学年人教版选修4 第4章 电化学基础 本章测试 3Word格式.docx

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D．阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应

5.下图为铜锌原电池示意图，下列说法正确的是（　　）

A．锌片逐渐溶解

B．烧杯中溶液逐渐呈蓝色

C．电子由铜片通过导线流向锌片

D．锌为正极，铜为负极

6.下列关于金属的防护方法的说法不正确的是（　　）

A．我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用

B．给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接

C．轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法

D．钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层较厚的沥青

7.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（　　）

A．铜电极上发生氧化反应

B．电池工作一段时间后，甲池的c（）减小

C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡

8.用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu2（OH）2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH（不考虑二氧化碳的溶解）。

则电解过程中转移的电子的物质的量为（　　）

A．0.4mol

B．0.5mol

C．0.6mol

D．0.8mol

9.甲醇、氧气和强碱溶液做电解质的手机电池中的反应：

2CH3OH＋3O2＋4OH－

2＋6H2O，有关说法正确的是（　　）

A．放电时，CH3OH参与反应的电极为正极

B．放电时，负极电极反应：

CH3OH＋8OH－－6e－===＋6H2O

C．标况下，通入11.2LO2完全反应有1mol电子转移

D．充电时电解质溶液的pH逐渐减小

10.将等质量的A、B两份锌粉装入试管中，分别加入过量的稀硫酸，同时向装A的试管中加入少量CuSO4溶液。

下图表示产生氢气的体积V与时间t的关系，其中正确的是（　　）

A．答案A

B．答案B

C．答案C

D．答案D

11.NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见图，该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，下列说法不正确的是（　　）

A．石墨Ⅰ附近发生的反应为NO2＋－e－===N2O5

B．石墨Ⅱ附近反生的反应为O2－4e－===2O2－

C．该电池放电时从右侧向左侧迁移

D．相同条件下，放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为4∶1

12.某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理示意图如下，下列说法不正确的是（　　）

A．A接电源正极

B．阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

C．阴极区附近溶液pH降低

D．若不考虑气体的溶解，当收集到H213.44L（标准状况）时，有0.1molCr2被还原

13.某同学设计了一种电解法制取Fe（OH）2的实验装置（如图）。

通电后，溶液中产生白色沉淀，且较长时间不变色。

下列说法中正确的是（　　）

A．电源中a为负极，b为正极

B．电解池中的电解液不可以是NaCl溶液

C．B电极发生的反应：

2H＋＋2e－===H2↑

D．A、B两端都必须使用铁作电极

14.关于下图装置的叙述，正确的是（　　）

A．铜是负极，铜片上有气泡产生

B．铜片质量逐渐减少

C．电流从锌片经导线流向铜片

D．氢离子在铜片表面被还原后生成H2

15.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是（　　）

A．a为正极，b为负极；

NaClO和NaCl

B．a为负极，b为正极；

C．a为阳极，b为阴极；

HClO和NaCl

D．a为阴极，b为阳极；

二、填空题

16.下图是一个电化学过程的示意图，回答下列问题：

（1）甲池是__________________装置，乙装置中电极A的名称是________________________。

（2）甲装置中通入CH4的电极反应式为__________________________________，乙装置中电极B（Ag）的电极反应式为________________________________，丙装置中D极的产物是____________（写化学式）。

（3）一段时间，当丙池中产生112mL（标准状况）气体时，均匀搅拌丙池，所得溶液在25℃时的pH＝________（已知：

NaCl溶液足量，电解后溶液体积为500mL）。

若要使丙池恢复电解前的状态，应向丙池中通入________（写化学式）。

17.从H＋、Cu2＋、Na＋、、Cl－五种离子中选择并恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：

（1）以石墨为电极，使电解质质量减少，水质量不变，进行电解，则可采用的电解质是________。

（2）以石墨为电极，使电解质质量不变，水质量减少，进行电解，则可采用的电解质是________。

（3）以石墨为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水的质量都减少，进行电解，则电解质是________。

（4）以石墨为电极，若阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质的化学式可能是________。

（5）以石墨为电极，两极分别放出气体，且体积比为1∶1时，电解质的化学式可能是________。

18.高铁酸钾（K2FeO4）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。

（1）FeCl3和KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为____________

_______________________________________________________________________________。

（2）K2FeO4－Zn也可以组成碱性电池，Zn作为负极材料，电极反应式为__________________，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为____________________________________，

