2018_2019学年高中化学第四章电化学基础检测（B）新人教版选修4.doc

1、- 1 -第四章 电化学基础检测(B)(时间:90 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题包括 18 个小题,每小题 3 分,共 54 分)1 下列过程需要通电后才可以发生或进行的是( )电离 电泳 电解 电镀 电化学腐蚀A. B.C. D.答案 B2 下列叙述中正确的是( )电解池是将化学能转变成电能的装置原电池是将电能转变成化学能的装置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电镀过程相当于金属的“迁移”,可视为物理变化A. B.C. D.答案 B3 下列说法中不正确的是( )A.可充电电池充电时,发生电解反应;放电时,发生原

2、电池反应B.电镀时,应将镀层金属与电源正极相连C.电解饱和 NaCl 溶液时,阳极上放出黄绿色气体的同时还产生大量的氢氧化钠D.利用电化学原理保护金属主要有两种方法,分别是牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法答案 C4 在理论上不能用于设计成原电池的化学反应是( )A.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) 4Fe(OH)3(s)- 2 - HZYW B.ZWXYC.ZXYW D.ZYXW解析 依据氧化还原反应规律,还原性:还原剂还原产物。还原性:由题中(1)可知 XY,由(3)可知ZX,由(4)可知 YW。答案 C13 如图所示,X、Y 分别是直流电源的两极,通电后发现 a

3、 极板质量增大,b 极板处有无色无味的气体放出,符合这一情况的是( )a 极板b 极板X 电极ZA锌石墨负极 CuSO4- 6 -B石墨石墨负极 NaOHC银 铁 正极 AgNO3D铜石墨负极 CuCl2解析 该装置为电解装置,a 极板质量增大,说明 a 为阴极,X 为负极,Y 为正极,b 为阳极。A 项,a 极板 2Cu2+4e- 2Cu,阳极:4OH -4e- 2H2O+O2,符合题意;B 项,a 极板生成 H2,质量不增加,不合题意;C 项,X 为正极不合题意;D 项,b 极:2Cl -2e- Cl2,Cl 2为黄绿色气体,不合题意。答案 A14Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航

4、器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如右。该电池工作时,下列说法正确的是( )A.Mg 电极是该电池的正极B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应C.石墨电极附近溶液的 pH 增大D.溶液中 Cl-向正极移动解析 Mg-H2O2电池中 Mg 电极是负极,石墨电极是正极,正极反应为 H2O2+2e- 2OH-,H2O2在该极发生还原反应,石墨电极附近溶液的 pH 增大,溶液中的 Cl-向负极移动。答案 C15 空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC),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。下图为 RFC 工作原理示意图,有关说法正确的是( )- 7 -

5、A.当有 0.1 mol 电子转移时,a 极产生标准状况下 1.12 L O2B.b 极上发生的电极反应是 4H2O+4e- 2H2+4OH -C.c 极上发生还原反应,B 中的 H+可以通过隔膜进入 AD.d 极上发生的电极反应是 O2+4H+4e- 2H2O解析 由图可知 a 为阴极、b 为阳极、气体 X 为 H2、气体 Y 为 O2、c 为正极、d 为负极。正极、阴极发生还原反应,负极、阳极发生氧化反应,A、B、D 项错误;在原电池中阳离子移向正极,C 项正确。答案 C16 有关如图装置的叙述中,正确的是( )A.若 X 为锌棒,Y 为 NaCl 溶液,开关 K 置于 M 处,可减缓铁的

6、腐蚀,这种方法称为外接电源的阴极保护法B.若 X 为碳棒,Y 为饱和 NaOH 溶液,开关 K 置于 N 处,保持温度不变,则溶液的 pH 保持不变C.若 X 为银棒,Y 为硝酸银溶液,开关 K 置于 N 处,铁棒质量将增加,溶液中银离子浓度将减小D.若 X 为铜棒,Y 为硫酸铜溶液,开关 K 置于 M 处,铜棒质量将增加,此时外电路中的电子向铁电极移动解析 A 项,若 X 为锌棒,Y 为 NaCl 溶液,开关 K 置于 M 处,该装置是原电池,锌作负极被腐蚀,铁被保护,这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法,错误;B 项,若 X 为碳棒,Y 为饱和 NaOH 溶液,开关 K置于 N 处,该装置是电

