第四章 电化学基础——单元检测题二（含解析）
文档属性
| 名称 | 第四章 电化学基础——单元检测题二（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 342.3KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2016-10-17 16:42:13 | ||
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文档简介
第四章 电化学基础——单元检测题二（含解析）
第I卷（选择题，共45分）
1．氢氧燃料电池已用于航天飞机。以稀硫酸溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下：
负极：2H2—4e—= 4H+；???正极： O2+4e—+4H+ =2H2O?
据此作出判断，下列说法中正确的是
A．O2在正极发生氧化反应
B．供电时的总反应为：2H2+O2＝2H2O
C．氢氧燃料电池是把电能转化为化学能
D．燃料电池的能量转化率可达100%
2．在理论上不能用于设计原电池的化学反应是（ ）
A．H2SO4+BaCl2==2HCl+BaSO4↓
B．2CH3CH2OH+3O22CO2+4H2O
C．4Fe(OH)2+2H2O+O2==4Fe(OH)3
D．3Cu+8HNO3==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
3．下图有关电化学的示意图正确的是
A B C D
4．铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O= Fe(OH)2+2Ni(OH)2
下列有关该电池的说法不正确的是（?）
A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe
B．电池放电时，负极反应为Fe+2OH－－2e－=Fe（OH）2
C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低
D．电池充电时，阳极反应为2Ni（OH）2+2OH－－2e－=Ni2O3+3H2O
5．下列关于铜电极的叙述正确的是???????????????????????????????????????????
A．铜一锌原电池中，铜是原电池的正极
B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极
C．在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阴极
D．电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极
6．右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，在电极a和b附近分别滴加石蕊溶液，通电后在a极收集到c mol气体，下列叙述正确的是( )
A．若两极均为石墨电极，则消耗水为2c mol
B．若两极均为铜电极，则消耗水为2c mol
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
7．pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH ＞a，则该电解质可能是 ( ）
A．NaOH B．H2SO4 C．AgNO3 D．Na2SO4
8．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2＋A．阳极发生还原反应，其电极反应式为：Ni2＋＋2e－ = Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量一定相等
C．电解后，电解槽底部的阳极泥中含有Cu和Pt
D．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
9．如下图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是( )
A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气
B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过
C．装置中发生反应的离子方程式为：2Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑
D．该装置是将电能转化为化学能
10．用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，若保持温度不变，则一段时间后（ ）
A．溶液的pH变大 B．c(Na+)与c (CO32－)的比值变大
C．溶液浓度变大，有晶体析出 D．溶液浓度不变，有晶体析出
11．如图两个电解槽中，A．B．C．D均为石墨电极。若电解过程中共有0.02 mol电子通过，下列叙述中正确的是( )
A．甲烧杯中A极上最多可析出铜1.28 g
B．甲烧杯中B极上电极反应式4OH－－4e－→2H2O+O2↑
C．乙烧杯中滴入酚酞试液，D极附近先变红
D．烧杯中C极上电极反应式为4H++4e－→2H2↑
12．用惰性电极电解物质的量浓度均为0.2 mol/L NaCl和CuSO4的混合液200 mL，经一段时间后，阴极上得到896 mL (标准状况下(的气体，则阳极收集到气体的体积为（标准状况、不考虑气体的溶解）
A( 672 mL B( 896 mL C( 1120 mL D( 1344mL
13．下列事实不能用电化学理论解释的是
A．轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块
B．铝片不用特殊方法保存
C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快
D．镀锌的铁比镀锡的铁耐用
14．据环保部门测定，我国一些大城市的酸雨pH=3.5。在酸雨季节铁制品极易腐蚀，则在其腐蚀中负极主要发生的反应是?
