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第四章章末检测一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分,每小题只有一个选项符合题意)1.依据所学习的电化学学问,下列说法正确的是()A.酸雨后钢铁易发生析氢腐蚀、铁锅存留盐液时易发生吸氧腐蚀B.太阳能电池板的主要材料为二氧化硅C.水库的钢闸门与电源正极连接可实现电化学爱护D.智能手机常用的锂离子电池属于一次电池2.下列有关化学电源的说法中正确的是()A.化学电源只能将化学能转化为电能B.燃料电池能将全部化学能转化为电能C.二次电池又叫蓄电池,它放电后可再充电使活性物获得再生D.一次电池包括干电池和蓄电池3.我国每年由于金属腐蚀造成的经济损失格外严峻,金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。下列现象不能用电化学腐蚀来解释的是()A.生铁更简洁腐蚀B.马口铁(镀锡的铁)破损后很快生锈C.铜器皿在高温环境中变黑D.电工作业中若将铜、铝导线相连易消灭接触不良现象4.如图各烧杯中盛有海水,铁在其中会发生腐蚀。铁腐蚀的速率由快至慢的挨次为()A.②①③④B.②①④③C.④②①③D.②④①③5.关于下列各装置图的叙述错误的是()A.图①装置用于实现铁上镀铜,a极为铜,b极为铁B.图②装置中的X极若为负极,则该装置可实现粗铜的精炼C.图③装置中正极的电极反应式为:Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-D.图④装置中钢闸门应与外接电源的负极相连以实现外加电流的阴极爱护6.下列关于试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,铜片表面消灭气泡B.用锌片作负极,铜片作正极,在CuSO4溶液中,铜片质量增加C.把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面消灭一层铁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7.有M、N、P、E四种金属,已知:①M+N2+=N+M2+;②M、P用导线连接后放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡产生;③N、E用导线连接后放入E的硫酸盐溶液中,电极反应为E2++2e-=E、N-2e-=N2+。则四种金属的还原性由强到弱的挨次是()A.P、M、N、EB.E、N、M、PC.P、N、M、ED.E、P、M、N8.化学能与热能、电能等能相互转化。关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是()A.化学反应中能量变化的主要缘由是化学键的断裂B.铝热反应中,反应物的总能量比生成物的总能量低C.图Ⅰ所示的装置能将化学能转变为电能D.图Ⅱ所示的反应为放热反应9.某原电池总反应离子方程式为:2Fe3++Fe=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FeCl3溶液B.正极为C,负极为Fe,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液C.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液D.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为CuSO4溶液10.碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液,电池总反应为Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH。下列说法错误的是()A.电池工作时,锌失去电子B.电池正极的电极反应为2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极D.外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上削减6.5g11.氢氧燃料电池已用于航天飞机,以30%KOH溶液为电解质的这种电池在使用时的反应如下,总反应为:2H2+O2=2H2O。某极反应:2H2+4OH--4e-=4H2O。下列说法不正确的是()A.氢气通入负极,氧气通入正极B.氢氧燃料电池将氢气和氧气燃烧产生的热能全部转化为电能C.供电时的正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-D.产物为无污染的水,属于环境友好电池12.试验室可利用下列微生物电池将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]转化为无毒无害的物质并产生电能(M、N均为石墨电极)。有关该电池工作时的说法中错误的是()A.该电池在微生物作用下将化学能转化为电能B.负极的电极反应式为:H2N(CH2)2NH2-16e-+4H2O=2CO2↑+N2↑+16H+C.电池总反应为:H2N(CH2)2NH2+4O2=N2+2CO2+4H2OD.每消耗5.6LO2时,通过质子交换膜的质子数为NA13.近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂—铜空气燃料电池,该电池通过一种简单的铜腐蚀“现象”产生电力,其中放电过程为:2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH-。