1、1第四章 电化学基础检测(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 如图所示 ,将铁棒和石墨棒插入 1 L 1 molL-1食盐水中。下列说法正确的是( )A.若电键 K 与 N 连接,铁被保护不会腐蚀B.若电键 K 与 N 连接,正极反应式是 4OH-4e- 2H2O+O2C.若电键 K 与 M 连接,将石墨棒换成铜棒,可实现铁棒上镀铜D.若电键 K 与 M 连接,当两极共产生 28 L(标准状况)气体时,生成了 1 mol NaOH答案 D2 如下图所示是某太空空间站能量转化系统的局部示意图,其中燃料电池采用 KOH 溶液为电
2、解液,下列有关说法中正确的是( )A.该能量转化系统工作时,需不断补充 H2OB.该转化系统的能量本质上来源于太阳能C.水电解系统中的阴极反应:O 2+2H2O+4e- 4OH-D.燃料电池放电时的负极反应:H 2-2e- 2H+答案 B3 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.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为:2Cl -2e- Cl2B.氢氧燃料电池的负极反应式:O 2+2H2O+4e- 4OH-2C.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+答案 A4
3、 下列叙述中错误的是 ( )A.电解池是电能转化为化学能的装置B.原电池跟电解池连接后,电子从原电池负极流向电解池阳极C.电镀时,电镀池里的阳极材料发生氧化反应D.电解饱和食盐水时,阴极得到氢氧化钠溶液和氢气答案 B5 关于下图所示的原电池,下列说法中正确的是( )A.电子从锌电极通过电流计流向铜电极B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C.锌电极发生还原反应,铜电极发生氧化反应D.铜电极上发生的电极反应是 2H+2e- H2答案 A6 观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是( )3A.装置中阳极上析出红色固体B.装置的待镀铁制品应与电源正极相连C.装置闭合电键后,外电路电子由 a 极流向 b
4、 极D.装置的阳离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过解析 装置中阳极反应为 2Cl-2e- Cl2,A 错误;装置中待镀铁制品应作阴极,应与电源负极相连,B 错误;装置中 a 极是原电池的负极,H 2失电子,电子经导线流向 b 极,C 正确;装置中的阳离子交换膜不允许阴离子自由通过,D 错误。答案 C7 下列叙述中正确的是 ( )A.纯锌与稀硫酸反应时,加入少量 CuSO4溶液,可使反应加快B.甲醇和氧气以及 KOH 溶液构成的新型燃料电池中,其负极上发生的反应为:CH 3OH+6OH-+6e-CO2+5H2OC.在铁件上镀铜时,金属铜作阴极D.电解精炼铜时,电解质溶液中铜离子浓度保持
5、不变解析 锌置换出少量铜后形成铜锌原电池,使反应加快,A 项正确;负极上应发生失去电子的氧化反应,并且 CO2在碱性环境中要生成 C ,B 项错误;电镀池中,镀层金属作阳极,C 项错误;电O2-3解精炼铜时,溶液中铜离子浓度降低,D 项错误。答案 A48 某固体酸燃料电池以 CsHSO4固体为电解质传递 H+,其基本结构如图所示,电池总反应可表示为:2H 2+O2 2H2O,下列有关说法正确的是 ( )A.电子通过外电路从 b 极流向 a 极B.b 极上的电极反应式为:O 2+2H2O+4e- 4OH-C.每转移 0.1 mol 电子,消耗 1.12 L 的 H2D.H+由 a 极通过固体酸膜
6、电解质传递到 b 极解析 由电极反应式可知,氢气通入的一极为负极,氧气通入的一极为正极,故 a 为负极、b 为正极,电子应该是通过外电路由 a 极流向 b 极,A 错误;B 项,b 极上的电极反应式为O2+4H+4e- 2H2O;C 项,没有明确此时是否处于标准状况,故无法计算气体的体积。答案 D9 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,下列说法正确的是( )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
7、侧为电解池,Cu 为阴极,石墨为阳极,C、D 项错误。答案 A10 下列叙述中正确的是 ( )A.在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应B.用惰性电极电解 Na2SO4溶液,阴阳两极产物的物质的量之比为 125C.用惰性电极电解饱和 NaCl 溶液,若有 1 mol 电子转移,则生成 1 mol NaOHD.镀层破损后,镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀解析 选项 A 中在电解池的阴极是阳离子得到电子,发生的是还原反应;选项 B 中用惰性电极电解 Na2SO4溶液,实际上是电解水,在阴极上:4H +4e- 2H2,在阳极上:4OH -4e-2H2O+O2, 所以阴阳两极产物的物质的量之比
