第四章 电化学基础——单元检测题三(含解析)
第I卷(选择题,共45分)
1.下列描述中,不符合生产实际的是
A.电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极
B.电解法精炼粗铜,用纯铜作阴极
C.电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作阴极
D.在镀件上电镀锌,用锌作阳极
2.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )
A.纯银器表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗
B.当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作用
C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
3.下列化学电池中,属于绿色电池的是
A.铅蓄电池 B.锌锰电池 C.镍镉电池 D.氢氧燃料电池
4.下列拟采用的金属防腐措施,不正确的是?
A.给金属衣架或电线外面包上一层塑料层
B.给自行车钢圈镀上一层金属铬
C.在铁船身上镶嵌金属铜
D.给铁栅栏表面涂上一层油漆
5.下列说法正确的是
A. 加大煤燃烧时与空气的接触面积,是为了获得更多的能量
B. 钢铁易生锈被腐蚀,而铝、银等金属不容易被腐蚀,是因为铁的活泼性强
C. 氢氧燃料电池把氢气和氧气燃烧放出的热能转化为电能
D. 在实验室使用大理石与稀盐酸反应制取CO2,是为了控制CO2生成的速率
6.X、Y、Z、M代表四种金属元素,金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时,X溶解,Z极上有氢气放出;若电解Y2+和Z2+共存的溶液时,Y先析出;又知M2+的氧化性强于Y2+。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为( )
A.X>Z>Y>M B.X>Y>Z>M C.M>Z>X>Y D.X>Z>M>Y
7.一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入C4H10气体,电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2—。下列对该燃料电池说法正确的是( )
A.在熔融电解质中,O2—由负极向正极
B.电池工作时,消耗1mol C4H10最多转移16mol e—
C.通入空气的一极是正极,电极反应式为:O2+4e—=2O2—
D.通入丁烷的一极为正极;电极反应式为:C4H10+13O2—+26e—=4CO2+5H2O
8.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
9.串联电路中四个电解池分别装有0.5 mol·L-1的下列溶液,用惰性电极电解,电解一段时间后,pH最小的是
A.KNO3溶液 B.NaCl溶液 C.AgNO3溶液 D.CuCl2溶液
10.目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。右图所示为离子交换膜法电解原理示意图。下列有关说法错误的是
A.位于电解槽中央的为阳离子交换膜
B.电解槽的阳极由碳钢网制成,阴极用金属钛网
C.电解槽的阴极产物是H2和NaOH溶液
D.进入阳极室的是精制饱和食盐水
11.人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O制备化学原料.下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图,下列说法不正确的是??(????)??
?
A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程
B.催化剂a表面发生氧化反应,有O2产生
C.催化剂a附近酸性减弱,催化剂b附近酸性增强
D.催化剂b表面的反应是CO2 +2H++2e一=HCOOH
12.如下图所示是根据图甲的电解池进行电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的函数图象(各电解池都用石墨作电极,不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响),这个量x是表示( )
A.各电解池析出气体的体积 B.各电解池阳极质量的增加量
C.各电解池阴极质量的增加量 D.各电极上放电的离子总数
13.关于如图所示装置的叙述,正确的是
A.铜是阳极,铜片上有气泡产生
B.铜片质量逐渐减少
C.电流从锌片经导线流向铜片
D.铜离子在铜片表面被还原
14.下图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是
A.a为负极、b为正极 B.a为阳极、b为阴极
C.电解过程中,d电极质量增加 D.电解过程中,氯离子浓度不变
15.如下图所示,各烧杯中盛有海水,铁(含杂质C)在其中被腐蚀由快到慢的顺序为
A.②①③④⑤⑥
B.⑤④③①②⑥
C.⑤④②①③⑥
D.⑤③②④①⑥
第II卷(非选择题,共55分)
