1、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卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分,满分100分,考试时间90分钟。 第卷(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) 12015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()CaOH2O=Ca(OH)2 FeH2SO
2、4=FeSO4H2 2H2O=2H2O2 NaClAgNO3=AgClNaNO3 Cu2AgNO3=2AgCu(NO3)2 Fe2FeCl3=3FeCl2A BC D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。是非氧化还原反应,不能自发进行,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图所示电池中,MnO2的作用是催化剂B图所示电池放电过程中,硫酸浓度不断增大C图所示装置工作过程中,电解质溶液中Cu2浓度始终不变D图所示电池中,Ag2O是氧化剂,电池工作过程中被还原为Ag答案D解析A项,图所示电池中,MnO2的作用是
3、氧化剂;B项,图所示电池放电过程中,硫酸浓度不断减小;C项,图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Age=AgD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Age=Ag,负极(Cu)反应式为Cu2e=Cu2;总反应式为Cu2Ag=Cu22Ag,与将Cu片浸入Ag
4、NO3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,电极为Al,其他均为Cu,则()A电流方向:电极A电极B电极发生还原反应C电极逐渐溶解D电极的电极反应:Cu22e=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)。电极为负极,电极为正极,所以电流方向:电极A电极(电流方向与电子流动方向相反),A正确;电极上铝失电子发生氧化反应,B错误;电极上有铜析出,C错误;电极和构
5、成电解池,其中的电极为阳极,电极反应:Cu2e=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XYZWACFeNaClH2OBPtCuCuSO4CuSO4溶液CCCH2SO4H2ODAgFeAgNO3AgNO3晶体答案C解析电解NaCl溶液时,2NaCl2H2O2NaOHCl2H2,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,
6、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是验证牺牲阳极的阴极保护法的实验装置B和中负极反应式均是Fe2e=Fe2C和中正极反应式均是O22H2O4e=4OHD和中分别加入少量K3Fe(CN)6溶液,均有蓝色沉淀答案A解析金属的活泼性:ZnFeCu,故中锌作负极,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Zn2e=Zn2,属于牺牲阳极的阴极保护法,A正确;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Fe2e=Fe2,正极反应式为2H2e=H2,因为中铁被保护
7、,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,CuZn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,ZnMnO2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,CuZn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
8、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()ACu电极上发生还原反应B电子沿ZnabCu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ab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。11Cu2O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
9、图如下,电解总反应为2CuH2OCu2OH2。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0.1 mol电子转移时,有0.1 mol Cu2O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2H2O2e=H22OH,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2Cu2OH2e=Cu2OH2O,当有0.1 mol电子转移时,有0.05 mol Cu2O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()AK1闭合,铁
10、棒上发生的反应为2H2eH2BK1闭合,石墨棒周围溶液pH逐渐升高CK2闭合,铁棒不会被腐蚀,属于牺牲阳极的阴极保护法DK2闭合,电路中通过0.002NA个电子时,两极共产生0.001 mol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Fe2e=Fe2,C为正极,电极反应为:O24e2H2O=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0.002 mol电子时,阴、阳极分别产生0.001 mol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
11、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MHNiOOH=MNi(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)2eOH=NiOOHH2O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2H2e=H2,阳极反应为Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O,阴极区电解质溶液pH升高,故A错误,D
12、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COH在电极A上放电,有氧气生成D阳极的电极反应式为2Al6e3H2O=Al2O36H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;AlAl2O3,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250 kW的MCF
13、C型燃料电池,该电池可同时供应电和水蒸气,其工作温度为600700 ,所用燃料为H2,电解质为熔融的K2CO3,已知该电池的总反应为2H2O2=2H2O,负极反应为2H22CO4e=2H2O2CO2,则下列推断中正确的是()A正极反应为4OH4e=O22H2OB该电池的电极没有参加反应C电池供应1 mol水蒸气,转移的电子数为4 molDO2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O22CO24e=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1 mol水蒸气,转移的电子数为2 mol,C项错误;该电池为氢氧燃料电池,负极是H2发
14、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910,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:Cl2OH2e=ClOH2OC阴极的电极反应式:2H2O2e=H22OHD除去CN的反应:2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O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Cl2OH2e=ClOH2O,
15、B正确;阴极是H2O得电子发生还原反应,2H2O2e=H22OH,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5ClO2CNH2O=5Cl2CO2N22OH,D错误。第卷(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)Cu AgNO3 (2)正 Age=AgCu2
16、e=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。通过上述实验现象分析,可得出铁生锈的外部条件是_;铁钉发生电化学腐蚀的正极电极反应式为_;实验B所用的水要经过_处理;植物油的作用是_;实验C中碱石灰的作用是_。(2)乙同学为了达到
17、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)有水(或电解质溶液)和氧气(或空气)O22H2O4e=4OH煮沸隔绝空气(或防止氧气与铁接触)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)铁生锈的外部条件是金属要和空气中的水以及氧气接触;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O22H2O4e=4OH;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
18、隔绝空气中的氧气;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1273 K的温度下电解熔融氧化铝(熔点2323 K)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:铝材脱脂:先用碱液
19、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)。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)Al33e=Al b(2)2Al2OH2H2O=2AlO3H22Al3H2O6e=Al2O36H 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
20、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。.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_。.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
21、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672 mL气体,Y电极(铁电极)质量减小0.28 g,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)K2FeO4Zn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2K2FeO43Zn=Fe2O3ZnO2K2ZnO2,该电池正极发生的电极反应式为_。答案.(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).(3)增大(4)Fe6e8OH=FeO4H2O
22、、4OH4e=2H2OO2(5)168(6)2FeO6e5H2O=Fe2O310OH解析.(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。.(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H2 0.03 mol,Y电极Fe减少0.005 mol,根据阴、阳极得失电子守恒,可以计算出阳极OH失去0.03 mol电子,产生0.0075 mol O2,即为标准状况下168 mL的O2。(6)该电池中,Zn作负极,电极反应式为3Zn10OH6e=ZnO2ZnO5H2O,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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