人教版高中化学选修4第四章 《电化学基础》单元测试题（解析版）

第四章 《电化学基础》单元测试题
一、单选题(每小题只有一个正确答案)
1.下图中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极板处有无色无味气体放出。符合这一情况的是下表中的(　　)


A． 答案A
B． 答案B
C． 答案C
D． 答案D
2.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
3.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(　　)


A． 图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B． 图b中，开关由M改置于N时，Cu－Zn合金的腐蚀速率减小
C． 图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大
D． 图d中，Zn－MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
4.下列关于钢铁的析氢腐蚀的说法中正确的是(　　)
A． 铁为正极
B． 碳为正极
C． 溶液中氢离子浓度不变
D． 析氢腐蚀在任何溶液中都会发生
5.化学与生产、生活息息相关，下列叙述错误的是(　　)
A． 铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性
B． 用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染
C． 大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素
D． 含重金属离子的电镀废液不能随意排放
6.取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是(　　)

A． b电极是阴极
B． a电极与电源的正极相连接
C． 电解过程中，水是氧化剂
D． b电极附近溶液的pH变小
7.用石墨作电极，电解2 mol·L－1CuSO4溶液时，下列变化不可能发生的是(　　)
A． 阳极附近H＋浓度增大
B． 阴极质量增加
C． 阴极上放出氧气
D． 溶液蓝色变浅
8.下图是研究铁钉腐蚀的装置图，下列说法不正确的是(　　)

A． 铁钉在两处的腐蚀速率：aB． a、b两处铁钉中碳均正极
C． a、b两处铁钉中的铁均失电子被氧化
D． a、b两处的正极反应式均为O2＋4e－＋4H＋===2H2O
9.下图中能组成原电池，且能产生电流的是(　　)


A． 答案A
B． 答案B
C． 答案C
D． 答案D
10.关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是(　　)
A． 都用粗铜作阳极、纯铜作阴极
B． 电解液的成分都保持不变
C． 阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋
D． 阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu
11.下图为铁、铜水果电池装置示意图，下列说法不正确的是(　　)

A． 铜片为正极
B． 铁片上发生氧化反应
C． 负极反应：Fe－2e－===Fe2＋
D． 电子由铜片沿导线流向铁片
12.用质量均为100 g的铜棒做电极，电解硝酸银溶液，电解一段时间后，两个电极的质量差为28 g，则阴极的质量为(　　)
A． 128 g
B． 114 g
C． 119 g
D． 121.6 g
13.将物质的量浓度相等的CuSO4溶液和NaCl溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液的pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法中不正确的是(　　)

A． AB段产生氯气，析出铜
B． 整个过程中阳极先产生Cl2，后产生O2
C． BC段阳极产物是Cl2
D． CD段电解的物质是水
14.已知铅蓄电池放电时的原电池反应：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。关于铅蓄电池的下列说法中正确的是(　　)
A． 放电时的正极反应式是Pb＋SO－2e－===PbSO4
B． 放电时电池的负极材料是铅板
C． 充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D． 充电时，铅板发生氧化反应
15.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＋
二、填空题
16.由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。

根据实验现象回答下列问题：
(1)装置甲中负极的电极反应式是________________________________。
(2)装置乙中正极的电极反应式是___________________________________________。
(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是____________________________________。
17.如下图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g，试回答：

(1)电源电极X的名称为________。
(2)pH变化：A________(填“增大”、“减小”或“不变”)，B________，C________。
(3)通电5 min后，B中共收集224 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
(4)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液中OH－的物质的量浓度为____________(设电解前后溶液体积无变化)。
18.已知H2O2是一种弱酸，在强碱性溶液中主要以形式存在。目前研究比较热门的Al－H2O2电池，其电池总反应为2Al＋3===2A＋OH－＋H2O。现以Al?H2O2电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备氢气(右池中隔膜仅阻止气体通过，b、c、d均为惰性电极)。试回答下列问题：

