选修4第四章《电化学基础》单元测试1.docx
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选修4第四章《电化学基础》单元测试1
人教版选修4第四章《电化学基础》单元测试
满分:
100分 时间:
90分钟
第Ⅰ卷 选择题(共46分)
一、选择题(1~8小题,每小题2分,9~18小题,每小题3分,共46分)
1.
(2011年吉林实验中学高二期末)某研究性学习小组用如图所示装置研究不同能量之间的转化问题。
下列说法正确的是( )
A.断开开关S1,按下开关S2,化学能转化为电能,电能转化为光能等
B.断开开关S1,按下开关S2,此时构成的装置属于电解池
C.断开开关S2,按下开关S1,此时构成的装置属于原电池
D.断开开关S2,按下开关S1,化学能转化为电能
[解析] 当断开开关S1,电源断路,按下开关S2,铁棒和石墨棒相连接,而构成原电池,产生的电能通过发光二极管转化为光能,A正确,B错误。
当断开S2时,按下开关S1,就构成电解池,使电能转化为化学能,C、D都错误。
[答案] A
2.下列过程需要通电才能进行的是( )
①电离 ②电解 ③电镀 ④电泳 ⑤电化学腐蚀
A.①②③ B.②④⑤
C.②③④D.全部
[解析] 电离和电化学腐蚀不需要通电,电解、电镀和电泳都是在电流作用下进行的所以需要通电。
[答案] C
3.如图是某空间站能量转化系统的局部示意图,其中燃料电池采用KOH为电解质,下列有关说法中不正确的是( )
向日面时 背日面时
→
→
→
A.该能量转化系统中的水也是可以循环的
B.燃料电池系统产生的能量实际上来自于水
C.水电解系统中的阴极反应:
2H++2e-===H2↑
D.燃料电池放电时的负极反应:
H2-2e-+2OH-===2H2O
[解析] 根据图,光能分解水产生H2、O2,而当背日时,H2和O2构成燃料电池,而产生电能,而生成水,所以水是可以循环的,而能量来自于太阳,A正确,B错误。
电解水时,阴极2H++2e-===H2↑,而燃料电池的负极反应为H2-2e-+2OH-===2H2O,C、D都正确。
[答案] B
4.
(2011年锦州期末)某学生设计了一个“黑笔写红色”的趣味实验。
滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。
据此,下列叙述正确的是( )
A.铅笔端作阳极,发生还原反应
B.铂片端作阴极,发生氧化反应
C.铅笔端有少量的氯气产生
D.a点是负极,b点是正极
[解析] 能用铅笔写出红字说明铅笔做阴极,产生OH-,铂片做阳极,所以与铅笔相连的是负极,与铂片相连的为正极。
A、B、C错误,D正确。
[答案] D
5.如下图所示,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(离子在琼脂内可以移动)。
下列叙述正确的是( )
A.a中铁钉附近呈现红色
B.b中铁钉上发生还原反应
C.a中铜丝上发生氧化反应
D.b中铝条附近有气泡产生
[解析] a中铁钉作负极,铜丝作正极,正极反应为:
O2+2H2O+4e-===4OH-,正极周围先变红;b中铝条作负极,铝条失电子发生氧化反应,铁钉作正极,发生还原反应。
[答案] B
6.(2011年黄冈中学高二期末)某学生欲完成反应2HCl+2Ag===2AgCl↓+H2↑而设计了下列四个实验,你认为可行的是( )
[解析] 2HCl+2Ag===2AgCl↓+H2↑是一个能量升高的反应,需电解实现,所以,实验装置应为电解池,B、D错误。
A虽然是电解池,但Ag与负极相连,Ag不能失电子而变为Ag+,C中,Ag与电源正极相连失电子而变为Ag+,Ag+与Cl-反应生成AgCl,阴极产生氢气,C正确。
[答案] C
7.一种燃料电池中发生的化学反应为在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。
该电池正极发生的反应是( )
A.CH3OH(g)+O2(g)===H2O(l)+CO2(g)+2H+(aq)+2e-
B.O2(g)+4H+(aq)+4e-===2H2O(l)
C.CH3OH(g)+H2O(l)===CO2(g)+6H+(aq)+6e-
D.O2(g)+2H2O(l)+4e-===4OH-(aq)
[解析] 甲醇与氧气反应的化学方程式为2CH3OH+3O2―→2CO2+4H2O,化合价升高的元素为C,所以在负极上甲醇失去电子,该极的电极反应式为CH3OH(g)+H2O(l)===CO2(g)+6H+(aq)+6e-,在正极发生的反应为O2(g)+4H+(aq)+4e-===2H2O(l)。
[答案] B
8.LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠。
已知该电池放电时的电极反应式为:
正极FePO4+Li++e-===LiFePO4,负极Li-e-===Li+,下列说法中正确的是( )
