高中化学 第四章 电化学基础章末测试 新人教版选修4

第四章章末测试时间：90分钟满分：100分第卷(选择题共54分)一、选择题(每小题3分，共54分)1下列关于原电池和电解池的叙述正确的是()A原电池中失去电子的电极为正极B原电池的负极、电解池的阳极都发生氧化反应C原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成的D电解时电解池的阳极一定是阴离子放电1解析：原电池中失去电子的一极作负极，A错误；原电池的负极和电解池的阳极都发生氧化反应，B正确；原电池的电极可以是金属，也可以是非金属(如石墨等)，C错误；电解池的阳极可以是电极本身放电，D错误。答案：B2下列关于下图所示装置的叙述正确的是()A铜作正极，铜片上有气泡产生B铜片质量逐渐减少C电流从锌片经导线流向铜片D铜离子在铜片表面被还原2解析：该电池是由盐桥连接的锌铜原电池，锌作负极，铜作正极，溶液中的铜离子在铜片上获得电子生成单质铜，质量增加，电流由正极(铜)流向负极(锌)，综上，D正确。答案：D3下列变化中属于原电池反应的是()A白铁(镀锌铁)表面有划损时，也能阻止铁被氧化B在空气中，金属铝表面迅速被氧化，形成一层保护膜C红热的铁丝与水接触，表面形成蓝色保护层D铁与稀硫酸反应时，加入几滴CuSO4溶液，可加快H2的产生，但不会影响产生气体的总量3解析：A项构成原电池，铁作正极被保护，正确；铝在空气中表面被氧化是化学腐蚀，不构成原电池，B项错误；红热的铁丝与水、氧气反应形成蓝色保护层属于直接反应形成的氧化膜，C项错误；锌与CuSO4反应生成的铜附着在锌的表面，与稀硫酸共同构成原电池，能加快锌与酸的反应，但会使产生的氢气量减少，D项错误。答案：A4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：2Cl2e= Cl2B氢氧燃料电池的负极反应式：O22H2O4e= 4OHC粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu2e= Cu2D钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe2e=Fe24解析：氢氧燃料电池的正极反应式：O22H2O4e=4OH；粗铜精炼时，与电源负极相连的是纯铜；钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式：Fe2e=Fe2。答案：A5最近，科学家研制出一种纸质电池，这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰。电池总反应为：Zn2MnO2H2O=ZnO2MnOOH。下列说法不正确的是()A该电池Zn为负极，MnO2为正极B该电池的正极反应为：MnO2eH2O=MnOOHOHC导电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向ZnD电流工作时水分子和OH都能通过薄层纸片5解析：原电池反应中Zn失电子、MnO2得电子，因此该电池负极为Zn，正极为MnO2。由电池总反应式减去负极反应式Zn2e2OH=ZnOH2O即是正极反应式MnO2eH2O=MnOOHOH。电子只能由Zn经外电路流向MnO2，而不能通过内电路。答案：C6关于各图的说法(其中中均为惰性电极)正确的是()A装置中阴极产生的气体能够使湿润淀粉KI试纸变蓝B装置中待镀铁制品应与电源正极相连C装置中电子由b极流向a极D装置中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应6解析：装置用惰性电极电解CuCl2溶液，阴极析出铜，阳极产生氯气，A错；装置为电镀铜装置，阳极电极反应式为：Cu2e=Cu2，阴极电极反应式为：Cu22e=Cu，因此待镀铁制品应与电源负极相连，B错；装置为氢氧燃料电池，b极通入O2，发生还原反应，作电池的正极，是电子流入的一极，C错。答案：D7甲、乙、丙三个电解槽如图所示(其中电极的大小、形状、间距均相同)。乙、丙中AgNO3溶液浓度和体积均相同，当通电一段时间后，若甲中铜电极的质量增加0.128 g，则乙中电极上银的质量增加()A0.054 gB0.108 gC0.216 g D0.432 g7解析：甲中铜电极增重0.128 g，说明析出铜为0.002 mol。