A．2H++2e－=H2↑ B．2H2O+O2+4e－=4OH－
C．Fe－2e－=Fe2+ D．4OH－－4e－=2H2O+O2↑
15．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），如图所示。导致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Fe 2+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+
第II卷（非选择题，共55分）
16．(6分)钢铁容易生锈的主要原因是因为钢铁在炼制过程中混有少量的碳杂质，在潮湿的空气中容易形成原电池，发生电化学腐蚀。
在空气酸度不大的环境中，其负极是 ，负极反应式为 ；
正极是 ，正极反应式为 。
17．（共7分）依据氧化还原反应：
2Ag+（aq） + Cu（s） = Cu2+（aq） + 2Ag（s）设计的原电池如图所示。请回答下列问题：
(1）电极X的材料是??????????? ；电解质溶液Y是??? ???????? ；
(2）银电极为电池的??????????? 极，发生的电极反应为???? ??????? ；
X电极上发生的电极反应为???????? ??? ；
(3）外电路中的电子是从????????? ?? 电极流向??????? ???? 电极（填电极材料名称）。
18．(10分)天然气(主要成分是甲烷)是一种清洁、高效的能源，现在许多城市家庭用于厨房使用的燃料已经由煤气(主要成分是H2和CO按体积比1︰1混合的气体混合物)换成了天然气；此外天然气也是很好的燃料电池的燃料，甲烷在燃料电池中的能量转换率可达到85%—90%。请回答下列问题：
(1）以甲烷、空气为反应物，KOH溶液作电解质溶液构成燃料电池，则负极反应式为：????????????。随着反应的不断进行溶液的pH???????(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2）如果以该燃料电池为电源、石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极反应式为：?????????????；如果电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L，溶液的pH为12，则理论上消耗甲烷在标准状况下的体积为：?????mL。
(3）将（2）中电解结束后的溶液取出，向其中加入含有Mg2+和Fe2+的溶液甲，Mg(OH)2和Fe(OH)2同时生成，已知Mg(OH)2和Fe(OH)2在该温度下的溶度积常数分别是2×10—11和8×10—16，则甲溶液中Mg2+和Fe2+的浓度之比为：??????????。
19．(10分)如下图所示装置中，b电极用金属M制成，a、c、d为石墨电极，接通电源，金属M沉积于b极，同时a、d电极上产生气泡。试回答：
(1）a为 极
(2）电解开始时，在B烧杯的中央滴几滴淀粉溶液，你能观察到的现象是 ；电解进行一段时间后，罩在c极上的试管中也收集到了气体，此时c极上的电极反应为： 。
(3）当d电极上收集到44.8 ml气体（标准状况）时停止电解，a极上放出了 ml气体，若b电极上沉积金属M的质量为0.432g，则此金属的摩尔质量为 g·moL－1。
20．(10分)下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
(1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。
据此回答问题：①电源的N端为 极；②电极b上发生的电极反应为 ；
③电极b上生成的气体在标准状况下的体积：
④电极c的质量变化是 g；
(2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？ 。
⑤电解前后各溶液的pH如何变化。（填增大，减小或不变）
甲溶液 ；乙溶液＿＿＿＿＿＿＿；丙溶液＿＿＿＿＿＿＿；
21．(12分)电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a，X、Y都是惰性电极，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
⑴若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两极各滴入几滴酚酞试液，则
①写出电解饱和NaCl溶液的化学方程式
②电解池中X极附近观察到的现象是 。
③Y电极上的电极反应式为 ，
检验该电极反应产物的方法是 。
⑵如果用电解法精炼铜，电解液a选用CuSO4溶液，则
