课件69张PPT。成才之路·化学路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 · 选修4(化学反应原理) 知识网络·宏观掌控 专题突破·纵引横连 最新高考·名题诠释 章末综合检测
(90分钟，100分)
一、选择题(本题包括18个小题，每小题3分，共54分)
1．下列过程需要通电后才可以发生或进行的是( )
①电离 ②电泳 ③电解 ④电镀 ⑤电化学腐蚀
A．①② B．②③④
C．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。
答案：B
2．下列叙述中，正确的是( )
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．③④
C．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。
答案：B
3．下列说法不正确的是( )
A．充电电池充电时，发生电解反应；放电时，发生原电池反应
B．电镀时，应将镀层金属与电源正极相连
C．电解饱和NaCl溶液时，阳极上放出黄绿色气体的同时还产生大量的氢氧化钠
D．利用电化学原理保护金属主要有两种方法，分别是牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法
解析：二次电池放电时是原电池，充电时是电解池，所以A正确；电镀时镀层金属就应该和电源的正极相连构成阳极；C项中NaOH在阴极区生成，所以C错；D正确。
答案：C
4．在理论上不能用于设计成原电池的化学反应是( )
A. 4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH<0
B．CH3CH2OH(l)＋3O2(g)===2CO2 (g)＋3H2O(l) ΔH<0
C．Al(OH)3(s)＋NaOH(aq)===NaAlO2(aq)＋2H2O(l) ΔH<0
D．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH<0
解析：能设计成原电池的反应，应是自发的氧化还原反应。C项不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池。
答案：C
5．下列事实与电化学腐蚀无关的是( )
A．钢铁制品生锈后用盐酸处理
B．黄铜(Cu、Zn合金)制的铜锣不易产生铜绿
C．铜、铝电线一般不连接起来作导线
D．生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈
解析：B项中黄铜是铜锌合金，可以构成原电池，但铜没有锌活泼，被腐蚀的是锌而不是铜，所以不易产生铜绿，选项C中铝的活泼性比铜强，两者构成原电池；选项D中生铁是铁碳合金，可以构成原电池而使铁腐蚀生锈。
答案：A
6．(2013·南京二次调研)下列说法正确的是( )
A．氯碱工业中，烧碱在阳极区生成
B．电解熔融氯化铝制取金属铝
C．电镀时，用镀层金属作阳极
D．将钢闸门与外电源正极相连，可防止其腐蚀
解析：A选项，阳极是氯离子放电，生成氯气，阴极是氢离子放电生成氢气，同时生成氢氧化钠，A错误；B选项，金属铝的制取是电解熔融的氧化铝，B错误；C选项，电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，C正确；D选项，将钢闸门与外电源负极相连，是外接电源的阴极保护法，D错误。
答案：C
7．(2013·北京通州摸底)原电池与电解池在生活和生产中有着广泛应用。下列有关判断中错误的是( )
A．装置①研究的是金属的吸氧腐蚀，Fe上的反应为Fe－2e－===Fe2＋
B．装置②研究的是电解CuCl2溶液，它将电能转化为化学能
C．装置③研究的是电解饱和食盐水，电解过程中，B极上发生氧化反应
D．三个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应
解析：装置③B极为阴极，发生的是还原反应。
答案：C
8．(2013·上海八校联考)下列有关电化学装置完全正确的是( )
A．铁片镀锌 B．模拟吸氧腐蚀
C．铜－锌原电池 D．电解法制氯气
解析：本题考查电化学，考查考生对原电池和电解池装置的理解能力。难度中等。
A项，铁片镀锌时铁做阴极，锌做阳极，电解质溶液为含Zn2＋的溶液；B项，吸氧腐蚀的电解质溶液为中性或碱性；C项，铜－锌原电池中电解质溶液不能为ZnSO4溶液，可以是CuSO4或H2SO4溶液等；D项，电解食盐水制氯气时阳极为惰性电极。
答案：B
9．(2013·北京西城期末考试)用如图所示装置进行实验，下列叙述不正确的是( )
A．K与N连接时，铁被腐蚀
B．K与N连接时，石墨电极产生气泡
C．K与M连接时，一段时间后溶液的pH增大
D．K与M连接时，石墨电极反应：4OH－－4e－==2H2O＋O2↑
解析：本题考查原电池及电解池原理，考查考生对电化学原理的应用。难度中等。
A项，当K与N连接时，该装置为原电池，铁棒做负极，由于溶液为酸性，发生析氢腐蚀；B项，石墨棒为正极，析出氢气；C项，K与M连接时，该装置为电解池，铁棒做阴极，石墨棒为阳极，被电解的物质为HCl，由于H＋放电其浓度减小，溶液pH增大；D项，石墨棒上放电的为Cl－。
答案：D
10．(2013·湖北联考)电化学原理在生产生活中应用广泛，下列叙述不正确的是( )
A．在总反应为Zn＋2H＋,Zn2＋＋H2的原电池中，正极材料为石墨，稀HNO3做电解质溶液
B．如图：若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀
C．电解饱和食盐水一段时间后，可通入HCl气体使溶液复原(不考虑生成气体的反应)
