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选修4第四章电化学章末同步练习（解析版）
第I卷（选择题）
一、单选题
1．用铂电极电解CuSO4溶液，当c（Cu2+）降至原来的一半时停止通电，则加入下面物质能使溶液恢复成原来浓度的是（
）
A．无水CuSO4
B．CuO
C．Cu(OH)2
D．CuSO4·5H2O
【答案】B
【解析】
CuSO4溶液存在的阴离子为:SO42-、OH-,
OH-离子的放电能力大于SO42-?离子的放电能力,所以OH-离子放电生成氧气；溶液中存在的阳离子是Cu2+、H+,
Cu2+离子的放电能力大于H+离子的放电能力,所以Cu2+离子放电生成Cu；溶液变成硫酸溶液；电解硫酸铜的方程式为:
2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑；所以从溶液中析出的物质是氧气和铜,因为氧气和铜和稀硫酸都不反应,但和氧化铜反应,氧气和铜反应生成氧化铜,所以向溶液中加入氧化铜即可；
答案选B。
2．在标准状况下，用铂电极电解CuSO4溶液，当阴极产生12.8g铜时，阳极放出的气体是
A．1.12L
H2
B．1.12L
O2
C．2.24L
H2
D．2.24L
O2
【答案】D
【解析】
用铂电极电解硫酸铜溶液时，阴极反应式为：2Cu2++4e-=2Cu，阳极反应式为：4OH--4e-=2H2O+O2，当阴极产生12.8g铜时，转移电子的物质的量为：12.8÷64g/mol×2=0.4mol，由电子守恒可得n（O2）=0.4mol÷4=0.1mol，体积为：0.1mol×22.4L/mol=22.4L，故答案选D。
3．2010年上海世博会，上海将有千辆氢燃料电池车上路，参看某种氢燃料电池原理图，下列说法不正确的是
A．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
B．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
C．氢燃料电池能量转换率比氢气直接燃烧高
D．氢燃料电池工作时，发出淡蓝色火焰
【答案】D
【解析】
氢氧燃料电池的生成物是水，能量利用率高，而且不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，所以选项A、B、C都是正确的；在燃料电池中氢气失去电子，并不和氧化剂直接接触，因此不会产生淡蓝色火焰，D不正确，答案选D。
4．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为硫酸，放电时的反应为Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O下列结论正确的是（
）
A．Pb为正极被氧化
B．SO42﹣只向PbO2处移动
C．Pb电极质量减少
D．电解质溶液的pH不断增大
【答案】D
【解析】
由铅蓄电池的总反应PbO2+2H2SO4+Pb═2PbSO4+2H2O可知，放电时，Pb被氧化，应为电池负极反应，电极反应式为Pb﹣2e﹣+SO42﹣=PbSO4，正极上PbO2得电子被还原，电极反应式为PbO2+SO42﹣+2e﹣+4H+═PbSO4+2H2O，原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
A．由铅蓄电池的总反应PbO2+2H2SO4+Pb═2PbSO4+2H2O可知，Pb为负极，发生失电子的氧化反应，被氧化，故A错误；
B、原电池中阳离子向正极移动，阴离子硫酸根向负极Pb极移动，故B错误；
C、Pb被氧化，应为电池负极反应，电极反应式为Pb﹣2e﹣+SO42﹣=PbSO4，质量增加，故C错误；
D、由铅蓄电池的总反应PbO2+2H2SO4+Pb═2PbSO4+2H2O可知，硫酸被消耗，pH不断增大，故D正确．
故选D。
5．下列说法正确的是
A．所有放热反应均是自发反应，也是熵增大的反应
B．向AgCl固液混合物中滴入KI饱和溶液，有AgI沉淀生成，说明AgCl的溶解度小于有AgI的溶解度
C．锌与稀硫酸反应制取氢气，加入少量的硫酸铜粉末会使产生氢气的速度减慢
D．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
【答案】D
【解析】
A.
放热反应不一定都是自发反应，有很多放热反应在常温下不能自发进行，如铝热反应；也不一定是是熵增大的反应，有很多放热反应是熵减小的反应，如氢气和氧气反应生成水，A不正确；
B.
向AgCl固液混合物中滴KI饱和溶液，有AgI沉淀生成，不能说明AgI的溶解度一定小于有AgCl的溶解度，若滴入少量KI稀溶液，则能说明，B不正确；
C.
锌与稀硫酸反应制取氢气，加入少量的硫酸铜粉末，能构成原电池，会使产生氢气的速度加快，C不正确；
D.
