师说学年高中化学 第4章 电化学基础单元综合测试 新人教版选修4.docx
- 文档编号:23846946
- 上传时间:2023-05-21
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:169.20KB
师说学年高中化学 第4章 电化学基础单元综合测试 新人教版选修4.docx
《师说学年高中化学 第4章 电化学基础单元综合测试 新人教版选修4.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《师说学年高中化学 第4章 电化学基础单元综合测试 新人教版选修4.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
师说学年高中化学第4章电化学基础单元综合测试新人教版选修4
第4章电化学基础
(90分钟,100分)
一、选择题(本题包括20小题,每小题3分,共60分)
1.(双选)获得“863”计划和中科院“百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功,电解质为AlI3溶液,已知电池总反应为:
2Al+3I2===2AlI3。
下列说法不正确的是( )
A.该电池负极的电极反应为:
Al-3e-===Al3+
B.电池工作时,溶液中的铝离子向负极移动
C.消耗相同质量的金属,用锂作负极时,产生电子的物质的量比铝多
D.正极的电极材料是单质碘
【答案】 BD
【解析】 由电池总反应方程式和电池中离子的移动方向可知A正确,B不正确;锂提供的电子数与其质量的比是金属中最大的,C正确;碘单质能溶于水,是正极反应的物质,而不能作为电极材料,所以D不正确。
2.
关于如图所示装置的叙述正确的是( )
A.铜是阳极,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.氢离子在铜片表面被还原
【答案】 D
【解析】 由所给图示可知Zn为原电池负极,失去电子被氧化,电子经导线流向正极铜电极,溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2。
原电池只分正极、负极,不用阴极、阳极表示,电流方向与电子流的方向相反。
3.有一种锂电池,用金属锂和石墨作电极材料,电解质溶液是由四氯铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(
)中而形成的,电池总反应方程式为:
8Li+3SOCl2===6LiCl+Li2SO3+2S,下列叙述中正确的是( )
A.电解质溶液中混入水,对电池反应无影响
B.金属锂作电池的正极,石墨作电池的负极
C.电池工作过程中,亚硫酰氯(SOCl2)被还原为Li2SO3
D.电池工作过程中,金属锂提供的电子与正极区析出的硫的物质的量之比为4∶1
【答案】 D
【解析】 由电池总反应可知,Li失电子,作电池的负极,石墨作电池的正极,故B选项不正确;Li为碱金属,易与水发生反应:
2Li+2H2O===2LiOH+H2↑,故A选项不正确;电池工作过程中,SOCl2被还原为S,故C选项不正确;由电池总反应式知,8molLi参与反应,可提供8mole-,同时在正极区析出2molS,故本题正确选项为D。
4.一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。
下列对该燃料电池说法不正确的是( )
A.在熔融电解质中,O2-移向负极
B.电池的总反应是2C4H10+13O2===8CO2+10H2O
C.通入空气的一极是正极,电极反应为O2+4e-===2O2-
D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为C4H10+26e-+13O2-===4CO2↑+5H2O
【答案】 D
【解析】 由原电池原理知阴离子移向负极,A正确;原电池反应就是一个氧化还原反应,只是氧化反应和还原反应分别在两极进行,由丁烷的燃烧反应知,该电池的总反应为:
2C4H10+13O2===8CO2+10H2O,且丁烷失电子,O2得电子,故选D。
5.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。
锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)===Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是( )
A.电池工作时,锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为2MnO2(s)+H2O(l)+2e-===Mn2O3(s)+2OH-(aq)
C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减少6.5g
【答案】 C
【解析】 该电池工作时即为原电池装置,Zn应为负极,失去电子,故A正确。
原电池正极发生得电子反应,即还原反应,故B正确。
电子应由原电池的负极流出,通过外电路流向正极,故C错误。
由于Zn失去2mol电子时,自身即消耗1mol,为65g,则失去0.2mol电子,理论上消耗锌6.5g,故D正确。
6.下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是( )
A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2
B.NaOH、CuSO4、H2SO4
C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2
D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
【答案】 C
【解析】 A项,电解HCl生成H2和Cl2,电解CuCl2生成Cu和Cl2,电解Ba(OH)2生成H2和O2;B项,电解NaOH和H2SO4均生成H2和O2,电解CuSO4生成Cu、O2和H2SO4;C项中三种物质的电解产物均为H2和O2;D项电解NaBr生成H2和Br2,电解H2SO4和Ba(OH)2均生成H2和O2。
7.
