高中化学第4章电化学基础学业质量标准检测新人教版选修4.docx

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高中化学第4章电化学基础学业质量标准检测新人教版选修4

教学课件

第4章电化学基础

（90分钟，100分）

一、选择题（本题包括17个小题，每小题3分，共51分）　　　　

1．下列过程需要通电后才可以发生或进行的是

（　B　）

①电离　②电泳　③电解　④电镀　⑤电化学腐蚀

A．①②B．②③④

C．②③④⑤D．全部

解析：

电解质溶于水即可发生电离，不需要通电；电化学腐蚀的实质是发生原电池反应，是化学能转变为电能的自发反应，也不需要通电。

2．下列叙述中，正确的是

（　B　）

①电解池是将化学能转变成电能的装置

②原电池是将电能转变成化学能的装置

③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化

④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现

⑤电镀过程相当于金属的“迁移”，可视为物理变化

A．①②③④B．③④

C．③④⑤D．④

解析：

①、②正好相反了，③、④正确，⑤中电镀是特殊形式的电解，仍然是化学变化。

3．用石墨棒作电极，电解下列物质的水溶液，实质上与电解水一致的是

（　A　）

A．NaOHB．NaCl

C．CuSO4D．CuCl2

解析：

B项中电解NaCl溶液生成NaOH、H2、Cl2。

C项中电解CuSO4溶液生成Cu、O2、H2SO4。

D项中电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2。

4．某同学为了使反应2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑能进行，设计了如下所示的四个实验方案，你认为可行的方案是

（　C　）

解析：

由题意知，以盐酸作电解质溶液，Ag作阳极，设计成电解池可实现该反应。

5．选用下列试剂和电极：

稀H2SO4、Fe2（SO4）3溶液、Fe、Cu、Zn，组成右图所示的原电池装置（只有两个电极），观察到电流计Ⓖ的指针均明显转偏，则其可能的组合共有

（　D　）

A．3种B．4种

C．5种D．6种

解析：

电极的组合有三种：

Fe—Cu、Zn—Fe、Zn—Cu，三种组合都能与两种电解质溶液发生自发的氧化还原反应，选D。

6．在铁制品上镀上一定厚度的铜层，以下电镀方案中正确的是

（　D　）

A．铜作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Fe2＋

B．铜作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Cu2＋

C．铜作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Fe3＋

D．铜作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Cu2＋

解析：

在铁上镀铜，则要求铜在阳极，铁在阴极，电解质溶液含Cu2＋，D项符合题意。

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　）

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＋

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＋。

8．“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，也可看做H2直接参加反应）。

下列说法正确的是

（　D　）

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

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。

正反应过程中无H2O消耗，故B错误。

9．下列叙述正确的是

（　C　）

A．电镀时，通常把待镀的金属制品作阳极

B．氯碱工业上电解的是熔融的NaCl

C．氢氧燃料电池（酸性电解质）中O2通入正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O

D．下图中电子由Zn极移向Cu极，盐桥中的Cl－移向CuSO4溶液

解析：

电镀时镀件应该作阴极，A项错误；氯碱工业上电解的是饱和NaCl溶液，B项错误；盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液，D项错误。

10．如图所示，铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里，电流计中有电流通过，则下列说法正确的是

（　A　）

A．锌片是负极B．两个铜片上都发生氧化反应

C．石墨是阴极D．两个番茄都形成原电池

解析：

左侧Cu、Zn与番茄汁构成原电池，锌片是负极，发生氧化反应，铜片是正极，发生还原反应，A项正确、B项错误；右侧为电解池，Cu为阴极，石墨为阳极，C、D项错误。

11．用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示。

下列说法中正确的是

（　C　）

A．燃料电池工作时，正极反应：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．a极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出

C．a极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出

D．a、b两极均是石墨时，在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等

解析：

酸性燃料电池工作时，正极反应：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O，A错误；a极是铁，b极是铜时，a极上铁发生氧化反应逐渐溶解，b极上Cu2＋发生还原反应有铜析出，B错误；a极是粗铜，b极是纯铜时，a极上发生氧化反应，粗铜溶解，b极上Cu2＋发生还原反应，有铜析出，C正确；a、b两极均是石墨时，根据电子守恒，a极上产生的O2与电池中消耗的H2的体积比为1∶2，D错误。