①X电极的材料是 ，电极反应式为
②Y电极的材料是 ，电极反应式主要为
(说明：杂质发生的电极反应不必写出）
参考答案及解析
1．B
【解析】原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。据此可知，氢气在负极通入，氧气在正极通入，选项A不正确，B正确。原电池把化学能转化为电能，C不正确。燃料电池的能量转化率也达不到100%，D不正确，答案选B。
【解析】根据电池反应式可知，放电时正极为Ni2O3、负极为Fe，正极反应为：Ni2O3＋2e－＋3H2O=2Ni(OH)2＋2OH－，负极反应为Fe＋2OH－－2e－=Fe(OH)2 。则充电时阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－=Ni2O3＋3H2O，阴极反应为Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－，阴极附近溶液的PH增大。所以A、B、D均正确，C错误。
5．A
【解析】锌比铜活泼，锌是负极，铜是正极，A正确；粗铜精练时，粗铜做阳极，B不正确；在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极，C不正确；D不正确，应该用石墨做阳极，答案选A。
6．B
【解析】惰性电极电极硫酸钠溶液，则相当于电解水。a和电源的负极相连，作阴极，氢离子放电，生成氢气，所以消耗水是cmol，A不正确。如果是铜电极，则阳极铜失去电子，阴极还是氢离子放电生成氢气，方程式为Cu＋2H2OCu(OH)2＋H2↑，所以消耗水是2cmol，选项B正确。a极是阴极氢离子放电，则阴极周围溶液显碱性，溶液显蓝色。b极是阳极，溶液中OH－放电生成氧气，则阳极周围溶液显酸性，显红色，C、D都不正确。答案选B。
7．A
【解析】溶液的pH ＞a，说明电解之后溶液的碱性增强。惰性电极电解氢氧化钠，相当于电解水，碱性增强。电解硫酸，相当于电解水，溶液的酸性增强。电解硝酸银，生成硝酸，酸性增强。电解硫酸钠，相当于电解水，但溶液仍显中性，所以答案是A。
8．C
【解析】电解镍与电解精炼粗铜类似，应该是粗镍作阳极，纯镍作阴极，根据氧化性Fe2＋9．C
【解析】A、在电解池中，阳离子钠离子移向阴极，阴极氢离子放电生成氢气，即出口②处的物质是氢气，同时还有氢氧化钠生成；氯离子是阳极放电生成氯气，即装置中出口①处的物质是氯气，A正确；B、根据装置图可知，该离子交换膜只能让阳离子钠离子通过，不能让阴离子通过，B正确；C、电解原理方程式2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，因此选项C不正确；D、该装置是电解池，电能转化为化学能，D正确，答案选C。
10．D
【解析】用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，相当于电解水。溶剂减少，所以会有晶体析出。由于温度不变，所以溶液的浓度不变，所以选项D是正确的，其余都是错误的，答案选D。
11．C
【解析】根据装置图可知，A电极与电源的正极相连，作阳极溶液中的OH－放电生成氧气，选项A不正确；B电极是阴极，溶液中的铜离子得到电子，生成铜，选项B不正确；D电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电生成氢气，从而平衡阴极周围水的电离平衡，所以阴极周围溶液显碱性，选项C正确；C电极是阳极，溶液中的氯离子发生生成氯气，选项D不正确，答案选C。
【解析】在酸雨季节铁制品极易腐蚀，铁一般作为电池的负极被腐蚀，电解质溶液为酸，所以在其腐蚀中负极主要发生的反应是Fe－2e－=Fe2+，在正极发生的反应为2H++2e－=H2↑，故本题的答案选择C。
15．B
【解析】本题考察电化学内容中金属吸氧腐蚀的原理的分析。
液滴边缘O2多，在碳粒上发生正极反应O2＋2H2O＋4e－＝4OH－。液滴下的Fe在负极发生反应，Fe－2e－＝Fe2＋，为腐蚀区(a)。
A．错误。原电池中阴离子向负极移动，即Cl－由b区向a区迁移
B．正确。
C．错误。液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀。
D．错误。铁比Cu活泼，铜作正极，铁作负极，电极反应式为反应为：正极O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，负极Fe－2e－＝Fe2＋。
16．(6分) 铁(或Fe)；2Fe ＝ 2Fe2++4e－；碳(或C)；O2 + 2H2O + 4e－＝ 4OH－
【解析】考查钢铁的电化学腐蚀。
