人教版高中化学选修4第四章《电化学基础》单元检测题(解析版).doc

第四章 《电化学基础》单元检测题
一、选择题(每小题只有一个正确答案)
1.出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法不正确的是(　　)
A． 锡青铜的熔点比纯铜低
B． 在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用
C． 锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快
D． 生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程
2.根据反应：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，设计如图所示原电池，下列说法正确的是(　　)

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Cu2＋＋2e－===Cu
3.铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如下。

下列说法不正确的是(　　)
A． 因铁的金属性比铜强，所以铁铆钉被氧化而腐蚀
B． 若水膜中溶解了SO2，则铁铆钉腐蚀的速率变小
C． 铜极上的反应是2H＋＋2e－===H2↑，O2＋4e－＋4H＋===2H2O
D． 在金属表面涂一层油脂，能防止铁铆钉被腐蚀
4.Mg－H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是(　　)

A． Mg电极是该电池的正极，发生还原反应：Mg2＋＋2e－===Mg
B． 石墨电极反应：H2O2＋2e－===2OH－
C． H2O2在石墨电极上发生氧化反应
D． 溶液中Cl－向正极移动
5.糕点包装中常用的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是(　　)
A． 脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期
B． 脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为Fe－3e－===Fe3＋
C． 脱氧过程中碳作原电池负极，电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D． 含有1.12 g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336 mL(标准状况)
6.如图所示，X为单质硅，Y为金属铁，a为NaOH溶液，组装成一个原电池，下列说法正确的是(　　)

A． X为负极，电极反应式为Si－4e－===Si4＋
B． X为正极，电极反应式为4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑
C． X为负极，电极反应式为Si＋6OH－－4e－===SiO32-＋3H2O
D． Y为负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
7.燃料电池能有效提高能源利用率，具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料，其中最环保的是(　　)
A． 甲醇 B． 天然气 C． 液化石油气 D． 氢气
8.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-))＝0.6 mol·L－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2.24 L气体(标准状况下)，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0.2 mol·L－1
B． 上述电解过程中共转移0.2 mol电子
C． 电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol
D． 电解后溶液中c(H＋)为0.2 mol·L－1
9.在世界海运史上曾发生过这样一个悲剧：一艘名叫“阿那吉纳”的货轮满载着精铜砂，在向日本海岸行驶时突然发生大面积漏水，最终沉没。坚硬的钢制船体为什么会突然漏水呢？事后的事故调查结果表明导致沉船的原因与船上的精铜砂密切相关。下列对此调查结论的理解正确的是(　　)
A． 精铜砂装载过多导致沉船
B． 运输途中铜与空气中的氧气发生氧化反应导致质量增大超过船的承载能力
C． 在潮湿的环境中，船体与铜构成了原电池，加速了作为负极的船体的腐蚀
D． 在潮湿的环境中，船体与铜构成了电解池，钢制船体作阳极而被氧化腐蚀
10.由NO2、O2、熔融盐NaNO3组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，下列有关说法正确的是 (　　)

A． 石墨Ⅰ极为正极，石墨Ⅱ极为负极
B． Y的化学式可能为NO
C． 石墨Ⅰ极的电极反应式为NO2＋NO3-－e－===N2O5
D． 石墨Ⅱ极上发生氧化反应
11.下面列出了用惰性电极电解不同物质的电极反应式，其中错误的是(　　)
A． 电解饱和食盐水　阴极：Na＋＋e－===Na
B． 电解CuSO4溶液　阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
C． 电解熔融NaCl　阴极：Na＋＋e－===Na
D． 电解NaOH溶液　阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
12.如图装置，在盛水的烧杯中，铁圈和银圈的相接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈)(　　)

A． 铁圈和银圈左右摇摆不定
B． 保持平衡状态不变
C． 铁圈向下倾斜
D． 银圈向下倾斜
13.一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如下图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6 mol·L－1的KOH溶液，下列说法正确的是(　　)

A． 充电时阴极发生氧化反应
B． 充电时将碳电极与电源的正极相连
C． 放电时碳电极反应为H2－2e－===2H＋
D． 放电时镍电极反应为NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
14.用铅蓄电池电解甲、乙电解池中的溶液。已知铅蓄电池的总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)。电解一段时间后向，c极和d极附近分别滴加酚酞试剂，c极附近溶液变红，下列说法正确的是(　　)

A． d极为阴极
B． 若利用甲池精炼铜，b极应为粗铜
C． 放电时铅蓄电池负极的电极反应式：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO42-(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)
D． 若四个电极材料均为石墨，当析出6.4 g Cu时，两池中共产生气体3.36 L(标准状况下)
15.利用如图所示装置可以模拟钢铁的电化学防护。下列说法正确的是(　　)

