人教版高中化学选修四电化学基础.docx
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人教版高中化学选修四电化学基础
[电化学基础]
（满分100分 时间90分钟）
一、选择题（本题包括16小题，每小题3分，共48分）
1．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：
干电池将化学能转化为电能；电解是将电能转化为化学能；水力发电是将势能转化为电能；太阳能热水器是将太阳能转化为热能。
答案：
D
2．下列有关电池的说法不正确的是（ ）
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
解析：
铜锌原电池工作时，电子由负极（锌）沿外电路流向正极（铜），B错误。
答案：
B
3．铜—锌—稀硫酸组成的原电池，放电一段时间后，溶液的pH将（ ）
A．不变 B．升高
C．降低D．无法确定
解析：
此原电池放电时，反应消耗硫酸，使溶液的酸性降低。
答案：
B
4．为防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是（ ）
A．在精密机床的铁床上安装铜螺钉
B．在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中
C．在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里
D．在电动输油管的铸铁管上接直流电源的正极
解析：
A、B中形成原电池都是铁作负极，加速铁的腐蚀；D中铸铁管作阳极，加速腐蚀；C中锌比铁活泼，铁作正极，受到保护。
答案：
C
5．（2011·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
解析：
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。
答案：
C
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
解析：
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。
答案：
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＋
解析：
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＋。
答案：
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：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．燃料电池放电时的负极反应：
H2－2e－===2H＋
解析：
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。
答案：
B
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
解析：
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。
答案：
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
解析：
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。
答案：
C
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
解析：
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。
答案：
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
1
a
1
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
解析：
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。
答案：
A
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
解析：
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。
答案：
AD
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
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
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
解析：
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。
答案：
D
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
解析：
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）＝
。
答案：
C
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_________________________________________。
解析：
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。
答案：
（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
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，
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。
答案：
（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______________________________________________________。
解析：
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。
答案：
（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________________________________________________________________________。
解析：
用石墨电极电解CuSO4溶液：
阳极反应式：
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，
阴极反应式：
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）。
答案：
（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）。
解析：
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。
答案：
（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）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
阴极产生气体
的体积（cm3）
6
12
20
29
39
49
59
69
79
89
阳极产生气体
的体积（cm3）
2
4
7
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____________。
解析：
（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。
答案：
（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
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