人教版秋季高二化学选修四第四章《电化学基础》测试试题含答案.docx
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人教版秋季高二化学选修四第四章《电化学基础》测试试题含答案
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人教版2019-2020年秋季高二化学选修四第四章《电化学基础》测试题
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.下列说法错误的是( )
A.依据原电池的原理设计出了化学电源
B.原电池是化学电源的雏形
C.判断一种电池的优劣主要是看其负极材料的活动性
D.氧化还原反应所释放的化学能,是化学电源的能量来源
2.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3)=6.0mol·L-1,用石墨做电极电解此混合溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4L气体(标准状况),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(K+)为2mol·L-1
B.上述电解过程中共转移6mol电子
C.电解得到的Cu的物质的量为0.5mol
D.电解后溶液中c(H+)为2mol·L-1
3.以下防腐措施中,属于电化学保护法的是( )
A.用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜
B.在金属中加入一些铬或者镍制成合金
C.在轮船的船壳水线以下部分,装上一锌锭
D.在金属表面喷漆
4.如图,在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示,关于该装置的下列说法正确的是( )
A.外电路的电流方向为X→外电路→Y
B.若两电极分别为Fe和碳棒,则X为碳棒,Y为Fe
C.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
D.若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y
5.电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,最初一段时间阴极和阳极上分别析出的物质分别是( )
A.H2和Cl2
B.Cu和Cl2
C.H2和O2
D.Cu和O2
6.在冶金工业中,常用电解法得到钠、镁、铝等金属,其原因是( )
A.都是轻金属
B.都是活泼金属
C.成本低廉
D.化合物熔点较低
7.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U形管)构成一个原电池(如图)。
以下有关该原电池的叙述正确的是( )
①在外电路中,电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为Ag++e-===Ag ③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作 ④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A.①②
B.②③
C.②④
D.③④
8.固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。
它以固体氧化锆-氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。
该电池的工作原理如图所示,其中多孔电极a、b均不参与电极反应。
下列判断正确的是( )
A.有O2放电的a极为电池的负极
B.有H2放电的b极为电池的正极
C.a极对应的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
D.该电池的总反应方程式为2H2+O2===2H2O
9.随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程,其首要原因是( )
A.利用电池外壳的金属材料
B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C.不使电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品
D.回收其中石墨电极
10.金属镍有广泛的用途。
粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(已知:
氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)( )
A.阳极发生还原反应,其电极反应式:
Ni2++2e﹣===Ni
B.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+
D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
11.用惰性电极电解H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,最先从阴极和阳极上分别析出的物质分别是( )
A.H2和Cl2
B.Cu和Cl2
C.H2和O2
D.Cu和O2
12.我国科学家发明的一种可控锂水电池的工作原理如图所示。
下列有关说法不正确的是( )
A.电池工作时,锂离子向正极移动
B.有机电解质可用水溶液代替
C.电池总反应为2Li+2H2O===2LiOH+H2↑
D.该装置不仅可提供电能,还可得到清洁的氢气
13.有甲、乙两个电极,用导线连接一个电流计,放入盛有丙溶液的烧杯中,电极乙的质量增加,则装置中可能的情况是()
A.甲作负极,丙是硫酸铜溶液
B.甲作负极,丙是硫酸溶液
C.乙作负极,丙是硫酸铜溶液
D.乙作正极,丙是硫酸溶液
14.根据反应:
2Ag++Cu===Cu2++2Ag,设计如图所示原电池,下列说法错误的是( )
A.X可以是银或石墨
B.Y是硫酸铜溶液
C.电子从铜电极经外电路流向X电极
D.X极上的电极反应式为Ag++e-===Ag
15.用石墨电极完成下列电解实验。
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )
A.a、d处:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
B.b处:
2Cl--2e-===Cl2↑
C.c处发生了反应:
Fe-2e-===Fe2+
D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜
16.如图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。
