高中化学选修4第4章电化学基础 单元检测及试题解析

高中化学选修4第4章电化学基础 单元检测及试题解析

第4章单元综合检测及解析 ‎ (时间：90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)‎ ‎1．番茄汁显酸性，在番茄上平行地插入铜片和锌片可以形成原电池。以下叙述正确的是(　　)‎ A．铜片上发生氧化反应 B．锌片为正极，铜片为负极 C．锌片为阴极，铜片为阳极 D．番茄汁起电解质溶液的作用 解析：Zn、Cu和番茄汁(酸性)形成的原电池，其中锌片作负极，发生氧化反应，铜片作正极，发生还原反应，番茄汁起电解质溶液的作用。‎ 答案：D ‎2．铜制品上的铝质铆钉，在潮湿的空气中易腐蚀的主要原因可描述为(　　)‎ A．形成原电池，铝作负极 B．形成原电池，铜作负极 C．形成原电池时，电流由铝流向铜 D．铝质铆钉发生了化学腐蚀 解析：电化学腐蚀与化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。金属铝发生的是电化学腐蚀，铝比铜活泼，故金属铝是负极；电流的流动方向与电子的流动方向恰好相反，应是由铜流向铝。‎ 答案：A ‎3．[双选题]用惰性电极电解足量的下列溶液，一段时间后，加入一定质量的另一种物质(中括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是(　　)‎ A．CuCl2[CuSO4]　　　　　 B．NaOH[H2O]‎ C．NaCl[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]‎ 解析：用惰性电极电解下列物质溶液时阴、阳两极产生的物质：‎ 选项 阳极产物 阴极产物 复原时加入的物质 A Cl2‎ Cu CuCl2‎ B O2‎ H2‎ H2O C Cl2‎ H2‎ 通入HCl气体 D O2‎ Cu CuO 答案：BC ‎4．[双选题]为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是(　　)‎ A．将青铜器放在银质托盘上 B．将青铜器保存在干燥的环境中 C．将青铜器保存在潮湿的空气中 D．在青铜器的表面覆盖一层防渗透的高分子膜 解析：Cu比Ag活泼，形成的原电池中Cu作负极，A不正确；将青铜器放在潮湿的空气中，在表面形成原电池，Cu被腐蚀，C不正确。‎ 答案：BD ‎5．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。以下说法正确的是(　　)‎ A．负极发生的反应为：Fe－2e－===Fe2＋‎ B．正极发生的反应为：2H2O＋O2＋2e－===4OH－‎ C．原电池是将电能转变为化学能的装置 D．钢柱在水下部分比在水面处更容易腐蚀 解析：从电池反应式可知，Fe失电子转变成Fe2＋，Fe为负极，A项对；正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，B项错；原电池是将化学能转化为电能的装置，C项错；水面的O2浓度较水下浓度高，水面处的金属更易被腐蚀，D项错。‎ 答案：A ‎6．(2012·安徽师大附中模拟)利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，如图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。该电池工作时，有关说法正确的是(　　)‎ A．铝罐将逐渐被腐蚀 B．炭粒和炭棒上发生的反应为O2＋4e－===2O2－‎ C．炭棒应与玩具电机的负极相连 D．该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻 解析：该电池的反应原理是4Al＋3O2===2Al2O3，所以Al作电源负极，与玩具电极的负极相连，逐渐被腐蚀，A项正确，C、D项错误；B项中正确的反应式为O2＋2H2O＋‎ ‎4e－===4OH－。‎ 答案：A ‎7．若在铁片上镀锌，以下叙述中错误的是(　　)‎ A．可把铁片与电源的正极相连 B．电解质必须用含有锌离子的可溶性盐 C．锌极发生氧化反应 D．铁极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn 解析：电镀的实质就是以非惰性电极为阳极的一种特殊的电解。电镀时一般以镀层金属为电解池的阳极，镀件为阴极，含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液。电镀过程中镀层金属发生氧化反应成为离子溶入电解液，其离子则在待镀件上发生还原反应而析出，且电解质溶液浓度一般不变。故而本题只有A项不正确。‎ 答案：A ‎8．下列装置中，都伴随有能量变化，其中是由化学能转变为电能的是(　　)‎ 解析：A项，电解水生成H2和O2，是将电能转化为化学能；B项，水力发电是将机械能转化为电能；C项，太阳能热水器是将光能转化为热能；D项，干电池是将化学能转化为电能。‎ 答案：D ‎9．现将氯化铝溶液蒸干灼烧并熔融后用铂电极进行电解，下列有关电极产物的判断正确的是(　　)‎ A．阴极产物是氢气 B．阳极产物是氧气 C．阴极产物是铝和氧气 D．阳极产物只有氯气 解析：将AlCl3溶液蒸干得Al(OH)3，灼烧时Al(OH)3分解生成Al2O3，电解熔融Al2O3时，阳极反应为6O2－－12e－===3O2↑，阴极反应为4Al3＋＋12e－===4Al，总反应式为2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。