学年高中化学 第04章 电化学基础章末复习测新人教版选修4.docx
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学年高中化学第04章电化学基础章末复习测新人教版选修4
第四章电化学基础
章末复习测试
1.我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。
据环保部门测定,该城市整个夏季酸雨的pH平均为3.2。
在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。
对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是()
A.此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀
B.发生电化学腐蚀时的正极反应为:
2H2O+O2+4e-=4OH-
C.在化学腐蚀过程中有氢气产生
D.发生电化学腐蚀时的负极反应为Fe-2e -=Fe 2+
【答案】B
2.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关.下列说法中不正确的是
A.由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池,其负极反应式为:
Al﹣3e﹣=Al3+
B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池,其负极反应式为:
Al﹣3e﹣+4OH﹣=AlO2﹣+2H2O
C.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池,其负极反应式为:
Cu﹣2e﹣=Cu2+
D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池,其负极反应式为:
Cu﹣2e﹣=Cu2+
【答案】C
【解析】A.由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池,铝和稀硫酸反应而失电子,铜和稀硫酸不反应,所以铝作负极,铜作正极,其负极反应式为:
Al﹣3e﹣=Al3+,故A正确;B.Mg、Al、NaOH溶液组成原电池,铝和氢氧化钠溶液反应而失去电子发生氧化反应,镁和氢氧化钠溶液不反应,所以铝是负极,镁是正极,其负极反应式为:
Al﹣3e﹣+4OH﹣=AlO2﹣+2H2O,故B正确;C.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池,铁和铜都与氯化铁反应,但铁的金属性比铜强,所以铁作负极,铜作正极,其负极反应式为:
Fe﹣2e﹣=Fe2+,故C错误;D.Al、Cu、浓硝酸组成原电池,铝和浓硝酸发生钝化现象,铜和浓硝酸能自发的进行反应,所以铜作负极,铝作正极,其负极反应式为:
Cu﹣2e﹣=Cu2+,故D正确;
3.流动电池是一种新型电池。
其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动,在电池外部调节电解质溶液,以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。
北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示,电池总反应为Cu+PbO2+2H2SO4===CuSO4+PbSO4+2H2O。
下列说法不正确的是( )
A.a为负极,b为正极
B.该电池工作时PbO2电极附近溶液的pH增大
C.a极的电极反应为Cu-2e-===Cu2+
D.调节电解质溶液的方法是补充CuSO4
【答案】D
4.实验发现,298K时,在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粒后,Fe3+立即被还原成Fe2+。
某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置。
下列有关说法中正确的是( )
A.该原电池的正极反应是:
Zn-2e-===Zn2+
B.左烧杯中溶液的红色逐渐褪去
C.该电池铂电极上有气泡出现
D.该电池总反应为:
3Zn+2Fe3+===2Fe+3Zn2+
【答案】B
5.关于如图所示装置的叙述正确的是
A.甲、乙装置中的锌片都作负极
B.甲、乙装置中的溶液中的H+在铜片上被还原
C.甲、乙装置中锌片上发生的反应都是还原反应
D.甲装置中铜片有气泡生成,乙装置中的铜片质量减小
【答案】D
【解析】A.乙为电解池装置,Zn为阴极,故A错误;B.乙为电解池装置,Cu为阳极,Cu被氧化,故B错误;C.甲为原电池,Zn为负极,发生氧化反应,故C错误;D.甲装置中Cu为正极,氢离子在铜片上得到点被还原生成氢气,乙装置中Cu为阳极,发生氧化反应,铜片质量减小,故D正确;故选D。
6.X、Y、Z、M、N代表五种金属。
有以下化学反应:
①水溶液中:
X+Y2+===X2++Y
②Z+2H2O(冷)===Z(OH)2+H2↑
③M、N为电极,与N盐溶液组成原电池,发生的电极反应为M-2e-===M2+
④Y可以溶于稀H2SO4中,M不被稀H2SO4氧化
则这五种金属的活泼性由弱到强的顺序是( )
A.M C.N 【答案】C 【解析】①水溶液中X+Y2+=X2++Y,说明活动性X>Y;②Z+2H2O(冷水)=Z(OH)2+H2↑,能与冷水反应生成氢气说明Z的金属性活动性很强;③M、N为电极,与N盐溶液组成原电池,M电极反应为M-2e-=M2+,M失电子发生氧化反应,则M是负极、N是正极,活动性M>N;④Y可以溶于稀硫酸中,M不被稀硫酸氧化,说明活动性Y>M,通过以上分析知,金属活动性顺序N<M<Y<X<Z。 答案选C。 7.下列叙述正确的是( ) A.铜、铁和FeCl3溶液形成的原电池,铜极放出氢气 B.电解硫酸钠溶液就是电解水,电解后溶液pH升高 C.铁锅生锈的正极反应为O2+2H2O+4e-===4OH- D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应为2H++2e-===H2↑ 【答案】C 8.如图所示,杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中,不考虑铁丝反应及两球的浮力变化) A.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端高B端低 B.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端低B端高 C.当杠杆为绝缘体时,A端低B端高;为导体时,A端高B端低 D.当杠杆为绝缘体时,A端高B端低;为导体时,A端低B端高 【答案】D 【解析】杠杆为导体时,水中加入硫酸铜溶液,形成原电池,铁做负极,失去电子而溶解,质量减少,铜离子在铜球上得到电子析出铜,铜球质量增加,A端降低,B端升高,若杠杆为绝缘体时,铁置换硫酸铜中的铜,铁球的质量增加,铜球不变,则B端降低,A端升高,故选D。 9.