通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。
下列实验现象中正确的是( )
A.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色
B.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色
C.逸出气体的体积,a极的小于b极的
D.一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体
17.铜片、锌片和稀硫酸组成的铜锌原电池,工作一段后,铜片上有4.48L气体(标准状况)放出,下列说法中正确的是()
A.外电路中转移电子0.2mol
B.铜为负极,有12.8g铜溶解
C.锌为正极,有13g锌溶解
D.反应过程中消耗0.4mol氢离子
18.流动电池是一种新型电池,其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动,在电池外部调节电解质溶液,以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。
北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示,电池总反应为Cu+PbO2+2H2SO4===CuSO4+PbSO4+2H2O。
下列说法不正确的是( )
A.a为负极,b为正极
B.该电池工作时,PbO2电极附近溶液的pH增大
C.a极的电极反应式为Cu-2e-===Cu2+
D.调节电解质溶液的方法是补充CuSO4
19.以下现象与电化学腐蚀无关的是( )
A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
B.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈
C.铁制器件附有铜制配件,在接触处易生铁锈
D.银制奖牌久置后表面变暗
20.关于如图所示的实验,下列说法不正确的是( )
A.往Fe电极附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀
B.Fe电极上有气泡产生
C.Zn片上发生反应:
Zn-2e-===Zn2+
D.电压计指针有偏转
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____________________________________。
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”)。
23.如图X是直流电源。
Y池中c、d为石墨棒,Z池中e、f是质量相同的铜棒。
接通电路后,发现d附近显红色。
(1)①电源上b为________极(填“正”“负”“阴”或“阳”,下同)。
②Z池中e为________极。
③连接Y、Z池线路中,电子流动的方向是d________e(用“→”或“←”填空)。
(2)①写出c极上反应的电极反应式:
_____________________________________________
________________________________________________________________________。
②写出Y池中总反应的化学方程式:
____________________________________________
________________________________________________________________________。
③写出Z池中e极上反应的电极反应式:
________________________________________
________________________________________________________________________。
24.下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
(1)腐蚀过程中,负极是________(填图中字母“a”或“b”或“c”)。
(2)环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl,其离子方程式为__________________________________________。
(3)若生成4.29gCu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为________L(标准状况)。
答案解析
1.【答案】C
【解析】一种电池的优劣主要是看这种电池的比能量的大小,即单位质量能释放的电量,以及可储存时间的长短,只有C错误。
2.【答案】A
【解析】阳极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑,阴极反应为Cu2++2e-===Cu、2H++2e-===H2↑;根据阴、阳两极上转移电子相同,可列出2n(Cu)+2n(H2)=4n(O2),则n(Cu)=
(1mol×4-1mol×2)=1mol,C错误;溶液中c(K+)+2c(Cu2+)=c(
)),则c(K+)=2mol·L-1,A正确;根据阳极反应,产生22.4LO2,转移4mol电子,B错误;H2O根据电极反应,阳极消耗4molOH-,对应产生4molH+,但阴极只消耗2molH+,电解后溶液中c(H+)=c(K+)=
=4mol·L-1,D错误。
3.【答案】C
【解析】在轮船的船壳水线以下部分,装上锌能形成铁-锌原电池,锌为负极,被腐蚀,铁被保护,C符合题意;而A、D属于外加保护层法,B选项通过改变金属的内部结构来起到保护金属的作用。
4.【答案】D
【解析】由图示电子流向知X为负极,Y为正极,则电流方向为Y→外电路→X,A错误。
若两电极分别为Fe和碳棒,存在应为Fe+2H+===Fe2++H2↑,铁为负极,则X为铁,Y为碳棒,B错误。
负极失去电子,发生氧化反应,正极得到电子,发生还原反应,C错误。
若两电极均为金属,活泼金属作负极,故有活动性X>Y,D正确。
5.【答案】B
【解析】离子放电顺序为Cu2+>H+>Na+、Cl->OH->
、
,所以阴极上先析出Cu,阳极上先析出氯气,选B。
6.【答案】B
【解析】金属冶炼方法选取的主要依据是金属的活动性强弱,不活泼的金属可以用热分解法制备,如加热氧化汞;比较活泼的金属用热还原法制备,如用焦炭炼铁;活泼的金属离子很难被其他还原剂还原,只能用电解方法制备。
由于钠、镁、铝是活泼金属,所以只能用电解法。
7.【答案】C
【解析】图示是Cu-AgNO3-Ag原电池,相对活泼金属Cu作为负极,Cu-2e-===Cu2+,发生氧化反应;Ag作正极,Ag++e-===Ag,总反应为Cu+2Ag+===Cu2++2Ag,②与④正确,选C。
