高中化学人教版化学反应原理第四章电化学基础 学业质量标准检测

第四章学业质量标准检测(90分钟，100分)一、选择题(本题包括17个小题，每小题3分，共51分)1．下列过程需要通电后才可以发生或进行的是eq\x(导学号68732794)(B)①电离②电泳③电解④电镀⑤电化学腐蚀A．①② B．②③④C．②③④⑤ D．全部解析：电解质溶于水即可发生电离，不需要通电；电化学腐蚀的实质是发生原电池反应，是化学能转变为电能的自发反应，也不需要通电。2．下列叙述中，正确的是eq\x(导学号68732795)(B)①电解池是将化学能转变成电能的装置②原电池是将电能转变成化学能的装置③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现⑤电镀过程相当于金属的“迁移”，可视为物理变化A．①②③④ B．③④C．③④⑤ D．④解析：①、②正好相反了，③、④正确，⑤中电镀是特殊形式的电解，仍然是化学变化。3．用石墨棒作电极，电解下列物质的水溶液，实质上与电解水一致的是eq\x(导学号68732796)(A)A．NaOH B．NaClC．CuSO4 D．CuCl2解析：B项中电解NaCl溶液生成NaOH、H2、Cl2。C项中电解CuSO4溶液生成Cu、O2、H2SO4。D项中电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2。4．某同学为了使反应2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑能进行，设计了如下所示的四个实验方案，你认为可行的方案是eq\x(导学号68732797)(C)解析：由题意知，以盐酸作电解质溶液，Ag作阳极，设计成电解池可实现该反应。5．选用下列试剂和电极：稀H2SO4、Fe2(SO4)3溶液、Fe、Cu、Zn，组成右图所示的原电池装置(只有两个电极)，观察到电流计Ⓖ的指针均明显转偏，则其可能的组合共有eq\x(导学号68732798)(D)A．3种 B．4种C．5种 D．6种解析：电极的组合有三种：Fe—Cu、Zn—Fe、Zn—Cu，三种组合都能与两种电解质溶液发生自发的氧化还原反应，选D。6．在铁制品上镀上一定厚度的铜层，以下电镀方案中正确的是eq\x(导学号68732799)(D)A．铜作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Fe2＋B．铜作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Cu2＋C．铜作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Fe3＋D．铜作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Cu2＋解析：在铁上镀铜，则要求铜在阳极，铁在阴极，电解质溶液含Cu2＋，D项符合题意。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eq\x(导学号68732800)(A)A．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应为：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＋。8．“天宫一号”飞行器在太空工作期间必须有源源不断的电源供应。其供电原理是：白天太阳能帆板发电，将一部分电量直接供给天宫一号，另一部分电量储存在镍氢电池里，供黑夜时使用。镍氢电池放电时的总反应原理为：MH＋NiOOH→M＋Ni(OH)2(M为氢化物电极的储氢金属，也可看做H2直接参加反应)。下列说法正确的是eq\x(导学号68732801)(D)A．充电时阴极区电解质溶液pH降低B．在使用过程中此电池要不断补充水C．放电时NiOOH在电极上发生氧化反应D．充电时阳极反应为：Ni(OH)2－e－＋OH－=NiOOH＋H2O解析：放电时，Ni元素化合价降低，发生还原反应，故C错误。充电时，阴极反应为：2H＋＋2e－=H2↑，阳极反应为：Ni(OH)2－e－＋OH－=NiOOH＋H2O，阴极区电解质溶液pH升高，故A错误，D正确。正反应过程中无H2O消耗，故B错误。9．下列叙述正确的是eq\x(导学号68732802)(C)A．电镀时，通常把待镀的金属制品作阳极B．氯碱工业上电解的是熔融的NaClC．氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2OD．下图中电子由Zn极移向Cu极，盐桥中的Cl－移向CuSO4溶液解析：电镀时镀件应该作阴极，A项错误；氯碱工业上电解的是饱和NaCl溶液，B项错误；盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液，D项错误。10．如图所示，铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里，电流计中有电流通过，则下列说法正确的是eq\x(导学号68732803)(A)A．锌片是负极 B．两个铜片上都发生氧化反应C．石墨是阴极 D．两个番茄都形成原电池解析：左侧Cu、Zn与番茄汁构成原电池，锌片是负极，发生氧化反应，铜片是正极，发生还原反应，A项正确、B项错误；右侧为电解池，Cu为阴极，石墨为阳极，C、D项错误。11．用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示。下列说法中正确的是eq\x(导学号68732804)(C)A．燃料电池工作时，正极反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．a极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出C．a极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出D．a、b两极均是石墨时，在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等解析：酸性燃料电池工作时，正极反应：O2＋4H＋＋4e－=2H2O，A错误；a极是铁，b极是铜时，a极上铁发生氧化反应逐渐溶解，b极上Cu2＋发生还原反应有铜析出，B错误；a极是粗铜，b极是纯铜时，a极上发生氧化反应，粗铜溶解，b极上Cu2＋发生还原反应，有铜析出，C正确；a、b两极均是石墨时，根据电子守恒，a极上产生的O2与电池中消耗的H2的体积比为1∶2，D错误。