第四章 电化学基础 章末综合检测人教版选修4.docx

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第四章电化学基础章末综合检测人教版选修4

章末综合检测

（时间：

100分钟　满分：

100分）

一、选择题（本题包括16小题，每小题3分，共48分；每小题只有一个选项符合题意）

1．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质溶液的燃料电池中发电，电池负极反应式为（　　）

A．H2＋2OH－－2e－===2H2OB．O2＋4H＋＋4e－===2H2O

C．H2－2e－===2H＋D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－

答案　C

解析　根据题给信息，该燃料电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O；电解液为酸性溶液，电极反应式中不能出现OH－，A错误。

又因为燃料电池中负极通入氢气，正极通入氧气，B、D错误。

2．天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。

锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（LiCoO2），充电时LiCoO2中Li被氧化，Li＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，以LiC6表示。

电池反应为LiCoO2＋C6

CoO2＋LiC6，下列说法正确的是（　　）

A．充电时，电池的负极反应为LiC6－e－===Li＋＋C6

B.放电时，电池的正极反应为CoO2＋Li＋＋e－===LiCoO2

C．羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质

D．锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低

答案　B

解析　充电时，Li被氧化，电池负极反应为C6＋e－===C

，故A项错误；由于Li为活泼金属，可与羧酸、醇等物质反应，故C项错误；由于Li的摩尔质量较小，所以锂电池的比能量应较高，故D项错误。

3．下列叙述正确的是（　　）

A．纯锌与稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液，可使反应速率加快

B．甲醇和氧气以及KOH溶液构成的新型燃料电池中，其负极上发生的反应为CH3OH＋6OH－＋6e－===CO2＋5H2O

C．在铁件上镀铜时，金属铜作阴极

D．电解精炼铜时，电解质溶液中铜离子浓度保持不变

答案　A

4．用石墨作电极电解1mol·L－1的CuSO4溶液，当c（Cu2＋）为0.5mol·L－1时，停止电解，向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状态（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　

A．CuSO4B．CuOC．Cu（OH）2D．CuSO4·5H2O

答案　B

解析　电解过程中的反应式为

阳极：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，

阴极：

2Cu2＋＋4e－===2Cu。

总反应式为2CuSO4＋2H2O

2H2SO4＋2Cu＋O2↑。

由以上反应可知，电解使2molCuSO4和2molH2O变成了2molH2SO4，同时析出铜，放出O2，溶液中每生成2molCu，则放出1molO2，故需补充CuO。

5．下列关于实验现象的描述不正确的是（　　）

A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀H2SO4中，铜片表面出现气泡

B．用锌片作阳极，铁片作阴极，电解ZnCl2溶液，铁片表面出现一层锌

C．把铜片插入FeCl3溶液中，在铜片表面出现一层铁

D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴CuCl2溶液，气泡放出速率加快

答案　C

解析　铜、铁是两种活动性不同的金属，稀H2SO4是电解质溶液，三者共同形成了原电池，铁片上发生氧化反应：

Fe－2e－===Fe2＋，铜片上发生还原反应：

2H＋＋2e－===H2↑，故A正确；B为电镀池，锌片上发生：

Zn－2e－===Zn2＋，铁片上发生：

Zn2＋＋2e－===Zn，故B正确；Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2，故C错误；Zn与被Zn置换出的Cu以及原有的盐酸一起构成了原电池，发生了原电池反应，故D正确。

6．最近，科学家研制出一种纸质电池，这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰。

电池总反应式为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。

下列说法不正确的是（　　）

A．该电池中Zn为负极，MnO2为正极

B．该电池的正极反应式为MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－

C．导电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向Zn

D．电池工作时水分子和OH－都能通过薄层纸片

答案　C

解析　原电池反应中Zn失电子、MnO2得电子，因此该电池负极为Zn，正极为MnO2。

由电池总反应式减去负极反应式Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O即得正极反应式MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－。