12．电解100mL含c（H＋）＝0.03mol·L－1的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是

（　C　）

A．0.10mol·L－1Ag＋　　B．0.02mol·L－1Zn2＋

C．0.20mol·L－1Cu2＋D．0.20mol·L－1Pb2＋

解析：

根据离子的放电顺序可知，当电路中通过0.04mol的电子时，能析出金属的只有选项A和C，根据Ag＋＋e－===Ag和Cu2＋＋2e－===Cu可知，当电路中通过0.04mol电子时，0.01molAg＋不足，完全析出，0.02molCu2＋恰好完全析出，故析出金属的物质的量分别为0.01mol的Ag和0.02mol的Cu，其质量分别为1.08g和1.28g，析出金属质量最大的是C项，C项对。

13．CuI是一种白色难溶于水的固体，以石墨作阴极，铜为阳极组成电解池，含有酚酞和淀粉KI的溶液作电解液，电解开始一段时间，阴极区溶液变红，阳极区为无色，电解相当长时间后，阳极区才呈深蓝色，则电解开始阶段的电极反应为

（　B　）

A．阳极：

Cu－2e－===Cu2＋　阴极：

Cu2＋＋2e－===Cu

B．阳极：

2Cu＋2I－－2e－===2CuI

阴极：

2H＋＋2e－===H2↑

C．阳极：

2I－－2e－===I2　阴极：

2H＋＋2e－===H2↑

D．阳极：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

阴极：

4H＋＋4e－===2H2↑

解析：

阳极为Cu，在I－参与下，生成难溶CuI（阳极区为无色），阴极为H＋放电。

14．某原电池装置如图所示，盐桥中装有用饱和氯化钾溶液浸泡过的琼脂。

下列叙述正确的是

（　A　）

A．原电池工作一段时间后，FeCl2溶液中c（Cl－）增大

B．此电池工作原理与硅太阳能电池工作原理相同

C．Fe为正极，石墨上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑

D．该装置中的盐桥完全可用金属导线代替

解析：

原电池中离子的移动方向由静电作用决定，铁失去电子形成Fe2＋进入FeCl2溶液中，使其带正电，吸引盐桥中的Cl－，故c（Cl－）增大，A项正确；太阳能电池是太阳能转化为电能的装置，原电池是化学能转化为电能的装置，B项错误；铁作负极，石墨作正极；C项错误；金属导线不能传递离子，所以盐桥不能用导线代替，D项错误。

15．如图所示的装置中，在产生电流时，以下说法不正确的是

（　B　）

A．Fe是负极，C是正极B．负极反应式：

Fe－3e－===Fe3＋

C．内电路中阴离子移向FeCl2溶液D．电流由石墨电极流向Fe电极

解析：

负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，B不正确；阴离子移向负极（左池），C项正确；电流由正极流向负极，D项正确。

16．MCFC型燃料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，则下列有关该电池的说法正确的是

（　B　）

A．该电池的正极反应式为4OH－＋4e－===O2↑＋2H2O

B．该电池的负极反应式为H2＋CO

－2e－===H2O＋CO2

C．放电时CO

向正极移动

D．该燃料电池能量转化率很低

解析：

该燃料电池的燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，总反应为2H2＋O2===2H2O，则负极反应式为2H2＋2CO

－4e－===2H2O＋2CO2，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO

，A项错误、B项正确；原电池中阴离子向负极移动，C项错误；一般燃料电池能量转化率较高，D项错误。

17．以铁为阳极、铜为阴极，对足量的NaOH溶液进行电解，一段时间后得到2molFe（OH）3沉淀，此时消耗水的物质的量共为

（　D　）

A．2mol　　B．3mol　　

C．4mol　　D．5mol

解析：

阳极：

Fe－－2e－＋2OH－===Fe（OH）2

阴极：

2H＋＋2e－===H2↑

电池总反应式为：

Fe＋2H2O

H2↑＋Fe（OH）2

4mol2mol

4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3

2mol1mol2mol

所以生成2molFe（OH）3共需水5mol。

二、非选择题（本题包括5小题，共49分）

18．（10分）请按要求回答下列问题。

（1）根据上图回答①②：

①打开K2，闭合K1。

A电极可观察到的现象是__锌不断溶解__；

B极的电极反应式为__Cu2＋＋2e－===Cu__。

②打开K1，闭合K2。

A电极可观察到的现象是__电极表面有红色固体附着__；

B极的电极反应式为__Cu－2e－===Cu2＋__。

（2）根据下图回答③④：

③将较纯净的CuSO4溶液放入上图所示的装置中进行电解，石墨电极上的电极反应式为__4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　，