D．铂做电极，以KOH溶液为电解质溶液的甲烷－空气燃料电池，放电时的负极反应式：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
解析：本题考查电化学知识，考查考生的观察能力与分析、推理能力。难度中等。
A项，若电解质溶液为稀硝酸，则电池反应中不会有氢气生成；B项，如图：若X为锌棒，开关K置于A或B处，Fe分别做电解池阴极或原电池正极，因此铁均被保护而减缓铁的腐蚀；C项，电解饱和食盐水时阴、阳两极分别放出等量的氢气、氯气，因此向电解后溶液中通入HCl气体可使溶液复原；D项，负极CH4氧化生成的CO2会继续与KOH溶液反应，因此放电时的负极反应式：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。
答案：A
11．(2013·唐山一模)下列叙述正确的是( )
A．铜、铁和FeCl3溶液形成的原电池，铜极放出氢气
B．电解硫酸钠溶液就是电解水，电解后溶液pH升高
C．铁锅生锈的正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应为：2H＋＋2e－===H2↑
解析：A选项，铜极发生反应Fe3＋＋e－===Fe2＋，错误；B选项，电解硫酸钠溶液就是电解水，电解后溶液pH不变，错误；D选项，工业上电解饱和食盐水的阳极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑，错误。
答案：C
12．根据下列事实：
(1)X＋Y2＋===X2＋＋Y；
(2)Z＋2H2O===Z(OH)2＋H2↑；
(3)Z2＋氧化性比X2＋弱；
(4)由Y、W电极组成的原电池，电极反应为：W2＋＋2e－===W，Y－2e－===Y2＋。可知X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是( )
A．X>Z>Y>W B．Z>W>X>Y
C．Z>X>Y>W D．Z>Y>X>W
解析：依据氧化还原反应规律，还原性：还原剂>还原产物。还原性：由题中(1)可知X>Y，由(3)可知Z>X，由(4)可知Y>W，故C项正确。
答案：C
13．如图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味的气体放出，符合这一情况的是( )
a极板
b极板
X电极
Z
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
解析：该装置为电解装置，a极板质量增加，说明a为阴极，X为负极，Y为正极，b为阳极。A项，a极板2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，符合题意。B项，a极板生成H2，质量不增加，不合题意。C项，X为正极，不合题意。D项，b极：2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2为黄绿色气体，不合题意。
答案：A
14．用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，下表中符合题意的一组是( )
X
Y
Z
W
A
C
Fe
NaCl
H2O
B
Pt
Cu
CuSO4
CuSO4溶液
C
C
C
H2SO4
H2O
D
Ag
Fe
AgNO3
AgNO3晶体
解析：A项，电解NaCl溶液生成H2和Cl2，显然加H2O不能恢复到电解前的状态，应通入适量HCl气体；B项，电解CuSO4溶液时n(SO)不变，加CuSO4溶液也不能复原；C项，电解H2SO4实质是电解水，再加适量水，可使H2SO4溶液复原；D项，Ag作阳极、Fe作阴极电解AgNO3溶液，实质是Fe上镀Ag，AgNO3溶液浓度不变，不需加AgNO3晶体。
答案：C
15．(2013·湖南十二校一模)空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是( )
A．当有0.1 mol电子转移时，a极产生标准状况下1.12 L O2
B．b极上发生的电极反应是：4H2O＋4e－,2H2↑＋4OH－
C．c极上发生还原反应，B中的H＋可以通过隔膜进入A
D．d极上发生的电极反应是：O2＋4H＋＋4e－,2H2O
解析：由图可知a为阴极、b为阳极、气体X为H2、气体Y为O2、c为正极、d为负极。正极、阴极发生还原反应，负极、阳极发生氧化反应，A项、B项、D项错误；在原电池中阳离子移向正极，C项正确。
答案：C
16．(2013·山东临沂期末)有关右图装置的叙述中，正确的是( )
A．若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为外接电源的阴极保护法
B．若X为碳棒，Y为饱和NaOH溶液，开关K置于N处，保持温度不变，则溶液的pH保持不变
C．若X为银棒，Y为硝酸银溶液，开关K置于N处，铁棒质量将增加，溶液中银离子浓度将减小
D．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铁电极移动
解析：A项：若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，该装置是原电池，锌作负极被腐蚀，铁被保护，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法，错误；B项，若X为碳棒，Y为饱和NaOH溶液，开关K置于N处，该装置是电解池。碳棒是阳极，铁棒是阴极，保持温度不变，电解后溶液的体积减小，氢氧化钠的浓度不变，则溶液的pH不变，正确；C项，若X为银棒，Y为硝酸银溶液，开关K置于N处，该装置是电镀池，铁棒质量将增加，但溶液中银离子浓度将不变，错误；D项，若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铁作负极被腐蚀。铜棒上铜离子得电子析出铜而使铜棒质量增加，此时外电路中的电子向铜电极移动，错误。