8、为 21;选项 C 中2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H 2,每生成 2 mol 的 NaOH 转移电子 2 mol,所以转移 1 mol 电子,生成的 NaOH 就是 1 mol;选项 D 中镀层破损后,镀锡铁组成的原电池,Fe 作负极而被腐蚀,镀锌铁组成的原电池,Zn 作负极,所以镀层破损后,镀锡铁板比镀锌铁板更容易被腐蚀。答案 C11 为了防止钢铁锈蚀 ,下列防护方法中正确的是 ( )A.在精密机床的铁床上安装铜螺钉B.在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一铅块,一同浸入海水中C.在海轮壳上镶嵌锌块D.将电动输油管的铸铁管接直流电源的正极,电源负极接惰性电极解析 A、B 中形成的原
9、电池都是铁作负极,加速钢铁腐蚀;D 中铸铁管作阳极,加速腐蚀;C 中锌比铁活泼,铁作正极。答案 C12Cu2O 是一种半导体材料,用作制造整流器的材料,还可以用于制船底防污漆(杀死低级海生动物)、农作物的杀菌剂。在实验室里可模拟工业过程制取 Cu2O,总反应式是 2Cu+H2OCu2O+H2, 其装置如图,下列有关说法不正确的是( )A.该实验符合绿色化学的设计理念B.图中的虚线框内需连接直流电源,且正极与石墨相连C.CuO 高温加热分解也可以得到 Cu2OD.上述装置中,阳极的电极反应式是 2Cu+2OH-2e- Cu2O+H2O解析 正极应与铜极相连。6答案 B13 关于电解饱和 NaCl
10、 水溶液 ,下列叙述正确的是( )A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠B.若在阳极附近的溶液中滴入 KI 溶液,溶液呈棕黄色C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈无色D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性解析 电解饱和 NaCl 水溶液,阳极析出氯气,阴极析出氢气,A 错误;若在阳极附近滴入 KI 溶液,将析出 I2,得到 I2的水溶液,故显棕黄色,B 正确;阴极附近由于显碱性,加酚酞显红色;电解一段时间后,搅拌得到的是含有 NaOH 的溶液,显碱性。答案 B14 将 Al、Cu 片用导线相连 ,一组插入浓硝酸中,一组插入稀 NaOH 溶液中,分别构成了
11、原电池,则在这两个原电池中,正极分别为( )A.Al 片、Cu 片 B.Cu 片、Al 片C.Al 片、Al 片 D.Cu 片、Cu 片解析 将 Al 片和 Cu 片用导线相连,插入浓硝酸中,此时 Al 在浓硝酸中钝化,不能继续反应,而 Cu 却能与浓硝酸继续反应,则 Cu 为负极;插入稀 NaOH 溶液中,Al 能与 NaOH 溶液反应,此时 Al 失去电子被氧化,则 Al 为负极。答案 A15 下列有关电化学装置完全正确的是( )A B C D铜的精炼 铁上镀银 防止 Fe 被腐蚀 构成铜锌原电池解析 电解精炼铜时,应该用粗铜作阳极,纯铜作阴极,故 A 错误;铁上镀银时,应该用银作阳极,铁
12、作阴极,故 B 错误;C 是外加电流的阴极保护法,正确;铜锌原电池中,锌应插入硫酸锌溶液中,铜应插入硫酸铜溶液中,故 D 错误。答案 C716 用石墨电极电解 CuCl2溶液(见右图)。下列分析正确的是( )A.a 端是直流电源的负极B.通电使 CuCl2发生电离C.阳极上发生的反应:Cu 2+2e- CuD.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体解析 由电解装置图可知,Cu 2+向阴极移动,可知 a 为电源负极,A 项正确;CuCl 2溶于水中就能电离成自由移动的 Cu2+和 Cl-,B 项错误;在阳极上发生氧化反应,其电极反应为 2Cl-2e-Cl2,C 项错误 ;通电一段时间后,应在
13、阳极附近观察到黄绿色的气体 Cl2,D 项错误。答案 A17 可用于电动汽车的铝 空气燃料电池,通常以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极。下列说法正确的是( )A.以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液时,正极反应都为:O 2+2H2O+4e- 4OH-B.以 NaOH 溶液为电解液时,负极反应为:Al-3e - Al3+C.以 NaOH 溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的 pH 保持不变D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极解析 B 项,在 NaOH 溶液中,Al 3+继续反应生成 Al ;C 项,电解液的 pH 应减小;D 项,电子通