由图示可知，乙、丙并联后与甲串联，又因乙、丙两槽中的电极反应相同，故乙、丙中的电子转移分别是甲中的一半。甲中转移电子为0.004 mol，故乙中析出的银为0.002 mol，质量为0.002 mol108 gmol10.216 g。答案：C8如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)，下列叙述正确的是()Aa中铁钉附近呈现红色Bb中铁钉上发生还原反应Ca中铜丝上发生氧化反应Db中铝条附近有气泡产生8解析：a装置由铁钉、铜丝、NaCl溶液构成原电池，铁钉作负极发生氧化反应：Fe2e=Fe2，铁钉附近不会出现红色，A错误。铜丝上发生还原反应：O24e2H2O=4OH，C错误。b装置由铁钉、铝条、NaCl溶液构成原电池，铝条作负极，发生氧化反应：Al3e=Al3，不会有气泡生成，D错误。铁钉作正极发生还原反应：O24e2H2O=4OH，B正确。答案：B9某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为31。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是()A阴极自始至终只逸出H2B阳极先逸出Cl2，后逸出O2C电解最后阶段为电解水D溶液pH不断增大，最后为79解析：由题意知，n(H)n(Cl)23，在阴极放电的是H， 在阳极放电的是Cl、OH，Cl先放电OH后放电。因此反应开始在两极放电的是H、Cl，相当于电解盐酸。由H2SO4电离出的H放完电后，在两极放电的是由水电离出的H和剩余的Cl，相当于电解NaCl溶液。Cl放完电后，在两极放电的是由水电离出的H和OH，相当于电解水。故A、B、C均正确。溶液pH的变化是不断增大，但最后溶质是NaOH和Na2SO4，pH不会为7。答案：D10.将KCl和CuSO4两种溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法正确的是()A整个过程中两电极反应2Cl2e=Cl2、2H2e=H2不可能同时发生B电解至C点时，往电解质溶液中加入适量CuCl2固体，即可使电解质溶液恢复至原来的浓度CAB段表示电解过程中H被还原，pH增大D原混合溶液中KCl和CuSO4浓度之比恰好为2110解析：图象分为三段，因此整个电解过程也有三个过程。第一个过程相当于电解CuCl2溶液，CuCl2水解呈酸性，随着电解的进行，浓度减小，酸性减弱，pH增大，C项错误；若原混合溶液中KCl和CuSO4浓度之比恰好为21，则达B点时CuCl2消耗完，接着只电解水，则与图象不符，D项错误；根据BC，溶液的pH明显下降，说明B点时Cl已耗完，而Cu2过量，继续电解，水量减少，由此可判断B项错误；综上分析可知A项正确。答案：A11.如图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是()A滤纸上c点附近会变红色BCu电极质量减小，Pt电极质量增大CZ中溶液的pH先减小，后增大DZ溶液中的SO向Cu电极移动11解析：由题中紫红色斑即MnO向d端扩散，阴离子向阳极移动，说明d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极。NaCl溶液中H放电，生成OH，c点附近会变红色。Z为电解硫酸铜溶液，Pt为阳极，溶液中的OH放电，2H2O4e=O24H，Cu为阴极，溶液中的Cu2得电子生成铜，总反应为2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，阳极区生成H，则SO向Pt极移动，B、D项错误；随着电解的进行，Z溶液变为硫酸溶液，再电解则变为电解水，硫酸浓度增大，C项错误。