高中化学选择性必修一第四章过关检测卷(B)

第四章过关检测卷(B)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)1.在日常生活中,我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多金属腐蚀现象。现通过如图所示装置进行实验探究。下列说法正确的是()。图Ⅰ图Ⅱ图ⅢA.用图Ⅰ所示装置进行实验,为了更快、更清晰地观察到导管中液柱上升,可用酒精灯加热具支试管B.图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图,图Ⅱ所示装置的正极材料是铁C.铝制品表面出现白斑的原理可以通过图Ⅲ所示装置进行探究,Cl-由活性炭向铝箔表面迁移,并发生电极反应:2Cl--2e-Cl2↑D.图Ⅲ所示装置的总反应为4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3,生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑答案:D解析:具支试管内气体受热压强增大,不能更快更清晰地观察到液柱上升,A项错误;铁作负极,B项错误;铝箔表面发生电极反应Al-3e-Al3+,C项错误。2.用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()。A.待加工铝制工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式为Al3++3e-AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动答案:C解析:该电解池阳极发生的电极反应为2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+,铝化合价升高失电子,所以待加工铝制工件应为阳极,A项正确;阴极发生的电极反应为2H++2e-H2↑,阴极可选用不锈钢网作电极,B项正确,C项错误;电解质溶液中的阴离子向阳极移动,D项正确。3.支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流法进行防护,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()。A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整答案:C解析:C项,高硅铸铁为惰性辅助阳极,其主要作用是传递电流,而不是作为损耗阳极,错误。4.下列做法有利于金属防护的是()。A.钢铁零件表面进行发蓝处理B.将钢铁制成的闸门与直流电源正极相连C.菜刀切咸菜后直接放回刀架D.埋在地下的钢管与铜管相连接答案:A解析:将钢铁零件的表面进行发蓝处理,使其表面形成致密的氧化膜保护层,能大大增强抗腐蚀能力,A项正确;若钢铁闸门与直流电源的正极相连,闸门成为电解池的阳极,能加快腐蚀,B项错误;菜刀切咸菜后不洗净,容易发生吸氧腐蚀,C项错误;铁比铜活泼,当埋在地下的钢管与铜管相连时,钢管成为原电池的负极,加快了腐蚀,D项错误。5.下列叙述正确的是()。A.铜、铁和FeCl3溶液形成的原电池,铜极放出氢气B.电解硫酸钠溶液就是电解水,电解后溶液pH升高C.铁锅生锈的正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应为2H++2e-H2↑答案:C解析:A项,铜、铁和FeCl3溶液形成的原电池,铜作正极,电极反应为Fe3++e-Fe2+,错误;B项,电解硫酸钠溶液,实质是电解水,阳极生成氧气,阴极生成氢气,溶液呈中性,溶液pH不变,错误;C项,铁锅生锈,发生吸氧腐蚀,正极电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,正确;D项,电解饱和食盐水时阳极发生氧化反应,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,错误。6.某原电池构造如图所示。下列叙述正确的是()。A.在外电路中,电子由银电极流向铜电极B.取出盐桥后,电流表的指针仍发生偏转C.外电路中每通过0.1mol电子,铜的质量理论上减小6.4gD.原电池的总反应式为Cu+2AgNO32Ag+Cu(NO3)2答案:D解析:Cu作负极,Ag作正极,外电路中,电子由Cu电极流向Ag电极,A项错误;取出盐桥后,不能形成闭合回路,故电流表的指针不偏转,B项错误;电极反应式分别是负极:Cu-2e-Cu2+,正极:2Ag++2e-2Ag,当转移0.1mole-时,铜的质量理论上减小3.2g,C项错误;电池总反应式为Cu+2AgNO32Ag+Cu(NO3)2,D项正确。7.某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是()。A.该装置将化学能转化为光能和电能B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移C.每生成1molO2,有44gCO2被还原D.a电极的反应为3CO2+18H+-18e-C3H8O+5H2O答案:B解析:该装置是电解池,在电解和光的作用下H2O在光催化剂的表面转化为O2和H+,故该装置是将电能和光能转化为化学能,A项错误;该装置工作时,H+移向阴极a极区,B项正确;根据该电解池的总反应式6CO2+8H2O2C3H8O+9O2可知,每生成1molO2,有23molCO2被还原,其质量为883g,C项错误;a电极为阴极,发生还原反应,电极反应式为3CO2+18H++18e-C3H8O+5H2O,D项错误。8.一种电化学制备NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输H+。下列叙述错误的是()。