版化学新素养导学同步人教选修四章末综合测评3 电化学基础.docx

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版化学新素养导学同步人教选修四章末综合测评3电化学基础

章末综合测评（三）　电化学基础

（时间90分钟，满分100分）

一、选择题（本题包括16小题，每小题3分，共48分）

1．用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。

下列叙述错误的是（　　）

A．待加工铝质工件为阳极

B．可选用不锈钢网作为阴极

C．阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al

D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

C　[A对：

该电解池阳极发生的电极反应为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋

6H＋，铝化合价升高失电子，所以待加工铝质工件应为阳极。

B对，C错：

阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阴极可选用不锈钢网作电极。

D对：

电解质溶液中的阴离子向阳极移动。

]

2．支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。

下列有关表述不正确的是

（　　）

A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

C　[A项，外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，正确；B项，被保护的钢管桩作阴极，高硅铸铁作阳极，电解池中外电路电子由阳极流向阴极，即从高硅铸铁流向钢管桩，正确；C项，高硅铸铁为惰性辅助阳极，其主要作用是传递电流，而不是作为损耗阳极，错误；D项，保护电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流，应根据环境条件变化进行调整，正确。

]

3．我国某大城市近几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＋

B　[酸性条件下发生的电化学腐蚀是析氢腐蚀，其正极反应为2H＋＋2e－===H2↑。

]

4．某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置。

下列有关说法中正确的是（　　）

A．该原电池的正极反应是：

Zn－2e－===Zn2＋

B．左烧杯中溶液的红色逐渐褪去

C．该电池铂电极上有气泡出现

D．该电池总反应为：

3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋

B　[正极是得电子的反应，A错误；左烧杯中的电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，B正确、C错误；因为在金属活动性顺序中铁排在H的前面，在酸性溶液中不会生成Fe，D错误。

]

5．下列叙述正确的是（　　）

A．铜、铁和FeCl3溶液形成的原电池，铜极放出氢气

B．电解硫酸钠溶液就是电解水，电解后溶液pH升高

C．铁锅生锈的正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应为2H＋＋2e－===H2↑

C　[A项，铜、铁和FeCl3溶液形成的原电池，铜作正极，电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，错误；B项，电解硫酸钠溶液，实质电解水，阳极生成氧气，阴极生成氢气，溶液呈中性，溶液pH不变，错误；C项，铁锅生锈，发生吸氧腐蚀，正极电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正确；D项，电解饱和食盐水时阳极发生氧化反应，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，错误。

]

6．21世纪是钛的世纪。

在800～1000℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示。

下列叙述正确的是（　　）

A．a为电源的正极

B．石墨电极上发生还原反应

C．阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－

D．每生成0.1molTi，转移0.2mol电子

C　[由O2－的移动方向可知，b为电源正极，A错误；石墨电极作阳极，发生氧化反应，B错误；每生成0.1molTi，转移0.4mol电子，D错误。

]

7．在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多金属腐蚀现象。

现通过如图所示装置进行实验探究。

下列说法正确的是（　　）

A．用图Ⅰ所示装置进行实验，为了更快、更清晰地观察到导管中液柱上升，可用酒精灯加热具支试管

B．图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图，图Ⅱ所示装置的正极材料是铁

C．铝制品表面出现白斑的原理可以通过图Ⅲ所示装置进行探究，Cl－由活性炭向铝箔表面迁移，并发生电极反应：

2Cl－－2e－===Cl2↑

D．图Ⅲ所示装置的总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al（OH）3，生成的Al（OH）3进一步脱水形成白斑

D　[具支试管内气体受热压强增大，不能更快更清晰地观察到液柱上升，A错误；铁作负极，B错误；铝箔表面发生电极反应Al－3e－===Al3＋，C错误。

]

8．在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。

下列说法不正确的是（　　）

A．X是电源的负极

B．阴极的电极反应式是H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－

C．总反应可表示为H2O＋CO2

H2＋CO＋O2

D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1

D　[阴极生成H2或CO，阳极产生O2，二者物质的量比为2∶1。

]

9．一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。

下列叙述错误的是（　　）

A．Pd电极b为阴极

B．阴极的反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3

C．H＋由阳极向阴极迁移

D．陶瓷可以隔离N2和H2

A　[Pd电极b上是氢气发生氧化反应，Pd电极b为阳极，A错误。

Pd电极a为阴极，N2发生还原反应，N2＋6H＋＋6e－===2NH3，B正确。

阳离子向阴极移动，C正确。

陶瓷隔离N2和H2，使之分别在阴极、阳极放电，D正确。

]