在海轮外壳连接锌块，可以形成原电池，锌为负极，故可以保护外壳不受腐蚀，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，D正确。
故选D。
6．碱性电池具有容量大，放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn+2MnO2+2H2O==Zn(OH)2+2MnO(OH)，下列说法不正确的是
A．电池工作时，锌为负极
B．电池工作时，电解液中的OH-
移向负极
C．电池正极发生还原反应
D．锌的质量减少6.5g时，溶液中通过0.2mol电子
【答案】D
【解析】
原电池进行分析时，从氧化还原反应的角度进行，氧化反应为负极，还原反应为正极，电解质溶液中离子发生移动，方向为阳离子移向正极，阴离子移向负极。
A.Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)，可以知道反应中Zn被氧化，为原电池的负极，所以A选项正确；
B.原电池中，电解液的OH-移向负极，故B项正确；
C.根据电池总反应式为:
Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)，
MnO2为原电池的正极，发生还原反应，故C项正确；
D、由Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)可以知道，6.5g
Zn反应转移电子为0.2mol，
但是在电解质溶液中离子移动，电子不在溶液中移动，故D项错误；
答案为D。
7．X、Y、Z、M、N代表五种金属。有以下化学反应：
①水溶液中：X＋Y2＋=X2＋＋Y
②Z＋2H2O(冷)=Z(OH)2＋H2↑
③M、N为电极与N盐溶液组成原电池，发生的电极反应为：M－2e－=M2＋
④Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化，则这五种金属的活动性由弱到强的顺序是
A．M＜N＜Y＜X＜Z
B．N＜M＜X＜Y＜Z
C．N＜M＜Y＜X＜Z
D．X＜Z＜N＜M＜Y
【答案】C
【解析】
金属的金属性越强，其单质的还原性越强；在原电池中，一般来说，较活泼金属作负极、较不活泼金属作正极，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应；在金属活动性顺序表中，位于氢之前的金属能置换出酸中的氢，据此解答。
①水溶液中X+Y2+＝X2++Y，说明活动性X＞Y；②Z+2H2O(冷水)＝Z(OH)2+H2↑，能与冷水反应生成氢气说明Z的金属性活动性很强；③M、N为电极，与N盐溶液组成原电池，M电极反应为M-2e-＝M2+，M失电子发生氧化反应，则M是负极、N是正极，活动性M＞N；④Y可以溶于稀硫酸中，M不被稀硫酸氧化，说明活动性Y＞M，通过以上分析知，金属活动性顺序N＜M＜Y＜X＜Z。答案选C。
8．2020年5月5日，广东省东莞虎门大桥出现桥面抖动现象，专家对桥墩的主体钢筋进行了全面检测，并确定了其安全性。以下说法正确的是
A．桥墩钢筋容易发生化学腐蚀
B．在海面与空气交界处的钢铁，比海底下的钢铁更容易被腐蚀
C．可以在桥墩钢铁上嵌附铜片，减慢其腐蚀速率
D．将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法，称为牺牲阳极的阴极保护法
【答案】B
【解析】
A．桥墩钢筋可与海水形成原电池，容易发生电化学腐蚀，A说法错误；
B．在海面与空气交界处的钢铁，易发生吸氧腐蚀，海面下水中氧气的溶解度较小，海底下的钢铁腐蚀较慢，则在海面与空气交界处的钢铁比海底下的钢铁更容易被腐蚀，B说法正确；
C．锌的活泼性大于铁，铁的活泼性大于铜，可以在桥墩钢铁上嵌附锌片，减慢其腐蚀速率，镶嵌铜，腐蚀速率加快，C说法错误；
D．将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法，防止了铁被腐蚀，称为外加电源的阴极保护法，D说法错误；
答案为B。
9．某学生欲完成2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的实验是
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】
通常情况下HCl与Ag的置换反应不能发生，而通过电解可实施2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑，电解时，银失去电子被氧化，氢离子得到电子被还原，因此金属银作电解池的阳极，电解质溶液选盐酸，C符合；
答案选C。
10．我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是( )
A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀
B．发生电化学腐蚀时的正极反应为2H2O＋O2＋4e－=4OH－
C．在化学腐蚀过程中有氢气产生
D．发生电化学腐蚀时的负极反应为Fe－2e－=Fe2＋
【答案】B
【解析】
A.
此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀，以电化学腐蚀为主，A正确；
B.
在弱酸性环境中铁发生的析氢腐蚀，故正极为2H++2e-=H2↑，B错误；
C.
铁与氢离子发生置换反应生成氢气，在化学腐蚀过程中有氢气产生，C正确；
D.
