2020-2021学年高二化学人教版选修4化学反应原理第四章《电化学基础》测试卷（解析版）

第四章《电化学基础》测试卷
一、单选题(共15小题)
1.常温下用石墨作电极，电解100
mL
0.1
mol·L－1的Cu(NO3)2和0.1
mol·L－1的AgNO3组成的混合溶液，当某一电极上生成的气体在标准状况下体积为1.12
L
时，假设溶液体积不变，下列说法正确的是(　　)
A．
阴极增重1.4
g
B．
所得溶液pH＜1
C．
阴极增重0.64
g
D．
所得溶液pH＞1
2.化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。目前常用的镍镉(Ni－Cd)电池，其电池总反应可以表示：
Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2
已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是(　　)
①以上反应是可逆反应　②以上反应不是可逆反应　③充电时化学能转变为电能　④放电时化学能转变为电能
A．
①③
B．
②④
C．
①④
D．
②③
3.由于具有超低耗电量、寿命长的特点，LED产品越来越受人欢迎。下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的装置。下列有关叙述正确的是(　　)
A．
a处通入氧气，b处通入氢气
B．
该装置中只涉及两种形式的能量转化
C．
电池正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．
P－型半导体连接的是电池负极
4.下列有关金属铁的腐蚀与防护，说法正确的是(　　)
A．
酸雨后易发生析氢腐蚀、炒锅存留盐液时易发生吸氧腐蚀
B．
当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，后者更易被腐蚀
C．
铁与电源正极连接可实现电化学保护
D．
将钢管与铜管一起堆放时可保护钢管少受腐蚀
5.钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是(　　)
A．
2H＋＋2e－===H2↑
B．
Fe2＋＋2e－===Fe
C．
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．
Fe3＋＋e－===Fe2＋
6.下列金属的防护方法不正确的是(　　)
A．
对健身器材涂油漆以防止生锈
B．
对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈
C．
用牺牲锌块的方法来保护船体
D．
自行车的钢圈上镀上一层Cr防锈
7.图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是(　　)
A．
滤纸上c点附近会变红色
B．
Cu电极质量减小，Pt电极质量增大
C．
Z中溶液的pH先减小，后增大
D．
溶液中的向Cu电极定向移动
8.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
9.关于钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是(　　)
A．
钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋
B．
钢铁发生吸氧腐蚀时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．
地下钢管连接镁块是采用牺牲阳极的阴极保护法
D．
用外加电流的阴极保护法防止钢铁腐蚀时，钢铁接电源的正极
10.将图1所示装置中的盐桥(琼脂?饱和KCl溶液)换成铜导线与石墨棒连接得到图2所示装置，发现电流计指针仍然有偏转。下列说法正确的是(　　)
A．
图1中，铁棒质量减少5.6
g，则甲池NaCl溶液的质量增加5.6
g
B．
图1中的石墨电极与图2中乙池石墨a电极的电极反应式相同
C．
两图所示装置的能量变化均是将化学能转化为电能
D．
图2中电子流向为Fe→电流计→石墨a→石墨b→铜丝→石墨c→Fe
11.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
12.关于铅蓄电池的说法正确的是(　　)
A．
在放电时，正极发生的反应是Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)
B．
在放电时，该电池的负极材料是铅板
C．
在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D．
在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)
13.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(　　)
A．
检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动
B．
若有0.4
mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48
L氧气
C．
电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O
D．
正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
14.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置，下列有关说法中错误的是(　　)
A．