该电池总反应的离子方程式为_______________________________________________

19.下图所示的是某研究性学习小组探究金属腐蚀条件的实验装置图，试分析实验并回答下列问题：

（1）若起始时甲、乙、丙三套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是________。

铁粉腐蚀的速率由大到小的排列顺序为（用甲、乙、丙填写）________。

（2）通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越________（填“高”或“低”）越易腐蚀。

（3）乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为________。

（4）针对乙、丙装置研究的结果分析，可采用何种防护措施来减缓金属的腐蚀：

________（写出一点即可）。

20.科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。

近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。

其工作原理的示意图如下：

请回答下列问题：

（1）Pt（a）电极是电池的________极，电极反应式为_____________________________________；

Pt（b）电极发生________（填“氧化”或“还原”）反应，电极反应式为___________________。

（2）电池的总反应方程式为________________________________________________。

（3）如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH有________mol。

三、实验题

21.某同学在做原电池原理的实验时，有如下实验步骤：

①用导线将灵敏电流计的两端分别与纯净的锌片和铜片相连接（如图1）。

②把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯中;

③把一块纯净的铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中;

④用导线把锌片和铜片连接起来后,再平行地插入盛有稀硫酸的烧杯中（如图2）。

回答下列问题：

（1）实验步骤①中应观察到的现象是　。

（2）实验步骤②中应观察到的现象是　。

（3）实验步骤③中应观察到的现象是　。

（4）实验步骤④中应观察到的现象是　。

（5）通过实验步骤④该同学头脑中有了一个猜想（或假设）,该猜想是　。

（6）为了证实该猜想,该同学又设计了第⑤步实验,请简要画出第⑤步实验的装置示意图。

答案解析

1.【答案】B

【解析】①电解池是将电能转变成化学能的装置；

②原电池是将化学能转变成电能的装置；

⑤Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，属于自发进行的氧化还原反应，既可设计在原电池中进行，也可设计在电解池中进行，但后者速率更快。

①②⑤错误，其余正确，B符合题意。

2.【答案】C

【解析】根据电极覆盖物是否相同可以看出，闭合K后，Ⅰ为原电池，Ⅱ为电解池，a、b、c、d分别为正极、负极、阴极、阳极，阳极失电子，发生氧化反应，d阳极反应式：

PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋，A正确；

由化学方程式可知Pb～PbO2～2H2SO4～2e－，B正确；

c阴极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋，阴离子向阳极d移动，C错误；

K闭合后，Ⅱ作为电解池，c电极得电子生成Pb，d电极失电子生成PbO2，断开K后Ⅱ可以形成原电池，c为负极，d为正极，D正确。

3.【答案】C

【解析】pH＜4，酸性较强，碳钢主要发生析氢腐蚀，A正确；

pH＞6时，酸性较弱，主要发生吸氧腐蚀，碳钢腐蚀的正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正确，C错误；