12．电解100mL含c(H＋)＝mol·L－1的下列溶液，当电路中通过电子时，理论上析出金属质量最大的是eq\x(导学号68732805)(C)A．mol·L－1Ag＋ B．mol·L－1Zn2＋C．mol·L－1Cu2＋ D．mol·L－1Pb2＋解析：根据离子的放电顺序可知，当电路中通过mol的电子时，能析出金属的只有选项A和C，根据Ag＋＋e－=Ag和Cu2＋＋2e－=Cu可知，当电路中通过mol电子时，molAg＋不足，完全析出，molCu2＋恰好完全析出，故析出金属的物质的量分别为mol的Ag和mol的Cu，其质量分别为1.08g和13．CuI是一种白色难溶于水的固体，以石墨作阴极，铜为阳极组成电解池，含有酚酞和淀粉KI的溶液作电解液，电解开始一段时间，阴极区溶液变红，阳极区为无色，电解相当长时间后，阳极区才呈深蓝色，则电解开始阶段的电极反应为eq\x(导学号68732806)(B)A．阳极：Cu－2e－=Cu2＋阴极：Cu2＋＋2e－=CuB．阳极：2Cu＋2I－－2e－=2CuI阴极：2H＋＋2e－=H2↑C．阳极：2I－－2e－=I2阴极：2H＋＋2e－=H2↑D．阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑阴极：4H＋＋4e－=2H2↑解析：阳极为Cu，在I－参与下，生成难溶CuI(阳极区为无色)，阴极为H＋放电。14．某原电池装置如图所示，盐桥中装有用饱和氯化钾溶液浸泡过的琼脂。下列叙述正确的是eq\x(导学号68732807)(A)A．原电池工作一段时间后，FeCl2溶液中c(Cl－)增大B．此电池工作原理与硅太阳能电池工作原理相同C．Fe为正极，石墨上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑D．该装置中的盐桥完全可用金属导线代替解析：原电池中离子的移动方向由静电作用决定，铁失去电子形成Fe2＋进入FeCl2溶液中，使其带正电，吸引盐桥中的Cl－，故c(Cl－)增大，A项正确；太阳能电池是太阳能转化为电能的装置，原电池是化学能转化为电能的装置，B项错误；铁作负极，石墨作正极；C项错误；金属导线不能传递离子，所以盐桥不能用导线代替，D项错误。15．如图所示的装置中，在产生电流时，以下说法不正确的是eq\x(导学号68732808)(B)A．Fe是负极，C是正极 B．负极反应式：Fe－3e－=Fe3＋C．内电路中阴离子移向FeCl2溶液 D．电流由石墨电极流向Fe电极解析：负极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，B不正确；阴离子移向负极(左池)，C项正确；电流由正极流向负极，D项正确。16．MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600～700℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。已知该电池的总反应为2H2＋O2=2H2O，则下列有关该电池的说法正确的是eq\x(导学号68732809)(B)A．该电池的正极反应式为4OH－＋4e－=O2↑＋2H2OB．该电池的负极反应式为H2＋COeq\o\al(2－,3)－2e－=H2O＋CO2C．放电时COeq\o\al(2－,3)向正极移动D．该燃料电池能量转化率很低解析：该燃料电池的燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，总反应为2H2＋O2=2H2O，则负极反应式为2H2＋2COeq\o\al(－,3)－4e－=2H2O＋2CO2，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)，A项错误、B项正确；原电池中阴离子向负极移动，C项错误；一般燃料电池能量转化率较高，D项错误。17．以铁为阳极、铜为阴极，对足量的NaOH溶液进行电解，一段时间后得到2molFe(OH)3沉淀，此时消耗水的物质的量共为eq\x(导学号68732810)(D)A．2mol B．3molC．4mol D．5mol解析：阳极：Fe－－2e－＋2OH－=Fe(OH)2阴极：2H＋＋2e－=H2↑电池总反应式为：Fe＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))H2↑＋Fe(OH)24mol2mol4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)32mol1mol2mol所以生成2molFe(OH)3共需水5mol。二、非选择题(本题包括5小题，共49分)18．(10分)请按要求回答下列问题。eq\x(导学号68732811)(1)根据上图回答①②：①打开K2，闭合K1。A电极可观察到的现象是__锌不断溶解__；B极的电极反应式为__Cu2＋＋2e－=Cu__。②打开K1，闭合K2。A电极可观察到的现象是__电极表面有红色固体附着__；B极的电极反应式为__Cu－2e－=Cu2＋__。(2)根据下图回答③④：③将较纯净的CuSO4溶液放入上图所示的装置中进行电解，石墨电极上的电极反应式为__4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，电解反应的离子方程式为__2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋；④实验完成后，铜电极增重ag，石墨电极产生标准状况下的气体体积__eq\f,128)L。解析：(1)①此时为原电池，锌为负极，不断溶解，B极为正极，反应为Cu2＋＋2e－=Cu。②此时为电解池，A极为阴极，反应为Cu2＋＋2e－=Cu，故A极上镀上一层红色的铜，B极为阳极，反应为Cu－2e－=Cu2＋。(2)此时为惰性电极电解CuSO4溶液，石墨极上反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，总反应的离子方程式为2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋，V(O2)＝eq\f(a,64)×eq\f(1,2)×22.4L＝eq\f,128)L。