版高中化学专题五电化学问题研究专题测试五苏教版选修6含答案.docx
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版高中化学专题五电化学问题研究专题测试五苏教版选修6含答案
专题五电化学问题研究
专题测试（五）
（时间：
90分钟 满分：
100分）
一、选择题（每小题3分，共45分。
每小题只有一个选项符合题意）
1．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
解析 钢芯属于镀件作阴极，镀层金属作阳极。
答案 D
2．相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是（ ）
解析 A、B、D均形成原电池使Fe腐蚀，而C中铁被均匀的铜镀层保护。
答案 C
3．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。
下列有关电池的叙述正确的是（ ）
A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
解析 碳棒是惰性电极，因此不会被消耗，A错。
选B中是将燃料的化学能转化为电能和部分热能，B错。
选项D中太阳能电池的主要材料是硅而非二氧化硅。
答案 C
4．在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（ ）
A．正极附近的SO离子浓度逐渐增大
B．电子通过导线由铜片流向锌片
C．正极有O2逸出
D．铜片上有H2逸出
解析 题给装置属于原电池装置，负极反应：
Zn－2e－===Zn2＋，正极反应：
2H＋＋2e－===H2↑，电子由负极流出经过外电路流向正极，为形成闭合回路，溶液中的阴离子向负极迁移，阳离子向正极移动。
因此可知只有选项D正确。
答案 D
5．某小组进行电化学研究，甲同学设计如下图的装置图，乙同学利用甲的装置桌面其他的药品与材料，不能完成的实验是（ ）
A．使甲同学的正极变为负极
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
解析 A项，将铜与石墨相连，以AgNO3溶液作电解质，铜为负极，正确；B项，铝－铜－AgNO3溶液、铝－铜－Cu（NO3）2溶液等均可以组成新的原电池，正确；C项，镀锌是电解池，错误；D项，锌与铝相连，锌作正极，受到保护，正确。
答案 C
6．（2016·北京理综，12）用石墨电极完成下列电解实验。
实验一
实验二
装置
现象
a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是（ ）
A．a、d处：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．b处：
2Cl－－2e－===Cl2↑
C．c处发生了反应：
Fe－2e－===Fe2＋
D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜
解析 A项，a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子剩余造成的，正确；B项，b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与H2O反应生成HClO和H＋，Cl－－e－＋H2O===HClO＋H＋，错误；C项，c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确；D项，实验一中ac形成电解池，bd形成电解池，所以实验二中形成3个电解池，n（右面）有气泡生成，为阴极产生氢气，n的另一面（左面）为阳极产生Cu2＋，Cu2＋在m的右面得电子析出铜，正确。
答案 B
7．把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。
若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，b极上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为（ ）
A．a＞b＞c＞dB．a＞c＞d＞b
C．c＞a＞b＞dD．b＞d＞c＞a
解析 根据原电池原理，作为负极的活动性比正极金属的活动性强。
电子流动方向是负极流向正极，电流方向与电子流动的方向相反，溶液中的H＋在正极上得电子生成H2，因此可依次作出如下判断：
活动性a＞b，c＞d，a＞c，d＞b，综合得到结论：
金属活动性：
a＞c＞d＞b，所以B正确。
答案 B
8.如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡，小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。
片刻后可观察到的现象是（ ）
A．铁圈和银圈左右摇摆不定
B．保持平衡
C．铁圈向下倾斜
D．银圈向下倾斜
解析 铁圈和银圈两种活动性不同的金属相互连接组成闭合回路，放入CuSO4溶液中，构成了原电池，活泼金属铁作负极失电子生成Fe2＋进入溶液中，质量减轻：
Fe－2e－===Fe2＋，电子传给了银圈，溶液中的Cu2＋在银圈上得电子生成铜单质而增重：
Cu2＋＋2e－===Cu，所以铁圈向上倾斜，银圈向下倾斜。
答案 D
9．（2016·课标全国Ⅰ，11）三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是（ ）
A．通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成
解析 电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即SO离子向正极区移动，Na＋向负极区移动，正极区水电离的OH－发生氧化反应生成氧气，H＋留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H＋发生还原反应生成氢气，OH－留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C项错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.25mol的O2生成，错误。