A． 若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生还原反应
B． 若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生还原反应
C． 若X为碳棒，开关K置于N处，可加快铁的腐蚀
D． 若X为锌棒，开关K置于M处，可加快铁的腐蚀

二、填空题
16.如图所示，通电5 min后，③极增重2.16 g，此时CuSO4恰好电解完。设A池中原混合溶液的体积为 200 mL。

(1)电源F为________极；②极为________极；B池为________池。
(2)A池中②极上的电极反应式为______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)通电前A池中原混合溶液Cu2＋的浓度为________。
17.如下图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g，试回答：

(1)电源电极X的名称为________。
(2)pH变化：A________(填“增大”、“减小”或“不变”)，B________，C________。
(3)通电5 min后，B中共收集224 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
(4)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液中OH－的物质的量浓度为____________(设电解前后溶液体积无变化)。
18.能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。
限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。
(1)完成原电池甲的装置示意图(见下图)，并作相应标注。

要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。
(2)以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极_____________________________________________________。
(3)甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是________________________________________________________________________。
19.炒过菜的铁锅未及时洗净(菜的残液中含NaCl)，第二天铁锅便出现红棕色锈斑(Fe2O3·xH2O)。请完成下列问题：
(1)该腐蚀属于__________(填“化学”或“电化学”)腐蚀。
(2)正极的电极反应式是____________________________________________________。
(3)用电极反应、离子反应、化学反应方程式表示铁锈的形成过程________________________。
20.某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。

回答下列问题：
(1)此原电池的正极是石墨________(填“a”或“b”)，发生________反应。
(2)电池工作时，盐桥中的SO42-移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。
(3)两烧杯中的电极反应式分别为
甲________________________________________________________________________；
乙________________________________________________________________________。
(4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 mol·L－1，则反应中转移的电子为________mol。
三、实验题
21.某同学用如图所示做水果电池的实验,测得数据如下表所示：

请回答以下问题:
(1)实验⑥中负极的电极反应式为　。
(2)实验①、⑤中电流方向相反的原因是　。
(3)影响水果电池电压的因素有　　　　、　　　　　。
(4)若在实验中发光二极管不亮，该同学用铜、锌作电极，用菠萝作介质，并将多个此电池串联起来，再接发光二极管，这样做　　　　。(填“合理”或“不合理”)
22.某同学利用生活中或实验室中常用的物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计了一个原电池。请填写下列空白：
(1)实验原理：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)实验用品：电极(______、______)、稀硫酸、______、________、耳机(或者电流表)(填写所缺的实验用品)。
(3)实验装置如图。

