Cu D．钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋‎ ‎【解析】　在酸性介质中的氢氧燃料电池的正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。‎ ‎【答案】　B ‎7．近年来科学家研制了一种新型的乙醇电池(DEFC)，它用磺酸类质子作溶剂，在‎200 ℃‎左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更加安全。电池总反应式为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，下列说法不正确的是 (　　)‎ A．C2H5OH在电池的负极上参加反应 B．1 mol乙醇被氧化转移6 mol电子 C．在外电路中电子由负极沿导线流向正极 D．电池正极的电极反应为4H＋＋O2＋4e－===2H2O ‎【解析】　电极反应，正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O，负极：C2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，所以1 mol乙醇在负极被氧化时转移电子12 mol，外电路中电子沿导线由负极流向正极。‎ ‎【答案】　B ‎8．某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O，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，便消耗‎1.12 L的H2‎ D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极 ‎【解析】　在原电池中电子通过外电路从负极流向正极，A错；b电极上发生的电极反应应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B错；C选项中未说明标准状况下是‎1.12 L；在原电池中阳离子向正极移动，而阴离子向负极移动，故只有D正确。‎ ‎【答案】　D ‎9．下列有关电化学装置的说法正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　图a　　　　　　　　　　　　图b ‎　　　　　　　　图c　　　　　　　　　　图d A．利用图a装置处理银器表面的黑斑Ag2S，银器表面发生的反应为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－‎ B．图b电解一段时间，铜电极溶解，石墨电极上有亮红色物质析出 C．图c中的X极若为负极，则该装置可实现粗铜的精炼 D．图d中若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀 ‎【解析】　A选项，铝作负极，Ag2S作正极得电子生成Ag，正确；B选项，铜接电源负极，为阴极，质量增加，错误；C选项，电解精炼铜，粗铜作阳极接电源的正极，错误；D选项，“牺牲阳极的阴极保护法”是应用原电池工作原理，此为电解池，错误。‎ ‎【答案】　A ‎10．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列叙述不正确的是(　　)‎ A．放电时负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2‎ B．充电时阳极反应为Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO＋4H2O C．放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化 D．放电时正极附近溶液的碱性增强 ‎【解析】　根据题给总反应式，高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子，被氧化；高铁酸钠在正极得到电子，被还原。充电时，阳极上氢氧化铁转化成高铁酸钠。放电时正极附近生成OH－，碱性要增强。‎ ‎【答案】　C ‎11．如图所示，将铁棒和石墨棒插入‎1 L 1 mol·L－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＋O2↑‎ C．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 ‎【解析】　A项，若电键K与N连接，则形成原电池，铁作负极，被腐蚀，不正确；B项，若电键K与N连接，正极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，不正确；C项，若电键K与M连接，将石墨棒换成铜棒，则形成电解池，若要在铁棒上镀铜，电解质溶液不能用食盐水，而应用硫酸铜溶液，故不正确；D项，若电键K与M连接，为电解食盐水，根据反应方程式：‎ 解得x＝1，V＝22.4，即1 mol氯化钠全部被电解完，产生1 mol氢氧化钠，而现在产生气体为‎28 L，表明电解完氯化钠后继续电解水，但生成氢氧化钠的量不变，即生成了1 mol NaOH。‎ ‎【答案】　D ‎12．铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。研读下图，下列判断不正确的是(　　)‎ A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2 mol C．K闭合时，Ⅱ中SO向c电极迁移 D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极 ‎【解析】　由图示关系可知，Ⅰ池为原电池，Ⅱ池为电解池，a极为正极，b极为负极，K闭合后，c极为阴极，d极为阳极，因电极材料为PbSO4，结合铅蓄电池的工作原理，可判断d极发生的电极反应为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO，A项正确；由题给方程式可判断，当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2 mol，B项正确；电解池工作时，阴离子移向阳极，即d极，故C项错误；‎ 因Ⅱ池反应为2PbSO4＋2H2OPb＋PbO2＋2H2SO4，因此K闭合一段时间后，Ⅱ池可作为原电池对外供电，其中析出的铅附着在c极上作负极，析出的PbO2附着在d极上作正极，D项正确。