高中化学选修4 第4章 电化学基础解析.docx

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高中化学选修4第4章电化学基础解析

高中化学选修4第4章电化学基础

一、选择题（共20小题）

1．（2015•陕西模拟）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可以表示为：

Cd+2NiO（OH）+2H2O

2Ni（OH）2+Cd（OH）2已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是（　　）

①以上反应是可逆反应

②以上反应不是可逆反应

③充电时化学能转变为电能

④放电时化学能转变为电能．

A．

①③

B．

②④

C．

①④

D．

②③

2．（2015•德阳模拟）下列图示与对应的叙述不相符的是（　　）

A．

如图表示氢氧燃料电池构造示意图

B．

如图表示室温下pH=2的HCl溶液加水稀释倍数与pH的变化关系

C．

如图表示某放热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化

D．

如图表示向NH4Al（S04）2溶液中逐滴滴人Ba（OH）2溶液，生成沉淀总物质的量（n）随着Ba（OH）2溶液体积（y）的变化

3．（2015•茂名一模）某小组进行电化学研究，甲同学设计如右图的装置图，乙同学利用甲的装置和桌面其他的药品与材料，不能完成的实验是（　　）

A．

使甲同学的正极变成负极

B．

设计一个新的原电池

C．

在碳电极上镀锌

D．

使锌电极受到保护

4．（2015•洛阳二模）铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，工作原理为Fe3++Cr2+

Fe2++Cr3+．下列说法一定正确的是（　　）

A．

氧化性：

Cr3+＞Fe3+

B．

电池放电时，负极的电极反应式为Fe2+﹣e﹣═Fe3+

C．

充电时，阴极的电极反应式为Cr3++e﹣═Cr2+

D．

电池放电时，Cl﹣从负极室穿过选择性透过膜移向正极室

5．（2015•碑林区校级模拟）液流式铅蓄电池以可溶性的甲基磺酸铅[（CH3SO3）2Pb]代替硫酸作为基质溶液，该电池充放电的总反应为

2Pb2++2H2O

Pb+PbO2+4H+，下列说法正确的是（　　）

A．

该电池放电时，两极质量均增加

B．

放电时，正极的电极反应式为PbO2+4H++2e﹣═Pb2++2H2O

C．

充电时，溶液中Pb2+向阳极移动

D．

充电时，阳极周围溶液的pH增大

6．（2015•青羊区校级模拟）蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置．有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应为：

NiO2+Fe+2H2O

Fe（OH）2+Ni（OH）2．下列有关该电池的说法中正确的是（　　）

A．

放电时电解质溶液显强酸性

B．

充电时阳板反应为Ni（OH）2+2OH﹣﹣2e﹣=NiO2+2H2O

C．

放电时正极附近溶液pH减小

D．

充电时阴极附近溶液的碱性保持不变

7．原电池是将化学能转变为电能的装置．关于如图所示原电池的说法正确的是（　　）

A．

Cu为负极，Zn为正极

B．

电子由铜片通过导线流向锌片

C．

正极反应式为Zn﹣2e﹣═Zn2+

D．

原电池的反应本质是氧化还原反应

8．如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中，下列分析正确的是（　　）

A．

K1闭合，铁棒侧溶液会出现白色沉淀，而且沉淀最终变为红褐色

B．

K1或K2闭合，石墨棒周围溶液pH均升高

C．

K2闭合，铁棒上发生的反应为2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑

D．

K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.002mol气体

9．固体氧化物燃料电池是由美国西屋（Westinghouse）公司研制开发的．它以固体氧化锆﹣氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2﹣）在其间通过．该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应．下列判断正确的是（　　）

A．

有O2放电的a极为电池的负极

B．

O2﹣移向电池的正极

C．

b极对应的电极反应为2H2﹣4e﹣+2O2﹣═2H2O

D．

a极对应的电极反应为O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣

10．用图中的装置Ⅰ通电10分钟后，去掉直流电源，连接成装置Ⅱ，可观察到U形管左端铁电极表面析出白色胶状物质，U形管右端液面上升，下列说法正确的是（　　）

A．

用装置Ⅱ进行实验时铁电极的电极反应为：

Fe﹣2e﹣+2OH﹣=Fe（OH）2

B．

用装置Ⅱ进行实验时石墨电极的电极反应为：

2H++2e﹣=H2↑

C．

同温、同压下，装置I中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多

D．

装置Ⅰ通电10分钟后铁电极周围溶液pH降低

11．（2015•广陵区校级模拟）RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池，RFC工作原理见图．下列有关说法正确的是（　　）

