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完整版)电化学基础习题
［电化学基础］

(满分100分　时间90分钟)

一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)
1．下列装置中，都伴随有能量变化，其中是由化学能转变为电能的是(　　)

解析:干电池将化学能转化为电能；电解是将电能转化为化学能；水力发电是将势能转化为电能;太阳能热水器是将太阳能转化为热能。
答案：D
2．下列有关电池的说法不正确的是（　　)
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
解析：铜锌原电池工作时，电子由负极（锌)沿外电路流向正极(铜），B错误。
答案：B
3．铜-锌—稀硫酸组成的原电池，放电一段时间后，溶液的pH将（　　)
A．不变　　　　　　　　 　B．升高
C．降低 D．无法确定
解析：此原电池放电时,反应消耗硫酸,使溶液的酸性降低。
答案：B
4．为防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是（　　)
A．在精密机床的铁床上安装铜螺钉
B．在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨,一同浸入海水中
C．在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里
D．在电动输油管的铸铁管上接直流电源的正极
解析：A、B中形成原电池都是铁作负极，加速铁的腐蚀；D中铸铁管作阳极,加速腐蚀;C中锌比铁活泼,铁作正极，受到保护。
答案:C
5．（2011·衡水模拟)下列说法正确的是(　　)
A．铅蓄电池放电时铅电极发生还原反应
B．电解饱和食盐水在阳极得到氯气,阴极得到金属钠
C．给铁钉镀铜可采用CuSO4作电镀液
D．生铁浸泡在食盐水中发生析氢腐蚀
解析:铅蓄电池放电时铅电极失去电子发生氧化反应，A错误；电解饱和食盐水,阳极上得到氯气，阴极上得到氢气，B错误;电镀时电镀液采用镀层金属的可溶性盐溶液，C正确；食盐水为中性溶液,所以应发生吸氧腐蚀，D错误.
答案:C
6．[双选题］（2011·海南高考）根据下图，下列判断中正确的是（　　)

A．烧杯a中的溶液pH升高
B．烧杯b中发生氧化反应
C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2
D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2
解析：由图知，烧杯b中的Zn棒失去电子，发生氧化反应，电子转移到Fe棒上，烧杯a中通入的氧气在Fe棒表面得电子生成氢氧根离子,使a中溶液的pH升高.所以正确的为A、B。
答案：AB
7．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，阳极的电极反应式为：
2Cl－－2e－===Cl2↑
B．氢氧燃料电池的负极反应式：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋
D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：
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，钢铁腐蚀的负极反应是Fe－2e－===Fe2＋。
答案:A
8．如下图所示是某太空空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH溶液为电解液，下列有关说法中正确的是（　　）

　 向日面时　　　　　　　　 背日面时
A．该能量转化系统工作时，需不断补充H2O
B．该转化系统的能量本质上来源于太阳能
C．水电解系统中的阴极反应：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．燃料电池放电时的负极反应:H2－2e－===2H＋
解析：水电解时阴极为2H＋＋2e－===H2↑，C项错误；燃料电池放电时负极为H2＋2OH－－2e－===2H2O，故D项错误；A项中H2O可以循环利用,错误；B项正确.
答案：B
9．（2011·长春高二检测)用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（　　）

A．电子通过盐桥从乙池流向甲池
B．铜导线替换盐桥，原电池仍继续工作
C．开始时，银片上发生的反应是:Ag－e－===Ag＋
D．将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同
解析：根据原电池工作原理，电子由负极（Cu)沿导线传递给正极(Ag）,电解质溶液中阴离子沿盐桥从乙流向甲；正极（Ag)：2Ag＋＋2e－===2Ag，负极（Cu)：Cu－2e－===Cu2＋，总反应:Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，与将Cu片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应相同。故选D。
答案：D
10．(2011·山东省实验中学高二检测）氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水。下列关于实验室电解饱和食盐水的说法中正确的是（　　)
A．可以选用石墨棒作为阴、阳极材料，但阳极材料也可以用铁棒
B．用湿润的淀粉KI试纸靠近阴极区域，试纸变蓝
C．电解过程中,在阳极区域溶液中滴加品红,品红褪色
D．实验结束后，将溶液搅拌，然后用pH试纸检验，溶液呈中性
解析：电解时阳极不能选用活泼的金属材料，故A错；电解饱和食盐水时阴极产物为还原产物H2，故B错；电解时阳极产物为氧化产物氯气，故C正确;电解饱和食盐水除生成氢气和氯气外，在阴极还有NaOH产生,所以电解实验结束后，搅拌溶液,溶液中有NaOH，显碱性，故D错。
答案：C
11．[双选题］将金属A和金属B分别放入稀H2SO4中有氢气生成。若将金属A和金属B相连后投入稀H2SO4中发现A被腐蚀，B未被腐蚀，关于A、B的叙述正确的是(　　)
A．金属活动性A＞B
B．还原性B＞A

