人教版高中化学选修四电化学基础Word下载.docx
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衡水模拟)下列说法正确的是( )
A.铅蓄电池放电时铅电极发生还原反应
B.电解饱和食盐水在阳极得到氯气,阴极得到金属钠
C.给铁钉镀铜可采用CuSO4作电镀液
D.生铁浸泡在食盐水中发生析氢腐蚀
铅蓄电池放电时铅电极失去电子发生氧化反应,A错误;
电解饱和食盐水,阳极上得到氯气,阴极上得到氢气,B错误;
电镀时电镀液采用镀层金属的可溶性盐溶液,C正确;
食盐水为中性溶液,所以应发生吸氧腐蚀,D错误。
6.[双选题](2011·
海南高考)根据下图,下列判断中正确的是( )
A.烧杯a中的溶液pH升高
B.烧杯b中发生氧化反应
C.烧杯a中发生的反应为2H++2e-===H2
D.烧杯b中发生的反应为2Cl--2e-===Cl2
由图知,烧杯b中的Zn棒失去电子,发生氧化反应,电子转移到Fe棒上,烧杯a中通入的氧气在Fe棒表面得电子生成氢氧根离子,使a中溶液的pH升高。
所以正确的为A、B。
AB
7.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-===Cl2↑
B.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+
在氢氧燃料电池的负极上反应的是氢气;
粗铜精炼时,纯铜与电源的负极相连,钢铁腐蚀的负极反应是Fe-2e-===Fe2+。
A
8.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( )
向日面时 背日面时
A.该能量转化系统工作时,需不断补充H2O
B.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:
D.燃料电池放电时的负极反应:
H2-2e-===2H+
水电解时阴极为2H++2e-===H2↑,C项错误;
燃料电池放电时负极为H2+2OH--2e-===2H2O,故D项错误;
A项中H2O可以循环利用,错误;
B项正确。
9.(2011·
长春高二检测)用铜片、银片设计成如图所示的原电池。
以下有关该原电池的叙述正确的是( )
A.电子通过盐桥从乙池流向甲池
B.铜导线替换盐桥,原电池仍继续工作
C.开始时,银片上发生的反应是:
Ag-e-===Ag+
D.将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同
根据原电池工作原理,电子由负极(Cu)沿导线传递给正极(Ag),电解质溶液中阴离子沿盐桥从乙流向甲;
正极(Ag):
2Ag++2e-===2Ag,负极(Cu):
Cu-2e-===Cu2+,总反应:
Cu+2Ag+===Cu2++2Ag,与将Cu片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应相同。
故选D。
10.(2011·
山东省实验中学高二检测)氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水。
下列关于实验室电解饱和食盐水的说法中正确的是( )
A.可以选用石墨棒作为阴、阳极材料,但阳极材料也可以用铁棒
B.用湿润的淀粉KI试纸靠近阴极区域,试纸变蓝
C.电解过程中,在阳极区域溶液中滴加品红,品红褪色
D.实验结束后,将溶液搅拌,然后用pH试纸检验,溶液呈中性
电解时阳极不能选用活泼的金属材料,故A错;
电解饱和食盐水时阴极产物为还原产物H2,故B错;
电解时阳极产物为氧化产物氯气,故C正确;
电解饱和食盐水除生成氢气和氯气外,在阴极还有NaOH产生,所以电解实验结束后,搅拌溶液,溶液中有NaOH,显碱性,故D错。
11.[双选题]将金属A和金属B分别放入稀H2SO4中有氢气生成。
若将金属A和金属B相连后投入稀H2SO4中发现A被腐蚀,B未被腐蚀,关于A、B的叙述正确的是( )
A.金属活动性A>B
B.还原性B>A
C.在后者装置中金属A发生还原反应,金属B发生氧化反应