A.Pd电极b为阴极B.阴极的反应式为N2+6H++6e-2NH3C.H+由阳极向阴极迁移D.陶瓷可以隔离N2和H2答案:A解析:Pd电极b上是氢气发生氧化反应,Pd电极b为阳极,A项错误。Pd电极a为阴极,N2发生还原反应,N2+6H++6e-2NH3,B项正确。阳离子向阴极移动,C项正确。陶瓷隔离N2和H2,使之分别在阴极、阳极放电,D项正确。9.X、Y、Z、W为四种不同金属,根据下列事实判断:X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是()。①水溶液中,X+Y2+X2++Y②Z+2H2O(冷水)Z(OH)2+H2↑③由Y、W电极组成的原电池,电极反应为W2++2e-W,Y-2e-Y2+A.X>Z>Y>W B.Z>W>X>YC.Z>X>Y>W D.Z>Y>X>W答案:C解析:Z能与冷水反应,Z的还原性最强;根据①可知,还原性X>Y,根据③可知还原性Y>W。C项正确。10.用如图所示装置进行实验,下列叙述不正确的是()。A.K与N连接时,铁被腐蚀B.K与N连接时,石墨电极产生气泡C.K与M连接时,一段时间后溶液的pH增大D.K与M连接时,石墨电极反应:4OH--4e-2H2O+O2↑答案:D解析:当K与N连接时,该装置为原电池,铁棒作负极,石墨棒为正极,由于溶液为酸性,析出氢气发生析氢腐蚀,A项、B项正确;K与M连接时,该装置为电解池,铁棒作阴极,石墨棒为阳极,阴极H+放电生成H2,H+浓度减小,溶液pH增大,阳极石墨棒上Cl-放电产生Cl2,电极反应:2Cl--2e-Cl2↑,C项正确,D项错误。11.如图所示,X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增大,b极板处有无色无味的气体放出,符合这一情况的是()。选项a极板b极板X电极ZA锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2答案:A解析:该装置为电解装置,a极板质量增大,说明a为阴极,X为负极,Y为正极,b为阳极。A项,a极板2Cu2++4e-2Cu,阳极:4OH--4e-2H2O+O2↑,符合题意;B项,a极板生成H2,质量不增加,不合题意;C项,X为正极不合题意;D项,b极:2Cl--2e-Cl2↑,Cl2为黄绿色气体,不合题意。12.Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,如图。该电池工作时,下列说法正确的是()。A.Mg电极是该电池的正极B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应C.石墨电极附近溶液的pH增大D.溶液中Cl-向正极移动答案:C解析:Mg-H2O2电池中,Mg电极作负极,石墨电极作正极,正极反应为H2O2+2e-2OH-,H2O2在该极发生还原反应,石墨电极附近溶液的pH增大,溶液中的Cl-向负极移动。13.现有如图所示装置,下列叙述中正确的是()。A.若X为锌棒,Y为NaCl溶液,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀,这种保护方法称为外加电流法B.若X为石墨棒,Y为NaOH饱和溶液,开关K置于N处,保持温度不变,则溶液的pH保持不变C.若X为银棒,Y为硝酸银溶液,开关K置于N处,铁棒质量将增大,溶液中银离子浓度将减小D.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于M处,铜棒质量将增大,此时外电路中的电子向铁电极移动答案:B解析:A项中的保护方法为牺牲阳极法,A项错误;B项实质是电解水,温度不变,饱和NaOH溶液的浓度不变,溶液的pH不变,B项正确;C项为铁上镀银,溶液中银离子浓度将不变,C项错误;D项,外电路中的电子由铁电极向铜电极移动,D项错误。14.碱性锌锰电池是生活中应用最广泛的电池,下列说法中不正确的是()。A.该电池正极反应式为MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-B.电池工作时负极pH一定减小C.用该电池作电源精炼铜,纯铜与锌连接D.用该电池作电源电解硫酸铜溶液,负极溶解6.5g锌,阴极一定析出6.4g铜答案:D解析:碱性锌锰电池正极反应为MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-,负极反应为Zn+2OH--2e-Zn(OH)2,负极pH减小,选项A、B正确;用该电池作电源电解精炼铜时,纯铜作阴极,与电源负极锌连接,选项C正确;用该电池作电源电解硫酸铜溶液,负极溶解6.5g锌,转移电子0.2mol,如果溶液中铜离子的物质的量大于或等于0.1mol,则析出6.4g铜,如果小于0.1mol,则析出铜的质量小于6.4g,D项错误。15.某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl22AgCl。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0.01mole-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子答案:D解析:原电池的正极发生还原反应:Cl2+2e-2Cl-,负极发生氧化反应:Ag-e-+Cl-AgCl,阳离子交换膜右侧无白色沉淀生成;若用NaCl溶液代替盐酸,电池总反应不会改变;当电路中转移0.01mol电子时,负极生成0.01molAg+时消耗溶液中的0.01molCl-,此过程中右侧正极生成0.01molCl-,因此左侧溶液中应有0.01molH+移向右侧,左侧溶液中约减少0.02mol离子。二、非选择题(本题共5小题,共55分)16.(10分)下图为以惰性电极进行电解的装置。(1)写出A、B、C、D各电极上的电极反应式和总反应方程式。A:,