电子只能由Zn经外电路流向MnO2，而不能通过内电路。

7．如图所示，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极是电源的负极，Y极是电源的正极

B．Cu电极上增重6.4g时，b极产生4.48L（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。

8．用如图所示的装置进行实验，反应一段时间后断开K，向右侧烧杯中加入0.1mol

CuO后CuSO4溶液恰好恢复到反应前的浓度和pH。

下列说法中不正确的是（　　）

A．铜棒为正极，其电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

B．烧杯右侧碳棒为阴极，其电极表面有红色物质析出

C．反应中消耗锌的质量为13g

D．导线中通过的电子的物质的量为0.2mol

答案　C

9．关于下图所示装置的判断，叙述正确的是（　　）

A．左边的装置是电解池，右边的装置是原电池

B．该装置中铜为正极，锌为负极

C．当铜片的质量变化为12.8g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24L

Cu→Cu→经过CuSO4溶液→Zn→b

答案　C

解析　根据图中所给的信息，我们可以判断出左边是氢氧燃料电池，右边是电解池，故A项错误；根据入口处所标的氧气和氢气的位置，可以知道a作正极，b作负极；并且Zn和b相连，所以是阴极，而Cu是阳极，故B项错误；Cu片上的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，当铜片的质量变化为12.8g时，电路中转移的电子的物质的量为n（e－）＝2n（Cu2＋）＝

2×

＝0.4mol。

a极上的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，因为各个电极转移的电子的物质的量相等，所以a极上消耗氧气的体积V（O2）＝22.4L·mol－1×n（O2）＝22.4

L·mol－1×

＝2.24L，故C项正确。

10．按下图装置进行实验，若乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量，下列叙述中不正确的是（　　）

A．E表示生成铜的物质的量

B．E表示总反应中消耗水的物质的量

C．F表示反应中生成氧气的物质的量

D．F表示生成硫酸的物质的量

答案　D

解析　甲装置是电解CuSO4的实验装置，其电解方程式为2CuSO4＋2H2O

2Cu＋

O2↑＋2H2SO4，可得2CuSO4～2H2O～2Cu～O2～2H2SO4～4e－，结合图乙可知选项D错误。

11．工业上为了处理含有Cr2O

的酸性工业废水，采用下面的处理方法：

往工业废水中加入适量NaCl，以铁为电极进行电解，经过一段时间，有Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀生成，工业废水中铬元素的含量已低于排放标准。

关于上述方法，下列说法错误的是（　　）

A．阳极反应：

Fe－2e－===Fe2＋

B．阴极反应：

2H＋＋2e－===H2↑

C．在电解过程中工业废水由酸性变为碱性

D．可以将铁电极改为石墨电极

答案　D

解析用石墨作电极，阳极产生Cl2,得不到Fe2+,缺少还原剂，不能使Cr3＋→Cr3＋→

Cr（OH）3↓而除去，所以D项错误。

12．可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。

下列说法正确的是（　　）

A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应式都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应式为Al＋3OH－－3e－===Al（OH）3↓

C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变

D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极

答案　A

解析　B项，以NaOH溶液为电解液时，不应生成Al（OH）3沉淀，而应生成AlO

；C项，电解液的pH应减小；D项，电子通过外电路从负极流向正极。

13．下列有关电化学的图示，完全正确的是（　　）

答案　A

解析　在Cu－Zn—稀硫酸形成的原电池中，锌失电子，在铜电极生成H2，故A对；电解精炼铜时应该粗铜作阳极，所以B错；铁片镀锌应该锌作阳极，所以C错；D中碳棒作阳极，在该极产生Cl2，用KI淀粉溶液进行检验，铁棒作阴极，在阴极区产生H2，可以用小试管收集并进行检验，所以D错。

14．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。

下列说法不正确的是（　　）

A．明矾水解形成的Al（OH）3胶体能吸附水中的悬浮物，可用于水的净化

B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率

C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料

D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁

答案　D

解析　A项，Al3＋水解可得Al（OH）3胶体，起净水作用；B项，镶入锌块，相当于牺牲阳极的阴极保护法；C项，利用了MgO熔点高的性质；D项，电解MgCl2饱和溶液最终会得到Mg（OH）2而非Mg。

15．某原电池总反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，不能实现该反应的原电池是（　　）

A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3

B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe（NO3）3

C．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2（SO4）3

D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe2（SO4）3

答案　C

解析　还原剂应为负极，材料为单质铁；氧化剂为Fe3＋，在正极上得到电子，电解质溶液应该为含有Fe3＋的溶液。

C选项不能实现2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。

16.某课外活动小组，将剪下的一块镀锌铁放入试剂瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞溶液，按如图装置进行实验，数分钟后观察，下列现象不可能出现的是（　　）