D.金属B的表面有明显的气泡产生
金属A和金属B相连后投入稀H2SO4中,构成了原电池,负极腐蚀而损耗,正极被保护,即金属A为负极,金属B为正极。
AD
12.(2011·
杭州师大附中月考)1L某溶液中含有的离子如下表:
离子
Cu2+
Al3+
NO
Cl-
物质的量浓度(mol/L)
1
a
用惰性电极电解该溶液,当电路中有3mole-通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),下列说法正确的是( )
A.电解后溶液的pH=0B.a=3
C.阳极生成1.5molCl2D.阴极析出的金属是铜与铝
根据电子守恒可知,该反应过程中涉及的反应有:
阳极:
2Cl--2e-===Cl2↑(产生氯气的体积,标准状况下为0.5mol),4OH--4e-===2H2O+O2↑;
阴极:
Cu2++2e-===Cu,2H++2e-===H2↑。
从电子守恒的角度知,电解后溶液的pH=0,A项正确;
从电荷守恒的角度可知,a=4,B不正确。
13.[双选题]银锌蓄电池是一种高能电池,它的两极材料分别为锌和氧化银,电解质溶液为KOH溶液,放电时它的正、负两极的电极反应式如下:
Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-,
Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2。
下列判断正确的是( )
A.锌为负极,氧化银为正极
B.锌为正极,氧化银为负极
C.原电池工作时,负极区溶液pH增大
D.原电池反应的化学方程式为Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag
从电极反应式看,锌失电子被氧化,所以锌为负极;
Ag2O得电子被还原,所以是正极。
由电极反应式相加可得,总化学方程式:
Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag。
从负极电极反应式分析,OH-被消耗,所以负极区溶液的pH应减小,选A、D。
14.(2011·
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
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-。
15.按下图装置实验,若x轴表示流入阴极的电子的物质的量,则y轴可表示( )
①c(Ag+) ②c(AgNO3) ③a棒的质量 ④b棒的质量
⑤溶液的pH
A.①③B.③④
C.①②④D.①②⑤
该电解池,随着电解的进行,c(Ag+)不变,c(AgNO3)不变,溶液的pH不变。
因为阳极反应式为Ag-e-===Ag+,阴极反应式为Ag++e-===Ag。
16.
(2011·
北京海淀区期末练习)已知在pH为4~5的溶液中,Cu2+几乎不水解,而Fe3+几乎完全水解。
某学生拟用电解CuSO4溶液的方法测定铜的相对原子质量。
该同学向pH=3.8的含有Fe2(SO4)3杂质的CuSO4溶液中加入适量的黑色粉末X,充分搅拌后过滤,将滤液用右图所示装置电解,其中某电极增重ag,另一电极上产生标准状况下的气体VmL。
下列说法正确的是( )
A.黑色粉末X是铁粉
B.铜电极连接电源正极
C.石墨电极上发生的反应是
4OH--4e-===O2↑+2H2O
D.铜的相对原子质量的计算式是
利用Fe3+的水解,除去CuSO4溶液中Fe3+方法是向其中加入黑色的CuO,与Fe3+水解产生的H+反应,促进Fe3+水解,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去,A错误;
电解时,石墨作阳极,电极反应式:
4OH--4e-===2H2O+O2↑,C正确;
铜作阴极,电极反应式为:
2Cu2++4e-===2Cu,B错误;
据两极上转移电子的量相等可知:
×
2=
4,
解得:
M(Cu)=
。
二、非选择题(本题包括6小题,共52分)
17.
