高中化学 第四章 电化学基础补差试题 选修4.docx

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高中化学第四章电化学基础补差试题选修4

第四章电化学基础

1．将铝片和镁片用导线连接后插入盛有NaOH溶液的烧杯中组成原电池，下列说法正确的是（）

A．Mg为负极，有Mg（OH）2生成B．镁为正极，镁片质量增加

C．铝为负极，有NaAlO2生成D．铝为正极，铝片质量不变

【答案】C

【解析】

【分析】

判断原电池的正负极，不是看两电极的金属性强弱，而是看哪个电极的材料能与电解质溶液发生氧化还原反应。

能与电解质溶液发生氧化还原反应的电极为原电池的负极。

若两电极都能与电解质溶液发生氧化还原反应，则较活泼的那种金属为负极。

铝能与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，而镁不能与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，所以铝作负极，发生氧化反应，而镁做正极；据以上分析解答。

2．下列反应不可用于设计成原电池的是（　　）

A．CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2OB．2CH3OH+3O2＝2CO2+4H2O

C．Zn+2HCl＝ZnCl2+H2↑D．4Al+3O2+6H2O＝4Al（OH）3

【答案】A

【解析】

【详解】

A、碳酸钙和盐酸的反应不是氧化还原反应，因为没有元素化合价升降，所以不能设计成原电池，故A错误；

B、甲醇的燃烧属于自发的氧化还原反应且该反应放热，所以能设计成原电池，故B正确；

C、锌和盐酸的反应属于自发的氧化还原反应且该反应放热，所以能设计成原电池，故C正确；

D、铝和氧气的反应属于自发的氧化还原反应且该反应放热，所以能设计成原电池，故D正确；

综上所述，本题选A。

【点睛】

构成原电池的条件是：

①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应。

3．关于原电池的叙述中正确的是（　　）

A．原电池是把化学能转变为电能的装置

B．构成原电池正极和负极的必须是两种不同金属

C．原电池电解质溶液中阳离子向负极移动

D．理论上，所有的氧化还原反应都能设计成原电池

【答案】A

【解析】

【分析】

A.原电池是将化学能转化为电能的装置；

B.构成原电池的正负极可能都是非金属或金属和非金属；

C.原电池放电时,电解质溶液中阳离子向正极移动；

D.自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池；

4．Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池的总反应方程式如下：

2AgCl+Mg===Mg2++2Ag+2Cl−。

有关该电池的说法正确的是

A．该电池可用于海上应急照明供电

B．负极反应式为：

AgCl+e−===Ag+Cl−

C．该电池不能被KCl溶液激活

D．电池工作时，每消耗1.2gMg，溶液中的Cl-增多0.2mol

【答案】A

【解析】

【详解】

A.该电池可被海水激活，产生电能，故A项正确；B.负极为Mg失电子，负极反应为Mg-2e-=Mg2+，故B项错误；C．KCl溶液可代替海水激活原电池，故C错误；D.由Mg-2Cl−知电池工作时，每消耗1.2gMg，溶液中的Cl-增多0.1mol，故D错误；答案：

A。

5．下列说法正确的是

A．加强废电池回收，主要是为了回收电池中的石墨电极

B．增加炼铁高炉的高度可以降低尾气中CO的含量

C．把煤粉碎了再燃烧可以提高煤的燃烧效率

D．升高温度可以使吸热反应速率加快，放热反应速率减慢

【答案】C

6．下列有关电池的说法错误的是

A．燃料电池的能量转化率超过80%，远高于普通燃料过程的能量转化率

B．燃料电池需要通过燃烧实现发电

C．燃料电池废弃物排放少，运行噪音低，被誉为绿色发电站

D．废弃电池中的重金属和酸碱等物质严重污染环境，应回收利用，即可节约资源，又可保护环境

【答案】B

【解析】A．燃料电池的能量转化率远高于普通燃料过程的能量转化率，故A正确；B．燃料电池是直接将化学能转化为电能，不需要燃烧，故B错误；C．氢气、甲烷、一氧化碳都具有可燃性，燃烧时都放出大量的热，因此都可以做燃料，它们都能使化学能转化为电能，产物为二氧化碳或水，无污染，被称为“21世纪的绿色发电站”，故C正确；D．电池中的重金属盐和电解质都可污染环境，不能随其丢弃，应集中回收，故D正确；答案为B。