正极的电极反应方程式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．
将石墨电极改成Mg电极，难以观察到铁锈生成
C．
若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈
D．
分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快
15.下图为铜锌原电池示意图，下列说法正确的是(　　)
A．
锌片逐渐溶解
B．
烧杯中溶液逐渐呈蓝色
C．
电子由铜片通过导线流向锌片
D．
锌为正极，铜为负极
二、实验题(共3小题)
16.某同学利用生活中或实验室中常用的物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计了一个原电池。请填写下列空白：
(1)实验原理：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)实验用品：电极(______、______)、稀硫酸、______、________、耳机(或者电流表)(填写所缺的实验用品)。
(3)实验装置如图。
(4)原电池设计及注意的问题：
①按如图所示装置连接好实验仪器，注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出，如果没有，可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意：接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的)，这时可以听见耳机发生“嚓嚓嚓……”的声音。其原因是在原电池中，由化学能转化为____________，在耳机中又由__________转化为声音这种能量；
②如果将装置中的耳机改为电流表，则铁钉应该接电流表的________极，电极反应式为_____________，发生了________反应；
③铜钉应该接电流表的________极，电极反应式为_____________，发生了_________反应。
17.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_____________________。
18.已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、硫酸。设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求画出装置图(需标明电极材料及电池的正、负极)。
三、填空题(共3小题)
19.如图所示装置中电极a、b均为碳棒，两烧杯中所盛溶液均为500mL1.0mol·L－1。
(1)A为________池，(填“原电”或“电解”)，其中的Ag极为________极，发生________(填“氧化”或“还原”)反应。
(2)B装置中的电极b极为________极，电极反应式为__________________________________，
总反应的化学方程式为____________________________________________________。
经过一段时间后，B装置中溶液的碱性________(填“增强”、“减弱”或“不变”)
(3)若工作一段时间后，当Zn片质量减少3.25
g时，a极逸出的气体在标准状况下的体积为________L。
20.如图是以铅蓄电池为电源，模拟氯碱工业电解饱和食盐水的装置图(C、D均为石墨电极)。
已知：铅蓄电池在放电时发生下列电极反应：
负极：Pb＋－2e－===PbSO4
正极：PbO2＋4H＋＋＋2e－===PbSO4＋2H2O
(1)请写出电解饱和食盐水的化学方程式____________________________________。
(2)若在电解池中C极一侧滴酚酞溶液，电解一段时间后未呈红色，说明铅蓄电池的A极为________极。
(3)用铅蓄电池电解1
L饱和食盐水(食盐水足量，密度为1.15
g·cm－3)时，
①若收集到11.2
L(标准状况下)氯气，则至少转移电子________mol。
②若铅蓄电池消耗H2SO42
mol，则可收集到H2的体积(标准状况下)为________L。
③若消耗硫酸amol，电解后除去隔膜，所得溶液中NaOH的质量分数表达式为(假设氯气全部排出)________________(用含a的代数式表示)。
21.某同学设计一个燃料电池(如下图所示)，目的是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。
根据要求回答相关问题：
(1)通入氢气的电极为________(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为____________________。
(2)石墨电极为________(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，________(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液先变红。
(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”)。精铜电极上的电极反应式为____________________________
________________________________________________________________________。
答案解析
1.【答案】B
【解析】阴极可以放电的离子依次为0.01
mol
Ag＋、0.01
mol
Cu2＋，阳极可以放电的阴离子只有OH－；当阳极生成1.12
