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- 2021-08-24 发布
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第4章单元综合检测及解析
(时间:90分钟,满分100分)
一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分)
1.番茄汁显酸性,在番茄上平行地插入铜片和锌片可以形成原电池。以下叙述正确的是( )
A.铜片上发生氧化反应
B.锌片为正极,铜片为负极
C.锌片为阴极,铜片为阳极
D.番茄汁起电解质溶液的作用
解析:Zn、Cu和番茄汁(酸性)形成的原电池,其中锌片作负极,发生氧化反应,铜片作正极,发生还原反应,番茄汁起电解质溶液的作用。
答案:D
2.铜制品上的铝质铆钉,在潮湿的空气中易腐蚀的主要原因可描述为( )
A.形成原电池,铝作负极
B.形成原电池,铜作负极
C.形成原电池时,电流由铝流向铜
D.铝质铆钉发生了化学腐蚀
解析:电化学腐蚀与化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。金属铝发生的是电化学腐蚀,铝比铜活泼,故金属铝是负极;电流的流动方向与电子的流动方向恰好相反,应是由铜流向铝。
答案:A
3.[双选题]用惰性电极电解足量的下列溶液,一段时间后,加入一定质量的另一种物质(中括号内),溶液能与原来溶液完全一样的是( )
A.CuCl2[CuSO4] B.NaOH[H2O]
C.NaCl[HCl] D.CuSO4[Cu(OH)2]
解析:用惰性电极电解下列物质溶液时阴、阳两极产生的物质:
选项
阳极产物
阴极产物
复原时加入的物质
A
Cl2
Cu
CuCl2
B
O2
H2
H2O
C
Cl2
H2
通入HCl气体
D
O2
Cu
CuO
答案:BC
4.[双选题]为了避免青铜器生成铜绿,以下方法正确的是( )
A.将青铜器放在银质托盘上
B.将青铜器保存在干燥的环境中
C.将青铜器保存在潮湿的空气中
D.在青铜器的表面覆盖一层防渗透的高分子膜
解析:Cu比Ag活泼,形成的原电池中Cu作负极,A不正确;将青铜器放在潮湿的空气中,在表面形成原电池,Cu被腐蚀,C不正确。
答案:BD
5.钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀,发生的原电池反应为:2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2。以下说法正确的是( )
A.负极发生的反应为:Fe-2e-===Fe2+
B.正极发生的反应为:2H2O+O2+2e-===4OH-
C.原电池是将电能转变为化学能的装置
D.钢柱在水下部分比在水面处更容易腐蚀
解析:从电池反应式可知,Fe失电子转变成Fe2+,Fe为负极,A项对;正极反应式为2H2O+O2+4e-===4OH-,B项错;原电池是将化学能转化为电能的装置,C项错;水面的O2浓度较水下浓度高,水面处的金属更易被腐蚀,D项错。
答案:A
6.(2012·安徽师大附中模拟)利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验,甚至制作出一些有实际应用价值的装置来,如图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。该电池工作时,有关说法正确的是( )
A.铝罐将逐渐被腐蚀
B.炭粒和炭棒上发生的反应为O2+4e-===2O2-
C.炭棒应与玩具电机的负极相连
D.该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻
解析:该电池的反应原理是4Al+3O2===2Al2O3,所以Al作电源负极,与玩具电极的负极相连,逐渐被腐蚀,A项正确,C、D项错误;B项中正确的反应式为O2+2H2O+
4e-===4OH-。
答案:A
7.若在铁片上镀锌,以下叙述中错误的是( )
A.可把铁片与电源的正极相连
B.电解质必须用含有锌离子的可溶性盐
C.锌极发生氧化反应
D.铁极的电极反应式为Zn2++2e-===Zn
解析:电镀的实质就是以非惰性电极为阳极的一种特殊的电解。电镀时一般以镀层金属为电解池的阳极,镀件为阴极,含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液。电镀过程中镀层金属发生氧化反应成为离子溶入电解液,其离子则在待镀件上发生还原反应而析出,且电解质溶液浓度一般不变。故而本题只有A项不正确。
答案:A
8.下列装置中,都伴随有能量变化,其中是由化学能转变为电能的是( )
解析:A项,电解水生成H2和O2,是将电能转化为化学能;B项,水力发电是将机械能转化为电能;C项,太阳能热水器是将光能转化为热能;D项,干电池是将化学能转化为电能。
答案:D
9.现将氯化铝溶液蒸干灼烧并熔融后用铂电极进行电解,下列有关电极产物的判断正确的是( )
A.阴极产物是氢气
B.阳极产物是氧气
C.阴极产物是铝和氧气
D.阳极产物只有氯气
