2018_2019版高中化学第四章电化学基础章末检测试卷新人教版选修4

第四章 电化学基础
章末检测试卷(四)
(时间：90分钟　满分：100分)
第Ⅰ卷(选择题，共45分)
一、选择题(本题包括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.下列有关叙述正确的是(　　)
A.碱性锌锰电池中，MnO2是催化剂
B.银锌纽扣电池工作时，Ag2O被还原为Ag
C.放电时，铅蓄电池中硫酸浓度不断增大
D.电镀时，待镀的金属制品表面发生氧化反应
答案　B
解析　由碱性锌锰电池的总反应Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2可知，正极MnO2得电子被还原，A项错误；银锌纽扣电池由Zn粉(作负极)、Ag2O(作正极)和KOH溶液构成，电池工作时的反应原理为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，电池工作过程中，正极上Ag2O得电子发生还原反应，生成Ag，B项正确；铅蓄电池放电时，发生的反应是PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，硫酸不断被消耗，浓度不断减小，C项错误；电镀时，待镀的金属制品作阴极，在阴极上发生还原反应，D项不正确。
2.化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是(　　)
A.电解饱和食盐水时，阳极的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
B.酸性氢氧燃料电池的正极电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－
C.粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋
D.钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极被氧化：Fe－3e－===Fe3＋
答案　A
解析　电解饱和食盐水阳极上电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项正确；酸性氢氧燃料电池的正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B项不正确；粗铜精炼时粗铜接电源正极，C项不正确；钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，D项不正确。
3.实验发现，298 K时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是(　　)
A.该原电池的正极反应是Zn－2e－===Zn2＋
B.左烧杯中溶液的红色逐渐褪去
C.该电池铂电极上立即有气泡出现
D.该电池总反应为3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋
答案　B
解析　该电池的总反应为Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，所以左烧杯Pt为正极，电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，右烧杯Zn为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋；由于左烧杯中的Fe3＋被还原为Fe2＋，所以左烧杯中溶液的红色逐渐褪去。
4.关于下列各装置图的叙述中不正确的是(　　)
A.用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液
B.装置②的总反应是Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
C.装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连
D.装置④中的铁钉几乎没被腐蚀
答案　B
解析　A项，根据电流方向，a为阳极，b为阴极，粗铜作阳极；B项，装置②的总反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；C项，被保护的金属应作阴极；D项，铁钉所处的环境干燥不易被腐蚀。
5.某原电池构造如图所示，下列叙述正确的是(　　)
A.在外电路中，电子由银电极流向铜电极
B.取出盐桥后，电流表的指针仍发生偏转
C.外电路中每通过0.1 mol电子，铜的质量理论上减小6.4 g
D.原电池的总反应式为Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2
答案　D
解析　Cu作负极，Ag作正极，外电路中，电子由Cu电极流向Ag电极，A项错误；取出盐桥后，不能形成闭合回路，故电流表的指针不偏转，B项错误；电极反应式分别是负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极：2Ag＋＋2e－===2Ag，当转移0.1 mol电子时，铜的质量理论上减小3.2 g，C项错误；电池总反应式为Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2，D项正确。
6.用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4—H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(　　)
A.待加工铝质工件为阳极
B.可选用不锈钢网作为阴极
C.阴极的电极反应式：Al3＋＋3e－===Al
D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
答案　C
解析　A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。
7.如图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b选项
X
Y
A
MgSO4
CuSO4
B
AgNO3
Pb(NO3)2
C
FeSO4
Al2(SO4)3
D
CuSO4
AgNO3
答案　D
解析　电解过程中b和d电极无气体放出，但质量均增大，且增重b8.金属(M)—空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n。
已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是(　　)
