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.用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。则下列说法正确的是(　　)
A． 电解过程中阴极没有气体生成
B． 电解过程中转移的电子的物质的量为0.4 mol
C． 原CuSO4溶液的浓度为0.1 mol·L－1
D． 电解过程中阳极收集到的气体体积为1.12 L(标况)
2.在25 ℃时，电解含有0.02 mol CuSO4和0.04 mol NaCl的混合溶液200 mL，当阳极产生672 mL(标准状况下)气体时，假设忽略溶液体积变化，判断电解后溶液的酸碱性为(　　)
A． 酸性 B． 碱性 C． 中性 D． 无法判断
3.铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，研读下图，下列判断不正确的是(　　)

A． K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋
B． 当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2 mol
C． K闭合时，Ⅱ中向c电极迁移
D． K闭合一段时间后断开，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极
4.关于下图所示装置，下列叙述中，正确的是（ ）

A． 铜是负极，锌片上有气泡产生
B． 锌片逐渐减轻，铜片逐渐增重
C． 电流从锌片经导线流向铜片
D． 氢离子在铜片表面得电子被还原
5.按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述正确的是(　　)

A． F表示反应生成Cu的物质的量
B． E表示反应实际消耗H2O的物质的量
C． E表示反应生成O2的物质的量
D． F表示反应生成H2SO4的物质的量
6.根据原电池的有关知识，下列反应不能用于设计成原电池的是(　　)
A． 2H2＋O2===2H2O
B． 2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
C． Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
D． NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
7.电解池中，阳极的电极材料一定(　　)
A． 发生氧化反应
B． 与电源正极相连
C． 是铂电极
D． 得电子
8.某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是(　　)

A． 正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－
B． 放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C． 若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变
D． 当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子
9.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构如图所示。已知总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，关于该电池的叙述正确的是(　　)

A． a电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B． O2在a电极被氧化
C． b电极反应： C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋
D． 该电池能够在高温下工作
10.LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为FePO4＋LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是(　　)
A． 可加入硫酸以提高电解液的导电性
B． 放电时电池内部Li＋向负极移动
C． 充电过程中，电池正极材料的质量增加
D． 放电时电池正极反应为FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4
11.工业上为了处理含有Cr2的酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量NaCl，以铁为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬元素的含量可低于排放标准。关于上述方法，下列说法错误的是(　　)
A． 阳极反应：Fe－2e－===Fe2＋
B． 阴极反应：2H＋＋2e－===H2↑
C． 在电解过程中工业废水由酸性变为碱性
D． 可以将铁电极改为石墨电极
12.某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述中正确的是(　　)

A． 铅笔端作阳极，发生还原反应
B． 铂片端作阴极，发生氧化反应
C． 铅笔端有少量的氯气产生
D． a点是负极，b点是正极
13.如图是一电池，下列有关说法正确的是(　　)

A． 该电池负极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋
B． 当有6.02×1023个电子转移时，Fe电极减少56 g
C． 石墨电极上发生氧化反应
D． 盐桥中K＋移向右侧FeCl3溶液
14.在如图所示的装置中，a的金属活动性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是(　　)

A． 碳棒上有气体放出，溶液pH变大
B． a是正极，b是负极
C． 导线中有电子流动，电子从a极流向b极
D． a极上发生了氧化反应
15.银器的保护主要是维持它的原貌。对于轻微腐蚀蒙有硫化银的银器，可将其和铝片一起接触浸泡在稀NaOH溶液中，经一定时间后污迹消失，取出后用水洗干净，再用软布或棉团擦光。下列有关叙述中不正确的是(　　)
A． 溶液中的OH－向负极移动
B． 在银表面上的反应为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－
C． 在铝表面上的反应为Al－3e－===Al3＋
D． 在铝表面的反应为Al＋4OH－－3e－===AlO2-＋2H2O
二、填空题
16.(1)分析如图所示的四个装置，回答下列问题：