A.充电时电池反应为FePO4+Li===LiFePO4
B.充电时动力电池上标注“+”的电极应与外接电源的正极相连
C.放电时电池内部Li+向负极移动
D.放电时,在正极上是Li+得电子被还原
[解析] 将电池放电的电极反应合起来的总反应式为FePO4+Li===LiFePO4,A错误。
可充电电池充电时,正极接电源正极,负极接电源负极,B正确。
放电时负极产生Li+,Li+应向正极移动,C错误。
放电时正极发生氧化反应,D错误。
[答案] B
9.持续降雪时需大量融雪剂。
“化冰盐”氯盐类(氯化钠)融雪剂,对钢轨设施的腐蚀如图所示,下列有关说法中不正确的是( )
A.正极电极反应式为:
2H++2e-===H2↑
B.此过程中还涉及反应4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3
C.负极电极反应式为Fe-2e-=Fe2+
D.此过程中电子从Fe移向C
[解析] 由图示可知,铁碳构成原电池,发生吸氧腐蚀,铁为负极、碳为正极,加速了铁的腐蚀速率,因此A错误,C、D正确。
生成铁锈的过程为:
Fe→Fe2+→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3,所以B正确。
[答案] A
10.如下图所示的装置,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。
将电源接通后,向(乙)中滴入酚酞溶液,在F极附近显红色。
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1221
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
[解析] 由F极附近显红色知其为阴极,则电源B极是负极,从而知C、D、E、F电极的单质分别是:
O2、Cu、Cl2、H2,其物质的量之比为1222;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。
[答案] D
11.某研究小组用NaOH溶液吸收二氧化硫,将所得的混合液进行电解循环再生,这种新工艺叫再生循环脱硫法。
其中阴阳膜组合循环再生机理如图,则下列有关说法错误的是( )
A.阳极区酸性增强
B.阴极区电极反应式为2H++2e-===H2↑
C.diluent和concentrated的中文含义为浓缩的、稀释的
D.该过程中的副产品主要为H2SO4
[解析] 阴极区消耗氢离子,剩下亚硫酸根离子;阳极区消耗亚硫酸银离子剩下氢离子,并且生成硫酸根离子。
所以阳极区会放出浓度更大的硫酸,阴极区会放出浓度变小的亚硫酸钠溶液。
[答案] C
12.(2011年扬州中学高二期末)固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物(O2-可以自由通过)作为电解质。
其工作原理如图所示。
下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是( )
A.电极b为电池负极,电极反应式为O2+4e-===4O2-
B.固体氧化物的作用是让电子在电池内通过
C.若H2作为燃料气,则接触面上发生的反应为:
H2+2OH--4e-===2H++H2O
D.若C2H4作为燃料气,则接触面上发生的反应为C2H4+6O2--12e-===2CO2+2H2O
[解析] 燃料电池通燃料气的一极为负极,通氧气的极为正极,A错误。
电池内电路只有离子运动,没有电子运动,B错误。
固体氧化物通过的是O2-,而没有OH-,C反应式错误。
D中反应式正确。
[答案] D
13.镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染,且镁原电池放电时电压高而平稳,使镁原电池成为人们研制绿色原电池的关注焦点。
有一种镁原电池的电池反应为xMg+Mo3S4
MgxMo3S4,下列有关镁原电池的说法中错误的是( )
A.放电时,正极反应式为Mo3S4+2xe-===Mo3S
B.放电时,Mg作负极
C.充电时,Mg作阳极
D.充电时,Mo3S
向阳极定向移动
[解析] Mg作负极:
Mg-2e-===Mg2+
(1)总反应式:
xMg+Mo3S4===MgxMo3S4
(2)由
(2)式-x
(1)式得:
Mo3S4+2xe-===Mo3S
,此式为正极反应式;充电时Mg应作阴极。
[答案] C
14.四个金属环与一个碳环彼此相连接形成奥运五圆环,将其水平置于AgNO3溶液中,起始状态如图所示。
该五圆环从左至右依次是金环、银环、碳环、铜环、铁环,则下列叙述中正确的是( )
A.五圆环左边下沉,右边上浮
B.五圆环左边上浮,右边下沉
C.五圆环仍保持水平
D.五圆环将左右摇摆不定