A．乙中导气管中产生气泡

B．乙中导气管里形成一段水柱

C．金属片剪口处溶液变红

D．锌被腐蚀

答案　A

解析　在食盐水中Zn、Fe形成原电池，发生吸氧腐蚀消耗甲中的氧气，甲中压强变小，乙中导气管受大气压强作用形成一段水柱；在金属剪口处形成ZnFe原电池，正极发生反应2H2O＋O2＋4e－===4OH－，溶液呈碱性，溶液变红，Zn比Fe活泼，Zn作负极，Zn－2e－===Zn2＋而被腐蚀。

二、非选择题（本题包括6小题，共52分）

17．（8分）关于“电解CuCl2溶液时的pH变化”问题，化学界有以下两种不同的观点：

观点一是，“理论派”认为电解CuCl2溶液后溶液的pH升高；观点二是，“实验派”经过反复多次精确的实验测定，证明电解CuCl2溶液时pH的变化有如图所示的曲线关系。

请回答下列问题：

（1）电解前CuCl2溶液的pH处于A点的原因是（用离子方程式说明）_________

_______________________________________________________________。

（2）“理论派”所持观点的理论依据是_______________________________________

________________________________________________________________________。

（3）“实验派”的实验结论是_______________________________________________。

（4）你持何种观点？

你所持观点的理由是____________________________________

____________________（从化学原理上加以简述）。

答案　

（1）Cu2＋＋2H2O

Cu（OH）2＋2H＋

（2）电解时Cu2＋在阴极得电子而析出Cu，由于Cu2＋浓度减小，Cu2＋的水解平衡向左移动，因而H＋浓度减小，pH增大

（3）溶液的pH降低

（4）“实验派”的观点正确，因为在电解时阳极产生Cl2，Cl2与水反应生成盐酸

解析　

（1）CuCl2在水溶液中发生水解，溶液显酸性，离子方程式为Cu2＋＋2H2O

Cu（OH）2＋2H＋。

（2）“理论派”认为：

电解CuCl2溶液时，阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，溶液中c（Cu2＋）减小，导致水解平衡左移，c（H＋）减小，pH升高。

（3）“实验派”认为：

电解CuCl2溶液的过程中，在阳极有Cl2生成，Cl2与水反应：

Cl2＋H2O===HCl＋HClO，使溶液中c（H＋）增大，pH减小。

18．（10分）请从图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水的实验，要求测定产生的氢气的体积（大于25mL），并检验氯气的氧化性。

（1）A极发生的电极反应是________________________________________________；

B极发生的电极反应是____________________________________________________。

（2）电源、电流表与A、B两极的正确连接顺序为

L→（）→（）→（）→（）→M

（3）设计检测上述气体实验装置时，各接口的正确连接顺序为____接____、____接A，B接____、____接____。

（4）实验中，在盛有KI淀粉溶液的容器中发生反应的离子方程式为

________________________________________________________________________。

答案　

（1）2H＋＋2e－===H2↑

2Cl－－2e－===Cl2↑

（2）A　B　J　K

（3）H　F　G　D　E　C

（4）Cl2＋2I－===2Cl－＋I2

解析　解答实验题，首先要明确实验的目的是什么，然后围绕实验目的去设计实验步骤，连接实验仪器，回答实验问题。

同时还要提高观察能力，若观察不仔细，会造成实验失败。

本题融电解、实验、计算于一体。

（1）要达到电解食盐水的目的，则电解池中铁棒必须连接电源的负极而作阴极，碳棒则连接电源的正极而作阳极，反之，铁作阳极则Fe2＋进入溶液，无法实现电解食盐水的目的。

（2）电源负极接电解池的铁棒，碳棒接电流计“－”端，“＋”端接电源正极。

（3）电解池左边A导管口产生H2，右边B导管口产生Cl2，以电解池为中心，则有：

H←F、G←A、B→D、E→C，相应装置的作用：

（4）Cl2＋2I－===2Cl－＋I2

19．（10分）Zn－MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2－NH4Cl混合溶液。

（1）该电池的负极材料是____________。

电池工作时，电子流向______________（填“正极”或“负极”）。

（2）若ZnCl2－NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是________________________________________________________________________。

欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________（填代号）。

a．NaOHb．Znc．Fed．NH3·H2O

（3）MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。

阴极的电极反应式是________________________________________________________________________。

若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为_________________________g。

答案　

（1）Zn（或锌）　正极

（2）锌与还原出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀　b

（3）2H＋＋2e－===H2↑　87

解析　

（1）原电池的负极是发生氧化反应的一极：

Zn－2e－===Zn2＋；电池工作时，电子从负极流向正极。

（2）Zn与Cu2＋发生氧化还原反应，生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池，加快反应速率，从而加快Zn的腐蚀。