如右图所示,X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色、无臭气体放出。
符合这一情况的是下表中的( )
选项
a极板
b极板
X极
Z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
【答案】 A
【解析】 由a极板质量增加,知溶液中阳离子在a极板析出,则a为阴极,X为负极;因B中a极板不析出金属,C中为正极可否定,又由b极板有无色、无臭气体放出,否定D。
8.如下图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b电极附近溶液呈红色。
下列说法正确的是( )
A.X是负极,Y是正极
B.Pt是阴极,Cu是阳极
C.CuSO4溶液的pH逐渐减小
D.CuSO4溶液的pH不变
【答案】 C
【解析】 b电极附近溶液呈现红色,说明b电极处生成了氢氧根离子。
电解饱和食盐水阳极发生氧化反应产生氯气,阴极发生还原反应产生氢气同时生成氢氧化钠,因此b电极是阴极,与电源的负极相连,则Y为负极、X为正极;铂电极与电源的正极相连,作阳极,铜电极作阴极;电解硫酸铜溶液时,阳极发生氧化反应:
氢氧根离子放电,阴极发生还原反应:
铜离子放电,这样溶液中水的电离平衡得到促进,c(H+)>c(OH-),溶液显酸性,pH变小。
9.
Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如右图所示,电解总反应为:
2Cu+H2O
Cu2O+H2↑。
下列说法正确的是( )
A.石墨电极上产生氢气
B.铜电极发生还原反应
C.铜电极接直流电源的负极
D.当有0.1mol电子转移时,有0.1molCu2O生成
【答案】 A
【解析】 由电解总反应可知,Cu参加了反应,所以Cu作电解池的阳极,发生氧化反应,B选项错误;石墨作阴极,阴极上是溶液中的H+反应,电极反应为:
2H++2e-===H2↑,A选项正确;阳极与电源的正极相连,C选项错误;阳极反应为2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O,当有0.1mol电子转移时,有0.05molCu2O生成,D选项错误。
10.如下图所示的装置,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。
将电池接通后,向乙中滴入酚酞溶液,在F极附近溶液显红色。
则以下说法正确的是( )
A.电源B极是正极
B.甲、乙装置的C、D、E、F电极均有单质生成,其物质的量之比为1∶2∶2∶1
C.欲用丙装置给铜镀银,H应该是Ag,电镀液是AgNO3溶液
D.装置丁中Y极附近红褐色变深,说明氢氧化铁胶粒带正电荷
【答案】 D
【解析】 由F极附近溶液显红色知其为阴极,则电源B极是负极,从而知C、D、E、F电极的产物分别是:
O2、Cu、Cl2、H2,其物质的量之比为1∶2∶2∶2;欲用丙装置给铜镀银,阳极G应该是Ag;装置丁中Y极是阴极,若附近红褐色变深,说明氢氧化铁胶粒带正电荷。
11.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平均值为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-===Fe2+
【答案】 B
【解析】 酸性环境发生的腐蚀为析氢腐蚀,其正极反应为2H++2e-===H2↑。
12.下列叙述中不正确的是( )
A.用石墨作电极电解CuSO4溶液,通电一段时间后,欲使电解质溶液恢复到起始状态,应向溶液中加入适量的CuO
B.船底镶嵌锌块,锌作负极,以防船体被腐蚀
C.钢铁吸氧腐蚀的正极反应:
O2+2H2O+4e-===4OH-
D.电解池中的阳极和原电池中的负极上都发生还原反应
【答案】 D
【解析】 依据2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4,欲使电解质溶液恢复到起始状态,应向溶液中加入适量的CuO,A选项正确;D选项,电解池的阳极和原电池的负极都发生氧化反应,错误。
13.如图所示,四种装置中所盛的溶液体积均为200mL,浓度均为0.6mol·L-1,工作一段时间后,测得导线上均通过了0.2mol电子,此时溶液的pH由大到小的顺序是( )
A.④②①③B.④③①②
C.④③②①D.①③②④
【答案】 C
【解析】 装置①中,2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4,溶液的pH减小;装置②中,Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑,溶液的pH增大但小于7;装置③是在Fe上镀Zn,ZnCl2溶液的物质的量浓度不变,pH也不变;装置④中,2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑,溶液的pH增大。
只需比较①、②中的c(H+),①中由OH-放电,当导线上通过0.2mol电子,生成0.2molH+,H+浓度约为1mol/L;②中阴极上H+放电,导线上通过0.2mol电子,则溶液中减少的H+的物质的量为0.2mol,②中剩余H+物质的量为0.2L×0.6mol·L-1×2-0.2mol=0.04mol,其浓度约为0.2mol/L,pH:
②>①。
故①~④装置中溶液的pH大小关系为④>③>②>①。
14.