7、解池,碳棒是阳极,铁棒是阴极,保持温度不变,电解后溶液的体积减小,氢氧化钠的浓度不变,则溶液的 pH 不变,正确;C 项,若 X 为银棒,Y 为硝酸银溶液,开关 K 置于 N 处,该装置是电镀池,铁棒质量将增加,但溶液中银离子浓度将不变,错误;D 项,若 X 为铜棒,Y 为硫酸铜溶液,开关 K 置于 M 处,铁作负极被腐蚀,铜棒上铜离子得电子析出铜而使铜棒质量增加,此时- 8 -外电路中的电子向铜电极移动,错误。答案 B17 碱性锌锰干电池是生活中应用最广泛的电池,下列说法中不正确的是( )A.该电池正极反应式为 MnO2+H2O+e- MnOOH+OH-B.电池工作时负极 pH 一定降低C.

8、用该电池作电源精炼铜,纯铜与锌连接D.用该电池作电源电解硫酸铜溶液,负极溶解 6.5 g 锌,阴极一定析出 6.4 g 铜解析 碱性锌锰干电池正极反应为:MnO 2+H2O+e- MnOOH+OH-,负极反应为:Zn+2OH -2e- Zn(OH)2,用该电池作电源电解硫酸铜溶液,负极溶解 6.5 g 锌,转移电子 0.2 mol,如果溶液中铜离子的物质的量大于或等于 0.1 mol,则析出铜 6.4 g,如果小于 0.1 mol,则析出铜小于 6.4 g,D 错误。答案 D18 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+

9、e- Ag+Cl-B.放电时,交换膜右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 0.01 mol e-时,交换膜左侧溶液中约减少 0.02 mol 离子解析 原电池的正极发生得电子的还原反应:Cl 2+2e- 2Cl-,负极发生失电子的氧化反应:Ag-e -+Cl- AgCl,阳离子交换膜右侧无白色沉淀生成;若用 NaCl 溶液代替盐酸,电池总反应不会改变;当电路中转移 0.01 mol 电子时 ,负极消耗 0.01 mol Cl-,右侧正极生成 0.01 mol Cl-,左侧溶液中应有 0.01 mol H+移向右侧,约减少 0.02

10、mol 离子。答案 D二、非选择题(本题包括 6 小题,共 46 分)- 9 -19(7 分)右图为以惰性电极进行电解的装置:(1)写出 A、B、C、D 各电极上的电极反应式和总反应方程式:A: , B: , 总反应方程式: ; C: , D: , 总反应方程式: ; (2)在 A、B、C、D 各电极上析出生成物的物质的量之比为 。 解析 A、B、C、D 分别发生如下反应:Cu 2+2e- Cu;2Cl-2e- Cl2;2Ag +2e- 2Ag;4OH-4e- 2H2O+O2;由电子守恒可知在四个电极依次析出物质的物质的量之比为 n(Cu) n(Cl2)n(Ag) n(O2)=2241。答案

11、(1)Cu2+2e- Cu 2Cl -2e- Cl2 CuCl 2 Cu+Cl2 Ag +e- Ag 4OH -4e-2H2O+O2 4AgNO 3+2H2O 4Ag+4HNO3+O2 (2)224120(7 分)请按要求回答下列问题。(1)根据右图回答:打开 K2,合并 K1。A 电极可观察到的现象是 ; B 极的电极反应式为 。 打开 K1,合并 K2。- 10 -A 电极可观察到的现象是 ; B 极的电极反应式为 。 (2)根据右图回答:将较纯净的 CuSO4溶液放入如图所示的装置中进行电解,石墨电极上的电极反应式为 ,电解反应的离子方程式为 。 实验完成后,铜电极增重 a g,石墨电极

