高中化学第四章电化学基础单元综合测试四新人教版选修4.docx

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高中化学第四章电化学基础单元综合测试四新人教版选修4

第四章电化学基础章末达标检测（四）

（满分100分，时间90分钟）

第Ⅰ卷（选择题，共48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目要求）

1．下列电池工作时，O2在正极放电的是（　　）

解析：

　A项，锌锰电池工作时，锌在负极放电，MnO2在正极放电，错误；B项，酸性氢燃料电池工作时，H2在负极放电，O2在正极放电，正确；C项，铅蓄电池工作时，Pb在负极放电，PbO2在正极放电，错误；D项，镍镉电池工作时，Cd在负极放电，NiOOH在正极放电，错误。

答案：

　B

2．在理论上可设计成原电池的化学反应是（　　）

A．C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＞0

B．Ba（OH）2·8H2O（s）＋2NH4Cl（s）===BaCl2（aq）＋2NH3＋10H2O（l）　ΔH＞0

C．CaC2（s）＋2H2O（l）―→Ca（OH）2（s）＋C2H2（g）　ΔH＜0

D．CH4（g）＋2O2（g）―→CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＜0

解析：

　设计成原电池需要有自发进行的氧化还原反应，满足条件的有A、D。

但A为吸热反应，不能将化学能转化为其他能量放出。

故选D。

答案：

　D

3．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↑

解析：

　A项，铜、铁和FeCl3溶液形成的原电池，铜作正极，电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，错误；B项，电解硫酸钠溶液，实质电解水，阳极生成氧气，阴极生成氢气，溶液呈中性，溶液pH不变，错误；C项，铁锅生锈，发生吸氧腐蚀，正极电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正确；D项，电解饱和食盐水时阳极发生氧化反应，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，错误。

答案：

　C

4．用下列装置能达到预期目的的是（　　）

A．甲图装置可用于电解精炼铝

B．乙图装置可得到持续、稳定的电流

C．丙图装置可达到保护钢闸门的目的

D．丁图装置可达到保护钢闸门的目的

解析：

　AlCl3溶液中存在Al3＋、H＋，通电时后者先得电子，故阴极得到的不是铝，而是氢气，A不能达到目的；B中的这种原电池中，电流会迅速衰减，乙装置不能达到目的；丙装置是牺牲阳极的阴极保护法，其中阳极材料要为活泼的金属，故不能达到预期目的。

答案：

　D

5．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。

符合这一情况的是附表中的（　　）

a极板

b极板

X电极

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

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。

答案：

　A

6．X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池。

X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，W、Y相连时，W极发生氧化反应。

据此判断四种金属的活动顺序是（　　）

A．X>Z>W>Y　　　　　　B．Z>X>Y>W

C．X>Y>Z>WD．Y>W>Z>X

解析：

　在原电池中，活泼金属作为电池的负极，失去电子发生氧化反应；不活泼的金属作为电池的正极，得到电子发生还原反应。

电子由负极经导线流向正极，与电流的方向相反（物理学中规定正电荷移动的方向为电流的方向）。

因此，X、Y相连时，X为负极，则活泼性X>Y；Z、W相连时，电流方向是W→Z，则活泼性Z>W；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，则活泼性X>Z，W、Y相连时，W极发生氧化反应，则W>Y。

综合上述，可以得出金属的活泼性顺序是X>Z>W>Y。

答案：

　A

7．下列实验装置，其中按要求设计正确的是（　　）

解析：

　A项，电解饱和食盐水，连接电源正极的为阳极，铁作阳极，被氧化，阳极不能产生Cl2，错误；B项，原电池中锌作负极，铜作正极，Zn和ZnSO4溶液、Cu和CuSO4溶液各自构成半电池，用导线和盐桥构成闭合回路，正确；C项，电镀银，含Ag＋的溶液作电解液，错误；D项，精炼铜，粗铜应作阳极，纯铜作阴极，错误。