A．

转移0.1mol电子时，a电极产生标准状况下O21.12L

B．

b电极上发生的电极反应是：

2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣

C．

c电极上进行还原反应，B池中的H+可以通过隔膜进入A池

D．

d电极上发生的电极反应是：

O2+4H++4e﹣=2H2O

12．（2015•电白县校级模拟）某小组利用下列装置进行电化学实验，盐桥中填充琼脂及饱和KNO3溶液，下列说法正确的是（　　）

A．

若X和Y与电流表

连接，则电流方向：

锌电极→

→铜电极

B．

若X和Y与电流表

连接，盐桥中的K+向左边烧杯移动

C．

若X和Y分别与电源“﹣”、“+”极相连，Cu极发生氧化反应

D．

若X和Y分别与电源“﹣”、“+”极相连，Zn极质量减轻

13．表面介导电池（SMCS）是一种新型充电电池，可使电动汽车的充电时间仅需几分钟，该电池的电极材料为金属锂和氧化石墨烯．下列有关说法中不正确的是（　　）

A．

放电时，氧化石墨烯作正极

B．

放电时，负极电极反应式为Li﹣e﹣═Li+

C．

充电时，该电池是将电能转化为化学能

D．

充电时，电解质溶液中的Li+从阴极迁移到阳极

14．已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池．如图是铅蓄电池的工作示意图，其反应原理为：

PbO2+Pb+2H2SO4

2PbSO4+2H2O下列说法中错误的是（　　）

A．

b电极放电后转化为c电极

B．

电极a和d都发生还原反应

C．

b的电极反应式：

Pb+SO42﹣﹣2e→PbSO4

D．

放电后硫酸溶液的pH增大

15．如图为钠硫高能电池的结构示意图，M为Na2O和Al2O3的混合物，电池反应为2Na+xS⇌Na2Sx该电池的工作温度为320℃左右，下列说法错误的是（　　）

A．

a为电池正极，b为电池负极

B．

电池放电时，正极反应为xS+2e﹣=Sx2﹣

C．

电池充电时，Na所在电极连接电源正极

D．

M的作用为导电和隔离钠和硫

16．（2015•丰台区一模）NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池，其原理如图，该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，Y可循环使用．下列说法正确的是（　　）