解析:将AlCl3溶液蒸干得Al(OH)3,灼烧时Al(OH)3分解生成Al2O3,电解熔融Al2O3时,阳极反应为6O2--12e-===3O2↑,阴极反应为4Al3++12e-===4Al,总反应式为2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑。
答案:B
10.串联电路中的四个电解池分别装有0.1 mol·L-1的下列溶液,用铂电极电解,连接直流电源一段时间后,溶液的pH变小的是( )
A.盐酸 B.NaCl
C.AgNO3 D.KNO3
解析:对于电解盐酸溶液,相当于电解HCl,盐酸溶液浓度降低,H+浓度降低,pH增大。电解NaCl溶液时H+在阴极上放电,阴极附近OH-浓度增大;阳极上Cl-放电,阳极区域H+、OH-浓度基本不变,因而电解后整个溶液pH会变大。电解AgNO3溶液时,阴极Ag+放电;阳极是OH-放电,阳极区域H+浓度变大,溶液pH会显著变小(相当于生成稀HNO3)。电解KNO3的实质是电解水,pH不变。
答案:C
11.右图装置中,U形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液(呈酸性),各加入生铁块,放置一段时间。下列有关描述错误的是( )
A.生铁块中的碳是原电池的正极
B.红墨水柱两边的液面变为左低右高
C.两试管中相同的电极反应式是:
Fe-2e-===Fe2+
D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀
解析:a、b中生铁发生电化学腐蚀,碳作正极,铁作负极;a中NaCl溶液呈中性,发生吸氧腐蚀,O2被消耗,试管内气体压强降低,b试管中盛装NH4Cl溶液,酸性较强,发生析氢腐蚀,产生H2,试管内气体压强增大,故红墨水柱两边的液面应左高右低。
答案:B
12.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu+2H+===Cu2++H2↑,则下列关于该装置的有关说法中正确的是( )
A.该装置可能是原电池,也可能是电解池
B.该装置只能是原电池,且电解质溶液为硝酸
C.该装置只能是电解池,且金属铜为该电解池的阳极
D.该装置只能是原电池,电解质溶液不可能是盐酸
解析:原电池是将化学能转化为电能的装置,电解池是将电能转化为化学能的装置。由题给总方程式知,Cu失电子,H+得电子。如果是原电池,Cu是负极,它的金属活动性排在氢之后,不可能,所以只能是电解池。
答案:C
13.将两支惰性电极插入CuSO4溶液中,通电电解,当有1×10-3 mol的OH-放电时,溶液显浅蓝色,则下列叙述正确的是( )
A.阳极上析出11.2 mL O2(标准状况)
B.阴极上析出32 mg Cu
C.阴极上析出11.2 mL H2(标准状况)
D.阳极和阴极质量都无变化
解析:用惰性电极电解CuSO4溶液时,电极反应为,阴极:2Cu2++4e-===2Cu,阳极:4OH--4e-===O2↑+2H2O。当有1×10-3 mol的OH-放电时,生成标准状况下的O2为5.6 mL,此时转移电子为1×10-3 mol,则在阴极上析出Cu 32×10-3 g。
答案:B
14.[双选题]用石墨作电极电解AlCl3溶液时,如图所示电解质溶液变化的曲线合理的是(不考虑Cl2溶解)( )
解析:阳极放电顺序:Cl->OH-;阴极放电顺序:H+>Al3+,因此电解AlCl3溶液实质是电解溶质和溶剂,电解方程式为:2AlCl3+6H2O2Al(OH)3↓+3Cl2↑+3H2↑。电解前,由于Al3+水解,溶液呈酸性,pH<7;随着电解的进行,c(H+)减小,pH升高,但生成的Al(OH)3是难溶性物质,故溶液pH不可能大于7。电解过程中,Al(OH)3沉淀量逐渐增加,AlCl3完全电解后,沉淀的量保持不变。
答案:AD
15.(2011·广东高考)某小组为研究电化学原理,设计如图装置。下列叙述不正确的是( )
A.a 和 b 不连接时,铁片上会有金属铜析出
B.a 和 b 用导线连接时,铜片上发生的反应为:Cu2++2e-===Cu
C.无论 a 和 b 是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D.a 和 b 分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2+向铜电极移动
解析:本题考查电化学,意在考查考生对原电池、电解池的电极反应、现象和电极反应式的书写等的掌握情况。a、b不连接,未形成原电池,Cu2+与Fe在接触面上直接反应,A项正确;a、b用导线连接,铜片作正极,Cu2+在该电极上得电子,B项正确;a、b连接与否,溶液中的Cu2+均得电子发生还原反应生成Cu,Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2+,故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色,C项正确;a与电源正极相连时,Cu片作阳极,Cu2+向Fe电极移动,D项错误。
答案:D