B:,

总反应方程式:;

C:,

D:,

总反应方程式:。

(2)若如图装置中电解质溶液足量,在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比为。

答案:(1)Cu2++2e-Cu2Cl--2e-Cl2↑CuCl2Cu+Cl2↑Ag++e-Ag4OH--4e-2H2O+O2↑4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑(2)2∶2∶4∶1解析:A、B、C、D分别发生如下反应:Cu2++2e-Cu,2Cl--2e-Cl2↑,Ag++e-Ag,4OH--4e-2H2O+O2↑;由电子守恒可知在四个电极依次析出物质的物质的量之比为n(Cu)∶n(Cl2)∶n(Ag)∶n(O2)=2∶2∶4∶1。17.(9分)蓄电池是一种可以反复充电、循环使用的高效化学电源。一种铁镍蓄电池的总反应是NiO2+Fe+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2。(1)此蓄电池放电时,某一电极发生还原反应的物质是,正极附近溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)充电时,此蓄电池正极上的电极反应式为。(3)用此蓄电池分别电解以下两种溶液,电解池的电极均为惰性电极且电路中转移0.02mole-。①电解M(NO3)x溶液时,某一电极增加了agM,则金属M的相对原子质量为(用含a、x的式子表示)。

②电解含有0.01molCuSO4和0.01molNaCl的混合溶液100mL,阳极产生的气体在标准状况下的体积是mL;将电解后的溶液加水稀释至1L,此时溶液的pH=。