(4)原电池设计及注意的问题：
①按如图所示装置连接好实验仪器，注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出，如果没有，可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意：接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的)，这时可以听见耳机发生“嚓嚓嚓……”的声音。其原因是在原电池中，由化学能转化为____________，在耳机中又由__________转化为声音这种能量；
②如果将装置中的耳机改为电流表，则铁钉应该接电流表的________极，电极反应式为_____________，发生了________反应；
③铜钉应该接电流表的________极，电极反应式为_____________，发生了_________反应。
答案解析
1.【答案】D
【解析】锡青铜是合金，合金的熔点比任何一种纯金属的熔点都低，一般合金的硬度比任何一种纯金属的硬度都大，可判断A对；由于锡比铜活泼，故在发生电化学腐蚀时，锡失电子保护铜，B正确；潮湿的环境将会加快金属的腐蚀，C正确；电化学腐蚀过程实质是金属失去电子生成金属阳离子，有电子的转移，属于化学反应过程，D错。
2.【答案】B
【解析】由反应Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋知，铁为负极，X为铁极，A错；电解质溶液应含Cu2＋，B对；在原电池中，电子从负极经外电路流向正极，C错；Cu2＋在正极铜上得电子，Cu2＋＋2e－===Cu，D错。
3.【答案】B
【解析】因铁的金属性比铜强，形成原电池铁作负极，铁铆钉被氧化而腐蚀，A正确；若水膜中溶解了SO2，水膜的酸性增强，则铁铆钉腐蚀的速率变大，B错误；铜极上的反应是2H＋＋2e－===H2↑，O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C正确；在金属表面涂一层油脂，能防止铁铆钉被腐蚀，D正确。
4.【答案】B
【解析】图示原电池中Mg为负极，发生氧化反应，Mg－2e－===Mg2＋，A错误；石墨作正极，H2O2得到电子，发生还原反应，H2O2＋2e－===2OH－，B正确，C错误；根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，溶液中Cl－向负极移动，D错误。
5.【答案】D
【解析】钢铁腐蚀中铁作负极、碳作正极，B、C错误；n(Fe)＝1.12g56g·mol-1＝0.02 mol，负极电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，生成Fe2＋与正极生成的OH－结合生成Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，总反应可写作：4Fe＋3O2＋6H2O===4Fe(OH)3，消耗n(O2)＝0.015 mol，D正确；脱氧过程化学能转变为热能，A错误。
6.【答案】C
【解析】由硅、铁、NaOH溶液组成原电池时，存在反应为Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，所以Si为负极：Si－4e－＋6OH－===SiO32-＋3H2O；铁为正极：4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑，C正确。
7.【答案】D
【解析】氢氧燃料电池的产物只有H2O，没有其他物质生成，最为环保。其余三种燃料电池都有温室气体CO2产生。
8.【答案】A
【解析】根据离子放电顺序：阴离子：OH－>NO3-)，阳离子：Cu2＋>H＋>K＋，知该电解过程分为两个阶段：
第一阶段：电解Cu(NO3)2溶液：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2OH－－4e－===2H2O＋O2↑，两式相加得到总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑；
第二阶段：电解H2O：2H2O2H2↑＋O2↑。
根据电子守恒：O2～4e－～4H＋，从阳极收集到O2为2.24 L可推知上述电解过程中共转移0.4 mol电子，B错误；H2～2e－～2H＋生成2.24 L H2消耗0.2 mol电子，所以Cu2＋共得到0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol电子，Cu2＋～2e－～Cu，n(Cu)＝0.1 mol，C错误；电解前后分别有以下守恒关系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO3-))，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NO3-))，因为阳极生成n(H＋)＝0.4 mol，阴极消耗n(H＋)＝0.2 mol，不难算出：电解后c(H＋)＝0.4 mol·L－1，电解前c(K＋)＝0.2 mol·L－1，D错误、A正确。
9.【答案】C
【解析】由题可知是船体漏水导致事故，A错误；铜活动性弱，在潮湿的环境中与空气的反应也很慢，B错误；铜与铁(船体)、水膜(溶解有O2)形成原电池时，铁作负极，铁腐蚀速率被加快，C正确，D错误。
10.【答案】C
【解析】氧气在反应中被还原，石墨Ⅱ是正极，石墨Ⅰ是负极，A、D不正确； Y是NO2被氧化后的产物，N化合价升高，不可能为NO，B不正确。
11.【答案】A
【解析】饱和食盐溶液中离子有Na＋、H＋及Cl－、OH－四种离子，得电子能力H＋>Na＋，失电子能力Cl－>OH－，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，A错误，其余正确。
12.【答案】D
【解析】构成原电池，较活泼的铁作负极，失去电子，发生氧化反应生成亚铁离子，质量减小；较不活泼的银作正极，铜离子在正极得到电子，发生还原反应生成铜，在银圈上析出，质量增加，所以铁圈向上倾斜，银圈向下倾斜，D正确。
13.【答案】D
【解析】充电时，阴极得电子，发生还原反应，A错误；充电时，碳电极为阴极，与电源的负极相连，B错误；放电时碳电极的反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O，C错误。
14.【答案】B
【解析】串联电路中转移电子相等，电解后滴加酚酞变红，说明在C电极溶液显碱性，即电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，c是阴极，d是阳极，A错误；b是阳极，a是阴极，若利用甲池精炼铜，粗铜应放在阳极(b)处，B正确；放电时铅蓄电池负极的电极反应式：Pb(s) －2e－＋SO42-(aq)===PbSO4(s)，C错误；若四个电极材料均为石墨，当析出6.4 g Cu时，则电子转移(6.4 g÷64 g·mol－1)×2＝0.2 mol，在甲池b电极产生Cl20.1 mol，乙池实质是电解水，2H2O2H2↑＋O2↑，若转移电子0.2 mol，则乙池产生气体的物质的量是0.15 mol，所以两池中共产生气体的物质的量是0.25 mol，在标准状况下，其体积是0.25 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L，D错误。
15.【答案】A
【解析】A形成原电池，锌为负极，铁为正极，铁被保护，正确；B形成电解池，X极为阳极，发生氧化反应，错误；C形成电解池，铁为阴极，铁被保护，可减缓铁的腐蚀，错误；D形成原电池，锌为负极，铁为正极，发生还原反应，铁被保护，D错误。
16.【答案】(1)正　阳　电镀
(2)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(3)0.05 mol·L－1
【解析】(1)由③极增重2.16 g可知，①③是电解池的阴极，②④是电解池的阳极，E是电源的负极，F是电源的正极。又因为B池的阳极是银，电解质是硝酸银，故该池是电镀池。(2)A池中，②极只发生反应4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。(3)因为③极增重2.16 g是银的质量，即转移电子是2.16 g÷108 g·mol－1＝0.02 mol，而①极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，故原Cu2＋物质的量为0.02 mol×＝0.01 mol，故Cu2＋的物质的量浓度为0.05 mol·L－1。
17.【答案】(1)负极　(2)增大　减小　不变　(3)0.025 mol·L－1　(4)0.1 mol·L－1
【解析】(1)C装置的铜电极质量增加，说明铜极上有金属析出，即溶液中的银离子被还原生成银单质，铜极为阴极，可确定电极X为负极。
(2)A装置是电解KCl溶液，阴极析出氢气，阳极析出氯气，溶液中氢氧根离子浓度增大；B装置中阴极上先析出铜，当铜离子消耗完后析出氢气，而阳极上析出氧气，溶液中氢离子浓度增大；C装置中阴极析出银单质，阳极上的银失去电子变成银离子，理论上AgNO3溶液的物质的量浓度不变。
(3)B装置两极上电子转移的数目与C装置中转移的电子数目相同，C装置中转移的电子为2.16g108g·mol-1＝0.02 mol，经判断，B装置中阴极：Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑，阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，根据题意可得：2n(H2)＋2n(Cu)＝4n(O2)＝0.02 mol，n(H2)＋n(O2)＝224mL22400g·mol-1，解得n(Cu)＝0.005 mol，CuSO4溶液物质的量浓度：0.005mol0.2L＝0.025 mol·L－1。
(4)A装置的反应为2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑，即反应中电子转移的物质的量与生成的氢氧根离子的物质的量相等，为0.02 mol，c(OH－)＝0.02mol0.2L＝0.1 mol·L－1。
18.【答案】(1)