‎ 答案：B ‎10．串联电路中的四个电解池分别装有0.1 mol·L－1的下列溶液，用铂电极电解，连接直流电源一段时间后，溶液的pH变小的是(　　)‎ A．盐酸 B．NaCl C．AgNO3 D．KNO3‎ 解析：对于电解盐酸溶液，相当于电解HCl，盐酸溶液浓度降低，H＋浓度降低，pH增大。电解NaCl溶液时H＋在阴极上放电，阴极附近OH－浓度增大；阳极上Cl－放电，阳极区域H＋、OH－浓度基本不变，因而电解后整个溶液pH会变大。电解AgNO3溶液时，阴极Ag＋放电；阳极是OH－放电，阳极区域H＋浓度变大，溶液pH会显著变小(相当于生成稀HNO3)。电解KNO3的实质是电解水，pH不变。‎ 答案：C ‎11．右图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液(呈酸性)，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(　　)‎ A．生铁块中的碳是原电池的正极 B．红墨水柱两边的液面变为左低右高 C．两试管中相同的电极反应式是：‎ Fe－2e－===Fe2＋‎ D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀 解析：a、b中生铁发生电化学腐蚀，碳作正极，铁作负极；a中NaCl溶液呈中性，发生吸氧腐蚀，O2被消耗，试管内气体压强降低，b试管中盛装NH4Cl溶液，酸性较强，发生析氢腐蚀，产生H2，试管内气体压强增大，故红墨水柱两边的液面应左高右低。‎ 答案：B ‎12．若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，则下列关于该装置的有关说法中正确的是(　　)‎ A．该装置可能是原电池，也可能是电解池 B．该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸 C．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极 D．该装置只能是原电池，电解质溶液不可能是盐酸 解析：原电池是将化学能转化为电能的装置，电解池是将电能转化为化学能的装置。由题给总方程式知，Cu失电子，H＋得电子。如果是原电池，Cu是负极，它的金属活动性排在氢之后，不可能，所以只能是电解池。‎ 答案：C ‎13．将两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解，当有1×10－3 mol的OH－放电时，溶液显浅蓝色，则下列叙述正确的是(　　)‎ A．阳极上析出11.2 mL O2(标准状况)‎ B．阴极上析出32 mg Cu C．阴极上析出11.2 mL H2(标准状况)‎ D．阳极和阴极质量都无变化 解析：用惰性电极电解CuSO4溶液时，电极反应为，阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。当有1×10－3 mol的OH－放电时，生成标准状况下的O2为5.6 mL，此时转移电子为1×10－3 mol，则在阴极上析出Cu 32×10－3 g。‎ 答案：B ‎14．[双选题]用石墨作电极电解AlCl3溶液时，如图所示电解质溶液变化的曲线合理的是(不考虑Cl2溶解)(　　)‎ 解析：阳极放电顺序：Cl－>OH－；阴极放电顺序：H＋>Al3＋，因此电解AlCl3溶液实质是电解溶质和溶剂，电解方程式为：2AlCl3＋6H2O2Al(OH)3↓＋3Cl2↑＋3H2↑。电解前，由于Al3＋水解，溶液呈酸性，pH<7；随着电解的进行，c(H＋)减小，pH升高，但生成的Al(OH)3是难溶性物质，故溶液pH不可能大于7。电解过程中，Al(OH)3沉淀量逐渐增加，AlCl3完全电解后，沉淀的量保持不变。‎ 答案：AD ‎15．(2011·广东高考)某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是(　　)‎ A．a 和 b 不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a 和 b 用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋＋2e－===Cu C．无论 a 和 b 是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色 D．a 和 b 分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动 解析：本题考查电化学，意在考查考生对原电池、电解池的电极反应、现象和电极反应式的书写等的掌握情况。a、b不连接，未形成原电池，Cu2＋与Fe在接触面上直接反应，A项正确；a、b用导线连接，铜片作正极，Cu2＋在该电极上得电子，B项正确；a、b连接与否，溶液中的Cu2＋均得电子发生还原反应生成Cu，Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2＋，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；a与电源正极相连时，Cu片作阳极，Cu2＋向Fe电极移动，D项错误。