1、【步步高 学案导学设计】2014-2015学年高中化学 第四章 电化学基础章末综合检测 新人教版选修4 (时间：100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；每小题只有一个选项符合题意)1科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质溶液的燃料电池中发电，电池负极反应式为()AH22OH2e=2H2O BO24H4e=2H2OCH22e=2H DO22H2O4e=4OH答案C解析根据题给信息，该燃料电池的总反应式为2H2O2=2H2O；电解液为酸性溶液，电极反应式中不能出现OH，A错误。又因为燃料电池中负极通入氢气，正
2、极通入氧气，B、D错误。2天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO2)，充电时LiCoO2中Li被氧化，Li迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2C6充电放电CoO2LiC6，下列说法正确的是()A充电时，电池的负极反应为LiC6e=LiC6B. 放电时，电池的正极反应为CoO2Lie=LiCoO2C羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质D锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低答案B解析充电时，Li被氧化，电池负极反应为C6e=C，故A项错误；由于Li为活泼金属，可与羧酸、醇等物质反应
3、，故C项错误；由于Li的摩尔质量较小，所以锂电池的比能量应较高，故D项错误。3下列叙述正确的是()A纯锌与稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液，可使反应速率加快B甲醇和氧气以及KOH溶液构成的新型燃料电池中，其负极上发生的反应为CH3OH6OH6e=CO25H2OC在铁件上镀铜时，金属铜作阴极D电解精炼铜时，电解质溶液中铜离子浓度保持不变答案A4用石墨作电极电解1 molL1的 CuSO4溶液，当c(Cu2)为0.5 molL1时，停止电解，向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状态()ACuSO4 BCuO CCu(OH)2 DCuSO45H2O答案B解析电解过程中的反应式为阳
4、极：4OH4e=2H2OO2，阴极：2Cu24e=2Cu。总反应式为2CuSO42H2O2H2SO42CuO2。由以上反应可知，电解使2 mol CuSO4和2 mol H2O变成了2 mol H2SO4，同时析出铜，放出O2，溶液中每生成2 mol Cu，则放出1 mol O2，故需补充CuO。5下列关于实验现象的描述不正确的是()A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀H2SO4中，铜片表面出现气泡B用锌片作阳极，铁片作阴极，电解ZnCl2溶液，铁片表面出现一层锌C把铜片插入FeCl3溶液中，在铜片表面出现一层铁D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴CuCl2溶液，气泡放出速率加快答案C解析铜、铁是
5、两种活动性不同的金属，稀H2SO4是电解质溶液，三者共同形成了原电池，铁片上发生氧化反应：Fe2e=Fe2，铜片上发生还原反应：2H2e=H2，故A正确；B为电镀池，锌片上发生：Zn2e=Zn2，铁片上发生：Zn22e=Zn，故B正确；Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2，故C错误；Zn与被Zn 置换出的Cu以及原有的盐酸一起构成了原电池，发生了原电池反应，故D正确。6最近，科学家研制出一种纸质电池，这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰。电池总反应式为Zn2MnO2H2O=ZnO2MnOOH。下列说法不正确的是()A该电池中Zn为负极，MnO2为正
6、极B该电池的正极反应式为MnO2eH2O=MnOOHOHC导电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向ZnD电池工作时水分子和OH都能通过薄层纸片答案C解析原电池反应中Zn失电子、MnO2得电子，因此该电池负极为Zn，正极为MnO2。由电池总反应式减去负极反应式Zn2e2OH=ZnOH2O即得正极反应式MnO2eH2O=MnOOHOH。电子只能由Zn经外电路流向MnO2，而不能通过内电路。7如图所示，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是()AX极是电源的负极，Y极是电源的正极BCu电极上增重6.4 g时，b极产生4.48 L(标准状况)气体C电
