选修四电化学测试卷及详细解析.doc

选修4·综合质量检测 (四) 电化学
第Ⅰ卷(选择题，共54分)

一、选择题(每小题3分，共54分)
1．由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的主要能源。根据下图所示的装置，判断下列说法不正确的是(　　).

A．该装置中Cu极为阳极
B．当铜片的质量变化了12.8 g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24 L
C．该装置中b极的电极反应式是：H2＋2OH－－2e－===2H2O
D．该装置中a极为正极，发生氧化反应

2．铁锈的成分中含有铁的氧化物、铁的氢氧化物。研究证明，铁器的生锈与大气中的氧气、水蒸气有关。下列做法中最有利于减缓铁器生锈的是(　　).
A．铁锅用完后用水刷洗干净其表面的油污
B．久置不用的铁刀涂抹凡士林在空气中保存
C．将铁壶盛水后保存
D．铁勺、铁铲放在阴湿处保存

3．如图所示，下列叙述正确的是(　　).

A．Y为阴极，发生还原反应
B．X为正极，发生氧化反应
C．Y与滤纸接触处有氧气生成
D．X与滤纸接触处变红

4．下列有关金属的说法正确的是(　　).
A．银器在空气中变暗后一定条件下被还原又会变光亮
B．当镀锌铁制品的镀层破损时，镀层不能对铁制品起保护作用
C．不锈钢不生锈是因为表面有保护膜
D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀

5．有一种锂电池，用金属锂和石墨做电极材料，电解质溶液是由四氯铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯()中而形成的，电池总反应方程式为：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S，下列叙述中正确的是(　　).
A．电解质溶液中混入水，对电池反应无影响
B．金属锂作电池的正极，石墨作电池的负极
C．电池工做过程中，亚硫酰氯(SOCl2)被还原为Li2SO3
D．电池工做过程中，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4∶1

6．下列叙述中，可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是(　　).
A．在氧化还原反应中，甲原子失去的电子比乙原子失去的电子多
B．同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强
C．甲能跟稀盐酸反应放出氢气而乙不能
D．将甲、乙做电极组成原电池时，甲是正极

7．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硫酸中，铜片表面出现气泡
B．用锌做阳极，铁片做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌
C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快

8．我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍，依据你所掌握的电镀原理，你认为硬币制作时，钢芯应该做(　　).
A．正极　　　B．负极　　　C．阳极　　　D．阴极

9．复习电化学知识后，某学生设计了一个“黑笔写彩字”的趣味实验。滤纸先用某混合溶液浸湿，然后平铺在一块铂片上，右端是C、Cu两电极浸入氯化铁溶液中，电路接通后，用铅笔在滤纸上写字，会出现彩色字迹。据此判断电极材料与反应现象均正确的是(　　).

滤纸混合溶液
d极反应产物
阴极反应产物
字体颜色
A
氯化钠、无色酚酞
Fe2＋
氢气
红色
B
碘化钾、淀粉
Cu2＋
氢气
紫色
C
硫酸钠、无色酚酞
Fe2＋
氧气
红色
D
碘化钾、淀粉
Cu2＋
氢气
蓝色

10．关于如图所示装置的叙述正确的是(　　).

A．甲乙装置中的锌片都做负极
B．甲乙装置中的溶液内的H＋在铜片上被还原
C．甲乙装置中锌片上发生的反应都是还原反应
D．甲装置中铜片上有气泡生成，乙装置中的铜片质量减小

11．可以将反应Zn＋Br2===ZnBr2设计成原电池，下列四个电极反应：
①Br2＋2e－===2Br－　②2Br－－2e－===Br2　③Zn－2e－===Zn2＋　④Zn2＋＋2e－===Zn
其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的是(　　).
A．②和③　   B．②和①　    C．③和①    　D．④和①

12．据报道，某海军航空站安装了一台250 kW的MCFC型的燃料电池。该电池不仅能为航空站提供电能，同时还供应水蒸气，其工作温度为600～700 ℃，所用的燃料是H2，电解质是熔融的K2CO3。已知该电池的总反应式为：2H2＋O2===2H2O，正极的电极反应是：O2＋4e－＋2CO2===2CO，则下列说法正确的是(　　).
A．放电时，负极反应为：H2－2e－===2H＋
B．电池工作时，电解质中的CO移向电池的负极
C．该燃料电池供应1 mol水蒸气时转移电子的物质的量为4 mol
D．放电过程中，电池中的Na2CO3的物质的量逐渐增大

13．关于下图所示各装置的叙述中，正确的是(　　).