L
O2时，电路中通过电子：n(e－)＝0.05
mol×4＝0.2
mol，此时Ag＋、Cu2＋已全部析出，质量：0.01
mol×108
g·mol－1＋0.01
mol×64
g·mol－1＝1.72
g；因为当Ag＋、Cu2＋全部析出以后，相当于电解水，H＋不再增加，所以生成的H＋所带电荷与0.01
mol
Ag＋、0.01
mol
Cu2＋所带电荷相等；则溶液中生成：c(H＋)＝0.3
mol·L－1，pH＜1。
2.【答案】B
【解析】Ni－Cd电池的充、放电条件不相同，因此电池的充、放电反应不属于可逆反应。
3.【答案】C
【解析】根据LED中电子移动方向可判断N－型半导体与电池负极相连，
a处为负极，应通入氢气，b处通入氧气，P－型半导体与电池正极相连，
A、D错误；该装置主要涉及化学能、电能、光能三种形式的能量转化，B错误；在KOH溶液中，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确。
4.【答案】A
【解析】酸雨后溶液显酸性，容易发生析氢腐蚀，炒锅存留盐液是中性溶液，较易发生吸氧腐蚀，A正确；金属活动性Zn>Fe>Sn，所以镀锡铁镀层破损时，Fe作原电池的负极首先被腐蚀，而镀锌铁镀层破损时，由于Fe作正极，被保护起来，前者更易被腐蚀，B错误；铁与电源负极连接可实现电化学保护，C错误；将钢管与铜管一起堆放形成原电池，钢管作为负极，受腐蚀的程度增加，D错误。
5.【答案】C
【解析】钢铁发生吸氧腐蚀，正极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，C正确。
6.【答案】B
【解析】涂油漆可以起到避免金属和电解质溶液接触形成原电池的目的，A正确；油漆保护层在机械转动部位很容易磨损，起不到保护层的作用，应选用润滑油来达到防锈的目的，B错误；锌、铁与电解液形成原电池时，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，C正确；钢圈上镀上一层Cr，阻断了铁与氧气的接触，D正确。
7.【答案】A
【解析】紫红色斑即Mn向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，b为正极，a为负极，c为阴极。c点NaCl溶液中H＋放电，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，c点附近会变红色，A正确；Z中Cu电极和a相连，为阴极，Cu2＋＋2e－===Cu，Pt极为阳极，2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，pH减小，B、C错误；Z为电解池，池内阴离子向阳极移动，即向Pt极移动，D错误。
8.【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。
9.【答案】D
【解析】钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀都是铁失去电子作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，钢铁发生吸氧腐蚀时O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A、B正确；地下钢管连接镁块，镁比铁活泼，作负极，铁作正极得到保护，C正确；用外加电流的阴极保护法防止钢铁腐蚀时，钢铁连接电源的负极，D错误。
10.【答案】B
【解析】图1为原电池，Fe为负极，电极反应：Fe－2e－===Fe2＋，盐桥中的阴离子移向负极，增加质量大于5.6
g，A错误；图1中石墨为正极，电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，图2为电解池，图2乙池中石墨a是阴极，电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu，B正确；原电池是将化学能转化为电能，电解池是将电能转化为化学能，C错误；电子不能在溶液中移动，图2中电子流向应为Fe→电流计→石墨a，石墨b→铜丝→石墨c，D错误。
11.【答案】D
【解析】原电池正极发生还原反应，该原电池正极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，A项不正确；该原电池放电时，负极材料中的Ag被氧化为Ag＋，Ag＋与附近的Cl－反应生成AgCl白色沉淀。交换膜右侧溶液中无大量AgCl白色沉淀生成，B项不正确；由原电池负极反应Cl－＋Ag－e－===AgCl↓和正极反应Cl2＋2e－===2Cl－可知，若用NaCl溶液代替盐酸，电池总反应不变，C项不正确；由原电池的负极反应Cl－＋Ag－e－===AgCl↓可知，当电路中转移0.01
mol
e－时，交换膜左侧溶液中减少0.01
mol
Cl－，同时约有0.01
mol
H＋通过阳离子交换膜移至右侧，故交换膜左侧溶液中约减少0.02
mol离子，D项正确。
12.【答案】B
【解析】蓄电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，正极得电子，发生还原反应，电极反应式为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，A错误；负极失电子，发生氧化反应，电极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4，铅板是负极材料，B正确；充电装置是电解池，阳极失电子，与原电池正极反应相反，为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO，阴极得电子，与原电池负极反应相反，为PbSO4＋2e－===Pb＋SO，硫酸的浓度增大，CD错误。