A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面
B.比较Mg、Al、Zn三种金属—空气电池，Al—空气电池的理论比能量最高
C.M—空气电池放电过程的正极反应式：4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－===4M(OH)n
D.在Mg—空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜
答案　C
解析　A项，采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积，且有利于氧气扩散至电极的表面，正确；B项，单位质量的Mg、Al、Zn释放的电子分别为 mol、 mol、 mol，显然铝的比能量比Mg、Zn高，正确；C项，电池放电过程正极O2得电子生成OH－，但负极生成的金属阳离子不能透过阴离子交换膜移至正极，故正极不能生成M(OH)n，反应式应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误；D项，为避免OH－移至负极而生成M(OH)n，可采用中性电解质及阳离子交换膜阻止OH－，正确。
9.下列有关说法正确的是(　　)
A.铅蓄电池的正极反应为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O
B.以CO和O2构成的碱性燃料电池负极电极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO＋2H2O
C.电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极
D.工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气
答案　B
解析　书写铅蓄电池电极反应式时应考虑SO参与反应，正极电极反应式为PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O，A项不正确；以CO和O2构成的碱性燃料电池，负极CO失电子在碱性条件下生成CO，所以负极电极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO＋2H2O，B项正确；电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，C项不正确；工业电解熔融NaCl制备钠和氯气，D项不正确。
10.某同学组装了如图所示的电化学装置。电极Ⅰ为Al，其他电极均为Cu，则下列说法正确的是(　　)
A.电流方向：电极Ⅳ→?→电极Ⅰ
B.电极Ⅰ发生还原反应
C.电极Ⅱ逐渐溶解
D.电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu
答案　A
解析　电极Ⅰ是原电池的负极，电极Ⅱ是原电池的正极，电极Ⅲ是电解池的阳极，电极Ⅳ是电解池的阴极，故电流方向：电极Ⅳ→?→电极Ⅰ，A正确；电极Ⅰ发生氧化反应，B错误；电极Ⅱ是原电池的正极，发生还原反应，有单质铜析出，C错误；电极Ⅲ是电解池的阳极，发生氧化反应，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，D错误。
11.如图是铅蓄电池的工作原理示意图，已知放电时电池反应为PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是(　　)
A.K与N连接时，该装置中电能转化为化学能
B.K与N连接时，H＋向负极移动
C.K与M连接时，a为电源的负极
D.K与M连接时，阳极附近溶液的pH逐渐增大
答案　C
解析　K与N连接时，该装置是原电池，放电过程中化学能转化为电能，A项错误；氢离子向正极移动，B项错误；K与M连接时，装置进行充电过程，二氧化铅作为原电池的正极连接到电源的正极，铅作为原电池的负极连接到电源的负极，所以b是电源的正极，a是电源的负极，C项正确；K与M连接时，阳极生成二氧化铅和氢离子，附近溶液的pH减小，D项错误。
考点　电解及其装置(电解池)
题点　电解池的构成与识别(一池二用)
12.根据下图判断，下列叙述正确的是(　　)
A.K与N连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大
B.K与N连接时，X为氯化钠，石墨电极反应：2H＋＋2e－===H2↑
C.K与M连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大
D.K与M连接时，X为氯化钠，石墨电极反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
答案　A
解析　A项，K与N连接时构成原电池，X为硫酸，发生析氢腐蚀，铁作负极，失去电子被氧化，石墨作正极，氢离子在正极表面得到电子，一段时间后溶液的pH增大；B项，K与N连接时构成原电池，X为氯化钠，铁发生吸氧腐蚀，石墨电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－；C项，K与M连接时构成电解池，X为硫酸，石墨作阳极，铁作阴极，相当于电解水，一段时间后硫酸的浓度增大，溶液的pH减小；D项，K与M连接时构成电解池，X为氯化钠，石墨作阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。
13.已知：锂离子电池的总反应为LixC＋Li1－xCoO2C＋LiCoO2，锂硫电池的总反应为2Li＋SLi2S。
有关上述两种电池说法正确的是(　　)
A.锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移
B.锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应
C.理论上两种电池的比能量相同
D.上图表示用锂离子电池给锂硫电池充电
答案　B
解析　A项，原电池中阳离子向正极移动，则锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移，错误；B项，锂硫电池充电时，锂电极与外接电源的负极相连，锂电极上，Li＋得电子发生还原反应，正确；C项，锂硫电池放电时负极为Li，锂离子电池放电时负极为LixC，两种电池锂的变价不同，两种电池的负极材料不同，所以比能量不相同，错误；D项，充电时，正接正，负接负，所以Li电极接C电极，错误。
14.某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是(　　)
A.该装置将化学能转化为光能和电能