A．装置①为原电池，总反应是：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
B．装置①中，铁做负极，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

14．将0.1 L含有0.02 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的水溶液用惰性电极电解。电解一段时间后，某电极的质量增加了0.64 g。下列说法正确的是(　　).
A．质量增加的电极为阳极
B．电解过程中电子转移数为0.02NA
C．电解过程中某电极上只有Cl2产生
D．电解过程中pH增大

15．用惰性电极分别电解下列各物质水溶液一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前浓度的是(　　).
A．AgNO3  B．Na2SO4  C．CuCl2  D．KCl

16．如图有关电化学的图示，完全正确的是(　　).

17．获得“863”计划和中科院“百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功，电解质为AlI3溶液，已知电池总反应为：2Al＋3I2===2AlI3。下列说法不正确的是(　　).
A．该电池负极的电极反应为：Al－3e－===Al3＋
B．电池工作时，溶液中的铝离子向正极移动
C．消耗相同质量金属时，用锂做负极时，产生电子的物质的量比铝多
D．该电池可能是一种可充电的二次电池

18．用铂电极电解CuCl2与CuSO4的混合溶液(浓度均为2 mol/L)50 mL，当阴极析出9.6 g固体时，标准状况下阳极得到的气体的体积是(　　).
A．3.36 L      B．2.8 L       C．6.72 L       D．4.48 L

第Ⅱ卷(非选择题，共46分)

二、非选择题(共46分)
19．(2009·济南模拟)某化学研究小组以铜为电极电解饱和食盐水，探究过程如下：

实验1：如右图所示连接装置，电源接通后，与电池负极相连的铜丝上有大量气泡产生；与电池正极相连的铜丝由粗变细。电解开始30 s内，阳极附近出现白色浑浊，然后开始出现橙黄色浑浊，此时测定溶液的pH约为10。随着沉淀量的逐渐增加，橙黄色沉淀慢慢聚集在试管底部，溶液始终未出现蓝色。
实验2：将实验1中试管底部的橙黄色沉淀取出，分装在两支小试管中，以后的操作和现象如下：
序号
操作
现象
①
滴入稀硝酸溶液
沉淀溶解，有无色气泡产生，最终得到蓝色溶液
②
滴入稀硫酸溶液
橙黄色沉淀转变为紫红色不溶物，溶液呈现蓝色
阅读资料：常见铜的化合物颜色如下：
物质
颜色
物质
颜色
氯化铜
固体呈棕色，浓溶液呈绿色，稀溶液呈蓝色
氢氧化亚铜(不稳定)
橙黄色
碱式氯
化铜
绿色
氢氧化铜
蓝色
氧化
亚铜
砖红色或橙黄色
氯化亚铜
白色

请回答下列问题：
(1)铜的常见正化合价为________、________，最终试管底部橙黄色沉淀的化学式为____________________________________。
(2)阴极上发生的反应为__________________；
阳极上发生的反应为______________________。
(3)写出实验2中①②的离子方程式：
①________________________________，
②________________________________。

