解析版人教版高二化学选修4单元测试题第四章电化学基础含答案.docx

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解析版人教版高二化学选修4单元测试题第四章电化学基础含答案

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人教版高二化学选修4单元测试题：

第四章电化学基础

本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。

第Ⅰ卷

一、单选题（共20小题,每小题3.0分,共60分）

1.关于下图所示的原电池，下列说法正确的是（　　）

A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极

B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移

C．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－===H2↑

D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变

【答案】A

【解析】锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A选项正确；盐桥中的阴离子向负极移动，B选项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，C选项错误；取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反应后质量增加，D选项错误。

2.某电池的总反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，能实现该反应的原电池是（　　）

【答案】A

【解析】能实现反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋的原电池应符合以下条件：

①负极为Fe，正极材料的活泼性比Fe差；②电解质溶液应为含Fe3＋的溶液，B、D两项电解质溶液选错；C项负极材料选错。

3.根据原电池的有关知识，下列反应不能用于设计成原电池的是（　　）

A．2H2＋O2===2H2O

B．2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O

C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑

D．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O

【答案】D

【解析】原电池实现了化学能向电能的转化，因而反应必须是自发的氧化还原反应，D是非氧化还原反应，不可以用于原电池反应。

4.下列关于原电池的叙述正确的是（　　）

A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属

B．原电池是将化学能转化为电能的装置

C．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原

D．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极

【答案】B

【解析】构成原电池的正、负极可以是两种不同金属，也可以用金属电极与导电的非金属电极，如碳作电极，在燃料电池中也可都用石墨电极，A错误；原电池中电子流出的一极发生氧化反应，C错误；电流的方向是从正极经外电路流向负极，与电子流动的方向是相反的，D错误。

5.按下图装置实验，若x轴表示负极流出的电子的物质的量，则y轴应表示（　　）

①c（Ag＋）　②c（

）　③a棒的质量　④b棒的质量⑤溶液的质量

A．①③

B．③④

C．①②④

D．②

【答案】D

【解析】在这个原电池中，负极：

Fe－2e－===Fe2＋，正极：

Ag＋＋e－===Ag，a棒质量减少，b棒增重，c（Ag＋）减小，c（

））不变；每流过2mol电子时溶解56gFe，析出216gAg，溶液的质量减小。

随着电子的增加，只有c（

））不变，选D。

6.铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。

下列结论正确的是（　　）

A．Pb为正极被氧化

B．溶液的pH不断减小

C．SO

只向PbO2处移动

D．电解质溶液的密度不断减小

【答案】D

【解析】由题给电极反应可以看出H2SO4不断被消耗，故pH不断增大，H2SO4浓度减小，溶液密度减小，所以B错，D对；由Pb元素化合价的变化，可以看出Pb是负极，所以A不正确；原电池工作时，整个电路中负电荷的流向是一致的，外电路中，电子由Pb极流向PbO2极；内电路中，负电荷（SO

和OH－）移向Pb极，所以C不正确。

7.下图是甲醇燃料电池的结构示意图，甲醇在催化剂作用下提供质子（H＋）和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。

下列说法不正确的是（　　）

A．左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇

B．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．负极反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋

D．该电池提供1mole－，消耗氧气0.25mol

【答案】B

【解析】电极反应式为

负极：

2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2＋12H＋

正极：

3O2＋12e－＋12H＋===6H2O，B错误；根据电子流向，可以判断a处通甲醇，b处通O2；当电池提供1mol电子时，消耗O2为

＝0.25mol。

8.燃料电池不是把还原剂、氧化剂全部贮藏在电池内，而是在工作时不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。

下面有4种燃料电池的工作原理示意图，其中正极的反应产物为水的是（　　）

【答案】C

【解析】根据燃料电池的工作原理示意图，可以判断各电池中的正极反应式分别为A选项，O2＋4e－===2O2－；B选项，O2＋4e－＋2H2O===4OH－；C选项，O2＋4e－＋4H＋===2H2O；D选项，O2＋4e－＋2CO2===2

。

9.如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。

下列说法正确的是（　　）

A．该系统中只存在3种形式的能量转化

B．装置Y中负极的电极反应式：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生

D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化

【答案】C

【解析】A项，系统中存在光能→电能，电能→化学能、化学能→电能、电能→机械能等多种能量转化形式；B项，装置Y中负极的电极反应式为H2－2e－===2H＋；C项，装置X可电解水生成H2和O2；D项，无论是原电池还是电解池都不可能实现化学能与电能的完全转化，故只有C正确。