如图所示,下列说法不正确的是()A.放电时,Li+透过固体电解质向Cu极移动B.放电时,负极的电极反应式为Cu2O+H2O+2e-=2Cu+2OH-C.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2OD.整个反应过程中,铜相当于催化剂14.微生物电化同学产甲烷法是将电化学法和生物还原法有机结合,装置如图所示(左侧CH3COO-转化为CO2和H+,右侧CO2和H+转化为CH4)。有关说法正确的是()A.电源a为负极B.该技术能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的战略愿景C.外电路中每通过1mole-与a相连的电极将产生2.8LCO2D.b极上的电极反应为:CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O15.依据工业上离子交换膜法制烧碱的方法,可以用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。下列说法错误的是()A.该电解槽的阳极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑B.制得的氢氧化钾溶液从出口D导出C.通电开头后,阴极四周溶液pH增大D.若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池,则电池正极的电极反应式为O2+2H2O-4e-=4OH-二、非选择题(本题共5小题,共55分)16.(10分)如图为铜锌原电池的装置示意图,其中盐桥内装琼脂-饱和KCl溶液。请回答下列问题:(1)Zn电极为电池的________(填“正极”或“负极”)。(2)写出电极反应式:Zn电极:________________________;Cu电极:________________________。(3)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是________。(4)若保持原电池的总反应不变,下列替换不行行的是________(填字母)。A.用石墨替换Cu电极B.用NaCl溶液替换ZnSO4溶液C.用稀H2SO4代替CuSO4溶液(5)请选择适当的材料和试剂,将反应2Fe3++2I-=2Fe2++I2设计成一个原电池,请填写表格:设计思路负极负极材料________负极反应物________正极正极材料________正极反应物________电子导体________离子导体________在方框内画出简洁的装置示意图,并标明使用的材料和试剂。17.(12分)下图是某氢氧燃料电池的结构示意图,电解质为硫酸溶液。氢气在催化剂作用下供应质子(H+)和电子,电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应,电池总反应为2H2+O2=2H2O,完成下列问题:(1)通H2的极为电池的________极(填“正”或“负”)。(2)b极上的电极反应式为:________________________________________________________________________。(3)每转移0.1mole-,消耗H2的体积为________L(标准状况下)。(4)若将氢气换成二乙醚(C4H10O),将电解质溶液硫酸换成氢氧化钠溶液,去掉质子交换膜。①则a极的电极反应式为________________________________________________________________________。②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)氢氧燃料电池为环境友好电池。而传统电池生产企业排放的工业废水中常含有Cu2+等重金属离子,直接排放会造成污染,目前在工业废水处理过程中,依据沉淀转化的原理,常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子。室温下Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2·L-2,Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2。请用离子方程式说明上述除杂的原理________________________________________________________________________。18.(12分)如图是一个化学过程的示意图,回答下列问题:(1)甲池是________装置,电极B的名称是________。(2)甲装置中通入C3H8的电极反应________________________________________________________________________,丙装置中D极的产物是________(写化学式)。(3)一段时间,当乙池中产生112mL(标准状况下)气体时,均匀搅拌丙池,所得溶液在25℃时的pH=________。(已知:NaCl溶液足量,电解后溶液体积为200mL)。(4)若要使乙池恢复电解前的状态,应向乙池中加入________(写物质化学式)。19.(10分)某小组同学利用原电池装置探究物质的性质。