20．海水中蕴藏着丰富的资源。海水综合利用的流程图如下：

 (1)用NaCl做原料可以得到多种产品。
①工业上由NaCl制备金属钠的化学方程式是____________________。
②实验室用惰性电极电解100 mL NaCl溶液，若阴阳两极均得到112 mL气体(标准状况)，则所得溶液的pH为__________(忽略反应前后溶液的体积变化)。
③电解氯化钠稀溶液可制备“84”消毒液，通电时氯气被溶液完全吸收，若所得消毒液仅含一种溶质，写出相应的化学方程式______________________________。
(2)分离出粗盐后的卤水中蕴含着丰富的镁资源，经转化后可获得MgCl2粗产品。从卤水中提取镁的步骤为：
a．将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳；
b．将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg(OH)2沉淀；
c．在Mg(OH)2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液，再经蒸发结晶得到MgCl2·6H2O；
d．将MgCl2·6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2；
e．电解熔融的氯化镁可得到Mg。
①步骤d中的“一定条件”指的是__________，目的是____________________。
②上述提取镁的流程中，为了降低成本，减少污染，可以采取很多措施，请写出其中一点______。
③有同学认为：步骤b后可加热Mg(OH)2得到MgO，再电解熔融的MgO制金属镁，这样可简化实验步骤，体现实验的简约性原则。你同意该同学的想法吗？为什么？
______________________________________________

21．如图是以铅蓄电池为电源，模拟氯碱工业电解饱和食盐4水的装置图(C、D均为石墨电极)。

已知：铅蓄电池在放电时发生下列电极反应：
负极　Pb＋SO4－2e－===PbSO4
正极　PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O
(1)请写出电解饱和食盐水的化学方程式________________________________。
(2)若在电解池中C极一侧滴酚酞溶液，电解一段时间后未呈红色，说明铅蓄电池的A极为________________极。
(3)用铅蓄电池电解1 L饱和食盐水(食盐水足量、密度为1.15 g/cm3)时，
①若收集到11.2 L(标准状况下)氯气，则至少转移电子__________mol。
②若铅蓄电池消耗H2SO42 mol，则可收集到H2的体积(标准状况下)为__________L。
③若消耗硫酸a mol，电解后除去隔膜，所得溶液中NaOH的质量分数表达式为(假设氯气全部排出)________________________(用含a的代数式表达)。

22．按照下图所示接通线路，反应一段时间后，回答下列问题(假设所提供的电能可以保证电解反应的顺利进行)：

(1)U形管内发生什么现象？__________________________________________。
(2)写出有关反应的化学方程式：A：____________，
a：____________________________________________，B：____________________________________________。
(3)在a、b两烧杯中发生的现象：____________________________________________。
(4)如果小烧杯中有0.508 g碘析出，则大烧杯中负极减轻________g。