按右图所示的装置进行电解实验,A极是铜锌合金,B极为纯铜,电解质溶液中含有足量的铜离子。
通电一段时间后,若A极恰好全部溶解,此时B极质量增加7.68g,溶液质量增加0.03g,则A极合金中Cu、Zn的物质的量之比为( )
A.4∶1B.3∶1
C.2∶1D.任意比
【答案】 B
【解析】 B极增加的质量为Cu的质量,
=0.12mol,则合金中铜和锌的总物质的量也为0.12mol。
由溶液增加的质量可求得Zn的物质的量为:
Zn+Cu2+===Zn2++Cu Δm
1mol1g
x0.03g
求得x=0.03mol,由此可知合金中Cu的物质的量=0.12mol-0.03mol=0.09mol,所以选项B符合题意。
15.如下图所示,装置中都盛有0.1mol/L的NaCl溶液,放置一段时间后,装置中的四块相同的锌片腐蚀速率由快到慢的正确顺序是( )
A.①②③④B.①②④③
C.③①④②D.②①④③
【答案】 D
【解析】 腐蚀速率:
作电解池阳极引起的腐蚀>作原电池负极引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀,可知答案为D。
16.500mLNaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO
)=6mol/L,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到气体22.4L(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确的是( )
A.原混合溶液中c(Na+)=6mol
B.电解后溶液中c(H+)=4mol/L
C.上述电解过程中共转移8mol电子
D.电解后得到的Cu的物质的量为2mol
【答案】 B
【解析】 阳极收集到1molO2,转移4mole-,而阴极收集到1molH2,转移2mole-,则生成Cu转移2mole-,故Cu(NO3)2的物质的量为1mol,由c(NO
)=6mol/L×0.5L=3mol,则NaNO3的物质的量为1mol,电解后c(H+)=2mol÷0.5L=4mol/L。
17.如下图所示,a、b是石墨电极,通电一段时间后,b极附近溶液显红色。
下列说法正确的是( )
A.X极是电源负极,Y极是电源正极
B.Cu电极上增重6.4g时,b极产生1.12L(标准状况)气体
C.电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大
D.a极的电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑
【答案】 D
【解析】 b极显红色,则b极为阴极,a极为阳极,Pt为阳极,则X为电源正极;Cu增重6.4g时转移0.2mole-,b极应产生0.1molH2;电解过程中CuSO4溶液转变为H2SO4,pH减小。
18.“神舟九号”与“天宫一号”成功对接,是我国载人航天事业发展走向成熟的一个标志。
空间实验室“天宫一号”的供电系统为再生氢氧燃料电池(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。
如下图为RFC工作原理示意图,下列有关说法正确的是( )
A.图甲把化学能转化为电池,图乙把电能转化为化学能,水得到了循环使用