发生电化学腐蚀时铁是负极，负极反应为Fe－2e－=Fe2＋，D正确；
答案选B。
11．如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是（
）
A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
【答案】D
【解析】
A选项，a为阴极产生氢气，b为阳极产生氧气，逸出气体的体积，a电极的大于b电极的，故A错误；
B选项，根据A选项的分析，两个电极都产生无色无味的气体，故B错误
C选项，a电极氢离子放电，a周围还有大量的氢氧根离子，使a电极附近的石蕊变为蓝色，b电极氢氧根放电，b周围还有大量的氢离子，使b电极附近的石蕊变为红色，故C错误；
D选项，根据C选项分析，故D正确；
综上所述，答案为D。
12．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的一种制取Cu2O的电解池示意图如下，电池总反应为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列说法正确的是
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0.1mol电子转移时，有0.1mol
Cu2O生成
【答案】A
【解析】
根据电池总反应2Cu＋H2OCu2O＋H2↑可知，Cu化合价升高，失去电子，做阳极，发生氧化反应，电极反应式为2Cu-2e-+2OH-＝Cu2O+H2O，石墨电极为阴极，H+在阴极得到电子，电极反应式为：2H++2e-＝H2↑，据此可分析解答问题。
A．根据上述分析，石墨作阴极，H+在阴极得到电子，电极反应式为：2H++2e-＝H2↑，A选项正确；
B．根据电池总反应2Cu＋H2OCu2O＋H2↑可知，Cu化合价升高，失去电子，做阳极，发生氧化反应，B选项错误；
C．铜电极为阳极，阳极接电源正极，C选项错误；
D．根据2Cu-2e-+2OH-＝Cu2O+H2O，当有0.1mol电子转移时，有0.05mol
Cu2O生成，D选项错误；
答案选A。
13．镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越
来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为xMg＋Mo3S4MgxMo3S4；在镁原电池放电时，下列说法错误的是
A．Mg2＋向正极迁移
B．正极反应为：Mo3S4＋2xe－＝Mo3S42x-
C．Mo3S4发生氧化反应
D．负极反应为：xMg－2xe－＝xMg2＋
【答案】C
【解析】
试题分析：A、根据原电池的工作原理，阳离子向正极移动，Mg是负极，另一极为正极，故说法正确；B、根据总电极反应式，正极反应是Mo3S4＋2xe－=Mo3S42x－，故说法正确；根据选项B的电极反应式，Mo3S4得电子，发生还原反应，故说法错误；D、根据总电极反应式我，负极反应式：xMg－2xe－=xMg2＋，故说法正确。
14．判断下图中装置，哪些能形成原电池（
）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【解析】
原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应，据此解答。
A．酒精为非电解质，该装置不能自发的进行氧化还原反应，所以不能形成原电池，故A错误；
B．该装置中电极材料相同，所以不能形成原电池，故B错误；
C．该装置不能自发的进行氧化还原反应，所以不能形成原电池，故C错误；
D．该装置中Zn失电子作负极，铜离子得电子在正极上反应，符合原电池的构成条件，所以能形成原电池，故D正确；
故选D。
15．某科研小组利用甲醇燃料电池进行如下电解实验，其中甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，下列说法不正确的是
A．甲池中通入CH3OH的电极反应：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
B．甲池中消耗560mLO2（标准状况下），理上乙池Ag电极增重3.2g
C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度
D．丙池右侧Pt电极的电极反应式：Mg2++2H2O+2e-=Mg(OH)2↓+H2↑
【答案】C
【解析】
分析：A．在燃料电池中，负极上CH3OH发生失电子的氧化反应，碱性条件下生成CO32-和H2O；B.
乙装置中，在阴极上是Cu离子放电，减小的Cu离子是0.05mol，所以理上乙池Ag电极增重的质量应该是0.05molCu的质量；C．电解池中，电解后的溶液复原遵循：出什么加什么的思想；D.
丙池右侧Pt电极为阴极，氢离子得电子变为氢气.
详解：A.
在燃料电池中，负极是甲醇发生失电子的氧化反应，在碱性电解质下的电极反应为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，故A正确；B.甲池中根据电极反应：O2+2H2O+4e?=4OH?，所以消耗560mL(标准状况下0.025mol)O2，则转移电子0.1mol，根据乙装置中，在阴极上是Cu离子放电，减小的Cu离子是0.05mol，所以理上乙池Ag电极增重的质量应该是0.05×64g/mol=3.2g固体，故B正确；C.
