化学选修四第四章综合能力检测.docx
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化学选修四第四章综合能力检测
综合能力检测四
时间:
90分钟 分值:
100分
第Ⅰ卷(选择题,共48分)
一、选择题(每小题3分,共48分。
每小题只有一个选项符合题意)
1.暖宝宝是市场上常见的热敷、止痛、消肿贴剂。
它由原料层、明胶层、无纺布袋层三部分组成,其中原料是由铁、石墨、活性炭、无机盐等合成的聚合物,构成了原电池,其中铁作( )
A.正极 B.负极
C.阴极D.阳极
答案 B
解析 由题意知Fe、石墨、无机盐形成了原电池,铁在原电池中作负极。
2.对外加电流的金属保护中,下列叙述正确的是( )
A.被保护的金属与电源的正极相连
B.被保护的金属与电源的负极相连
C.在被保护的金属表面上发生氧化反应
D.被保护的金属为阴极,其表面上发生氧化反应
答案 B
解析 外加电流的金属保护法依据的是电解池的原理,被保护的金属与电源的负极相连,作阴极,发生还原反应,故只有B项正确。
3.已知蓄电池在充电时作电解池,放电时作原电池。
铅蓄电池上有两个接线柱,一个接线柱旁标有“+”,另一个接线柱旁标有“-”。
关于标有“+”的接线柱,下列说法中正确的是( )
A.充电时作阳极,放电时作正极
B.充电时作阳极,放电时作负极
C.充电时作阴极,放电时作负极
D.充电时作阴极,放电时作正极
答案 A
解析 铅蓄电池是常见的二次电池,充电时电极反应是放电时电极反应的逆过程。
放电时正极得到电子发生还原反应作正极,充电时则失去电子发生氧化反应作阳极。
4.在电解质溶液中插入M、N电极,并连接直流电源进行电解,可以看到两极上均有气泡产生,电解后测定电解质溶液,其H+浓度无变化。
符合这些条件的是( )
A.两个电极均为铁片,M是阴极,电解质溶液是0.4%的NaOH溶液
B.两个电极均为石墨,M是阳极,电解质溶液是0.4%的H2SO4溶液
C.两个电极均为石墨,M是阳极,电解质溶液是0.4%的KOH溶液
D.m是铁片,作阴极,N是石墨,电解质溶液是0.4%的KNO3溶液
答案 D
解析 由电解原理可知,A项中Fe作阳极时失去电子,不会产生气体,不符合题意;B项中电解水,H2SO4浓度增加,不符合题意;C项电解KOH时也是电解水,KOH浓度增大即c(OH-)增大,故c(H+)减小,不符合题意;D项中虽电解水,但溶液中c(H+)=c(OH-),c(H+)不发生变化。
5.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,阳极的电极反应式为:
2Cl--2e-===Cl2↑
B.氢氧燃料电池的负极反应式:
O2+2H2O+4e-===4OH-
C.粗铜精炼时,与电池正极相连的是纯铜,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 A
解析 氢氧燃料电池的正极反应式为:
O2+2H2O+4e-===4OH-;粗铜精炼时,与电源负极相连的是纯铜,电极反应式为Cu2++2e-===Cu;钢铁发生电化学腐蚀时负极反应式为Fe-2e-===Fe2+。
6.将a、b、c、d4种金属两两连接浸入电解质溶液中,组成4个原电池(如图):
①中a极发生氧化反应 ②中电流由b到c ③中c极质量增加 ④中a极有大量气泡,则4种金属的活泼性由强到弱的顺序为( )
A.d>a>c>bB.d>c>a>b
C.b>d>c>aD.a>d>b>c
答案 A
解析 原电池中负极失电子,发生氧化反应,不断溶解;正极上得电子,发生还原反应,会产生气泡或质量增加。
7.我国第五套人民币的一元硬币材质为铜芯镀银,依据掌握的电镀原理,你认为硬币制作时,铜芯应做( )
A.阴极B.阳极
C.正极D.负极
答案 A
解析 电镀时,待镀金属制品作阴极,把镀层金属做阳极。
本题是在铜上镀银,故铜芯应做阴极。
8.有如下两个反应:
①2HCl
H2+Cl2 ②2HCl
H2↑+Cl2↑
关于这两个反应的叙述中错误的是( )
A.①②两反应都是氧化还原反应
B.①②两反应中的能量转换方式都是热能转变为化学能
C.②反应是电能转变为化学能
D.①反应是热能转变为化学能
答案 B
解析 ①、②两反应均是氧化还原反应,A项正确;①是热能转化为化学能,D项正确;②是电能转化为化学能,C项正确,B项错误。
9.在钢铁腐蚀过程中,下列五种变化可能发生的是( )
①Fe2+转化为Fe3+ ②O2被还原 ③产生H2
④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·H2O ⑤杂质碳被氧化
A.①②B.②③④
C.①②③④D.①②③④⑤
答案 C
解析 在钢铁腐蚀中铁作负极发生氧化反应,根据电解质溶液的酸性强弱可发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀,而碳作正极,只起到电极作用,碳不参与反应。