10．最近浙江大学成功研制出具有较高能量密度的新型铝—石墨烯（Cn）电池（如图）。

该电池分别以铝、石墨烯为电极，放电时，电池中导电离子的种类不变。

已知能量密度＝电池容量（J）÷负极质量（g）。

下列分析正确的是（　　）

A．放电时，Cn（石墨烯）为负极

B．放电时，Al2Cl

在负极转化为AlCl

C．充电时，阳极反应为4Al2Cl

＋3e－===Al＋7AlCl

D．以轻金属为负极有利于提高电池的能量密度

D　[该电池以铝、石墨烯为电极，放电时铝为负极，Cn（石墨烯）为正极，A项错误；放电时负极上Al发生氧化反应，根据放电时电池中导电离子的种类不变，可知负极上发生反应：

Al－3e－＋7AlCl

===4Al2Cl

，AlCl

在负极转化为Al2Cl

，B项错误；充电时，阳极发生失电子的氧化反应，C项错误；根据能量密度＝电池容量（J）÷负极质量（g），以轻金属为负极，负极质量小，有利于提高电池的能量密度，D项正确。

]

11．近来科学家研制了一种新型的乙醇电池（DEFC），它用磺酸类质子作溶剂，在200℃左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更加安全。

电池总反应式为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，下列说法不正确的是（　　）

A．C2H5OH在电池的负极上参加反应

B．1mol乙醇被氧化转移6mol电子

C．在外电路中电子由负极沿导线流向正极

D．电池正极的电极反应为4H＋＋O2＋4e－===2H2O

B　[乙醇电池的电极反应，正极：

3O2＋12H＋＋12e－===6H2O，负极：

C2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，所以1mol乙醇在负极被氧化时转移电子12mol，外电路中电子沿导线由负极流向正极。

]

12．通过加入适量乙酸钠，设计成微生物电池可以将废水中的氯苯转化为苯而除去，其原理如图所示。

下列叙述正确的是（　　）

A．b极为正极，发生还原反应

B．一段时间后b极区电解液的pH减小

C．H＋由a极穿过质子交换膜到达b极

D．a极的电极反应式为

－e－===Cl－＋

B　[原电池工作时，正极上发生得电子的还原反应即：

4

＋8e－＋4H＋===4Cl－＋4

，则a为正极，b为负极，反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，A、C、D错误；由电极方程式可知当转移8mol电子时，正极消耗4molH＋，负极生成7molH＋，则处理后的废水pH降低，B正确。

]

13．用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。

下列有关说法错误的是（　　）

A．通电后阴极区附近溶液pH会增大

B．阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

C．纯净的KOH溶液从b出口导出

D．K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区

D　[阴极的反应式为2H＋＋2e－===H2↑，氢离子来自于水的电离，所以剩余了水电离的氢氧根离子，溶液的pH升高，A正确；阳极是溶液的氢氧根离子失电子，反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，B正确；左侧溶液中氢氧根离子转化为氧气，多余的钾离子透过阳离子交换膜进入右侧；右侧水电离的氢离子转化为氢气，剩余大量水电离的氢氧根离子，加上透过交换膜过来的钾离子，使右侧溶液中氢氧化钾的浓度增大，所以纯净的KOH溶液从b出口导出，C正确；阳离子应该向阴极移动，所以K＋通过交换膜从阳极区移向阴极区，D错误。

]

14．金钒电池以惰性材料作电极，在电解质溶液中发生的总反应为VO2＋（蓝色）＋H2O＋V3＋（紫色）

VO

（黄色）＋V2＋（绿色）＋2H＋

下列说法正确的是（　　）

A．当电池放电时，VO

被氧化

B．放电时，负极反应式为VO

＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O

C．充电时，阳极附近溶液由绿色逐渐变为紫色

D．放电过程中，正极附近溶液的pH变大

D　[当电池放电时，VO

→VO2＋，V元素的化合价由＋5价变为＋4价，VO

被还原，故A错误；放电时，负极失电子，负极反应式为V2＋－e－===V3＋，故B错误；充电时，阳极发生氧化反应，VO2＋→VO

，阳极附近溶液由蓝色逐渐变为黄色，故C错误；放电过程中，正极反应式为VO

＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，正极附近溶液的pH变大，故D正确。

]