7．某太阳能电池的工作原理如图所示。

下列说法正确的是

A．光照时，毎转移2mol电子，有2molH+由a极区经质子交换膜向b极区迁移

B．光照时，b极的电极反应式为VO2+-e-+H2O=VO2++2H+

C．夜间，a极的电极反应式为V3++e-=V2+

D．该电池供电原理与硅太阳能电池相同

【答案】B

8．镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛的应用。

已知镍镉电池的电解质溶液是KOH溶液，放电时的电池反应是：

Cd+2NiO（OH）+2H2O＝Cd（OH）2+2Ni（OH）2，下列说法正确的是

A．放电时电解质溶液的密度减小B．放电时K+向Cd极区移动

C．充电时阳极Cd元素被氧化D．充电时阴极附近的pH增大

【答案】D

考点：

考查镍镉（Ni—Cd）可充电电池的有关判断

9．清华大学王晓琳教授首创三室膜电解法制备LiOH，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是

A．X电极连接电源负极

B．N为阳离子交换膜

C．Y电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-

D．制备2.4gLiOH产生的H2在标准状况下为2.24L

【答案】B

【解析】

A．根据以上分析，X极导出的是硫酸，则X极应为水电离出的氢氧根放电，则X极为阳极，应与电源正极相连，故A错误；B．由图可知LiOH从最右侧导出，则Li+需通过N进入最右侧，故N为阳离子交换膜，故B正确；C．Y极导出的LiOH，则Y极是水电离出的氢离子放电生成氢气，阴极电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故C错误；D．制备2.4 g LiOH，n（OH-）=

=0.1mol，阴极电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，则n（H2）=0.05mol，为0.05mol×22.4L/mol=1.12L，故D错误；故选B。

点睛：

明确各个电极上发生的反应、各个区域电解质溶液成分是解本题的关键，该电解池实质是电解水，根据图知，Y极导出的LiOH，则Y极是水电离出的氢离子放电生成氢气，阴极电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，氢氧根浓度增大，故Y为电解池的阴极；X极导出的是硫酸，则X极应为水电离出的氢氧根放电，则X极为阳极，阳极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑。

10．如图电化学原理可用于治理水中硝酸盐的污染，下列说法不正确的是

A．A为电源正极

B．在Pt电极上发生氧化反应

C．阴极电极反应式为NO3-+6H2O+10e-==N2+12OH‑

D．若电路转移10mol电子质子交换膜右侧溶液质量减少18g

【答案】C

【考点定位】本题考查了电解原理

【名师点晴】该题为高频考点，根据N元素化合价变化确定阴阳极、正负极，难点是电极反应式的书写，易错选项是D，注意氢离子还进入阴极室，很多同学往往只考虑析出的气体而导致错误，为易错点。

11．用铂作电极电解CuSO4溶液。

若两极均得到标况下11.2L气体，则阴极上析出Cu的质量为

A．64gB．48gC．32gD．16g

【答案】C

【解析】

试题分析：

铂电极电解CuSO4溶液，阴阳两极均产生11.2L气体（标准状况）物质的量为0.5mol，阳极电极反应：

4OH--4e-=2H2O+O2↑，则产生0.5molO2，转移2mol电子。

惰性电极电解硫酸铜溶液，两个电极都生成气体，说明阴极上溶液中阳离子Cu2+全部放电后，溶液中H+继续放电生成0.5molH2，转移1mol电子，另外1mol电子则是Cu2+得到后生成Cu。

则根据Cu2++2e-=Cu可知，所以生成铜的质量=0.5mol×64g/mol=32g；故答案选C。

考点：

电化学计算

12．二氧化氯被国际上公认为安全、无毒的绿色消毒剂，以KClO3溶液为原料，采用电解法生产二氧化氯反应原理如下：

4ClO3-+2H2O

4ClO2↑+O2↑+4OH-。

下列说法正确的是

A.电解过程中OH-向阴极迁移

B.阳极反应式为：

4OH--4e-=O2↑+2H2O

C.毎有lmol电子转移，生成标准状况下5.6L气体

D.无法判断电解过程中阴极区溶液的pH变化情况

【答案】B

考点：

考查电解原理的应用

13．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＋

【答案】A

【解析】

【分析】

在电解反应中，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；原电池反应中，负极发生氧化反应，而正极发生还原反应。