A．

O2在石墨Ⅱ附近发生氧化反应

B．

该电池放电时NO3﹣向石墨Ⅱ电极迁移

C．

石墨Ⅰ附近发生的反应：

3NO2+2e﹣=NO+2NO3﹣

D．

相同条件下，放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为4：

1

17．（2015•天津校级模拟）利用如图所示联合装置制备金属钛，下列叙述正确的是（　　）

A．

甲装置中通入O2的电极反应式为：

O2+4e﹣═2O2﹣

B．

若不考虑能量的损失，制备24.0g金属钛，需要消耗氢气22.4L

C．

甲装置工作过程中pH减小

D．

乙装置中的石墨电极反应式为：

C+2O2﹣﹣4e﹣═CO2↑

18．（2015•淄博一模）关于下列装置说法正确的是（　　）

A．

装置①中，盐桥中的K+移向铜电极

B．

滴有酚酞溶液的装置②在电解过程中，b极先变红

C．

可以用装置③在铜上镀银，d极为铜

D．

装置④中发生铁的吸氧腐蚀

19．某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl．下列说法正确的是（　　）

A．

正极反应为AgCl+e﹣=Ag+Cl﹣

B．

放电时，交换膜左侧溶液中有大量白色沉淀生成

C．

若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变

D．

当电路中转移0.01mole﹣时，交换膜左侧溶液中约减少0.01mol离子

20．（2015•朝阳区校级三模）将如图中所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是（　　）

A．

电子沿Zn→a→b→Cu路径流动

B．

Cu电极质量增加

C．

甲池与乙池中的溶液互换，闭合K，电流没有明显变化

D．

片刻后可观察到滤纸b点变红色

高中化学选修4第4章电化学基础解析

一、选择题（共20小题）

1．（2015•陕西模拟）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可以表示为：

Cd+2NiO（OH）+2H2O

2Ni（OH）2+Cd（OH）2已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是（　　）

①以上反应是可逆反应

②以上反应不是可逆反应

③充电时化学能转变为电能

④放电时化学能转变为电能．

A．

①③

B．

②④

C．

①④

D．

②③

分析：

①两个反应方向的条件不同，充电是电解池，放电是原电池；

②以上反应不是可逆反应，两个反应方向的条件不同；

③充电时，充电是电解池，电能转化为化学能；

④放电是原电池，化学能转变为电能．

解答：

解：

①以上反应是可逆反应，两个反应方向的条件不同，充电是电解池，放电是原电池，故不选；

②以上反应不是可逆反应，两个反应方向的条件不同，故选；

③充电时，充电是电解池，电能转化为化学能，故不选；

④放电是原电池，化学能转变为电能，故选；

所以选②④，

故选B．

2．（2015•德阳模拟）下列图示与对应的叙述不相符的是（　　）

A．

如图表示氢氧燃料电池构造示意图

B．

如图表示室温下pH=2的HCl溶液加水稀释倍数与pH的变化关系

C．

如图表示某放热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化

D．

如图表示向NH4Al（S04）2溶液中逐滴滴人Ba（OH）2溶液，生成沉淀总物质的量（n）随着Ba（OH）2溶液体积（y）的变化

分析：

A、氢氧燃料电池中负极通入氢气发生氧化反应，正极通入氧气发生还原反应；

B、酸无论怎样稀释也不可能变为碱；

C、催化剂能够降低反应的活化能，加快反应速率；

D、向NH4Al（S04）2溶液中逐滴滴人Ba（OH）2溶液，依次生成硫酸钡和氢氧化铝沉淀、硫酸钡和一水合氨、四羟基合铝酸钡，据此分析．

解答：

解：

A、氢氧燃料电池中负极通入氢气发生氧化反应，正极通入氧气发生还原反应，故A正确；

B、pH=2的HCl溶液加水稀释，pH不可能大于7，故B错误；

C、催化剂能够降低反应的活化能，从而加快反应速率，故B正确；

D、向NH4Al（S04）2溶液中逐滴滴人Ba（OH）2溶液，依次生成硫酸钡和氢氧化铝沉淀（0﹣a段）、硫酸钡和一水合氨（a﹣b段）、四羟基合铝酸钡（b﹣c段），故D正确；

故选B．

3．（2015•茂名一模）某小组进行电化学研究，甲同学设计如右图的装置图，乙同学利用甲的装置和桌面其他的药品与材料，不能完成的实验是（　　）

A．

使甲同学的正极变成负极

B．

设计一个新的原电池

分析：

A、装置甲是原电池，锌做负极，铜作正极，若将锌换成石墨，电解质换成硝酸银溶液时分析；

B、将铝、石墨和硝酸银组成一个新的原电池；

C、因为只有硫酸铜和硝酸银2种电解质溶液，并且铜离子和银离子的氧化性都比锌离子强，所以不可能析出锌；

D、将锌与铝组合形成原电池分析．

解答：

解：

A、装置甲是原电池，锌做负极，铜作正极，若将锌换成石墨，电解质换成硝酸银溶液时，即铜变成负极，故A不选；

B、将铝、石墨和硝酸银组成一个新的原电池，故B不选；

C、因为只有硫酸铜和硝酸银2种电解质溶液，并且铜离子和银离子的氧化性都比锌离子强，所以不可能析出锌，故C选；

D、将锌与铝组合形成原电池，锌作正极被保护，故D不选．

故选C．

4．（2015•洛阳二模）铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，工作原理为Fe3++Cr2+