在钢铁的电化学腐蚀中，钢铁中的碳是正极，铁是负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式是2Fe ＝ 2Fe2++4e－；如果空气的酸度不大，则发生的是吸氧腐蚀，正极电极反应式是O2 + 2H2O + 4e－＝ 4OH－。
17．（1）Cu AgNO3（2）正极 Ag+ +e－＝Ag↓ Cu－2e－＝Cu2+
（3）铜 银
【解析】（1）由反应2Ag+（aq） + Cu（s） = Cu2+（aq） + 2Ag（s）可知，铜失去电子，Ag+得到电子，所以铜必须是负极，银是正极，即X为铜，Y是硝酸银溶液。
（2）银是正极，电极反应式为Ag+ +e－＝Ag↓。铜为负极，电极反应式为Cu－2e－＝Cu2+。
（3）在外电路中电子从负极流向正极，即从铜电极流向银电极。
（3）将（2）中电解结束后的溶液取出，向其中加入含有Mg2+和Fe2+的溶液甲，Mg(OH)2和Fe(OH)2同时生成，已知Mg(OH)2和Fe(OH)2在该温度下的溶度积常数分别是2×10—11和8×10—16，则甲溶液中Mg2+和Fe2+的浓度之比：
19．1.阳 2.在C处变蓝 4OH——4e—=2H2O+O2↑ 3. 22.4 108
【解析】（1）金属M沉积于b极上，说明b是阴极，则a是阳极。
（2）根据（1）可知d是阴极，溶液中的氢离子放电生成氢气。 c是阳极，溶液中的碘离子放电，生成碘单质，所以c处溶液便蓝色。当c极上的试管中也收集到了气体时，说明此时溶液中的OH－在c极上放电，反应式为4OH——4e—=2H2O+O2↑。
（3）d极收集到的是氢气，物质的量为0.002mol，转移电子是0.004mol。所以根据电子的得失守恒可知，a极产生氧气是22.4ml。硝酸盐中M的化合价是＋1价，所以生成金属M的物质的量是0.004nol，则相对原子质量是0.432÷0.004＝108。
20．（1）①正极 ②4OH－－4e－=2H2O + O2↑。 ③2.8L ④16g
(2)能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应。
⑤增大， 减小， 不变
【解析】（1）乙中c电极质量增加，说明c电极是阴极，则d电极是阳极，e是阴极，f是阳极。所以N是电源但正极，M是电源的负极，a是阴极，b是阳极，OH－放电，反应式为4OH－－4e－=2H2O + O2↑。丙中电解水，硫酸钾不变，所以电解后溶液酸质量是，因此被电解的水是100g－95.5g＝4.5g，物质的量是0.25mol，转移电子是0.25mol×2＝0.5mol。所以生成氧气是0.125mol，标准状况下的体积是0.125mol×22.4L＝2.8L。根据电子得失守恒可知，c电极析出铜是0.25mol，质量是0.25mol×64g/mol＝16g。
（2）铜全部析出后，溶液是硫酸溶液，所以继续通电，反应也就变为水的电解反应。甲相当于电解水，溶液浓度增大，pH增大。Y中有硫酸生成，pH减小，丙也是相当于电解水，浓度增大，但硫酸钾溶液显中性，所以pH不变。
第I卷（选择题，共45分）
1．氢氧燃料电池已用于航天飞机。以稀硫酸溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下：
负极：2H2—4e—= 4H+；???正极： O2+4e—+4H+ =2H2O?
据此作出判断，下列说法中正确的是
A．O2在正极发生氧化反应
B．供电时的总反应为：2H2+O2＝2H2O
C．氢氧燃料电池是把电能转化为化学能
D．燃料电池的能量转化率可达100%
2．在理论上不能用于设计原电池的化学反应是（ ）
A．H2SO4+BaCl2==2HCl+BaSO4↓
B．2CH3CH2OH+3O22CO2+4H2O
C．4Fe(OH)2+2H2O+O2==4Fe(OH)3
D．3Cu+8HNO3==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
3．下图有关电化学的示意图正确的是
A B C D
4．铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O= Fe(OH)2+2Ni(OH)2
下列有关该电池的说法不正确的是（?）
A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe
B．电池放电时，负极反应为Fe+2OH－－2e－=Fe（OH）2
C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低
D．电池充电时，阳极反应为2Ni（OH）2+2OH－－2e－=Ni2O3+3H2O
5．下列关于铜电极的叙述正确的是???????????????????????????????????????????
