高中化学 专题五 电化学问题研究1单元综合测试 苏教版选修6

1、专题五 电化学问题研究1(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包括12小题,每小题4分,共48分,每小题有12个选项符合题意)1.某小组为研究电化学原理,设计如图所示装置。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:本题考查原电池、电解池的原理、判断及其应用。若a和b不连接,则不能构成原电池,单质铁直接与Cu2+发生氧化还原反应而置换出铜,离子方程式为Fe+Cu2+Fe

2、2+Cu,A正确;若a和b用导线连接,则构成原电池,此时铁作负极,铜作正极,电极反应式分别为Fe-2e-Fe2+、Cu2+2e-Cu,B正确;由A、B分析可知,选项C是正确的;若a和b分别连接直流电源正、负极,则构成电解池,此时铜作阳极失去电子被氧化,铁作阴极,在电解池中阳离子向阴极运动,因此选项D是错误的。答案:D2.关于金属腐蚀的叙述中,正确的是()A.金属被腐蚀的本质是:M+nH2OM(OH)n+ H2B.马口铁镀层破损后被腐蚀时,首先是镀层被氧化C.金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D.常温下,置于空气中的金属主要发生化学腐蚀解析:金属被腐蚀的本质是金属被氧化,不一定生成氢

3、气,A不正确。马口铁指铁镀锡,由于铁的活动性强于锡,铁被氧化。D项中化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生,以电化学腐蚀性为主。答案:C3.铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示,下列有关说法中,不正确的是()A.负极电极反应式为Fe-3e-Fe3+B.此过程中还涉及反应:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3C.此过程中铜并不被腐蚀D.此过程中电子从Fe移向Cu解析:负极反应为Fe-2e-Fe2+,A项错误;Fe(OH)2在空气中易被氧化,发生反应:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,B项正确;该过程中,铁被腐蚀,铜被保护,C项正确;铁作负极,电子从Fe移向Cu,D项正确。答

4、案:A4.下图是生活中常用的锌锰干电池示意图,下列有关说法中不正确的是()A.电池内部含有电解质B.锌是负极,碳棒是正极C.电池用完后可埋入土壤D.锌锰干电池属一次电池解析:电池均由正、负极和电解质构成,通常活泼一极为负极,锌、锰干电池是不可充电电池,为一次性产品,故A、B、D正确。废旧电池具有污染性,不可简单处理,应该集中回收后处理。答案:C5.下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()A.钢管与电源正极连接,钢管可被保护B.铁遇冷浓硝酸表现钝化,可保护内部不被腐蚀C.钢管与铜管露天堆放在一起时,钢管不易被腐蚀D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-3e-Fe3+解析:钢管与电源正极相连,则钢

5、管作阳极,发生氧化反应而被腐蚀,A项错误;铁遇冷浓硝酸表面钝化,在表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐蚀,B项正确;钢管与铜管露天堆放在一起,形成原电池时钢管作负极,发生氧化反应而被腐蚀,C项错误;钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应为Fe-2e-Fe2+,D项错误。答案:B6.(2013安徽理综)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiClKCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为:PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb。下列有关说法正确的是()A.正极反应式:Ca+2Cl-2e-CaCl2B.放电过程中

6、,Li+向负极移动C.每转移0.1 mol电子,理论上生成20.7 g PbD.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转解析:负极反应为Ca失电子,A错;放电过程中,阳离子移向正极,B错;由电池总反应方程式可知,每转移2 mol e-,生成1 mol Pb,即每转移0.1 mol电子,理论上生成10.35 g Pb,故C错;D项,由题干信息可知,常温下,该电池反应不能发生,故D正确。答案:D7.关于下图装置的叙述,正确的是()A.铝是负极,铝片上析出无色气体B.石墨是阳极,石墨棒上析出黄绿色气体C.溶液中两电极间产生白色沉淀D.溶液中先产生白色沉淀,最后沉淀溶解解析:Al空气电解质溶液

7、形成原电池。铝是负极,Al-3e-Al3+,石墨为正极,氧气在石墨上放电O2+2H2O+4e-4OH-,总反应为4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3。答案:C8.如图所示,a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是()A.a是正极,发生还原反应B.b是阳极,发生氧化反应C.稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变D.往滤纸上滴加酚酞溶液,a极附近颜色变红解析:a是阳极,发生氧化反应;b是阴极,发生还原反应;在反应过程中,硫酸根离子没有参与反应,因此,稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变;往滤纸上滴加酚酞溶液,b极附近颜色变红。答案:C9.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

