2013~2014学年度第一学期高二化学单元检测试卷
第四章 电化学基础
(考查范围:电解池 金属的电化学腐蚀与防护)
学校 班级 姓名 考号 得分
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N14 O 16 S 32
一、选择题(本题包括10个小题,每小题5分,共50分)
1.下列关于金属腐蚀的说法正确的是
A.金属在潮湿的空气中腐蚀的实质是:
M+nH2O===M(OH)n+n/2H2↑
B.金属的化学腐蚀的实质是:M-ne-===Mn+,电子直接转移给还原剂
C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行
D.在潮湿的中性环境中金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
2.依据下列甲、乙、丙三图,判断下列叙述不正确的是
A.甲是原电池,乙是电镀装置 B.甲、乙装置中,锌极上均发生氧化反应
C.乙、丙装置中,阳极均发生氧化反应而溶解 D.乙、丙装置中,c(Cu2+)基本不变
3.用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液,一段时间后,向剩余电解质溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前的浓度的是
A.AgNO3 B.Na2SO4 C.CuCl2 D.HCl
4.将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如右图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是
A.液滴中的Cl-由a区向b区迁移
B.液滴边缘是正极区,发生的电极反应为:O2+2H2O+4e-===4OH-
C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀,生成的Fe2+由a区向b区迁移,与b区的OH-形成Fe(OH)2,进一步氧化、脱水形成铁锈
D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板,在铜铁接触处滴加NaCl溶液,则负极发生的电极反应为:Cu-2e-===Cu2+
5.以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌,下列说法正确的是
A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池,电镀过程是该原电池的充电过程
B.因部分电能转化为热能,电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C.电镀时保持电流恒定,升高温度不改变电解反应速率
D.镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用
6.铜锌原电池(如下图)工作时,下列叙述正确的是
A.正极反应为:Zn-2e-===Zn2+
B.电池反应为:Zn+Cu2+===Zn2++Cu
C.在外电路中,电子从正极流向负极
D.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
7.某碱性蓄电池在充电和放电时发生的反应为:Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2,下列说法中正确的是
A.放电时,负极上发生反应的物质是Fe
B.放电时,正极反应是:NiO2+2e-+2H+===Ni(OH)2
C.充电时,阴极反应是:Ni(OH)2-2e-+2OH-===NiO2+2H2O
D.充电时,阳极附近pH增大
8.用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极上增重a g时,在阳极上同时产生b L氧气(标准状况),从而可推知M的相对原子质量为
A. B. C. D.
9.用惰性电极进行下列电解,有关说法正确的是
①电解稀硫酸 ②电解CuSO4溶液 ③电解KOH溶液 ④电解NaCl溶液
A.电解进行一段时间后四份溶液的pH均增大
B.②中电解一段时间后,向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢复电解前的情况
C.③中阳极消耗OH-,故溶液浓度变小
D.④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为2∶1
10.用下图Ⅰ所示装置通电10分钟后,去掉直流电源,连接成图Ⅱ所示装置,可观察到U形管左端铁电极表面析出白色胶状物质,U形管右端液面上升。下列说法正确的是
A.同温、同压下,装置Ⅰ中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多
B.用装置Ⅱ进行实验时铁电极的电极反应为:Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2
C.用装置Ⅱ进行实验时石墨电极的电极反应为:2H++2e-===H2↑
D.装置Ⅰ通电10分钟后铁电极周围溶液pH降低
选择题答题栏
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
选项
二、非选择题(本题共5个小题,共50分)
11.(12分)(2012·山东高考)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:
(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的___________吸收。
A.浓H2SO4 B.稀HNO3
C.NaOH溶液 D.氨水
(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明溶液中存在________(填离子符号),检验溶液中还存在Fe2+的方法是__________________________________________________
____________________________________________________________(注明试剂、现象)。
(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为__________________________________________________。