A．铜一锌原电池中，铜是原电池的正极
B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极
C．在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阴极
D．电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极
6．右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，在电极a和b附近分别滴加石蕊溶液，通电后在a极收集到c mol气体，下列叙述正确的是( )
A．若两极均为石墨电极，则消耗水为2c mol
B．若两极均为铜电极，则消耗水为2c mol
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
7．pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH ＞a，则该电解质可能是 ( ）
A．NaOH B．H2SO4 C．AgNO3 D．Na2SO4
8．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2＋
B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量一定相等
C．电解后，电解槽底部的阳极泥中含有Cu和Pt
D．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
9．如下图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是( )
A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气
B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过
C．装置中发生反应的离子方程式为：2Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑
D．该装置是将电能转化为化学能
10．用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，若保持温度不变，则一段时间后（ ）
A．溶液的pH变大 B．c(Na+)与c (CO32－)的比值变大
C．溶液浓度变大，有晶体析出 D．溶液浓度不变，有晶体析出
11．如图两个电解槽中，A．B．C．D均为石墨电极。若电解过程中共有0.02 mol电子通过，下列叙述中正确的是( )
A．甲烧杯中A极上最多可析出铜1.28 g
B．甲烧杯中B极上电极反应式4OH－－4e－→2H2O+O2↑
C．乙烧杯中滴入酚酞试液，D极附近先变红
D．烧杯中C极上电极反应式为4H++4e－→2H2↑
12．用惰性电极电解物质的量浓度均为0.2 mol/L NaCl和CuSO4的混合液200 mL，经一段时间后，阴极上得到896 mL (标准状况下(的气体，则阳极收集到气体的体积为（标准状况、不考虑气体的溶解）
A( 672 mL B( 896 mL C( 1120 mL D( 1344mL
13．下列事实不能用电化学理论解释的是
A．轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块
B．铝片不用特殊方法保存
C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快
D．镀锌的铁比镀锡的铁耐用
14．据环保部门测定，我国一些大城市的酸雨pH=3.5。在酸雨季节铁制品极易腐蚀，则在其腐蚀中负极主要发生的反应是?
A．2H++2e－=H2↑ B．2H2O+O2+4e－=4OH－
C．Fe－2e－=Fe2+ D．4OH－－4e－=2H2O+O2↑
15．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），如图所示。导致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Fe 2+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+
第II卷（非选择题，共55分）
16．(6分)钢铁容易生锈的主要原因是因为钢铁在炼制过程中混有少量的碳杂质，在潮湿的空气中容易形成原电池，发生电化学腐蚀。
在空气酸度不大的环境中，其负极是 ，负极反应式为 ；
正极是 ，正极反应式为 。
17．（共7分）依据氧化还原反应：
2Ag+（aq） + Cu（s） = Cu2+（aq） + 2Ag（s）设计的原电池如图所示。请回答下列问题：
(1）电极X的材料是??????????? ；电解质溶液Y是??? ???????? ；
(2）银电极为电池的??????????? 极，发生的电极反应为???? ??????? ；
X电极上发生的电极反应为???????? ??? ；
(3）外电路中的电子是从????????? ?? 电极流向??????? ???? 电极（填电极材料名称）。
18．(10分)天然气(主要成分是甲烷)是一种清洁、高效的能源，现在许多城市家庭用于厨房使用的燃料已经由煤气(主要成分是H2和CO按体积比1︰1混合的气体混合物)换成了天然气；此外天然气也是很好的燃料电池的燃料，甲烷在燃料电池中的能量转换率可达到85%—90%。请回答下列问题：