答案 B
10．下列叙述错误的是（ ）
A．钢铁表面发生吸氧腐蚀时，钢铁表面水膜的pH增大
B．电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解的铜的质量比阴极析出的铜的质量少
C．在镀件上电镀锌，可以用锌作阳极，也可以用惰性电极材料作阳极
D．工作时在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子过程
解析 钢铁的吸氧腐蚀，负极（Fe）：
2Fe－4e－===2Fe2＋，正极（C）：
2H2O＋O2＋4e－===4OH－，pH增大；精炼铜时，转移电子数相同，阳极失电子的有Cu、Zn、Fe，阴极得电子的只有Cu，故阳极溶解的Cu少于阴极析出的Cu；电镀时常用镀层金属作阳极，或当电镀液含有锌离子时用惰性电极材料作阳极也可以；D错误。
答案 D
11.某化学兴趣小组为了探究铬和铁的活泼性，设计如图所示装置，下列推断合理的是（ ）
A．若铬比铁活泼，则电子经外电路由铁电极流向铬电极
B．若铬比铁活泼，则铁电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
C．若铁比铬活泼，则溶液中H＋向铁电极迁移
D．若铁电极附近溶液pH增大，则铁比铬活泼
解析 若铬比铁活泼，则铬为负极，铁为正极，电子由负极（铬）流向正极（铁），正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A项错误，B项正确；C项，若铁比铬活泼，则铁为负极，铬为正极，溶液中的H＋在正极（铬）得电子，H＋向铬电极迁移，错误；D项，铁电极附近pH增大，说明H＋得电子生成H2，铁电极为正极，铬为负极，错误。
答案 B
12．如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。
下列有关描述错误的是（ ）
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是：
Fe－2e－===Fe2＋
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
解析 粗看装置虽感到陌生，但仔细分析得知该实验是吸氧腐蚀与析氢腐蚀的简单综合。
a试管内盛装食盐水，溶液呈中性，发生的是吸氧腐蚀，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，显然a装置内气体的物质的量减少，压强减小。
b试管内盛装氯化铵，溶液呈酸性，发生的析氢腐蚀，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，气体的物质的量增加，压强增大。
综上分析选项B错。
答案 B
13．用下列装置能达到预期目的的是（ ）
A．甲图装置可用于电解精炼铝
B．乙图装置可得到持续、稳定的电流
C．丙图装置可达到保护钢闸门的目的
D．丁图装置可达到保护钢闸门的目的
解析 AlCl3溶液中存在Al3＋、H＋，通电时后者先得电子，故阴极得到的不是铝，而是氢气，A不能达到目的；B中的这种原电池中，电流会迅速衰减，乙装置不能达到目的；丙装置是牺牲阳极的阴极保护法，其中阳极材料要为活泼的金属，故不能达到预期目的。
答案 D
14．原电池与电解池在生活和生产中有着广泛应用。
下列有关判断中错误的是（ ）
A．装置①研究的是金属的吸氧腐蚀，Fe上的反应为Fe－2e－===Fe2＋
B．装置②研究的是电解CuCl2溶液，它将电能转化为化学能
C．装置③研究的是电解饱和食盐水，电解过程中B极上发生氧化反应
D．三个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应
解析 A中铁做负极，反应为Fe－2e－===Fe2＋，碱性或中性发生吸氧腐蚀，正确；B中正确；C中B极：
2H＋＋2e－===H2↑，发生还原反应，错误；D中正确。
答案 C
15．有甲、乙两位同学，他们一起做了水果电池的实验，测得数据如下：
实验次数
电极材料
水果品种
电极间距/cm
电压/mV
1
锌
铜
菠萝
3
900
2
锌
铜
苹果
3
650
3
锌
铜
柑
3
850
4
锌
铜
西红柿
3
750
5
锌
铝
菠萝
3
650
6
锌
铝
苹果
3
450
甲同学提出的问题，乙同学解释不正确的是（ ）
甲同学
乙同学
A
实验6中的负极电极反应如何写？
铝为负极：
Al－3e－===Al3＋
B
实验1，5电流方向为什么相反？
1中锌为负极，电流由铜经导线到锌，5中铝为负极，铝失去电子，电流由锌经导线流向铝
C
水果电池的电压与哪些因素有关？
只跟水果的类型有关
D
实验中发光二极管不太亮，如何使它更明亮起来？
可用铜锌作电极，用菠萝作介质，并将多个此电池串联起来
解析 实验6中铝作负极得电子，A正确；实验1中锌作负极，实验5中锌作正极，所以电流方向相反，B正确；C中电压除和水果类型有关还和构成原电池的金属等有关，C不正确。
答案 C
二、非选择题（共55分）
16．（8分）Zn－MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2－NH4Cl混合溶液。
（1）该电池的负极材料是________，电池工作时，电子流向________（填“正极”或“负极”）。
（2）若ZnCl2－NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀。
其主要原因是_____________________________________________________
___________________________________________________________。
欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________（填代号）。
a．NaOHb．Zn
c．Fed．NH3·H2O
（3）MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。
阴极的电极反应式是_________________________________________________