下列有关电化学装置的说法正确的是( ) 图a 图b图c 图d A.利用图a装置处理银器表面的黑斑Ag2S,银器表面发生的反应为Ag2S+2e-===2Ag+S2- B.图b装置电解一段时间后,铜电极溶解,石墨电极上有亮红色物质析出 C.图c装置中的X若为直流电源的负极,则该装置可实现粗铜的精炼 D.若图d装置中的M为海水,则该装置可通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀 【答案】A 10.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.氯碱工业中电解饱和食盐水时,阳极的电极反应为: 2Cl--2e-=Cl2↑ B.氢氧燃料电池的负极反应: O2+2H2O+4e-=4OH- C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应为: Cu-2e-=Cu2+ D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应: Fe-2e-=Fe2+ 【答案】A 【解析】A、电解池中,阳极不是活性电极时,在该极上放电的是溶液中活泼的阴离子即氯离子失电子的反应2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑,故A正确;B、氢氧燃料电池中负极放电的一定是燃料,即在负极上是氢气放电,故B错误;C、粗铜精炼时,阴极(和电源的负极相连)是纯铜,粗铜作阳极(和电源的正极相连),故C错误;D、钢铁发生电化学腐蚀的正极发生的是氧气得电子的还原反应,故D错误.故选A. 11.铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为: Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2。 下列有关该电池的说法不正确的是() A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为Fe B.电池放电时,负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2 C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低 D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O 【答案】C 12.近来科学家研制了一种新型的乙醇电池(DEFC),它用磺酸类质子作溶剂,在200℃左右时供电,乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更加安全。 电池总反应式为 C2H5OH+3O2===2CO2+3H2O,下列说法不正确的是() A.C2H5OH在电池的负极上参加反应 B.1mol乙醇被氧化转移6mol电子 C.在外电路中电子由负极沿导线流向正极 D.电池正极的电极反应为4H++O2+4e-===2H2O 【答案】B 【解析】A.燃料电池中,燃料在负极失电子发生氧化反应;B.1mol乙醇被氧化生成2molCO2转移12mol电子;C.在外电路中电子由负极沿导线流向正极;D.电池正极的电极反应为4H++O2+4e-=2H2O 13.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,能使电解液复原的组合是( ) X Y Z W A C Fe NaCl H2O B Pt Cu CuSO4 CuSO4溶液 C C C H2SO4 H2O D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶体 【答案】C 【解析】A、该电解池中阳极氯离子放电产生氯气,阴极氢离子放电产生氢气,因此需要通入氯化氢,A错误;B、该电解池中阳极氢氧根放电产生氧气,阴极铜离子放电析出铜,需要加入氧化铜,B错误;C、惰性电极电解稀硫酸实质是电解水,因此加入水即可复原,C正确;D、银是阳极,铁是阴极,电解硝酸银溶液属于铁上镀银,不需要加入,D错误,答案选C。 14.将图Ⅰ所示装置通电10min后,撤掉直流电源,连接成图Ⅱ所示装置,可观察到U形管左侧铁电极表面析出了白色胶状物质,U形管右侧液面上升。 下列说法正确的是( ) A.同温同压下,装置Ⅰ中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多 B.装置Ⅱ中铁电极的电极反应式为Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2↓ C.装置Ⅱ中石墨电极的电极反应式为2H++2e-===H2↑ D.装置Ⅰ通电10min后,铁电极附近溶液的pH降低 【答案】B 15.用惰性电极电解煤浆液的方法制H2的反应为C(s)+2H2O(l)=CO2(g)+2H2(g)。 现将一定量的1mol/LH2SO4溶液和适量煤粉充分混合,制成含碳量为0.02g/mL~0.12g/mL的煤浆液,置于如图所示装置中进行电解(两电极均为惰性电极)。 下列说法错误的是 A.A极是阳极,B极为阴极 B.A极的电极反应式为C+2H2O-4e-=CO2↑+4H+ C.B极的电极反应式为2H++2e-=H2↑ D.电解一段时间后,煤浆液的pH增大 【答案】D 16.硼酸(H3BO3)为一元弱酸,H3BO3可以通过电解的方法制备。 其工作原理如右图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。 下列说法错误的是 A.a与电源的正极相连接 B.阳极的电极反应式为: 2H2O-4e-=O2↑+4H+ C.[B(OH)4]-穿过阴膜进入产品室,Na+穿过阳膜进入阴极室 D.当电路中通过3mol电子时,可得到1molH3BO3 【答案】D 【解析】A.与a极相连的石墨所处的区域为阳极室,则a与电源的正极相连接,故A正确;B.阳极上发生氧化反应,溶液中水失去电子生成氧气,电极反应式为: 2H2O-4e-=O2↑+4H+↑,故B正确;C.在电解池中,阴离子向阳极运动,阳离子向阴极运动,因此[B(OH)4]-穿过阴膜进入产品室,Na+穿过阳膜进入阴极室,故C正确;D.阳极电极反应式为: 2H2O-4e-=O2↑+4H+,阴极上发生还原反应,溶液中的水得到电子生成氢气,2H2O+2e-=H2↑+2OH―,[B(OH)4]-穿过阴膜进入产品室,与氢离子反应生成H3BO3,[B(OH)4]-+H+=H3BO3+H2O,当电路中通过3mol电子时,生成3mol氢离子,可得到3molH3BO3,故D错误;故选D。 17.钢铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。 (1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀,试写出该腐蚀过程中的电极反应式: 负极________;正极________。 (2)为了减缓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________(填序号)。 