资料显示:原电池装置中,负极反应物的还原性越强,或正极反应物的氧化性越强,原电池的电压越大。(1)同学们利用下表中装置进行试验并记录。装置编号电极A溶液B操作及现象ⅠFepH=2的H2SO4连接装置后,石墨表面产生无色气泡;电压表指针偏转ⅡCupH=2的H2SO4连接装置后,石墨表面无明显现象;电压表指针偏转,记录读数为a①同学们认为试验Ⅰ中铁主要发生了析氢腐蚀,其正极反应式是________________________________________________________________________。②针对试验Ⅱ现象:甲同学认为不行能发生析氢腐蚀,其推断依据是________________________________________________________________________;乙同学认为试验Ⅱ中应发生吸氧腐蚀,其正极的电极反应式是________________________________________________________________________。(2)同学们仍用上述装置并用Cu和石墨为电极连续试验,探究试验Ⅱ指针偏转缘由及影响O2氧化性因素。编号溶液B操作及现象Ⅲ经煮沸的pH=2的H2SO4溶液表面用煤油掩盖,连接装置后,电压表指针微微偏转,记录读数为bⅣpH=2的H2SO4在石墨一侧缓慢通入O2并连接装置,电压表指针偏转,记录读数为c;取出电极,向溶液中加入数滴浓Na2SO4溶液混合后,插入电极,保持O2通入,电压表读数仍为cⅤpH=12的NaOH在石墨一侧缓慢通入O2并连接装置,电压表指针偏转,记录读数为d①丙同学比较试验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的电压表读数为:c>a>b,请解释缘由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②丁同学对Ⅳ、Ⅴ进行比较,其目的是探究____________________对O2氧化性的影响;试验Ⅳ中加入Na2SO4溶液的目的是________________________________________________________________________。20.(11分)国家文物局在辽宁开展水下考古,搜寻、发觉并确认了甲午海战北洋水师沉舰——经远舰。已知:正常海水呈弱碱性。(1)经远舰在海底“沉睡”百年后,钢铁制成的舰体腐蚀严峻。舰体发生电化学腐蚀时,负极的电极反应式为________________________________________________________________________。(2)为了爱护文物,考古队员接受“牺牲阳极法”对舰船进行了处理。①下列说法不正确的是________。A.锌块发生氧化反应:Zn-2e-=Zn2+B.舰体有电子流入,可以有效减缓腐蚀C.若通过外加电源爱护舰体,应将舰体与电源正极相连D.地下钢铁管道用导线连接锌块与该种舰体爱护法原理相同②接受“牺牲阳极法”后,舰体上正极的电极反应式为________________________________________________________________________。(3)船上有些器皿是铜制品,表面有铜锈。①据了解铜锈的成分格外简单,主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈(形成了爱护层)和有害锈(使器物损坏程度逐步加剧,并不断集中),结构如图所示。下列说法正确的是________。A.疏松的Cu2(OH)3Cl属于有害锈B.Cu2(OH)2CO3既能溶于盐酸也能溶于氢氧化钠溶液C.青铜器表面涂一层食盐水可以做爱护层D.用HNO3溶液除锈可以爱护青铜器的艺术价值,做到“修旧如旧”②文献显示Cu2(OH)3Cl的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体),将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡,可以使CuCl转化犯难溶的Cu2(OH)2CO3反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(4)考古队员将舰船上的部分文物打捞出水后,实行脱盐、干燥等措施爱护文物。从电化学原理的角度分析“脱盐、干燥”的防腐原理:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第四章章末检测1.答案:A解析:酸雨后钢铁易发生析氢腐蚀、铁锅存留盐液时易发生吸氧腐蚀,A项正确;太阳能电池板的主要材料为Si,B项错误;水库的钢闸门与电源负极连接可实现电化学爱护,为外加电流法,C项错误;智能手机常用的锂离子电池属于二次电池,D项错误。2.答案:C解析:化学电源在工作时也会有少量热量产生,所以化学能会有一部分转化为热能,一部分转化为电能,故A错误;燃料电池在工作时,化学能部分转化为电能,部分转化为热能,故B错误;二次电池又叫蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生,以达到重复使用的目的,故C正确;干电池是一次电池,蓄电池能连续放电、充电,属于二次电池,故D错误。3.答案:C解析:生铁是碳铁合金,在有水的状况下,碳铁会形成原电池,发生吸氧腐蚀,A不符合题意;由于铁的金属性大于锡,当马口铁破损后,铁暴露出来,铁和锡形成原电池,铁做负极被氧化,从而发生生锈现象,B不符合题意;铜器皿在高温环境中和氧气反应生成氧化铜,是化学腐蚀,不是电化学腐蚀,C符合题意;铜和铝导线相连,会形成铝铜原电池,铝易失电子,做负极,加速铝的氧化,能用电化学解释,D不符合题意。