高中化学第四章电化学基础章末综合检测新人教版选修4.pdf

教育资源【步步高步步高 学案导学设计学案导学设计】高中化学高中化学 第四章第四章 电化学基础章末综合检电化学基础章末综合检测测 新人教版选修新人教版选修 4 4 (时间：100 分钟满分：100 分)一、选择题(本题包括 16 小题，每小题 3 分，共 48 分；每小题只有一个选项符合题意)1科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质溶液的燃料电池中发电，电池负极反应式为()AH22OH2e=2H2O BO24H4e=2H2OCH22e=2H DO22H2O4e=4OH答案C解析根据题给信息，该燃料电池的总反应式为 2H2O2=2H2O；电解液为酸性溶液，电极反应式中不能出现 OH，A 错误。又因为燃料电池中负极通入氢气，正极通入氧气，B、D 错误。2天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO2)，充电时 LiCoO2中 Li 被氧化，Li迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中，以 LiC6表示。电池反应为 LiCoO2C6CoO2LiC6，下列说法正确的是()充电放电A充电时，电池的负极反应为 LiC6e=LiC6B.放电时，电池的正极反应为 CoO2Lie=LiCoO2C羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质D锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低答案B解析充电时，Li 被氧化，电池负极反应为 C6e=C，故 A 项错误；由于 Li 为活 6泼金属，可与羧酸、醇等物质反应，故 C 项错误；由于 Li 的摩尔质量较小，所以锂电池的比能量应较高，故 D 项错误。3下列叙述正确的是()A纯锌与稀硫酸反应时，加入少量 CuSO4溶液，可使反应速率加快B甲醇和氧气以及 KOH 溶液构成的新型燃料电池中，其负极上发生的反应为CH3OH6OH6e=CO25H2OC在铁件上镀铜时，金属铜作阴极D电解精炼铜时，电解质溶液中铜离子浓度保持不变答案A4用石墨作电极电解 1 molL1的 CuSO4溶液，当c(Cu2)为 0.5 molL1时，停止电解，向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状态()ACuSO4 BCuO CCu(OH)2 DCuSO45H2O答案B解析电解过程中的反应式为阳极：4OH4e=2H2OO2，阴极：2Cu24e=2Cu。总反应式为 2CuSO42H2O2H2SO42CuO2。=电解 由以上反应可知，电解使 2 mol CuSO4和 2 mol H2O 变成了 2 mol H2SO4，同时析出铜，放出 O2，溶液中每生成 2 mol Cu，则放出 1 mol O2，故需补充 CuO。5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 H2SO4中，铜片表面出现气泡B用锌片作阳极，铁片作阴极，电解 ZnCl2溶液，铁片表面出现一层锌C把铜片插入 FeCl3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 CuCl2溶液，气泡放出速率加快答案C解析铜、铁是两种活动性不同的金属，稀 H2SO4是电解质溶液，三者共同形成了原电教育资源池，铁片上发生氧化反应：Fe2e=Fe2，铜片上发生还原反应：2H2e=H2，故A 正确；B 为电镀池，锌片上发生：Zn2e=Zn2，铁片上发生：Zn22e=Zn，故 B正确；Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2，故 C 错误；Zn 与被 Zn 置换出的 Cu 以及原有的盐酸一起构成了原电池，发生了原电池反应，故 D 正确。6最近，科学家研制出一种纸质电池，这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰。电池总反应式为Zn2MnO2H2O=ZnO2MnOOH。下列说法不正确的是()A该电池中 Zn 为负极，MnO2为正极B该电池的正极反应式为 MnO2eH2O=MnOOHOHC导电时外电路电子由 Zn 流向 MnO2，内电路电子由 MnO2流向 ZnD电池工作时水分子和 OH都能通过薄层纸片答案C解析原电池反应中 Zn 失电子、MnO2得电子，因此该电池负极为 Zn，正极为 MnO2。由电池总反应式减去负极反应式 Zn2e2OH=ZnOH2O 即得正极反应式MnO2eH2O=MnOOHOH。电子只能由 Zn 经外电路流向 MnO2，而不能通过内电路。7如图所示，a、b 是石墨电极，通电一段时间后，b 极附近溶液显红色。下列说法正确的是()AX 极是电源的负极，Y 极是电源的正极BCu 电极上增重 6.4 g 时，b 极产生 4.48 L(标准状况)气体C电解过程中 CuSO4溶液的 pH 逐渐增大Da 极的电极反应式为 2Cl2e=Cl2答案D解析b 极显红色，则 b 极为阴极，a 为阳极，Pt 为阳极，则 X 为电源正极；Cu 增重6.4 g 时转移 0.2 mol e，b 极应产生 0.1 mol H2；电解过程中 CuSO4溶液转变为H2SO4，pH 减小。