8、液,铝合金为负极,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,正极反应都为O2+2H2O+4e-4OH-B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为:Al+3OH-3e-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解析:该题以铝空气燃料电池为切入点,考查了原电池电极反应式的判断,考查原电池反应时电解液酸碱性的变化,考查电子流动方向的判断,这些设题的最终落脚在原电池原理上。电解质溶液显碱性或中性,该燃料电池的正极发生反应为O2+2H2O+4e-4OH-,选项A正确;铝作负极,负极反应是

9、铝失去电子变为铝离子,在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成Al(OH)4-,因此负极反应为Al+4OH-3e-Al(OH)4-,选项B错;该电池在碱性条件下消耗了碱,反应式为4Al+3O2+4OH-+6H2O4Al(OH)4-,溶液pH减小,选项C错;原电池工作时,电子都是从负极出来经过外电路流到正极,选项D错。答案:A10.氢能是一种既高效又干净的新能源,发展前景良好,用氢作能源的燃料电池汽车倍受青睐。我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”,已达到世界先进水平,并加快向产业化的目标迈进。下列有关说法正确的是()A.氢制备工艺廉价易行,且储存方便B.燃料电池车中能量转化

10、率为100%C.燃料电池车是直接将化学能转化为电能D.利用热电厂的电能电解蒸馏水制备氢气是一种环保之举解析:氢气的制备需要电解,电解需要消耗大量的能量,最终还要依赖热电厂的电能,而且氢气所占体积大,压缩存放由于压力的关系存在危险,因此选项A、D错;尽管燃料电池的能量转化率高,但不会达到100%,B错。答案:C11.如下图所示是根据图甲的电解池进行电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的函数图像(各电解池都用石墨作电极,不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响),这个量x是表示()甲乙A.各电解池析出气体的体积B.各电解池阳极质量的增加量C.各电解池阴极质量的增加量D.各电极上放电的离子总数解析

11、:电解氯化钠溶液时阴、阳极都产生气体物质,电解硝酸银溶液时阴极上产生单质银,电解硫酸铜溶液时阴极上产生单质铜,所以随着电解的进行阴极质量的增加量有如图所示的变化。答案:C12.下列有关电化学的图示,正确的是()解析:A为原电池,铜电极应该为正极,而锌电极为负极,所以A错;B项中,丹尼尔电池中锌电极应该插入硫酸锌溶液中,铜电极插入硫酸铜溶液中,故B错;C项中,粗铜的电解精炼,必须让精铜作阴极,粗铜作阳极,而这里装反了,故C错;D项,电解饱和食盐水,阳极上将产生氯气,阴极生成了氢气,故D对。答案:D二、非选择题(本题包括4小题,共52分)13.(12分)据中国环境报报道,近日,由美国宾夕法尼亚州立

12、大学的科学家洛根率领的一个研发小组宣布,他们研制出一种新型的微生物燃料电池,可以把未经处理的污水转变成干净用水和电源。这项技术的出现有望把污水处理变成一个有利可图的产业。阅读上述信息,解答下列问题:(1)洛根设计的电池装置:一个圆柱形的树脂玻璃密闭槽,里面装有8条负极石墨棒,它们围绕着一个正极棒,密闭槽中间以质子交换膜间隔,密闭槽外部以铜线组成闭合电路,用作电子流通的路径。工作时,只需要把污水注入反应槽,然后细菌酶就可以将污水中的有机物分解,在此过程中释放出电子和质子。该过程中,释放出的电子通过(填“溶液”或“铜线”)流向(填“正极”或“负极”),质子则流向(填“正极”或“负极”);密闭槽中的

13、质子交换膜的作用是;正极反应式为(提示:正极反应有氧气参与)。(2)这种燃料电池的燃料是废水中的有机化合物,这些有机化合物在负极附近被细菌分解,分解的产物除电子和质子外还有(填序号)。a.二氧化碳b.氢气c.氧气d.氮气(3)这种新型微生物燃料电池最适宜处理的废水是(填序号)。a.硫酸厂废水b.畜牧厂的废水c.电镀厂废水d.生活污水解析:(1)洛根设计的这种微生物燃料电池装置跟“离子膜法电解食盐水”的装置差不多,“膜”的作用是允许穿过特殊的离子,这种微生物燃料电池装置的“膜”是为了让氢离子穿过;负极附近细菌分解污水中的有机化合物产生的电子沿外电路的导线到达正极,而氢离子从溶液中穿过“膜”到达正