12、产生标准状况下的气体体积为 L。 解析 (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。此时为电解池,A 极为阴极,反应为 Cu2+2e- Cu,故 A 极上析出一层红色的铜,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)= 22.4 L= L。答案 (1)锌不断溶解 Cu 2+2e- Cu电极表面有红色固体析出 Cu-2e - Cu2+(2)4OH -4e- 2H2O+O22Cu2+2H2O 2

13、Cu+O2+4H +21(8 分)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是:NiO 2+Fe+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2。(1)若此蓄电池放电时,该电池某一电极发生还原反应的物质是 (填序号)。 A.NiO2 B.Fe C.Fe(OH)2 D.Ni(OH)2(2)该电池放电时,正极附近溶液的 pH (填“增大” “减小”或“不变”)。 (3)充电时该电池阳极的电极反应式: 。 - 11 -(4)用此蓄电池分别电解以下两种溶液,假如电路中转移了 0.02 mol e-,且电解池的电极均为惰性电极,试回答下列问题。电解 M(NO3)x溶液时某一电极

14、增加了 a g M,则金属 M 的相对原子质量为 (用含“ a、 x”的表达式表示)。 电解含有 0.01 mol CuSO4和 0.01 mol NaCl 的混合溶液 100 mL,阳极产生的气体在标准状况下的体积是 ;将电解后的溶液加水稀释至 1 L,此时溶液的 pH= 。 解析 (1)得到电子,化合价降低的反应是还原反应,原电池中正极得到电子,发生还原反应,负极失去电子,发生氧化反应,所以根据总的反应式可知,铁是负极,氧化镍是正极,答案选 A。(2)正极是氧化镍得到电子,生成氢氧化镍,电极反应式是 NiO2+2H2O+2e- Ni(OH)2+2OH-,所以该电池放电时,正极附近溶液的 p

15、H 增大。(3)充电相当于放电的逆反应,所以阳极电极反应式就是原电池中正极反应式的逆反应,即Ni(OH)2+2OH-2e- NiO2+2H2O。(4)根据硝酸盐的化学式可知,M 的化合价是+ x 价,失去 0.02 mol 电子,所以 M 的相对原子质量是 ax0.02=50ax。阳极首先是氯离子放电生成氯气,然后是 OH-放电生成氧气,氯离子的物质的量是 0.01 mol,失去 0.01 mol 电子,所以 OH-失去电子的物质的量是 0.02 mol-0.01 mol=0.01 mol,因此氯气是0.005 mol、氧气是 0.002 5 mol,在标准状况下的体积是 0.007 5 mo

16、l22.4 Lmol-1=0.168 L。阴极铜离子放电,失去 0.01 mol2=0.02 mol 电子, 所以此时溶液中的氢离子不放电,因此反应中生成的氢离子的物质的量就是电解硫酸铜溶液时生成的氢离子,物质的量是 0.01 mol,浓度是 0.01 mol1 L=0.01 molL-1,pH=2。答案 (1)A (2)增大 (3)Ni(OH) 2+2OH-2e- NiO2+2H2O (4)50 ax 168 mL 222(8 分)重铬酸钾又名红矾钾,是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料,采用电化学法制备重铬酸钾(K 2Cr2O7)。制备装置如图所示(阳离子

17、交换膜只允许阳离子透过):制备原理:2Cr (黄色)+2H + Cr2 (橙色)+H 2O。(1)通电后阳极室产生的现象为 ; - 12 -其电极反应式是 。 (2)该制备过程总反应的离子方程式可表示为 4Cr +4H2O 2Cr2 +4OH-+2H2+O 2,若实验开始时在右室中加入 38.8 g K2CrO4,t min 后测得右室中 K 与 Cr 的物质的量之比为 32,则溶液中 K2CrO4和 K2Cr2O7的物质的量之比为 ;此时电路中转移电子的物质的量为 。 解析 (1)阳极发生氧化反应,溶液中氢氧根离子失去电子生成氧气和水。(2)直接设 K2CrO4和K2Cr2O7物质的量分别为