4.答案:A解析:①中发生化学腐蚀,腐蚀速率较慢;②中Fe比Cu活泼,Fe为原电池负极,腐蚀速率较快;③中Zn比Fe活泼,Fe为原电池正极被爱护;④中Fe为电解池的阴极,被爱护,且爱护效果比③好,所以腐蚀速率由快至慢的挨次为②①③④;故选A。5.答案:B解析:由图可知,a为电镀池的阳极,若要实现铁上镀铜,则a极为铜、b极为铁,故A正确;精炼铜时,粗铜为精炼池的阳极,与直流电源的正极相连,则X极为直流电源的正极,故B错误;由图可知,氧化银在正极上得到电子发生还原反应生成银,电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-,故C正确;由图可知,该装置为外加电流法爱护钢闸门不被腐蚀,钢闸门与外接电源的负极相连做电解池的阴极,被爱护,故D正确。6.答案:C解析:把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,形成铜、铁、稀硫酸原电池,正极是金属铜,该电极上溶液中的氢离子得到电子产生氢气,A项正确;用锌片作负极,铜片作正极,在CuSO4溶液中,铜片上有金属铜单质析出,质量增加,B项正确;把铜片插入三氯化铁溶液中,铜和氯化铁反应生成氯化铜和氯化亚铁,铜的金属活动性不及铁,铜不能置换出铁,C项错误;把锌粒放入盛盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,锌置换出铜,所以形成了铜、锌、稀盐酸原电池,原电池反应可以加快反应速率,D项正确。7.答案:A解析:由①知,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,还原性:M>N;由②知,M为原电池正极,故还原性:P>M;由③知,N为原电池负极,故还原性:N>E。综上所述,还原性:P>M>N>E。故选A。8.答案:D解析:化学反应时断键要吸取能量,成键要放出能量,所以化学反应中能量变化的主要缘由是化学键的断裂与生成,故A错误;铝热反应是放热反应,反应物的总能量应大于生成物的总能量,故B错误;没有形成闭合回路,不能形成原电池,不能将化学能转化为电能,故C错误;图示中反应物的总能量大于生成物总能量,此反应是放热反应,故D正确。9.答案:D解析:依据2Fe3++Fe=3Fe2+知,铁易失电子而作负极,不如铁活泼的金属或导电的非金属作正极,可为Cu、Ag等,电解质溶液中铁离子的氧化性强,与负极发生自发的氧化还原反应,是能实现该反应的原电池,故A不选;铁与硝酸铁发生自发的氧化还原反应,是能实现该反应的原电池,故B不选;是活泼的铁与铁离子能发生自发的氧化还原反应,所以是能实现该反应的原电池,故C不选;电解质溶液是CuSO4溶液,是活泼的铁与铜离子发生自发的氧化还原反应,所以是不能实现该反应的原电池,故选D。10.答案:C解析:电池工作时,锌作负极,失去电子,发生氧化反应,A说法正确;电池正极MnO2得电子生成MnOOH,电极反应式为2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-,B说法正确;电池工作时,电子由负极通过外电路流向正极,C说法不正确;外电路中每通过0.2mol电子,理论上锌削减0.1mol,质量为6.5g,D说法正确。11.答案:B解析:氧气化合价降低为燃料电池的正极,燃料氢气化合价上升通入负极,A正确;氢氧燃料电池是将化学能转变为电能的装置,还会伴有热能等能量的释放,B错误;正极上是氧气得电子的还原反应,碱性环境下电极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-,C正确;氢氧燃料电池产物是水,对环境无污染,属于环境友好电池,D正确。12.答案:D解析:该电池是原电池,电池在微生物作用下将化学能转化为电能,A正确;负极上H2N(CH2)2NH2失去电子,发生氧化反应,产生N2、CO2,电极反应式为:H2N(CH2)2NH2-16e-+4H2O=2CO2↑+N2↑+16H+,B正确;乙二胺[H2N(CH2)2NH2]转化为无毒无害的物质,则碳生成CO2,氮元素转化为N2,所以电池总反应为:H2N(CH2)2NH2+4O2=N2+2CO2+4H2O,C正确;状况不知,无法由气体的体积求物质的量,所以无法求通过质子交换膜的质子数,D错误。13.答案:B解析:放电时,阳离子向正极移动,则Li+透过固体电解质向Cu极移动,A正确;放电时,锂失去电子为负极,负极的电极反应式为Li-e-=Li+,B错误;通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O,C正确;通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O,放电时Cu2O转化为Cu,则整个反应过程中,铜相当于催化剂,D正确。14.答案:D解析:电解池中,与电源正极相连的电极是阳极,阳极上失去电子发生氧化反应,左侧电极上CH3COO-转化为CO2和H+,发生氧化反应,左侧为阳极,与电源负极相连的电极是阴极,阴极上氧化剂得到电子发生还原反应,右侧CO2和H+转化为CH4,为还原反应,右侧为阴极。据分析,左侧电极为阳极,则电源a为正极,A错误;电化学反应时,电极上电子数守恒,则有左侧CH3COO-~8e-~2CO2,右侧有CO2~8e-~CH4,二氧化碳不能零排放,B错误;不知道气体是否处于标准状况,则难以计算与a相连的电极将产生的CO2的体积,C错误;右侧为阴极区,b电极上发生还原反应,结合图示信息可知,电极反应为:CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O,D正确。