(1)电极b是________极，电极反应式为______________________________________________。
(2)右池是________池，电极c的电极反应式为________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)通电2 min后，Al电极的质量减轻2.7 g，则产生氮气的体积为________L(标准状况)。
19.某课外活动小组设计了如图所示装置，调节滑动变阻器，在电流强度适中的情况下用其进行缓慢电解NaCl溶液及相关实验(此时，打开止水夹a，关闭止水夹b)。由于粗心，实验并未达到预期目的，但也看到了令人高兴的现象。请帮助他们分析并回答下列问题(图中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过)：

(1)写出B装置中的电极反应式：
Pt极________________________________________________________________________；
Fe极________________________________________________________________________。
(2)写出观察到的A装置中的现象：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
(3)当观察到A装置中的现象后，他们关闭止水夹a，打开止水夹b，再观察C装置。若无现象，说明理由；若有现象，请写出有关反应方程式______________________________________。
(4)若想达到电解NaCl溶液的目的，应如何改进装置，请提出你的意见____________________
________________________________________________________________________。
20.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电极的名称为________，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．CuCO3d．Cu2(OH)2CO3
三、实验题
21.某同学用如图所示做水果电池的实验,测得数据如下表所示：


请回答以下问题:
(1)实验⑥中负极的电极反应式为　。
(2)实验①、⑤中电流方向相反的原因是　。
(3)影响水果电池电压的因素有　　　　、　　　　　。
(4)若在实验中发光二极管不亮，该同学用铜、锌作电极，用菠萝作介质，并将多个此电池串联起来，再接发光二极管，这样做　　　　。(填“合理”或“不合理”)
22.某研究性学习小组对原电池的构成及形成条件做如下探究性实验，请你对可能的现象作出推测，并作出合理的解释。