(1）以甲烷、空气为反应物，KOH溶液作电解质溶液构成燃料电池，则负极反应式为：????????????。随着反应的不断进行溶液的pH???????(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2）如果以该燃料电池为电源、石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极反应式为：?????????????；如果电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L，溶液的pH为12，则理论上消耗甲烷在标准状况下的体积为：?????mL。
(3）将（2）中电解结束后的溶液取出，向其中加入含有Mg2+和Fe2+的溶液甲，Mg(OH)2和Fe(OH)2同时生成，已知Mg(OH)2和Fe(OH)2在该温度下的溶度积常数分别是2×10—11和8×10—16，则甲溶液中Mg2+和Fe2+的浓度之比为：??????????。
19．(10分)如下图所示装置中，b电极用金属M制成，a、c、d为石墨电极，接通电源，金属M沉积于b极，同时a、d电极上产生气泡。试回答：
(1）a为 极
(2）电解开始时，在B烧杯的中央滴几滴淀粉溶液，你能观察到的现象是 ；电解进行一段时间后，罩在c极上的试管中也收集到了气体，此时c极上的电极反应为： 。
(3）当d电极上收集到44.8 ml气体（标准状况）时停止电解，a极上放出了 ml气体，若b电极上沉积金属M的质量为0.432g，则此金属的摩尔质量为 g·moL－1。
20．(10分)下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
(1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。
据此回答问题：①电源的N端为 极；②电极b上发生的电极反应为 ；
③电极b上生成的气体在标准状况下的体积：
④电极c的质量变化是 g；
(2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？ 。
⑤电解前后各溶液的pH如何变化。（填增大，减小或不变）
甲溶液 ；乙溶液＿＿＿＿＿＿＿；丙溶液＿＿＿＿＿＿＿；
21．(12分)电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a，X、Y都是惰性电极，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
⑴若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两极各滴入几滴酚酞试液，则
①写出电解饱和NaCl溶液的化学方程式
②电解池中X极附近观察到的现象是 。
③Y电极上的电极反应式为 ，
检验该电极反应产物的方法是 。
⑵如果用电解法精炼铜，电解液a选用CuSO4溶液，则
①X电极的材料是 ，电极反应式为
②Y电极的材料是 ，电极反应式主要为
(说明：杂质发生的电极反应不必写出）
参考答案及解析
1．B
【解析】原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。据此可知，氢气在负极通入，氧气在正极通入，选项A不正确，B正确。原电池把化学能转化为电能，C不正确。燃料电池的能量转化率也达不到100%，D不正确，答案选B。
【解析】根据电池反应式可知，放电时正极为Ni2O3、负极为Fe，正极反应为：Ni2O3＋2e－＋3H2O=2Ni(OH)2＋2OH－，负极反应为Fe＋2OH－－2e－=Fe(OH)2 。则充电时阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－=Ni2O3＋3H2O，阴极反应为Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－，阴极附近溶液的PH增大。所以A、B、D均正确，C错误。
5．A
【解析】锌比铜活泼，锌是负极，铜是正极，A正确；粗铜精练时，粗铜做阳极，B不正确；在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极，C不正确；D不正确，应该用石墨做阳极，答案选A。
6．B
【解析】惰性电极电极硫酸钠溶液，则相当于电解水。a和电源的负极相连，作阴极，氢离子放电，生成氢气，所以消耗水是cmol，A不正确。如果是铜电极，则阳极铜失去电子，阴极还是氢离子放电生成氢气，方程式为Cu＋2H2OCu(OH)2＋H2↑，所以消耗水是2cmol，选项B正确。a极是阴极氢离子放电，则阴极周围溶液显碱性，溶液显蓝色。b极是阳极，溶液中OH－放电生成氧气，则阳极周围溶液显酸性，显红色，C、D都不正确。答案选B。
7．A
【解析】溶液的pH ＞a，说明电解之后溶液的碱性增强。惰性电极电解氢氧化钠，相当于电解水，碱性增强。电解硫酸，相当于电解水，溶液的酸性增强。电解硝酸银，生成硝酸，酸性增强。电解硫酸钠，相当于电解水，但溶液仍显中性，所以答案是A。
8．C
【解析】电解镍与电解精炼粗铜类似，应该是粗镍作阳极，纯镍作阴极，根据氧化性Fe2＋
