学年高二化学人教版选修4 第4章 电化学基础单元测试题.docx
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学年高二化学人教版选修4第4章电化学基础单元测试题
第四章 水平测试
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟。
第Ⅰ卷（选择题，共48分）
一、选择题（本题包括16个小题，每小题仅有一个选项符合题意，每小题3分，共48分）
1．2015年贺岁银质纪念币为中华人民共和国法定货币，面额3元。
很多纪念金币材料为钢芯镀金，根据你所掌握的电镀原理，你认为制作这种金纪念币时，钢芯应作（ ）
A．正极B．负极C．阳极D．阴极
答案 D
解析 电镀时，待镀金属制品作阴极，镀层金属作阳极，在钢芯上镀金，故钢芯应作阴极。
2．下列反应可以设计成原电池的是（ ）
①CaO＋H2O===Ca（OH）2②Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑③2H2O===2H2↑＋O2↑④NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3⑤Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu（NO3）2⑥Fe＋2FeCl3===3FeCl2
A．①②④⑤⑥B．②③⑤⑥
C．②⑤⑥D．全部
答案 C
解析 能设计成原电池的反应要满足两点：
反应能自发进行；反应是氧化还原反应。
①④是非氧化还原反应，③不能自发进行，②⑤⑥满足以上两点要求。
故正确答案为C。
3．下列对四个常用电化学装置的叙述中，正确的是（ ）
A．图Ⅰ所示电池中，MnO2的作用是催化剂
B．图Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大
C．图Ⅲ所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2＋浓度始终不变
D．图Ⅳ所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中被还原为Ag
答案 D
解析 A项，图Ⅰ所示电池中，MnO2的作用是氧化剂；B项，图Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断减小；C项，图Ⅲ所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2＋浓度降低。
4．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．用铜导线替换盐桥，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
答案 D
解析 根据原电池工作原理，电子由负极（Cu）沿导线流向正极（Ag），盐桥中的阴阳离子分别向两极移动，使电解质溶液呈电中性；正极（Ag）反应式为Ag＋＋e－===Ag，负极（Cu）反应式为Cu－2e－===Cu2＋；总反应式为Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，与将Cu片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应相同。
5．相同材质的铁在如图中各情形下最不易被腐蚀的是（ ）
答案 C
解析 在A、B、D中铁都作原电池的负极，加快了腐蚀，而在C中表面上的铜镀层，对铁起到了保护作用。
6．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则（ ）
A．电流方向：
电极Ⅳ→A→电极Ⅰ
B．电极Ⅰ发生还原反应
C．电极Ⅱ逐渐溶解
D．电极Ⅲ的电极反应：
Cu2＋＋2e－===Cu
答案 A
解析 首先应根据图示判断左边两池通过盐桥构成原电池，产生电流对右边硫酸铜溶液进行电解（相当于精炼铜）。
电极Ⅰ为负极，电极Ⅱ为正极，所以电流方向：
电极Ⅳ→A→电极Ⅰ（电流方向与电子流动方向相反），A正确；电极Ⅰ上铝失电子发生氧化反应，B错误；电极Ⅱ上有铜析出，C错误；电极Ⅲ和Ⅳ构成电解池，其中的电极Ⅲ为阳极，电极反应：
Cu－2e－===Cu2＋，D错误。
7．用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的一组是（ ）
组号
X
Y
Z
W
A
C
Fe
NaCl
H2O
B
Pt
Cu
CuSO4
CuSO4溶液
C
C
C
H2SO4
H2O
D
Ag
Fe
AgNO3
AgNO3晶体
答案 C
解析 电解NaCl溶液时，2NaCl＋2H2O
2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，显然加H2O不能恢复到电解前的状态，应通入适量HCl气体；电解CuSO4溶液时，SO
物质的量没变，加CuSO4溶液也不能复原；电解H2SO4实质是电解水，再加入适量水，可使H2SO4溶液复原；Ag作阳极、Fe作阴极电解AgNO3溶液，实质是Fe镀银，AgNO3溶液浓度不变，不需加AgNO3晶体。
8．结合下图判断，下列叙述正确的是[Fe2＋与K3Fe（CN）6反应产生蓝色沉淀]（ ）
A．Ⅰ是验证牺牲阳极的阴极保护法的实验装置
B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应式均是Fe－2e－===Fe2＋