A、电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；

B、氢氧燃料电池中正极上得电子发生还原反应，负极上失电子发生氧化反应；

C、粗铜精炼时，连接电源正极的是阳极，连接电源负极的是阴极；

D、钢铁发生电化学腐蚀时，负极上铁失去电子生成亚铁离子。

C项、精炼铜时，纯铜与电源负极相连做阴极，粗铜与电源正极相连做阳极，阳极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，故C错误；

D项、钢铁发生电化腐蚀时，金属铁做负极，负极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故D错误。

故选A。

【点睛】

题考查原电池和电解池的工作原理及应用，明确电极上发生的反应是解题的关键。

14．某课外活动小组，将剪下的一块镀锌铁放入试剂瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞溶液，按图装置进行实验，数分钟后观察，下列现象不可能出现的是（）

A．B中导气管里形成一段水柱

B．B中导气管中产生气泡

C．金属片剪口处溶液变红

D．锌被腐蚀

【答案】B

点睛：

理解金属的吸氧腐蚀的工作原理是解题的关键，镀锌铁片，放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞试液，形成的原电池中，金属锌为负极，铁为正极，发生吸氧腐蚀，根据原电池的工作原理知识来回答即可。

15．以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备Fe（OH）2，装置如图所示，其中电解池两极材料分别为铁和石墨，通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。

则下列说法正确的是（）

A．石墨电极Ⅱ处的电极反应式为O2＋4e－===2O2－

B．X是铁电极

C．电解池中有1molFe溶解，石墨Ⅰ耗H222.4L

D．若将电池两极所通气体互换，X、Y两极材料也要互换。

【答案】D

【解析】

【详解】

A.通入氧气的电极II是正极，电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-，故A错误；

B.X是阴极、Y是阳极，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故X是石墨电极，故B错误；

C.电解池中阳极电极反应为Fe-2e－

Fe2+，若有1molFe溶解，依据电子转移守恒，在石墨Ⅰ耗1molH2，在标准状况下是22.4L，题中未注明标准状况，故C错误；

D.若将电池两极所通气体互换，X、Y两极材料也互换，则Y极产物的氢气能起保护气作用，防止X极产生的氢氧化铁迅速氧化，实验方案更合理，故D正确；

本题答案为D。

16．O3是一种常见的绿色氧化剂，可由臭氧发生器（原理如图）电解稀硫酸制得。

下列说法错误的是

A．电极a为阴极

B．a极的电极反应为O2+4H++4e-===2H2O

C．电解一段时间后b极周围的pH下降

D．标准状况下，当有5.6LO2反应时，收集到O2和O3混合气体4.48L，O3的体积分数为80％

【答案】D

【解析】

【分析】

本题结合电解池的新型应用，主要考查电解池相关知识。

电解池左侧通入O2，由此可知，a极发生还原反应，a极为阴极，其电极反应式为：

O2+4H++4e-=2H2O，故b为阳极，由此进行分析即可。

17．依据原电池原理，回答下列问题：

（1）图1是依据氧化还原反应：

Cu（s）＋2Fe3＋（aq）＝Cu2＋（aq）＋2Fe2＋（aq）设计的原电池装置。

①电极X的材料是________（填化学名称）；电极Y的材料是__________（填化学名称）。

②Y电极发生的电极反应式为：

______________。

（2）图2是使用固体电解质的燃料电池，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，它在高温下能传导正极生成的O2－离子（O2＋4e―→2O2－）。

①c电极为______________极。

（填“正”或“负”）

②d电极上的电极反应式为___________________________。

③如果消耗甲烷160g，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为______________（用NA表示），需要消耗标准状况下氧气的体积为_______L。

【答案】铜碳（石墨、金、铂、银）2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋正CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O80NA448

【解析】

【详解】

（1）由Cu（s）＋2Fe3＋（aq）＝Cu2＋（aq）＋2Fe2＋（aq）可知：

Cu失去电子，化合价升高，是电子流出的一极，为原电池的负极，故电极X的材料是铜，电极Y是原电池的正极，发生Fe3+得电子的还原反应，可选择惰性电极碳或比铜活波性弱的材料做电极，如碳（石墨、金、铂、银）做正极，原电池正极的电极反应式为：