电解反应的离子方程式为__2Cu2＋＋2H2O

2Cu＋O2↑＋4H＋　；

④实验完成后，铜电极增重ag，石墨电极产生标准状况下的气体体积__

　L。

解析：

（1）①此时为原电池，锌为负极，不断溶解，B极为正极，反应为Cu2＋＋2e－===Cu。

②此时为电解池，A极为阴极，反应为Cu2＋＋2e－===Cu，故A极上镀上一层红色的铜，B极为阳极，反应为Cu－2e－===Cu2＋。

（2）此时为惰性电极电解CuSO4溶液，石墨极上反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，总反应的离子方程式为2Cu2＋＋2H2O

2Cu＋O2↑＋4H＋，V（O2）＝

×

×22.4L＝

L。

19．（10分）电化学知识与我们的生活紧密相连，请用所学知识解决以下问题：

Ⅰ.金属腐蚀是我们日常生活的常见现象。

（1）如图铜板上铁铆钉处的腐蚀属于__吸氧腐蚀__腐蚀。

（2）分析此腐蚀过程，下列有关说法中，不正确的是__A__。

A．正极电极反应式为：

2H＋＋2e－===H2↑

B．此过程中还涉及到反应：

4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3

C．此过程中铜并不被腐蚀

D．此过程中电子从Fe移向Cu

Ⅱ.燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。

如图是甲烷燃料电池原理示意图。

（1）电池的负极是__a__（填“a”或“b”），该极的电极反应是：

__CH4－8e－＋10OH－===CO

＋7H2O　。

（2）电池工作一段时间后电解质溶液的pH__减小　（填“增大”、“减小”或“不变”）。

解析：

Ⅰ：

由图知，Cu、Fe和H2O形成原电池，发生吸氧腐蚀，Fe做负极失电子，Cu做正极得电子，发生的电极反应式为：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故

（2）小题A项错误。

Ⅱ：

碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为负极，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－===CO

＋7H2O。

由于总反应式为CH4＋2O2＋2OH－===CO

＋3H2O，消耗氢氧根离子，所以溶液pH会减小。

20．（10分）如图所示是一个电化学装置的示意图。

请回答下列问题：

（1）图中甲池是__原电池__（填“原电池”、“电解池”或“电镀池”）。

（2）A（石墨）电极的名称是__阳极__（填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”）。

（3）写出通入CH3OH的电极的电极反应式：

__CH3OH＋8OH－－6e－===CO

＋6H2O__。

（4）乙池中反应的化学方程式为__4AgNO3＋2H2O

4Ag＋O2↑＋4HNO3__。

（5）当乙池中B（Ag）极质量增加5.4g时，甲池中理论上消耗O2的体积为__0.28__L（标准状况），此时丙池中某电极析出1.6g某金属，则丙池中的某盐溶液可能是__B__（填字母）。

A．MgSO4　　　B．CuSO4

C．NaCl　　　D．AgNO3

解析：

（1）甲池为燃料电池，属于原电池，乙池、丙池为电解池。

（2）A电极与甲池的正极相连，故A极为阳极。

（3）甲池电解质溶液为强碱溶液，故总反应为2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO

＋6H2O，其中通入O2的一极为电极的正极，发生的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，用总反应减去正极反应式可以得出负极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO

＋6H2O。

（4）乙池电极反应为阴极：

4Ag＋＋4e－===4Ag，阳极：

4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，其中OH－来源于水的电离，故总反应为4AgNO3＋2H2O