一、选择题(每小题3分，共54分)
1．解析：该装置的左边是燃料电池，右边是电解池。a极为正极，发生还原反应；Cu极与电池正极连接，故为阳极；当铜片溶解了12.8 g时，失去了电子12.8 g÷64 g/mol×2＝0.4 mol，于是a极上O2得到电子也是0.4 mol，则消耗O2的物质的量是0.1 mol，在标准状况下的体积为2.24 L。
答案：D
2．解析：铁锅表面的油污用水刷洗掉后，铁直接与空气接触，而且铁锅刷洗后，表面有水，极易生锈；铁刀用凡士林涂抹后，使Fe与空气隔绝，可以减缓其生锈；铁器接触水，或在潮湿的空气中容易发生电化学腐蚀而生锈。
答案：B
3．解析：图中左边装置是以Zn、Cu为电极的原电池装置，该电池中，Zn极为负极，Cu极为正极，而右边为电解池，根据连接情况可以推知，X为阳极，发生氧化反应，Y为阴极，发生还原反应，两极的电极反应式分别为X：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，Y：2H＋＋2e－===H2↑，从而可得出答案应为A。
答案：A
4．解析：A项，当银的化合物又变成单质银时可以变光亮。B项，锌比铁活泼，所以镀层破损后仍与铁构成原电池做负极，铁被保护。C项，不锈钢不生锈是因为内部结构原因而具有强的耐腐蚀能力。D项，要使地下输油钢管不生锈，应该与外加电源的负极相连。
答案：A
5．解析：由电池总反应可知，Li失电子，做电池的负极，石墨做电池的正极，故B选项不正确；Li为碱金属，易与水发生反应：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，故A选项不正确；电池工作过程中，SOCl2被还原为S，故C选项不正确；由电池总反应式知，8 mol Li参与反应，可提供8 mol e－，同时在正极析出2 mol S，故本题正确选项为D。
答案：D
6．解析：A项中失电子多少不能说明失电子难易，例如Al与Na；B项中甲的阳离子氧化性强，则甲的还原性弱；C项正确；D项中甲做正极，则甲不如乙活泼。
答案：C
7．解析：铜、铁是两种活泼性不同的金属，稀硫酸是电解质溶液，三者共同形成原电池，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选项正确。
答案：C
8．解析：电镀时镍离子在钢芯上发生还原反应，故钢芯做阴极。
答案：D
9．解析：A项电解NaCl可在阴极使酚酞显红色，则a为阴极，产生H2，d极为正极，产物为Fe2＋；B、D项电解KI可在阳极产生I2使淀粉显蓝色，则a端为阳极产生I2，阴极产生H2，d极为负极生成Cu2＋；C项电解Na2SO4溶液实质为电解H2O，则a端显红色，说明a端为阴极产生H2，d端为正极生成Fe2＋。
答案：AD
10．解析：甲为原电池，乙为电解池，锌片分别做负极与阴极，H＋分别在铜片与锌片上还原，锌片上发生的分别是氧化反应与还原反应。甲中铜片上H＋被还原有气泡生成，乙中铜电极被氧化生成Cu2＋，铜片质量减小。
答案：D
11．解析：充电时Br－被氧化，发生反应②，放电时负极Zn被氧化，发生反应③。
答案：A
12．解析：放电时，负极反应是H2－2e－＋CO===CO2＋H2O；由电池总反应知，供应1 mol水蒸气时，转移电子的物质的量为2 mol；放电过程中电解质Na2CO3的物质的量不变；电池工作时，电解质中的CO移向电池的负极，故B正确。
答案：B
13．解析：①为原电池，Fe比铜活泼，做负极，发生的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；②通电后带正电的Fe(OH)3胶体移向电源负极；③精炼铜时，c为阳极，d为阴极，故c为粗铜，d为纯铜。
答案：C
14．解析：阴极质量增加的为Cu的质量，此时阴极转移的电子数目为×2＝0.02 mol；在阴极Cl－全部放电转移0.01 mol e－，故OH－还需放电产生O2；电解过程中由于生成H2SO4，pH减小。
答案：B
15．解析：若向剩余电解质溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前浓度，说明电解过程实际是电解水。A项，电解总反应为4Ag＋＋2H2O通电4Ag＋O2↑＋4H＋；B项，电解总反应为2H2O通电2H2↑＋O2↑；C项，电解总反应为Cu2＋＋2Cl－通电Cu＋Cl2↑；D项，电解总反应为2Cl－＋2H2O通电H2↑＋Cl2↑＋2OH－。
答案：B
16．解析：A项，Cu－Zn原电池中Zn做负极，Cu做正极；B项，粗铜精炼时，粗铜做阳极，与电源正极连接，精铜做阴极，与电源负极连接；C项，铁片镀锌时，铁片做阴极，与电源负极相连，Zn做阳极，与电源正极相连；D项，验证NaCl溶液电解产物时，阴极有H2产生，可用向下排空气法收集后检验，阳极有Cl2产生，可用淀粉KI溶液检验。
答案：D
17．解析：由电池总反应方程式和电池中离子的移动方向可知A、B正确；锂提供的电子数与其质量的比是金属中最大的，C正确；充电时为电解池，而在水溶液中Al3＋不可能放电析出到电极上，所以D不正确。
答案：D
18．解析：阳极：Cu2＋～Cu　～2e－
　　　　　　    64 g     　2 mol
　　　　　    　9.6 g    　0.3 mol
阳极首先是Cl－失电子，但Cl－失电子数最多为2 mol/L×0.05 L×2×|0－(－1)|＝0.2 mol，产生0.1 mol Cl2，按得失电子数相等，显然还有(0.3－0.2) mol电子是水电离的OH－失去的，由4OH－～O2～4e－，知n(O2)＝＝0.025 mol。
故阳极得到的气体的体积为(0.1＋0.025) mol×22.4 L/mol＝2.8 L。
答案：B