【解析】A、在电解池中，阳离子钠离子移向阴极，阴极氢离子放电生成氢气，即出口②处的物质是氢气，同时还有氢氧化钠生成；氯离子是阳极放电生成氯气，即装置中出口①处的物质是氯气，A正确；B、根据装置图可知，该离子交换膜只能让阳离子钠离子通过，不能让阴离子通过，B正确；C、电解原理方程式2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，因此选项C不正确；D、该装置是电解池，电能转化为化学能，D正确，答案选C。
10．D
【解析】用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，相当于电解水。溶剂减少，所以会有晶体析出。由于温度不变，所以溶液的浓度不变，所以选项D是正确的，其余都是错误的，答案选D。
11．C
【解析】根据装置图可知，A电极与电源的正极相连，作阳极溶液中的OH－放电生成氧气，选项A不正确；B电极是阴极，溶液中的铜离子得到电子，生成铜，选项B不正确；D电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电生成氢气，从而平衡阴极周围水的电离平衡，所以阴极周围溶液显碱性，选项C正确；C电极是阳极，溶液中的氯离子发生生成氯气，选项D不正确，答案选C。
【解析】在酸雨季节铁制品极易腐蚀，铁一般作为电池的负极被腐蚀，电解质溶液为酸，所以在其腐蚀中负极主要发生的反应是Fe－2e－=Fe2+，在正极发生的反应为2H++2e－=H2↑，故本题的答案选择C。
15．B
【解析】本题考察电化学内容中金属吸氧腐蚀的原理的分析。
液滴边缘O2多，在碳粒上发生正极反应O2＋2H2O＋4e－＝4OH－。液滴下的Fe在负极发生反应，Fe－2e－＝Fe2＋，为腐蚀区(a)。
A．错误。原电池中阴离子向负极移动，即Cl－由b区向a区迁移
B．正确。
C．错误。液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀。
D．错误。铁比Cu活泼，铜作正极，铁作负极，电极反应式为反应为：正极O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，负极Fe－2e－＝Fe2＋。
16．(6分) 铁(或Fe)；2Fe ＝ 2Fe2++4e－；碳(或C)；O2 + 2H2O + 4e－＝ 4OH－
【解析】考查钢铁的电化学腐蚀。
在钢铁的电化学腐蚀中，钢铁中的碳是正极，铁是负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式是2Fe ＝ 2Fe2++4e－；如果空气的酸度不大，则发生的是吸氧腐蚀，正极电极反应式是O2 + 2H2O + 4e－＝ 4OH－。
17．（1）Cu AgNO3（2）正极 Ag+ +e－＝Ag↓ Cu－2e－＝Cu2+
（3）铜 银
【解析】（1）由反应2Ag+（aq） + Cu（s） = Cu2+（aq） + 2Ag（s）可知，铜失去电子，Ag+得到电子，所以铜必须是负极，银是正极，即X为铜，Y是硝酸银溶液。
（2）银是正极，电极反应式为Ag+ +e－＝Ag↓。铜为负极，电极反应式为Cu－2e－＝Cu2+。
（3）在外电路中电子从负极流向正极，即从铜电极流向银电极。
（3）将（2）中电解结束后的溶液取出，向其中加入含有Mg2+和Fe2+的溶液甲，Mg(OH)2和Fe(OH)2同时生成，已知Mg(OH)2和Fe(OH)2在该温度下的溶度积常数分别是2×10—11和8×10—16，则甲溶液中Mg2+和Fe2+的浓度之比：
19．1.阳 2.在C处变蓝 4OH——4e—=2H2O+O2↑ 3. 22.4 108
【解析】（1）金属M沉积于b极上，说明b是阴极，则a是阳极。
（2）根据（1）可知d是阴极，溶液中的氢离子放电生成氢气。 c是阳极，溶液中的碘离子放电，生成碘单质，所以c处溶液便蓝色。当c极上的试管中也收集到了气体时，说明此时溶液中的OH－在c极上放电，反应式为4OH——4e—=2H2O+O2↑。
（3）d极收集到的是氢气，物质的量为0.002mol，转移电子是0.004mol。所以根据电子的得失守恒可知，a极产生氧气是22.4ml。硝酸盐中M的化合价是＋1价，所以生成金属M的物质的量是0.004nol，则相对原子质量是0.432÷0.004＝108。
20．（1）①正极 ②4OH－－4e－=2H2O + O2↑。 ③2.8L ④16g
(2)能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应。
⑤增大， 减小， 不变
【解析】（1）乙中c电极质量增加，说明c电极是阴极，则d电极是阳极，e是阴极，f是阳极。所以N是电源但正极，M是电源的负极，a是阴极，b是阳极，OH－放电，反应式为4OH－－4e－=2H2O + O2↑。丙中电解水，硫酸钾不变，所以电解后溶液酸质量是，因此被电解的水是100g－95.5g＝4.5g，物质的量是0.25mol，转移电子是0.25mol×2＝0.5mol。所以生成氧气是0.125mol，标准状况下的体积是0.125mol×22.4L＝2.8L。根据电子得失守恒可知，c电极析出铜是0.25mol，质量是0.25mol×64g/mol＝16g。
（2）铜全部析出后，溶液是硫酸溶液，所以继续通电，反应也就变为水的电解反应。甲相当于电解水，溶液浓度增大，pH增大。Y中有硫酸生成，pH减小，丙也是相当于电解水，浓度增大，但硫酸钾溶液显中性，所以pH不变。