[解析] 五环形成原电池,在金环上析出银,在铁环上发生氧化反应Fe-2e-===Fe2+质量减小,故选A。
[答案] A
15.(2011年保定市高二期末)α—AgI是一种固体导体,导电率很高。
为研究α—AgI到底是Ag+导电还是I-导电,设计了如下实验,下列有关说法不正确的是( )
A.若α—AgI是Ag+导电,则通电一段时间后晶体密度不均匀
B.若α—AgI是Ag+导电,则通电一段时间后晶体密度仍均匀
C.阳极反应为:
Ag-e-===Ag+
D.阴极质量不断增加
[解析] 该实验两端为Ag,当接通电源后,阳极Ag失电子,而阴极Ag得电子,晶体中的Ag+不发生变化,A错误,B、C、D正确。
[答案] A
16.(2011年河南省鹿邑二高月考)下图Ⓐ为直流电源,Ⓑ为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸,Ⓒ为电镀槽。
接通电路后发现Ⓑ上的c点显红色,为实现铁上镀锌,接通
K后,使c、d两点短路。
下列叙述正确的是( )
A.a为直流电源的负极
B.c极发生的反应为2Cl--2e-===Cl2↑
C.e极发生氧化反应
D.f电极为锌板
[解析] Ⓑ中C点显红色,说明C为阴极,则d为阳极,a为正极,b为负极,e为阳极,f为阴极,所以A错误,c极反应为2H++2e-===H2↑,B错误。
e为阳极发生氧化反应,C正确,f电极应为铁板,D错误。
[答案] C
17.一种碳纳米管能够吸附氢气,用这种材料制备的二次电池原理如下图所示,该电池的电解质为6mol·L-1KOH溶液,下列说法中正确的是( )
A.放电时K+移向负极
B.放电时电池负极的电极反应为:
H2-2e-===2H+
C.放电时电池正极的电极反应为:
NiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-
D.该电池充电时将碳电极与电源的正极相连
[解析] 该装置连接用电器时发生原电池反应,根据用电器中电子流向,确定碳电极作负极,H2发生氧化反应,负极反应式为H2+2OH--2e-===2H2O,则充电时碳电极与外电源的负极相连;镍电极作正极,发生还原反应,正极反应式为NiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-;电解质溶液中的阳离子移向正极,即K+移向镍电极(正极)。
[答案] C
18.(2011年福建福州高三模考)下图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图,其中的离子交换膜只允许K+通过,该电池充、放电的化学方程式为:
2K2S2+KI3
K2S4+3KI。
装置(Ⅱ)为电解池的示意图。
当闭合开关K时,X附近溶液先变红。
则下列说法正确的是( )
A.闭合K时,K+从右到左通过离子交换膜
B.闭合K时,A的电极反应式为:
3I--2e-===I
C.闭合K时,X的电极反应式为:
2Cl--2e-===Cl2↑
D.闭合K时,当有0.1molK+通过离子交换膜,X电极上产生标准状况下气体1.12L
[解析] 由于装置Ⅱ为电解池,则装置Ⅰ必为原电池,电解NaCl溶液时阴极反应式为2H++2e-===H2↑,则该极附近水的电离受到促进,生成OH-,阴极区溶液先变红,由此确定X为阴极,电极A为负极,电极B为正极,K+应移向正极,即K+移向B电极,A错误,C错误;放电时,S元素化合价升高,S
在A电极上发生氧化反应,I
在B电极上发生还原反应,且有0.1molK+通过离子交换膜时电路中转移0.1mole-,则X电极产生0.05molH2,D正确。
[答案] D
第Ⅱ卷 (非选择题,共54分)
二、非选择题
19.(7分)在25°C时,用石墨电极电解2.0L0.5mol·L-1CuSO4溶液。
5min后,在一个石墨电极上有6.4gCu生成。
试回答下列问题:
(1)发生氧化反应的是________极,电极反应式为__________________。
(2)若电解后溶液的体积不变,则电解后溶液的pH为________。
(3)若将溶液恢复到与电解前一样,则需加入________mol的________。
(4)若用等质量的两块铜片代替石墨作电极,电解后两铜片的质量相差________g,电解液的pH________。
(填“变小”、“变大”或“不变”)
[解析] 电解CuSO4溶液,阴极Cu2+得电子,阳极OH-失去电子,当OH-放电后,溶液中多余H+,pH变小。
当电解后恢复为原样,电极产生多少物质合在一起即为加入的物质,因一极产生0.1molCu,则另一极会产生0.05molO2,合到一起为0.1molCuO。
若用铜片作电极,一极生成0.1molCu,另一极则溶解0.1molCu,差值为0.2mol,质量为12.8g,而溶液中溶质浓度没有变化,pH不变。
[答案]
(1)阳 4OH-4e-===2H2O+O2↑
(2)1 (3)0.1 CuO (4)12.8 不变
20.
