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第四章 电化学基础测评(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包括11小题,每小题4分,共44分。每小题只有一个选项符合题意)1.下列事实不能用电化学原理解释的是()A.铝片不用特殊方法保护B.轮船水线下的船体上装一定数量的锌块C.纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量CuSO4溶液后速率增大D.镀锌铁比较耐用解析 铝能与空气中的O2化合生成致密的氧化膜,保护铝不受腐蚀;B项是牺牲阳极的阴极保护法;C项锌与置换出的铜构成原电池,加快反应速率;镀锌铁一旦破损,锌比铁活泼,仍能起保护作用,比较耐用。答案 A2.下列叙述正确的是()A.电解饱和食盐水制烧碱时,Fe作阳极,石墨作阴极B.电解氯化铜溶液时,阳极上产生的气体质量和阴极上析出的铜的质量相等C.钢铁在空气中发生电化学腐蚀时,铁作负极D.原电池工作时,阳离子移向电池的负极解析 电解饱和食盐水制烧碱时,阳极必须是惰性电极,A错误;电解氯化铜时,实质是电解氯化铜本身,阳极上产生的气体质量和阴极上析出的铜的质量不相等,B错误;钢铁在空气中发生电化学腐蚀,不论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,均是铁作负极,C正确;原电池工作时,阳离子移向电池的正极,D错误。答案 C3.下列叙述中,正确的是()电解池是将化学能转变为电能的装置原电池是将电能转变成化学能的装置金属和石墨导电均为物理变化,电解质溶液导电是化学变化不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理有可能实现电镀过程相当于金属的“迁移”,可视为物理变化A.B.C.D.解析 应为电能转变成化学能,为化学能转化为电能,发生了化学变化。答案 B4.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-Cl2B.氢氧燃料电池的负极反应:O2+2H2O+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.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应:Fe-2e-Fe2+解析 在氢氧燃料电池的负极上反应的是氢气;粗铜精炼时,纯铜与电源的负极相连,将铜在溶液中还原出来;钢铁腐蚀的负极反应是Fe-2e-Fe2+。答案 A5.观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是()A.装置中阳极上析出红色固体B.装置的待镀铁制品应与电源正极相连C.装置闭合电键后,外电路电子由a极流向b极D.装置的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过解析 装置中阳极上氯离子放电生成氯气,故A错误;装置是电镀装置,待镀铁制品作阴极,应与电源负极相连,故B错误;装置闭合电键后,a极是负极,因此外电路电子由a极流向b极,故C正确;装置的离子交换膜只允许阳离子、水分子自由通过,故D错误。答案 C6.某小组为研究电化学原理,设计右图装置,下列叙述不正确的是()A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为Cu2+2e-CuC.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色D.a和b分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2+向铜电极移动解析 a和b不连接时,铁与CuSO4溶液发生反应:Fe+Cu2+Fe2+Cu,A项正确;a和b用导线连接时,组成了原电池,Fe为负极,Cu为正极,铜片上发生还原反应:Cu2+2e-Cu,铁片上发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+,B项正确;通过以上分析可知,无论a和b是否连接,均发生反应:Fe+Cu2+Fe2+Cu,故溶液均从蓝色(Cu2+的颜色)逐渐变成浅绿色(Fe2+的颜色),C项正确;a和b分别连接直流电源正、负极时,构成电解池,铜片为阳极,铁片为阴极,Cu2+应向阴极(铁电极)移动,D项错误。答案 D7.金属镍有广泛的用途,粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,用电解法制备高纯度的镍,下列叙述中正确的是()A.阳极发生还原反应,其电极反应式为Ni2+2e-NiB.电解过程中,阳极减少的质量与阴极增加的质量相等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解析 A项,阳极应发生氧化反应。C项,溶液中的阳离子主要为Ni2+,根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序,阳极反应为Zn-2e-Zn2+,Fe-2e-Fe2+,Ni-2e-Ni2+,Cu、Pt在该条件下不失电子,阴极反应为Ni2+2e-Ni,Fe2+、Zn2+在该条件下不得电子。比较两电极反应,因Zn、Fe、Ni的相对原子质量不等,当两极通过相同的电量时,阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。答案 D8.(2018全国,11)一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是()A.放电时,多孔碳材料电极为负极B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D.充电时,电池总反应为Li2O2-x2Li+(1-x2)O2解析 放电时,该电池中锂作负极,多孔碳材料作正极,A项错误;放电时,外电路电子由负极流向正极,即由锂电极流向多孔碳材料电极,B项错误;充电时,锂电极作阴极,多孔碳材料电极作阳极,电解质溶液中Li+应向锂电极区移动,C项错误;充电反应与放电反应相反:Li2O2-x2Li+(1-x2)O2,D项正确。答案 D9.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6.0 molL-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是()A.原混合溶液中c(K+)为2 molL-1B.上述电解过程中共转移2 mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.5 molD.电解后溶液中c(H+)为2 molL-1解析 两极都收集到22.4 L气体,说明阴极上发生的反应依次为:Cu2+2e-Cu;2H+2e-H2,阳极只生成O2:4OH-4e-O2+2H2O,n(H2)=n(O2)=1 mol,则n(e-)=4 mol,B不正确。根据电子转移守恒得:n(Cu2+)=1 mol,根据电荷守恒有n(K+)+n(Cu2+)2=n(NO3-),所以n(K+)=1 mol,c(K+)=2 molL-1,A正确。