在外电路中,电子由Cu经导线流入Ag,电流方向与之相反,①错误。
若取出盐桥,无法形成电流回路,原电池将停止工作,③错误。
8.【答案】D
【解析】固体介质允许O2-通过,说明为非水体系;a极反应是O2+4e-===2O2-,是正极;b极反应是2H2-4e-+2O2-===2H2O,是负极,总反应方程式是2H2+O2===2H2O,只有D正确。
9.【答案】B
【解析】汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染。
10.【答案】D
【解析】阳极发生氧化反应,其电极反应式:
Ni﹣2e﹣===Ni2+,Fe﹣2e﹣===Fe2+;Zn﹣2e﹣===Zn2+,A错误;电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni;阴极析出的是镍,依据电子守恒,阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等,B错误;电解后,溶液中存在的金属阳离子有Fe2+、Zn2+、Ni2+,C错误;粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质做阳极,铜和铂不失电子,沉降到电解池底部形成阳极泥,电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt,D正确。
11.【答案】B
【解析】溶液中存在H+、Cu2+、Na+、
、
、Cl-、OH-,根据离子的放电顺序,阳离子:
Cu2+>H+>Na+,阴离子:
Cl->OH->
、
,则阴先发生反应:
Cu2++2e-===Cu,阳极先发生反应2Cl--2e-===Cl2↑。
12.【答案】B
【解析】由图可知正极反应为2H++2e-===H2↑,根据异电荷相吸原理,溶液中Li+向正极移动,A正确;因2Li+2H2O===2LiOH+H2↑,不可用水溶液代替有机电解质,B错误,C正确;由电池反应知,该装置不仅可提供电能,还可得到清洁的氢气,D正确。
13.【答案】A
【解析】在该原电池中,电极乙的质量增加,可判断乙为原电池的正极,甲为原电池的负极,电解质溶液为硫酸铜溶液,不可能是硫酸。
14.【答案】B
【解析】由反应2Ag++Cu===Cu2++2Ag知铜为负极,则X为正极,X材料为活动性比铜弱的金属或非金属导体,A正确;电解质溶液应含Ag+,B错;在原电池中,电子从负极经外电路流向正极,C正确;Ag+在正极X上得电子,Ag++e-===Ag,D正确。
15.【答案】B
【解析】A项,a、d处试纸变蓝,说明溶液显碱性,是溶液中的氢离子得到电子生成氢气,破坏了水的电离平衡,氢氧根离子浓度增大造成的,A正确;B项,b处变红,局部褪色,说明是溶液中的氢氧根和氯离子同时放电,分别产生氧气和氯气,氢离子浓度增大,酸性增强,氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性,B错误;C项,c处为阳极,铁失去电子生成亚铁离子,C正确;D项,实验一中ac形成电解池,db形成电解池,所以实验二中也相当于形成三个电解池(一个铁两面为不同的两极),m为电解池的阴极,另一球朝m的一面为阳极(n的背面),故相当于电镀,即m上有铜析出,D正确。
答案选B。
16.【答案】B
【解析】a极为阴极,H2O电离出的H+放电,促进H2O的电离平衡向右移动,c(OH-)增大,石蕊溶液变蓝色,b极为阳极,H2O电离出的OH-放电,c(H+)增大,石蕊溶液变红色,A项不正确、B项正确;a极产生H2,b极产生O2,H2的体积是O2体积的2倍,故C、D项不正确。
17.【答案】A
【解析】铜锌原电池中,锌为负极:
Zn-2e-===Zn2+;铜为正极:
2H++2e-==H2↑。
由正极、负极得失电子守恒可得关系式:
Zn~2e-~2H+~H2,当产生4.48L氢气(物质的量为0.2mol)时,
需要0.4mol氢离子,有0.4mol电子转移。
18.【答案】D
【解析】A项,根据电池总反应可得铜为负极,PbO2为正极,正确;B项,该电池工作时,PbO2电极上发生的反应为PbO2+4H++SO
+2e-===PbSO4+2H2O,消耗了溶液中的H+,故溶液的pH增大,正确;C项,铜电极的电极反应为Cu-2e-===Cu2+,正确;D项,反应生成了CuSO4,消耗了H2SO4,故应补充H2SO4,错误。
19.【答案】D
【解析】铜锌合金中,锌为活泼金属,与铜构成原电池后锌为负极,先被腐蚀从而起到保护铜的作用,因而不易产生铜绿;生铁中铁和碳构成原电池,铁为负极,原电池加快腐蚀速度,因而比纯铁更易生锈;铁与铜构成原电池,铁为负极,加快生锈速度,A、B、C均与电化学腐蚀有关;银质奖牌久置后表面变暗是因为银暴露在空气中生成硫化银而变暗,与电化学无关。
20.【答案】A
【解析】此装置是原电池,Zn是负极:
Zn-2e-===Zn2+,Fe是正极:
2H++2e-===H2↑,电子定向移动形成电流,故电压计指针有偏转。
Fe是正极,不产生Fe2+,故不与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀。
21.【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.【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.【答案】
(1)①负 ②阳 ③←
(2)①2Cl--2e-===Cl2↑
②2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
③Cu-2e-===Cu2+
【解析】d极附近显红色,说明d为阴极,电极反应式为2H++2e-===H2↑,c为阳极,电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑,Y池电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑;直流电源中a为正极,b为负极,Z池中f为阴极,e为阳极,电极反应式分别为Cu2++2e-===Cu、Cu-2e-===Cu2+,电子流动方向由e→d。
24.【答案】
(1)c
(2)2Cu2++3OH-+Cl-===Cu2(OH)3Cl↓
(3)0.448
【解析】
(1)铜为负极被腐蚀生成Cu2+,正极氧气得电子生成OH-。
(2)正极反应产物为OH-,负极反应产物为Cu2+,与Cl-作用生成Cu2(OH)3Cl。
(3)n[Cu2(OH)3Cl]=
=0.02mol,所以有0.04molCu被氧化,根据电子得失守恒n(O2)=
=0.02mol,标准状况下V(O2)=0.02mol×22.4L·mol-1=0.448L。
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