师说学年高中化学 第4章 电化学基础单元综合测试 新人教版选修4.docx
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师说学年高中化学第4章电化学基础单元综合测试新人教版选修4
第4章电化学基础
（90分钟，100分）
一、选择题（本题包括20小题，每小题3分，共60分）
1．（双选）获得“863”计划和中科院“百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功，电解质为AlI3溶液，已知电池总反应为：
2Al＋3I2===2AlI3。
下列说法不正确的是（ ）
A．该电池负极的电极反应为：
Al－3e－===Al3＋
B．电池工作时，溶液中的铝离子向负极移动
C．消耗相同质量的金属，用锂作负极时，产生电子的物质的量比铝多
D．正极的电极材料是单质碘
【答案】 BD
【解析】 由电池总反应方程式和电池中离子的移动方向可知A正确，B不正确；锂提供的电子数与其质量的比是金属中最大的，C正确；碘单质能溶于水，是正极反应的物质，而不能作为电极材料，所以D不正确。
2.
关于如图所示装置的叙述正确的是（ ）
A．铜是阳极，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
【答案】 D
【解析】 由所给图示可知Zn为原电池负极，失去电子被氧化，电子经导线流向正极铜电极，溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2。
原电池只分正极、负极，不用阴极、阳极表示，电流方向与电子流的方向相反。
3．有一种锂电池，用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酰氯（
）中而形成的，电池总反应方程式为：
8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S，下列叙述中正确的是（ ）
A．电解质溶液中混入水，对电池反应无影响
B．金属锂作电池的正极，石墨作电池的负极
C．电池工作过程中，亚硫酰氯（SOCl2）被还原为Li2SO3
D．电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出的硫的物质的量之比为4∶1
【答案】 D
【解析】 由电池总反应可知，Li失电子，作电池的负极，石墨作电池的正极，故B选项不正确；Li为碱金属，易与水发生反应：
2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，故A选项不正确；电池工作过程中，SOCl2被还原为S，故C选项不正确；由电池总反应式知，8molLi参与反应，可提供8mole－，同时在正极区析出2molS，故本题正确选项为D。
4．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2－。
下列对该燃料电池说法不正确的是（ ）
A．在熔融电解质中，O2－移向负极
B．电池的总反应是2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O
C．通入空气的一极是正极，电极反应为O2＋4e－===2O2－
D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2↑＋5H2O
【答案】 D
【解析】 由原电池原理知阴离子移向负极，A正确；原电池反应就是一个氧化还原反应，只是氧化反应和还原反应分别在两极进行，由丁烷的燃烧反应知，该电池的总反应为：
2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O，且丁烷失电子，O2得电子，故选D。
5．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。
锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn（s）＋2MnO2（s）＋H2O（l）===Zn（OH）2（s）＋Mn2O3（s）下列说法错误的是（ ）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为2MnO2（s）＋H2O（l）＋2e－===Mn2O3（s）＋2OH－（aq）
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减少6.5g
【答案】 C
【解析】 该电池工作时即为原电池装置，Zn应为负极，失去电子，故A正确。
原电池正极发生得电子反应，即还原反应，故B正确。
电子应由原电池的负极流出，通过外电路流向正极，故C错误。
由于Zn失去2mol电子时，自身即消耗1mol，为65g，则失去0.2mol电子，理论上消耗锌6.5g，故D正确。
6．下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是（ ）
A．HCl、CuCl2、Ba（OH）2
B．NaOH、CuSO4、H2SO4
C．NaOH、H2SO4、Ba（OH）2
D．NaBr、H2SO4、Ba（OH）2
【答案】 C
【解析】 A项，电解HCl生成H2和Cl2，电解CuCl2生成Cu和Cl2，电解Ba（OH）2生成H2和O2；B项，电解NaOH和H2SO4均生成H2和O2，电解CuSO4生成Cu、O2和H2SO4；C项中三种物质的电解产物均为H2和O2；D项电解NaBr生成H2和Br2，电解H2SO4和Ba（OH）2均生成H2和O2。
7.