7、解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大Da极的电极反应式为2Cl2e=Cl2答案D解析b极显红色，则b极为阴极，a为阳极，Pt为阳极，则X为电源正极；Cu增重6.4 g时转移0.2 mol e，b极应产生0.1 mol H2；电解过程中CuSO4溶液转变为H2SO4，pH减小。8用如图所示的装置进行实验，反应一段时间后断开K，向右侧烧杯中加入0.1 mol CuO后CuSO4溶液恰好恢复到反应前的浓度和pH。下列说法中不正确的是()A铜棒为正极，其电极反应式为2H2e=H2B烧杯右侧碳棒为阴极，其电极表面有红色物质析出C反应中消耗锌的质量为13 gD导线中通过的电子的物质的量为0.2 mol答案
8、C9关于下图所示装置的判断，叙述正确的是()A左边的装置是电解池，右边的装置是原电池B该装置中铜为正极，锌为负极C当铜片的质量变化为12.8 g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24 LCuCu经过CuSO4溶液Znb答案C解析根据图中所给的信息，我们可以判断出左边是氢氧燃料电池，右边是电解池，故A项错误；根据入口处所标的氧气和氢气的位置，可以知道a作正极，b作负极；并且Zn和b相连，所以是阴极，而Cu是阳极，故B项错误；Cu片上的电极反应式为Cu2e=Cu2，当铜片的质量变化为12.8 g时，电路中转移的电子的物质的量为n(e)2n(Cu2)20.4 mol。a极上的电极反应式为O
9、24e2H2O=4OH，因为各个电极转移的电子的物质的量相等，所以a极上消耗氧气的体积V(O2)22.4 Lmol1n(O2)22.4 Lmol12.24 L，故C项正确。10按下图装置进行实验，若乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量，下列叙述中不正确的是()AE表示生成铜的物质的量BE表示总反应中消耗水的物质的量CF表示反应中生成氧气的物质的量DF表示生成硫酸的物质的量答案D解析甲装置是电解CuSO4的实验装置，其电解方程式为2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，可得2CuSO42H2O2CuO22H2SO44e，结合图乙可知选项D错误。11工业上为了处理含有Cr2O的酸性工业废水
10、，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已低于排放标准。关于上述方法，下列说法错误的是()A阳极反应：Fe2e=Fe2B阴极反应：2H2e=H2C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答案D解析 用石墨作电极，阳极产生Cl2,得不到Fe2+,缺少还原剂，不能使Cr3Cr3Cr(OH)3而除去，所以D项错误。12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
11、电解液时，正极反应式都为O22H2O4e=4OHB以NaOH溶液为电解液时，负极反应式为Al3OH3e=Al(OH)3C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答案A解析B项，以NaOH溶液为电解液时，不应生成Al(OH)3沉淀，而应生成AlO；C项，电解液的pH应减小；D项，电子通过外电路从负极流向正极。13下列有关电化学的图示，完全正确的是()答案A解析在CuZn稀硫酸形成的原电池中，锌失电子，在铜电极生成H2，故A对；电解精炼铜时应该粗铜作阳极，所以B错；铁片镀锌应该锌作阳极，所以C错；D中碳棒作阳极，在该极产生Cl2，用K
12、I淀粉溶液进行检验，铁棒作阴极，在阴极区产生H2，可以用小试管收集并进行检验，所以D错。14化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是()A明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物，可用于水的净化B在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率CMgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料D电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁答案D解析A项，Al3水解可得Al(OH)3胶体，起净水作用；B项，镶入锌块，相当于牺牲阳极的阴极保护法；C项，利用了MgO熔点高的性质；D项，电解MgCl2饱和溶液最终会得到Mg(OH)2而非Mg。15某原电池总反应的离子方程式为2Fe3Fe=3Fe2，不