C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应式均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3Fe（CN）6溶液，均有蓝色沉淀
答案 A
解析 金属的活泼性：
Zn>Fe>Cu，故Ⅰ中锌作负极，铁作正极，电解质溶液呈中性，锌发生吸氧腐蚀，铁被保护，负极反应式是Zn－2e－===Zn2＋，属于牺牲阳极的阴极保护法，A正确；Ⅱ中铁作负极，电解质溶液呈酸性，铁发生析氢腐蚀，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，因为Ⅰ中铁被保护，溶液中无Fe2＋，故加入少量K3Fe（CN）6溶液，无蓝色沉淀产生，B、C、D错误。
9．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是（ ）
A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B．图b中，开关由M改置于N时，Cu Zn合金的腐蚀速率减小
C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大
D．图d中，Zn MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
答案 B
解析 图a中，铁棒发生化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，A项错误；图b中开关由M置于N，Cu Zn作正极，腐蚀速率减小，B项正确；图c中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt上放出，C项错误；图d中干电池自放电腐蚀主要是由Zn和NH4Cl糊状物发生化学反应引起的，D项错误。
10．将下图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是（ ）
A．Cu电极上发生还原反应
B．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动
C．片刻后甲池中c（SO
）增大
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
答案 A
解析 K闭合后，Zn作原电池的负极，Cu作原电池的正极，Cu电极上发生还原反应；B项电子流向是负极到正极，但a→b这一环节是在溶液中，是离子导电，电子并没沿此路径流动；C项中盐桥中的Cl－移向甲池而不是SO
，故SO
浓度基本保持不变；D选项中滤纸a点是阴极，H＋放电，OH－增多，显碱性，滤纸a点变红色。
11．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，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 石墨作阴极，阴极上是溶液中的H＋反应，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A项正确；由电解总反应可知，Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B项错误；阳极与电源的正极相连，C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项错误。
12.如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中。
下列分析正确的是（ ）
A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－―→H2↑
B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高
C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法
D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001mol气体
答案 B
解析 K1闭合时，装置为原电池，Fe为负极，反应式为Fe－2e－===Fe2＋，C为正极，电极反应为：
O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故石墨棒周围溶液pH升高，A错误，B正确；K2闭合时，装置为电解池，Fe为阴极被保护，属于外加电流的阴极保护法，C错误；电解饱和食盐水时，当电路中通过0.002mol电子时，阴、阳极分别产生0.001mol的H2和Cl2，D错误。
13．“天宫一号”飞行器在太空工作期间必须有源源不断的电源供应。
其供电原理是：
白天太阳能帆板发电，将一部分电量直接供给天宫一号，另一部分电量储存在镍氢电池里，供黑夜时使用。
镍氢电池放电时的总反应原理为MH＋NiOOH===M＋Ni（OH）2（M为氢化物电极的储氢金属，也可看作H2直接参加反应）。
下列说法正确的是（ ）
A．充电时阴极区电解质溶液pH降低
B．在使用过程中此电池要不断补充水
C．放电时NiOOH在电极上发生氧化反应
D．充电时阳极反应为Ni（OH）2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O
答案 D