18、 x、 y,则钾原子的物质的量为 2x+2y,铬原子物质的量为 x+2y,依据两原子个数比为 32,可求出两物质的物质的量之比为 21;根据铬酸钾的质量可求出铬原子总物质的量为 0.2 mol,又 t min 后两物质的物质的量之比为 21,则铬酸钾为 0.1 mol,重铬酸钾为0.05 mol,根据化学方程式可知,生成 0.05 mol 的重铬酸钾的反应中转移电子为 0.052 mol。答案 (1)阳极产生无色气体,溶液由黄色逐渐变为橙色4OH-4e- O2+2H 2O(或 2H2O-4e- O2+4H +) (2)21 0.1 mol23(8 分)利用 LiOH 和钴氧化物可制备锂离子电池

19、正极材料。LiOH 可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。(1)利用如图装置电解制备 LiOH,两电极区电解液分别为 LiOH 和 LiCl 溶液。B 极区电解液为 (填化学式)溶液,阳极电极反应式为 , 电解过程中 Li+向 (填“A”或“B”)电极迁移。 (2)利用钴渣含 Co(OH)3、Fe(OH) 3等制备钴氧化物的工艺流程如下:Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为 。 铁渣中铁元素的化合价为 价。在空气中煅烧 CoC2O4生成钴氧化物和 CO2,测得充分煅烧- 13 -后固体质量为 2.41 g,CO2体积为 1.344 L(标准状况),则钴氧化物的化学式为 。 解析 (1

20、)B 极产生 H2,根据反应:2H +2e- H2,说明 B 极为阴极,随着电解进行,溶液中 c(H+)减小、 c(OH-)增大,B 极附近电解液为 LiOH 溶液,随着电解的进行,溶液中 c(LiOH)增大。A 极为阳极,电解液为 LiCl 溶液,电极反应:2Cl -2e- Cl2;在电解过程中 Li+向阴极附近移动,即向 B极迁移。(2)Co(OH)3与 H2SO4反应,然后生成的 Co3+被 Na2SO3还原,总反应的离子方程式为 2Co(OH)3+4H+S S +2Co2+5H2O。在酸性条件下,加入 NaClO3和 O2,则 Fe2+被氧化成 Fe3+,故铁渣中铁元素的化合价为+3

21、价。n(CO2)= =0.06 mol,根据原子守恒,可知:CoC 2O42CO2,n(CoC2O4)=0.03 mol,则钴氧化物中 m(Co)=0.03 mol59 g mol-1=1.77 g,钴氧化物中 m(O)=2.41 g-1.77 g=0.64 g,故钴氧化物中 n(O)= =0.04 mol,则钴氧化物中 n(Co) n(O)=0.03 mol0.04 mol,则钴氧化物的化学式为 Co3O4。答案 (1)LiOH 2Cl -2e- Cl2 B(2)2Co(OH)3+S +4H+ 2Co2+S +5H2O或 Co(OH)3+3H+ Co3+3H2O,2Co3+S +H2O2Co

22、2+S +2H+ +3 Co3O424(8 分)某公司开发了一种以甲醇为原料,以 KOH 为电解质的用于手机的可充电高效燃料电池,充一次电可连续使用一个月。右图是一个电化学过程的示意图。(已知甲池的总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH 2K2CO3+6H2O)请填空:(1)充电时:原电池的负极与电源 极相连。 阳极的电极反应式为 。 (2)放电时,负极的电极反应式为 。 - 14 -(3)在此过程中若完全反应,乙池中 A 极的质量增加 648 g,则甲池中理论上消耗 O2 L(标准状况下)。 解析 由甲池图示及总反应式知,甲池中,加入 CH3OH 的电极为负极,电极反应 CH3OH+8OH-6e- C+6H2O,通入 O2的电极为正极,电极反应 O2+2H2O+4e- 4OH-,则 A 为阴极,电极反应 Ag+e-Ag,B 为阳极,电极反应 4OH-4e- O2+2H 2O。答案 (1)负 4OH -4e- 2H2O+O2(2)CH3OH+8OH-6e- C +6H2O (3)33.6