答案解析
1.【答案】A
【解析】由a极板质量增加，知溶液中阳离子在a极板析出，则a为阴极，X为负极；因B中a极板不析出金属，C中X为正极，故B、C错；又由b极板有无色无味气体放出，知D错。
2.【答案】C
【解析】A项，该装置中没有自发的氧化还原反应发生，不能构成原电池；B项，根据能量守恒定律可知，总能量一定，它等于电镀过程中转化的化学能和转化的热能的和，因此通过的电量与锌的析出量有确定的关系；C项，电流恒定，单位时间内提供给阴极的电量就一定，析出的锌的量也一定；D项，镀锌层破损后形成的Zn－Fe原电池起到牺牲阳极保护阴极的作用。
3.【答案】B
【解析】插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触，最易发生吸氧腐蚀，而底端氧气含量少，腐蚀相对较慢，A错误；开关置于M时，合金作负极，铜作正极，改置于N时，Zn作负极，合金作正极，合金受到保护，B正确；接通开关形成原电池，Zn作负极，Zn的腐蚀速率增大，但气体在Pt电极上生成，C错误； Zn－MnO2干电池自放电腐蚀主要是锌不纯引起，Zn、锌中杂质和电解质溶液构成微型原电池而放电，D错误。
4.【答案】B
【解析】钢铁的腐蚀实质是铁的氧化反应，铁总是负极。析氢腐蚀中铁是负极，负极反应式：Fe－2e－===Fe2＋，A错误；碳是正极，正极反应式：2H＋＋2e－===H2↑，溶液中氢离子浓度降低，B正确，C错误；析氢腐蚀在酸性较强溶液中才会发生，弱酸性或中性发生吸氧腐蚀，D错误。
5.【答案】B
【解析】A项，铁表面镀锌，当发生电化学腐蚀时，Fe作正极被保护。B项，聚乙烯塑料非常稳定，不易降解，而聚乳酸塑料是易降解的塑料，故应用聚乳酸塑料代替聚乙烯塑料来减少白色污染，故B项错误。D项，重金属离子对土壤、水都会产生污染，所以含重金属离子的电镀废液不能随意排放。
6.【答案】D
【解析】饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，接通直流电源，形成电解池。a极内圆为白色说明a电极反应产生了漂白性的氯气，2Cl－－2e－===Cl2↑，a极为阳极，与电源正极相连；则b电极是阴极，A、B正确；b阴极电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，水是氧化剂，C正确；b极附近碱性增强，pH增大，D错误。
7.【答案】C
【解析】阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A不符合题意；阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，阴极质量增加，蓝色变浅，B、D不符合题意；只有C符合要求。
8.【答案】D
【解析】b中的氢离子浓度较大，a中溶有氧气少，腐蚀速率b>a，A正确；a、b中都发生原电池反应，铁钉中的碳作正极，铁作负极，B正确；铁作负极，发生氧化反应，失电子，C正确；a中发生吸氧腐蚀，正极反应是O2＋4e－＋2H2O===4OH－，b中发生析氢腐蚀，正极反应是2H＋＋2e－===H2↑，D错误。
9.【答案】B
【解析】A、D两项中电极与电解质溶液之间不发生反应，不能构成原电池。B符合原电池的条件，Zn能与H2SO4溶液反应，电极反应分别是Zn－2e－===Zn2＋，2H＋＋2e－===H2↑。C中酒精不是电解质，不能形成原电池。
10.【答案】D
【解析】A项，电镀时镀件作阴极；B项，电解精炼铜时电解液成分改变；C项，电解精炼铜时，杂质若有比铜活泼的金属(如锌)，则还会发生Zn－2e－===Zn2＋的反应。
11.【答案】D
【解析】在铁、铜水果电池中，较活泼的铁作负极，Fe－2e－===Fe2＋，发生氧化反应，电子由铁片沿导线流向铜片，A、B、C正确、D不正确。
12.【答案】D
【解析】用铜作电极电解硝酸银溶液时，阳极上铜失电子发生氧化反应，电极反应：Cu－2e－===Cu2＋，阴极上银离子得电子生成银，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，设阴极析出银的质量为x，阳极溶解铜的质量为y，根据电子守恒得x/108＝2y/64，两个电极质量差为溶解铜的质量和析出银的质量之和，所以x＋y＝28，解得x＝21.6，y＝6.4。所以阳极上金属质量＝100 g－6.4 g＝93.6 g，阴极上金属质量＝100 g＋21.6 g＝121.6 g，选D。
13.【答案】C
【解析】根据放电顺序，阴离子：Cl－>OH－>，阳离子：Cu2＋>H＋>Na＋，由曲线变化知该电解过程分为三个阶段：
第一阶段：电解CuCl2溶液：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑；
第二阶段：电解CuSO4溶液：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，两式相加得到总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑；
第三阶段：电解H2O：2H2O2H2↑＋O2↑。所以AB段阳极产物为氯气、阴极为铜，A正确；BC段阳极产物为氧气、阴极为铜，C错误；CD段电解的物质是水，D正确；整个过程中阳极先产生Cl2，后产生O2，B正确。
14.【答案】B
【解析】① 由铅蓄电池放电反应方程式可知，铅的化合价升高，失去电子发生氧化反应，铅板为负极，电极反应式为Pb＋SO－2e－==PbSO4；二氧化铅的化合价降低，得到电子发生还原反应，二氧化铅为正极，电极反应式为PbO2+ SO+ 4H++2e－===PbSO4+ 2H2O，反应过程中硫酸的浓度不断减小。
②铅蓄电池的充电和放电是两个相反的过程，充电时铅板发生的是还原反应，硫酸的浓度不断增大。
15.【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。
16.【答案】(1)A－2e－===A2＋　(2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)变大　(4)D＞A＞B＞C