14、极,在正极电子、氢离子和氧气一起生成水。(2)在负极附近氧化有机化合物,其产物之一是氢离子,而有机化合物至少应该含有碳元素和氢元素,氢元素转化为氢离子,化合价没有变化,而有机化合物被氧化,碳元素的化合价应该升高,所以产物可以是二氧化碳。(3)这种新型微生物燃料电池的燃料(原料)是有机化合物,所以污水中必须有有机化合物。答案:(1)铜线正极正极使质子穿过到达正极O2+4H+4e-2H2O(2)a(3)bd14.(14分)铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板的腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式:。(2)若将(1)中的反应设计成原电池

15、,请画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式。正极反应,负极反应。(3)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢,但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从提供的药品:Cl2,浓硫酸,NaOH溶液,CuO,Cu选择两种(水可任选),设计最佳实验,验证劣质不锈钢易被腐蚀。有关反应的化学方程式:。劣质不锈钢腐蚀的实验现象。解析:(1)该反应是FeCl3氧化金属铜,离子方程式为2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+。(2)将(1)中反应设计成的原电池必须是Cu作负极,选择比铜不活泼的金属或碳棒为正极,FeCl3溶液作电解质溶液。装置图如下图:正极:2Fe3+2e-2Fe2+负极:Cu-2e-Cu2+(3)

16、根据题给条件,此不锈钢在盐溶液中腐蚀明显,可选择的药品为CuO、浓硫酸,先用水稀释浓硫酸,再用H2SO4与CuO反应生成CuSO4溶液,不锈钢与CuSO4溶液反应,在不锈钢的表面有紫红色物质生成,即验证劣质不锈钢易被腐蚀。答案:(1)2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+(2)装置图如下:正极反应:Fe3+e-Fe2+(或2Fe3+2e-2Fe2+)负极反应:Cu-2e-Cu2+(3)CuO+H2SO4CuSO4+H2O,CuSO4+FeFeSO4+Cu不锈钢表面有紫红色物质析出15.(12分)某研究性学习小组将下列装置如图连接,C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极。将电源接通后,向乙中滴入酚酞溶液

17、,在F极附近显红色。试回答下列问题:(1)电源A 极的名称是。(2)甲装置中电解反应的总化学方程式是。(3)如果收集乙装置中产生的气体,两种气体的体积比是。(4)欲用丙装置给铜镀银,G应该是(填“铜”或“银”),电镀液的主要成分是(填化学式)。(5)装置丁中的现象是。解析:向乙中滴入酚酞溶液,在F极附近显红色,说明F极为阴极,即电源B极是负极,因此电源A 极是正极。甲装置中电解反应的总化学方程式是2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4;乙装置为电解食盐水,根据电解方程式2NaCl+2H2OCl2+H2+2NaOH,产生的两种气体的体积比是11;欲用丙装置给铜镀银,G(阳极)应该是银,

18、电镀液的主要成分是含Ag+的电解质溶液,如AgNO3溶液;氢氧化铁胶粒带正电荷,故向阴极移动,故装置丁中的现象是Y极附近红褐色变深。答案:(1)正极(2)2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4(3)11(4)银AgNO3(5)Y极附近红褐色变深16.(14分)下图是一个用铂丝作电极,电解稀的MgSO4溶液的装置,电解液中加有中性红指示剂,此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围:6.88.0,酸色红色,碱色黄色)回答下列问题:(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是(填编号);A管溶液由红变黄B管溶液由红变黄A管溶液不变色B管溶液不变色(2)写出A管中发生反应的反应式:;(3)写出B管中发生反应的反应式:;(4)检验a管中气体的方法是;(5)检验b管中气体的方法是;(6)电解一段时间后,切断电源,将电解液倒入烧杯内观察到的现象是。解析:本题考查电解原理和气体检验,意在考查考生化学用语书写能力和实验能力。根据图可以确定,A极为阴极,B极为阳极。A极H+放电,A极附近OH-增加,溶液碱性增强,A极附近溶液变黄色,同时Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2沉淀;B极OH-放电,使得溶液中H+增加,B