8用如图所示的装置进行实验，反应一段时间后断开 K，向右侧烧杯中加入 0.1 mol CuO 后 CuSO4溶液恰好恢复到反应前的浓度和 pH。下列说法中不正确的是()A铜棒为正极，其电极反应式为 2H2e=H2B烧杯右侧碳棒为阴极，其电极表面有红色物质析出C反应中消耗锌的质量为 13 gD导线中通过的电子的物质的量为 0.2 mol答案C9关于下图所示装置的判断，叙述正确的是()教育资源A左边的装置是电解池，右边的装置是原电池B该装置中铜为正极，锌为负极C当铜片的质量变化为 12.8 g 时，a 极上消耗的 O2在标准状况下的体积为 2.24 LCuCu经过 CuSO4溶液Znb答案C解析根据图中所给的信息，我们可以判断出左边是氢氧燃料电池，右边是电解池，故A 项错误；根据入口处所标的氧气和氢气的位置，可以知道 a 作正极，b 作负极；并且 Zn和 b 相连，所以是阴极，而 Cu 是阳极，故 B 项错误；Cu 片上的电极反应式为Cu2e=Cu2，当铜片的质量变化为 12.8 g 时，电路中转移的电子的物质的量为n(e)2n(Cu2)20.4 mol。a 极上的电极反应式为 O24e2H2O=4OH，因为各个电极12.8 g64 gmol1转移的电子的物质的量相等，所以 a 极上消耗氧气的体积V(O2)22.4 Lmol1n(O2)22.4 Lmol12.24 L，故 C 项正确。0.4 mol410按下图装置进行实验，若乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量，下列叙述中不正确的是()AE 表示生成铜的物质的量BE 表示总反应中消耗水的物质的量CF 表示反应中生成氧气的物质的量DF 表示生成硫酸的物质的量答案D解析甲装置是电解 CuSO4的实验装置，其电解方程式为 2CuSO42H2O2Cu=电解 O22H2SO4，可得 2CuSO42H2O2CuO22H2SO44e，结合图乙可知选项 D 错误。11工业上为了处理含有 Cr2O的酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水27中加入适量 NaCl，以铁为电极进行电解，经过一段时间，有 Cr(OH)3和 Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬元素的含量已低于排放标准。关于上述方法，下列说法错误的是()A阳极反应：Fe2e=Fe2B阴极反应：2H2e=H2C在电解过程中工业废水由酸性变为碱性D可以将铁电极改为石墨电极答案D解析 用石墨作电极，阳极产生 Cl2,得不到 Fe2+,缺少还原剂，不能使 Cr3Cr3Cr(OH)3而除去，所以 D 项错误。12可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液，铝教育资源合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()A以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液时，正极反应式都为 O22H2O4e=4OHB以 NaOH 溶液为电解液时，负极反应式为 Al3OH3e=Al(OH)3C以 NaOH 溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的 pH 保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极答案A解析B 项，以 NaOH 溶液为电解液时，不应生成 Al(OH)3沉淀，而应生成 AlO；C 项，2电解液的 pH 应减小；D 项，电子通过外电路从负极流向正极。13下列有关电化学的图示，完全正确的是()答案A解析在 CuZn稀硫酸形成的原电池中，锌失电子，在铜电极生成 H2，故 A 对；电解精炼铜时应该粗铜作阳极，所以 B 错；铁片镀锌应该锌作阳极，所以 C 错；D 中碳棒作阳极，在该极产生 Cl2，用 KI淀粉溶液进行检验，铁棒作阴极，在阴极区产生 H2，可以用小试管收集并进行检验，所以 D 错。14化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是()A明矾水解形成的 Al(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物，可用于水的净化B在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率CMgO 的熔点很高，可用于制作耐高温材料D电解 MgCl2饱和溶液，可制得金属镁答案D解析A 项，Al3水解可得 Al(OH)3胶体，起净水作用；B 项，镶入锌块，相当于牺牲阳极的阴极保护法；C 项，利用了 MgO 熔点高的性质；D 项，电解 MgCl2饱和溶液最终会得到 Mg(OH)2而非 Mg。