电解池乙池中，电解硫酸铜和水，生成硫酸、铜和氧气，要想复原，要加入氧化铜或碳酸铜，故C错误；D.
丙池右侧Pt电极为阴极，氢离子得电子变为氢气，电极反应式为：Mg2++2H2O+2e-=Mg(OH)2↓++H2↑，故D正确；答案选C.
16．锌–空气燃料电池可作电动车动力电源，电解质溶液为KOH溶液，放电时总离子方程式为2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)42-，放电时下列说法正确的是
A．电解质溶液中K+向负极移动
B．电解质溶液中c(OH-)逐渐增大
C．负极电极反应：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)42-
D．转移4mol电子时消耗氧气22.4L
【答案】C
【解析】
A．放电时是原电池，阳离子K+向正极移动，故A错误；
B．放电时总离子方程式为2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)42-，电解质溶液中c(OH-)逐渐减小，故B错误；
C．放电时，负极反应式为Zn+4OH--2e-═Zn(OH)42-，故C正确；
D．放电时，每消耗标况下22.4L氧气，转移电子4mol，没有指明气体的状态，故D错误；
故选C。
17．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
【答案】C
【解析】
A.根据电池总反应，电池的电解液为碱性溶液，Fe发生失电子的氧化反应，Fe为负极，Ni2O3发生得电子的还原反应，Ni2O3为正极，A正确；
B.放电时，负极反应为Fe-2e-
+2OH-
=Fe(OH)2，B正确；
C.电池充电时的反应为Fe(OH)2＋2Ni(OH)2=Fe+Ni2O3+3H2O，阴极电极反应为Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-
，阴极附近碱性增强，pH增大，C错误；
D.充电时阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH--2e-=Ni2O3+3H2O，D正确；
答案选C。
18．流动电池是一种新型电池。其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示，电池总反应为Cu＋PbO2＋2H2SO4===CuSO4＋PbSO4＋2H2O。下列说法不正确的是( )
A．a为负极，b为正极
B．该电池工作时PbO2电极附近溶液的pH增大
C．a极的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋
D．调节电解质溶液的方法是补充CuSO4
【答案】D
【解析】
A．根据电池总反应为Cu+PbO2+2H2SO4═CuSO4+PbSO4+2H2O，则铜失电子发生氧化反应为负极，PbO2得电子发生还原反应为正极，所以为负极，b为正极，故A正确；
B．PbO2得电子发生还原反应为正极，反应式为：PbO2+4H++SO42-+2e-═PbSO4+2H2O，所以PbO2电极附近溶液的pH增大，故B正确；
C．铜失电子发生氧化反应为负极，反应式为：Cu-2e-═Cu2+，故C正确；
D．由电池总反应为Cu+PbO2+2H2SO4═CuSO4+PbSO4+2H2O，则调节电解质溶液的方法是补充H2SO4，故D错误；
答案选D。
19．中国科学院深圳研究院成功研发出一种基于二硫化钼/碳纳米复合材料的钠型双离子电池，可充放电。其放电时工作原理如图所示。下列说法不正确的是（
）
A．二硫化钼/碳纳米复合材料为该电池的负极材料
B．放电时正极的反应式为Cn(PF6)x+xe-═xPF6-+Cn
C．充电时阴极的电极反应式为MoS2-C+xNa++xe-=NaxMoS2-C
D．充电时石墨端铝箔连接外接电源的负极
【答案】D
【解析】
A.原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，由图中信息可知，钠离子向铝箔石墨电极移动，故铝箔石墨电极为正极，二硫化钼/碳纳米复合材料为负极，故A正确；
B.由装置图可知放电时正极产生PF6-，电极反应为：Cn(PF6)x+xe-═xPF6-+Cn，故B正确；
C.充电时原电池的负极接电源的负极，作阴极，发生的反应为：MoS2-C+xNa++xe-=NaxMoS2-C，故C正确；
D.