①装置a和b中铝电极上的电极反应式分别为_________________、____________________。
②装置c中产生气泡的电极为________(填“铁”或“铜”)电极，装置d中铜电极上的电极反应式为_______________________________________________________________________。
(2)观察如图所示的两个装置，图1装置中铜电极上产生大量的无色气泡，图2装置中铜电极上无气体产生，而铬电极上产生大量的有色气体。根据上述现象试推测金属铬具有的两种重要化学性质为_______________________________、_________________________________。

17.某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。

从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。
(1) 请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：

(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了____________腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了________(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是____________。

(3)该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：
假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；
假设二：________________________________________________________________________；
(4)为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。

18.电化学原理在工业生产中有着重要的作用，请利用所学知识回答有关问题。
(1)用电解的方法将硫化钠溶液氧化为多硫化物的研究具有重要的实际意义，将硫化物转变为多硫化物是电解法处理硫化氢废气的一个重要内容。如图是电解产生多硫化物的实验装置：

(1)已知阳极的反应为(x＋1)S2－===Sx＋S2－＋2xe－，则阴极的电极反应式是__________________________当反应转移xmol电子时，产生的气体体积为___________(标准状况下)。
(2)将Na2S·9H2O溶于水中配制硫化物溶液时，通常是在氮气气氛下溶解。其原因是(用离子反应方程式表示)_______________________________________________________________。
19.二氧化氯(ClO2)是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂，被称为“第4代消毒剂”。工业上可采用氯酸钠(NaClO3)或亚氯酸钠(NaClO2)为原料制备ClO2。
(1)化学法可采用盐酸或双氧水还原氯酸钠制备ClO2。用H2O2作还原剂制备的ClO2更适合用于饮用水的消毒，其主要原因是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)电解法是目前研究最为热门的生产ClO2的方法之一。如图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO2的实验。

①电源负极为________(填“A”或“B”)极；
②写出阴极室发生反应依次为______________________________________________、
__________________；
③控制电解液H＋不低于5 mol·L－1，可有效防止因H＋浓度降低而导致的歧化反应。若两极共收集到气体22.4 L(体积已折算为标准状况，忽略电解液体积的变化和ClO2气体溶解的部分)，此时阳极室与阴极室c(H＋)之差为________。
20.有一电解装置如下图所示。图中B装置中盛有1 L 2 mol·L－1Na2SO4溶液，A装置中盛有1 L 2 mol·L－1AgNO3溶液。通电后，湿润的KI淀粉试纸的C端变蓝色，电解一段时间后，试完成下列问题：

(1)A中发生反应的化学方程式为_________________________________________________。
(2)在B中观察到的现象是_________________________________________________。
(3)室温下，从电解开始到时间为t时，A、B装置中共收集到气体0.168 L(标准状况)，若电解过程中无其他副反应发生，且溶液体积变化忽略不计，则在t时，A中溶液的pH为________。[pH＝－lgc(H＋)]
三、实验题
21.某化学兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下表：

试根据表中的实验现象完成下列问题：
(1)实验①、②中铝所作的电极(指正极或负极)________(填“相同”或“不相同”)。
(2)实验③中铝为________极，电极反应式为________________；石墨为________极，电极反应式为_______________；电池总反应式为_____________________________。
(3)实验④中铝作负极还是正极？_____，理由是___________________________________，铝电极的电极反应式为_______________________________。
(4)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素为_____________________。

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。

五、推断题(共0小题,每小题10.0分,共0分)
六、计算题(共0小题,每小题18.0分,共0分)