C．在后者装置中金属A发生还原反应，金属B发生氧化反应
D．金属B的表面有明显的气泡产生
解析：金属A和金属B相连后投入稀H2SO4中，构成了原电池，负极腐蚀而损耗，正极被保护，即金属A为负极,金属B为正极。
答案:AD
12．（2011·杭州师大附中月考）1 L某溶液中含有的离子如下表：

离子
Cu2＋
Al3＋
NO
Cl－
物质的量浓度(mol/L)
1
1
a
1

用惰性电极电解该溶液，当电路中有3 mol e－通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象），下列说法正确的是(　　)
A．电解后溶液的pH＝0 B．a＝3
C．阳极生成1.5 mol Cl2 D．阴极析出的金属是铜与铝
解析：根据电子守恒可知，该反应过程中涉及的反应有：阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑（产生氯气的体积,标准状况下为0。5 mol)，4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；阴极：Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑。从电子守恒的角度知，电解后溶液的pH＝0，A项正确；从电荷守恒的角度可知,a＝4，B不正确。
答案：A
13．［双选题]银锌蓄电池是一种高能电池，它的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，放电时它的正、负两极的电极反应式如下：
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－,
Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2。
下列判断正确的是(　　）
A．锌为负极，氧化银为正极
B．锌为正极，氧化银为负极
C．原电池工作时，负极区溶液pH增大
D．原电池反应的化学方程式为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH）2＋2Ag
解析：从电极反应式看，锌失电子被氧化，所以锌为负极;Ag2O得电子被还原，所以是正极。由电极反应式相加可得，总化学方程式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag。从负极电极反应式分析，OH－被消耗，所以负极区溶液的pH应减小，选A、D。
答案AD
14．（2011·安徽师大附中模拟)利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，如图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。该电池工作时，有关说法正确的是(　　)

A．铝罐将逐渐被腐蚀
B．炭粒和炭棒上发生的反应为O2＋4e－===2O2－
C．炭棒应与玩具电机的负极相连
D．该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻
解析:该电池的反应原理是4Al＋3O2===2Al2O3,所以Al作电源负极，与玩具电极的负极相连,逐渐被腐蚀，A项正确，C、D项错误；B项中正确的反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
答案：A
15．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(　　)

①c（Ag＋)　②c（AgNO3）　③a棒的质量　④b棒的质量
⑤溶液的pH
A．①③ B．③④
C．①②④ D．①②⑤
解析:该电解池，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
16。（2011·北京海淀区期末练习)已知在pH为4～5的溶液中，Cu2＋几乎不水解，而Fe3＋几乎完全水解。某学生拟用电解CuSO4溶液的方法测定铜的相对原子质量。该同学向pH＝3.8的含有Fe2(SO4)3杂质的CuSO4溶液中加入适量的黑色粉末X，充分搅拌后过滤,将滤液用右图所示装置电解,其中某电极增重a g，另一电极上产生标准状况下的气体V mL。下列说法正确的是(　　)
A．黑色粉末X是铁粉
B．铜电极连接电源正极
C．石墨电极上发生的反应是
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
D．铜的相对原子质量的计算式是
解析：利用Fe3＋的水解，除去CuSO4溶液中Fe3＋方法是向其中加入黑色的CuO,与Fe3＋水解产生的H＋反应,促进Fe3＋水解，使Fe3＋转化为Fe(OH）3沉淀而除去，A错误;电解时，石墨作阳极,电极反应式:
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑,C正确；
铜作阴极,电极反应式为：2Cu2＋＋4e－===2Cu，B错误；
据两极上转移电子的量相等可知：
×2＝×4，
解得:M（Cu)＝。
答案:C
二、非选择题（本题包括6小题，共52分）
17.（9分）(2011·佛山高二检测)在一个U形管里盛有CuCl2溶液，并插入两块锌片作电极，按如图连接。
（1)如果把电键K接A，该装置应是电解装置，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5 min后，转换电键K到C，则这个装置是原电池装置,Zn①极是________极，电极反应式为________。
（3）上述装置进行2 min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：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5 min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）阳　Zn－2e－===Zn2＋
阴　Cu2＋＋2e－===Cu　（2）负　Zn－2e－===Zn2＋
（3)Zn＋CuCl2===ZnCl2＋Cu
负极:Zn－2e－===Zn2＋，
正极：Cu2＋＋2e－===Cu
18．(7分)(2012·潍坊模拟)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－离子(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100 mL 0.5 mol·L－1CuSO4溶液，a电极上的电极反应式为_____若a电极产生56 mL(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________（填序号)。
a．CuO　　　　　　b．Cu(OH)2
c．CuCO3 d．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2.5×10－3 mol×4＝0.01 mol，溶液中c（H＋)＝＝0。1 mol/L，
pH＝－lg 0.1＝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
19．(8分）某实验小组的同学采用如图所示装置来进行有关化学实验，请填充下列空格。