答案:(1)NiO2增大(2)Ni(OH)2+2OH--2e-NiO2+2H2O(3)①50ax②1682解析:(1)根据电池总反应式可知,该电池放电时,负极是Fe失电子发生氧化反应,正极是NiO2得电子发生还原反应,正极反应式为NiO2+2H2O+2e-Ni(OH)2+2OH-,正极附近溶液的pH增大。(2)充电时,蓄电池的正极接外加电源的正极,此时蓄电池的正极作阳极,电极反应式为Ni(OH)2+2OH--2e-NiO2+2H2O。(3)①根据硝酸盐的化学式可知,金属M的化合价是+x价,失去0.02mol电子,M的摩尔质量为ag0.02molx=50axg·mol-1,金属②电路中转移0.02mole-时,阴极刚好有0.01molCu2+放电,而阳极先是0.01molCl-放电生成0.005molCl2,然后是0.01molOH-放电生成0.0025molO2,阳极共产生气体0.0075mol,标准状况下的体积是0.0075mol×22.4L·mol-1=0.168L=168mL。根据阳极反应2H2O-4e-O2+4H+,生成H+的物质的量是0.0025mol×4=0.01mol,浓度是0.01mol1L=0.01mol·18.(12分)重铬酸钾(K2Cr2O7)又名红矾钾,是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料,采用电化学法制备重铬酸钾。制备装置如图。制备原理:2CrO42-(黄色)+2H+(1)通电后,阳极的电极反应式是,阳极室产生的现象为。

(2)制备过程总反应的离子方程式可表示为4CrO42-+4H2O2Cr2O72-+4OH-+2H2↑+O2↑,若实验开始时在右室中加入38.8gK2CrO4,tmin后测得右室中K与Cr的物质的量之比为3∶2,则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7(3)若制备重铬酸钾时使用以甲醇为原料、以KOH溶液为电解质溶液的可充电高效燃料电池,该电池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O。①该电池负极的电极反应式为。

②若该电池化学能转化为电能的效率为80%,上述电解tmin内共消耗CH3OH的质量为g。(保留2位有效数字)

答案:(1)4OH--4e-O2↑+2H2O(或2H2O-4e-O2↑+4H+)阳极产生无色气体,溶液由黄色逐渐变为橙色(2)2∶10.1mol(3)①CH3OH+8OH--6e-CO32-+6H②0.67解析:(1)阳极发生氧化反应,阳极室溶液中OH-失去电子生成O2和H2O,H+浓度增大,使黄色的CrO42-转化为橙色的Cr(2)设K2CrO4和K2Cr2O7物质的量分别为x、y,根据原子守恒,则有:n(K)∶n(Cr)=(2x+2y)∶(x+2y)=3∶2,解得x∶y=2∶1①38.8gK2CrO4的物质的量为0.2mol,电解过程中阳极室内Cr的物质的量不变,则x+2y=0.2mol②解①②得:x=0.1mol,y=0.05mol。根据4CrO42-+4H2O2Cr2O72-+4OH-+2H2↑+O2↑可知,生成0.05molK2Cr2O7时反应中转移电子为0(3)①根据电池总反应可知,负极上CH3OH失电子被氧化,电极反应式为CH3OH+8OH--6e-CO32-+6H2O。②电解tmin内,电路中转移0.1mol电子,则甲醇失电子为0.1mol80%=18mol,消耗CH3OH的物质的量为18×6mol=148mol,质量为148mol19.(12分)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。(1)利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为(填化学式)溶液,阳极电极反应式为

,电解过程中Li+向(填“A”或“B”)电极迁移。

(2)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下:Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为。

铁渣中铁元素的化合价为价。在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为2.41g,CO2体积为1.344L(标准状况),则钴氧化物的化学式为。

