高中化学综合质量检测电化学.docx
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高中化学综合质量检测电化学
高中化学——综合质量检测电化学
第Ⅰ卷(选择题,共54分)
一、选择题(每小题3分,共54分)
1.由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的主要能源。
根据下图所示的装置,判断下列说法不正确的是( ).
A.该装置中Cu极为阳极
B.当铜片的质量变化了12.8g时,a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24L
C.该装置中b极的电极反应式是:
H2+2OH--2e-===2H2O
D.该装置中a极为正极,发生氧化反应
2.铁锈的成分中含有铁的氧化物、铁的氢氧化物。
研究证明,铁器的生锈与大气中的氧气、水蒸气有关。
下列做法中最有利于减缓铁器生锈的是( ).
A.铁锅用完后用水刷洗干净其表面的油污
B.久置不用的铁刀涂抹凡士林在空气中保存
C.将铁壶盛水后保存
D.铁勺、铁铲放在阴湿处保存
3.如图所示,下列叙述正确的是( ).
A.Y为阴极,发生还原反应
B.X为正极,发生氧化反应
C.Y与滤纸接触处有氧气生成
D.X与滤纸接触处变红
4.下列有关金属的说法正确的是( ).
A.银器在空气中变暗后一定条件下被还原又会变光亮
B.当镀锌铁制品的镀层破损时,镀层不能对铁制品起保护作用
C.不锈钢不生锈是因为表面有保护膜
D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
5.有一种锂电池,用金属锂和石墨做电极材料,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.电池工做过程中,亚硫酰氯(SOCl2)被还原为Li2SO3
D.电池工做过程中,金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4∶1
6.下列叙述中,可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是( ).
A.在氧化还原反应中,甲原子失去的电子比乙原子失去的电子多
B.同价态的阳离子,甲比乙的氧化性强
C.甲能跟稀盐酸反应放出氢气而乙不能
D.将甲、乙做电极组成原电池时,甲是正极
7.下列关于实验现象的描述不正确的是( ).
A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡
B.用锌做阳极,铁片做阴极,电解氯化锌溶液,铁片表面出现一层锌
C.把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁
D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速率加快
8.我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍,依据你所掌握的电镀原理,你认为硬币制作时,钢芯应该做( ).
A.正极 B.负极 C.阳极 D.阴极
9.复习电化学知识后,某学生设计了一个“黑笔写彩字”的趣味实验。
滤纸先用某混合溶液浸湿,然后平铺在一块铂片上,右端是C、Cu两电极浸入氯化铁溶液中,电路接通后,用铅笔在滤纸上写字,会出现彩色字迹。
据此判断电极材料与反应现象均正确的是( ).
滤纸混合溶液
d极反应产物
阴极反应产物
字体颜色
A
氯化钠、无色酚酞
Fe2+
氢气
红色
B
碘化钾、淀粉
Cu2+
氢气
紫色
C
硫酸钠、无色酚酞
Fe2+
氧气
红色
D
碘化钾、淀粉
Cu2+
氢气
蓝色
10.关于如图所示装置的叙述正确的是( ).
A.甲乙装置中的锌片都做负极
B.甲乙装置中的溶液内的H+在铜片上被还原
C.甲乙装置中锌片上发生的反应都是还原反应
D.甲装置中铜片上有气泡生成,乙装置中的铜片质量减小
11.可以将反应Zn+Br2===ZnBr2设计成原电池,下列四个电极反应:
①Br2+2e-===2Br- ②2Br--2e-===Br2 ③Zn-2e-===Zn2+ ④Zn2++2e-===Zn
其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的是( ).
A.②和③ B.②和① C.③和① D.④和①
12.据报道,某海军航空站安装了一台250kW的MCFC型的燃料电池。
该电池不仅能为航空站提供电能,同时还供应水蒸气,其工作温度为600~700℃,所用的燃料是H2,电解质是熔融的K2CO3。
已知该电池的总反应式为:
2H2+O2===2H2O,正极的电极反应是:
O2+4e-+2CO2===2CO,则下列说法正确的是( ).