【解析】甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活动性A＞B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活动性B＞C；丙中A上有气泡即H2产生，则A为正极，活动性D＞A，随着H＋的消耗，pH变大。
17.【答案】(1)负极　(2)增大　减小　不变　(3)0.025 mol·L－1　(4)0.1 mol·L－1
【解析】(1)C装置的铜电极质量增加，说明铜极上有金属析出，即溶液中的银离子被还原生成银单质，铜极为阴极，可确定电极X为负极。
(2)A装置是电解KCl溶液，阴极析出氢气，阳极析出氯气，溶液中氢氧根离子浓度增大；B装置中阴极上先析出铜，当铜离子消耗完后析出氢气，而阳极上析出氧气，溶液中氢离子浓度增大；C装置中阴极析出银单质，阳极上的银失去电子变成银离子，理论上AgNO3溶液的物质的量浓度不变。
(3)B装置两极上电子转移的数目与C装置中转移的电子数目相同，C装置中转移的电子为＝0.02 mol，经判断，B装置中阴极：Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑，阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，根据题意可得：2n(H2)＋2n(Cu)＝4n(O2)＝0.02 mol，n(H2)＋n(O2)＝，解得n(Cu)＝0.005 mol，CuSO4溶液物质的量浓度：＝0.025 mol·L－1。
(4)A装置的反应为2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑，即反应中电子转移的物质的量与生成的氢氧根离子的物质的量相等，为0.02 mol，c(OH－)＝＝0.1 mol·L－1。
18.【答案】(1)正　＋2e－＋H2O===3OH－
(2)电解　CO(NH2)2－6e－＋8OH－===＋N2↑＋6H2O
(3)1.12
【解析】Al和b电极构成原电池，Al活泼易失电子发生氧化反应作负极，b作正极；c和d电极构成电解池，c作阳极，d作阴极。
(1)电极b是正极，电极反应式为＋2e－＋H2O===3OH－。
(2)右池是电解池，电极c作阳极，电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋8OH－===＋N2＋6H2O。
(3)由电子守恒，2.7 g Al失电子0.3mol，生成氮气0.3 mol/6＝0.05 mol，在标准状况下的体积为1.12 L。
19.【答案】(1)2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑)　Fe－2e－===Fe2＋
(2)①A装置烧杯中的H2O倒吸进烧瓶并产生红色喷泉　②烧瓶中液面上升到高于左侧导管口一定程度后又逐渐下落至与导管口相平　③最后烧杯中溶液呈红色，导管口有气泡逸出
(3)Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3[或4Fe2＋＋8OH－＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3↓]
(4)把Fe电极换成C、Pt等惰性电极(或将装置中两电极调换位置等)
【解析】(1)据图知，Pt极是阴极，氢离子得电子，电极反应式：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑；Fe极为阳极，电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋。
(2)打开止水夹a、关闭止水夹b时，生成的氢气进入烧瓶，压强增大，将氨气压出，氨气将导管内空气排出后，与烧杯中水接触而开始溶解，引起A装置烧杯中的H2O倒吸进烧瓶产生红色喷泉；但由于氢气不溶于水，烧瓶中液面上升到高于左侧导管口一定程度后又逐渐下落至导管口相平；最终烧杯中溶液呈红色，导管口有气泡(氢气)逸出。
(3)关闭止水夹a、打开止水夹b，Pt极产生的氢气，会将电解质溶液压入烧杯C中，发生反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3[或4Fe2＋＋8OH－＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3↓]。
(4)若想达到电解NaCl溶液的目的，应把Fe电极换成C、Pt等惰性电极或将装置中两电极调换位置等。
20.【答案】(1)正极　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)＝＝2.5×10－3mol。线路中转移电子的物质的量为2.5×10－3mol×4＝0.01 mol，溶液中c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，pH＝－lg 0.1＝1。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。
21.【答案】(1)Al-3e-Al3+
(2)实验①中锌比铜活泼，锌作负极，实验⑤中铝比锌活泼，锌作正极，两实验中电流方向相反
(3)水果品种；电极材料
(4)合理
【解析】实验⑥中电极是铝比锌与铝活泼，铝为负极，反应式为Al-3e-Al3+；实验①中锌比铜活泼，锌为负极，实验⑤中铝比锌活泼，锌为正极，两实验中电流方向相反；由实验①和⑤可知,水果电池的电压与水果的品种及电极材料有关。
22.【答案】
【解析】原电池的形成条件：
①有活动性不同的两个电极，②两电极插入电解质溶液中，③两极用导线相连形成闭合回路，
④相对活泼的金属与电解质溶液发生自发的氧化还原反应。表中的①和②两组不能形成闭合电路；⑥组两个电极相同；⑦组两个电极都不能与电解质溶液发生自发的氧化还原反应；③④⑤⑧⑨符合形成原电池的条件。