(1)若U形管中盛有硫酸钠溶液，X、Y电极分别为石墨和铁棒,电解过程中出现的现象是________________。
U形管中加入的少量植物油作用是________。
（2）电解一段时间后,某同学将电源反接，此时出现的现象是________________________________________________________________________。
有关的化学方程式为______________________________________________________。
解析：铁作阳极时,铁失电子发生氧化反应,生成二价铁离子：Fe－2e－===Fe2＋，阴极发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑.阳极生成的二价铁离子向阴极扩散，而阴极产生的氢氧根离子向阳极扩散，二者在U形管中间相遇结合成氢氧化亚铁白色沉淀.氢氧化亚铁极易被空气中氧气氧化，故U形管中加入少量植物油以隔绝空气.当反接电源时，为电解水，X、Y极分别生成氧气和氢气，氧气将氢氧化亚铁氧化为氢氧化铁。
答案：（1)X极有气泡冒出，Y极附近溶液渐变浅绿色，U形管下部中间位置出现白色沉淀隔绝空气（防止白色沉淀被氧化变质)
（2)X、Y两极都有气泡冒出，且白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色　2H2O2H2↑＋O2↑，4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe(OH）3
20．（9分）在25 ℃时,用石墨电极电解2。0 L 2.5 mol·L－1CuSO4溶液，如有0。20 mol电子发生转移,请回答下列问题：
（1)阴极发生___________________________________________________________反应，
电极反应式为_____________________________________________________________；
（2）阳极发生___________________________________________________________反应，
电极反应式为_________________________________________
（3）电解后得到的铜的质量是________,得到氧气的体积是________(标准状况)，溶液的pH是________________________________________________________________________；
（4）如果用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差________，电解液的pH________________________________________________________________________。
解析：用石墨电极电解CuSO4溶液:
阳极反应式:4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，
阴极反应式：2Cu2＋＋4e－===2Cu。
当线路中有0。20 mol电子转移时,析出铜的质量为
m(Cu)＝ mol×64 g·mol－1＝6。4 g。
产生O2的体积
V（O2)＝×22.4 L·mol－1＝1。12 L.
c（H＋）＝＝0。1 mol/L，pH＝－lg 0。1＝1.
若用Cu片代替石墨电极，则该装置为电镀池,电解后溶液pH不变.当转移0.2 mol电子时，阳极溶解6.4 g，Cu阴极析出6.4 g Cu，则两极质量差为6。4＋6.4＝12。8(g)。
答案:(1）还原　2Cu2＋＋4e－===2Cu
(2)氧化　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
（3)6.4 g　1.12 L　1　（4）12.8 g　不变
21．(6分)（2011·重庆高考节选）O3可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得。

（1）图中阴极为________（填“A”或“B"），其电极反应式为__________________。
(2)若C处通入O2，则A极的电极反应式为________.
(3）若C处不通入O2，D、E处分别收集到x L和y L气体（标准状况),则E处收集的气体中O3所占的体积分数为________（忽略O3的分解)。
解析：观察电化学装置图知，特殊惰性电极B上产生了氧气和臭氧，该极失去电子发生氧化反应作阳极,则特殊惰性电极A为阴极，得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑;若从C处通入氧气，氧气将参与反应，阴极生成的将是水，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；设y L混合气体中臭氧的体积分数为a，由电子守恒有2x＝y a×6＋y (1－a)×4,解得a＝(x－2y）/y。
答案:（1)A　2H＋＋2e－===H2↑
(2)O2＋4H＋＋4e－===2H2O
（3）(x－2y)/y

22．(13分）如右图所示，p、q为直流电源的两极，A由金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D上产生气泡，试回答：
(1）p为____极，A极发生了________反应。
(2)C为________极，可收集到________；D为________极,可收集到________。
（3)C极的电极反应式为________________________________________________。
(4)在电解过程中,测C、D两极上产生气体的体积,实验数据如下表：

时间(min）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
阴极产生气体
的体积（cm3）
6
12
20
29
39
49
59
69
79
89
阳极产生气体
的体积（cm3)
2
4
7
11
16
21
26
31
36
41

仔细分析以上实验数据，请说出变化的可能原因是
________________________________________________________________________。
(5）当反应进行一段时间后，A、B电极附近溶液的pH________(填“增大"“减小”或“不变”)。
（6)当电路中通过0.004 mol电子时,B极上沉积的金属X为0.128 g,则此金属的摩尔质量为____________。
解析：（1）B极：X2＋＋2e－===X因此B为阴极，由此可推知A是阳极.C是阳极,D是阴极,p为正极。
（4）从O2和H2在水中的溶解度大小回答。
（5）中A极：X－2e－===X2＋,B极：X2＋＋2e－===X,故两极pH不变。
（6）设X的摩尔质量为M,则:
X2＋＋2e－===　　X
2 mol M
0。004 mol 0.128 g
M＝＝64 g/mol.
答案：(1）正　氧化　(2)阳　氧气　阴　氢气
（3)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
（4)在开始反应的1~4 min内,由于生成的氧气和氢气在水中的溶解没有达到饱和，氧气的溶解度大于氢气,故氢气和氧气的体积比大于2∶1；随着反应的进行，到4 min后，由于生成的氧气和氢气在水中的溶解均达到饱和，故体积比约等于2∶1　(5)不变　(6)64 g/mol