A.放电时,负极反应为:
H2-2e-===2H+
B.电池工作时,电解质中的CO移向电池的负极
C.该燃料电池供应1mol水蒸气时转移电子的物质的量为4mol
D.放电过程中,电池中的Na2CO3的物质的量逐渐增大
13.关于下图所示各装置的叙述中,正确的是( ).
A.装置①为原电池,总反应是:
Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+
B.装置①中,铁做负极,电极反应式为:
Fe3++e-===Fe2+
C.装置②通电一段时间后石墨Ⅱ电极附近溶液红褐色加深
D.若用装置③精炼铜,则d极为粗铜,c极为纯铜,电解质溶液为CuSO4溶液
14.将0.1L含有0.02molCuSO4和0.01molNaCl的水溶液用惰性电极电解。
电解一段时间后,某电极的质量增加了0.64g。
下列说法正确的是( ).
A.质量增加的电极为阳极
B.电解过程中电子转移数为0.02NA
C.电解过程中某电极上只有Cl2产生
D.电解过程中pH增大
15.用惰性电极分别电解下列各物质水溶液一段时间后,向剩余电解质溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前浓度的是( ).
A.AgNO3B.Na2SO4C.CuCl2D.KCl
16.如图有关电化学的图示,完全正确的是( ).
17.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,溶液中的铝离子向正极移动
C.消耗相同质量金属时,用锂做负极时,产生电子的物质的量比铝多
D.该电池可能是一种可充电的二次电池
18.用铂电极电解CuCl2与CuSO4的混合溶液(浓度均为2mol/L)50mL,当阴极析出9.6g固体时,标准状况下阳极得到的气体的体积是( ).
A.3.36LB.2.8LC.6.72LD.4.48L
第Ⅱ卷(非选择题,共46分)
二、非选择题(共46分)
19.(2009·济南模拟)某化学研究小组以铜为电极电解饱和食盐水,探究过程如下:
实验1:
如右图所示连接装置,电源接通后,与电池负极相连的铜丝上有大量气泡产生;与电池正极相连的铜丝由粗变细。
电解开始30s内,阳极附近出现白色浑浊,然后开始出现橙黄色浑浊,此时测定溶液的pH约为10。
随着沉淀量的逐渐增加,橙黄色沉淀慢慢聚集在试管底部,溶液始终未出现蓝色。
实验2:
将实验1中试管底部的橙黄色沉淀取出,分装在两支小试管中,以后的操作和现象如下:
序号
操作
现象
①
滴入稀硝酸溶液
沉淀溶解,有无色气泡产生,最终得到蓝色溶液
②
滴入稀硫酸溶液
橙黄色沉淀转变为紫红色不溶物,溶液呈现蓝色
阅读资料:
常见铜的化合物颜色如下:
物质
颜色
物质
颜色
氯化铜
固体呈棕色,浓溶液呈绿色,稀溶液呈蓝色
氢氧化亚铜(不稳定)
橙黄色
碱式氯
化铜
绿色
氢氧化铜
蓝色
氧化
砖红色或橙黄色
氯化亚铜
白色
亚铜
请回答下列问题:
(1)铜的常见正化合价为________、________,最终试管底部橙黄色沉淀的化学式为____________________________________。
(2)阴极上发生的反应为__________________;
阳极上发生的反应为______________________。
(3)写出实验2中①②的离子方程式:
①________________________________,
②________________________________。
20.海水中蕴藏着丰富的资源。
海水综合利用的流程图如下:
(1)用NaCl做原料可以得到多种产品。
①工业上由NaCl制备金属钠的化学方程式是____________________。
②实验室用惰性电极电解100mLNaCl溶液,若阴阳两极均得到112mL气体(标准状况),则所得溶液的pH为__________(忽略反应前后溶液的体积变化)。
③电解氯化钠稀溶液可制备“84”消毒液,通电时氯气被溶液完全吸收,若所得消毒液仅含一种溶质,写出相应的化学方程式______________________________。
(2)分离出粗盐后的卤水中蕴含着丰富的镁资源,经转化后可获得MgCl2粗产品。
从卤水中提取镁的步骤为:
a.将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰,并将石灰制成石灰乳;
b.将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg(OH)2沉淀;
c.在Mg(OH)2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液,再经蒸发结晶得到MgCl2·6H2O;
d.将MgCl2·6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2;
e.电解熔融的氯化镁可得到Mg。
①步骤d中的“一定条件”指的是__________,目的是____________________。
②上述提取镁的流程中,为了降低成本,减少污染,可以采取很多措施,请写出其中一点______。
③有同学认为:
步骤b后可加热Mg(OH)2得到MgO,再电解熔融的MgO制金属镁,这样可简化实验步骤,体现实验的简约性原则。
你同意该同学的想法吗?