煮沸除O2后，不易形成原电池反应，腐蚀速率减缓，D正确。

4.【答案】A

【解析】在充电时，电能转化为化学能，相当于电解池；

放电时，化学能转化为电能，相当于原电池。

可先分析原电池的正负极反应式分析放电现象或原理，正负极电极反应式的反向就是电解池的阳阴极反应式，由此分析充电时反应现象或原理。

由图示信息和原电池工作原理知，Zn失去电子，发生氧化反应，Zn—2e－===Zn2＋，b为原电池的负极，B正确；

充电时b极发生还原反应，作电解池阴极，外接电源负极，a应外接电源正极，A错误；

放电时a极为正极，发生还原反应，Br2＋2e－===2Br－，阳离子通过交换膜进入左侧平衡电荷，C正确；

阳离子交换膜只允许阳离子通过，不允许分子和阴离子通过，有效避免Br2与Zn直接发生反应，D正确。

5.【答案】A

【解析】在铜锌原电池中，锌的活动性大于铜，锌为负极、铜为正极。

负极锌失去电子不断溶解，在外电路中电子由锌电极流向铜电极；

溶液中的氢离子，在正极铜表面得到电子被还原，有氢气产生，铜电极保持不变，溶液中不存在铜离子，不能使溶液成蓝色。

6.【答案】A

【解析】搪瓷层破损后金属铁直接暴露在空气中，搪瓷层已不能再对破损部位形成有效的保护，A错误；

利用的是外加电流的阴极保护法，从而保护铁不被腐蚀，B正确；

牺牲阳极的阴极保护法，C正确；

用沥青作涂层的涂层保护法，D正确。

7.【答案】C

【解析】金属活动性Zn>

Cu，Zn为负极，失电子发生氧化反应Zn－2e－===Zn2＋，Cu为正极，得电子发生还原反应Cu2＋＋2e－===Cu，A错误；

Zn2＋由甲池通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中Cu2＋被Zn2＋代替，摩尔质量M（Zn2＋）>

M（Cu2＋），c（）不变，乙池溶液的总质量增加，B错误，C正确；

阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，阴离子并不通过交换膜，D错误。

8.【答案】C

【解析】由于Cu2（OH）2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋3H2O＋CO2↑，n[Cu2（OH）2CO3]＝0.1mol，则根据反应方程式可知产生0.2mol的CuSO4和0.3mol的H2O。

电解后恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解了0.2mol的CuSO4和0.3mol的H2O。

根据电解方程式2CuSO4＋3H2O

2Cu＋2H2SO4＋H2↑＋

O2↑。

则电解过程中转移的电子的物质的量为0.6mol，C符合题意。

9.【答案】B

【解析】放电时，CH3OH失电子，发生氧化反应，CH3OH参与反应的电极为负极，A错误；

电解质溶液为碱性，电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===＋6H2O，B正确；

标况下，11.2LO2的物质的量为0.5mol，所以11.2LO2完全反应有0.5mol×

4＝2mol电子转移，C错误；

充电时，反应从右向左进行，氢氧根离子浓度增大，溶液pH逐渐升高，D错误。

10.【答案】D

【解析】A中滴加CuSO4溶液：

Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4，置换出的Cu附着在Zn表面构成原电池，可以加快产生H2的速率，A的斜率要大于B的斜率，B错误；

A中部分Zn与CuSO4反应，则与稀硫酸反应的Zn比B中小，产生的H2体积比B中小，A和C错误。

11.【答案】B

【解析】燃料电池中O2总是得电子，发生还原反应，作正极，在熔融NaNO3介质中，电极方程式为O2＋2N2O5＋4e－===，B错误；

NO2发生氧化反应，氮元素化合价升高，石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，则Y只能是N2O5，在熔融NaNO3介质中，电极反应式为NO2＋－e－===N2O5，石墨Ⅰ为电池的负极；

由正负极电极反应可知，在正极生成，在负极消耗，从正极移向负极，C正确；

电极方程式分别为NO2＋－e－===N2O5、O2＋2N2O5＋4e－===4，则放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为4∶1，D正确。

12.【答案】C

【解析】根据图示，阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋，然后Cr2＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，不含六价铬应是阳极区，A为阳极，外接电源的正极，A、B正确；

阴极反应2H＋＋2e－===H2↑，c（H＋）减小，pH增大，C错误；

根据6H2～6Fe2＋～Cr2得，当有13.44L（标准状况）H2放出时，应有0.1molCr2被还原，D正确。

13.【答案】C

【解析】根据图示，B电极是阴极，产生H2，驱赶原溶液中溶解的氧，A电极为Fe，作阳极，产生Fe2＋，OH－与Fe2＋反应生成Fe（OH）2沉淀；

电源a为正极，b为负极；

为了增强导电性，电解液可以是NaCl溶液；

D项，阳极必须用铁，阴极可用石墨等。

14.【答案】D

【解析】锌的活泼性比铜强，Zn为原电池负极，失去电子被氧化，A错误。

Cu为原电池的正极，电流流向与电子流向相反，电子经导线流向正极（Cu极），溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2，B、C错误，D正确。

15.【答案】B

【解析】电解氯化钠溶液时，阳极是氯离子失电子生成氯气的过程，阴极是氢离子得电子生成氢气的过程，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，所以一定要让氯气在d电极产生，所以d电极是阳极，c电极是阴极，即a为负极，b为正极，氯气和氢氧化钠反应生成的是氯化钠和次氯酸钠。