19．(10分)电化学知识与我们的生活紧密相连，请用所学知识解决以下问题：eq\x(导学号68732812)Ⅰ.金属腐蚀是我们日常生活的常见现象。(1)如图铜板上铁铆钉处的腐蚀属于__吸氧腐蚀__腐蚀。(2)分析此腐蚀过程，下列有关说法中，不正确的是__A__。A．正极电极反应式为：2H＋＋2e－=H2↑B．此过程中还涉及到反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3C．此过程中铜并不被腐蚀D．此过程中电子从Fe移向CuⅡ.燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。如图是甲烷燃料电池原理示意图。(1)电池的负极是__a__(填“a”或“b”)，该极的电极反应是：__CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。(2)电池工作一段时间后电解质溶液的pH__减小(填“增大”、“减小”或“不变”)。解析：Ⅰ：由图知，Cu、Fe和H2O形成原电池，发生吸氧腐蚀，Fe做负极失电子，Cu做正极得电子，发生的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故(2)小题A项错误。Ⅱ：碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为负极，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。由于总反应式为CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O，消耗氢氧根离子，所以溶液pH会减小。20．(10分)如图所示是一个电化学装置的示意图。请回答下列问题：eq\x(导学号68732813)(1)图中甲池是__原电池__(填“原电池”、“电解池”或“电镀池”)。(2)A(石墨)电极的名称是__阳极__(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)。(3)写出通入CH3OH的电极的电极反应式：__CH3OH＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O__。(4)乙池中反应的化学方程式为__4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))4Ag＋O2↑＋4HNO3__。(5)当乙池中B(Ag)极质量增加5.4g时，甲池中理论上消耗O2的体积为(标准状况)，此时丙池中某电极析出1.6g某金属，则丙池中的某盐溶液可能是__A．MgSO4 B．CuSO4C．NaCl D．AgNO3解析：(1)甲池为燃料电池，属于原电池，乙池、丙池为电解池。(2)A电极与甲池的正极相连，故A极为阳极。(3)甲池电解质溶液为强碱溶液，故总反应为2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O，其中通入O2的一极为电极的正极，发生的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，用总反应减去正极反应式可以得出负极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。(4)乙池电极反应为阴极：4Ag＋＋4e－=4Ag，阳极：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，其中OH－来源于水的电离，故总反应为4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))4Ag＋O2↑＋4HNO3。(5)根据化学方程式可以计算n(O2)＝n(Ag)/4＝[5.4g/(108g·mol－1)]/4＝mol，V(O2)＝mol×22.4L·mol－1＝0.28L;Mg2＋、Na＋不能在水溶液中电解析出金属单质，故A、C不可能；由于串联电路中通过的电子的物质的量相同，故丙池中若析出Ag，则乙、丙两池析出金属的质量相等，由于丙池析出金属的质量小于乙池，故D选项不可能；B选项中，转移n(e－)＝eq\fg,108g·mol－1)＝mol时，据电子守恒析出Cu：m(Cu)＝eq\fmol,2)×64g·mol－1＝1.6g，符合题意。21．(10分)某课外活动小组用如图所示装置进行实验，请回答下列问题：eq\x(导学号68732814)(1)若开始实验时开关K与a连接，则B极的电极反应式为__Fe－2e－=Fe2＋__。(2)若开始实验时开关K与b连接，则下列说法正确的是__②__(填序号)。①溶液中Na＋向A极移动②从A极逸出的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝③反应一段时间后向电解液中加适量盐酸可使其恢复到电解前的浓度(3)该小组运用工业上离子交换膜法制烧碱的原理，用如下图所示装置电解K2SO4溶液。①该电解槽的阳极反应式为__2H2O－4e－=O2↑＋4H＋(写4OH－－4e－=2H2O＋O2↑也可)__，通过阴离子交换膜的离子数__<__(填“>”“<”或“＝”)通过阳离子交换膜的离子数；②图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH，则a、b、c、d由小到大的顺序为__b<a<c<d__；③电解一段时间后，B口与C口产生气体的质量比为__8∶1__。解析：(1)开关K与a连接时，是原电池装置，B极是负极，电极反应式为：Fe－2e－=Fe2＋。(2)若K与b连接，是电解池装置，且A是阳极，B是阴极；阳离子向阴极移动；阳极是Cl－失电子生成Cl2，它能使湿润的淀粉KI试纸变蓝；阴极产生H2，故由阴、阳两极逸出的气体可知要使电解液恢复到电解前的浓度需通入HCl气体而非加入盐酸。(3)由图示加入物质可知，阳极是OH－失e－，阴极是H＋得e－，据电荷守恒，则通过阳离子交换膜的K＋数大于通过阴离子交换膜的SOeq\o\al(2－,4)数，故应填