为什么?
______________________________________________
21.如图是以铅蓄电池为电源,模拟氯碱工业电解饱和食盐水的装置图(C、D均为石墨电极)。
已知:
铅蓄电池在放电时发生下列电极反应:
负极 Pb+SO-2e-===PbSO4
正极 PbO2+4H++SO+2e-===PbSO4+2H2O
(1)请写出电解饱和食盐水的化学方程式________________________________。
(2)若在电解池中C极一侧滴酚酞溶液,电解一段时间后未呈红色,说明铅蓄电池的A极为________________极。
(3)用铅蓄电池电解1L饱和食盐水(食盐水足量、密度为1.15g/cm3)时,
①若收集到11.2L(标准状况下)氯气,则至少转移电子__________mol。
②若铅蓄电池消耗H2SO42mol,则可收集到H2的体积(标准状况下)为__________L。
③若消耗硫酸amol,电解后除去隔膜,所得溶液中NaOH的质量分数表达式为(假设氯气全部排出)________________________(用含a的代数式表达)。
22.按照下图所示接通线路,反应一段时间后,回答下列问题(假设所提供的电能可以保证电解反应的顺利进行):
(1)U形管内发生什么现象?
__________________________________________。
(2)写出有关反应的化学方程式:
A:
____________,
a:
____________________________________________,B:
____________________________________________。
(3)在a、b两烧杯中发生的现象:
____________________________________________。
(4)如果小烧杯中有0.508g碘析出,则大烧杯中负极减轻________g。
参考答案
一、选择题(每小题3分,共54分)
1.解析:
该装置的左边是燃料电池,右边是电解池。
a极为正极,发生还原反应;Cu极与电池正极连接,故为阳极;当铜片溶解了12.8g时,失去了电子12.8g÷64g/mol×2=0.4mol,于是a极上O2得到电子也是0.4mol,则消耗O2的物质的量是0.1mol,在标准状况下的体积为2.24L。
答案:
D
2.解析:
铁锅表面的油污用水刷洗掉后,铁直接与空气接触,而且铁锅刷洗后,表面有水,极易生锈;铁刀用凡士林涂抹后,使Fe与空气隔绝,可以减缓其生锈;铁器接触水,或在潮湿的空气中容易发生电化学腐蚀而生锈。
答案:
B
3.解析:
图中左边装置是以Zn、Cu为电极的原电池装置,该电池中,Zn极为负极,Cu极为正极,而右边为电解池,根据连接情况可以推知,X为阳极,发生氧化反应,Y为阴极,发生还原反应,两极的电极反应式分别为X:
4OH--4e-===2H2O+O2↑,Y:
2H++2e-===H2↑,从而可得出答案应为A。
答案:
A
4.解析:
A项,当银的化合物又变成单质银时可以变光亮。
B项,锌比铁活泼,所以镀层破损后仍与铁构成原电池做负极,铁被保护。
C项,不锈钢不生锈是因为内部结构原因而具有强的耐腐蚀能力。
D项,要使地下输油钢管不生锈,应该与外加电源的负极相连。
答案:
A
5.解析:
由电池总反应可知,Li失电子,做电池的负极,石墨做电池的正极,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-,同时在正极析出2molS,故本题正确选项为D。
答案:
D
6.解析:
A项中失电子多少不能说明失电子难易,例如Al与Na;B项中甲的阳离子氧化性强,则甲的还原性弱;C项正确;D项中甲做正极,则甲不如乙活泼。
答案:
C
7.解析:
铜、铁是两种活泼性不同的金属,稀硫酸是电解质溶液,三者共同形成原电池,铁片上发生氧化反应:
Fe-2e-===Fe2+,铜片上发生还原反应:
2H++2e-===H2↑,故A选项正确。
答案:
C
8.解析:
电镀时镍离子在钢芯上发生还原反应,故钢芯做阴极。
答案:
D
9.解析:
A项电解NaCl可在阴极使酚酞显红色,则a为阴极,产生H2,d极为正极,产物为Fe2+;B、D项电解KI可在阳极产生I2使淀粉显蓝色,则a端为阳极产生I2,阴极产生H2,d极为负极生成Cu2+;C项电解Na2SO4溶液实质为电解H2O,则a端显红色,说明a端为阴极产生H2,d端为正极生成Fe2+。
答案:
AD
10.解析:
甲为原电池,乙为电解池,锌片分别做负极与阴极,H+分别在铜片与锌片上还原,锌片上发生的分别是氧化反应与还原反应。
甲中铜片上H+被还原有气泡生成,乙中铜电极被氧化生成Cu2+,铜片质量减小。
答案:
D
11.解析:
充电时Br-被氧化,发生反应②,放电时负极Zn被氧化,发生反应③。
答案:
A
12.解析:
放电时,负极反应是H2-2e-+CO===CO2+H2O;由电池总反应知,供应1mol水蒸气时,转移电子的物质的量为2mol;放电过程中电解质Na2CO3的物质的量不变;电池工作时,电解质中的CO移向电池的负极,故B正确。
答案:
B
13.解析:
①为原电池,Fe比铜活泼,做负极,发生的反应为Fe+2Fe3+===3Fe2+;②通电后带正电的Fe(OH)3胶体移向电源负极;③精炼铜时,c为阳极,d为阴极,故c为粗铜,d为纯铜。
答案:
C
14.解析:
阴极质量增加的为Cu的质量,此时阴极转移的电子数目为×2=0.02mol;在阴极Cl-全部放电转移0.01mole-,故OH-还需放电产生O2;电解过程中由于生成H2SO4,pH减小。
答案:
B
15.解析:
若向剩余电解质溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前浓度,说明电解过程实际是电解水。
A项,电解总反应为4Ag++2H2O通电4Ag+O2↑+4H+;B项,电解总反应为2H2O通电2H2↑+O2↑;C项,电解总反应为Cu2++2Cl-通电Cu+Cl2↑;D项,电解总反应为2Cl-+2H2O通电H2↑+Cl2↑+2OH-。
答案:
B
16.解析:
A项,Cu-Zn原电池中Zn做负极,Cu做正极;B项,粗铜精炼时,粗铜做阳极,与电源正极连接,精铜做阴极,与电源负极连接;C项,铁片镀锌时,铁片做阴极,与电源负极相连,Zn做阳极,与电源正极相连;D项,验证NaCl溶液电解产物时,阴极有H2产生,可用向下排空气法收集后检验,阳极有Cl2产生,可用淀粉KI溶液检验。
答案:
D
17.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、B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;充电时为电解池,而在水溶液中Al3+不可能放电析出到电极上,所以D不正确。
答案:
D
18.解析:
阳极:
Cu2+~Cu ~2e-
64g 2mol
9.6g 0.3mol
阳极首先是Cl-失电子,但Cl-失电子数最多为2mol/L×0.05L×2×|0-(-1)|=0.2mol,产生0.1molCl2,按得失电子数相等,显然还有(0.3-0.2)mol电子是水电离的OH-失去的,由4OH-~O2~4e-,知n(O2)==0.025mol。
故阳极得到的气体的体积为(0.1+0.025)mol×22.4L/mol=2.8L。
答案:
B
二、非选择题(共46分)
19.解析:
(1)铜有+1价和+2价,据实验1的现象说明橙黄色沉淀较稳定,再结合铜的化合物的颜色知该物质应为Cu2O,而Cu2O也符合实验2中的要求。
(2)在阴极上H+放电,反应为2H++2e-===H2↑,而阳极为铜,据现象及信息知反应为Cu-e-+Cl-===CuCl↓。