答案：A12如图所示的两个实验装置中，溶液的体积均为200 mL，开始时电解质溶液的浓度均为0.1 molL1，工作一段时间后，测得两端导线中均通过0.02 mol电子，若不考虑盐的水解和溶液体积的变化，则下列叙述中正确的是()A产生气体的体积：>B电极上析出物质的质量：>C溶液的pH变化：增大，减小D电极反应式中阳极：4OH4e=2H2OO2；中阳极：2H2e=H212答案：B13用惰性电极电解100 mL饱和食盐水，一段时间后在阴极得到112 mL H2(标准状况)，此时电解液(体积变化忽略不计)的pH为()A13 B12C8 D113解析：依解题思路“已知量消耗量积累量”模式，有如下关系式：H22H2OH1 2 n(OH)得n(OH)0.01 mol，c(OH)0.1 molL1n(H)1.01013 molL1pH13。答案：A14500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)6.0 molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是()A原混合溶液中c(K)为2 molL1B上述电解过程中共转移2 mol电子C电解得到铜的物质的量为0.5 molD电解后溶液中c(H)为2 molL114解析：电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极：4OH4e=2H2OO2，得O2 22.4 L(标准状况)，则转移电子数为4 mol，阴极：先发生：Cu22e=Cu，后发生：2H2e=H2，得H2 1 mol，则后式转移电子数为2 mol，前式转移电子数为(42)mol2 mol，故n(Cu2)1 mol，nCu(NO3)21 mol。总共n(NO)0.5 L6 molL13 mol，故n(KNO3)3 moln(Cu2)21 mol。A项：c(K)2 molL1；B项转移电子数为4 mol；C项n(Cu)1 mol；D项水溶液中n(H)n(OH)4 mol，有2 mol H电解放电，则剩余c(H)4 molL1。答案：A15下列叙述正确的是()A电镀时，通常把待镀的金属制品作阳极B氯碱工业中电解的是熔融NaClC氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应为O24H4e=2H2OD右图中电子由Zn极移向Cu极，盐桥中的Cl移向CuSO4溶液15解析：电镀时镀件作阴极，A项错误；氯碱工业中电解的是NaCl饱和溶液，B项错误；盐桥中的Cl移向ZnSO4溶液，D项错误。答案：C16某原电池装置如下图所示，盐桥中装有用氯化钾饱和溶液浸泡过的琼脂。下列叙述正确的是()A原电池工作一段时间后，FeCl2溶液中c(Cl)增大B此电池工作原理与硅太阳能电池工作原理相同CFe为正极，石墨上发生的反应为2H2e=H2D该装置中的盐桥完全可用金属导线代替16解析：原电池中离子的移动方向由静电作用决定，铁失去电子形成Fe2进入FeCl2溶液中，使其带正电，吸引盐桥中的Cl，故c(Cl)增大，A项正确；太阳能电池是将太阳能转化为电能，原电池是将化学能转化为电能，B项错误；铁作负极，石墨作正极；C项错误；金属导线不能传递离子，故盐桥不能用金属导线代替，D项错误。答案：A17下图是化学能与电能相互转换的两套装置。下列对此两套装置进行的实验分析正确的是()A乙装置将化学能转化为电能B两装置中石墨电极上产生的气体都是H2C甲装置中的铁电极发生氧化反应D两装置的原理都可以在现实生活中用来防止铁被腐蚀17解析：乙装置是电解池，将电能转化为化学能，A项错误；甲装置中的石墨作正极，生成的是H2，乙装置中的石墨作阳极，生成的是O2，B项错误；甲装置中的铁作负极，发生氧化反应，被腐蚀，C项正确，D项错误。答案：C18用电解质溶液为KOH溶液的氢氧燃料电池电解Na2CO3饱和溶液一段时间，假设电解时温度不变且用惰性电极，下列说法正确的是()A当电池负极消耗m g气体时，电解池阳极同时有m g气体生成B电池的负极反应为H22e=2HC电解后c(Na2CO3)不变，且溶液中有晶体析出D电池中c(KOH)不变，电解池中溶液的pH变大18解析：原电池与电解池各电极上通过的电子数目相等，原电池负极消耗氢气，电解池阳极产生氧气，两种气体质量不可能相等，A错误。原电池为碱性溶液，负极不生成H而生成水，B错误。电解池中实际为电解水，而原电解质溶液为饱和溶液，且温度不变，故溶液浓度不变，但有晶体析出，C正确。电池反应生成水，KOH溶液浓度变小，D错误。