10.有人设计以Pt和Zn为电极材料,埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏的能源。
它依靠人体内含有一定浓度的溶解氧进行工作,下列叙述中错误的是( )
A.Pt是正极
B.负极反应:
Zn-2e-===Zn2+
C.正极反应:
2H++2e-===H2↑
D.正极反应:
2H2O+O2+4e-===4OH-
答案 C
解析 Zn、Pt形成的原电池Zn作负极,Pt作正极,负极反应为:
Zn-2e-===Zn2+,正极反应为:
O2+4e-+2H2O===4OH-,只有C项错误。
11.如下图所示,将两烧杯中电极用导线相连,四个电极分别为Mg、Al、Pt、C。
当闭合开关S后,以下表述正确的是( )
A.电流表指针不发生偏转
B.Al、Pt两极有H2产生
C.甲池pH增大,乙池pH减小
D.Mg、C两极生成的气体在一定条件下可以恰好完全反应
答案 D
解析 根据题给信息闭合S后,甲池为原电池,乙池为电解池。
电流表指针发生偏转,A项错;Al电极作负极,Al溶解,不产生H2,B项错;甲池发生的反应为2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,pH减小,乙池电解水后,NaOH溶液浓度增大,pH增大,C项错;甲池中Mg作正极产生H2,乙池中C极作阳极产生O2,当有4mol电子通过电路时,Mg极产生2molH2,C极产生1molO2,二者在一定条件下恰好完全反应,D项正确。
12.用石墨电极电解含有一定量重水(D2O)的水(H2O),下列说法正确的是( )
A.相同状况下两电极上产生的气体体积之比为2:
1
B.两电极产生的气体质量之比为8:
1
C.相同状况下两电极上产生的气体体积之比为4:
1
D.若两电极上产生的气体质量为16:
3,则D2O与H2O的物质的量之比为2:
1
答案 A
解析 电解重水和水的反应方程式为:
2D2O
2D2↑+O2↑,2H2O
2H2↑+O2↑,只要电路中通过一定量的电子,两极上产生H2和D2与O2的物质的量之比为2:
1,在相同状况下体积比为2:
1,但质量比不为8:
1,则A项正确,B、C项错误;根据反应方程式可知当两电极上产生的气体质量为163时D2O与H2O的物质的量之比为1:
1,D项错误。
13.某学生为完成2HCl+2Ag===2AgCl+H2↑反应设计了如图所示的四个实验,你认为可行的实验的是( )
答案 D
解析 根据金属活动顺序表Ag不能置换出盐酸中的氢,故该反应不是自发进行的。
不能设计为原电池,B项不可行;设计为电解池应Ag作阳极,盐酸作电解质溶液,D项可行。
14.pH=a的某电解质溶液中,插入两支惰性电极通直流电一段时间后,溶液的pH>a,则该电解质可能是( )
A.NaOHB.H2SO4
C.AgNO3D.Na2SO4
答案 A
解析 电解NaOH、H2SO4、Na2SO4的溶液,都是电解水,其结果会使溶液浓度增大,增大浓度后,NaOH的c(OH-)增大,所以其pH值增大,A项对。
而电解AgNO3,溶液会生成Ag和HNO3,pH值减小。
15.可再生能源是我国重要的能源资源,在满足能源需求、改变能源结构,减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。
应用太阳能光伏发电技术,是实现节能减排的一项重要措施。
下列分析不正确的是( )
A.风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源
B.推广可再生能源有利于经济可持续发展
C.上图是太阳能光伏电池原理图,图中A极为正极
D.光伏发电池能量转化方式是太阳能直接转变为电能
答案 C
解析 在原电池的外电路中,电流由正极流向负极,由图中的电流方向可判断A为负极。
16.用石墨作电极电解3mol·L-1KCl和0.5mol·L-1Al2(SO4)3的1L混合溶液时,下图电解变化曲线合理的是( )
答案 D
解析 电解时,阳极反应:
2Cl--2e-=Cl2↑
3mol3mol
阴极反应:
2H++2e-=H2↑
3mol3mol
3molH+放电时产生了3molOH-,
Al3++3OH-=Al(OH)3
1mol3mol
Al3+恰好与OH-完全反应生成Al(OH)3沉淀,剩余溶液为K2SO4溶液,故选D。
第Ⅱ卷(非选择题,共52分)
二、非选择题(本题包括5道题,共52分)
17.(12分)某校化学兴趣小组同学,利用下列装置探究pH试纸上的微型电解。
(1)如图,取一条广泛pH试纸,浸润了饱和Na2SO4溶液后放置于玻璃片上,取两只回形针(铁制)夹住试纸两端,另取导线、鳄鱼夹、6V电池连接好电路。
当两根鳄鱼夹夹住回形针后,试纸上立刻出现以下现象:
阳极回形针处很快出现大片红棕色;阴极附近迅速呈现大片蓝紫色,对照比色卡发现其pH约为13。
①如图,右端回形针为__________极(填“阴”或“阳”);阴极试纸上出现大片蓝紫色的原因是(用反应式结合文字表示):
________________________________________________。
②推测阳极回形针处出现的红棕色物质可能是__________(写化学式)。
(2)小组同学另取两根铅笔芯作为电极,对pH试纸上的Na2SO4溶液电解,可见阳极与试纸接触处呈现__________色圆点,而在阴极与试纸接触处呈现__________色圆点,说明了电解硫酸钠饱和溶液的实质是:
____________________________________________(用方程式表示)。
答案
(1)①阳 2H++2e-===H2↑,使水的电离平衡右移,c(OH-)增大,阴阳附近呈碱性 ②Fe2O3
(2)红 蓝 2H2O
2H2↑+O2↑
解析
(1)右端回形针电池的正极相连,作阳极,电解硫酸钠溶液时,阴极H+放电,2H++2e-===H2,使溶液中OH-浓度增大,阴极附近呈碱性,试纸变为蓝紫色。
右端回形针(铁制)作阳极,回形针被腐蚀,推测出现的红棕色物质为Fe2O3。
(2)铅笔芯的成分含有石墨,以铅笔芯(石墨)作电极,电解Na2SO4溶液,阳极OH-放电,H+浓度增大,阳极附近显酸性,pH试纸变红,阴极H+放电,OH-浓度增大,阴极附近显碱性,pH试纸变蓝,电解硫酸钠溶液,实质是电解水。
18.(10分)用铂电极电解氢氧化钠溶液,测定两极逸出气体的体积,记录如下表:
时间/min
气体体积/mL
1
2
3
4
5
6
7
8
阴极生成的气体
6
12
20
29
39
49
59
阳极生成的气体
2
4
7
11
16
21
26
31
(1)完成有关的电极反应式:
阴极__________________________,阳极______________________。
(2)完成电解池总反应方程式__________________________。
(3)开始电解阶段两极产生气体的体积比不符合理论比值的原因是__________________________。
(4)自第______________分钟起阴极与阳极产生气体的体积比符合理论的比值。
答案
(1)4H++4e-===2H2↑
4OH--4e-===2H2O+O2↑
(2)2H2O
2H2↑+O2↑
(3)开始阶段O2、H2在水中的溶解未达到饱和,O2在水中的溶解度比H2大
(4)4
解析 本题一看好像与我们所学知识不相符,我们研究的是理论,与实际上有偏差。
电解NaOH溶液实际上是电解水,阳极发生4OH--4e-===2H2O+O2↑,阴极发生4H++4e-===2H2↑,开始时由于H2、O2在溶液中只有达到饱和才能逸出,而且O2的溶解度比H2的还大,所以开始V(H2):
V(O2)>2:
1,等二者均达到饱和后才能使V(H2):
V(O2)=2:
1。
19.(6分)用惰性电极电解NaCl与NaHCO3混合溶液,测得溶液pH变化如图所示:
(1)在0→t1时间内,两个电极上的电极反应式为
阳极:
____________________________________________________________________;
阴极:
____________________________________________________________________。
(2)用离子方程式表明0→t1时间内,溶液pH升高比较缓慢的原因:
________________________________________________________________________。
答案
(1)2Cl--2e-===Cl2↑
2H++2e-===H2↑
(2)HCO
+OH-===CO
+H2O
解析
(1)在NaCl、NaHCO3混合溶液中含有的阳离子为H+、Na+,含有的阴离子为HCO
、Cl-、OH-,根据放电顺序,在阴极H+放电:
2H++2e-===H2↑,在阳极Cl-放电:
2Cl--2e-===Cl2↑。
(2)在0→t1时间内溶液pH升高缓慢是因为发生反应HCO
+OH-===CO
+H2O
20.(14分)铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式__________________。
(2)若将
(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式。
正极反应________________________,负极反应________________________。