充电时原电池的正极接电源的正极，作阳极，石墨端铝箔连接外接电源的正极，故D错误。
故选：D。
20．最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H2S＝2H++S+2EDTA-Fe2+
该装置工作时，下列叙述错误的是
A．阴极的电极反应：CO2+2H++2e-＝CO+H2O
B．协同转化总反应：CO2+H2S＝CO+H2O+S
C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性
【答案】C
【解析】
分析：该装置属于电解池，CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，石墨烯电极为阳极，发生失去电子的氧化反应，据此解答。
详解：A、CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，电极反应式为CO2+H＋+2e－＝CO+H2O，A正确；
B、根据石墨烯电极上发生的电极反应可知①+②即得到H2S－2e－＝2H＋+S，因此总反应式为CO2+H2S＝CO+H2O+S，B正确；
C、石墨烯电极为阳极，与电源的正极相连，因此石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯电极上的高，C错误；
D、由于铁离子、亚铁离子均易水解，所以如果采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需要酸性，D正确。答案选C。
点睛：准确判断出阴阳极是解答的关键，注意从元素化合价变化的角度去分析氧化反应和还原反应，进而得出阴阳极。电势高低的判断是解答的难点，注意从物理学的角度借助于阳极与电源的正极相连去分析。
第II卷（非选择题）
二、填空题
21．某同学设计一个电池(如图所示)，探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。
（1）通入氢气的电极为________
(填正极或负极)，该电极反应式为________。
（2）石墨电极为________
(填阳极或阴极)，乙中总反应离子方程式为________；如果把铁电极和石墨电极交换，乙溶液左侧出现的现象是__________________________________。
（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
（4）若甲中消耗0.01mol
O2，丙中精铜增重_________克。
【答案】负极
H2－2e－+2OH－=2H2O
阳极
2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑
溶液中有气泡逸出,起初产生白色沉淀，然后白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色
减小
1.28g
【解析】
（1）甲池为原电池，乙、丙池为电解池，H2作负极，O2作正极，因此通入氢气的电极为负极，该电极反应式为H2－2e－+2OH－=2H2O，
故答案为：负极；H2－2e－+2OH－=2H2O；
（2）C连的是正极，因此C电极为阳极，乙是电解饱和食盐水，其总反应离子方程式为2Cl－+2H2O2OH－+
H2↑+
Cl2↑；如果把铁电极和石墨电极交换，铁电极失去电子变为亚铁离子，阴极石墨电极氢离子放电生成氢气，同时阴极附近产生氢氧根，X为阳离子交换膜，则右侧的亚铁离子进入左侧与氢氧根离子生成氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁最终被氧化成红褐色的氢氧化铁，因此乙溶液左侧出现的现象是溶液中有气泡逸出，起初产生白色沉淀，然后白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色，
故答案为：阳极；2Cl－+2H2O2OH－+
H2↑+
Cl2↑；溶液中有气泡逸出，起初产生白色沉淀，然后白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色；
（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，阳极开始是锌放电，锌反应完再是铜失电子，而阴极始终是铜离子得到电子，因此丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将减小，
故答案为：减小；
（4）根据电子守恒，得关系式2Cu
~O2
根据关系得出铜的物质的量为0.02
mol，质量m
=
nM
=
0.02
mol×64g?mol-1
=
1.28g
故答案为：1.28g。
22．航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物质与O2一起构成的电池装置。它可直接将化学能转化为电能，甲烷燃料电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为：CH4＋2O2＋2OH－===CO32—＋3H2O。
(1)负极上的电极反应为____________________________________。
(2)消耗标准状况下的5.6
L
O2时，有________
mol电子发生转移。
(3)开始放电时，正极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】CH4＋10OH－－8e－===CO32—＋7H2O
1
增大
【解析】
(1)该燃料电池中，负极上燃料甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，其电极反应式分别为：CH4＋10OH－－8e－===CO32—＋7H2O，故答案为：CH4＋10OH－－8e－===CO32—＋7H2O；
(2)氧气物质的量=
=0.25mol，因负极电极反应式为：
2H2O+O2+4e?=4OH?知，转移电子物质的量=4n(O2)=4×0.25mol=1mol，故答案为：1；
(3)放电时，正极附近生成氢氧根离子导致氢氧根离子浓度增大，则溶液的pH增大，故答案为：增大。
23．依据原电池原理，回答下列问题：
（1）图1是依据氧化还原反应：Cu（s）＋2Fe3＋（aq）＝Cu2＋（aq）＋2Fe2＋（aq）设计的原电池装置。