15．用惰性电极分别电解下列各电解质的水溶液，一段时间后（设电解质足量），向电解后溶液中加（通）入适量原电解质，可以使溶液恢复到电解前的浓度的是（　　）

A．Cu（NO3）2　　　　　　　B．K2SO4

C．HClD．NaOH

C　[电解硝酸铜得到的产物是氧气和铜，要使溶液恢复到电解前的浓度，应加氧化铜而不是硝酸铜，A错误；电解硫酸钾溶液得到的产物是氢气和氧气，要使溶液恢复到电解前的浓度，应加水，B错误；电解HCl溶液，得到的产物是氢气和氯气，要使溶液恢复到电解前的浓度，应通HCl，与原电解质相同，C正确；电解氢氧化钠溶液，得到的产物是氢气和氧气，要使溶液恢复到电解前的浓度，应加水，D错误。

]

16．新型NaBH4/H2O2燃料电池（DBFC）的结构如图。

该电池总反应方程式为NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O，下列有关说法正确的是（　　）

A．电池正极区的电极反应为BH

＋8OH－－8e－===BO

＋6H2O

B．电极B为负极，纳米MnO2层的作用是提高原电池的工作效率

C．放电过程中，Na＋从正极区向负极区迁移

D．在电池反应中，每消耗1L6mo1·L－1H2O2溶液，理论上流过电路中的电子数为12NA

D　[根据图示知，B电极上H2O2得电子生成OH－，所以B电极是正极，发生的反应为H2O2＋2e－===2OH－，故A、B错误；放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以Na＋从负极区向正极区迁移，故C错误；在电池反应中，每消耗1L6mol·L－1H2O2溶液，消耗H2O2的物质的量为6mol，根据H2O2＋2e－===2OH－知，理论上流过电路中的电子数为6mol×2×NAmol－1＝12NA，故D正确。

]

二、非选择题（本题包括5小题，共52分）

17．（10分）某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。

按照实验步骤依次回答下列问题：

（1）导线中电子流向为________（用a、b表示）。

（2）写出装置中锌电极上的电极反应式：

_____________________________。

（3）若装置中铜电极的质量增加0.64g，则导线中转移的电子数目为________。

（4）装置中盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K＋、Cl－的移动方向表述正确的是________。

A．盐桥中的K＋向左侧烧杯移动、Cl－向右侧烧杯移动

B．盐桥中的K＋向右侧烧杯移动、Cl－向左侧烧杯移动

C．盐桥中的K＋、Cl－都向左侧烧杯移动

D．盐桥中的K＋、Cl－几乎不移动

（5）若ZnSO4溶液中含有杂质Cu2＋，会加速Zn电极的腐蚀，还可能导致电流在较短时间内衰减。

欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________（填代号）。

A．NaOH　　　　　　B．Zn

C．FeD．H2SO4

[详细分析]　在该原电池中负极为Zn，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极为铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，当铜电极增加0.64g时，转移电子（由a到b）为

×6.02×1023mol－1×2＝1.204×1022个，盐桥中K＋向正极区（右侧烧杯）移动，Cl－向负极区（左侧烧杯）移动。

除去ZnSO4中的杂质Cu2＋，且不引入新的杂质，所以可选择Zn，发生的反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，过量的Zn及生成的Cu可通过过滤除去。

[答案]　

（1）由a到b（或a→b）　

（2）Zn－2e－===Zn2＋

（3）1.204×1022个（或0.02NA）　（4）B　（5）B

18．（10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－）。

　　　　　图1　　　　　　图2

（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________（填字母）。

a．CuOb．Cu（OH）2

c．CuCO3d．Cu2（OH）2CO3

[详细分析]　

（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B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。

[答案]　

（1）正极　CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O

（2）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　1　ac

19．（10分）如图装置中，b电极用金属M制成，a、c、d为石墨电极，接通电源，金属M沉积于b极，同时a、d电极上产生气泡。

试回答：

（1）a为________极，c极的电极反应式为______________________________。

（2）电解开始时，在B烧杯的中央，滴几滴淀粉溶液，你能观察到的现象是：

_________________________________________________________________，

电解进行一段时间后，罩在c极上的试管中也收集到了气体，此时c极上的电极反应为________。

（3）当d极上收集到44.8mL气体（标准状况）时停止电解，a极上放出了________mol气体，若b电极上沉积金属M的质量为0.432g，则此金属的摩尔质量为________。