(11分)在如下图所示的实验装置中,E为一张淀粉、碘化钾和酚酞混合溶液润湿的滤纸,C、D为夹在滤纸两端的铂夹,X、Y分别为直流电源的两极。
在A、B中充满KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中,再分别插入铂电极。
切断电源开关S1,闭合开关S2,通直流电一段时间后,请回答下列问题:
(1)标出电源的正、负极:
X为________极,Y为________极。
(2)在滤纸的C端附近,观察到的现象是________,在滤纸的D端附近,观察到的现象是________。
(3)写出电极反应式:
A中__________________;B中__________________;C中__________________;D中__________________。
(4)若电解一段时间后,A、B中均有气体包围电极,此时切断开关S2,闭合开关S1,则电流计的指针是否发生偏转________(填“偏转”或“不偏转”)。
(5)若电流计指针偏转,写出有关的电极反应式(若指针不偏转,此题不必回答):
A中__________________;B中__________________。
[解析]
(1)电解KOH溶液实际就是电解水,所以产物为H2和O2,因为A试管中气体体积是B试管中气体体积的2倍,所以A中为H2,B中为O2,即A为阴极,B为阳极,所以X为正极,Y为负极。
(2)C与电源正极相连为阳极:
2I--2e-===I2,故试纸变蓝;D与电源负极相连为阴极:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-,故试纸变红。
(3)A中:
4H++4e-===2H2↑;B中:
4OH--4e-===2H2O+O2↑;C中:
4I--4e-===2I2;D中:
4H++4e-===2H2↑。
(4)如果切断开关S2,闭合开关S1,则A中的H2和B中的O2与KOH溶液可形成氢氧燃料电池,把化学能转化为电能,故指针偏转。
(5)A中2H2+4OH--4e-===4H2O;B中2H2O+O2+4e-===4OH-。
[答案]
(1)正 负
(2)变蓝 变红
(3)4H++4e-===2H2↑ 4OH--4e-===2H2O+O2↑ 4I--4e-===2I2 4H++4e-===2H2↑ (4)偏转 (5)2H2+4OH--4e-===4H2O 2H2O+O2+4e-===4OH-
21.(9分)(2011年扬州中学高二期末)以电解食盐水为基础制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”,它是目前化学工业的重要支柱之一。
(1)电解饱和食盐水的化学方程式为____________________________________。
(2)常温下,某化学兴趣小组在实验室中,用石墨电极以右图装置进行电解某浓度氯化钠溶液的实验,电解一段时间后,收集到标准状况下氢气2.24L。
(设电解前后溶液的体积均为1L,不考虑水的消耗或气体的溶解)
①理论上,电解后溶液中c(OH)=____________mol/L。
②若实际测得反应后溶液的c(OH)=0.1mol/L,则造成这种误差的原因可能是:
a.2H2O
2H2↑+O2↑;若仅考虑该原因,则电解过程中溶液减小的质量是________g。
b.还可能为____________________________(用离子方程式表示)。
经测定,该实验中溶液实际减少的质量为4.23g,则所产生的气体及其物质的量之比为________。
[解析] 电解饱和食盐水方程式:
NaCl+H2O
Cl2↑+H2↑+NaOH,当生成2.24L(标准状况)氢气,则有0.2mol水提供了0.2molH+溶液中会生成0.2molOH-,所以c(OH-)=
=0.2mol/L,当有电解H2O的可能时,0.1molHCl和0.05molH2O被电解,质量为3.65+0.9=4.55g,还有可能是Cl2与OH-反应,Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,因有Cl2与OH-反应,则剩余n(Cl2)=
=0.05mol,设有xmolO2生成,则有0.05×71+0.1×2+32×x=4.23 x=0.015mol,n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)=0.1∶0.05∶0.015=20∶10∶3