答案解析
1.【答案】B
【解析】由2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑知，如CuSO4未电解完，加CuO即可复原，而加入Cu(OH)2相当于加入CuO和H2O，因此CuSO4电解完后，还应电解部分水，因此阳极电极反应为2OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极电极反应依次为Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑，两极均生成气体，A错误；根据电子守恒：Cu～2e－，电解析出了0.1 mol Cu，转移电子0.2 mol,2H2O～4e－～O2～2H2，电解0.1 mol H2O转移电子0.2 mol，故转移的电子的总物质的量为0.4 mol，B正确；所以阳极收到的O2为0.1 mol，D错误；因为溶液体积未知，无法计算浓度，C错误。
2.【答案】C
【解析】根据放电顺序，阴离子：Cl－>OH－>，阳离子：Cu2＋>H＋>Na＋，知该电解过程分为二个阶段。第一阶段：电解CuCl2溶液：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑；第二阶段：电解H2O：2H2O2H2↑＋O2↑，最后溶液为硫酸钠溶液，为中性，C正确。
3.【答案】C
【解析】根据电极覆盖物是否相同可以看出，闭合K后，Ⅰ为原电池，Ⅱ为电解池，a、b、c、d分别为正极、负极、阴极、阳极，阳极失电子，发生氧化反应，d阳极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋，A正确；由化学方程式可知Pb～PbO2～2H2SO4～2e－，B正确；c阴极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋，阴离子向阳极d移动，C错误；K闭合后，Ⅱ作为电解池，c电极得电子生成Pb，d电极失电子生成PbO2，断开K后Ⅱ可以形成原电池，c为负极，d为正极，D正确。
4.【答案】D
【解析】在铜锌原电池中，活泼的金属锌为负极，失去电子，发生氧化反应，锌片质量逐渐减少；铜极为正极，溶液中氢离子在正极上得到电子被还原，放出氢气，铜片质量不变；在其外电路中，电子的流向是由负极(锌片)沿导线流向正极(铜片)，而电流的方向与电子的流向相反，即由正极(铜片)流向负极(锌片)。
5.【答案】B
【解析】惰性电极电解硫酸铜溶液，生成物是铜、氧气和硫酸，反应的化学方程式是2H2O＋2CuSO42H2SO4＋2Cu＋O2↑。根据电子守恒：2Cu～4e－～O2，反应中生成1 mol氧气转移4 mol电子，而转移4 mol电子生成2 mol铜，F表示反应生成氧气的物质的量，E表示反应生成Cu的物质的量或生成硫酸的物质的量或消耗水的物质的量或消耗硫酸铜的物质的量，答案选B。
6.【答案】D
【解析】原电池实现了化学能向电能的转化，因而反应必须是自发的氧化还原反应，D是非氧化还原反应，不可以用于原电池反应。
7.【答案】B
【解析】阳极材料为活泼金属，发生氧化反应；若为惰性电极，则最易失电子的阴离子发生氧化反应。
8.【答案】D
【解析】2Ag＋Cl2===2AgCl，Ag失去电子，为负极，发生氧化反应，Ag－e－＋Cl－===AgCl；Cl2得电子，为正极，发生还原反应，Cl2＋2e－===2Cl－，A错误。白色沉淀只在左侧银电极附近产生，B错误。若用NaCl溶液代替盐酸，电池总反应不会改变，C错误。当电路中转移0.01 mol电子时，负极消耗0.01 mol Cl－，右侧正极生成0.01 mol Cl－，左侧溶液中应有0.01 mol H＋移向右侧，这样Cl－和H＋共减少0.02 mol离子，D正确。