2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋；

本题答案为：

铜，碳（石墨、金、铂、银）；2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋（或Fe3＋＋e－＝Fe2＋）。

（2）有图2电流方向可以看出，①c电极是燃料电池电子流入的一级，为正极；②d电极为电子流出的电极，为燃料电池的负极，负极发生CH4失电子的氧化反应，电极反应式为：

CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O；③根据电池反应式，CH4

2O2=CO2

2H2O，160gCH4的物质的量为，n（CH4）=

=10mol，设有xmol电子转移，则1:

8=10：

X，解得X=80mol，转移电子电子数目为80NA，消耗O2的物质的量为：

n（O2=）20mol，体积V（O2）=20mol

22.4L/mol=448L；

本题答案为：

正，CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O，80NA，448。

18．下图为人工肾脏采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素（CO（NH2）2）的原理。

请回答下列问题：

（1）电源的负极为____（选填“A”或“B”）。

（2）阳极室中发生的反应依次为________________、_________________________。

（3）电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将___（选填“降低”、“增大”或“不变”）。

（4）若两极共收集到标准状况下气体6.72L，则除去的尿素为__g（忽略气体的溶解）。

【答案】B2Cl--2e-

Cl2↑CO（NH2）2+3Cl2+H2O

N2+CO2+6HCl不变3.6

【解析】

【分析】

从图分析，右侧产生氢气，说明是溶液中的氢离子反应，说明电极为阴极，则对应的B极为负极，A为正极。

【详解】

从图分析，右侧产生氢气，说明是溶液中的氢离子反应，说明电极为阴极，则对应的B极为负极，A为正极。

（1）根据分析，B为负极。

（2）阳极是溶液中的氯离子放电生成氯气，氯气氧化尿素反应生成二氧化碳和氮气，方程式为：

2Cl--2e-

Cl2↑，CO（NH2）2+3Cl2+H2O

N2+CO2+6HCl；

19．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜（含有少量锌、金、银等杂质）的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。

回答下列问题：

（1）甲烷燃料电池负极的电极反应式为_________。

（2）乙装置中阳离子通过X膜向________极（填“Fe”或“C”）移动；丙装置中粗铜为_______电极（填“A”或“B”）

（3）若在标况下，有2.24L氧气参与反应，则乙装置中右侧溶液________（填“增加”或“减少”）______g，丙装置中CuSO4浓度__________（填“增加”、“减少”或“不变”）。

【答案】CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2OFeB减少23.4减少

【解析】

【分析】

（1）燃料电池是将化学能转化为电能的装置，属于原电池，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极，所以通入氧气的电极是正极。

（2）乙池有外接电源属于电解池，铁电极连接原电池的负极，所以是阴极，则石墨电极是阳极，阳离子通过X膜向阴极移动，粗铜作阳极。

（3）根据串联电池中转移电子数相等得氧气和氯气的关系式为：

O2～2Cl2。

【详解】

（1）燃料电池是将化学能转化为电能的装置，属于原电池，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极，所以通入氧气的电极是正极，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，故答案为：

CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。

（2）乙池有外接电源属于电解池，铁电极连接原电池的负极，所以是阴极，则石墨电极是阳极，阳离子通过X膜向阴极移动，粗铜作阳极，故答案为：

Fe；B。

（3）根据串联电池中转移电子数相等得氧气和氯气的关系式为：

O2～2Cl2，标况下，2.24L氧气的物质的量为0.1mol，所以氯气的物质的量为0.2mol，消耗溶液中氯离子为0.4mol，乙装置中阳离子交换膜右侧进入左侧的钠离子也为0.4mol，所以右侧溶液质量减少为0.4×23+0.4×35.5=23.4g，粗铜（含有少量锌、金、银等杂质），阳极上不仅铜还有锌失电子进入溶液中，阴极上析出铜，根据转移电子数相等，阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜，所以丙装置中CuSO4浓度减小，故答案为：