16.【答案】

（1）原电池　阳极　

（2）CH4＋10OH－－8e－===CO32-＋7H2O　Ag＋＋e－===Ag　H2和NaOH

（3）12　HCl

【解析】

（1）由图可知，甲装置为燃料电池，是原电池，通入燃料的电极为负极，通入氧气的电极为正极，与电池正极相连的电极A为阳极，B为阴极，C为阳极，D为阴极。

（2）甲装置中由于电解质为KOH溶液，负极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO32-＋7H2O，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，乙、丙装置为电解池，B极反应式为Ag＋＋e－===Ag，D极发生反应为2H＋＋2e－===H2↑，由于D极消耗了H＋，破坏了水的电离平衡，最终在D极产生大量NaOH溶液，故D极产物为H2和NaOH。

（3）在丙装置中，阳极C发生反应：

2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极D发生反应：

2H＋＋2e－===H2↑，n（气体）＝0.112L÷

22.4L·

mol－1＝0.005mol，所以转移的电子的物质的量为n（e－）＝0.005mol，c（OH－）＝0.005mol÷

0.5L＝0.01mol·

L－1，c（H＋）＝10－12mol·

L－1，pH＝12，n（NaOH）＝n（HCl）＝0.005mol，所以若要使丙池恢复电解的状态，应向丙池中通入HCl气体0.005mol。

17.【答案】

（1）HCl、CuCl2　

（2）H2SO4、Na2SO4、NaHSO4　（3）CuSO4、NaCl　（4）CuSO4　（5）HCl、NaCl

（1）电解质质量减少，水质量不变，实质电解电解质，如HCl、CuCl2。

（2）电解质质量不变，水质量减少，实质电解水，如H2SO4、Na2SO4、NaHSO4。

（3）电解质和水的质量都减少，电解质和H2O都参与电解反应，如CuSO4、NaCl。

（4）若阴极析出金属，阳极放出O2时，由不活泼金属阳离子和OH－放电，如CuSO4。

（5）两极分别放出气体，且体积比为1∶1时，一般生成H2和Cl2，如HCl、NaCl。

18.【答案】

（1）2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2＋5H2O＋3Cl－

（2）Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2

＋3e－＋4H2O===Fe（OH）3＋5OH－

＋8H2O＋3Zn===2Fe（OH）3＋3Zn（OH）2＋4OH－

（1）FeCl3和KClO在强碱性条件下反应，实质是ClO－氧化Fe3＋，ClO－的还原产物是Cl－，FeCl3氧化成目标产物（K2FeO4）。

（2）Zn做负极，失去电子，在碱性环境中Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2，K2FeO4作正极，＋6价铁元素得到电子，在碱性环境中＋3e－＋4H2O===Fe（OH）3＋5OH－；

书写总反应的离子方程式时，关键是抓住Fe和Zn的存在形式分别是Fe（OH）3和Zn（OH）2。

19.【答案】

（1）乙　乙>

甲>

丙　

（2）高　（3）2H2O＋O2＋4e－===4OH－　（4）将金属放在油脂或有机溶剂中

【解析】铁粉、炭粉食盐水构成原电池，发生吸氧腐蚀，故乙中液面最高；

甲中铁粉中的少量碳也能发生吸氧腐蚀，但由于C的含量少，故不如乙中Fe腐蚀得快，丙中乙醇为非电解质，铁粉、炭粉形不成原电池，Fe受到保护，故可把钢铁放在油脂或有机溶剂中进行防护。

20.【答案】

（1）负　CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋　还原　O2＋4H＋＋4e－===2H2O

（2）2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O

（3）

【解析】Pt（a）原料为CH3OH和水，产物为CO2、H＋和水，根据C化合价由－2价升到＋4价，失去6个电子，Pt（a）为负极；

Pt（b）原料为O2、H＋，产物为H2O，O化合价由0价降低为－2价，发生还原反应，为正极。

21.【答案】

（1）电流计指针不偏转

（2）锌片上有气泡产生

（3）铜片上无气泡

（4）铜片上有大量气泡,锌片上没有气泡或有少量气泡

（5）有电子从锌经导线向铜片移动

（6）

【解析】原电池的形成条件：

①有活动性不同的两个电极，②两电极插入电解质溶液中，③两极用导线相连形成闭合回路，

④相对活泼的金属与电解质溶液发生自发的氧化还原反应。