(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是_____________。
A.电能全部转化为化学能 B.粗铜接电源正极,发生氧化反应
C.溶液中Cu2+向阳极移动 D.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
(5)利用反应2Cu+O2+2H2SO4===2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为__________________________________________________。
12.(12分)如图为相互串联的甲、乙两个电解池,X、Y为直流电源的两个电极。电解过程中,发现石墨电极附近先变红。请回答:
(1)电源X极为______极(填“正”或“负”),乙池中Pt电极上的电极反应式为___________________________________。
(2)甲池若为电解精炼铜的装置,其阴极增重12.8 g,则乙池中阴极上放出的气体在标准状况下的体积为___________,电路中通过的电子为___________mol。
(3)若乙池剩余溶液的体积仍为400 mL,则电解后所得溶液c(OH-)=___________________。
13.(12分)请从右图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水的实验,要求测定产生氢气的体积(大于25 mL),并检验氯气的氧化性。
(1)A极发生的电极反应式是:
_______________________________________,
B极发生的电极反应式是:
_______________________________________。
电解饱和食盐水的化学方程式
_______________________________________。
(2)电源、电流表与A、B两极的正确连接顺序为:L→( )→( )→( )→( )→M。
(3)设计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)在实验中,盛有KI淀粉溶液的容器中发生反应的离子方程式为______________________________。
(5)已知饱和食盐水50 mL,某时刻测得H2体积为5.6 mL(标准状况)。此时溶液pH约为__________。
14.(14分)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法:保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉积下来,具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层,刮去(或撇掉)浮渣层,即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水,设计装置如上图所示:
(1)实验时若污水中离子浓度较小,导电能力较差,产生气泡速率缓慢,无法使悬浮物形成浮渣。此时,应向污水中加入适量的_________。
a.H2SO4 B.BaSO4 c.Na2SO4 D.NaOH e.CH3CH2OH
(2)电解池阳极的电极反应分别是①_________________________________________________;
②4OH--4e-===2H2O+O2↑。
(3)电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是__________________________。
(4)熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,以CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料为电极。
已知负极的电极反应是CH4+4CO-8e-===5CO2+2H2O。
①正极的电极反应是__________________________________________________。
②为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环。则A物质的化学式是__________________。
(5)实验过程中,若在阴极产生44.8 L(标准状况)气体,则熔融盐燃料电池消耗CH4____L(标准状况)。
答案详解
1.解析:金属在潮湿的空气中发生的如果是吸氧腐蚀,则不生成氢气。金属发生化学腐蚀时,电子直接转移给氧化剂。金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行。
答案:D
2.解析:甲为铜锌原电池,乙为在Zn片上镀铜的电镀池,丙为电解精炼铜。
答案:B
3.解析:既然电解一段时间后,向剩余溶液中加水,就能使溶液恢复到电解前的浓度,这说明电解过程中消耗的是水,那么,在两个电极上放电的离子分别是H+和OH-,即溶液中阳离子的放电能力只能小于H+;溶液中阴离子的放电能力也只能小于OH-。常见的这样的物质有强碱、含氧酸和强碱对应的最高价含氧酸盐。
答案:B
4.
5.解析:本题考查电镀,意在考查考生对电镀原理的理解和应用能力。未通电前,题述装置不能构成原电池,A项错误;锌的析出量与通过的电量成正比,B错误;电镀时电解反应速率只与电流大小有关,与温度无关,C项正确;镀锌层破损后,会形成铁锌原电池,铁作正极,得到保护,D项错误。
答案:C
6.解析:Zn是负极,故A错;电池总反应和没有形成原电池的氧化还原反应相同,故B正确;根据闭合回路的电流方向,在外电路中,电子由负极流向正极,故C错;在溶液中,阳离子往正极移动,故D错。
答案:B
7.解析:放电时发生原电池反应,则Fe作负极,NiO2作正极,负极反应式为Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2,正极反应式为NiO2+2e-+2H2O===Ni(OH)2+2OH-;充电时为电解池反应,阳极为Ni(OH)2,阴极为Fe(OH)2,阳极反应式为Ni(OH)2+2OH--2e-===NiO2+2H2O,阴极反应式为Fe(OH)2+2e-===Fe+2OH-,阳极区溶液pH减小,阴极区溶液pH增大。
答案:A
8.解析:根据电解规律列出物质间的关系式,设M的相对原子质量为Mr。
Mx+~xe-~O2
Mr g 22.4· L
a g b L
=
解得Mr==
答案:C
9.解析:依据惰性电极电解规律,可知①为电解水型,②为放O2生酸型,③为电解水型,④为放H2生碱型。
答案:B
10.