答案:(1)LiOH2Cl--2e-Cl2↑B(2)2Co(OH)3+SO32-+4H+2Co2++SO42-+5H2O[或Co(OH)3+3H+Co3++3H2O,2Co3++SO32-+H2O2Co2++SO解析:(1)B极产生H2,根据反应:2H++2e-H2↑,说明B极为阴极,随着电解进行,溶液中c(H+)减小、c(OH-)增大,B极附近电解液为LiOH溶液,随着电解的进行,溶液中c(LiOH)增大。A极为阳极,电解液为LiCl溶液,电极反应:2Cl--2e-Cl2↑;在电解过程中Li+向阴极附近移动,即向B极迁移。(2)Co(OH)3与H2SO4反应,然后生成的Co3+被Na2SO3还原,总反应的离子方程式为2Co(OH)3+4H++SO32-SO42-+2Co2++5H2O。在酸性条件下,加入NaClO3和O2,则Fe2+被氧化成Fen(CO2)=1.344L22.4L·mol-1=0.06mol,根据原子守恒,可知:CoC2O4~2CO2,n(CoC2O4)=0.03mol,则钴氧化物中m(Co)=0.03mol×59g·mol-1=1.77g,钴氧化物中m(O)=2.41g-1.77g=0.64g,故钴氧化物中n(O)=0.64g16g·mol-20.(12分)某公司开发了一种以甲醇为原料,以KOH为电解质的用于手机的可充电高效燃料电池,充一次电可连续使用一个月。下图是一个电化学过程的示意图。(已知甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O)请回答下列问题。(1)充电时:①原电池的负极与电源极相连。