13.【答案】C
【解析】A项，检测时，电解质溶液中的H＋移向正极；B项，若反应中有0.4
mol电子转移，则在标况下消耗的O2体积为2.24
L；D项，电解质溶液呈酸性，正极上发生的反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
14.【答案】D
【解析】如果铁发生吸氧腐蚀，则铁是负极，失电子被氧化成Fe2＋，在正极氧气得电子发生还原反应，电极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。将氧气吹向石墨电极形成原电池反应，加快腐蚀速率，A正确，D错误；向自来水中加入NaCl(s)，可使电解质溶液的导电能力增强，加快腐蚀速率，C正确；若将石墨电极换成Mg电极，Mg比Fe活泼，负极为Mg，Fe被保护，难以看到铁生锈，B正确。
15.【答案】A
【解析】在铜锌原电池中，锌的活动性大于铜，锌为负极、铜为正极。负极锌失去电子不断溶解，在外电路中电子由锌电极流向铜电极；溶液中的氢离子，在正极铜表面得到电子被还原，有氢气产生，铜电极保持不变，溶液中不存在铜离子，不能使溶液成蓝色。
16.【答案】(2)铁钉或铁条；铜钉(其他的惰性电极如铅笔芯、铂等都正确)；　烧杯；导线
(4)①电能；电能；　②负；Fe－2e－===Fe2＋；氧化
③正；2H＋＋2e－===H2↑；还原
【解析】原电池是将化学能转变为电能的装置，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼材料作正极，发生还原反应。电流表正极应接原电池正极，电流表负极应接原电池负极。
17.【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。
18.【答案】(答案合理即可)
【解析】因为总反应式为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，所以负极为Fe，正极可为Cu、Ag或石墨，电解质溶液为稀硫酸，按原电池示意图一般形式画出装置图。
19.【答案】(1)原电池　正　还原
(2)阴　2H＋＋2e－===H2↑　2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　增强　(3)1.12
【解析】B中两电极相同，不能为原电池，A中锌与硫酸铜可以发生自发的氧化还原反应，Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，锌是负极Zn－2e－===Zn2＋；Cu是正极，Cu2＋＋2e－===Cu。因此A装置是原电池。
(2)B装置是电解池，b电极与原电池的负极相连作阴极，氢离子放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)。A电极与原电池的正极相连，作阳极，氯离子放电，2Cl－－2e－===Cl2↑，合并得到B装置中总反应2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，有氢氧化钠强碱生成，因此溶液的碱性增强。
(3)若工作一段时间后，当Zn片质量减少3.25
g时，即0.05
mol，根据Zn－2e－===Zn2＋可知导线中转移电子0.05
mol×2＝0.1
mol。a极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，则根据电子转移守恒可知逸出的氯气在标准状况下的体积为0.05
mol×22.4
L·mol－1＝1.12
L。
20.【答案】(1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
(2)正
(3)①1　②22.4　③×100%
【解析】(1)电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。
(2)C极一侧滴酚酞溶液不变红色，该极无OH－生成，C是阳极，A是正极。
(3)①标准状况下11.2
LCl2的物质的量是0.5mol，每生成1
mol
Cl2转移2
mol
e－，至少转移1
mol
e－；
②铅蓄电池放电的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，每消耗2
mol
H2SO4，转移2
mol
e－，可生成1
mol
H2，标准状况时，H2的体积为22.4
L；
③消耗amol
H2SO4，转移amol电子，生成H2、Cl2、NaOH的物质的量分别为mol、mol、amol，w(NaOH)＝×100%。
21.【答案】(1)负极　H2－2e－＋2OH－===2H2O
(2)阳极　铁极　
(3)减小　Cu2＋＋2e－===Cu
【解析】(1)通入氢气的电极为负极，由于电解质溶液是碱性的，所以该电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。
(2)由于石墨电极与电源的正极连接，所以石墨电极为阳极，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的H＋在阴极(Fe电极)放电，破坏了附近的水的电离平衡，该区域的溶液显碱性，因此铁极的溶液先变红。
(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，因为粗铜中有活动性比Cu强的金属失去电子，而得到电子的只有Cu2＋，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度会减小；精铜电极上的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。