减少；23.4；减少。

20．为探究原电池和电解池的工作原理，某研究性小组分别用如图所示装置进行实验。

（1）甲装置中，a电极的反应式为_______________________________。

（2）乙装置中，阴极区产物为____________。

（3）丙装置是一种家用环保型消毒液发生器。

外接电源a为________（填“正”或“负”）极，该装置内发生反应的化学方程式为________________、______________。

（4）若甲装置作为乙装置的电源，一段时间后，甲中消耗气体与乙中产生气体的物质的量之比为____________（不考虑气体的溶解）。

（5）某工厂采用电解法处理含Cr2O72-的废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽内盛放含铬废水，Cr2O72-被还原成为Cr3+，Cr3+在阴极区生成Cr（OH）3沉淀除去，工作原理如图

①写出电解时阴极的电极反应式______________________________。

②写出Cr2O72－被还原为Cr3＋的离子方程式____________________________。

【答案】H2-2e-+2OH-=2H2O氢氧化钠和氢气负2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O3:

42H＋+2e－=H2↑（或2H2O+2e－=2OH－+H2↑）Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

【解析】

【分析】

装置甲为氢氧燃料电池，通入氢气的电极为负极，通入氧气的电极为正极，装置乙为电解饱和食盐水的装置，左侧为电解池的阳极，右侧为电解池的阴极。

丙为电解饱和食盐水制取次氯酸钠，所以下面电极电解产生氯气，即为阳极，上面为阴极，产生氢气和氢氧化钠，氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠。

（5）①产生氢气的电解为阴极，电极反应为2H＋+2e－=H2↑（或2H2O+2e－=2OH－+H2↑）；②铁做阳极，铁失去电子生成亚铁离子，将Cr2O72－还原为Cr3＋，反应离子方程式为：

Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。

【点睛】

掌握原电池和电解池的工作原理，注意电解质溶液的酸碱性环境，尤其是原电池。

当原电池和电解池连接时，注意可以根据转移电子数相等进行计算。

21．用惰性电极电解400mL含CuSO40.02mol的硫酸铜溶液。

（1）当外电路通过0.04mol电子时，溶液中c（H+）=__________mol/L（假设溶液体积不变），阴极产物为________,其质量为______g，阳极产物为__________,其在标准状况的体积为________L,为使溶液恢复原状可向电解后的溶液中加入（_______）

A．CuO1.60gB．CuCO32.48gC．Cu（OH）21.96gD．Cu2（OH）2CO34.44g

（2）继续通电电解，当阴阳两极产生的气体体积相等时，外电路共通过了____mol电子，两极共产生了____L气体（标况下），溶液中氢离子的物质的量为_____mol,为使电解液恢复原状，可向电解液中加入（________）

A．0.02molCuO0.02molH2OB．0.02molCu（OH）2

C．0.02molCu2（OH）2CO3D.0.02molCuCO3、0.02molH2O

（3）若外电路只通过了0.06mol电子，则阴极产生气体在标准状况下的体积为______L,假设溶液体积不变，则电解液的pH为______,为使电解液恢复原状可加入（_________）

A.CuO1.60gH2O0.18gB.Cu（OH）21.96g

C.Cu2（OH）2CO32.22gD.CuCO32.48g

【答案】0.1铜（Cu）1.28O20.224AB0.080.8960.04ABD0.2241AC

【解析】

【分析】

从电解池原理结合放电顺序，分析每个阶段的电极反应，从而计算出电子转移数和产物的关系，进而分析电解质溶液的成分变化。

当铜离子反应完后，相当于电解水，阴极反应为：

2H2O+2e-=H2↑+2OH-，总反应为：

2H2O=2H2↑+O2↑,第一阶段转移的电子数为n（e-）=2n（Cu2＋）=2×0.02mol=0.04mol，生成氧气n（O2）=0.04mol/4=0.01mol，若使两极产生的气体一样多，则n（O2）=0.02mol,此时一共通过的电子数为：

n（e-）=0.04mol×2=0.08mol；气体体积一共为：

V=22.4L/mol×0.04mol=0.896L；若想恢复原状，需要加入0.02molCuO和0.02molH2O或0.02molCu（OH）2或0.02molCuCO3和0.02molH2O；故答案为：

0.08，0.896，0.04，ABD；

根据以上的分析，第二阶段电离转移的电子数为：

0.06mol-0.04mol=0.02mol，V（H2）=

22.4L/mol×0.02mol/2=0.224L；第二阶段电解水，氢离子浓度不变，故根据阳极反应为：

4OH――4e-＝2H