②阳极的电极反应式为。

(2)放电时,负极的电极反应式为

。

(3)在此过程中若完全反应,乙池中A极的质量增加648g,则甲池中理论上消耗O2L(标准状况下)。

答案:(1)①负②4OH--4e-2H2O+O2↑(2)CH3OH+8OH--6e-CO32-+6H2O(3)33解析:由甲池图示及总反应式知,甲池中加入CH3OH的电极为负极,电极反应为CH3OH+8OH--6e-CO32-+6H2O,通入O2的电极为正极,电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,则A为阴极,电极反应为Ag++e-Ag,B为阳极,电极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O。课后测评一、选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)1.(山西运城高二月考)下列叙述正确的是()A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属B.自然界中钢铁的腐蚀大部分都是吸氧腐蚀C.马口铁(镀锡铁)破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀D.铜锌原电池工作时,若有13g锌被溶解,电路中就有0.2mol电子通过答案B解析原电池的两极可为金属,也可为金属和非金属,常用石墨作正极,如果是燃料电池,两个电极都可为非金属,A错误;在弱酸性、中性或碱性环境中,钢铁发生吸氧腐蚀,在酸性较强时,钢铁发生析氢腐蚀,自然界中钢铁的腐蚀大部分都是吸氧腐蚀,B正确;锡、铁和电解质溶液构成的原电池中,铁易失电子作负极,锡作正极,所以铁易被腐蚀,C错误;铜锌原电池工作时,若有13g锌被溶解,电路中通过的电子为13g65g·mo2.下列叙述正确的是()A.电解饱和食盐水制烧碱时,Fe作阳极,石墨作阴极B.电解氯化铜溶液时,阳极上产生的气体质量和阴极上析出的铜的质量相等C.钢铁在空气中发生电化学腐蚀时,铁作负极D.原电池工作时,阳离子移向电池的负极答案C解析电解饱和食盐水制烧碱时,阳极必须是惰性电极,A错误;电解氯化铜溶液时,实质是电解氯化铜本身,阳极上产生的气体质量和阴极上析出的铜的质量不相等,B错误;钢铁在空气中发生电化学腐蚀,不论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,均是铁作负极,C正确;原电池工作时,阳离子移向电池的正极,D错误。3.利用如图装置电解四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]的水溶液制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]。下列说法正确的是()A.电极A上发生还原反应B.产物c是Cl2C.在a处收集(CH3)4NOHD.阳离子交换膜可提高(CH3)4NOH的纯度答案D解析在溶液中(CH3)4NCl完全电离生成(CH3)4N+和Cl-。该电解池中,阳极上发生反应2Cl--2e-Cl2↑,阴极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,中间为阳离子交换膜,则(CH3)4N+通过交换膜进入阴极区生成(CH3)4NOH,所以电极B为阴极,生成的c是氢气,电极A为阳极,发生氧化反应,生成的b为氯气,A、B错误。(CH3)4NOH在阴极区e处收集到,故C错误;阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子通过,可提高(CH3)4NOH的纯度,故D正确。4.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+答案A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,电极反应为Cu2++2e-Cu;钢铁腐蚀的负极反应是Fe-2e-Fe2+。5.观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是()A.装置①中阳极上析出红色固体B.装置②的待镀铁制品应与电源正极相连C.装置③闭合电键后,外电路电子由a极流向b极D.装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过答案C解析装置①中阳极上氯离子放电生成氯气,故A错误;装置②是电镀装置,待镀铁制品作阴极,应与电源负极相连,故B错误;装置③闭合电键后,a极是负极,因此外电路电子由a极流向b极,故C正确;装置④的离子交换膜只允许阳离子、水分子自由通过,故D错误。6.某小组为研究电化学原理,设计右图装置,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-CuC.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+向铜电极移动答案D7.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,下列叙述正确的是()A.阳极发生还原反应,其电极反应式为Ni2++2e-NiB.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答案D解析A项,阳极应发生氧化反应。C项,根据金属活动性顺序和金属阳离子的氧化强弱,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。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。8.(天津卷)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌—碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是()A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-B.放电时,溶液中离子的数目增大C.充电时,b电极每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充电时,a电极接外电源负极答案D解析根据离子和电子的移动方向可知,a电极是正极,b电极是负极。放电时,负极电极反应为Zn-2e-Zn2+,正极电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-,显然A、B正确;充电时,b电极电极反应为Zn2++2e-Zn,每增重0.65g转移0.02mole-,根据以上分析,可知溶液中有0.02molI-被氧化,C正确;充电时,阳极接电源正极,故D错误。