4Ag＋O2↑＋4HNO3。

（5）根据化学方程式可以计算n（O2）＝n（Ag）/4＝[5.4g/（108g·mol－1）]/4＝0.0125mol，V（O2）＝0.0125mol×22.4L·mol－1＝0.28L;Mg2＋、Na＋不能在水溶液中电解析出金属单质，故A、C不可能；由于串联电路中通过的电子的物质的量相同，故丙池中若析出Ag，则乙、丙两池析出金属的质量相等，由于丙池析出金属的质量小于乙池，故D选项不可能；B选项中，转移n（e－）＝

＝0.05mol时，据电子守恒析出Cu：

m（Cu）＝

×64g·mol－1＝1.6g，符合题意。

21．（10分）某课外活动小组用如图所示装置进行实验，请回答下列问题：

（1）若开始实验时开关K与a连接，则B极的电极反应式为__Fe－2e－===Fe2＋__。

（2）若开始实验时开关K与b连接，则下列说法正确的是__②__（填序号）。

①溶液中Na＋向A极移动

②从A极逸出的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝

③反应一段时间后向电解液中加适量盐酸可使其恢复到电解前的浓度

（3）该小组运用工业上离子交换膜法制烧碱的原理，用如下图所示装置电解K2SO4溶液。

①该电解槽的阳极反应式为__2H2O－4e－===O2↑＋4H＋（写4OH－－4e－===2H2O＋O2↑也可）__，

通过阴离子交换膜的离子数__<__（填“>”“<”或“＝”）通过阳离子交换膜的离子数；

②图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH，则a、b、c、d由小到大的顺序为__b

③电解一段时间后，B口与C口产生气体的质量比为__8∶1__。

解析：

（1）开关K与a连接时，是原电池装置，B极是负极，电极反应式为：

Fe－2e－===Fe2＋。

（2）若K与b连接，是电解池装置，且A是阳极，B是阴极；阳离子向阴极移动；阳极是Cl－失电子生成Cl2，它能使湿润的淀粉KI试纸变蓝；阴极产生H2，故由阴、阳两极逸出的气体可知要使电解液恢复到电解前的浓度需通入HCl气体而非加入盐酸。

（3）由图示加入物质可知，阳极是OH－失e－，阴极是H＋得e－，据电荷守恒，则通过阳离子交换膜的K＋数大于通过阴离子交换膜的SO

数，故应填“<”。

电解后生成的硫酸和KOH溶液的浓度均比原来的大，则bc，又因为碱溶液pH大于酸溶液pH，则：

b

B口产生O2，C口产生H2，根据得失电子守恒知二者物质的量之比为1∶2，则质量比为8∶1。

22.

（9分）电化学与生产生活密切相关。

（1）右图是一个电化学装置示意图。

①如果用此装置模拟精炼含有锌、银、金等杂质的粗铜，C为CuSO4溶液，则电极材料A应为__粗铜__，B极的电极反应式为__Cu2＋＋2e－===Cu__。

②如果A是铂电极，B是石墨电极，C是氯化钠溶液，用氢氧燃料电池做电源，制得11.2L（标准状况）Cl2时，该燃料电池理论上需消耗H2的物质的量为__0.5__mol。

总反应的离子方程式为__2Cl－＋2H2O

2OH－＋H2↑＋Cl2↑__。

（2）利用下图装置模拟铁的电化学防护，若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于__N__处（填M或N）；若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为：

__牺牲阳极的阴极保护法__。

（3）工业上采用电解的方法来制取活泼金属铝。

写出电解反应方程式：

__2Al2O3（熔融）

4Al＋3O2↑__。

解析：

（1）①粗铜精炼实验中粗铜做阳极，所以A为粗铜，纯铜做阴极，电极反应式为：

Cu2＋＋2e－===Cu。

②电极氯化钠溶液时，阳极电极反应式为：

2Cl－－2e－===Cl2，当生成11.2LCl2时，失电子1mol，那么氢氧燃料电池中转移电子数也为1mol，需消耗H2的物质的量为0.5mol。

（2）为减缓铁的腐蚀，应使铁为电解池的阴极，做K应处于N处；若X为锌，K置于M处，形成原电池保护，该方法为牺牲阳极的阴极保护法。

（3）电解法制取Al的反应方程式为Al2O3（熔融）

2Al＋3O2↑