如右图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色、无臭气体放出。
符合这一情况的是下表中的（ ）
选项
a极板
b极板
X极
Z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
【答案】 A
【解析】 由a极板质量增加，知溶液中阳离子在a极板析出，则a为阴极，X为负极；因B中a极板不析出金属，C中为正极可否定，又由b极板有无色、无臭气体放出，否定D。
8．如下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b电极附近溶液呈红色。
下列说法正确的是（ ）
A．X是负极，Y是正极
B．Pt是阴极，Cu是阳极
C．CuSO4溶液的pH逐渐减小
D．CuSO4溶液的pH不变
【答案】 C
【解析】 b电极附近溶液呈现红色，说明b电极处生成了氢氧根离子。
电解饱和食盐水阳极发生氧化反应产生氯气，阴极发生还原反应产生氢气同时生成氢氧化钠，因此b电极是阴极，与电源的负极相连，则Y为负极、X为正极；铂电极与电源的正极相连，作阳极，铜电极作阴极；电解硫酸铜溶液时，阳极发生氧化反应：
氢氧根离子放电，阴极发生还原反应：
铜离子放电，这样溶液中水的电离平衡得到促进，c（H＋）>c（OH－），溶液显酸性，pH变小。
9.
Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如右图所示，电解总反应为：
2Cu＋H2O
Cu2O＋H2↑。
下列说法正确的是（ ）
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成
【答案】 A
【解析】 由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的H＋反应，电极反应为：
2H＋＋2e－===H2↑，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，当有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成，D选项错误。
10．如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。
将电池接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近溶液显红色。
则以下说法正确的是（ ）
A．电源B极是正极
B．甲、乙装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1∶2∶2∶1
C．欲用丙装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液
D．装置丁中Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷
【答案】 D
【解析】 由F极附近溶液显红色知其为阴极，则电源B极是负极，从而知C、D、E、F电极的产物分别是：
O2、Cu、Cl2、H2，其物质的量之比为1∶2∶2∶2；欲用丙装置给铜镀银，阳极G应该是Ag；装置丁中Y极是阴极，若附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷。
11．我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。
据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。
在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。
对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是（ ）
A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀
B．发生电化学腐蚀时的正极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－
C．在化学腐蚀过程中有氢气产生
D．发生电化学腐蚀时的负极反应为Fe－2e－===Fe2＋
【答案】 B
【解析】 酸性环境发生的腐蚀为析氢腐蚀，其正极反应为2H＋＋2e－===H2↑。
12．下列叙述中不正确的是（ ）
A．用石墨作电极电解CuSO4溶液，通电一段时间后，欲使电解质溶液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的CuO
B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀
C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．电解池中的阳极和原电池中的负极上都发生还原反应
【答案】 D
【解析】 依据2CuSO4＋2H2O
2Cu＋O2↑＋2H2SO4，欲使电解质溶液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的CuO，A选项正确；D选项，电解池的阳极和原电池的负极都发生氧化反应，错误。
13．如图所示，四种装置中所盛的溶液体积均为200mL，浓度均为0.6mol·L－1，工作一段时间后，测得导线上均通过了0.2mol电子，此时溶液的pH由大到小的顺序是（ ）
A．④②①③B．④③①②
C．④③②①D．①③②④
【答案】 C
【解析】 装置①中，2CuSO4＋2H2O
2Cu＋O2↑＋2H2SO4，溶液的pH减小；装置②中，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，溶液的pH增大但小于7；装置③是在Fe上镀Zn，ZnCl2溶液的物质的量浓度不变，pH也不变；装置④中，2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，溶液的pH增大。
只需比较①、②中的c（H＋），①中由OH－放电，当导线上通过0.2mol电子，生成0.2molH＋，H＋浓度约为1mol/L；②中阴极上H＋放电，导线上通过0.2mol电子，则溶液中减少的H＋的物质的量为0.2mol，②中剩余H＋物质的量为0.2L×0.6mol·L－1×2－0.2mol＝0.04mol，其浓度约为0.2mol/L，pH：
②>①。
故①～④装置中溶液的pH大小关系为④>③>②>①。
14.