答案：C第卷(非选择题共46分)二、非选择题(共46分)19(12分)钢铁工业是一个国家工业的基础，而且钢铁制品在人们的生产生活中有着广泛的用途。(1)钢材加工前需要对其表面的氧化物(如铁锈)进行处理。常用的方法之一是用硫酸处理。下列能加快除去钢铁表面氧化物速率的是_(填字母)。A用中等浓度的硫酸B用98.3%的浓硫酸C加热 D加少许铜粉(2)实际生产中也可以用适量的稀盐酸来处理钢铁表面的铁锈。某同学在实验室中，将一块表面生锈的铁片置于稀盐酸中。写出铁锈完全消失后溶液中发生化合反应的离子方程式：_。(3)为了降低某水库的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_。A铜 B钠C锌 D石墨(4)下图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的_极。(5)防止钢铁腐蚀可以延长钢铁制品的使用寿命。在钢铁制品表面镀铜可以有效地防止其腐蚀，电镀的装置如图所示：上面的电镀装置图的“直流电源”中，_(选填“a”或“b”)是正极。接通电源前，装置图中的铜、铁两个电极质量相等，电镀完成后，将两个电极取出，用蒸馏水小心冲洗干净、烘干，然后称量，二者质量差为5.12 g，由此计算电镀过程中电路中通过的电子的物质的量为_。上述铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀。请简要说明镀铜铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀的原因：_，由此可推知铁镀_(填镀层金属名称)。19解析：(1)稀硫酸可以与铁反应，而浓硫酸则可以使铁钝化；加热可以使铁与浓硫酸反应；铜可以与Fe3反应，从而降低溶液中Fe3的浓度，有利于硫酸与铁锈的反应。(2)铁锈溶解于酸，生成Fe3，Fe3能与单质铁发生化合反应。(3)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如Zn，就可由Zn失去电子，Zn被溶解，而Fe被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，不能用Na，因为Na与水可直接反应。(4)乙属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极上。(5)电镀时正极连接的电极为阳极，故a为正极；阳极溶解的铜等于阴极上析出的铜，故阳极溶解的铜为2.56 g，即0.04 mol，故电镀过程中电路中通过的电子的物质的量为0.08 mol；镀件破损时，镀层金属与镀件金属在周围环境中形成原电池，活泼性强的金属更容易被腐蚀。答案：(1)BD(2)2Fe3Fe=3Fe2(3)C(4)负(5)a0.08 mol铁比铜活泼，铁与铜构成原电池的两个电极，铁作负极，更易被腐蚀锌20(12分)将洁净的金属片Fe、Zn、A、B分别与Cu用导线连接浸在合适的电解质溶液里。实验并记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下表所示。金属电子流动方向电压/VFeFeCu0.78ZnZnCu1.10ACuA0.15BBCu0.3根据表中实验记录，回答下列问题：(1)构成两电极的金属活动性相差越大，电压表的读数越_(填“大”或“小”)。(2)Zn、A、B三种金属活动性由强到弱的顺序是_。(3)Cu与A构成的原电池中，_为负极，此电极反应为_。(4)A、B形成合金，露置在潮湿空气中，_先被腐蚀。20解析：(1)由表中1,2列数据可知，金属活动性差异越大，电压越大。(2)按此规律可知，三种金属的活动性由强到弱的顺序为Zn>B>A。(3)Cu与A构成的原电池中，Cu为负极(表中对应数据为负)，此电极的电极反应为Cu2e=Cu2。(4)B比A活泼，则B先腐蚀。答案：(1)大(2)Zn>B>A(3)CuCu2e=Cu2(4)B21(8分)由于Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用如图所示实验装置可制得纯净的Fe(OH)2沉淀。两极材料分别为石墨和铁。试完成下列问题：(1)a电极材料是_，其电极反应式为_。(2)电解质溶液d可以是_(填字母，下同)，则白色沉淀在电极上生成；也可以是_，则白色沉淀在两极之间的溶液中生成。