‎ 答案：D ‎16．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，用电解法制备高纯度的镍，(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)。下列叙述中正确的是(　　)‎ A．阳极发生还原反应，其电极反应式：‎ Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋‎ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt ‎ 解析：本题为课本中“电解精炼铜”的迁移应用。A项，阳极应发生氧化反应。C项，溶液中的阳离子主要为Ni2＋，根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序，阳极反应为Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，Cu、Pt在该条件下不失电子，阴极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，Fe2＋、Zn2＋在该条件下不得电子。比较两电极反应，因Zn、Fe、Ni的相对原子质量不等，当两极通过相同的电量时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。‎ 答案：D 二、非选择题(本题包括6小题，共52分)‎ ‎17．(8分)镁、铝、铁是重要的金属，在工业生产中用途广泛。‎ ‎(1)镁与稀硫酸反应的离子方程式为__________________________________________。‎ ‎(2)铝与氧化铁发生铝热反应的化学方程式为___________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)在潮湿的空气里，钢铁表面有一层水膜，很容易发生电化学腐蚀。其中正极的电极反应式为______________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)在海洋工程上，通常用铝合金(AlZnCd)保护海底钢铁设施，其原理如图所示：其中负极发生的电极反应为：____________‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 解析：(3)属于钢铁的吸氧腐蚀；‎ ‎(4)属于牺牲阳极的阴极保护法。‎ 答案：(1)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑‎ ‎(2)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe ‎(3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－‎ ‎(4)Al－3e－===Al3＋‎ ‎18．(8分)一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题：‎ ‎(1)这种电池放电时发生的化学方程式是________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)此电池的正极发生的电极反应式是__________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 负极发生的电极反应式是___________________________________________________。‎ ‎(3)电解液中的H＋向________极移动；向外电路释放电子的电极是________。‎ 解析：甲醇燃料电池实质就是利用CH3OH燃料在氧气中反应来提供电能。CH3OH作负极，发生氧化反应，电极反应为2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋；氧气在正极反应：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O，两反应相加得总反应式。在电池中，负极释放电子传到正极上，故H＋向正极移动。甲醇反应产物为CO2和H2O，对环境无污染。‎ 答案：(1)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O ‎(2)3O2＋12H＋＋12e－===6H2O ‎2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋‎ ‎(3)正　负极 ‎19．(10分)右图中是电解氯化钠溶液(含酚酞)的装置。有毒气体收集的装置省略没有画出，两电极均是惰性电极。‎ ‎(1)a电极的名称___________________________________________。‎ ‎(2)电解过程中观察到的现象_________________________________。‎ ‎(3)确定N出口的气体最简单的方法是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)电解的总反应离子方程式为_______________________________________________。