[答案]
(1)2NaCl+2H2O
H2↑+Cl2↑+NaOH
(2)①0.2 ②a.4.55 b.Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)=20∶10∶3
22.(8分)如图装置中,A、B中电极为多孔的惰性电极;C、D为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹,a、b为电源两极。
在A、B中充满KOH溶液后使其倒立于盛有KOH溶液的水槽中。
切断K1,闭合K2、K3,通直流电,电解一段时间后A、B中均有气体产生,如图所示。
(1)电源的a极为________(填“正极”或“负极”)。
(2)在湿的Na2SO4滤纸条中心滴一滴KMnO4溶液,现象是__________________。
(3)写出A中电极反应式:
__________________。
(4)若电解一段时间后,A、B中均有气体包围电极。
此时切断K2、K3,闭合K1,电流表的指针发生偏转,此时B极的电极反应式为______________。
[解析]
(1)由图示得电解时B中产生气体的体积是A中的2倍,而电解KOH溶液的本质是电解水,故A中生成的是氧气,A为阳极,B为阴极,则a为负极,b为正极;C为阴极,D为阳极。
(2)MnO
向阳极移动,故紫色移向D铂夹。
(3)A中是OH-放电。
(4)中构成了氢氧燃料电池,KOH溶液作电解质溶液,B作负极,H2失去电子后与OH-结合生成水。
[答案]
(1)负极
(2)紫色向D铂夹靠近
(3)4OH--4e-===O2↑+2H2O
(4)H2-2e-+2OH-===2H2O
23.(9分)(2011年营口期末测试)在按下图装置进行电解的过程中,通电一段时间后发现乙烧杯中铁电极的质量增加。
(1)乙烧杯中,两极发生的电极反应是
阴极:
______________________
阳极:
______________________
(2)甲烧杯中发生反应的化学方程式是:
________________________________________________________________________
(3)由左到右碳—碳—铁—银四个是极上析出或溶解物质的物质的量之比是________。
[解析]
(1)根据电解一段时间后发现乙烧杯中铁板质量增加,说明铁极为阴极,银极为阳极,与银相连的电极为正极,左侧为负极。
甲烧杯中左侧碳棒为阴极,有Cu析出,右侧碳棒为阳极,有氧气析出,所以乙烧杯,阴极:
Ag++e-=Ag 阳极:
Ag-e-=Ag+。
(2)甲烧杯发生的化学反应2CuSO4+2H2O
2Cu↓+O2↑+2H2SO4
(3)根据电子在电极得失电子相等,析出或溶解物质从左到右分别为Cu、O2、Ag、Ag,物质的量之比为2∶1∶4∶4。
[答案]
(1)阴极:
Ag++e-=Ag 阳极:
Ag-e-=Ag+
(2)2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4
(3)2∶1∶4∶4
24.(10分)如图所示,若电解5min时铜电极增重2.16g,试回答:
(1)电源电极X名称为________。
C装置是________池;
(2)pH变化为:
A______;B______;C______;
(3)通电5min时,B中的铜离子刚好都放电,溶液体积为100mL(设电解前后体积没变化),则通电前硫酸铜溶液的物质的量浓度是多少?
(要求有解题过程)
(4)若A中KCl溶液的体积为200mL(设电解前后体积无变化),电解后,溶液的pH是多少?
(要求有解题过程)
[解析]
(1)根据铜板增重2.16g,物质的量为0.02mol,转移电子为0.02mol,与银极相连的为电源正极,则X极为负极,C装置为电镀池
(2)A中生成KOH,pH增大,B中产生H2SO4,pH减小,C中溶质浓度基本不变,pH基本不变
(3)通电5min时,B中产生0.01molCu,则c(CuSO4)=
=0.1mol/L
(4)电极放电0.02mol电子,则生成0.02molOH-,c(OH-)=
=0.1mol/L c(H+)=
=10-13mol/L,pH=13。
[答案]
(1)负极 电镀池
(2)A增大 B减小 C不变
(3)0.1moL/L (4)13
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- 电化学基础 选修 第四 电化学 基础 单元测试