16.(6分)如图所示装置,X、Y为电源的两极,a、b均为石墨电极,c为铜电极,d为铁电极,A槽中盛装稀硫酸,B槽中盛装CuSO4溶液。通电一段时间后,发现d电极上覆盖一层红色物质。
根据以上实验事实,回答下列问题:
(1)c极的电极反应式为 ?????????????????????????????;
(2)A槽中发生反应的化学方程式为??????????????????;
(3)A槽中溶液的pH???????(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)B槽中溶液的pH???????(填“变大”、“变小”或“不变”)。
17.(8分)如图所示,水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:
(1)铁钉在逐渐生绣。
(2)若试管内液面上升,发生 腐蚀,电极反应:
负极: ,正极: 。
(3)若试管内液面下降,则原溶液呈 性,发生的电极反应:
正极: 。
18.(16分)铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极是惰性材料,电池总反应式为:Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O。请回答下列问题:
(1)、放电时:正极的电极反应式是________________;正极区PH值将________(填“变大”“变小”“不变”);电解液中H2SO4的浓度将变________;当外电路通过1mol电子时,理论上负极板的质量增加________g。
(2)、在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按图连接,电解一段时间后,则在A电极上生成________,B电极上生成________,此时铅蓄电池的正负极的极性将________。
(3)、某同学用碳棒、铜棒和稀硫酸为原材料,实现了在通常条件下不能发生的反应:
Cu+H2SO4(稀)=CuSO4+H2↑。
请在方框中画出能够实现这一反应的装置图。
19.(18分)按要求书写下列热化学方程式
(1)N2(g)和H2(g)反应生成1molNH3(g)放出46.1KJ热量
(2)航天领域使用氢氧燃烧电池有酸式和碱式两种,它们放电时的总反应可以表示为2H2 + O2 =2H2O,酸式氢氧燃烧电池的电解池是酸。其负极反应可以表示为2H2-4e-=4H+,则其正极反应可以表示为; ;碱式氢氧燃烧电池的电解质是碱,其正极反应可以表示为:O2+2H2O+4e-=4OH-,则其负极反应可以表示为: 。
(3)用石墨作电极电解NaCl水溶液
阳极的电极反应 ,阴极的电极反应
(4)在粗铜精炼的反应中
当阳极,发生 (填“氧化”或“还原”)反应,
阳极的电极反应
(5)将H+、Cu2+、SO42-、Cl-五种离子组成电解质按要求进行电解: 以碳棒为电极,使电解质质量减少,水量不变进行电解,应采用的电解质是 、 ;
20.(7分)如图所示,通电5 min后,第③极增重2.16 g,同时在A池中收集到标准状况下的气体224 mL,设A池中原混合液的体积为100 mL,
(1)求通电前A池中原混合溶液中Cu2+的物质的量浓度。
(2)求电解后A池溶液的PH
参考答案及解析
1.A
【解析】电解时如果阳极是活性电极,则电极失去电子,因此电解熔融的氧化铝制取金属铝时,阳极应该是惰性电极,而不能是活性电极,选项A不正确,其余选项都是正确的,答案选A。
2.C
【解析】选项A不正确,发生的是化学腐蚀;铁的金属性强于锡的,所以当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层不能对铁制品起保护作用,选项B不正确;D不正确,与正极相连作阳极,加快腐蚀,应该与电源的负极相连,所以正确的答案选C。
【解析】金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时,X溶解,说明X是负极,即金属性是X强于Z;电解Y2+和Z2+共存的溶液时,Y先析出,说明Y的金属性弱于Z的;金属性越强,相应阳离子的氧化性越弱,所以根据M2+的氧化性强于Y2+可知,金属性是Y强于M,综上所述,金属性强弱顺序是X>Z >Y>M,答案选A。
7.C
【解析】丁烷是可燃性气体,在负价失去电子被氧化,电子通过导线传递到正极上,然后氧气在正极上得到电子被还原,由于电解质是熔融的盐,所以氧气的还原产物是O2—,A不正确。丁烷中碳的化合价是-2.5价,氧化产物是CO2,碳的化合价是+价,所以1mol丁烷反应转移的电子是4×(4+2.5)mol=26mol,B不正确。负价和正极的反应式分别是2C4H10+26O2—+52e—=8CO2+10H2O、13O2+52e—=26O2—,所以正确的答案是C。
8.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。
9.C
【解析】阳离子的放电顺序为:Ag+>Cu2+>H+>Na+>K+,阴离子的放电顺序为:I->Br->Cl->OH-,
根据离子的放电顺序,电解各溶液的电解方程式分别为:
A、电解KNO3溶液实际是电解水,2H2O2H2↑+O2↑,所得溶液仍是硝酸钾溶液,只是浓度增大,呈中性;
B、电解NaCl溶液的电解方程式为:2 NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH,所得溶液为氢氧化钠溶液,呈碱性;
