第四章过关检测
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分。每小题只有一个选项符合题意) 1.下列有关叙述正确的是( ) A.碱性锌锰电池中,MnO2是催化剂
B.银锌纽扣电池工作时,Ag2O被还原为Ag C.放电时,铅蓄电池中硫酸浓度不断增大
D.电镀时,待镀的金属制品表面发生氧化反应 解析:由碱性锌锰电池的总反应Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2可知,正极MnO2得电子被还原,A项错误;银锌纽扣电池由Zn粉(作负极)、Ag2O(作正极)和KOH溶液构成,电池工作时的反应原理为Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,电池工作过程中,正极上Ag2O得电子发生还原反应,生成Ag,B项正确;铅蓄电池放电时,发生的反应是PbO2+Pb+2H2SO4
2PbSO4+2H2O,硫酸不断被消耗,浓度不断减小,C项错误;电镀时,待镀的金属制品作阴极,在阴极上发生还原反应,D项错误。 答案:B
2.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.氢氧燃料电池的负极反应:O2+2H2O+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.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应Fe-2e-Fe2+
解析:在氢氧燃料电池的负极上反应的是氢气;粗铜精炼时,纯铜与电源的负极相连,将铜在溶液中还原出来;钢铁腐蚀的负极反应是Fe-2e-Fe2+。
答案:A
3.下列说法正确的是( )
A.铅蓄电池放电时铅电极发生还原反应
B.电解饱和食盐水在阳极得到氯气,阴极得到金属钠 C.给铁钉镀铜可采用CuSO4作电镀液 D.生铁浸泡在食盐水中发生析氢腐蚀
解析:铅蓄电池放电时铅电极失去电子发生氧化反应,A错误;电解饱和食盐水,阳极上得到氯气,阴极上得到氢气,B错误;电镀时电镀液采用镀层金属的可溶性盐溶液,C正确;食盐水为中性溶液,所以应发生吸氧腐蚀,D错误。 答案:C
4.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:a和b不连接时,铁与CuSO4溶液发生反应Fe+Cu2+Fe2++Cu,A项正确;a和b用导线连接时,组成了原电池,Fe为负极,Cu为正极,铜片上发生还原反应Cu2++2e-Cu,铁片上
发生氧化反应Fe-2e-Fe2+,B项正确;通过以上分析可知,无论a和b是否连接,均发生反应
Fe+Cu2+Fe2++Cu,故溶液均从蓝色(Cu2+的颜色)逐渐变成浅绿色(Fe2+的颜色),C项正确;a
和b分别连接直流电源正、负极时,构成电解池,铜片为阳极,铁片为阴极,Cu2+应向阴极(铁电极)移动,D项错误。 答案:D
5.根据下列事实: (1)X+Y2+X2++Y; (2)Z+2H2OZ(OH)2+H2↑; (3)Z2+氧化性比X2+弱;
(4)由Y、W电极组成的原电池,电极反应为W2++2e-W,Y-2e-Y2+。
可知X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是( ) A.X>Z>Y>W B.Z>W>X>Y C.Z>X>Y>W D.Z>Y>X>W
解析:依据氧化还原反应规律,还原性:还原剂>还原产物。还原性:由题中(1)可知X>Y,由(3)可知Z>X,由(4)可知Y>W,故C项正确。 答案:C
6.可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极。下列说法正确的是( )
A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为O2+2H2O+4e-4OH-
B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为Al-3e-Al3+
C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变 D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极
解析:以NaCl溶液为电解液时,正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,负极反应为Al-3e-Al3+,以NaOH溶液为电解液时,正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,负极反应为Al+4OH--3e-AlO-2+2H2O,溶液pH减小,故A项正确,B和C项不正确;电池工作时,电子通过外电路从
负极流向正极,D项不正确。 答案:A
7.用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是( )
A.电子通过盐桥从乙池流向甲池
B.铜导线替换盐桥,原电池仍继续工作 C.开始时,银片上发生的反应是Ag-e-Ag+
D.将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同
解析:根据原电池工作原理,电子由负极(Cu)沿导线传递给正极(Ag),电解质溶液中阴离子沿盐桥从乙流向甲。正极(Ag):2Ag++2e-2Ag;负极(Cu):Cu-2e-Cu2+;总反应:Cu+2Ag+
Cu2++2Ag。这与将Cu片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应相同。故选D。 答案:D