11.(12分)
解析:(1)焙烧时冰铜中的硫元素转化为SO2,所以气体A为SO2,应用碱液吸收SO2。
(2)滴加KSCN溶液变红色说明溶液中含有Fe3+,用KMnO4溶液检验含有Fe3+的溶液中的Fe2+。
(3)高温下泡铜中的Cu2O与Al发生置换反应。
(4)电解精炼粗铜,粗铜接电源的正极,作阳极,发生氧化反应,B对;电解时电解质溶液中的阳离子(Cu2+)向阴极移动,C错;阳极上比Cu活泼的Al、Zn优先失电子变成离子进入电解质溶液,而比Cu不活泼的Ag、Pt、Au则不能参与电极反应,以单质的形式沉积在阳极下方形成阳极泥,D对;电解时有一小部分电能转化为热能,A错。
(5)电池反应的总方程式为2Cu+O2+4H+===2Cu2++2H2O,负极电极反应式为2Cu-4e-===2Cu2+,将电池反应的总方程式与负极电极反应式相减得正极电极反应式:4H++O2+4e-===2H2O。
答案:(1)C、D (2)Fe3+ 取少量溶液,滴加KMnO4溶液,KMnO4褪色 (3)3Cu2O+2AlAl2O3+6Cu
(4)B、D (5)4H++O2+4e-===2H2O
12.(12分)
解析:(1)由题意得X极为正极,Pt电极为电解池的阳极,电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑。
(2)甲池的阴极电极反应式:Cu2++2e-===Cu。
乙池的阴极电极反应式:2H++2e-===H2↑
由电子守恒得:
Cu ~ 2e- ~ H2
64 g 2 mol 22.4 L
12.8 g n(e-) V(H2)
则:n(e-)=0.4 mol,V(H2)=4.48 L
(3)乙池发生反应:
2Cl-+2H2O2OH-+ H2↑+Cl2↑
2 22.4 L
n(OH)- 4.48 L
n (OH-)=0.4 mol
电解后所得溶液c(OH-)=1 mol·L-1
答案:(1)正 2Cl--2e-===Cl2↑
(2)4.48 L 0.4 (3)1 mol·L-1
13.(12分)
解析:(1)要达到电解食盐水的目的,则电解池中铁棒必须接上电源的负极而成为阴极,碳棒则接上电源的正极而成为阳极,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:H←F←G←A,B→D→E→C,相应装置的作用:
(5)2NaOH ~ H2
2 mol 22.4 L
5.0×10-4 mol 5.6×10-3 L
c(OH-)=(5.0×10-4 mol)÷(50×10-3 L)=10-2 mol/L,
c(H+)==10-12 mol/L,
pH=-lg10-12=12。
答案:(1)2H++2e-===H2↑ 2Cl--2e-===Cl2↑
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
(2)A B J K (3)H F G D E C
(4)Cl2+2I-===2Cl-+I2 (5)12
14.(14分)
解析:(1)通过电解生成Fe(OH)3沉淀,不能加酸,a项不符合;BaSO4难溶于水,b项不符合;Na2SO4对电解产物没有影响,可以增强导电能力,故c项符合;保持污水的pH在5.0~6.0之间,NaOH显然不符合;CH3CH2OH为非电解质,导电能力差,e项不符合;故答案为c。(2)燃料电池中,通入CH4的一极为负极,通入空气的一极为正极,故烧杯中铁为阳极,电极反应为:Fe-2e-===Fe2+。(3)电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是4Fe2++10H2O+O2===4Fe(OH)3↓+8H+。(4)①已知负极的电极反应是CH4+4CO-8e-===5CO2+2H2O,而总的反应方程式为CH4+2O2===CO2+2H2O,用总反应方程式减去负极的电极反应式得正极的电极反应式,为O2+2CO2+4e-===2CO。②根据电极反应,A物质的化学式是CO2。(5)阴极电极反应为:2H++2e-===H2↑,产生44.8 L(标准状况)气体,转移4 mol e-;根据CH4+4CO-8e-===5CO2+2H2O知,熔融盐燃料电池消耗CH4 11.2 L。