①电极X的材料是________（填化学名称）；电极Y的材料是__________（填化学名称）。
②Y电极发生的电极反应式为：______________。
（2）图2是使用固体电解质的燃料电池，装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导正极生成的O2－离子(O2＋4e―→2O2－)。
①c电极为______________极。（填“正”或“负”）
②d电极上的电极反应式为___________________________。
③如果消耗甲烷160g，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为______________（用NA表示），需要消耗标准状况下氧气的体积为_______L。
【答案】铜
碳（石墨、金、铂、银）
2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋
正
CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O
80NA
448
【解析】
（1）由Cu（s）＋2Fe3＋（aq）＝Cu2＋（aq）＋2Fe2＋（aq）可知：Cu失去电子，化合价升高，是电子流出的一极，为原电池的负极，故电极X的材料是铜，电极Y是原电池的正极，发生Fe3+得电子的还原反应，可选择惰性电极碳或比铜活波性弱的材料做电极，如碳（石墨、金、铂、银）做正极，原电池正极的电极反应式为：2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋；
本题答案为：铜，碳（石墨、金、铂、银）；2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋（或Fe3＋＋e－＝Fe2＋）。
（2）有图2电流方向可以看出，①c电极是燃料电池电子流入的一级，为正极；②d电极为电子流出的电极，为燃料电池的负极，负极发生CH4失电子的氧化反应，电极反应式为：CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O；③根据电池反应式，CH4
2O2=CO22H2O，160g
CH4的物质的量为，n(CH4)==10mol，设有xmol电子转移，则1:8=10：X，解得X=80mol，转移电子电子数目为80NA，消耗O2的物质的量为：n(O2=)20mol，体积V（O2）=20mol22.4L/mol=448L；
本题答案为：正
，
CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O
，80NA
，448。
24．据报导，我国已研制出“可充室温钠－二氧化碳电池”。该电池的总反应式为4Na+3CO22Na2CO3+C，其工作原理如图所示(放电时产生的Na2CO3固体贮存于碳纳米管中)。
(1)放电时，钠箔为该电池的_____极(填“正”或“负”)；电解质溶液中流向_____(填“钠箔”或“多壁碳纳米管”)电极。
(2)放电时每消耗3
mol
CO2，转移电子数为______。
(3)充电时，碳纳米管连接直流电源的______(填“正”或“负”)极，其电极反应式为_______。
(4)负载可以测定电流大小，从而确定气体含量，酒驾测定工作原理与其相似(如图所示)，写出测定酒驾时负极的电极反应式：________。
【答案】负
钠箔
4mol
正
2Na2CO3+C-4e-=3CO2↑+4Na+
C2H5OH+H2O-4e-=CH3COOH+4H+
【解析】
(1)
由原电池的总反应式4Na+3CO22Na2CO3+C可知，放电时，Na为负极，通入CO2的电极为正极，放电时电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，电解质溶液中流向钠箔，故答案为：负；钠箔；
(2)
由原电池的总反应式4Na+3CO22Na2CO3+C可知，放电时，每消耗3molCO2，4molNa失去电子，转移4?mol电子，故答案为：4?mol；
(3)
充电时为电解池，电解池的总反应为2Na2CO3+C=4Na+3CO2，C失去电子生成CO2，即碳纳米管为阳极，与外加电源正极相连，由于Na2CO3固体贮存于碳纳米管中，所以充电时阳极的电极反应式为2Na2CO3+C-4e-=4Na++3CO2，故答案为：正；2Na2CO3+C-4e-=4Na++3CO2；
(4)由图可知，酒精和氧气反应生成醋酸和水，化学方程式为C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O，酒精发生氧化反应生成醋酸，所以生成醋酸的Pt电极为负极，电极反应式为C2H5OH+H2O-4e-=CH3COOH+4H+，故答案为：C2H5OH+H2O-4e-=CH3COOH+4H+。
25．锂电池应用广泛，大致可分为锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池工作原理：以石墨/锂钴氧电池为例，其总反应方程式为：LiCoO2+6CLi1-xCoO2+LixC6
试回答下列问题：
（1）连接K1、K2时，a作___极。
（2）连接K2、K3时，被还原的物质是___。
（3）放电时，负极发生反应的电极反应式是___。
（4）锂离子电池的电极废料(含LiCoO2)中的金属可回收利用。
①将电极废料磨碎后用酸浸出，磨碎的目的是___。
②将电极废料用盐酸浸出，得到含Li+、Co2+的溶液，并有黄绿色气体生成，则该反应的化学方程式是___。
【答案】阳
Li1-xCoO2
LixC6-xe-=6C+xLi+
增大接触面积，加快反应速率，使浸取更加完全
2LiCoO2+8HCl=2LiCl+2CoCl2+Cl2↑+4H2O
【解析】
单刀双至开关，K1和K2连接为
电解池，K2和K3连接为原电池。如图所示，连接为原电池时，锂离子向左移动，a极得电子为正极，b极为负极，故改变连接点，电解池中a极为阳极，b极为阴极，据此回答问题。
（1）连接K1、K2时，形成电解池，a连接正极，作阳极。
（2）连接K2、K3时，形成原电池，根据反应方程式可知，发生还原反应被还原的物质是Li1-xCoO2。
（3）放电时，负极发生氧化反应，发生反应的电极反应式是LixC6-xe-=6C+xLi+。