(9分)(2011·
佛山高二检测)在一个U形管里盛有CuCl2溶液,并插入两块锌片作电极,按如图连接。
(1)如果把电键K接A,该装置应是电解装置,Zn①极是________极,电极反应式为____________________,Zn②极是________极,电极反应式为__________________________。
(2)上述反应进行5min后,转换电键K到C,则这个装置是原电池装置,Zn①极是________极,电极反应式为________。
(3)上述装置进行2min后,再转换电键K到B,则Zn①极发生的化学反应为________________________________________________________________________,
Zn②极发生的有关电化学的反应为_________________________________________。
当电键K接触A点时,构成一个有外接直流电源的电解池装置,与电源正极相连的Zn①极是阳极,与电源负极相连的Zn②极是阴极。
当工作5min后,Zn②极上析出了Cu,此时,将电键K接触C点,构成一个原电池装置,表面覆盖铜的Zn②极是原电池的正极,Zn①极是原电池的负极。
当把电键K接触B点时,形成断路,Zn①极发生Zn与CuCl2的置换反应,Zn②极由于在锌的表面有铜,又浸在CuCl2溶液中,发生电化学腐蚀。
(1)阳 Zn-2e-===Zn2+
阴 Cu2++2e-===Cu
(2)负 Zn-2e-===Zn2+
(3)Zn+CuCl2===ZnCl2+Cu
负极:
Zn-2e-===Zn2+,
正极:
Cu2++2e-===Cu
18.(7分)(2012·
潍坊模拟)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航天航空。
如图1所示装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-离子(O2+4e-―→2O2-)。
(1)c电极的名称为________,d电极上的电极反应式为
________________________________________________________________________。
(2)如图2所示用惰性电极电解100mL0.5mol·
L-1CuSO4溶液,a电极上的电极反应式为________________________________________,若a电极产生56mL(标准状况)气体,则所得溶液的pH=________(不考虑溶液体积变化),若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入________(填序号)。
a.CuO b.Cu(OH)2
c.CuCO3d.Cu2(OH)2CO3
(1)原电池中电流的方向是从正极流向负极,故c电极为正极;
d电极为负极,通入的气体为甲烷,d电极反应式为:
CH4+4O2--8e-===CO2+2H2O。
(2)用惰性电极电解CuSO4溶液时,阳极(a电极)反应式:
4OH--4e-===2H2O+O2↑;
阴极反应式:
2Cu2++4e-===2Cu,
n(O2)=
=2.5×
10-3mol。
线路中转移电子的物质的量为2.5×
10-3mol×
4=0.01mol,溶液中c(H+)=
=0.1mol/L,
pH=-lg0.1=1。
加入CuO或CuCO3与溶液中的H+反应,可使电解质溶液恢复到电解前的状态。
(1)正极 CH4+4O2--8e-===CO2↑+2H2O
(2)4OH--4e-===2H2O+O2↑ 1 ac
19.(8分)某实验小组的同学采用如图所示装置来进行有关化学实验,请填充下列空格。
(1)若U形管中盛有硫酸钠溶液,X、Y电极分别为石墨和铁棒,电解过程中出现的现象是________________。
U形管中加入的少量植物油作用是________。
(2)电解一段时间后,某同学将电源反接,此时出现的现象是________________________________________________________________________。
有关的化学方程式为______________________________________________________。
铁作阳极时,铁失电子发生氧化反应,生成二价铁离子:
Fe-2e-===Fe2+,阴极发生还原反应:
2H++2e-===H2↑。
阳极生成的二价铁离子向阴极扩散,而阴极产生的氢氧根离子向阳极扩散,二者在U形管中间相遇结合成氢氧化亚铁白色沉淀。
氢氧化亚铁极易被空气中氧气氧化,故U形管中加入少量植物油以隔绝空气。
当反接电源时,为电解水,X、Y极分别生成氧气和氢气,氧气将氢氧化亚铁氧化为氢氧化铁。
(1)X极有气泡冒出,Y极附近溶液渐变浅绿色,U形管下部中间位置出现白色沉淀隔绝空气(防止白色沉淀被氧化变质)
(2)X、Y两极都有气泡冒出,且白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色 2H2O
2H2↑+O2↑,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