8.在城市中,地下常埋有纵横交错的管道和输电线路,有些地面上还铺有地铁或城铁的铁轨,当有电流泄漏入潮湿的土壤中,并与金属管道或铁轨形成回路时,就会引起金属管道、铁轨的腐蚀,原理简化如图所示,则下列有关说法不正确的是( )
A.原理图可理解为两个串联的电解装置
B.溶液中铁丝被腐蚀时,左侧有无色气体产生,附近产生少量白色沉淀,随后变为灰绿色
C.地下管道被腐蚀,不易发现,也不便维修,故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)
D.溶液中铁丝左侧的电极反应式为Fe-2e-Fe2+
解析:由图可知,左侧Fe电极与电源的正极相连为阳极,铁丝左侧为阴极,形成电解池;铁丝右侧为阳极,右侧Fe电极与电源负极相连为阴极,形成电解池,故该装置可看作两个串联的电解装置,A正确。铁丝左侧为阴极,发生还原反应:2H2O+2e-2OH-+H2↑,左侧Fe电极生成的
Fe2+与OH-结合生成Fe(OH)2白色沉淀,随后被氧化变成灰绿色,B正确,D错误。埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等),可减缓金属管道的腐蚀,C正确。 答案:D
9.银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故,根据电化学原理可进行如下处理,在铝制容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色褪去,下列说法正确的是( )
A.处理过程中银器一直保持恒重 B.银器为正极,Ag2S被还原成单质银 C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S6Ag+Al2S3 D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl
解析:处理过程中Ag2S变为单质银,质量减轻,A项错误。银器为正极,正极发生还原反应,B项正确。Al2S3在溶液中不能稳定存在,发生水解相互促进的反应生成氢氧化铝沉淀和硫化氢气体,C项错误。黑色褪去的原因是Ag2S变为单质银,不是转化为氯化银沉淀。 答案:B
10.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
解析:图a中,底部海水中的含氧量比较少,故铁棒发生吸氧腐蚀的速率应该减小,A项错误;图b中,当开关置于N时,左边的锌与合金形成了原电池,并且合金作正极,合金的腐蚀速率减小,B项正确;图c中,接通开关后,形成原电池,生成氢气的速率增大,但氢气是在Pt电极上放出的,C项错误;图d中,干电池中,MnO2不是正极材料也不是电解质,而是一种去极化剂,自放电腐蚀是由Zn与NH4Cl反应生成H2引起的,D项错误。 答案:B
11.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO-L-1,用石墨作电极电解此溶液,3)= 6.0 mol·
当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是( )
A.原混合溶液中c(K+)为2 mol·L-1 B.上述电解过程中共转移2 mol电子 C.电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol D.电解后溶液中c(H+)为2 mol·L-1
解析:两极都收集到22.4 L气体,说明阴极上发生的反应依次为①Cu2++2e-Cu、②
2H++2e-H2↑,阳极只生成O2,反应为4OH--4e-O2↑+2H2O,n(H2)=n(O2)=1 mol?n(e-)=4
mol,B不正确。根据电子转移守恒得:n(Cu2+)=1 mol,根据电荷守恒有
++
n(K+)+n(Cu2+)×2=n(NO-L-1。A正确。根据Cu析出后,溶液3),所以n(K)=1 mol?c(K)=2 mol·中只有KNO3和HNO3,由电荷守恒可推出c(H+)=4 mol·L-1。 答案:A
12.某兴趣小组设计如右微型实验装置。实验时,先断开K2,闭合K1,两极均有气泡产生:一段时间后,断开K1,闭合K2,发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是( )
A.断开K2,闭合K1时,总反应的离子方程式为Cl2↑+H2↑ B.断开K2,闭合K1时,石墨电极附近溶液变红
C.断开K1,闭合K2时,铜电极上的电极反应为Cl2+2e-2Cl-
D.断开K1,闭合K2时,石墨电极作正极
解析:由题意知,断开K2,闭合K1时,两极均有气泡产生,则说明铜电极没有参与反应,则铜电极一定作阴极,石墨电极作阳极,所以总反应的离子方程式应为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-,铜电极附近溶液变红,故A、B项均错误;断开K1,闭合K2时,氯气在石墨电极上得到电子生成Cl-,氢气在铜电极上失去电子生成氢离子,所以此时石墨电极作正极,铜电极作负极,故C项错误,D项正确。 答案:D
二、填空题(本题共4小题,共40分)
13.(8分)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、盐酸。按要求回答下列问题:
(1)电工操作上规定:不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因: 。 (2)若电极材料选铜和石墨,电解质溶液选硫酸铁溶液,外加导线,能否构成原电池? ,若能,请写出负极电极反应式: (若不能,则不填)。 (3)若电池反应为Cu+2H+Cu2++H2↑,该池属于原电池还是电解池? ,请写出各电极的电极材料和电解质溶液: 。