14、O-2过外电路从负极流向正极。答案 A18 如图所示 ,下列叙述中正确的是 ( )8A.Y 为阴极,发生还原反应B.X 为正极,发生氧化反应C.Y 与滤纸接触处有氧气生成D.X 与滤纸接触处变红解析 左侧形成了锌铜原电池,锌是负极,铜是正极,则 Y 是阴极,氢离子得电子生成氢气,发生了还原反应,破坏了水的电离平衡,Y 极附近溶液呈碱性,溶液呈红色;X 是阳极,电极本身被氧化生成 Cu2+。答案 A二、非选择题(本题包括 6 小题,共 46 分)19(7 分)如图为持续电解含一定 CaCl2水溶液的装置(以铂为电极),为电流表。电解一段时间 t1后,将 CO2持续通入电解液中。(1)电解时,F
15、极发生 (填“氧化”或“还原”,下同)反应,电极反应式为 ,E极发生 反应,电极反应式为 ,电解总反应式为 。 (2)通电后 E 极处溶液呈 。 (3)持续通入 CO2发生的现象有 。 解析 溶液中含有 Ca2+、H +、Cl -、OH -,通电时,Ca 2+、H +移向阴极,由于 H+放电能力比 Ca2+强,在 E 极上发生反应:2H +2e- H2;Cl -、OH -移向阳极,Cl -在阳极放电:2Cl -2e- Cl2,电解至 t1后,溶液中 OH-浓度增大,通入 CO2后会有 CaCO3沉淀生成,继续通入 CO2,CaCO3转化为 Ca(HCO3)2而使沉淀又溶解。答案 (1)氧化 2
16、Cl -2e- Cl2 还原 2H +2e- H2 CaCl 2+2H2O Ca(OH)2+H2+Cl 2(2)红色(3)先出现白色沉淀,继续通 CO2,沉淀又消失20(7 分)(1) 下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀 。 9(2)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置如图:请回答:A 电极对应的金属是 (写元素名称),B 电极的电极反应式是 。 若电镀前 A、B 两金属片质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为 5.12 g,则电镀时电路中通过的电子为 mol。 镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因 。 解析 (1)根据原电池和电解原理可知,A
17、项铁作负极,加速了铁的腐蚀;B 项铁作正极被保护;C 项为铁的自然腐蚀;D 项铁作阴极,被保护。(2)镀铜时阳极材料应选铜。阳极铜溶解,阴极析出铜,故在阴极析出铜的质量为: =2.56 g。根据 Cu2+2e-5.12 g2Cu 可知转移电子物质的量为 0.08 mol。镀铜铁镀层破损,构成原电池时铁为负极,而镀锌铁镀层破损,铁作正极。答案 (1)BD(2)铜 Cu 2+2e- Cu 0.08 铁比铜活泼,镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,铁为负极,加速铁的腐蚀(叙述合理即可)21(10 分)下图中电极 a、 b 分别为 Ag 电极和 Pt 电极,电极 c、d 都是石墨电极。通电一段时间后,
18、在 c、d 两极上共收集到 336 mL(标准状况)气体。回答:10(1)直流电源中,M 为 极。 (2)Pt 电极上生成的物质是 ,其质量为 g。 (3)电源输出电子的物质的量与电极 b、c、d 上生成物的物质的量之比为:2 。 (4)AgNO3溶液的浓度 (填“增大”“减小”或“不变”,下同),H 2SO4溶液的 pH 。 (5)若 H2SO4溶液的质量分数由 5.00%变为 5.02%,则原有 5.00%的 H2SO4溶液为 g。解析 (1)因为用惰性电极电解稀硫酸,就是电解水,在阴极产生 H2,在阳极产生 O2,且二者的体积比为 21,根据图中收集到气体体积大小,可知 d 处收集的是
19、H2,c 处收集的是 O2,所以d 是阴极,c 是阳极;与电极 d 相连的 N 极是电源的负极,M 是电源的正极。生成气体的总物质的量为: =0.015 mol,所以 n(O2)= 0.015 mol=0.005 mol,电极上转移电子336 mL22 400 mLmol-1 13的物质的量为: n(e-)=40.005 mol=0.02 mol。(2)a 极的反应:Ag-e - Ag+,b 极的电极反应:Ag +e- Ag;所以 Pt 电极生成的物质是Ag,根据(1)转移的电子的物质的量可知 m(Ag)=108 gmol-10.02 mol=2.16 g。(3)a、b、c、d 极上的反应分别