16.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,用电解法制备高纯度的镍,(已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)。下列叙述中正确的是( )
A.阳极发生还原反应,其电极反应式:
Ni2++2e-===Ni
B.电解过程中,阳极减少的质量与阴极增加的质量相等
C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+
D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
解析:本题为课本中“电解精炼铜”的迁移应用。A项,阳极应发生氧化反应。C项,溶液中的阳离子主要为Ni2+,根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序,阳极反应为Zn-2e-===Zn2+,Fe-2e-===Fe2+,Ni-2e-===Ni2+,Cu、Pt在该条件下不失电子,阴极反应为Ni2++2e-===Ni,Fe2+、Zn2+在该条件下不得电子。比较两电极反应,因Zn、Fe、Ni的相对原子质量不等,当两极通过相同的电量时,阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。
答案:D
二、非选择题(本题包括6小题,共52分)
17.(8分)镁、铝、铁是重要的金属,在工业生产中用途广泛。
(1)镁与稀硫酸反应的离子方程式为__________________________________________。
(2)铝与氧化铁发生铝热反应的化学方程式为___________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在潮湿的空气里,钢铁表面有一层水膜,很容易发生电化学腐蚀。其中正极的电极反应式为______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在海洋工程上,通常用铝合金(AlZnCd)保护海底钢铁设施,其原理如图所示:其中负极发生的电极反应为:____________
________________________________________________________________________;
解析:(3)属于钢铁的吸氧腐蚀;
(4)属于牺牲阳极的阴极保护法。
答案:(1)Mg+2H+===Mg2++H2↑
(2)2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe
(3)2H2O+O2+4e-===4OH-
(4)Al-3e-===Al3+
18.(8分)一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂,在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇,同时向一个电极通入空气。回答下列问题:
(1)这种电池放电时发生的化学方程式是________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)此电池的正极发生的电极反应式是__________________________________________
________________________________________________________________________;
负极发生的电极反应式是___________________________________________________。
(3)电解液中的H+向________极移动;向外电路释放电子的电极是________。
解析:甲醇燃料电池实质就是利用CH3OH燃料在氧气中反应来提供电能。CH3OH作负极,发生氧化反应,电极反应为2CH3OH+2H2O-12e-===2CO2↑+12H+;氧气在正极反应:3O2+12H++12e-===6H2O,两反应相加得总反应式。在电池中,负极释放电子传到正极上,故H+向正极移动。甲醇反应产物为CO2和H2O,对环境无污染。
答案:(1)2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
(2)3O2+12H++12e-===6H2O
2CH3OH+2H2O-12e-===2CO2↑+12H+
(3)正 负极
19.(10分)右图中是电解氯化钠溶液(含酚酞)的装置。有毒气体收集的装置省略没有画出,两电极均是惰性电极。
(1)a电极的名称___________________________________________。
(2)电解过程中观察到的现象_________________________________。
(3)确定N出口的气体最简单的方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)电解的总反应离子方程式为_______________________________________________。