13、能实现该反应的原电池是()A正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3B正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3C正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3D正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3答案C解析还原剂应为负极，材料为单质铁；氧化剂为Fe3，在正极上得到电子，电解质溶液应该为含有Fe3的溶液。C选项不能实现2Fe3Fe=3Fe2。16.某课外活动小组，将剪下的一块镀锌铁放入试剂瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞溶液，按如图装置进行实验，数分钟后观察，下列现象不可能出现的是() A乙中导气管中产生气泡B乙中导气管里形成一段水柱C金属片
14、剪口处溶液变红D锌被腐蚀答案A解析在食盐水中Zn、Fe形成原电池，发生吸氧腐蚀消耗甲中的氧气，甲中压强变小，乙中导气管受大气压强作用形成一段水柱；在金属剪口处形成ZnFe原电池，正极发生反应2H2OO24e=4OH，溶液呈碱性，溶液变红，Zn比Fe活泼，Zn作负极，Zn2e=Zn2而被腐蚀。二、非选择题(本题包括6小题，共52分)17(8分)关于“电解CuCl2溶液时的pH变化”问题，化学界有以下两种不同的观点：观点一是，“理论派”认为电解CuCl2溶液后溶液的pH升高；观点二是，“实验派”经过反复多次精确的实验测定，证明电解CuCl2溶液时pH的变化有如图所示的曲线关系。请回答下列问题： (
15、1)电解前CuCl2溶液的pH处于A点的原因是(用离子方程式说明)_。(2)“理论派”所持观点的理论依据是_。(3)“实验派”的实验结论是_。(4)你持何种观点？你所持观点的理由是_(从化学原理上加以简述)。答案(1)Cu22H2OCu(OH)22H(2)电解时Cu2在阴极得电子而析出Cu，由于Cu2浓度减小，Cu2的水解平衡向左移动，因而H浓度减小，pH增大(3)溶液的pH降低(4)“实验派”的观点正确，因为在电解时阳极产生Cl2，Cl2与水反应生成盐酸解析(1)CuCl2在水溶液中发生水解，溶液显酸性，离子方程式为Cu22H2OCu(OH)22H。(2)“理论派”认为：电解CuCl2溶液时
16、，阴极反应式为Cu22e=Cu，溶液中c(Cu2)减小，导致水解平衡左移，c(H)减小，pH升高。(3)“实验派”认为：电解CuCl2溶液的过程中，在阳极有Cl2生成，Cl2与水反应：Cl2H2O=HClHClO，使溶液中c(H)增大，pH减小。18(10分)请从图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水的实验，要求测定产生的氢气的体积(大于25 mL)，并检验氯气的氧化性。(1) A极发生的电极反应是_；B极发生的电极反应是_。(2)电源、电流表与A、B两极的正确连接顺序为L（ ）（ ）（ ）（ ）M(3)设计检测上述气体实验装置时，各接口的正确连接顺序为_接_、_接A，B接_、_接_。(4)实验
17、中，在盛有KI淀粉溶液的容器中发生反应的离子方程式为_。答案(1)2H2e=H22Cl2e=Cl2(2)ABJK(3)HFGDEC(4)Cl22I=2ClI2解析解答实验题，首先要明确实验的目的是什么，然后围绕实验目的去设计实验步骤，连接实验仪器，回答实验问题。同时还要提高观察能力，若观察不仔细，会造成实验失败。本题融电解、实验、计算于一体。(1)要达到电解食盐水的目的，则电解池中铁棒必须连接电源的负极而作阴极，碳棒则连接电源的正极而作阳极，反之，铁作阳极则Fe2进入溶液，无法实现电解食盐水的目的。(2)电源负极接电解池的铁棒，碳棒接电流计“”端，“”端接电源正极。(3)电解池左边A导管口产生
18、H2，右边B导管口产生Cl2，以电解池为中心，则有：HF、GA、BD、EC，相应装置的作用： (4)Cl22I=2ClI219(10分) ZnMnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。(1)该电池的负极材料是_。电池工作时，电子流向_(填“正极”或“负极”)。(2)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是_。欲除去Cu2，最好选用下列试剂中的_(填代号)。aNaOH bZn cFe dNH3H2O(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是_。若电解电路中通过2 mol电子，MnO2的
19、理论产量为_g。答案(1)Zn(或锌)正极(2)锌与还原出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀b(3)2H2e=H2 87解析(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极：Zn2e=Zn2；电池工作时，电子从负极流向正极。(2)Zn与Cu2发生氧化还原反应，生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池，加快反应速率，从而加快Zn的腐蚀。(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极：2H2e=H2；每生成1 mol MnO2需转移2 mol电子，故每通过2 mol电子，理论上生成1 mol MnO2，质量为87 g。20(10分)下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、