15某原电池总反应的离子方程式为 2Fe3Fe=3Fe2，不能实现该反应的原电池是()A正极为 Cu，负极为 Fe，电解质溶液为 FeCl3B正极为 C，负极为 Fe，电解质溶液为 Fe(NO3)3C正极为 Fe，负极为 Zn，电解质溶液为 Fe2(SO4)3D正极为 Ag，负极为 Fe，电解质溶液为 Fe2(SO4)3答案C解析还原剂应为负极，材料为单质铁；氧化剂为 Fe3，在正极上得到电子，电解质溶液应该为含有 Fe3的溶液。C 选项不能实现 2Fe3Fe=3Fe2。16.某课外活动小组，将剪下的一块镀锌铁放入试剂瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞溶液，按如图装置进行实验，数分钟后观察，下列现象不可能出现的是()教育资源 A乙中导气管中产生气泡B乙中导气管里形成一段水柱C金属片剪口处溶液变红D锌被腐蚀答案A解析在食盐水中 Zn、Fe 形成原电池，发生吸氧腐蚀消耗甲中的氧气，甲中压强变小，乙中导气管受大气压强作用形成一段水柱；在金属剪口处形成 ZnFe 原电池，正极发生反应2H2OO24e=4OH，溶液呈碱性，溶液变红，Zn 比 Fe 活泼，Zn 作负极，Zn2e=Zn2而被腐蚀。二、非选择题(本题包括 6 小题，共 52 分)17(8 分)关于“电解 CuCl2溶液时的 pH 变化”问题，化学界有以下两种不同的观点：观点一是，“理论派”认为电解 CuCl2溶液后溶液的 pH 升高；观点二是，“实验派”经过反复多次精确的实验测定，证明电解 CuCl2溶液时 pH 的变化有如图所示的曲线关系。请回答下列问题：(1)电解前 CuCl2溶液的 pH 处于 A 点的原因是(用离子方程式说明)_。(2)“理论派”所持观点的理论依据是_。(3)“实验派”的实验结论是_。(4)你持何种观点？你所持观点的理由是_(从化学原理上加以简述)。答案(1)Cu22H2OCu(OH)22H(2)电解时 Cu2在阴极得电子而析出 Cu，由于 Cu2浓度减小，Cu2的水解平衡向左移动，因而 H浓度减小，pH 增大(3)溶液的 pH 降低(4)“实验派”的观点正确，因为在电解时阳极产生 Cl2，Cl2与水反应生成盐酸解析(1)CuCl2在水溶液中发生水解，溶液显酸性，离子方程式为 Cu22H2OCu(OH)22H。(2)“理论派”认为：电解 CuCl2溶液时，阴极反应式为 Cu22e=Cu，溶液中c(Cu2)减小，导致水解平衡左移，c(H)减小，pH 升高。(3)“实验派”认为：电解 CuCl2溶液的过程中，在阳极有 Cl2生成，Cl2与水反应：Cl2H2O=HClHClO，使溶液中c(H)增大，pH 减小。18(10 分)请从图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水的实验，要求测定产生的氢气的体积(大于 25 mL)，并检验氯气的氧化性。教育资源(1)A 极发生的电极反应是_；B 极发生的电极反应是_。(2)电源、电流表与 A、B 两极的正确连接顺序为L（）（）（）（）M(3)设计检测上述气体实验装置时，各接口的正确连接顺序为_接_、_接 A，B接_、_接_。(4)实验中，在盛有 KI淀粉溶液的容器中发生反应的离子方程式为_。答案(1)2H2e=H22Cl2e=Cl2(2)ABJK(3)HFGDEC(4)Cl22I=2ClI2解析解答实验题，首先要明确实验的目的是什么，然后围绕实验目的去设计实验步骤，连接实验仪器，回答实验问题。同时还要提高观察能力，若观察不仔细，会造成实验失败。本题融电解、实验、计算于一体。(1)要达到电解食盐水的目的，则电解池中铁棒必须连接电源的负极而作阴极，碳棒则连接电源的正极而作阳极，反之，铁作阳极则 Fe2进入溶液，无法实现电解食盐水的目的。(2)电源负极接电解池的铁棒，碳棒接电流计“”端，“”端接电源正极。(3)电解池左边 A 导管口产生 H2，右边 B 导管口产生 Cl2，以电解池为中心，则有：HF、GA、BD、EC，相应装置的作用：(4)Cl22I=2ClI219(10 分)ZnMnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是 ZnCl2NH4Cl 混合溶液。(1)该电池的负极材料是_。电池工作时，电子流向_(填“正极”或“负极”)。(2)若 ZnCl2NH4Cl 混合溶液中含有杂质 Cu2，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是_。欲除去 Cu2，最好选用下列试剂中的_(填代号)。aNaOH bZn cFe dNH3H2O(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的 MnSO4溶液。阴极的电极反应式是_。教育资源若电解电路中通过 2 mol 电子，MnO2的理论产量为_g。答案(1)Zn(或锌)正极(2)锌与还原出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀b(3)2H2e=H2 87解析(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极：Zn2e=Zn2；电池工作时，电子从负极流向正极。(2)Zn 与 Cu2发生氧化还原反应，生成的 Cu 附着在 Zn 的表面构成铜锌原电池，加快反应速率，从而加快 Zn 的腐蚀。