(5)若将b电极换成铁作电极,写出在电解过程中U形管底部出现的现象________________________________________________________________________。
解析:根据电子的流向,可以判断a极的名称,a极连接的是直流电源电子流出的一极,为负极,因此,a极是电解池的阴极;那么b极为阳极,产物为Cl2,检验Cl2的方法是用湿润的淀粉碘化钾试纸;当将b极改为铁电极时,铁失去电子变成阳离子进入溶液,与阴极产生的OH-结合生成Fe(OH)2沉淀,然后沉淀转化为Fe(OH)3。
答案:(1)阴极
(2)两极均有气泡产生;a极区溶液变成红色;b极液面上气体变为黄绿色;b极区溶液变为浅黄绿色
(3)用湿润的淀粉碘化钾试纸检验,若变蓝,则是Cl2
(4)2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-
(5)底部有白色沉淀产生,很快变为灰绿色,最终变为红褐色
20.(6分)某课外活动小组准备用如图所示的装置进行实验。现有甲、乙两位同学分别选择了如下电极材料和电解质溶液:
A电极
B电极
X溶液
甲
Cu
Zn
H2SO4
乙
Pt
Pt
CuCl2
(1)甲同学在实验中将电键K5闭合,Zn电极上的电极反应式为_____________________。
(2)乙同学准备进行电解CuCl2溶液的实验,则电解时的总反应方程式为________________________________________________________________________;
实验时应闭合的电键组合是________。(从下列五项中选择所有可能组合)
A.K1和K2 B.K1和K3
C.K1和K4 D.K2和K3
E.K2和K4
解析:(1)甲同学在实验中将电键K5闭合,装置为原电池,较活泼的Zn为原电池负极,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+。
(2)乙同学用惰性电极电解CuCl2溶液,电解时的总反应方程式为:CuCl2Cu+Cl2↑,实验时应闭合K1和K4或K2和K3。
答案:(1)Zn-2e-===Zn2+
(2)CuCl2Cu+Cl2↑ C、D
21.(10分)某学生利用右面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理(Cu元素的相对原子质量为64)。
按照实验步骤依次回答下列问题:
(1)导线中电子流向为__________________(用a、b表示)。
(2)写出装置中锌电极上的电极反应式:________________________________________;
(3)若装置中铜电极的质量增加0.64 g,则导线中转移的电子数目为________;(不许用“NA”表示)
(4)装置中盐桥中除添加琼脂外,还要添加KCl的饱和溶液,电池工作时,对盐桥中的K+、Cl-的移动方向的表述正确的是________。
A.盐桥中的K+向左侧烧杯移动、Cl-向右侧烧杯移动
B.盐桥中的K+向右侧烧杯移动、Cl-向左侧烧杯移动
C.盐桥中的K+、Cl-都向左侧烧杯移动
D.盐桥中的K+、Cl-几乎都不移动
解析:在该原电池中负极为Zn,电极反应为Zn-2e-===Zn2+,正极为铜,电极反应为Cu2++2e-===Cu,当铜电极增加0.64 g时,转移电子(电a到b)为×6.02×1023 mol-1×2=1.204×1022。盐桥中K+向正极区(右侧烧杯)移动,Cl-向负区(左侧烧杯)移动。
答案:(1)由a到b(或a→b)
(2)Zn-2e-===Zn2+
(3)1.204×1022
(4)B
22.(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试液的滤纸,C为电镀槽,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________,槽中盛放的电镀液可以是________或________(只要求填两种电解质溶液)。
解析: (1)根据c点酚酞试液变红,则该极的反应为2H++2e-===H2↑,即该极为阴极,与电源的负极相连,所以a点是正极。
(2)滤纸B上发生的总反应方程式为:
2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH。
(3)c、d点短路后,e为阳极,反应为Zn-2e-===Zn2+,阴极上镀锌,则阴极反应为Zn2++2e-===Zn,电解液应为含镀层离子的电解质溶液,所以可用ZnSO4溶液或ZnCl2溶液等。
答案:(1)正
(2)2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH
(3)Zn-2e-===Zn2+
Zn2++2e-===Zn
ZnSO4溶液 ZnCl2溶液
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