9.(全国Ⅰ)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整答案C解析外加电流法可使被保护的钢管桩上无腐蚀电流,A项正确;通电后,高硅铸铁为惰性阳极,钢管桩为阴极,外电路电子从阳极流向阴极,B项正确;由于高硅铸铁为惰性阳极,因此应是海水中的OH-失电子,2H2O-4e-O2↑+4H+,因此阳极材料不被损耗,C项错误;用外加电流法进行防腐时,应依据环境条件变化调整电流大小。10.按下图装置实验,若x轴表示流入阴极的电子的物质的量,则y轴可表示()①c(Ag+)②c(AgNO3)③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的pHA.①③B.③④C.①②④ D.①②⑤答案D解析该电解池中,随着电解的进行,c(Ag+)不变,c(AgNO3)不变,溶液的pH不变。因为阳极反应式为Ag-e-Ag+,阴极反应式为Ag++e-Ag,故b棒质量减小,a棒质量增大。二、选择题(本题包括5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意)11.(辽宁锦州模拟)肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸,但是以其为燃料的燃料电池是一种理想的电池,具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点,其工作原理如图所示,下列叙述正确的是()A.电池工作时,正极附近的pH增大B.当消耗1molO2时,有2molNa+由甲槽向乙槽迁移C.负极反应式为4OH-+N2H4-4e-N2↑+4H2OD.若去掉阳离子交换膜,电池也能正常工作答案AC12.(江苏南京高二月考)下图是半导体光电化学电池光解水制氢的反应原理示意图。在光照下,电子由价带跃迁到导带后,然后流向对电极。下列说法不正确的是()A.对电极的电极反应:2H++2e-H2↑B.半导体电极发生还原反应C.电解质溶液中阳离子向对电极移动D.整个过程中实现了太阳能→化学能→电能的转化答案BD解析由图示分析可知在对电极上发生的反应是水电离出的氢离子得到电子生成氢气,电极反应为2H++2e-H2↑,A说法正确;在光照下,电子由价带跃迁到导带后,然后流向对电极,所以半导体电极为负极,发生氧化反应,B说法错误;阳离子向阴极移动,对电极为阴极,因此电解质溶液中阳离子向对电极移动,C说法正确;对图示过程分析可以知道,该装置是光能转化为电能,电能再转化为化学能的过程,D说法错误,故选BD。13.(全国Ⅲ)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是()A.放电时,多孔碳材料电极为负极B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D.充电时,电池总反应为Li2O2-x2Li+(1-x2)O2答案D解析放电时,该电池中锂作负极,多孔碳材料作正极,A项错误;放电时,外电路电子由负极流向正极,即由锂电极流向多孔碳材料电极,B项错误;充电时,锂电极作阴极,多孔碳材料电极作阳极,电解质溶液中Li+应向锂电极区移动,C项错误;充电反应与放电反应相反:Li2O2-x2Li+(1-x2)O2,D项正确。14.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6.0mol·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确的是(A.原混合溶液中c(K+)为2mol·L-1B.上述电解过程中共转移4mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.5molD.电解后溶液中c(H+)为2mol·L-1答案AB解析两极都收集到标准状况下的22.4L气体,说明阴极上发生的反应依次为:①Cu2++2e-Cu;②2H++2e-H2↑,阳极只生成O2:4OH--4e-O2↑+2H2O,n(H2)=n(O2)=1mol,则n(e-)=4mol,B正确。根据电子转移守恒得,原溶液中n(Cu2+)=1mol,根据电荷守恒有n(K+)+n(Cu2+)×2=n(NO3-),所以n(K+)=1mol,c(K+)=2mol·L-1,A正确。根据Cu析出后,溶液中只有KNO3和HNO3,由电荷守恒可推出c(H+)=4mol·L-1。15.(山东济南高二月考)雾霾中含有大量的污染物SO2、NO。工业上吸收工业尾气中的SO2和NO,获得Na2S2O3和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素):下列说法错误的是()A.Na2S2O4中S元素的化合价为+3价B.装置Ⅱ消耗36g水生成4NA个H+(NA代表阿伏加德罗常数)C.装置Ⅲ用甲烷燃料电池进行电解,当消耗24g甲烷时,理论上可再生10molCe4+D.装置Ⅳ获得粗产品NH4NO3的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等答案C解析根据化合物中元素正负化合价代数和等于0可知,Na2S2O4中硫元素的化合价为+3价,A正确;36g水的物质的量是2mol,在装置Ⅱ中发生反应NO+2H2O+3Ce4+3Ce3++NO3-+4H+,NO+H2O+Ce4+Ce3++NO2-+2H+,可见两个反应都是消耗1molH2O,产生2molH+,则反应消耗2molH2O,就产生4molH+,生成H+的数目等于4NA,B正确;24g甲烷的物质的量为n(CH4)=24g16g·mol-1=1.5mol,在碱性甲烷燃料电池中,通入甲烷的电极为负极,失去电子发生氧化反应,电极反应为CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O,1molCH4反应失去8mol电子,则1.5molCH4完全反应转移电子的物质的量为n(e-)=8×1.5mol=12mol,由于在同一闭合回路中电子转移数目相等,所以当消耗24g甲烷时,理论上可再生12molCe4+,C错误;由于三、非选择题(本题共5小题,共60分)16.(12分)如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图,乙池中的两个电极一个是石墨电极,一个是铁电极,工作时,M、N两个电极的质量都不减少,请回答下列问题:(1)M电极的材料是,其电极名称是,