B.当有0.1mol电子转移时,a极产生0.56LO2(标准状况下)
C.c极上发生的电极反应是O2+4H++4e-===2H2O
D.图乙中电子从c极流向d极,提供电能
【答案】 C
【解析】 A项,图甲把电能转化为化学能,图乙把化学能转化为电能,水得到了循环使用;B项,a极产生的是H2;C项,c极是原电池的正极,电极反应式:
O2+4H++4e-===2H2O;D项,图乙中电子从d极流向c极。
【点拨】 由图示可知甲为电解水的装置(电解池),乙为氢氧燃料电池(原电池),由甲可判断出电极a、b分别为阴极、阳极,进而判断出电极c、d分别为正极、负极,然后根据电解池原理和原电池原理分析作答。
19.如下图所示,乙图是甲图的电解池进行电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的函数图象(各电解池都用石墨作电极,不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响),这个量x是表示( )
A.各电解池析出气体的体积
B.各电解池阳极质量的增加量
C.各电解池阴极质量的增加量
D.各电极上放电的离子总数
【答案】 C
【解析】 电解氯化钠溶液时,阴、阳极分别产生氢气和氯气,电解硝酸银溶液时阴极上产生单质银,阳极上产生氧气,电解硫酸铜溶液时阴极上产生单质铜,阳极上产生氧气,所以随着电解的进行阴极质量的增加量有如乙图所示的变化。
【点拨】 掌握电解质的电解规律和离子的放电顺序,注意分析各电极的变化是解答本题的关键。
多池串联的电路中,每个电极上转移的电子数相等。
20.(双选)观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是( )
A.装置①中阴极上析出红色固体
B.装置②的待镀铁制品应与电源正极相连
C.装置③闭合开关后,外电路电子由a极流向b极
D.装置④的X电极是外接电源的正极
【答案】 AC
【解析】 电解CuCl2溶液时,阳极产生氯气,阴极析出红色的铜,A项正确;电镀时,应用镀层金属作阳极,连接电源的正极,待镀铁制品作阴极,连接电源的负极,B项错误;装置③中,通入氢气的a极是负极,通入氧气的b极是正极,在外电路中,电子由a极经电流表流向b极,C项正确;装置④是利用电解原理防腐,钢闸门应是被保护的电极,为阴极,所连的X电极是外接电源的负极,D项错误。
【点拨】
(1)电解池的阳极反应是失电子的过程,其阴极反应是得电子的过程;
(2)在电镀池中,镀件金属应该作阴极,镀层金属作阳极,镀层金属离子的盐溶液为电镀液;(3)在燃料电池中,通入燃料的一极为负极,通入助燃性气体(一般为氧气)的一极为正极,电子从负极流向正极;(4)采用外加电流的阴极保护法时,被保护金属应与电源的负极相连。
二、非选择题(本题包括5小题,共40分)
21.(8分)Ⅰ.某化学活动小组利用如图甲装置对原电池进行研究,请回答下列问题:
(其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂)
(1)在甲图装置中,当电流计中指针发生偏转时,盐桥中K+移向________(填“A”或“B”)烧杯。
(2)锌电极为电池的________极,发生的电极反应式为________;铜电极上发生的电极反应式为________。
Ⅱ.该小组同学提出设想:
如果将实验中的盐桥换为导线(铜制),电流表是否也发生偏转呢?