解析:(1)若把铜、铝导线连接在一起使用,则二者与外界空气及水分构成原电池,铝作负极,加速铝腐蚀,使其使用寿命缩短。
(2)因为Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,所以能构成原电池,其负极电极反应式为Cu-2e-Cu2+。
(3)因为该反应是非自发反应,故该池是电解池,其电极反应式为阳极:Cu-2e-Cu2+,阴
极:2H++2e-H2↑。
答案:(1)因二者连接在潮湿的环境中构成原电池,加速铝腐蚀,使其使用寿命缩短
(2)能 Cu-2e-Cu2+
(3)电解池 阳极为Cu,阴极为Cu、Ag或石墨,电解质溶液是盐酸
14.(12分)如图是一个用铂丝作电极,电解稀的MgSO4溶液的装置,电解液中加有中性红指示剂,此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围:6.8~8.0,酸色—红色,碱色—黄色)
2H++2Cl-
回答下列问题:
(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是 (填编号); ①A管溶液由红变黄 ②B管溶液由红变黄 ③A管溶液不变色 ④B管溶液不变色
(2)写出A管中发生的反应: ; (3)写出B管中发生的反应: ; (4)检验a管中气体的方法是 ; (5)检验b管中气体的方法是 ;
(6)电解一段时间后,切断电源,将电解液倒入烧杯内观察到的现象是 。 解析:由装置图可知A为电解池的阴极,电极反应为4H++4e-2H2↑;B为电解池的阳极,电
极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑。根据放电情况可知A极由于H+放电附近显碱性,指示剂
应显黄色,同时还会发生反应Mg2++2OH-Mg(OH)2↓;B极由于OH-放电附近显酸性,指示
剂仍显本身的颜色红色。在检验H2时利用其可燃性,检验O2时利用其能使带火星的木条复燃的性质进行检验。由于该电解池实质是电解水,所以将电解液倒入烧杯后,整个溶液呈中性,故指示剂变红,Mg(OH)2沉淀会消失。 答案:(1)①④
(2)2H++2e-H2↑、Mg2++2OH-Mg(OH)2↓
(3)4OH--4e-2H2O+O2↑
(4)用拇指按住管口,取出试管,靠近火焰,放开拇指,有爆鸣声,管口有蓝色火焰 (5)用拇指按住管口,取出试管,放开拇指,将带有火星的木条伸入试管内,木条复燃 (6)溶液呈红色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)
15.(8分)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)。
图1
图2
(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.CuCO3
d.Cu2(OH)2CO3
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-c(H+)=
2H2O+O2↑;阴极反应式:2Cu2++4e-2Cu,n(O2)=
0.056 L
2.5×10-3 mol。线路中转移电子的物质的量为2.5×10-3 mol×4=0.01 mol,溶液中
0.01mol
=0.1 mol·L-1,pH=-lg 0.1=1。加入0.1 L
22.4 L·mol-1
=
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。
-答案:(1)正极 CH4+4O2-8e-CO2+2H2O
(2)4OH--4e-2H2O+O2↑ 1 ac
16.(12分)图中X是直流电源。Y烧杯中c、d为石墨棒,Z烧杯中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后,发现d附近溶液显红色。
(1)①电源b极为 (填“正”“负”或“阴”“阳”,下同)极。 ②Z烧杯中e为 极。
③连接Y、Z烧杯线路中,电子流动的方向是d (填“→”或“←”)e。
(2)①写出Y烧杯中c极上的电极反应式: 。 ②写出Y烧杯中总反应的化学方程式: 。 ③写出Z烧杯中e极上的电极反应式: 。
(3)①电解2 min后,取出e、f,洗净、烘干、称量,质量差为1.28 g,在通电过程中,外电路中通过的电子为 mol。
②若Y烧杯中溶液体积为500 mL(电解后体积可视为不变),电解反应速率v(OH-)= 。
解析:(1)d附近溶液显红色,则d为阴极,c为阳极,e为阳极,f为阴极,a为正极,b为负极;H+在d极上得电子,电子从e流向d。
(2)c极上Cl-放电,电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑;e为阳极,Cu放电,电极反应式为Cu-2e-Cu2+。
(3)①e、f电极质量差为1.28 g,则e溶解的Cu为0.64 g,外电路中通过电子0.02 mol。 ②根据电子守恒可知,
v(OH-)=
0.02mol
=0.02 mol·L-1·min-1。
0.5 L×2min
答案:(1)①负 ②阳 ③←
(2)①2Cl--2e-Cl2↑
②2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ ③Cu-2e-Cu2+
(3)①0.02 ②0.02 mol·L-1·min-1
第4章过关检测