15.答案:D解析:左边电极连接电源正极,为电解槽的阳极,其电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑,A正确;右边电极是电解槽的阴极,阴极上水电离产生的氢离子得到电子变为氢气逸出,剩余氢氧根离子,溶液中的K+穿过阳离子交换膜进入到阴极室与OH-结合生成KOH溶液从出口D导出,B正确;依据B选项分析,通电开头后,阴极生成KOH,使四周溶液pH增大,C正确;若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池,则电池正极是O2得到电子发生还原反应,故正极的电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,D错误。16.答案:(1)负极(2)Zn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu(3)K+(4)C(5)石墨KI溶液石墨FeCl3溶液导线盐桥17.答案:(1)负(2)O2+4H++4e-=2H2O(3)1.12L(4)C4H10O-24e-+32OH-=4COeq\o\al(2-,3)+21H2O减小(5)FeS(s)+Cu2+(aq)⇌CuS(s)+Fe2+(aq)解析:(1)电池总反应为2H2+O2=2H2O中氢气发生氧化反应,因此通H2的极为电池的负极;(2)b极为正极,正极上氧气得到电子发生还原反应生成水,电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O;(3)2H2+O2=2H2O反应中转移4个电子,因此每转移0.1mol电子,消耗H20.05mol,在标准状况下的体积为0.05mol×22.4L·mol-1=1.12L;(4)①若将氢气换成二乙醚(C4H10O),a极仍为负极,将电解质溶液硫酸换成氢氧化钠溶液,负极上二乙醚失去电子生成碳酸根离子和水,电极反应式为C4H10O-24e-+32OH-=4COeq\o\al(2-,3)+21H2O;②二乙醚与氧气反应生成的二氧化碳会消耗溶液中的氢氧化钠,溶液的碱性减弱,因此电池工作一段时间后电解质溶液的pH减小;(5)室温下Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2·L-2,Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2,说明CuS的溶解度小于FeS,因此利用沉淀的转化原理,用FeS等难溶物质作为沉淀剂可以除去Cu2+等离子,反应的离子方程式为FeS(s)+Cu2+(aq)⇌CuS(s)+Fe2+(aq)。18.答案:(1)原电池阴极(2)C3H8+26OH--20e-=3COeq\o\al(2-,3)+17H2OH2、NaOH(3)13(4)Ag2O解析:(1)甲池为原电池,是化学能转化为电能的装置,乙池为电解池,其中B电极连接电源的负极,作阴极;(2)燃料C3H8在负极上失电子,碱性条件下反应生成COeq\o\al(2-,3),所以甲装置中通入C3H8的电极反应式为:C3H8+26OH--20e-=3COeq\o\al(2-,3)+17H2O。丙装置中C电极为阳极,溶液中Cl-失去电子变为Cl2;D极为阴极,电极上水电离产生的H+放电生成H2,溶液中有OH-,所以D电极的产物是H2和NaOH;(3)乙装置中A(石墨)电极为阳极,发生反应:2H2O-4e-=O2↑+4H+,B(Ag)的电极为银离子得电子,其电极反应式为:Ag++e-=Ag。n(O2)=eq\f(V,Vm)=eq\f(0.112L,22.4L·mol-1)=0.005mol,依据电极反应式可知:每反应产生1molO2,转移4mol电子,则反应产生0.005mol氧气时,转移电子的物质的量n(e-)=4n(O2)=0.02mol。丙池电解反应方程式为:2NaCl+2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH+H2↑+Cl2↑,依据方程式可知:每反应转移2mol电子,反应产生2molNaOH,由于在同一闭合回路中电子转移数目相等,所以转移0.02mol电子时,丙池反应产生NaOH的物质的量n(NaOH)=n(e-)=0.02mol,NaCl溶液足量,电解后溶液体积为200mL,所以反应后c(NaOH)=eq\f(0.02mol,0.2L)=0.1mol·L-1,c(H+)=eq\f(10-14,0.1)mol·L-1=10-13mol·L-1,所以溶液pH=13;(4)对于乙池,总反应方程式为:4AgNO3+2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))4Ag+O2↑+4HNO3,由于电解生成的Ag和O2从溶液中分别出去,所以要使乙池恢复电解前的状态,应向乙池中加入二者的化合物,即加入Ag2O。19.答案:(1)2H++2e-=H2↑在金属活动性挨次中,Cu在H后,Cu不能置换出H2O2+4H++4e-=2H2O(2)O2浓度越大,其氧化性越强,使电压值增大溶液的酸碱性排解溶液中的Na+(或SOeq\o\al(2-,4))对试验的可能干扰

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