9.【答案】C
【解析】根据总反应，氧气得电子，发生还原反应，a为正极； 从生成物CO2可以判断，电池介质为酸性环境，O2＋4H＋＋4e－===2H2O，A和B错误；C6H12O6失电子，发生氧化反应，b作负极，C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋，C正确；高温能使蛋白质变性，使微生物失去活性，所以该电池不能在高温下工作，D错误。
10.【答案】D
【解析】
11.【答案】D
【解析】用石墨作电极，阳极产生Cl2，铁不再参与反应，得不到Fe2＋，缺少还原剂，不能使Cr2→Cr3＋，也就无法形成Cr(OH)3沉淀，只有D错误。
12.【答案】D
【解析】NaCl溶液中离子有Na＋、H＋及Cl－、OH－四种离子，得电子能力H＋>Na＋，失电子能力Cl－>OH－，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。铅笔端产生OH－，使酚酞变红，发生还原反应，为阴极，与电源负极相连，a为负极，A错误，D正确；铂片作阳极，发生氧化反应，B错误；铅笔端产生H2而不是Cl2，C错误。
13.【答案】D
【解析】如图装置构成Fe－FeCl3－石墨原电池，活泼金属Fe为负极，Fe－2e－===Fe2＋，发生氧化反应，A、C错误；Fe－2e－===Fe2＋，当转移1 mol电子时，参与反应的Fe有0.5 mol，即28 g，B错误；石墨电极为正极，正极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，溶液中Fe3＋减少，为使FeCl3溶液保持电中性，盐桥中的K＋移向右侧FeCl3溶液，D正确。
14.【答案】B
【解析】电极a、b与稀H2SO4组成原电池，活动性a>b(碳棒)，所以a为电池的负极，b为正极。电极反应式：a(负)极：a－ne－===an＋(氧化反应)，b(正)极：nH＋＋ne－===H2↑(还原反应)，由于正极放电消耗H＋，溶液中c(H＋)减小，pH增大，在外电路中，电子由a极流出经电流计(G)流向b极。B不正确。
15.【答案】C
【解析】金属铝、硫化银和NaOH溶液构成了原电池，金属铝、硫化银分别充当了负极和正极，电极反应分别是在银表面上：Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－，在铝表面：Al－3e－===Al3＋，在碱性条件下，Al3＋又会与过量的OH－反应生成AlO2-，所以在铝表面的实际反应为Al＋4OH－－3e－===AlO2-＋2H2O，溶液中的OH－向负极移动，A、B、D均正确。
16.【答案】(1)①2H＋＋2e－===H2↑　Al－3e－＋4OH－===＋2H2O　②铁　O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)金属铬的活动性比铜的强且能和稀硫酸反应生成H2　金属铬易被稀硝酸钝化
【解析】(1)在稀H2SO4溶液中，镁比铝活泼，铝电极作正极，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑。在NaOH溶液中，铝比镁活泼，铝电极作负极，负极的反应式为Al－3e－＋4OH－===＋2H2O。在浓硝酸中，铁被钝化，铁电极作正极，正极上发生的还原反应，产生气泡。装置d相当于金属铁发生吸氧腐蚀，铜电极作正极，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(2)由图1可知还原性Cr>Cu，但在稀硝酸中却出现了反常，结合稀硝酸的氧化性，不难推测铬被稀硝酸钝化，导致活动性降低。
17.【答案】(1)