（4）电解停止后加蒸馏水使A烧杯中的溶液体积仍为200mL，取这种溶液加入到25.0mL0.100mol·L－1HCl溶液中，当加入31.25mL溶液时刚好沉淀完全。

试计算：

电解前A烧杯中MNO3溶液的物质的量浓度为________。

[详细分析]　

（1）由题意知b极：

M＋＋e－===M，故b极为阴极，a极为阳极；则c极为阳极，电极反应为：

2I－－2e－===I2。

（2）由于c极产生I2，故c极附近溶液首先变蓝，d极反应：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，无I2生成，故d极附近无现象；当c极I－放电完全后，OH－放电：

2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。

（3）a极反应：

2H2O－4e－===O2↑＋4H＋（或4OH－－4e－===O2↑＋2H2O），d极反应：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－（或2H＋＋2e－===H2↑），由得失电子守恒知2H2～O2，n（O2）＝

n（H2）＝

×

＝1×10－3mol；m（M）＝0.432g，n（M）＝n（e－）＝4×10－3mol，则M（M）＝

＝108g·mol－1。

（4）电解后c（AgNO3）＝

＝0.08mol·L－1，n（Ag＋）＝0.08mol·L－1×0.2L＝0.016mol，电解前c（AgNO3）＝

＝

0.1mol·L－1。

[答案]　

（1）阳　2I－－2e－===I2

（2）c极附近的溶液首先变为蓝色　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

（3）0.001　108g/mol

（4）0.1mol·L－1

20．（10分）如图，p、q为直流电源两极，A由＋2价金属单质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产生气泡。

试回答：

（1）p为________极，A极发生________反应。

（2）C为________极，试管里收集到的气体是________；

D为________极，试管里收集到的气体是________。

（3）C极的电极方程式是__________________________________________。

（4）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”）。

（5）当电路中通过0.004mol电子时，B电极上沉积金属X为0.128g，则此金属的摩尔质量为________。

[详细分析]　

（1）接通电源，X沉积于B极，说明B为阴极，则A为阳极，故q为负极，p为正极，A上发生氧化反应。

（2）H2SO4电解池中，C为阳极，C试管内得O2，D为阴极，D试管内得H2。

（4）A极：

X－2e－===X2＋，B极：

X2＋＋2e－===X，两极附近溶液的pH不变。

（5）设X的摩尔质量为Mg·mol－1，则

X2＋　＋　2e－　===　X

2molMg

0.004mol0.128g

解得M＝64。

[答案]　

（1）正　氧化　

（2）阳　O2　阴　H2

（3）2H2O－4e－===O2↑＋4H＋

（4）不变　（5）64g·mol－1

21．（12分）某化学兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。

当闭合该装置的开关时，观察到电流表的指针发生了偏转。

请回答下列问题：

（1）甲池为________（填“原电池”“电解池”或“电镀池”），通入CH3OH电极的电极反应为__________________________________________________。

（2）乙池中A（石墨）电极的名称为________（填“正极”“负极”或“阴极”“阳极”），总反应为____________________________________________。

（3）当乙池中B极质量增加5.4g时，甲池中理论上消耗O2的体积为________mL（标准状况），丙池中________（填“C”或“D”）极析出________g铜。

（4）若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，开关闭合一段时间后，甲中溶液的pH将________（填“增大”“减小”或“不变”，下同），丙中溶液的pH将________。

[详细分析]　

（1）甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应为CH3OH＋8OH－－6e－===CO

＋6H2O。

（2）乙池中为用惰性电极电解AgNO3溶液，A极与通入O2的电极（正极）相连，故A极为阳极，总反应为4AgNO3＋2H2O

4Ag＋O2↑＋4HNO3

（3）根据各电极上转移的电子数相同，则n（Ag）＝4n（O2）＝2n（Cu），故V（O2）＝

×

×22.4L＝0.28L＝280mL，m（Cu）＝

×

×64g＝1.6g。

（4）若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据丙中总反应2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑可知，溶液pH增大，而甲中总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，溶液pH减小。

[答案]　

（1）原电池　CH3OH＋8OH－－6e－===CO

＋6H2O

（2）阳极　4AgNO3＋2H2O

4Ag＋O2↑＋4HNO3

（3）280　D　1.6　（4）减小　增大