N的电极反应式为,

乙池的总反应是,

通入甲烷的铂电极的电极反应式为

。

(2)在此过程中,乙池中某一电极析出金属银4.32g时,甲池中理论上消耗氧气L(标准状况下),若此时乙池溶液的体积为400mL,则乙池溶液的H+的浓度为。

答案(1)铁阴极4OH--4e-O2↑+2H2O4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑CH4+10OH--8e-CO32-+7H2(2)0.2240.1mol·L-117.(12分)如图装置所示,C、D、E、F都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。请回答:(1)B极是电源的,一段时间后,甲中溶液颜色。

(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为。

(3)现用丙装置给铜件镀银,则H应是,电镀液是溶液。

(4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生的总反应的离子方程式为。

答案(1)负极变浅(2)1∶2∶2∶2(3)铜件AgNO3(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+解析(1)F极附近溶液呈红色,说明F极是阴极,产生了NaOH,则B极是电源的负极。(2)甲中,C极为阳极,阳极发生氧化反应:4OH--4e-2H2O+O2↑;D极为阴极,阴极发生还原反应:2Cu2++4e-2Cu。乙中,E极为阳极,电极反应为4Cl--4e-2Cl2↑,F极为阴极,电极反应为4H++4e-2H2↑。甲、乙串联,转移电子的数目相同,故C、D、E、F电极产生单质的物质的量之比为n(O2)∶n(Cu)∶n(Cl2)∶n(H2)=1∶2∶2∶2。(3)H极与电源负极相连,H极为阴极,电镀时,镀件应作阴极,即H应该是镀件,电镀液可以是AgNO3溶液。(4)若C电极为铁,铁为活性电极,阳极反应为Fe-2e-Fe2+,阴极反应为Cu2++2e-Cu,总反应为Fe+Cu2+Cu+Fe2+。18.(10分)金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。已知:铬能与稀硫酸反应生成氢气和硫酸亚铬(CrSO4)。(1)铜和铬构成的原电池装置如图1所示,其中盛有稀硫酸的烧杯中出现的现象为。盐桥中装的是含饱和KCl溶液的琼胶,下列关于该原电池的说法正确的是(填序号)。

A.盐桥的作用是使整个装置构成通路并保持溶液呈电中性,凡是有盐桥的原电池,盐桥中均可以盛装含饱和KCl溶液的琼胶B.理论上溶解1molCr,盐桥中将有2molCl-进入左烧杯中,2molK+进入右烧杯中C.在原电池反应中H+得电子发生氧化反应D.电子从铬电极通过导线到铜电极,又通过盐桥转移到左烧杯中(2)铜和铬构成的另一原电池装置如图2所示,铜电极上不再有图1装置中铜电极上出现的现象,铬电极上产生大量气泡,且气体遇空气呈红棕色。写出该原电池正极的电极反应:。

(3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水,它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法。将含Cr2O72-的废水通入电解槽内,用铁作阳极,在酸性环境中,加入适量的NaCl进行电解,使阳极生成的Fe2+和Cr2O72-发生反应,其离子方程式为。阴极上Cr2O72-、H+、Fe3+答案(1)铜电极上有气泡生成B(2)4H++NO3-+3e-NO↑+2H2O(3)Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2OCr2O72-+14H++6e-解析(1)根据题中信息可知在图1装置中,铬失去电子生成Cr2+,氢离子在铜电极上得到电子生成氢气,故现象为铜电极上有气泡生成。若原电池的盐桥中盛装的是含饱和氯化钾溶液的琼胶,且电解质溶液中的溶质是硝酸银,则电解过程中会生成氯化银沉淀堵塞盐桥使离子移动不畅,盐桥中可换成含饱和KNO3溶液的琼胶,故A项错误;由电子守恒可知,溶解1molCr转移2mol电子,左烧杯中增加2mol正电荷,右烧杯中减少2mol正电荷,盐桥中将有2molCl-进入左烧杯中,2molK+进入右烧杯中,故B项正确;在原电池反应中氢离子得到电子发生还原反应,故C项错误;导线中发生移动的是电子,电解质溶液中发生移动的是离子,故电子无法通过盐桥转移到左烧杯中,故D项错误。(2)由实验现象可知,在图2装置中铬电极作正极,硝酸根离子在铬电极上得到电子发生还原反应转化为NO,所以正极电极反应为4H++NO3-+3e-NO↑+2H2O(3)根据题意可知,该溶液环境为酸性环境,则Fe2+和Cr2O72-发生的反应为Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,Cr2O72-放电的阴极电极反应为Cr2O72-19.(12分)(全国Ⅲ)KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题:(1)KIO3的化学名称是。

(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示:“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是。“滤液”中的溶质主要是。“调pH”中发生反应的化学方程式为

。

(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。①写出电解时阴极的电极反应式。

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为