10.如图所示是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是（　　）

A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池

B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏

C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

D．铅蓄电池工作过程中，每通过2mol电子，负极质量减轻207g

【答案】D

【解析】干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，A正确；在干电池中，Zn作负极，被氧化，B正确；氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，C正确；铅蓄电池工作过程中，硫酸铅在负极上析出，该极质量应该增加而非减小，D错误。

11.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，阳极的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑

B．酸性氢氧燃料电池的正极电极反应为2H2O＋O2＋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．钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极被氧化：

Fe－3e－===Fe3＋

【答案】A

【解析】电解饱和食盐水阳极上电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项正确；酸性氢氧燃料电池的正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B项不正确；粗铜精炼时粗铜接电源正极，C项不正确；钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，D项不正确。

12.用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1∶2的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有（　　）

①2Cu2++2H2O

2Cu+4H++O2↑②Cu2++2Cl﹣

Cu+Cl2↑

③2Cl﹣+2H+

H2↑+Cl2↑④2H2O

2H2↑+O2↑

A．①②③

B．①②④

C．②③④

D．②④

【答案】D

【解析】用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积之比为1∶2的CuSO4和NaCl的混合溶液，设溶液体积为1L，硫酸铜浓度为1mol·L-1，氯化钠浓度为1mol·L-1，则n（CuSO4）=n（Cu2+）=1mol，n（NaCl）=n（Cl﹣）=2mol，

根据转移电子守恒，第一阶段，阳极上Cl﹣放电、阴极上Cu2+放电，当Cu2+完全放电时，刚好有2molCl﹣放电，相当于电解氯化铜，电池反应式为Cu2++2Cl﹣

Cu+Cl2↑；

第二阶段：

阳极上OH﹣放电，阴极上H+放电，相当于电解水，电池反应式为2H2O

2H2↑+O2↑，

故选D。

13.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是（　　）

A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl

B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl

C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl

D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl

【答案】B

【解析】电解氯化钠溶液时，阳极是氯离子失电子生成氯气的过程，阴极是氢离子得电子生成氢气的过程，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，所以一定要让氯气在d电极产生，所以d电极是阳极，c电极是阴极，即a为负极，b为正极，氯气和氢氧化钠反应生成的是氯化钠和次氯酸钠。

14.常温下用石墨作电极，电解100mL0.1mol·L－1的Cu（NO3）2和0.1mol·L－1的AgNO3组成的混合溶液，当某一电极上生成的气体在标准状况下体积为1.12L时，假设溶液体积不变，下列说法正确的是（　　）

A．阴极增重1.4g

B．所得溶液pH＜1

C．阴极增重0.64g

D．所得溶液pH＞1

【答案】B

【解析】阴极可以放电的离子依次为0.01molAg＋、0.01molCu2＋，阳极可以放电的阴离子只有OH－；当阳极生成1.12LO2时，电路中通过电子：

n（e－）＝0.05mol×4＝0.2mol，此时Ag＋、Cu2＋已全部析出，质量：

0.01mol×108g·mol－1＋0.01mol×64g·mol－1＝1.72g；因为当Ag＋、Cu2＋全部析出以后，相当于电解水，H＋不再增加，所以生成的H＋所带电荷与0.01molAg＋、0.01molCu2＋所带电荷相等；则溶液中生成：

c（H＋）＝0.3mol·L－1，pH＜1。

15.如下图，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．Pt为阴极，Cu为阳极

B．b极的电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑

C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大

D．Pt极上有6.4gCu析出时，b极产生2.24L（标准状况）气体

【答案】B

【解析】a极附近溶液显红色，说明a极是阴极，氢离子放电，生成了氢氧化钠，显碱性。

则b是阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气。

Y是正极，X是负极，Pt是阴极，溶液中的铜离子放电生成铜单质。

铜是阳极，失去电子，被氧化生成铜离子进入溶液。

由此相当于在Pt的表明镀铜，溶液中的硫酸铜浓度是不变的。

根据得失电子守恒可知，6.4g铜转移0.2mol电子，则氢气的物质的量就是0.1mol。

答案选B。

16.下列说法中正确的是（　　）

①镀层破损后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易被腐蚀　②钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3·xH2O

③锌和铁构成原电池时，铁作负极　④铅蓄电池中铅作负极，PbO2作正极，两极浸到稀H2SO4中

A．只有②④

B．只有①③

C．①②③

D．①②③④

【答案】A

【解析】镀层破损后，白铁形成原电池时，因为锌比铁活泼，易失电子，从而保护了铁，而马口铁破损后，因为形成原电池时，铁比锡活泼，铁被腐蚀，所以在镀层破损后，马口铁比白铁更易被腐蚀，①说法错误。