答案：B
17．(2013·洛阳模拟)碱性锌锰干电池是生活中应用最广泛的电池，下列说法中不正确的是( )
A．该电池正极反应式为：MnO2＋H2O＋e－==MnOOH＋OH－
B．电池工作时负极pH一定降低
C．用该电池作电源精炼铜，纯铜与锌连接
D．用该电池作电源电解硫酸铜溶液，负极溶解6.5 g锌，阴极一定析出6.4 g铜
解析：碱性锌锰干电池正极反应为：MnO2＋H2O＋e－,MnOOH＋OH－，负极反应为：Zn＋2OH－－2e－,Zn(OH)2，用该电池作电源电解硫酸铜溶液，负极溶解6.5 g锌，转移电子0.2 mol，如果溶液中铜离子的物质的量大于或等于0.1 mol，则析出铜6.4 g，如果小于0.1 mol，则析出铜小于6.4 g，D错误。
答案：D
18．(2013·沈阳质检)用石墨电极电解一定量的硫酸铜溶液，电解一段时间后，向电解液中加入0.1 mol碱式碳酸铜晶体(不含结晶水)，恰好使溶液恢复到电解前的浓度和pH。下列有关叙述错误的是( )
A．加入碱式碳酸铜发生的反应是Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4==2CuSO4＋CO2↑＋3H2O
B．电解过程发生的反应为：2H2O＋2CuSO4==2Cu＋2H2SO4＋O2↑
C．标准状况下，电解过程产生的气体体积约为5.6 L
D．电解过程中转移电子的物质的量为0.6 mol
解析：电解硫酸铜溶液起始时反应为：2CuSO4＋2H2O==2H2SO4＋O2↑＋2Cu，当溶质CuSO4被完全电解后，溶液转化为稀硫酸。再电解相当于电解水。故向电解后的溶液中加入碱式碳酸铜晶体后发生反应：Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4==2CuSO4＋CO2↑＋3H2O；利用加入碱式碳酸铜发生反应的方程式知电解过程中消耗0.3 mol H2O与0.2 mol CuSO4，电解0.2 mol CuSO4的同时有0.2 mol H2O参与电解，由此可知电解第二阶段一定有0.1 mol H2O被电解；结合前面分析可知，电解过程产生的气体为先电解CuSO4溶液时产生的氧气、后电解水时产生的氢气和氧气，故产生的气体在标况下的总体积为(0.1 mol＋0.1 mol×3/2)×22.4 L·mol－1＝5.6 L；电解过程中转移的电子为0.2 mol(CuSO4)×2＋0.1 mol(水)×2＝0.6 mol。
答案：B
二、非选择题(本题包括5小题，共46分)
19．(2012·试题调研)(8分)下图为以惰性电极进行电解的装置：
(1)写出A、B、C、D各电极上的电极反应式和反应方程式：
A：_____________________，
B：_____________________，
总反应方程式：_____________________；
C：_____________________，
D：_____________________，
总反应方程式：_____________________；
(2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比为_____________________。
解析：该题装置在串联的条件下进行电解。A、B、C、D分别发生如下反应：Cu2＋＋2e－===Cu；2Cl－－2e－===Cl2↑；2Ag＋＋2e－===2Ag；4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；由电子守恒可知在四个电极依次析出物质的物质的量之比为n(Cu)：n(Cl)2：n(Ag)：n(O2)＝2：2：4：1。
答案：(1)Cu2＋＋2e－===Cu 2Cl－－2e－===Cl2↑
CuCl2Cu＋Cl2↑ 2Ag＋＋2e－===2Ag
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
4AgNO3＋2H2O4Ag＋4HNO3＋O2↑
(2)2:2：4：1
20．(8分)请按要求回答下列问题。
(1)根据下图回答①②：
①打开K2，合并K1。
A电极可观察到的现象是_____________________；
B极的电极反应式为_____________________。
②打开K1，合并K2。
A电极可观察到的现象是_____________________；
B极的电极反应为_____________________。
(2)根据右图回答③④：
③将较纯净的CuSO4溶液放入右图所示的装置中进行电解，石墨电极上的电极反应式为_____________________
_____________________，
电解反应的离子方程式为_____________________
_____________________；
④实验完成后，铜电极增重a g，石墨电极产生标准状况下的气体体积________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＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，V(O2)＝××22.4 L＝ L。
答案：(1)①锌不断溶解 Cu2＋＋2e－===Cu
②电极表面有红色固体附着 Cu－2e－===Cu2＋
(2)③4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋
④