___________________________________________________________。
若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为________。
解析
（1）还原性较强的Zn作负极，电子由负极经外电路流向正极。
（2）除杂原则是加入的物质要过量（以除尽杂质）且不能引入新杂质，故选Zn将Cu2＋置换而除去。
（3）阴极上应是H＋得电子。
由关系式知：
MnSO4～MnO2～2e－，通过2mol电子产生1molMnO2，即87g。
答案
（1）Zn 正极
（2）锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b （3）2H＋＋2e－===H2↑ 87g
17．（8分）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
（1）以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为____________________________________________________________
_____________________________________________________________。
（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是________________________________________________________________
________________________________________________________________。
在此过程中，两个电极上质量的变化值：
阴极________阳极（填“>”、“<”或“＝”）。
（3）利用如图所示的装置，可以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________（填“M”或“N”）处。
若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为____________________________________。
解析 （3）铁被保护，可以作原电池的正极或电解池的阴极。
故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe作阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，称为牺牲阳极的阴极保护法。
答案
（1）2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋
（2）能向电镀液中不断补充Cu2＋，使电镀液中的Cu2＋浓度保持恒定 ＝
（3）N 牺牲阳极的阴极保护法
18．（10分）有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol·L－1H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6mol·L－1NaOH溶液中，如图所示：
请回答：
（1）写出甲池中正极的电极反应式：
_____________________________。
（2）写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式。
负极：
__________________________________________________________；
总反应的离子方程式：
_____________________________________。
（3）如果甲、乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出________活动性更强。
（填写元素符号）
（4）由此实验，可得到如下哪些正确结论？
________（填写字母序号）。
a．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质
b．镁的金属性不一定比铝的金属性强
c．该实验说明金属活动顺序表已过时，已没有应用价值
d．该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件的影响较大，因此应具体问题具体分析
（5）上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序表判断电池中的正负极”的这种说法________（填“可靠”或“不可靠”）。
如不可靠，请你提出另一个判断原电池正负极的可行实验方案______________________
_____________________________________________________________
____________________________________。
（如可靠，此空可不填）
解析
（1）甲中电解质溶液为稀H2SO4溶液，由于金属活泼性Mg>Al，故负极为Mg，正极为Al，正极的电极反应式：
2H＋＋2e－===H2↑。
（2）乙中电解质溶液为NaOH溶液，该溶液不能与Mg反应，故Mg作正极，Al作负极，负极的电极反应式：
Al＋4OH－－3e－===Al（OH），总反应的离子方程式为：
2Al＋2OH－＋6H2O===2Al（OH）＋3H2↑。
（3）一般情况下，构成原电池的两极（都是金属），负极比正极活泼，所以甲会判断出Mg的活动性更强，这是正确的，乙会判断出Al的更强，这是错误的。
（4）两种相同的金属在电解质溶液不同时，得出两种不同的结果，说明反应条件对反应结果的影响较大，故应选a、d。
（5）很明显，这种方法不可靠；可以在两极之间连一个电流计，测电流的方向，根据电流由正极流向负极来判断。
答案
（1）2H＋＋2e－===H2↑
（2）Al＋4OH－－3e－===Al（OH） 2Al＋2OH－＋6H2O===2Al（OH）＋3H2↑
（3）Mg Al （4）ad
（5）不可靠 在两电极之间连上一个电流计，测电流的方向，根据“电流由正极流向负极”来判断
19．（9分）某兴趣小组同学利用氧化还原反应：