(3)Cu2O与稀HNO3发生了氧化还原反应,方程为
3Cu2O+14H++2NO===6Cu2++2NO↑+7H2O,Cu2O与H2SO4反应,据反应现象知产物有CuSO4和Cu,故反应为Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O。
答案:
(1)+1 +2 Cu2O
(2)2H++2e-===H2↑
Cu+Cl--e-===CuCl↓(或Cu+OH--e-===CuOH↓)
(3)①3Cu2O+14H++2NO===6Cu2++2NO↑+7H2O
②Cu2O+2H+===Cu2++H2O+Cu
20.解析:
(1)n(OH-)=2n(H2)==0.01mol,
c(OH-)=0.01mol/0.1L=0.1mol/L,pH=13。
写制备“84”消毒液的方程式时,可将以下两个方程式相加得到:
2NaCl+2H2O通电2NaOH+Cl2↑+H2↑
2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O
(2)因为MgCl2能水解成Mg(OH)2,所以直接加热MgCl2·6H2O无法得到无水MgCl2。
为了抑制MgCl2的水解,需要在HCl气流中。
MgO是一种熔点很高的离子化合物,熔融时要耗费大量的能量,应该电解熔点相对较低的MgCl2。
答案:
(1)①2NaCl(熔融)电解2Na+Cl2↑
②13 ③NaCl+H2O电解NaClO+H2↑
(2)①在HCl气流中 抑制MgCl2水解
②电解产生的Cl2用于制取HCl气体
③不同意;因为MgO熔点很高,熔融时因耗费大量的能量而增加生产成本
21.解析:
(2)C极一侧滴酚酞不变红色,说明该极无OH-生成,C极是阳极,故A是正极。
(3)标准状况下11.2LCl2的物质的量是0.5mol,每生成1molCl2转移2mole-,故至少转移1mole-;铅蓄电池放电的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O,每消耗2molH2SO4,转移2mole-,可生成1molH2,标准状况时,H2的体积为22.4L;消耗amolH2SO4,转移amol电子,生成H2、Cl2、NaOH的物质的量分别为mol,mol,amol,故w(NaOH)=×100%。
答案:
(1)2NaCl+2H2O通电2NaOH+Cl2↑+H2↑
(2)正 (3)①1 ②22.4
③w(NaOH)=×100%
22.解析:
由图知,左边的装置为原电池,Zn为负极,Pt为正极,电解质为硫酸溶液,总方程式为Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑,因此,右边的装置为电解池。
根据电解的溶液为KCl溶液,阳极氯离子放电生成氯气,所以a烧杯中KI-淀粉溶液变蓝,反应方程式为:
2KI+Cl2===2KCl+I2,阴极氢离子放电产生氢气,同时生成氢氧根离子,因此KCl-酚酞溶液变红,b烧杯中有无色气体逸出,电解的总方程式为2KCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2KOH。
根据电子转移守恒,Zn~I2,再根据生成的碘单质的质量,可求出锌消耗的质量。
答案:
(1)左侧管内有黄绿色气体逸出,右侧管内有无色气体逸出,右侧溶液由无色变为红色
(2)Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑ 2KI+Cl2===2KCl+I2 2KCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2KOH
(3)a烧杯中溶液变蓝,b烧杯中有无色气体逸出,溶液无明显变化
(4)0.13