(3)腐蚀铜板后的混合溶液中,若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10mol·L-1,请参照下表给出的数据和药品,简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
氢氧化物开始沉淀时的pH
氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3+
1.9
3.2
Fe2+
7.0
9.0
Cu2+
4.7
6.7
提供的药品:
Cl2 浓H2SO4 NaOH溶液 CuO Cu
(4)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢,但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。
请从上表提供的药品中选择两种(水可任选),设计最佳实验,验证劣质不锈钢易被腐蚀。
有关反应的化学方程式__________________________、__________________________。
劣质不锈钢腐蚀的实验现象:
____________________________________________________________________。
答案
(1)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(2)装置图
正极反应:
Fe3++e-===Fe2+(或2Fe3++2e-===2Fe2+)
负极反应:
Cu===Cu2++2e-(或Cu-2e-===Cu2+)
(3)①通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+;②加入CuO调节溶液的pH至3.2~4.7;③过滤[除去Fe(OH)3]
(4)CuO+H2SO4=CuSO4+H2O CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
不锈钢表面有紫红色物质生成
解析
(2)根据氧化还原反应2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+设计原电池,负极发生氧化反应,Cu失电子作负极,正极选择比Cu活动性弱的金属或碳棒,电解质溶液为FeCl3溶液。
(3)根据表中的数据知如用直接沉淀法,Cu2+也被消耗。
根据提供的试剂,将Fe2+氧化为Fe3+,再调节溶液的pH,为了不引入新的杂质离子,选择CuO而不选NaOH溶液。
(4)不锈钢的主要成分是Fe,由题中劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢,但在某些盐溶液中腐蚀现象明显,再根据提供的试剂可知首先要制备出盐溶液,选择硫酸和CuO制备出硫酸铜溶液,再根据Fe和硫酸铜发生置换反应设计出实验。
21.(10分)某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理(Cu元素的相对原子质量为64)。
按照实验步骤依次回答下列问题:
(1)导线中电子流向为__________(用a、b表示);
(2)写出装置中镀锌电极上的电极反应式:
____________________________;
(3)若装置中铜电极的质量增加0.64g,则导线中转移的电子数目为__________;(不许用“NA”表示);
(4)装置中盐桥中除添加琼脂外,还要添加KCl的饱和溶液,电池工作时,对盐桥中的K+、Cl-的移动方向向表述正确的是__________。
A.盐桥中的K+向左侧烧杯移动、Cl-向右烧杯移动
B.盐桥中的K+向右侧烧杯移动、Cl-向左烧杯移动
C.盐桥中的K+、Cl-都向左侧烧杯移动
D.盐桥中的K+、Cl-几乎不移动
(5)若ZnSO4溶液中含有杂质Cu2+,会加速Zn电极的腐蚀,还可能导致电流在较短时间内衰减。
欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的________(填代号)。
A.NaOH B.Zn C.Fe D.H2SO4
答案
(1)由a到b(或a→b)
(2)Zn-2e-===Zn2+
(3)1.204×1022
(4)B
(5)B
解析 在该原电池中负极为Zn,电极反应为Zn-2e-===Zn2+,正极为铜,电极反应为Cu2++2e-===Cu,当铜电极增加0.64g时,转移电子(由a到b)为
×6.02×1023mol-1×2=1.204×1022,盐桥中K+向正极区(右侧烧杯)移动,Cl-向负极区(左侧烧杯)移动。
除去ZnSO4中的杂质Cu2+,且不引入新的杂质,所以可选择Zn,发生反应为Zn+Cu2+===Zn2++Cu,过量的Zn及生成的Cu过滤可除去。
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