20.(9分)在25℃时,用石墨电极电解2.0L2.5mol·
L-1CuSO4溶液,如有0.20mol电子发生转移,请回答下列问题:
(1)阴极发生___________________________________________________________反应,
电极反应式为_____________________________________________________________;
(2)阳极发生___________________________________________________________反应,
电极反应式为________________________________________________________;
(3)电解后得到的铜的质量是________,得到氧气的体积是________(标准状况),溶液的pH是________________________________________________________________________;
(4)如果用等质量的两块铜片代替石墨作电极,电解后两铜片的质量相差________,电解液的pH________________________________________________________________________。
用石墨电极电解CuSO4溶液:
阳极反应式:
4OH--4e-===2H2O+O2↑,
2Cu2++4e-===2Cu。
当线路中有0.20mol电子转移时,析出铜的质量为
m(Cu)=
mol×
64g·
mol-1=6.4g。
产生O2的体积
V(O2)=
22.4L·
mol-1=1.12L。
c(H+)=
=0.1mol/L,pH=-lg0.1=1。
若用Cu片代替石墨电极,则该装置为电镀池,电解后溶液pH不变。
当转移0.2mol电子时,阳极溶解6.4g,Cu阴极析出6.4gCu,则两极质量差为6.4+6.4=12.8(g)。
(1)还原 2Cu2++4e-===2Cu
(2)氧化 4OH--4e-===2H2O+O2↑
(3)6.4g 1.12L 1 (4)12.8g 不变
21.(6分)(2011·
重庆高考节选)O3可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得。
(1)图中阴极为________(填“A”或“B”),其电极反应式为__________________。
(2)若C处通入O2,则A极的电极反应式为________。
(3)若C处不通入O2,D、E处分别收集到xL和yL气体(标准状况),则E处收集的气体中O3所占的体积分数为________(忽略O3的分解)。
观察电化学装置图知,特殊惰性电极B上产生了氧气和臭氧,该极失去电子发生氧化反应作阳极,则特殊惰性电极A为阴极,得电子发生还原反应,电极反应式为2H++2e-===H2↑;
若从C处通入氧气,氧气将参与反应,阴极生成的将是水,电极反应为O2+4H++4e-===2H2O;
设yL混合气体中臭氧的体积分数为a,由电子守恒有2x=ya×
6+y(1-a)×
4,解得a=(x-2y)/y。
(1)A 2H++2e-===H2↑
(2)O2+4H++4e-===2H2O
(3)(x-2y)/y
22.(13分)如右图所示,p、q为直流电源的两极,A由金属单质X制成,B、C、D为铂电极,接通电源,金属X沉积于B极,同时C、D上产生气泡,试回答:
(1)p为________极,A极发生了________反应。
(2)C为________极,可收集到________;
D为________极,可收集到________。
(3)C极的电极反应式为________________________________________________。
(4)在电解过程中,测C、D两极上产生气体的体积,实验数据如下表:
时间(min)
2
3
4
5
6
7
8
9
10
阴极产生气体
的体积(cm3)
12
20
29
39
49
59
69
79
89
阳极产生气体
11
16
21
26
31
36
41
仔细分析以上实验数据,请说出变化的可能原因是
(5)当反应进行一段时间后,A、B电极附近溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(6)当电路中通过0.004mol电子时,B极上沉积的金属X为0.128g,则此金属的摩尔质量为____________。
(1)B极:
X2++2e-===X因此B为阴极,由此可推知A是阳极。
C是阳极,D是阴极,p为正极。
(4)从O2和H2在水中的溶解度大小回答。
(5)中A极:
X-2e-===X2+,B极:
X2++2e-===X,故两极pH不变。
(6)设X的摩尔质量为M,则:
X2++2e-=== X
2molM
0.004mol0.128g
M=
=64g/mol。
(1)正 氧化
(2)阳 氧气 阴 氢气
(3)4OH--4e-===O2↑+2H2O
(4)在开始反应的1~4min内,由于生成的氧气和氢气在水中的溶解没有达到饱和,氧气的溶解度大于氢气,故氢气和氧气的体积比大于2∶1;
随着反应的进行,到4min后,由于生成的氧气和氢气在水中的溶解均达到饱和,故体积比约等于2∶1 (5)不变 (6)64g/mol