钢铁无论发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀，铁都是失电子变成Fe2＋，吸氧腐蚀更普遍，O2得电子变成OH－，与Fe2＋结合生成Fe（OH）2，Fe（OH）2在空气中很易被氧化成Fe（OH）3，因此铁锈的成分常用Fe2O3·xH2O表示，②说法正确。

锌和铁构成原电池时，锌比铁活泼，应该是锌作负极，③说法不正确。

④说法正确，故A为正确选项。

17.下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是（　　）

A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀

B．若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀

C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法

D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑

【答案】D

【解析】若X为碳棒，开关K置于A处，Fe作电解池的阴极，属外加电流的阴极保护法，A项正确；若X为碳棒，开关K置于B处，Fe作原电池的负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，D项不正确；若X为锌棒，K置于A处，Fe作电解池的阴极，属外加电流的阴极保护法，K置于B处时，Fe作原电池的正极，属牺牲阳极的阴极保护法，B项和C项均正确。

18.下图用来研究钢铁制品的腐蚀，装置的气密性良好，且开始时U形管两端的红墨水液面相平。

一段时间后能观察到铁钉生锈。

下列说法不正确的是（　　）

A．铁钉表面发生的反应为Fe－3e－===Fe3＋

B．若液体a为稀醋酸，则U形管液面右高左低

C．若液体a为食盐水，则U形管液面左高右低

D．若液体a为食用油，则铁钉生锈速率较慢

【答案】A

【解析】铁钉腐蚀时铁钉表面发生反应为Fe－2e－===Fe2＋，A错误；若液体a为稀醋酸，发生析氢腐蚀，正极反应式：

2H＋＋2e－===H2↑，产生氢气，装置内气压增大，U形管右高左低，B正确；若液体a为食盐水，发生吸氧腐蚀，正极反应式：

2H2O＋O2＋4e－===4OH－，消耗装置内氧气，气压减小，U形管左高右低，C正确；若液体a为食用油，铁钉不易形成原电池，生锈最慢，D正确。

19.下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是（　　）

A．图1中，铁钉易被腐蚀

B．图2中，滴加少量KSCN溶液，有血红色溶液出现

C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀

D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极

【答案】C

【解析】图1中，浓硫酸的吸水性，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀，A错误；图2发生析氢腐蚀，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，在还原性氢气氛围中，Fe2＋不易被氧化为Fe3＋，滴加少量KSCN溶液，没有血红色溶液出现，B错误；高温下，铁与氧气反应加快，发生化学腐蚀，C正确；为牺牲阳极的阴极保护法，镁比铁活泼，镁作原电池的负极，D错误。

20.下图是三种稀酸对Fe－Cr合金随Cr含量变化的腐蚀性实验结果，下列有关说法正确的是（　　）

A．稀硝酸对Fe－Cr合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱

B．稀硝酸和铁反应的化学方程式是Fe＋6HNO3（稀）===Fe（NO3）3＋3NO2↑＋3H2O

C．Cr含量大于13%时，因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最大，所以对FeCr合金的腐蚀性最强

D．随着Cr含量增加，稀硝酸对Fe－Cr合金的腐蚀性减弱

【答案】D

【解析】A项，由图示可知当Cr含量较低时，稀硝酸对合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸强，当Cr含量大于13%时，稀硝酸对合金腐蚀性较弱；B项，稀硝酸与金属反应时，其还原产物应是NO；C项，Cr含量大于13%时，硫酸对合金腐蚀性最强，由于溶液密度没有给出，硫酸中氢离子浓度不一定最大；D项，由图示可知，随着Cr含量增加，稀硝酸对合金腐蚀性减弱。

第Ⅱ卷

二、非选择题（共4小题,每小题10.0分,共40分）

21.由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。

根据实验现象回答下列问题：

（1）装置甲中负极的电极反应式是________________________________。

（2）装置乙中正极的电极反应式是___________________________________________。

（3）装置丙中溶液的pH________（填“变大”、“变小”或“不变”）。

（4）四种金属活动性由强到弱的顺序是____________________________________。

【答案】

（1）A－2e－===A2＋　

（2）Cu2＋＋2e－===Cu

（3）变大　（4）D＞A＞B＞C

【解析】甲、乙、丙均为原电池装置。

依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活动性A＞B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活动性B＞C；丙中A上有气泡即H2产生，则A为正极，活动性D＞A，随着H＋的消耗，pH变大。