‎ ‎【答案】　C 二、非选择题(本题包括4小题，共40分)‎ ‎13．(10分)下列四种装置中，①盛200 mL硫酸铜溶液　②盛200 mL 0.01 mol·L－1硫酸溶液　③盛200 mL氯化锌溶液　④盛200 mL氯化钾溶液 ‎(1)上述装置中①为________池，②为________池，反应一段时间溶液浓度基本不变的是________。装置①中两电极的电极反应式分别是_________________、__________________ (注明电极名称)。‎ ‎(2)用离子方程式回答：通电时装置④中的总反应是___________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________，‎ 溶液中可能发生的副反应是__________________________________________________________。‎ ‎(3)若将装置④中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，则Fe极上发生的反应是_______________________________________。‎ ‎【解析】　(1)电解池的标志是有外加电源，①③④中都有直流电源，都是电解池，③中阳极为活性电极Zn，反应为：Zn－2e－===Zn2＋，阴极反应为：Zn2＋＋2e－===Zn，故溶液浓度基本不变。(2)装置④中就是用惰性电极电解氯化钾溶液，生成氢气、氯气、KOH，其中Cl2与KOH会发生氧化还原反应(副反应)。(3)若将装置④中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，与氯化钾溶液构成原电池，即Fe的吸氧腐蚀。 ‎ ‎【答案】　(1)电解　原电　③‎ 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu 阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O ‎(2)2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－‎ Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O ‎(3)Fe－2e－===Fe2＋‎ ‎14．(10分)如图所示为相互串联的甲、乙两电解池。试回答：‎ ‎　　　　　　　　　　甲　　　　　乙 ‎(1)若甲池利用电解原理在铁上镀银，则A是________、________(填电极材料和电极名称，下同)，电极反应式是 _______‎ ‎____________；B是________、________，电极反应式是 _______________________________________________，‎ 应选用的电解质溶液是 ________。‎ ‎(2)乙池中若滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，铁极附近呈________色。‎ ‎(3)若甲槽阴极增重‎43.2 g，则乙槽中阳极上放出的气体在标准状况下的体积是________mL。‎ ‎【解析】　(1)电解池中，与电源正极相连的是阳极，与电源负极相连的是阴极，所以A是阴极，B是阳极。电解时，通常用待镀件制品作阴极，用镀层金属作阳极。用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。因此A是铁，B是银，电极反应分别是Ag＋＋e－===Ag，Ag－e－===Ag＋。电解质溶液为AgNO3溶液。‎ ‎(2)铁极附近H＋放电，OH－聚集，显碱性，使酚酞呈红色。‎ ‎(3)甲槽阴极析出银：n(Ag)＝＝0.4 mol，乙槽中阳极上放出的气体是氯气：n(Cl2)＝0.2 mol，标准状况下：V(Cl2)＝0.2 mol×22 400 mL·mol－1＝4 480 mL。‎ ‎【答案】　(1)铁　阴极　Ag＋＋e－===Ag 银　阳极　Ag－e－===Ag＋‎ AgNO3溶液　(2)红　(3)4 480‎ ‎15．(10分)如图为持续电解含一定CaCl2水溶液的装置(以铂为电极)，A 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，沉淀又消失。‎ ‎【答案】　(1)氧化　2Cl－－2e－===Cl2↑　还原　2H＋＋2e－===H2↑　CaCl2＋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 ‎16．(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。‎ 接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4的质量分数为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；‎ ‎(2)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：_______________________________；‎ ‎(4)电极c的质量变化是________g。‎ ‎【解析】　由题中信息c的电极质量增加知：c极上析出铜，故c为阴极，d为阳极，e为阴极，f为阳极。‎ ‎(1)N为正极，M为负极，a为阴极，b为阳极。‎ ‎(2)甲烧杯中b极上发生反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。‎ ‎(3)电解K2SO4溶液实际上是电解水，设电解水的质量为m，则‎100 g×10.00%＝(‎100 g－m)×10.47%，解得m＝‎4.5 g，即0.25 mol H2O，每电解2 mol H2O转移4 mol电子，故整个装置转移0.5 mol电子，产生O2的体积为V＝n·Vm＝×‎22.4 L·mol－1＝‎2.8 L。(4)c极上析出铜的质量为×‎64 g·mol－1＝‎16 g。‎ ‎【答案】　(1)正　(2)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ ‎(3)水减少的质量：‎100 g×＝‎4.5 g　生成O2的体积：××‎22.4 L·mol－1＝‎‎2.8 L ‎(4)16 ‎