二、非选择题(共46分)
19．解析：(1)铜有＋1价和＋2价，据实验1的现象说明橙黄色沉淀较稳定，再结合铜的化合物的颜色知该物质应为Cu2O，而Cu2O也符合实验2中的要求。
(2)在阴极上H＋放电，反应为2H＋＋2e－===H2↑，而阳极为铜，据现象及信息知反应为Cu－e－＋Cl－===CuCl↓。
(3)Cu2O与稀HNO3发生了氧化还原反应，方程为
3Cu2O＋14H＋＋2NO===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O，Cu2O与H2SO4反应，据反应现象知产物有CuSO4和Cu，故反应为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。
答案：(1)＋1　＋2　Cu2O
(2)2H＋＋2e－===H2↑
Cu＋Cl－－e－===CuCl↓(或Cu＋OH－－e－===CuOH↓)
(3)①3Cu2O＋14H＋＋2NO===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O
②Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋H2O＋Cu
20．解析：(1)n(OH－)＝2n(H2)＝＝0.01 mol，
c(OH－)＝0.01 mol/0.1 L＝0.1 mol/L，pH＝13。
写制备“84”消毒液的方程式时，可将以下两个方程式相加得到：
2NaCl＋2H2O通电2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
(2)因为MgCl2能水解成Mg(OH)2，所以直接加热MgCl2·6H2O无法得到无水MgCl2。为了抑制MgCl2的水解，需要在HCl气流中。MgO是一种熔点很高的离子化合物，熔融时要耗费大量的能量，应该电解熔点相对较低的MgCl2。
答案：(1)①2NaCl(熔融)电解2Na＋Cl2↑
②13　③NaCl＋H2O电解NaClO＋H2↑
(2)①在HCl气流中　抑制MgCl2水解
②电解产生的Cl2用于制取HCl气体
③不同意；因为MgO熔点很高，熔融时因耗费大量的能量而增加生产成本
21．解析：(2)C极一侧滴酚酞不变红色，说明该极无OH－生成，C极是阳极，故A是正极。
(3)标准状况下11.2 L Cl2的物质的量是0.5 mol，每生成1 mol Cl2转移2 mol e－，故至少转移1 mol e－；铅蓄电池放电的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，每消耗2 mol H2SO4，转移2 mol e－，可生成1 mol H2，标准状况时，H2的体积为22.4 L；消耗a mol H2SO4，转移a mol电子，生成H2、Cl2、NaOH的物质的量分别为 mol， mol，a mol，故w(NaOH)＝×100%。
答案：(1)2NaCl＋2H2O通电2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
(2)正　(3)①1　②22.4
③w(NaOH)＝×100%
22．解析：由图知，左边的装置为原电池，Zn为负极，Pt为正极，电解质为硫酸溶液，总方程式为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，因此，右边的装置为电解池。根据电解的溶液为KCl溶液，阳极氯离子放电生成氯气，所以a烧杯中KI－淀粉溶液变蓝，反应方程式为：2KI＋Cl2===2KCl＋I2，阴极氢离子放电产生氢气，同时生成氢氧根离子，因此KCl－酚酞溶液变红，b烧杯中有无色气体逸出，电解的总方程式为2KCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2KOH。根据电子转移守恒，Zn～I2，再根据生成的碘单质的质量，可求出锌消耗的质量。
答案：(1)左侧管内有黄绿色气体逸出，右侧管内有无色气体逸出，右侧溶液由无色变为红色
(2)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑　2KI＋Cl2===2KCl＋I2　2KCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2KOH
(3)a烧杯中溶液变蓝，b烧杯中有无色气体逸出，溶液无明显变化
(4)0.13