22.　氢氧燃料电池的工作原理如下图所示。

通常氢氧燃料电池有酸式（当电解质溶液为硫酸时）和碱式[当电解质溶液为NaOH（aq）或KOH（aq）时]两种。

试回答下列问题：

（1）酸式电池的电极反应：

负极：

________________________________________________________________________，

正极：

________________________________________________________________________；

电池总反应：

______________________________________________________；

电解质溶液的pH________（填“变大”、“变小”或“不变”）。

（2）碱式电池的电极反应：

负极：

________________________________________________________________________，

正极：

________________________________________________________________________；

电池总反应：

______________________________________________；

电解质溶液的pH________（填“变大”、“变小”或“不变”）。

【答案】

（1）2H2－4e－===4H＋　O2＋4e－＋4H＋===2H2O　2H2＋O2===2H2O　变大

（2）2H2－4e－＋4OH－===4H2O　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　2H2＋O2===2H2O　变小

【解析】燃料电池所用的介质（电解质溶液或相当于电解质溶液）不同，相应的电极反应就不同；但无论如何书写，两电极反应相叠加始终等于燃料的燃烧反应。

这也是验证电极反应是否正确的一种方法。

（1）正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在，酸性条件下与H＋结合生成H2O；负极上，H2失电子变为H＋，H＋进入电解质溶液。

电池总反应为H2在O2中燃烧的反应，由于有水生成，溶液将逐渐变稀，故pH变大。

（2）正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在，碱性条件下与H2O分子结合生成OH－；负极上，H2失电子变为H＋，碱性条件下H＋不能大量存在，与OH－结合生成水。

电池总反应也是H2在O2中的燃烧反应。

同样，由于有水生成，c（OH－）变小，pH变小。

23.某课外小组分别用如图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。

请回答：

Ⅰ．用图1所示装置进行第一组实验。

（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是　　（填字母序号）。

A.铝B.石墨C.银D.铂

（2）N极发生反应的电极反应式为　　。

Ⅱ．用图2所示装置进行第二组实验。

实验过程中，观察到与第一组实验不同的现象：

两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。

查阅资料得知，高铁酸根离子（FeO

）在溶液中呈紫红色。

（3）电解过程中，X极区溶液的pH　　（填“增大”“减小”或“不变”）。

（4）电解过程中，Y极发生的电极反应之一为Fe﹣6e﹣+8OH﹣===FeO

+4H2O若在X极收集到672mL气体，在Y极收集到168mL气体（均已折算为标准状况时气体体积），则Y电极（铁电极）质量减少　　g。

（5）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为2K2FeO4+3Zn====Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，该电池正极发生的反应的电极反应式为　　。

【答案】

（1）A　

（2）2H++2e-===H2↑（或2H2O+2e﹣===H2↑+2OH﹣）

（3）增大　

（4）0.28　

（5）2FeO

+6e﹣+5H2O===Fe2O3+10OH﹣　

【解析】

（1）在保证电极反应不变的情况下，仍然是锌作负极，则正极材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属，铝是比锌活泼的金属，所以不能代替铜。

（2）N电极连接原电池负极，所以是电解池阴极，阴极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e﹣===H2↑（或2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣）。

（3）电解过程中，阴极上氢离子放电生成氢气，则阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子溶液，溶液呈碱性，溶液的pH增大。

（4）X电极上析出的是氢气，Y电极上析出的是氧气，且Y电极失电子进入溶液，设铁质量减少为xg，根据转移电子数相等得

×2=

×4+

，x=0.28。

（5）正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应，反应方程式为2FeO

+6e﹣+5H2O═Fe2O3+

10OH﹣。

24.回答下列问题：

（1）如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

①该电化腐蚀称为__________________。

②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是________（填字母）。

③以锌为负极，采用牺牲阳极的阴极保护法防止铁闸的腐蚀，图中锌块的固定位置最好应在________处（填字母）。

（2）石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图防腐示意图，并作相应标注：

（3）下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是________。

（4）如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析正确的是________（填字母）。

A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑

B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高

C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法

D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001mol气体

【答案】

（1）①吸氧腐蚀　②B　③C

（2）

　（3）④>②>①>③　（4）B

【解析】

（1）①金属在中性或较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。

②发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到的O2越多，腐蚀得越严重。

③锌块应固定在腐蚀最严重的C处形成原电池，锌作负极，铁闸作正极，得到保护。

（2）要用石墨通过电化学腐蚀保护铜，只能用电解池原理，碳接电源正极，铜接电源负极。

（3）当电解质溶液相同时，同一金属腐蚀的快慢是电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。

故本题中，铁腐蚀由快到慢的顺序为④>②>①>③。

（4）A项，K1闭合时，该装置构成了Fe－C－NaCl溶液原电池，铁作负极，发生氧化反应，电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋；B项，石墨棒作正极，发生的电极反应式是2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故石墨棒周围溶液pH逐渐升高；