答案：

　B

8．将下图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是（　　）

A．Cu电极上发生还原反应

B．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动

C．片刻后甲池中c（SO

）增大

D．片刻后可观察到滤纸b点变红色

解析：

　将K闭合构成闭合回路后，甲、乙构成原电池。

饱和硫酸钠、酚酞溶液为电解质溶液，滤纸为“电解池”。

A项，原电池反应为：

Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，Zn为负极，发生氧化反应，Cu电极上发生还原反应；B项，电子不能通过电解质溶液；C项，盐桥中Cl－移向甲池，c（SO

）不变；D项，b点为电解池的阳极，OH－放电，该极区呈酸性，此处滤纸颜色无明显变化。

答案：

　A

9．用铂作电极电解某种溶液，通电一段时间，溶液的pH变小，并且在阳极得到0.56L气体，阴极得到1.12L气体（两种气体均在相同条件下测定）。

由此可知溶液可能是（　　）

A．稀盐酸B．KNO3溶液

C．CuSO4溶液D．稀硫酸

解析：

　阳极与阴极产生的气体体积比为

＝

，相当于电解水，pH变小，说明电解了含氧酸。

答案：

　D

10．图中Ⓐ为直流电源，Ⓑ为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸，Ⓒ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

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2H＋＋2e－===H2↑

C．f电极为锌板

D．e极发生还原反应

解析：

　接通电路后发现Ⓑ上的c点显红色，说明c是电解池的阴极，溶液中的氢离子放电，则b是电源的负极，a是正极，A项错误，B项正确；要实现铁上镀锌，则铁作阴极，即f电极是铁，e是阳极，电极是锌，e电极上发生氧化反应，C、D两项均错误。

答案：

　B

11．关于如图所示各装置的叙述中，正确的是（　　）

A．装置①是原电池，总反应是：

Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋

B．装置①中，铁作负极，电极反应式为：

Fe3＋＋e－===Fe2＋

C．装置②通电一段时间后石墨Ⅱ电极附近溶液红褐色加深

D．若用装置③精炼铜，则d极为粗铜，c极为纯铜，电解质溶液为CuSO4溶液

解析：

　A项Fe比Cu活泼，总反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；B项Fe为负极，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋；C项电泳时，Fe（OH）3胶粒带正电移向电极石墨Ⅱ；D项根据电流方向，c极为粗铜，d极为纯铜。

答案：

　C

12.

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·L－1H2SO4溶液和适量煤粉充分混合，制成含碳量为0.02g·mL－1～0.12g·mL－1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

解析：

　A项，A极连接电源的正极是阳极，则B极为阴极，正确；B项，阳极上发生氧化反应，A极的电极反应式为C＋2H2O－4e－===CO2↑＋4H＋，正确；C项，阴极上发生还原反应，B极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，正确；D项，电解的总反应式为C（s）＋2H2O（l）===CO2（g）＋2H2（g），可知电解一段时间后，煤浆液中水的量减少，硫酸溶液的浓度增大，溶液的pH减小，错误。

答案：

　D

13．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

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。

答案：

　A

14．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

解析：

　A项，由电池反应可知，Ni2O3→Ni（OH）2，Ni的化合价由＋3价→＋2价，化合价降低，发生还原反应，故Ni2O3为正极，Fe→Fe（OH）2，Fe的化合价由0价→＋2价，化合价升高，发生氧化反应，故Fe为负极，正确；B项，负极发生氧化反应，Fe＋2OH－－2e－===Fe（OH）2，正确；C项，阴极发生还原反应，Fe（OH）2＋2e－===Fe＋2OH－，c（OH－）增大，溶液的pH增大，故错误；D项，阳极发生氧化反应，电极反应为2Ni（OH）2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O，D正确。

答案：

　C

15．随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车界的“新宠”。

特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂（LiCoO2）电池，其工作原理如图，A极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池反应式为LixC6＋Li1－xCoO2