A.铜B.钠 C.锌D.石墨 (3)图乙所示的方案也可以减缓铁闸门的腐蚀速率,其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。 图甲 图乙 【答案】2Fe-4e-===2Fe2+O2+2H2O+4e-===4OH-C负 【解析】Fe发生吸氧腐蚀,负极: 2Fe-4e- 2Fe2+,正极: O2+2H2O+4e- 4OH-,常见保护方法有牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。 18.如下图所示的装置进行电解。 通电一段时间,发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。 (1)E为电源的________极,F为电源的________极。 (2)A中发生反应的化学方程式为_______________________________。 (3)在B中观察到的现象是________________________________________。 (4)D端的电极反应式为_________________________________________。 【答案】负正4AgNO3+2H2O 4Ag+4HNO3+O2↑铜片溶解,石墨电极上有气体生成,溶液中有蓝色沉淀生成2H++2e-===H2↑ 【解析】通电一段时间后,发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色,则C端发生2I--2e-=I2,C端为阳极,D为阴极,即E为电源的负极,F为电源的正极,结合离子的放电顺序及发生的电极反应来计算解答。 (1)根据以上分析可知C端为阳极,D为阴极,E为电源的负极,F为电源的正极; (2)A烧杯中铁电极与电源的负极相连,作阴极,银离子放电,Pt电极是阳极,氢氧根离子放电,因此发生电解硝酸银溶液的反应,反应为4AgNO3+2H2O 4Ag+4HNO3+O2↑; 19.某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。 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-的移动方向表述正确的是________。 A.盐桥中的K+向左侧烧杯移动、Cl-向右侧烧杯移动 B.盐桥中的K+向右侧烧杯移动、Cl-向左侧烧杯移动 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.NaOHB.Zn C.FeD.H2SO4 【答案】由a到b(或a→b)Zn-2e-===Zn2+1.204×1022个BB 【解析】图为原电池装置,金属性锌强于铜,Zn为负极,Cu为正极。 则 (1)电子由负极流向正极,则电子流向为由a到b(或a→b); (2)负极Zn失去电子,电极反应式为Zn-2e-=Zn2+; (3)铜电极发生Cu2++2e-=Cu,增加0.64g,n(Cu)=0.64g÷64g/mol=0.01mol,转移0.02mol电子,转移电子数目为0.02mol×6.02×1023/mol=1.204×1022; (4)盐桥中的K+、Cl-的移动方向为阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,右侧为负极,左侧为正极,选项B正确,答案选B; (5)要除去Cu2+,可促进其水解生成沉淀,注意不引入新的杂质,AC会引入杂质,D抑制水解,只有B符合,答案选B。 20.铁、铝等金属单质及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。 (1)金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应,由下列物质冶炼相应金属单质时采用电解法的是_________。 a.Fe2O3b.NaClc.Cu2Sd.Al2O3 (2)某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。 为防止金属Fe被腐蚀,可以采用上述_______(填装置序号)装置原理进行防护;装置③中总反应的离子方程式为______________________________________________。 (3)利用甲醇(CH3OH)、氧气组成燃料电池,电解质溶液为碱性,电池工作时负极反应式为_____________。 (4)氨气也可作为燃料电池的燃料源制成高效率无污染的燃料电池系统,总反应式为: (未配平),写出此碱性燃料电池的负极反应式: _______。 (5)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。 与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为 _________________________。 (6)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率高无污染,多用于航天航空。 如图所示装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-(O2+4e-=2O2-),d电极上的电极反应式为 _____________________。 【答案】bd②③2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2OFeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3↓+5OH-CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O (3)原电池中负极发生失去电子的氧化反应,则甲醇在负极通入,由于电解质溶液显碱性,则电池工作时负极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O。 (4)根据总反应式可判断氨气发生失去电子的氧化反应,氧化产物是氮气,由于电解质溶液显碱性,则此碱性燃料电池的负极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O; (5)K2FeO4在电池中作为正极材料,得到电子生成氢氧化铁,由于电解质溶液显碱性,则其电极反应式为FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3↓+5OH-。 (6)根据电流方向可知c电极是正极,b电极是负极。 甲烷在负极发生失去电子的氧化反应,由于其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-(O2+4e-=2O2-),因此d电极上的电极反应式为CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O。
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