2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2（SO4）3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol·L－1，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。
回答下列问题：
（1）发生氧化反应的烧杯是________（填“甲”或“乙”）。
（2）外电路的电流方向为：
从________到________。
（填“a”或“b”）
（3）电池工作时，盐桥中的SO移向________（填“甲”或“乙”）烧杯。
（4）甲烧杯中发生的电极反应为_____________________________________
___________________________________________________________。
解析 根据氧化还原反应可知：
甲烧杯中石墨作正极，发生还原反应，电极反应为：
MnO4＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中石墨作负极，发生氧化反应，电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，外电路电流方向从正极流向负极，即从a到b。
电池工作时，盐桥中的阴离子移向负极，阳离子移向正极，即SO移向乙烧杯。
答案
（1）乙
（2）a b （3）乙
（4）MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O
20．（10分）钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。
（1）钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为____________
____________________________________________________________。
（2）为了降低某水库铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________。
（填写字母序号）
A．铜B．钠C．锌D．石墨
（3）图乙所示的方案也可以减慢铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。
（4）下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化腐蚀称为_____________________________________________。
②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是________（填字母）。
解析
（1）发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失电子，正极上O2得电子。
（2）铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌，则锌会失去电子而溶解，Fe被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。
（3）属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在直流电源的负极。
（4）①若为析氢腐蚀则B、C、D的腐蚀程度相同，则该电化学腐蚀为吸氧腐蚀。
②氧气的浓度越大，吸氧腐蚀越严重，则B区域产生铁锈最多。
答案
（1）2Fe－4e－===2Fe2＋（负极），O2＋2H2O＋4e－===4OH－（正极）
（2）C （3）负 （4）①吸氧腐蚀 ②B
21．（10分）在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质量增加2.16g。
试回答下列问题。
（1）电源中X电极为直流电源的________极。
（2）pH变化：
A：
________，B：
________，C：
________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）通电5min时，B中共收集224mL（标准状况下）气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________（设电解前后溶液体积无变化）。
（4）若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为________（设电解前后溶液体积无变化）。
解析
（1）三个装置是串联的电解池。
电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应变为Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负极。
（2）电解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋浓度基本不变，pH不变。
（3）通电5min时，C中析出0.02molAg，电路中通过0.02mol电子。
B中共收集0.01mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04mol电子，电子转移不守恒。
因此，B中电解分为两个阶段，先电解CuSO4溶液，生成O2，后电解水，生成O2和H2，B中收集到的气体是O2和H2的混合物。
设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，则4x＋4y＝0.02mol（电子转移守恒），x＋3y＝0.01mol（气体体积之和），解得x＝y＝0.0025mol，所以n（CuSO4）＝2×0.0025mol＝0.005mol，c（CuSO4）＝0.005mol÷0.2L＝0.025mol·L－1。
（4）通电5min时，A中放出0.01molH2，溶液中生成0.02molKOH，c（OH－）＝0.02mol÷0.2L＝0.1mol·L－1，pH＝13。
答案
（1）负
（2）增大 减小 不变
（3）0.025mol·L－1 （4）13
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