C6＋LiCoO2。

下列说法不正确的是（　　）

A．据题意分析可知该隔膜只允许Li＋通过，放电时Li＋从左边流向右边

B．放电时，正极锂的化合价未发生改变

C．充电时B作阳极，该电极放电时的电极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2

D．废旧钴酸锂（LiCoO2）电池进行“放电处理”让Li＋进入石墨中而有利于回收

解析：

　根据电池反应式知，放电时，负极反应式为LixC6－xe－===C6＋xLi＋，正极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反，所以A是负极、B是正极。

A项，据题意分析可知该隔膜只允许Li＋通过，放电时Li＋从左边流向右边，正确；B项，无论放电还是充电，Li元素的化合价都是＋1价，化合价不变，正确；C项，充电时，B电极是阳极，放电时是正极，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，正确；D项，根据电池反应式知，充电时锂离子加入石墨中，错误。

答案：

　D

16．某兴趣小组设计如图所示的微型实验装置。

实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生：

一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。

下列有关描述正确的是（　　）

A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：

2H＋＋2Cl－

Cl2↑＋H2↑

B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红

C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：

Cl2＋2e－===2Cl－

D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极

解析：

　由题意知，断开K2，闭合K1时，两极均有气泡产生，则说明铜电极没有参与反应，则铜电极一定作阴极，石墨电极作阳极，所以总反应的离子方程式应为2Cl－＋2H2O

Cl2↑＋H2↑＋2OH－，铜电极附近溶液变红，故A、B项均错误；断开K1，闭合K2时，氯气在石墨电极上得到电子生成Cl－，氢气在铜电极上失去电子生成氢离子，所以此时石墨电极作正极，铜电极作负极，故C错误，D项正确。

答案：

　D

第Ⅱ卷（非选择题，共52分）

二、非选择题（本题包括5小题，共52分）

17．（12分）在一个U形管里盛有氯

化铜溶液，并插入两块锌片作电极，按图连接。

（1）如果把电键K接A，该装置应是________，Zn①极是__________极，电极反应式为______________________，Zn②极是________极，电极反应式为______________________。

（2）上述反应进行5min后，转换电键K到C，则这装置是________，Zn①极是________极，电极反应式是____________________________，Zn②极是________极，电极反应式是____________________________。

（3）上述装置进行2min后，再转换电键K到B，则Zn①极发生的化学反应为________________，Zn②极发生的有关电化学的反应为______。

解析：

　这是考查电解池、原电池和电化学腐蚀的试题。

当电键K接触A点时，构成一个有外接直流电源的电解池装置，与电源正极相连的Zn①极是阳极，与电源负极相连的Zn②极是阴极。

当工作5min后Zn②极上析出了Cu，此时，将电键K接触C点，构成一个原电池装置，表面覆盖铜的Zn②极是原电池的正极，Zn①极是原电池的负极。

当把电键K接触B点时，形成断路，Zn①极发生Zn与CuCl2的置换反应，Zn②极由于在锌的表面有铜，又浸在CuCl2溶液中，发生电化学腐蚀。

答案：

（1）电解池装置　阳　Zn－2e－===Zn2＋　阴　Cu2＋＋2e－===Cu

（2）原电池装置　负　Zn－2e－===Zn2＋　正　Cu2＋＋2e－===Cu

（3）Zn＋CuCl2===ZnCl2＋Cu　负极：

Zn－2e－===Zn2＋，正极：

Cu2＋＋2e－===Cu

18．（9分）工业上由黄铜矿（主要成分CuFeS2）冶炼铜的主要流程如下：

（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的________吸收。

a．浓H2SO4　　　　　　　b．稀HNO3

c．NaOH溶液d．氨水

（2）用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在______（填离子符号），检验溶液中还存在Fe2＋的方法是