21．(2013·浙江杭州模拟)(12分)蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2。
(1)若此蓄电池放电时，该电池某一电极发生还原反应的物质是________(填序号)。
A．NiO2 B．Fe
C．Fe(OH)2 D．Ni(OH)2
(2)该电池放电时，正极附近溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)充电时该电池阳极的电极反应式：__________________________。
(4)用此蓄电池分别电解以下两种溶液，假如电路中转移了0.02 mol e－，且电解池的电极均为惰性电极，试回答下列问题。
①电解M(NO3)x溶液时某一电极增加了a g M，则金属M的相对原子质量为__________________(用含“a、x”的表达式表示)。
②电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL，阳极产生的气体在标准状况下的体积是________；将电解后的溶液加水稀释至1 L，此时溶液的pH＝________。
解析：(1)得到电子，化合价降低的反应是还原反应，原电池中正极得到电子，发生还原反应，负极失去电子，发生氧化反应，所以根据总的反应式可知，铁是负极，氧化镍是正极，答案选A。
(2)正极是氧化镍得到电子，生成氢氧化镍，电极反应式是NiO2＋2H2O－2e－,Ni(OH)2＋2OH－，所以该电池放电时，正极附近溶液的pH增大。
(3)充电相当于放电的逆反应，所以阳极电极反应式就是原电池中正极反应式的逆反应，即Ni(OH)2－2e－＋2OH－,NiO2＋2H2O。
(4)①根据硝酸盐的化学式可知，M的化合价是＋x价，失去0.02mol电子，所以M的相对原子质量是ax÷0.02＝50ax。
②阳极首先是氯离子放电生成氯气，然后是OH－放电生成氧气，氯离子的物质的量是0.01 mol，失去0.01 mol电子，所以OH－失去电子的物质的量是0.02 mol－0.01 mol＝0.01 mol，因此氯气是0.005 mol、氧气是0.002 5 mol，在标准状况下的体积是0.007 5 mol×22.4 L·mol－1＝0.168 L。阴极铜离子放电，失去0.01 mol×2＝0.02 mol电子，所以此时溶液中的氢离子不放电，因此反应中生成的氢离子的物质的量就是电解硫酸铜溶液时生成的氢离子，物质的量是0.01 mol，浓度是0.01 mol÷1 L＝0.01 mol·L－1，pH＝2。
答案：(1)A
(2)增大
(3)Ni(OH)2－2e－＋2OH－==NiO2＋2H2O
(4)①50xa ②168 mL(无单位不可) 2
22．(2013·郑州质检一)(8分)重铬酸钾又名红矾钾，是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料，采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)。制备装置如图所示(阳离子交换膜只允许阳离子透过)：
制备原理：2CrO(黄色)＋2H＋==Cr2O(橙色)＋H2O。
(1)通电后阳极室产生的现象为_____________________；
其电极反应式是_____________________。
(2)该制备过程总反应的离子方程式可表示为4CrO＋4H2O===2Cr2O＋4OH－＋2H2↑＋O2↑，若实验开始时在右室中加入38.8 g K2CrO4，t分钟后测得右室中K与Cr的物质的量之比为3∶2，则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为________；此时电路中转移电子的物质的量为________。
解析：本题考查电化学知识。难度较大。
(1)阳极发生氧化反应，溶液中氢氧根离子失去电子生成氧气和水。(2)直接设两物质的物质的量分别为x、y，则钾原子的物质的量为2x＋2y，铬原子物质的量为x＋2y，依据两原子个数比为3∶2，可求出两物质的物质的量之比为2∶1；根据铬酸钾的质量可求出铬原子总物质的量为0.2 mol，又t min后两物质的物质的量之比为2∶1，则铬酸钾为0.1 mol，重铬酸钾为0.05 mol，根据化学方程式可知，生成0.05 mol的重铬酸钾的反应中转移电子为0.05×2 mol。
答案：(1)阳极产生无色气体，溶液由黄色逐渐变为橙色 4OH－－4e－==O2↑＋2H2O(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)
(2)2∶1 0.1 mol
23．(2013·石家庄质检)(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：
(1)若开始实验时开关K与a连接，则B极的电极反应式为_____________________。
(2)若开始实验时开关K与b连接，则下列说法正确的是________(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_____________________，
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________；
③电解一段时间后，B口与C口产生气体的质量比为________。
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SO数，故应填“<”。电解后生成的硫酸和KOH溶液的浓度均比原来的大，则b
c，又因为碱溶液pH大于酸溶液pH，则：b答案：(1)Fe－2e－==Fe2＋ (2)② (3)①2H2O－4e－==O2↑＋4H＋(写4OH－－4e－==2H2O＋O2↑也可) < ②b