Fe2++Cr3+．下列说法一定正确的是（　　）

A．

氧化性：

Cr3+＞Fe3+

B．

电池放电时，负极的电极反应式为Fe2+﹣e﹣═Fe3+

C．

充电时，阴极的电极反应式为Cr3++e﹣═Cr2+

D．

电池放电时，Cl﹣从负极室穿过选择性透过膜移向正极室

分析：

A、因为放电为自发的氧化还原反应，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性判断；

B、电池放电时，是原电池的工作原理，负极发生失电子的氧化反应；

C、充电时是电解池工作原理，阴极发生得电子的还原反应；

D、电池放电时，根据阴离子移向负极，阳离子移向正极判断．

解答：

解：

A、因为放电为自发的氧化还原反应，三价铁将二价铬氧化成三价铬，所以氧化性：

Fe3+＞Cr3+，A错误；

B、电池放电时，是原电池的工作原理，负极发生失电子的氧化反应，电极反应式为Cr2+﹣e﹣=Cr3+，故B错误；

C、充电时是电解池工作原理，阴极发生得电子的还原反应，电极反应式为Cr3++e﹣=Cr2+，故C正确；

D、电池放电时，Cl﹣从正极室穿过选择性透过膜移向负极室，故D错误．

故选C．

5．（2015•碑林区校级模拟）液流式铅蓄电池以可溶性的甲基磺酸铅[（CH3SO3）2Pb]代替硫酸作为基质溶液，该电池充放电的总反应为

2Pb2++2H2O

Pb+PbO2+4H+，下列说法正确的是（　　）

A．

该电池放电时，两极质量均增加

B．

放电时，正极的电极反应式为PbO2+4H++2e﹣═Pb2++2H2O

C．

充电时，溶液中Pb2+向阳极移动

D．

充电时，阳极周围溶液的pH增大

分析：

电池放电时，负极反应式为Pb﹣2e﹣═Pb2+，正极反应式为PbO2+4H++2e﹣═Pb2++2H2O，充电时为电解池，阳极反应式为Pb2++2H2O﹣2e﹣=PbO2+4H+，阴极反应式为Pb2++2e﹣═Pb，充电时阳离子移向阴极，据此解答．

解答：

解：

电池放电时，负极反应式为Pb﹣2e﹣═Pb2+，正极反应式为PbO2+4H++2e﹣═Pb2++2H2O，

A、该电池放电时，两极质量均减少，故A错误；

B、正极反应式为PbO2+4H++2e﹣═Pb2++2H2O，故B正确；

C、充电时，溶液中Pb2+向阴极移动，故C错误；

D、充电时为电解池，阳极反应式为Pb2++2H2O﹣2e﹣=PbO2+4H+，pH减小，故D错误；

故选B．

6．（2015•青羊区校级模拟）蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置．有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应为：

NiO2+Fe+2H2O

Fe（OH）2+Ni（OH）2．下列有关该电池的说法中正确的是（　　）

A．

放电时电解质溶液显强酸性

B．

充电时阳板反应为Ni（OH）2+2OH﹣﹣2e﹣=NiO2+2H2O

C．

放电时正极附近溶液pH减小

D．

充电时阴极附近溶液的碱性保持不变

分析：

由总反应式Fe+NiO2+2H2O

Fe（OH）2+Ni（OH）2可知，根据原电池在放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，再根据元素化合价变化，可判断该电池负极发生反应的物质为Fe，正极为NiO2，此电池为碱性电池，在书写电极反应和总电池反应方程式时不能出现H+，故放电时的电极反应是：

负极：

Fe﹣2e﹣+2OH﹣=Fe（OH）2，正极：

NiO2+2e﹣+2H2O=Ni（OH）2+2OH﹣．原电池充电时，发生电解反应，此时阴极反应为原电池负极反应的逆反应，阳极反应为原电池正极反应的逆反应．

解答：

解：

A、从放电和充电的反应式分析，此电池为碱性电池，故A错误；

B、放电时正极发生还原反应，正极反应式为NiO2+2e﹣+2H2O=Ni（OH）2+2OH﹣，充电时该电极发生氧化反应，是其逆反应发生，故B正确；

C、放电时正极发生还原反应，正极反应式为NiO2+2e﹣+2H2O=Ni（OH）2+2OH﹣，pH增大，故C错误；

D、充电时阴极反应式为Fe（OH）2+2e﹣=Fe+2OH﹣，溶液碱性增强，故D错误；

故选B．

7．原电池是将化学能转变为电能的装置．关于如图所示原电池的说法正确的是（　　）

A．

Cu为负极，Zn为正极

B．

电子由铜片通过导线流向锌片

C．

正极反应式为Zn﹣2e﹣═Zn2+

D．

原电池的反应本质是氧化还原反应

分析：

A、原电池活泼金属作负极，不活泼的为正极；

B、原电池电子由负极流向正极；

C、正极为铜表面氢离子得到电子生成氢气；

D、原电池反应是自发进行的氧化还原反应．

解答：

解：

A、原电池泼金属作负极，不活泼的为正极，则Cu为正极，Zn为负极，故A错误；

B、原电池电子由负极流向正极，所以由锌片通过导线流向铜片，故B错误；

C、正极铜表面氢离子得到电子生成氢气，故C错误；

D、原电池反应是自发进行的氧化还原反应，所以本质是氧化还原反应，故D正确；

故选D．

8．如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中，下列分析正确的是（　　）

A．

K1闭合，铁棒侧溶液会出现白色沉淀，而且沉淀最终变为红褐色

B．

K1或K2闭合，石墨棒周围溶液pH均升高

C．

K2闭合，铁棒上发生的反应为2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑

D．

K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.002mol气体

分析：

若闭合K1，该装置没有外接电源，所以构成了原电池；组成原电池时，较活泼的金属铁作负极，负极上铁失电子发生氧化反应；石墨棒作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子发生还原反应；