C、电解Ag NO3溶液的电解方程式为:4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3,所得溶液为硝酸溶液,呈酸性;故选C。
D、电解CuCl2溶液的电解方程式为:CuCl2Cu+Cl2↑,所得液体为水。
10.B
【解析】根据装置图可知,左侧电极是阳极,溶液中的氯离子放电,生成氯气;右侧电极是阴极,溶液中的氢离子放电,生成氢气。由于氢离子放电,破坏了阴极周围水的电离平衡,因此产生大量的OH-,所以氢氧化钠是在阴极产生的,则位于电解槽中央的为阳离子交换膜,ACD都是正确;铁是活性电极,不能用作阳极材料,B不正确,答案选B。
11.C
【解析】该过程利用太阳能使CO2和H2O转化为HCOOH,实现了太阳能转换为化学能;由图示中电子转移方向并结合物质的转化可知,在催化剂a表面发生反应:2H2O—4e-=4H++O2,有O2产生,同时有H+生成,故催化剂a附近酸性增强;H+通过质子交换膜到达催化剂b表面发生反应;CO2+2H++2e-=HCOOH
12.C
【解析】电解氯化钠溶液时阴、阳极都产生气体物质,电解硝酸银溶液时阴极上产生单质银,电解硫酸铜溶液时阴极上产生单质铜,所以随着电解的进行阴极质量的增加量有如图所示的变化。
13.D
【解析】在原电池中较活泼的金属作负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极上,所以溶液中的阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。正极得到电子,发生还原反应。根据装置图可知,锌是负极,失去电子。铜是正极,溶液中的铜离子在正极得到电子而析出铜,所以正确的答案选D。
14.C
【解析】根据电流的方向可知,a是电源的正极,b是负极。则c是电解池的阳极,d是阴极。阴极是溶液中的铜离子放电,析出铜,d电极质量增加。阳极是溶液中的氯离子放电,生成氯气。所以正确的答案是C。
15.C
【解析】根据装置图可知,①是铁的缓慢氧化,②③④分别构成原电池,其中②④中铁是负极,由于铁和铜金属性相差大,所以④中反应速率快,③中铁是正极;⑤⑥是电解池,其中
【解析】题干中“d电极上覆盖一层红色物质”,此物质为Cu。则d极为阴极,c极为阳极,b极为阴极,a极为阳极。X为电源的正极,Y为电源的负极。
故C极发生的反应为Cu→Cu2++2e-;A槽中的溶液为稀硫酸,电解稀硫酸实际上是电解水,故发生的反应为2H2O=O2↑+H2↑;由于水的减少,c(H+)变大,pH变小。
17.(2)吸氧;2Fe-4e- = 2Fe2+ O2+2H2O+4e=4OH-
(3)较强的酸性2H+ + 2e - = H2↑
【解析】(2)若试管内液面上升,说明试管内压强降低,所以发生的是吸氧腐蚀。负极是铁失去电子,正极是氧气得到电子,所以电极反应式分别是2Fe-4e- = 2Fe2+、O2+2H2O+4e=4OH-。
(3)若试管内液面下降,说明试管内氧气增大,有气体生成,所以发生的是析氢腐蚀,因此溶液的首先较强。正极反应式为2H+ + 2e - = H2↑。
18.(1)PbO2 +2e-+ 4H+ +2SO42-== PbSO4 + 2H2O ;(2分) 变大(2分);小(2分) 48 (2分) (2)Pb;(2分) PbO2 ;(2分)对换(2分)
(3) (2分)
【解析】(1)放电相当于原电池,正极得到电子,所以正极电极反应式为PbO2 +2e-+ 4H+ +2SO42-== PbSO4 + 2H2O。根据正极反应式可知,消耗氢离子,所以pH变大。放电时消耗硫酸,因此硫酸的浓度降低。由于负极反应式为Pb-2e-+SO42-=PbSO4,所以当外电路通过1mol电子时,负极板质量增加96g÷2=48g。
(2)根据装置图可知,此时原电池的负极和电源的正极相连,作阳极,失去电子,所以B电极生成PbO2。原来的正极和电源的负极相连,作阴极,所以A电极生成Pb,即此时铅蓄
应式分别为2Cl- - 2e- = Cl2↑ 2H+ + 2e- = H2↑。
(4)在粗铜精炼的反应中,粗铜作阴极,纯铜作阴极,硫酸铜溶液作电解质溶液。
(5)以碳棒为电极,若使电解质质量减少,水量不变进行电解,则电解质只能是CuCl2 或HCl。
20.(1)0.05mol/L?(2)1
【解析】(1)通电5min后,第③极增重,所以第③极是阴极,则F是电源正极,第②极是阳极,B装置中,银作阳极。第③极反应为Ag++e-=Ag,n(Ag)=2.16g÷108g/mol
=0.02mol,则转移的电子为0.02mol,A池中阳极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑,则转移0.02mol电子,生成氧气为0.005mol,其体积为0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL<224mL,所以在阴极上还有气体生成,在阴极也生成112mL气体,由2H++2e-=H2↑,则氢气的物质的量为0.005mol。根据 Cu2++2e-=Cu可知转移0.01mol电子,所以Cu2+的物质的量为0.005mol,通电前c(CuSO4)=0.005mol÷0.1L=0.05mol/L。
(2)根据(1)并结合原子守恒可知,生成硫酸的物质的量是0.005mol,则溶质氢离子的物质的量浓度是0.01mol÷0.1L=0.1mol/L,所以溶液的pH=1。