B.该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移
C.每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原
D.a电极的反应为3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O
答案　B
解析　由模拟“人工树叶”电化学实验装置可知，该装置将光能和电能转化为化学能，故A项不正确；在电解池内部，阳离子向阴极移动，故H＋从b极区向a极区移动，B项正确；阴极上3CO2～C3H8O～18e－，阳极上2H2O～O2～4e－，根据电子守恒可知，当阳极生成1 mol O2时，阴极被还原的CO2的质量为×44 g·mol－1≈29.3 g，故C项不正确；a极电极反应为3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，故D项不正确。
15.用石墨电极完成下列电解实验。
实验一
实验二
装置
现象
a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是(　　)
A.a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B.b处：2Cl－－2e－===Cl2↑
C.c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋
D.根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜
答案　B
解析　A项，a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气、氢氧根离子剩余造成的，正确；B项，b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与H2O反应生成HClO和H＋，Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋，错误；C项，c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确；D项，实验一中a、c形成电解池，b、d形成电解池，所以实验二中形成3个电解池，n(右面)有气泡生成，为阴极产生氢气，n的另一面(左面)为阳极产生Cu2＋，Cu2＋在m的右面得电子析出铜，正确。
第Ⅱ卷(非选择题，共55分)
二、非选择题(本题包括5小题，共55分)
16.(10分)现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水，并测量电解产生的氢气的体积(约6 mL)和检验氯气的氧化性(不应将多余的氯气排入空气中)。
(1)试从下图中选用几种必要的仪器，连成一整套装置，各种仪器接口的连接顺序(填编号)是A接__________，B接__________。
(2)铁棒接直流电源的________极；碳棒上发生的电极反应为______________________
________________________________________________________________________。
(3)能说明氯气具有氧化性的实验现象是_______________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)G、F、I　D、E、C　(2)负　2Cl－－2e－===Cl2↑
(3)淀粉-KI溶液变成蓝色
解析　由电解产生的氢气的体积约6 mL和检验氯气的氧化性可知，铁棒作阴极，铁棒上产生的是氢气；碳棒作阳极，从B口导出的是氯气，碳棒上发生的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。
17.(12分)铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。
(1)某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。
为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述________(填装置序号)装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)用CH4或其他有机物、O2为原料可设计成原电池，以CnH2nOn、O2为原料，H2SO4溶液为电解质设计成燃料电池，则负极的电极反应式为________________________________
________________________________________________________________________。
(3)图1是在金属锌板上贴上一张用某溶液浸湿的滤纸，图2是NaBH4/H2O2燃料电池。
图2电池负极区的电极反应为________________________________________________
________________________________________________________________________；
若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，则滤纸出现________色，c位置的电极反应式为________________，若用KI-淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与A、B电极相连，铅笔芯c点处出现蓝色，则b接的是________(填A或B)电极。
答案　(1)②③　2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑
(2)CnH2nOn－4ne－＋nH2O===nCO2↑＋4nH＋
(3)BH－8e－＋8OH－===BO＋6H2O　红
O2＋2H2O＋4e－===4OH－　B
解析　(1)①装置为原电池，铁为负极，被腐蚀；②装置为原电池，锌为负极被腐蚀，铁作正极被保护；③装置为电解池，铁作阴极被保护。装置③中铁被保护，实际是电解饱和食盐水，生成氢氧化钠、氢气和氯气，离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑。(2)燃料电池中燃料作负极反应，失去电子，在酸性条件下生成二氧化碳和水，电极反应为CnH2nOn－4ne－＋nH2O===nCO2↑＋4nH＋。(3)NaBH4/H2O2燃料电池中负极为BH发生氧化反应，电极反应为BH－8e－＋8OH－===BO＋6H2O，即A为负极，B为正极。若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，形成原电池，锌失去电子，铅笔芯为正极，氧气得到电子，在该电极生成氢氧化钠，使酚酞变红色；c点的电极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－；若用KI-淀粉溶液浸湿滤纸，c处出现蓝色，则c处发生反应2I－－2e－===I2，c为阳极，则b接电池正极，因为A是负极，B是正极，所以b连接B极。