若闭合K2，该装置有外接电源，所以构成了电解池，Fe与负极相连为阴极，碳棒与正极相连为阳极，据此判断．

解答：

解：

A、若闭合K1，该装置没有外接电源，所以构成了原电池，较活泼的金属铁作负极，负极上铁失电子，Fe﹣2e﹣=Fe2+，故A错误；

B、若闭合K1，该装置没有外接电源，所以构成了原电池；不活泼的石墨棒作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子发生还原反应，电极反应式为2H2O+O2+4e﹣=4OH﹣，所以石墨棒周围溶液pH逐渐升高；若闭合K2，该装置有外接电源，所以构成了电解池，Fe与负极相连为阴极，碳棒与正极相连为阳极，反应为2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，石墨棒周围溶液pH不变，故B错误；

C、K2闭合，Fe与负极相连为阴极，反应为2H++2e﹣=H2↑，故C错误；

D、K2闭合，Fe与负极相连为阴极，反应为2H++2e﹣=H2↑，碳棒与正极相连为阳极，反应为2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，电路中通过0.002NA个电子时，阴极生成0.001mol氢气，阳极生成0.001mol氯气，两极共产生0.002mol气体，故D正确．

故选D．

9．固体氧化物燃料电池是由美国西屋（Westinghouse）公司研制开发的．它以固体氧化锆﹣氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2﹣）在其间通过．该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应．下列判断正确的是（　　）

A．

有O2放电的a极为电池的负极

B．

O2﹣移向电池的正极

C．

b极对应的电极反应为2H2﹣4e﹣+2O2﹣═2H2O

D．

a极对应的电极反应为O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣

分析：

该电池属于氢氧燃料电池，电池工作时的正负极反应式分别为：

正极：

O2+4e﹣=2O2﹣；负极：

2H2﹣4e﹣+2O2﹣═2H2O，总反应为：

2H2+O2=2H2O．

解答：

解：

A、在燃料电池中，有O2放电的a极为原电池的正极，故A错误；

B、在燃料电池中，阴离子移向负极，所以O2﹣移向电池的负极，故B错误；

C、在燃料电池中，有H2放电的b极为电池的负极，电极反应为2H2﹣4e﹣+2O2﹣═2H2O，故C正确；

D、a极为正极，电极反应为：

O2+4e﹣=2O2﹣，故D错误．

故选C

10．用图中的装置Ⅰ通电10分钟后，去掉直流电源，连接成装置Ⅱ，可观察到U形管左端铁电极表面析出白色胶状物质，U形管右端液面上升，下列说法正确的是（　　）

A．

用装置Ⅱ进行实验时铁电极的电极反应为：

Fe﹣2e﹣+2OH﹣=Fe（OH）2

B．

用装置Ⅱ进行实验时石墨电极的电极反应为：

2H++2e﹣=H2↑

C．

同温、同压下，装置I中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多

D．

装置Ⅰ通电10分钟后铁电极周围溶液pH降低

分析：

装置Ⅰ是电解10%NaCl溶液的装置，石墨连接到电源的正极，溶液中的Cl﹣在该极失去电子产生Cl2：

2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑，铁电极上产生H2：

2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣，由于有OH﹣生成，故溶液的pH升高．因Cl2能溶解在水中，且与H2O发生反应：

Cl2+H2O⇌HCl+HClO，而H2不溶于水，故石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体少．

装置Ⅱ是原电池装置，Fe为负极，失去电子产生Fe2+，Fe2+再与溶液中的OH﹣反应生成Fe（OH）2：

Fe﹣2e﹣+2OH﹣═Fe（OH）2，正极为Cl2得到电子，故石墨电极的电极反应为：

Cl2+2e﹣═2Cl﹣（HClO+H++2e﹣═Cl﹣+H2O）．

解答：

解：

A．装置Ⅱ是原电池装置，Fe为负极，失去电子产生Fe2+，Fe2+再与溶液中的OH﹣反应生成Fe（OH）2：

Fe﹣2e﹣+2OH﹣═Fe（OH）2，故A正确；

B．用装置Ⅱ进行实验时，石墨为正极，正极为Cl2得到电子，故石墨电极的电极反应为：

Cl2+2e﹣═2Cl﹣，故B错误；

C．石墨电极生成Cl2，铁电极生成H2，因Cl2能溶解在水中，且与H2O发生反应：

Cl2+H2O⇌HCl+HClO，而H2不溶于水，故石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体少，故C错误．

D．装置Ⅰ通电10分钟后铁电极上产生H2：

2H2