A纯水BNaCl溶液CNaOH溶液 DCuCl2溶液(3)液体c为苯，其作用是_，在加入苯之前，对d溶液进行加热处理的目的是_。(4)若d改为Na2SO4溶液，当电解一段时间，看到白色沉淀后，再反接电源，继续电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为_。21解析：(1)要制取Fe(OH)2沉淀，则必须产生Fe2，因此，阳极(a)材料只能用铁，电极反应为Fe2e=Fe2。(2)要在溶液中生成Fe(OH)2沉淀，电解质溶液可以用NaOH或NaCl溶液，如果用纯水，则溶液的导电能力太弱，不符合要求，如果用CuCl2溶液，则会生成Cu(OH)2沉淀。不符合要求。(3)苯不溶于水且密度比水小，浮于水面，可以隔绝空气，防止Fe(OH)2被氧化，加热的目的是赶尽溶液中的氧气，防止产物被氧化。(4)若d改为Na2SO4溶液，当电解一段时间，看到白色沉淀后，再反接电源，继续电解，则阳极反应为4OH4e=O22H2O，Fe(OH)2在溶液中与O2和H2O发生反应，4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3，因此白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。答案：(1)FeFe2e=Fe2(2)CB(3)隔绝空气，防止产物被氧化赶尽溶液中的氧气(4)白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色22(14分)某化学兴趣小组的同学用如下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合K时，观察到电流表的指针发生了偏移。请回答下列问题：(1)甲装置的名称是_；乙装置的名称是_；Zn为_极；Pt为_极。(2)写出电极反应：Cu极：_；石墨棒极：_。(3)当甲中产生0.1 mol气体时，乙中析出铜的质量应为_；乙中产生的气体在标准状况下的体积应为_。(4)若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，闭合K一段时间后，乙中溶液的颜色_(填“变深”、“变浅”或“无变化”)。(5)若乙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，闭合K一段时间后，甲中溶液的pH将_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)；乙中溶液的pH将_。(6)若乙中电极不变，将其溶液换成饱和Na2SO4溶液，闭合K一段时间，当阴极上有a mol气体生成时，同时有w g Na2SO410H2O析出，假设温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数应为_(用含w、a的表达式表示，不必化简)。22解析：(1)Zn、Cu和稀硫酸可构成原电池，其中Zn是负极，Cu是正极；乙装置是电解池，石墨棒为阴极，Pt为阳极。(2)Cu极上发生还原反应：2H2e=H2；石墨棒上也发生还原反应：Cu22e=Cu。(3)通过甲、乙装置中电子的物质的量相等，当甲中产生0.1 mol H2时，电路中通过0.2 mol电子，乙中析出0.1 mol Cu和放出0.1 mol Cl2。(4)若将乙中两个电极都换成铜，则乙装置相当于电解精炼铜的装置，阳极溶解的铜和阴极析出的铜一样多，溶液中Cu2的浓度基本不变，溶液的颜色基本不变。(5)若将乙中溶液换成NaCl溶液，则乙装置就是电解饱和食盐水的装置，因反应生成了NaOH，故电解后溶液的pH增大。反应时甲溶液中消耗了H，溶液酸性减弱，pH也增大。(6)电解Na2SO4溶液的本质是电解水，阴极上析出的a mol气体是H2，则反应中有a mol H2O被电解，此a mol H2O和析出的w g Na2SO410H2O构成饱和溶液，该饱和溶液与剩余饱和溶液的质量分数相同。则剩余溶液中溶质的质量分数100%100%。答案：(1)原电池电解池负阳(2)2H2e=H2Cu22e=Cu(3)6.4 g2.24 L(4)无变化(5)增大增大(6)100%