（3）电解池的阴极是发生还原反应的一极：

2H＋＋2e－===H2↑；每生成1molMnO2需转移2mol电子，故每通过2mol电子，理论上生成1molMnO2，质量为87g。

20．（10分）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶

液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。

（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4质量分数为10.47%，乙中c电极质量增加。

据此回答问题：

①电源的N端为________极；

1电极b上发生的电极反应为___________________________________________；

③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：

________L；

④电极c的质量变化是__________g；

⑤电解前后各溶液的pH是否发生变化：

甲溶液________________；乙溶液________________；

丙溶液________________；

（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？

答案　

（1）①正　②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

③2.8　④16　⑤pH增大　pH减小　pH不变

（2）能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应。

解析　

（1）①乙中c电极质量增加，则c处发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，即c处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。

丙中电解液为K2SO4溶液，相当于电解水，设电解的水的质量为xg。

由电解前后溶质质量相等有，100×10%＝（100－x）×

10.47%，得x＝4.5g，故电解的水为0.25mol。

由方程式2H2O

2H2↑＋O2↑可知，电解2molH2O，转移4mol电子，所以整个反应中转移了0.5mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移的电子数是相等的。

②甲中为NaOH溶液，相当于电解水，阳极b处为阴离子OH－放电，即4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。

③转移0.5mol电子，则生成O2为

mol＝0.125mol，标况下的体积为0.125mol×22.4L·mol－1＝2.8L。

④Cu2＋＋2e－===Cu，转移0.5mol电子，则生成的m（Cu）＝0.5/2mol×64g·mol－1＝16g。

⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。

乙中阴极为Cu2＋放电，阳极为OH－放电，所以H＋增多，故pH减小。

丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。

（2）铜全部析出，可以继续电解H2SO4溶液，有电解液即可电解。

21．（6分）

如图所示，A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，请填空：

（1）电源A上的a为________极。

（2）滤纸B上发生的总化学反应方程式为____________________________________。

（3）欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为________________________________________________________________________，

电极f上发生的反应为___________________________________________________，

槽中盛放的电镀液可以是__________或________（只要求填两种电解质溶液）。

答案　

（1）正

（2）2NaCl＋2H2O

H2↑＋Cl2↑＋2NaOH

（3）Zn－2e－===Zn2＋　Zn2＋＋2e－===Zn

ZnSO4溶液　ZnCl2溶液

解析　

（1）解答本题的关键之处是：

“B上的c点显红色”，c点之所以呈红色，是因为此处发生电极反应后显碱性，使酚酞变红色，故c点发生的反应是2H＋＋2e－===H2↑，式中的H＋来自水：

H2O

H＋＋OH－，消耗了H＋，过剩的OH－使酚酞显红色。

c点发生还原反应，应

为电解池的阴极，因此b为负极，a应为正极。

（2）滤纸B上发生的化学反应，实为电解NaCl溶液，故总化学反应方程式为2NaCl＋2H2O

H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。

（3）铁上镀锌，镀层金属应为阳极，接电源的正极。

因此电镀槽C中，e应为金属锌（阳极），它发生阳极溶解，反应式为Zn－2e－===Zn2＋；而f应为镀件（金属铁），在它上面发生的反应是Zn2＋＋2e－===Zn（沉积于铁阴极上）；镀液应含Zn2＋，ZnSO4和ZnCl2是合理的选择，当然不限于这两种。

22．（8分）

（1）将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。

锌片上发生的电极反应：

___________________________________________________；

银片上发生的电极反应：

_________________________________________________。

（2）若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：

①产生氢气的体积（标准状况）；

②通过导线的电量。

（已知NA＝6.02×1023mol－1，电子电量为1.60×10－19C）

答案　

（1）Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===H2↑

（2）①4.48L　②3.85×104C

解析　

（1）根据金属活动性分析得出锌片为负极，银片为正极，相应电极反应式为Zn－

2e－===Zn2＋；2H＋＋2e－===H2↑。

（2）①锌片与银片总质量减轻，是因锌片与酸反应：

Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑～转移2e－

65g　　　　　　　22.4L　2×6.02×1023

60g－47g　　　　V（H2）　Q/1.60×10－19

得V（H2）＝4.48L；Q＝3.85×104C