________________________________________________________________________（注明试剂、现象）。

（3）由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是________。

a．电能全部转化为化学能

b．粗铜接电源正极，发生氧化反应

c．溶液中Cu2＋向阳极移动

d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属

（5）利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为

________________________________________________________________________。

解析：

（1）观察流程图可知，气体A是SO2，应该用碱性溶液吸收尾气，c、d项正确。

（2）溶液中加入KSCN溶液显红色，说明溶液中存在Fe3＋；若检验还存在Fe2＋，则可以加入酸性KMnO4溶液，如果溶液紫红色褪去，则说明还含有Fe2＋。

（3）根据流程图可知，由泡铜冶炼粗铜的化学方程式是3Cu2O＋2Al

6Cu＋Al2O3。

（铝热法）（4）在电解精炼中，不可能存在能量的完全转化，部分电能还可转化为热能等，a项错误；在电解池中，阳离子应该移向阴极，c项错误；b、d正确。

（5）根据所给的原电池反应可知，正极是氧气发生还原反应，即O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

答案：

（1）cd

（2）Fe3＋　取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色

（3）3Cu2O＋2Al

Al2O3＋6Cu

（4）bd　（5）4H＋＋O2＋4e－===2H2O

19．（11分）铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。

（1）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

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）用CH4或其他有机物、O2为原料可设计成原电池，以CnH2nOn、O2为原料，H2SO4溶液为电解质设计成燃料电池，则负极的电极反应式为

________________________________________________________________________。

（3）图1是在金属锌板上贴上一张用某溶液浸湿的滤纸，图2是NaBH4/H2O2燃料电池。

图2电池负极区的电极反应为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，则滤纸出现__________色，C位置的电极反应式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，

若用KI淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与A、B电极相连，铅笔芯C点处出现蓝色，则b接的是________（填A或B）电极。

解析：

（1）①装置为原电池，铁为负极，被腐蚀；②装置为原电池，锌为负极被腐蚀，铁作正极被保护；③装置为电解池，铁作阴极被保护；装置③中铁被保护，实际是电解饱和食盐水，生成氢氧化钠、氢气和氯气，离子方程式为2Cl－＋2H2O

2OH－＋Cl2↑＋H2↑。

（2）燃料电池中燃料作负极反应，失去电子，在酸性条件下生成二氧化碳和水，电极反应为CnH2nOn－4ne－＋nH2O===nCO2↑＋4nH＋。

（3）NaBH4/H2O2燃料电池中负极为BH

发生氧化反应，电极反应为BH

－8e－＋8OH－===BO

＋6H2O，即A为负极，B为正极。

若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，形成原电池，锌失去电子，铅笔芯为正极，氧气得到电子，在该电极生成氢氧化钠，使酚酞变红色；C点的电极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－；若用碘化钾淀粉溶液浸湿滤纸，C处出现蓝色，则C处发生反应2I－－2e－===I2，C为阳极，则b接电池正极，因为A是负极，B是正极，所以b连接B极。

答案：

（1）②③　2Cl－＋2H2O

2OH－＋Cl2↑＋H2↑

（2）CnH2nOn－4ne－＋nH2O===nCO2↑＋4nH＋

（3）BH

－8e－＋8OH－===BO

＋6H2O　红

O2＋2H2O＋4e－===4OH－　B

20．（10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________（填字母）。

a．CuOb．Cu（OH）2

c．CuCO3d．Cu2（OH）2CO3

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B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。

答案：

（1）正极　CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O

（2）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　1　ac

21．（10分）

（1）某铅蓄电池的正、负极标记被磨损，试用如图装置设计实验，识别出此铅蓄电池的正、负极。

①若A接E，B接F，而B电极出现________，________，则说明F为正极。

②铅蓄电池工作时（放电），其E所在电极的电极反应式为________，充电时该极与外接电源的________极相连。

③若有0.2mol电子发生转移，则正极消耗的PbO2的物质的量是________。

（2）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，其负极反应式为

_______