按右图所示的装置进行电解实验，A极是铜锌合金，B极为纯铜，电解质溶液中含有足量的铜离子。
通电一段时间后，若A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7.68g，溶液质量增加0.03g，则A极合金中Cu、Zn的物质的量之比为（ ）
A．4∶1B．3∶1
C．2∶1D．任意比
【答案】 B
【解析】 B极增加的质量为Cu的质量，
＝0.12mol，则合金中铜和锌的总物质的量也为0.12mol。
由溶液增加的质量可求得Zn的物质的量为：
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu Δm
1mol1g
x0.03g
求得x＝0.03mol，由此可知合金中Cu的物质的量＝0.12mol－0.03mol＝0.09mol，所以选项B符合题意。
15．如下图所示，装置中都盛有0.1mol/L的NaCl溶液，放置一段时间后，装置中的四块相同的锌片腐蚀速率由快到慢的正确顺序是（ ）
A．①②③④B．①②④③
C．③①④②D．②①④③
【答案】 D
【解析】 腐蚀速率：
作电解池阳极引起的腐蚀>作原电池负极引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀，可知答案为D。
16．500mLNaNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中c（NO
）＝6mol/L，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到气体22.4L（标准状况下），假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是（ ）
A．原混合溶液中c（Na＋）＝6mol
B．电解后溶液中c（H＋）＝4mol/L
C．上述电解过程中共转移8mol电子
D．电解后得到的Cu的物质的量为2mol
【答案】 B
【解析】 阳极收集到1molO2，转移4mole－，而阴极收集到1molH2，转移2mole－，则生成Cu转移2mole－，故Cu（NO3）2的物质的量为1mol，由c（NO
）＝6mol/L×0.5L＝3mol，则NaNO3的物质的量为1mol，电解后c（H＋）＝2mol÷0.5L＝4mol/L。
17．如下图所示，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极是电源负极，Y极是电源正极
B．Cu电极上增重6.4g时，b极产生1.12L（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极为阳极，Pt为阳极，则X为电源正极；Cu增重6.4g时转移0.2mole－，b极应产生0.1molH2；电解过程中CuSO4溶液转变为H2SO4，pH减小。
18．“神舟九号”与“天宫一号”成功对接，是我国载人航天事业发展走向成熟的一个标志。
空间实验室“天宫一号”的供电系统为再生氢氧燃料电池（RFC），RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。
如下图为RFC工作原理示意图，下列有关说法正确的是（ ）
A．图甲把化学能转化为电池，图乙把电能转化为化学能，水得到了循环使用
B．当有0.1mol电子转移时，a极产生0.56LO2（标准状况下）
C．c极上发生的电极反应是O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D．图乙中电子从c极流向d极，提供电能
【答案】 C
【解析】 A项，图甲把电能转化为化学能，图乙把化学能转化为电能，水得到了循环使用；B项，a极产生的是H2；C项，c极是原电池的正极，电极反应式：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O；D项，图乙中电子从d极流向c极。
【点拨】 由图示可知甲为电解水的装置（电解池），乙为氢氧燃料电池（原电池），由甲可判断出电极a、b分别为阴极、阳极，进而判断出电极c、d分别为正极、负极，然后根据电解池原理和原电池原理分析作答。
19．如下图所示，乙图是甲图的电解池进行电解时某个量（纵坐标x）随时间变化的函数图象（各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响），这个量x是表示（ ）
A．各电解池析出气体的体积
B．各电解池阳极质量的增加量
C．各电解池阴极质量的增加量
D．各电极上放电的离子总数
【答案】 C
【解析】 电解氯化钠溶液时，阴、阳极分别产生氢气和氯气，电解硝酸银溶液时阴极上产生单质银，阳极上产生氧气，电解硫酸铜溶液时阴极上产生单质铜，阳极上产生氧气，所以随着电解的进行阴极质量的增加量有如乙图所示的变化。
【点拨】 掌握电解质的电解规律和离子的放电顺序，注意分析各电极的变化是解答本题的关键。
多池串联的电路中，每个电极上转移的电子数相等。
20．（双选）观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是（ ）
A．装置①中阴极上析出红色固体
B．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连
C．装置③闭合开关后，外电路电子由a极流向b极
D．装置④的X电极是外接电源的正极
【答案】 AC
【解析】 电解CuCl2溶液时，阳极产生氯气，阴极析出红色的铜，A项正确；电镀时，应用镀层金属作阳极，连接电源的正极，待镀铁制品作阴极，连接电源的负极，B项错误；装置③中，通入氢气的a极是负极，通入氧气的b极是正极，在外电路中，电子由a极经电流表流向b极，C项正确；装置④是利用电解原理防腐，钢闸门应是被保护的电极，为阴极，所连的X电极是外接电源的负极，D项错误。
【点拨】
（1）电解池的阳极反应是失电子的过程，其阴极反应是得电子的过程；
（2）在电镀池中，镀件金属应该作阴极，镀层金属作阳极，镀层金属离子的盐溶液为电镀液；（3）在燃料电池中，通入燃料的一极为负极，通入助燃性气体（一般为氧气）的一极为正极，电子从负极流向正极；（4）采用外加电流的阴极保护法时，被保护金属应与电源的负极相连。
二、非选择题（本题包括5小题，共40分）
21．（8分）Ⅰ.某化学活动小组利用如图甲装置对原电池进行研究，请回答下列问题：
（其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂）