解析 放电时，Ni元素化合价降低，发生还原反应，故C错误；充电时，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阳极反应为Ni（OH）2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O，阴极区电解质溶液pH升高，故A错误，D正确；总反应过程中无H2O消耗，故B错误。
14.铝表面在空气中天然形成的氧化膜耐磨性和抗蚀性不够强。
控制一定的条件，用如图所示的电化学氧化法，可在铝表面生成坚硬的氧化膜。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．阴极上有金属铝生成
B．电极A为石墨，电极B为金属铝
C．OH－在电极A上放电，有氧气生成
D．阳极的电极反应式为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
答案 D
解析 电解液为硫酸溶液，阴极上H＋放电，故阴极产物为氢气，A项错误；Al→Al2O3，发生氧化反应，故电源正极连接的是金属铝，即电极A为金属铝，电极B为石墨，B项错误；电极A上Al发生氧化反应，C项错误，D项正确。
15．不久前，某海军航空站安装了一台250kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600～700℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应为2H2＋2CO
－4e－===2H2O＋2CO2，则下列推断中正确的是（ ）
A．正极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B．该电池的电极没有参加反应
C．电池供应1mol水蒸气，转移的电子数为4mol
D．O2从正极通入，发生氧化反应
答案 B
解析 由总反应式减去负极反应式得正极反应式O2＋2CO2＋4e－===2CO
，A项错误；燃料电池电极本身不参加反应，B项正确；由总反应式可知，电池供应1mol水蒸气，转移的电子数为2mol，C项错误；该电池为氢氧燃料电池，负极是H2发生氧化反应，正极是O2发生还原反应，D项错误。
16.用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。
下列说法不正确的是（ ）
A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．阳极的电极反应式：
Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
C．阴极的电极反应式：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．除去CN－的反应：
2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
答案 D
解析 由题意可知，废水中含有CN－、Cl－，溶液呈碱性，阳极产生ClO－，所以电解池中阳极应该是Cl－失电子，阳极不是活性电极，A正确；由题意可知阳极是Cl－失电子生成ClO－，又在碱性环境下，所以电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，B正确；阴极是H2O得电子发生还原反应，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C正确；因为是碱性环境，所以在反应物中不可能出现H＋，正确的离子方程式为5ClO－＋2CN－＋H2O===5Cl－＋2CO2↑＋N2↑＋2OH－，D错误。
第Ⅱ卷（非选择题，共52分）
二、非选择题（本题包括4个小题，共52分）
17．（13分）依据氧化还原反应2Ag＋（aq）＋Cu（s）===Cu2＋（aq）＋2Ag（s）设计的原电池如图所示。
请回答下列问题：
（1）电极X的材料是________，电解质溶液Y是________溶液。
（2）银电极为电池的________极，发生的电极反应为________。
X电极上发生的电极反应为____________________________________。
（3）外电路中的电子是从________电极流向________电极。
答案
（1）CuAgNO3
（2）正Ag＋＋e－===Ag Cu－2e－===Cu2＋（3）X（Cu）Ag
解析 该原电池的电池总反应为2Ag＋（aq）＋Cu（s）===Cu2＋（aq）＋2Ag（s），由此可知X极是铜，作负极，银作正极，Y应是AgNO3溶液。
电子从电池的负极经导线流向正极，即从铜电极流向银电极。
18．（13分）某研究小组对铁生锈进行研究。
（1）甲同学设计了A、B、C三组实验（如上图），探究铁生锈的条件。
经过较长时间后，甲同学观察到的现象是：
A中铁钉生锈；B中铁钉不生锈；C中铁钉不生锈。
①通过上述实验现象分析，可得出铁生锈的外部条件是____________________________；
②铁钉发生电化学腐蚀的正极电极反应式为_____________；
③实验B所用的水要经过________处理；植物油的作用是______________________________________________________；
④实验C中碱石灰的作用是___________________________。
（2）乙同学为了达到同样目的，设计了实验D（如图），发现一段时间后，试管中的液面升高，其原因是____________________，该实验________（填“能”或“不能”）说明水对铁钉生锈产生影响。
答案
（1）①有水（或电解质溶液）和氧气（或空气）