20、为:Ag-e - Ag+、Ag +e- Ag、4OH -4e-2H2O+O2、 2H+2e- H2,所以电源输出电子的物质的量与电极 b、c、d 生成物的物质的量之比为 220.51。(4)左边装置相当于在 Pt 上镀银,溶液中 AgNO3浓度不变;右边装置相当于电解水,使硫酸浓度增大,pH 减小。(5)2H2O 2H2+O 2,根据 c、d 两极生成的气体的体积 336 mL,可知电解的水的物质的量: n(H2O)=2n(O2)=20.005 mol=0.01 mol,则 m(H2O)=0.01 mol18 gmol-1=0.18 g。设原有 5.00%的 H2SO4溶液的质量为 m,则根据
21、溶质守恒得:5.00% m=(m-0.18 g)5.02%,解之得: m=45.18 g。答案 (1)正 (2)Ag 2.16 (3)2 0.5 1 (4)不变减小 (5)45.1822(7 分)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如下图。11(1)电源的负极为 (填“A”或“B”)。 (2)阳极室中发生的反应依次为 、 。 (3)电解结束后,阴极室溶液的 pH 与电解前相比将 ;若两极共收集到气体 13.44 L(标准状况),则除去的尿素为 g(忽略气体的溶解)。 解析 (1)由图中产生 Cl2的电极为阳极知 A 为电源正极,B 为电源负极。(2)阳极室发生反应 2Cl-2
22、e- Cl2。由产物 CO2、N 2知 CO(NH2)2在此室被氧化,CO(NH 2)2 CO2+N2,发生还原反应的为 Cl2。故化学方程式为 CO(NH2)2+3Cl2+H2O N2+CO2+6HCl。(3)阴极室 2H+2e- H2。阳极室产生的 H+通过质子交换膜进入阴极室,从而使阴极室 H+浓度保持不变。故 pH 与电解前相比不变。两极共收集到的气体 n(气体)= =0.6 mol。13.44 L22.4 Lmol-1阳极 阴极6e-CO(NH2)2(N2+CO2)3H25 mol 60 g0.6 mol mCO(NH2)2mCO(NH2)2= =7.2 g60 g0.6mol5mo
23、l答案 (1)B (2)2Cl -2e- Cl2 CO(NH 2)2+3Cl2+H2O N2+CO2+6HCl (3)不变 7.223(8 分)某科研单位利用电化学原理用 SO2来制备硫酸,装置如图所示。电极为多孔的材料,能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。12(1)通入 SO2的电极为 极,其电极反应式为 ,此电极区溶液的 pH (填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)电解质溶液中的 H+通过质子膜 (填“向左”“向右”或“不”)移动,通入氧气的电极反应式为 。 (3)电池总反应式为 。 解析 (1)用 SO2制备硫酸,SO 2被氧化,为负极反应物,S 的化合价升高 2,即 S
24、O2-2e- S ,O2-4溶液显酸性,用 H2O、H +配平得 SO2+2H2O-2e- S +4H+,依据电极反应式可知负极区溶液O2-4酸性增强;(2)阳离子向正极区移动,O 2得电子,由于溶液显酸性,故用 H2O、H +配平得O2+4H+4e- 2H2O;(3)电池总反应式为 2SO2+2H2O+O2 2H2SO4。答案 (1)负 SO 2+2H2O-2e- S +4H+ 减小O2-4(2)向右 O 2+4H+4e- 2H2O(3)2SO2+2H2O+O2 2H2SO424(7 分)某研究性学习小组根据反应 2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4 2MnSO4+5Fe2(SO4)3
25、+K2SO4+8H2O 设计如图原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为 1 molL-1,溶液的体积均为 200 mL,盐桥中装有饱和 K2SO4溶液。回答下列问题:(1)此原电池的正极是石墨 (填“a”或“b”),发生 反应。 (2)电池工作时,盐桥中的 S 移向 (填“甲”或“乙”)烧杯。 O2-4(3)两烧杯中的电极反应式分别为甲: ,乙: 。 (4)若不考虑溶液的体积变化,MnSO 4浓度变为 1.5 molL-1,则反应中转移的电子为 mol。 解析 (1)根据题目提供的总反应方程式可知,KMnO 4作氧化剂,发生还原反应,故石墨 a 是正极。(2)电池工作时,S 向负极移动,即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为 MnO2-413+8H+5e- Mn2+4H2O;乙烧杯中的电极反应式为 5Fe2+-5e- 5Fe3+。(4)溶液中的O-4MnSO4浓度由 1 molL-1变为 1.5 molL-1,由于溶液的体积未变,则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为 0.5 molL-10.2 L=0.1 mol,转移的电子为 0.1 mol5=0.5 mol。答案 (1)a 还原 (2)乙 (3)Mn +8H+5e- Mn2+4H2O 5Fe 2+-5e- 5Fe3+ (4)0.5O-4