带着疑问,该小组利用图乙装置进行了实验,发现电流计指针同样发生偏转。
回答下列问题:
(3)对于实验中产生电流的原因,该小组进行了深入探讨,后经老师提醒注意到使用的是铜导线,烧杯A实际为原电池,B成了用电器。
对于图乙,烧杯A实际是原电池的问题上,该小组成员发生了很大分歧。
①一部分同学认为是由于ZnSO4溶液水解显酸性,此时原电池实际是由Zn、Cu作电极,H2SO4溶液作为电解质溶液而构成的原电池。
如果这个观点正确,那么原电池的正极反应为
________________________________________________________________________。
②另一部分同学认为是溶液酸性较弱,由于溶解在溶液中的氧气的作用,使得Zn、Cu之间形成原电池。
如果这个观点正确,那么原电池的正极反应为________________________________________________________________________。
(4)若第(3)问中②观点正确,则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。
其具体装置为以金属铝和石墨为电极,以海水为电解质溶液,最终铝变成氢氧化铝。
请写出该电池工作时总反应的化学方程式:
________________________________________________________________________。
【答案】
(1)B
(2)负 Zn-2e-===Zn2+ Cu2++2e-===Cu (3)①2H++2e-===H2↑ ②O2+2H2O+4e-===4OH- (4)4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3
【解析】
(1)在甲图装置中,Zn易失电子作负极、Cu作正极,当电流计中指针发生偏转时,盐桥中K+向正极移动,即向B烧杯移动。
(2)锌为负极,负极上锌失电子发生氧化反应,电极反应为Zn-2e-===Zn2+,Cu为正极,正极上铜离子得电子发生还原反应,电极反应为Cu2++2e-===Cu。
(3)①正极上氢离子放电生成氢气,电极反应为2H++2e-===H2↑。
②正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-。
(4)以金属铝和石墨为电极,以海水为电解质溶液,最终铝变成氢氧化铝,则负极上Al放电生成Al3+,正极上生成OH-,Al3+和OH-反应生成Al(OH)3,所以电池反应式为4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3。
22.(8分)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航天航空。
如图1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ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-(O2+4e-===2O2-)。
(1)c电极的名称为________,d电极上的电极反应式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)如图2所示用惰性电极电解100mL0.5mol·L-1CuSO4溶液,a电极上的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
若a电极产生56mL(标准状况)气体,则所得溶液的pH=________(不考虑溶液体积变化),若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入________(填序号)。
a.CuOb.Cu(OH)2
c.CuCO3d.Cu2(OH)2CO3
【答案】
(1)正极 CH4+4O2--8e-===CO2+2H2O
(2)4OH--4e-===2H2O+O2↑ 1 a、c
【解析】
(1)原电池中电流的方向是从正极流向负极,故c电极为正极;d电极为负极,通入的气体为甲烷,d电极反应式为CH4+4O2--8e-===CO2+2H2O。
(2)用惰性电极电解CuSO4溶液时,阳极(a电极)反应式:
4OH--4e-===2H2O+O2↑;阴极反应式:
2Cu2++4e-===2Cu,n(O2)=
=2.5×10-3mol。
线路中转移电子的物质的量为2.5×10-3mol×4=0.01mol,溶液中c(H+)=
=0.1mol·L-1,pH=-lg0.1=1。
加入CuO或CuCO3与溶液中的H+反应,可使电解质溶液恢复到电解前的状态。
23.(8分)现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水,并测量电解产生的氢气的体积(约6mL)和检验氯气的氧化性(不应将多余的氯气排入空气中)。
(1)试从下图中选用几种必要的仪器,连成一整套装置,各种仪器接口的连接顺序(填编号)是:
A接________,B接________。
(2)铁棒接直流电源的________极;碳棒上发生的电极反应为
________________________________________________________________________。
(3)能说明氯气具有氧化性的实验现象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)假定装入的饱和食盐水为50mL(电解前后溶液体积变化可忽略),当测得的氢气为5.6mL时,溶液的pH为________。
【答案】
(1)G、F、I D、E、C
(2)负 2Cl--2e-===Cl2↑ (3)淀粉KI溶液变成蓝色 (4)12
【解析】 由电解产生的氢气的体积约6mL和检验氯气的氧化性可知,铁棒作阴极,铁棒上产生的是氢气;碳棒作阳极,从B口导出的是氯气,碳棒上发生的电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑。
当产生的氢气为5.6mL即为2.5×10-4mol时,产生的氢氧根离子为2×2.5×10-4mol=5×10-4mol,所以氢氧根离子浓度为
=0.01mol·L-1,根据水的离子积可求出氢离子的浓度为1×10-12mol·L-1,pH为12。
24.(8分)如图所示为相互串联的甲、乙两个电解池,请回答:
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置,A极是________,材料是________,电极反应式为____________________,B极是
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 师说学年高中化学 第4章 电化学基础单元综合测试 新人教版选修4 学年 高中化学 电化学 基础 单元 综合测试 新人 选修
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)