(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极：2H2e=H2；每生成 1 mol MnO2需转移 2 mol 电子，故每通过 2 mol 电子，理论上生成 1 mol MnO2，质量为 87 g。20(10 分)下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放 100 g 5.00%的 NaOH溶液、足量的 CuSO4溶液和 100 g 10.00%的 K2SO4溶液，电极均为石墨电极。(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中 K2SO4质量分数为 10.47%，乙中 c 电极质量增加。据此回答问题：电源的 N 端为_极；电极 b 上发生的电极反应为_；列式计算电极 b 上生成的气体在标准状况下的体积：_L；电极 c 的质量变化是_g；电解前后各溶液的 pH 是否发生变化：甲溶液_；乙溶液_；丙溶液_；(2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？答案(1)正4OH4e=2H2O O22.816pH 增大pH 减小pH 不变(2)能继续进行，因为 CuSO4溶液已转变为 H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应。解析(1)乙中 c 电极质量增加，则 c 处发生的反应为 Cu22e=Cu，即 c 处为阴极，由此可推出 b 为阳极，a 为阴极，M 为负极，N 为正极。丙中电解液为 K2SO4溶液，相当于电解水，设电解的水的质量为x g。由电解前后溶质质量相等有，10010%(100 x)10.47%，得x4.5 g，故电解的水为 0.25 mol。由方程式2H2O2H2O2可知，电解 2 mol H2O，转移 4 mol 电子，所以整个反应=电解 中转移了 0.5 mol 电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移的电子数是相等的。甲中为 NaOH 溶液，相当于电解水，阳极 b 处为阴离子 OH放电，即4OH4e=2H2OO2。转移 0.5 mol 电子，则生成 O2为 mol0.125 mol，标况0.54下的体积为 0.125 mol22.4 Lmol12.8 L。Cu22e=Cu，转移 0.5 mol 电子，则生成的m(Cu)0.5/2 mol64 gmol116 g。甲中相当于电解水，故 NaOH 的浓度增大，pH 变大。乙中阴极为 Cu2放电，阳极为 OH放电，所以 H增多，故 pH 减小。丙中为电解水，对于 K2SO4而言，其 pH 几乎不变。(2)铜全部析出，可以继续电解 H2SO4溶液，有电解液即可电解。21(6 分)教育资源如图所示，A 为直流电源，B 为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸，C 为电镀槽，接通电路后，发现 B 上的 c 点显红色，请填空：(1)电源 A 上的 a 为_极。(2)滤纸 B 上发生的总化学反应方程式为_。(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通 K 点，使 c、d 两点短路，则电极 e 上发生的反应为_，电极 f 上发生的反应为_，槽中盛放的电镀液可以是_或_(只要求填两种电解质溶液)。答案(1)正(2)2NaCl2H2OH2Cl22NaOH=电解(3)Zn2e=Zn2Zn22e=ZnZnSO4溶液ZnCl2溶液解析(1)解答本题的关键之处是：“B 上的 c 点显红色”，c 点之所以呈红色，是因为此处发生电极反应后显碱性，使酚酞变红色，故 c 点发生的反应是 2H2e=H2，式中的 H来自水：H2OHOH，消耗了 H，过剩的 OH使酚酞显红色。c 点发生还原反应，应为电解池的阴极，因此 b 为负极，a 应为正极。(2)滤纸 B 上发生的化学反应，实为电解NaCl 溶液，故总化学反应方程式为 2NaCl2H2OH2Cl22NaOH。=电解(3)铁上镀锌，镀层金属应为阳极，接电源的正极。因此电镀槽 C 中，e 应为金属锌(阳极)，它发生阳极溶解，反应式为 Zn2e=Zn2；而 f 应为镀件(金属铁)，在它上面发生的反应是 Zn22e=Zn(沉积于铁阴极上)；镀液应含 Zn2，ZnSO4和 ZnCl2是合理的选择，当然不限于这两种。22(8 分)(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应：_；银片上发生的电极反应：_。(2)若该电池中两电极的总质量为 60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为 47 g，试计算：产生氢气的体积(标准状况)；通过导线的电量。(已知NA6.021023 mol1，电子电量为 1.601019C)答案(1)Zn2e=Zn22H2e=H2(2)4.48 L3.85104 C解析(1)根据金属活动性分析得出锌片为负极，银片为正极，相应电极反应式为 Zn2e=Zn2；2H 2e=H2。(2)锌片与银片总质量减轻，是因锌片与酸反应：Zn2H=Zn2H2转移 2e65 g22.4 L26.02102360 g47 gV(H2)Q/1.601019得V(H2)4.48 L；Q3.85104 C