②O2＋2H2O＋4e－===4OH－
③煮沸 隔绝空气（或防止氧气与铁接触）
④吸收水蒸气（或干燥或保持试管内干燥环境）
（2）铁的腐蚀要吸收氧气（或氧气参与反应或消耗了氧气）使气体体积减小 不能
解析
（1）①铁生锈的外部条件是金属要和空气中的水以及氧气接触；②铁钉发生电化学腐蚀，负极上铁为活泼金属，易失去电子而被氧化，正极上是氧气发生得电子的反应O2＋2H2O＋4e－===4OH－；③水中溶解有一定的空气，煮沸可以将空气排出，植物油和水是互不相溶的，它的作用是隔绝空气中的氧气；④碱石灰能吸水，它的作用是吸收空气中的水蒸气。
（2）铁生锈会消耗氧气，这样会使试管内压强低于大气压，不能证明水对铁钉生锈产生影响。
19．（13分）历史上铝制饭碗曾被法国皇帝当作富有的象征，但现在各种铝制品已走进寻常百姓家，这得益于电解法冶炼铝技术的发明。
（1）现代工业在1273K的温度下电解熔融氧化铝（熔点2323K）与冰晶石（Na3AlF6）的混合物，可得到金属铝与氧气。
阴极上的电极反应式为____________，其中冰晶石的作用可能是________。
a．作催化剂
b．作熔剂以降低氧化铝的熔化温度
c．作电解质增强导电性
（2）为使铝制品经久耐用，现代工业生产中常对铝材进行表面处理，具体过程通常为：
①铝材脱脂：
先用碱液洗涤，然后水洗，以除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗过程中常有气泡产生，原因是_________________（用离子方程式表示）。
②电解氧化：
以铝材为阳极，在稀硫酸中进行电解，铝材表面形成氧化膜，则阳极的电极反应式为________________，电解过程中必须使电解质溶液的pH保持相对稳定的原因是__________________。
答案
（1）Al3＋＋3e－===Alb
（2）①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO
＋3H2↑
②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋铝、氧化铝均能与强酸强碱溶液反应，pH过大或过小均会导致它们溶解
解析
（1）电解过程中Al3＋在阴极上得到电子转化为Al；因Al2O3的熔化温度很高，故冰晶石的作用就是降低氧化铝的熔化温度。
（2）碱洗过程中，有少量的铝单质与碱液反应而生成H2；电解中，铝失去电子转化为Al2O3，由此知有H2O参加电极反应，故还有H＋生成。
20．（13分）为了探究原电池和电解池的工作原理，某研究性学习小组分别用下图所示的装置进行实验。
据图回答问题。
Ⅰ.用图甲所示装置进行第一组实验时：
（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是__________（填字母）。
A．石墨 B．镁 C．银 D．铂
（2）实验过程中，SO
__________（填“从左向右”“从右向左”或“不”）移动；滤纸上能观察到的现象是____________________。
Ⅱ.该小组同学用图乙所示装置进行第二组实验时发现，两极均有气体产生，且Y极处溶液逐渐变成紫红色；停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。
查阅资料知，高铁酸根（FeO
）在溶液中呈紫红色。
请根据实验现象及所查信息，回答下列问题：
（3）电解过程中，X极处溶液的pH__________（填“增大”“减小”或“不变”）。
（4）电解过程中，Y极电极反应式为____________________。
（5）电解进行一段时间后，若在X极收集到672mL气体，Y电极（铁电极）质量减小0.28g，则在Y极收集到气体为__________mL（均已折算为标准状况时气体体积）。
（6）K2FeO4 Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电池反应总反应式为2K2FeO4＋3Zn===Fe2O3＋ZnO＋2K2ZnO2，该电池正极发生的电极反应式为____________________。
答案 Ⅰ.
（1）B
（2）从右向左 滤纸上有蓝色沉淀产生（答出“蓝色沉淀”或“蓝色斑点”即可）
Ⅱ.（3）增大
（4）Fe－6e－＋8OH－===FeO
＋4H2O、
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
（5）168
（6）2FeO
＋6e－＋5H2O===Fe2O3＋10OH－
解析 Ⅰ.
（1）图中装置中左边为原电池，Zn作负极，Cu作正极，Mg比Zn活泼，代替Cu连接后电极将发生改变。
（2）原电池中，阴离子向负极移动，所以SO
从右向左移动。
右边为电解池，阳极铜失电子生成Cu2＋，遇OH－生成蓝色沉淀。
Ⅱ.（3）图乙装置为电解池，X极为阴极，H2O中的H＋得电子，pH增大。
（4）图乙装置中右边为阳极，根据题中所给现象判断分别是Fe失电子生成FeO
和OH－失电子生成O2，再根据氧化还原反应配平电极反应式。
（5）X电极得到H20.03mol，Y电极Fe减少0.005mol，根据阴、阳极得失电子守恒，可以计算出阳极OH－失去0.03mol电子，产生0.0075molO2，即为标准状况下168mL的O2。
（6）该电池中，Zn作负极，电极反应式为3Zn＋10OH－－6e－===ZnO＋2ZnO
＋5H2O，用总反应式减去负极的电极反应式可得正极的电极反应式。
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