（4）①将电极废料磨碎后用酸浸出，磨碎的目的是增大接触面积，加快反应速率，使浸取更加完全。
②将电极废料LiCoO2用盐酸浸出，得到含Li+、Co2+的溶液，并有黄绿色气体即氯气生成，则该反应的化学方程式是2LiCoO2+8HCl=2LiCl+2CoCl2+Cl2↑+4H2O。
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选修4第四章电化学章末同步练习（原卷版）
第I卷（选择题）
一、单选题
1．用铂电极电解CuSO4溶液，当c（Cu2+）降至原来的一半时停止通电，则加入下面物质能使溶液恢复成原来浓度的是（
）
A．无水CuSO4
B．CuO
C．Cu(OH)2
D．CuSO4·5H2O
2．在标准状况下，用铂电极电解CuSO4溶液，当阴极产生12.8g铜时，阳极放出的气体是
A．1.12L
H2
B．1.12L
O2
C．2.24L
H2
D．2.24L
O2
3．2010年上海世博会，上海将有千辆氢燃料电池车上路，参看某种氢燃料电池原理图，下列说法不正确的是
A．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
B．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
C．氢燃料电池能量转换率比氢气直接燃烧高
D．氢燃料电池工作时，发出淡蓝色火焰
4．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为硫酸，放电时的反应为Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O下列结论正确的是（
）
A．Pb为正极被氧化
B．SO42﹣只向PbO2处移动
C．Pb电极质量减少
D．电解质溶液的pH不断增大
5．下列说法正确的是
A．所有放热反应均是自发反应，也是熵增大的反应
B．向AgCl固液混合物中滴入KI饱和溶液，有AgI沉淀生成，说明AgCl的溶解度小于有AgI的溶解度
C．锌与稀硫酸反应制取氢气，加入少量的硫酸铜粉末会使产生氢气的速度减慢
D．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
6．碱性电池具有容量大，放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn+2MnO2+2H2O==Zn(OH)2+2MnO(OH)，下列说法不正确的是
A．电池工作时，锌为负极
B．电池工作时，电解液中的OH-
移向负极
C．电池正极发生还原反应
D．锌的质量减少6.5g时，溶液中通过0.2mol电子
7．X、Y、Z、M、N代表五种金属。有以下化学反应：
①水溶液中：X＋Y2＋=X2＋＋Y
②Z＋2H2O(冷)=Z(OH)2＋H2↑
③M、N为电极与N盐溶液组成原电池，发生的电极反应为：M－2e－=M2＋
④Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化，则这五种金属的活动性由弱到强的顺序是
A．M＜N＜Y＜X＜Z
B．N＜M＜X＜Y＜Z
C．N＜M＜Y＜X＜Z
D．X＜Z＜N＜M＜Y
8．2020年5月5日，广东省东莞虎门大桥出现桥面抖动现象，专家对桥墩的主体钢筋进行了全面检测，并确定了其安全性。以下说法正确的是
A．桥墩钢筋容易发生化学腐蚀
B．在海面与空气交界处的钢铁，比海底下的钢铁更容易被腐蚀
C．可以在桥墩钢铁上嵌附铜片，减慢其腐蚀速率
D．将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法，称为牺牲阳极的阴极保护法
9．某学生欲完成2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的实验是
A．
B．
C．
D．
10．我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是( )
A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀
B．发生电化学腐蚀时的正极反应为2H2O＋O2＋4e－=4OH－
C．在化学腐蚀过程中有氢气产生
D．发生电化学腐蚀时的负极反应为Fe－2e－=Fe2＋
11．如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是（
）
A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
12．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的一种制取Cu2O的电解池示意图如下，电池总反应为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列说法正确的是
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0.1mol电子转移时，有0.1mol
Cu2O生成
13．镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越
来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为xMg＋Mo3S4MgxMo3S4；在镁原电池放电时，下列说法错误的是
A．Mg2＋向正极迁移
B．正极反应为：Mo3S4＋2xe－＝Mo3S42x-
C．Mo3S4发生氧化反应
D．负极反应为：xMg－2xe－＝xMg2＋
14．判断下图中装置，哪些能形成原电池（
）
A．
B．
C．
D．
15．某科研小组利用甲醇燃料电池进行如下电解实验，其中甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，下列说法不正确的是
A．甲池中通入CH3OH的电极反应：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
B．甲池中消耗560mLO2（标准状况下），理上乙池Ag电极增重3.2g
C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度