18.(11分)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在电极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2－(O2＋4e－===2O2－)。
(1)c电极作________极，d电极上的电极反应式为_______________________________
________________________________________________________________________。
(2)如图2所示用惰性电极电解100 mL 0.5 mol·L－1CuSO4溶液，a电极上的电极反应式为________________，若a电极产生56 mL(标准状况)气体，则所得溶液的pH＝________(不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入________(填字母)。
a.CuO b.Cu(OH)2
c.CuCO3 d.Cu2(OH)2CO3
答案　(1)正　CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O　(2)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　1　ac
解析　(1)原电池中电流的方向是从正极流向负极，故c电极为正极；d电极为负极，通入的气体为甲烷，d电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O。(2)用惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极(a电极)反应式：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；阴极反应式：2Cu2＋＋4e－===2Cu，n(O2)＝＝2.5×10－3 mol。线路中转移电子的物质的量为2.5×10－3 mol×4＝0.01 mol，溶液中c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，pH＝－lg 0.1＝1。此时反应了c(Cu2＋)＝0.02 mol＜0.05 mol，故加入CuO或者说CuCO3与溶液中的H＋反应，可使电解质溶液恢复到电解前的状态。
19.(10分)图中的A为直流电源，B为渗透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸，C为电镀槽，断开K，接通电路后，发现B上的c点显红色。请填空：
(1)电源A中a点为________极。
(2)滤纸B上发生的总反应方程式为___________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
电极f上发生的反应为_____________________________________________________，
电镀槽中盛放的电镀液可以是__________或__________(只要求填两种电解质溶液)。
答案　(1)正　(2)2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH　
(3)Zn－2e－===Zn2＋　Zn2＋＋2e－===Zn
ZnSO4溶液　ZnCl2溶液
20.(12分)下图是一个电化学过程的示意图，回答下列问题：
(1)甲池是____________装置，乙装置中电极A的名称是____________极。
(2)甲装置中通入CH4的电极反应式为_________________________________________
________________________________________________________________________，
乙装置中电极B(Ag)的电极反应式为__________________________________________
________________________________________________________________________，
丙装置中D极的产物是___________________________________________(写化学式)。
(3)一段时间后，当丙池中产生112 mL(标准状况)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500 mL)。若要使丙池恢复电解前的状态，应向丙池中通入________(写化学式)。
答案　(1)原电池　阳
(2)CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O　Ag＋＋e－===Ag　H2和NaOH
(3)12　HCl
解析　(1)由图可知，甲装置为燃料电池，是原电池，通入燃料的电极为负极，通入氧气的电极为正极，与电池正极相连的电极A为阳极，B为阴极，C为阳极，D为阴极。
(2)甲装置中由于电解质为KOH溶液，负极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，乙、丙装置为电解池，B极反应式为Ag＋＋e－===Ag，D极发生反应2H＋＋2e－===H2↑，由于D极消耗了H＋，破坏了水的电离平衡，最终在D极产生大量NaOH溶液，故D极产物为H2和NaOH。
(3)在丙装置中，阳极C发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极D发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，n(气体)＝0.112 L÷22.4 L·mol－1＝0.005 mol，所以转移的电子的物质的量为n(e－)＝0.005 mol，c(OH－)＝0.005 mol÷0.5 L＝0.01 mol·L－1，c(H＋)＝10－12 mol·L－1，pH＝12，n(NaOH)＝n(HCl)＝0.005 mol，所以若要使丙池恢复电解前的状态，应向丙池中通入HCl气体0.005 mol。