（1）在甲图装置中，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中K＋移向________（填“A”或“B”）烧杯。
（2）锌电极为电池的________极，发生的电极反应式为________；铜电极上发生的电极反应式为________。
Ⅱ.该小组同学提出设想：
如果将实验中的盐桥换为导线（铜制），电流表是否也发生偏转呢？
带着疑问，该小组利用图乙装置进行了实验，发现电流计指针同样发生偏转。
回答下列问题：
（3）对于实验中产生电流的原因，该小组进行了深入探讨，后经老师提醒注意到使用的是铜导线，烧杯A实际为原电池，B成了用电器。
对于图乙，烧杯A实际是原电池的问题上，该小组成员发生了很大分歧。
①一部分同学认为是由于ZnSO4溶液水解显酸性，此时原电池实际是由Zn、Cu作电极，H2SO4溶液作为电解质溶液而构成的原电池。
如果这个观点正确，那么原电池的正极反应为
________________________________________________________________________。
②另一部分同学认为是溶液酸性较弱，由于溶解在溶液中的氧气的作用，使得Zn、Cu之间形成原电池。
如果这个观点正确，那么原电池的正极反应为________________________________________________________________________。
（4）若第（3）问中②观点正确，则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。
其具体装置为以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，最终铝变成氢氧化铝。
请写出该电池工作时总反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
【答案】
（1）B
（2）负 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu （3）①2H＋＋2e－===H2↑ ②O2＋2H2O＋4e－===4OH－ （4）4Al＋3O2＋6H2O===4Al（OH）3
【解析】
（1）在甲图装置中，Zn易失电子作负极、Cu作正极，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中K＋向正极移动，即向B烧杯移动。
（2）锌为负极，负极上锌失电子发生氧化反应，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，Cu为正极，正极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu。
（3）①正极上氢离子放电生成氢气，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。
②正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
（4）以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，最终铝变成氢氧化铝，则负极上Al放电生成Al3＋，正极上生成OH－，Al3＋和OH－反应生成Al（OH）3，所以电池反应式为4Al＋3O2＋6H2O===4Al（OH）3。
22．（8分）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－（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．CuOb．Cu（OH）2
c．CuCO3d．Cu2（OH）2CO3
【答案】
（1）正极 CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
（2）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 1 a、c
【解析】
（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－1，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。
23．（8分）现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水，并测量电解产生的氢气的体积（约6mL）和检验氯气的氧化性（不应将多余的氯气排入空气中）。
（1）试从下图中选用几种必要的仪器，连成一整套装置，各种仪器接口的连接顺序（填编号）是：
A接________，B接________。
（2）铁棒接直流电源的________极；碳棒上发生的电极反应为
________________________________________________________________________。
（3）能说明氯气具有氧化性的实验现象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）假定装入的饱和食盐水为50mL（电解前后溶液体积变化可忽略），当测得的氢气为5.6mL时，溶液的pH为________。
【答案】
（1）G、F、I D、E、C
（2）负 2Cl－－2e－===Cl2↑ （3）淀粉KI溶液变成蓝色 （4）12
【解析】 由电解产生的氢气的体积约6mL和检验氯气的氧化性可知，铁棒作阴极，铁棒上产生的是氢气；碳棒作阳极，从B口导出的是氯气，碳棒上发生的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。
当产生的氢气为5.6mL即为2.5×10－4mol时，产生的氢氧根离子为2×2.5×10－4mol＝5×10－4mol，所以氢氧根离子浓度为
＝0.01mol·L－1，根据水的离子积可求出氢离子的浓度为1×10－12mol·L－1，pH为12。
24．（8分）如图所示为相互串联的甲、乙两个电解池，请回答：
（1）甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是________，材料是________，电极反应式为____________________，B极是
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