‎ ‎(5)若将b电极换成铁作电极，写出在电解过程中U形管底部出现的现象________________________________________________________________________。‎ 解析：根据电子的流向，可以判断a极的名称，a极连接的是直流电源电子流出的一极，为负极，因此，a极是电解池的阴极；那么b极为阳极，产物为Cl2，检验Cl2的方法是用湿润的淀粉碘化钾试纸；当将b极改为铁电极时，铁失去电子变成阳离子进入溶液，与阴极产生的OH－结合生成Fe(OH)2沉淀，然后沉淀转化为Fe(OH)3。‎ 答案：(1)阴极 ‎(2)两极均有气泡产生；a极区溶液变成红色；b极液面上气体变为黄绿色；b极区溶液变为浅黄绿色 ‎(3)用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，若变蓝，则是Cl2‎ ‎(4)2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－‎ ‎(5)底部有白色沉淀产生，很快变为灰绿色，最终变为红褐色 ‎20．(6分)某课外活动小组准备用如图所示的装置进行实验。现有甲、乙两位同学分别选择了如下电极材料和电解质溶液：‎ A电极 B电极 X溶液 甲 Cu Zn H2SO4‎ 乙 Pt Pt CuCl2‎ ‎(1)甲同学在实验中将电键K5闭合，Zn电极上的电极反应式为_____________________。‎ ‎(2)乙同学准备进行电解CuCl2溶液的实验，则电解时的总反应方程式为________________________________________________________________________；‎ 实验时应闭合的电键组合是________。(从下列五项中选择所有可能组合)‎ A．K1和K2 B．K1和K3‎ C．K1和K4 D．K2和K3‎ E．K2和K4‎ 解析：(1)甲同学在实验中将电键K5闭合，装置为原电池，较活泼的Zn为原电池负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。‎ ‎(2)乙同学用惰性电极电解CuCl2溶液，电解时的总反应方程式为：CuCl2Cu＋Cl2↑，实验时应闭合K1和K4或K2和K3。‎ 答案：(1)Zn－2e－===Zn2＋‎ ‎(2)CuCl2Cu＋Cl2↑　C、D ‎21．(10分)某学生利用右面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理(Cu元素的相对原子质量为64)。‎ 按照实验步骤依次回答下列问题：‎ ‎(1)导线中电子流向为__________________(用a、b表示)。‎ ‎(2)写出装置中锌电极上的电极反应式：________________________________________；‎ ‎(3)若装置中铜电极的质量增加0.64 g，则导线中转移的电子数目为________；(不许用“NA”表示)‎ ‎(4)装置中盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K＋、Cl－的移动方向的表述正确的是________。‎ A．盐桥中的K＋向左侧烧杯移动、Cl－向右侧烧杯移动 B．盐桥中的K＋向右侧烧杯移动、Cl－向左侧烧杯移动 C．盐桥中的K＋、Cl－都向左侧烧杯移动 D．盐桥中的K＋、Cl－几乎都不移动 解析：在该原电池中负极为Zn，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极为铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，当铜电极增加0.64 g时，转移电子(电a到b)为×6.02×1023 mol－1×2＝1.204×1022。盐桥中K＋向正极区(右侧烧杯)移动，Cl－向负区(左侧烧杯)移动。‎ 答案：(1)由a到b(或a→b)‎ ‎(2)Zn－2e－===Zn2＋‎ ‎(3)1.204×1022‎ ‎(4)B ‎22．(10分)图中的A为直流电源，B为渗透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，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中a点为________极。‎ ‎(2)滤纸B上发生的总反应方程式为___________________________________________。‎ ‎(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)。‎ 解析： (1)根据c点酚酞试液变红，则该极的反应为2H＋＋2e－===H2↑，即该极为阴极，与电源的负极相连，所以a点是正极。‎ ‎(2)滤纸B上发生的总反应方程式为：‎ ‎2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。‎ ‎(3)c、d点短路后，e为阳极，反应为Zn－2e－===Zn2＋，阴极上镀锌，则阴极反应为Zn2＋＋2e－===Zn，电解液应为含镀层离子的电解质溶液，所以可用ZnSO4溶液或ZnCl2溶液等。‎ 答案：(1)正 ‎(2)2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH ‎(3)Zn－2e－===Zn2＋‎ Zn2＋＋2e－===Zn ZnSO4溶液　ZnCl2溶液