(2)吸氧　　还原
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(3)反应放热，温度升高
(4)实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)：
①药品用量和操作同编号①试验(多孔橡皮塞增加进、出导管)；
②通入氩气排净瓶内空气；
③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化、检验Fe2＋等)。
如果瓶内压强增大，假设一成立。否则假设一不成立。(答案合理均可)
【解析】(1)要求根据控制变量讨论外界条件对反应速率的影响。
(2)通过坐标图给出的容器内开始时与t2时的压强比较(t0＞t2)，说明钢铁最终发生了吸氧腐蚀。
(3)通过坐标图0～t1时压强变大的原因提出假设——恒温恒容气体物质的量增大；气体物质的量相等且恒容时，温度升高。
(4)设计实验验证产生H2的实验方案——保证实验条件与坐标图0～t1时压强变大的实验即实验①的条件相同；排净容器内空气，防止发生吸氧腐蚀；通过明显的宏观现象(测容器内压强、温度；或检验实验后溶液中Fe2＋)来进行判断。
18.【答案】(1)2H＋＋2e－===H2↑　11.2xL
(2)2S2－＋O2＋2H2O===2S↓＋4OH－
【解析】在碱性电解质溶液中，只能是水电离的H＋在阴极发生得电子，发生还原反应，生成H2。有xmol电子转移，产生H20.5xmol。S2－具有较强还原性，易被空气中的氧气氧化，配制溶液时需要氮气作保护气。
19.【答案】(1)H2O2做还原剂时氧化产物为O2，而盐酸则产生大量Cl2
(2)①A　②ClO2＋e－===　＋＋2H＋===2ClO2↑＋H2O　③0.8 mol·L－1
【解析】(1)H2O2做还原剂时，氧化产物为O2；而盐酸作还原剂时，氧化产物为Cl2；O2是大气的成分，而Cl2是大气污染物，会对环境造成危害，所以前者效果好。
(2)①根据题图中物质所含元素的化合价的变化情况可以看出：与A极相连电极发生还原反应，是电解池的阴极，A极为电源负极，则B极为电源的正极。
②阴极室发生反应依次为ClO2＋e－===、＋＋2H＋===2ClO2↑＋H2O。
③在阳极室发生反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，在整个闭合回路中电子转移数目相等，4ClO2～4e－～O2，产生气体的物质的量为1 mol，则其中氧气为0.2mol，转移电子0.8 mol，在阳极有0.8 mol的H＋产生，溶液的体积为1 L，此时阳极室与阴极室c(H＋)之差为0.8 mol·L－1。
20.【答案】(1)4AgNO3＋2H2O4Ag↓＋O2↑＋4HNO3
(2)Cu棒周围开始时变蓝色，石墨上有气泡产生，一段时间后，U形管B的底部有沉淀
(3)2
【解析】湿润淀粉碘化钾试纸C点变蓝，发生反应：2I－－2e－===I2，C极为阳极，D极为阴极；根据电流方向，可判断阳极还有Cu、Pt，阴极还有石墨和Fe。
(1)A中：Fe极上的电极反应为Ag＋＋e－===Ag，Pt极上的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
总的电池反应为4AgNO3＋2H2O4Ag↓＋O2↑＋4HNO3
(2)B中：Cu极上的电极反应：Cu－2e－===Cu2＋，石墨上发生的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总的电池反应为(Na2SO4作电解质)Cu＋2H2OH2↑＋Cu(OH)2，B中观察到的现象，Cu棒周围开始时变蓝色，石墨上有气泡产生，一段时间后，U形管B的底部有沉淀。
(3)电解一段时间，A、B装置共收集到0.168 L气体(标准状况)，该气体的物质的量为7.5×10－3mol，且是H2、O2的混合气体，由于是串联电路，故流过线路上的电子的物质的量相同，所以氢气和氧气的物质的量之比为2∶1，即H2为5.0×10－3mol，O2为2.5×10－3mol。根据关系式：O2～4HNO3，可知n(HNO3)＝1.0×10－2mol，所以A装置在t时，c(HNO3)＝1.0×10－2mol·L－1，A装置中溶液的pH为2。
21.【答案】(1)不相同　
(2)负； 2Al－6e－===2Al3＋；正；6H＋＋6e－===3H2↑；2Al＋6H＋==2Al3＋＋3H2↑ 　　
(3)负极；铝与氢氧化钠溶液反应，镁与氢氧化钠溶液不反应；
Al－3e－＋4OH－==AlO2－＋2H2O
(4)另一个电极材料的活泼性和电解质溶液的氧化性
【解析】实验①中镁比铝活泼，镁作原电池的负极，铝作原电池的正极，电流计指针偏向铝；实验②中铝比铜活泼，铝作原电池的负极，铜作原电池的正极，电流计指针偏向铜；实验③中铝失去电子，发生氧化反应，③为负极，石墨为正极，电流计指针偏向石墨。
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。