20、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4质量分数为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：电源的N端为_极； 电极b上发生的电极反应为_；列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：_L；电极c的质量变化是_g；电解前后各溶液的pH是否发生变化：甲溶液_；乙溶液_；丙溶液_；(2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？答案(1)正4OH4e=2H2O O22.816pH增大pH减小pH不变(2)能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应。解
21、析(1)乙中c电极质量增加，则c处发生的反应为Cu22e=Cu，即c处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。丙中电解液为K2SO4溶液，相当于电解水，设电解的水的质量为x g。由电解前后溶质质量相等有，10010%(100x)10.47%，得x4.5 g，故电解的水为0.25 mol。由方程式2H2O2H2O2可知，电解2 mol H2O，转移4 mol电子，所以整个反应中转移了0.5 mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移的电子数是相等的。甲中为NaOH溶液，相当于电解水，阳极b处为阴离子OH放电，即4OH4e=2H2OO2。转移0.5 mol电子，则生
22、成O2为 mol0.125 mol，标况下的体积为0.125 mol22.4 Lmol12.8 L。Cu22e=Cu，转移0.5 mol电子，则生成的m(Cu)0.5/2 mol64 gmol116 g。甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。乙中阴极为Cu2放电，阳极为OH放电，所以H增多，故pH减小。丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。(2)铜全部析出，可以继续电解H2SO4溶液，有电解液即可电解。21(6分)如图所示，A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸，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上的a为_极。(2)滤纸B上
23、发生的总化学反应方程式为_。(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)。答案(1)正(2)2NaCl2H2OH2Cl22NaOH(3)Zn2e=Zn2Zn22e=ZnZnSO4溶液ZnCl2溶液解析(1)解答本题的关键之处是：“B上的c点显红色”，c点之所以呈红色，是因为此处发生电极反应后显碱性，使酚酞变红色，故c点发生的反应是2H2e=H2，式中的H来自水：H2OHOH，消耗了H，过剩的OH使酚酞显红色。c点发生还原反应，应为电解池的阴极，因此b为负极，a应为正极。(2)
24、滤纸B上发生的化学反应，实为电解NaCl溶液，故总化学反应方程式为2NaCl2H2OH2Cl22NaOH。(3)铁上镀锌，镀层金属应为阳极，接电源的正极。因此电镀槽C中，e应为金属锌(阳极)，它发生阳极溶解，反应式为Zn2e=Zn2；而f应为镀件(金属铁)，在它上面发生的反应是Zn22e=Zn(沉积于铁阴极上)；镀液应含Zn2，ZnSO4和ZnCl2是合理的选择，当然不限于这两种。22(8分)(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应：_；银片上发生的电极反应：_。(2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：产生氢气的体积(标准状况)；通过导线的电量。(已知NA6.021023 mol1，电子电量为1.601019C)答案(1)Zn2e=Zn22H2e=H2(2)4.48 L3.85104 C解析(1)根据金属活动性分析得出锌片为负极，银片为正极，相应电极反应式为Zn2e=Zn2；2H 2e=H2。(2)锌片与银片总质量减轻，是因锌片与酸反应：Zn2H=Zn2H2转移2e65 g22.4 L26.02102360 g47 gV(H2)Q/1.601019得V(H2)4.48 L；Q3.85104 C8