(2)负极不断溶解
(3)甲　甲中锌单质和硫酸锌接触、铜单质和硫酸铜接触，两份溶液通过盐桥连通，不会出现氧化剂和还原剂之间的直接反应，所有电子均通过外电路形成电流，电池的效率高
【解析】(1)根据所给的材料，可以形成构成Zn－CuSO4－Cu原电池、Fe－CuSO4－Cu原电池、Zn－FeSO4－Fe原电池等。
(2)原电池的负极一般为相对活泼的金属，在原电池反应中失去电子而逐渐溶解。
(3)单液原电池中负极可与电解质溶液直接反应，导致一部分电子没有通过外电路发生定向移动(相当于短路)而形成电流。双液原电池中锌单质和硫酸锌接触、铜单质和硫酸铜接触，两份溶液通过盐桥联通，不会出现氧化剂和还原剂之间的直接反应，所有电子均通过外电路形成电流，电池的效率高。
19.【答案】(1)电化学
(2)2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(3)负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－；离子反应式：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2；化学方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
【解析】铁锅中含杂质碳，在NaCl残液中与Fe形成了原电池，通常条件下水膜酸性不强，以吸氧腐蚀为主，Fe失去电子生成了Fe2＋，O2得电子生成了OH－，两者生成Fe(OH)2，后被氧化成Fe(OH)3，最后转化为铁锈斑。
20.【答案】(1)a　还原
(2)乙
(3)MnO4-＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O　5Fe2＋－5e－===5Fe3＋
(4)0.5
【解析】(1)由总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，石墨a是正极。
(2)电池工作时，盐桥中SO42-向负极移动以平衡电荷，即向乙烧杯移动。
(3)甲烧杯中的电极反应式为MnO42-＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe2＋－5e－===5Fe3＋。
(4)溶液中的MnSO4浓度由1mol·L－1变为1.5 mol·L－1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 mol·L－1×0.2L＝0.1 mol，转移的电子为0.1 mol×5＝0.5 mol。
21.【答案】(1)Al-3e-Al3+
(2)实验①中锌比铜活泼，锌作负极，实验⑤中铝比锌活泼，锌作正极，两实验中电流方向相反
(3)水果品种；电极材料
(4)合理
【解析】实验⑥中电极是铝比锌与铝活泼，铝为负极，反应式为Al-3e-Al3+；实验①中锌比铜活泼，锌为负极，实验⑤中铝比锌活泼，锌为正极，两实验中电流方向相反；由实验①和⑤可知,水果电池的电压与水果的品种及电极材料有关。
22.【答案】(2)铁钉或铁条；铜钉(其他的惰性电极如铅笔芯、铂等都正确)；　烧杯；导线
(4)①电能；电能；　②负；Fe－2e－===Fe2＋；氧化
③正；2H＋＋2e－===H2↑；还原
【解析】原电池是将化学能转变为电能的装置，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼材料作正极，发生还原反应。电流表正极应接原电池正极，电流表负极应接原电池负极。