根据Cu析出后,溶液中只有KNO3和HNO3,由电荷守恒可推出c(H+)=4 molL-1。答案 A10.某兴趣小组设计如下微型实验装置。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+H2B.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-+2H2OCl2+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项错误,D项正确。答案 D11.按下图装置实验,若x轴表示流入阴极的电子的物质的量,则y轴可表示()c(Ag+)c(AgNO3)a棒的质量b棒的质量溶液的pHA.B.C.D.解析 该电解池中,随着电解的进行,c(Ag+)不变,c(AgNO3)不变,溶液的pH不变。因为阳极反应式为Ag-e-Ag+,阴极反应式为Ag+e-Ag。答案 D二、非选择题(本题包括4小题,共56分)12.(14分)如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图,乙池中的两个电极一个是石墨电极,一个是铁电极,工作时,M、N两个电极的质量都不减少,请回答下列问题:(1)M电极的材料是,其电极名称是,N的电极反应式为, 乙池的总反应是,加入甲烷的铂电极的电极反应式为。(2)在此过程中,乙池中某一电极析出金属银4.32 g 时,甲池中理论上消耗氧气为L(标准状况下),若此时乙池溶液的体积为400 mL,则乙池中溶液的H+的浓度为。解析 (1)甲烷作燃料电池的负极,与其相连的M电极为阴极,O2作燃料电池的正极,与其相连的N电极为阳极,工作时M、N两个电极的质量都不减少,故N极为石墨电极,M极为铁电极,乙池为电解池。(2)设甲池中理论上消耗氧气体积为x,乙池中生成H+的物质的量为y。则:4AgNO34AgO24H+4108 g22.4 L4 mol4.32 gxy解得:x=0.224 L,y=0.04 mol。c(H+)=n(H+)V=0.04mol0.4 L=0.1 molL-1。答案 (1)铁阴极4OH-4e-O2+2H2O4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2CH4+10OH-8e-CO32-+7H2O(2)0.2240.1 molL-113.(14分)如图装置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。请回答:(1)B极是电源的,一段时间后,甲中溶液颜色,丁中X极附近的颜色逐渐变浅,Y极附近的颜色逐渐变深,这表明在电场作用下向Y极移动。(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为 。(3)现用丙装置给铜件镀银,则H应是,电镀液是溶液。(4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生的总反应的离子方程式为。解析 (1)F极附近溶液呈红色,说明F极是阴极,产生了NaOH,则B极是电源的负极。Fe(OH)3胶体粒子带正电荷,向阴极移动。(2)甲中,C极为阳极,阳极发生氧化反应:4OH-4e-2H2O+O2;D极为阴极,阴极发生还原反应:2Cu2+4e-2Cu。乙中,E极为阳极,电极反应为4Cl-4e-2Cl2,F极为阴极,电极反应为4H+4e-2H2。甲、乙串联,转移电子的数目相同,故C,D,E,F电解产生单质的物质的量之比为n(O2)n(Cu)n(Cl2)n(H2)=1222。(3)H极与电源负极相连,H极为阴极,电镀时,镀件应作阴极,即H应该是镀件,电镀液应是AgNO3溶液。(4)若C电极为铁,铁为活性电极,阳极反应为Fe-2e-Fe2+,阴极反应为Cu2+2e-Cu,总反应为Fe+Cu2+Cu+Fe2+。答案 (1)负极变浅Fe(OH)3胶粒(2)1222(3)铜件AgNO3(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+14.(14分)(1)(2018天津理综,10节选)O2辅助的Al-CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式:。电池的正极反应式:6O2+6e-6O2-6CO2+6O2-3C2O42-+6O2反应过程中O2的作用是。该电池的总反应式:。(2)(2018全国,27节选)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为。电解后,室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。解析 (1)该电池中Al作负极,电解质为含AlCl3的离子液体,故负极反应为Al-3e-Al3+。正极为多孔碳电极,根据正极反应式,得正极总反应为6CO2+6e-3C2O42-,O2不参与正极的总反应,故O2为催化剂。将负极反应:2Al-6e-2Al3+和正极反应:6CO2+6e-3C2O42-相加,可得该电池的总反应式为2Al+6CO2Al2(C2O4)3。(2)阳极发生氧化反应:2H2O-4e-4H+O2,阳极室H+向a室迁移,a室中的Na2SO3转化成NaHSO3。阴极发生还原反应析出H2,OH-增多,Na+由a室向b室迁移,则b室中Na2SO3浓度增大。答案 (1)Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+)催化剂2Al+6CO2Al2(C2O4)3(2)2H2O-4e-4H+O2a15.(14分)(2018全国,27)KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题:(1)KIO3的化学名称是。(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示:“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是。“滤液”中的溶质主要是。“调pH”中发生反应的化学方程式为。(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为,其迁移方向是。与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有(写出一点)。解析 (2)温度升高气体溶解度减小;Cl2被逐出,KH(IO3)2结晶析出,“滤液”中溶质主要是KCl;“调pH”目的是生成KIO3,所以选用KOH溶液,发生反应的化学方程式为KH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O(或HIO3+KOHKIO3+H2O)。(3)阴极区电解质是KOH,被电解的是H2O:2H2O+2e-2OH-+H2;电解时,阳离子向阴极区移动,故K+由a向b迁移;“KClO3氧化法”中产生有毒气体Cl2,易污染环境。答案 (1)碘酸钾(2)加热KClKH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O(或HIO3+KOHKIO3+H2O)(3)2H2O+2e-2OH-+H2K+由a到b产生Cl2易污染环境等
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