D．丙池右侧Pt电极的电极反应式：Mg2++2H2O+2e-=Mg(OH)2↓+H2↑
16．锌–空气燃料电池可作电动车动力电源，电解质溶液为KOH溶液，放电时总离子方程式为2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)42-，放电时下列说法正确的是
A．电解质溶液中K+向负极移动
B．电解质溶液中c(OH-)逐渐增大
C．负极电极反应：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)42-
D．转移4mol电子时消耗氧气22.4L
17．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
18．流动电池是一种新型电池。其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示，电池总反应为Cu＋PbO2＋2H2SO4===CuSO4＋PbSO4＋2H2O。下列说法不正确的是( )
A．a为负极，b为正极
B．该电池工作时PbO2电极附近溶液的pH增大
C．a极的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋
D．调节电解质溶液的方法是补充CuSO4
19．中国科学院深圳研究院成功研发出一种基于二硫化钼/碳纳米复合材料的钠型双离子电池，可充放电。其放电时工作原理如图所示。下列说法不正确的是（
）
A．二硫化钼/碳纳米复合材料为该电池的负极材料
B．放电时正极的反应式为Cn(PF6)x+xe-═xPF6-+Cn
C．充电时阴极的电极反应式为MoS2-C+xNa++xe-=NaxMoS2-C
D．充电时石墨端铝箔连接外接电源的负极
20．最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H2S＝2H++S+2EDTA-Fe2+
该装置工作时，下列叙述错误的是
A．阴极的电极反应：CO2+2H++2e-＝CO+H2O
B．协同转化总反应：CO2+H2S＝CO+H2O+S
C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性
第II卷（非选择题）
二、填空题
21．某同学设计一个电池(如图所示)，探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。
（1）通入氢气的电极为________
(填正极或负极)，该电极反应式为________。
（2）石墨电极为________
(填阳极或阴极)，乙中总反应离子方程式为________；如果把铁电极和石墨电极交换，乙溶液左侧出现的现象是__________________________________。
（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
（4）若甲中消耗0.01mol
O2，丙中精铜增重_________克。
22．航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物质与O2一起构成的电池装置。它可直接将化学能转化为电能，甲烷燃料电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为：CH4＋2O2＋2OH－===CO32—＋3H2O。
(1)负极上的电极反应为____________________________________。
(2)消耗标准状况下的5.6
L
O2时，有________
mol电子发生转移。
(3)开始放电时，正极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
23．依据原电池原理，回答下列问题：
（1）图1是依据氧化还原反应：Cu（s）＋2Fe3＋（aq）＝Cu2＋（aq）＋2Fe2＋（aq）设计的原电池装置。
①电极X的材料是________（填化学名称）；电极Y的材料是__________（填化学名称）。
②Y电极发生的电极反应式为：______________。
（2）图2是使用固体电解质的燃料电池，装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导正极生成的O2－离子(O2＋4e―→2O2－)。
①c电极为______________极。（填“正”或“负”）
②d电极上的电极反应式为___________________________。
③如果消耗甲烷160g，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为______________（用NA表示），需要消耗标准状况下氧气的体积为_______L。
24．据报导，我国已研制出“可充室温钠－二氧化碳电池”。该电池的总反应式为4Na+3CO22Na2CO3+C，其工作原理如图所示(放电时产生的Na2CO3固体贮存于碳纳米管中)。
(1)放电时，钠箔为该电池的_____极(填“正”或“负”)；电解质溶液中流向_____(填“钠箔”或“多壁碳纳米管”)电极。
(2)放电时每消耗3
mol
CO2，转移电子数为______。
(3)充电时，碳纳米管连接直流电源的______(填“正”或“负”)极，其电极反应式为_______。
(4)负载可以测定电流大小，从而确定气体含量，酒驾测定工作原理与其相似(如图所示)，写出测定酒驾时负极的电极反应式：________。
25．锂电池应用广泛，大致可分为锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池工作原理：以石墨/锂钴氧电池为例，其总反应方程式为：LiCoO2+6CLi1-xCoO2+LixC6
试回答下列问题：
（1）连接K1、K2时，a作___极。
（2）连接K2、K3时，被还原的物质是___。
（3）放电时，负极发生反应的电极反应式是___。
（4）锂离子电池的电极废料(含LiCoO2)中的金属可回收利用。
①将电极废料磨碎后用酸浸出，磨碎的目的是___。
②将电极废料用盐酸浸出，得到含Li+、Co2+的溶液，并有黄绿色气体生成，则该反应的化学方程式是___。
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