第四章末小结
一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)
1．(2011年浙江嘉兴高三测试)下列叙述不正确的是( )
A．原电池是将化学能转化为电能的装置
B．铁船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀
C．钢铁腐蚀的负极反应：Fe－3e－===Fe3＋
D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
【解析】 本题考查电化学知识，难度较小。钢铁腐蚀时，负极(铁)失去电子，生成亚铁离子。
【答案】 C
2.
(2011年山东潍坊高三抽样)Cu2O是一种半导体材料，用作制造整流器的材料，还可以用于制船底防污漆(杀死低级海生动物)、农作物的杀菌剂。在实验室里可模拟工业过程制取Cu2O，总反应式是2Cu＋H2OCu2O＋H2↑，其装置如上图，下列有关说法不正确的是( )
A．该实验符合绿色化学的设计理念
B．图中的虚线框内需连接直流电源，且正极与石墨相连
C．CuO高温加热分解也可以得到Cu2O
D．上述装置中，阳极的电极反应式是2Cu＋2OH－―→Cu2O＋H2O＋2e－
【解析】 本题考查电化学知识，难度较小。铜的化合价升高，铜棒作阳极与电源的正极相连，失去电子被氧化，B选项错误。
【答案】 B
3．(2011年南昌市一模)下图是市场上常见的两种燃料电池示意图：
下列有关电池电极a、b、c、d的叙述正确的是( )
A．电极a为正极，电极反应产物为H2O
B．电极b为正极，电极反应产物为H2O
C．电极c为正极，电极反应产物为H2O
D．电极d为正极，电极反应产物为H2O
【解析】 本题考查原电池的工作原理，难度较小。两装置都是原电池装置，根据原电池负极被氧化，正极被还原知，氢气在负极反应，氧气在正极反应，故B、D项错误；装置Ⅰ中正极为电极a，因是固体电解质，故电极产物为O2－，A项错误；装置Ⅱ中正极为电极c，电解质是酸性条件，故电极产物为H2O，C项正确。
【答案】 C
【知识拓展】 溶液酸碱性对电极产物的影响：(1)在酸性条件下，H元素以H＋、H2、H2O存在，O元素以H2O形式存在，不会出现OH－、O2－。(2)在碱性条件下，H元素以H2、H2O两种形式存在，不会出现H＋，O元素以H2O、OH－两种形式存在，不会出现O2－。(3)如果在固体电解质中，O元素的存在形式可以是O2－。
4．(2011年福州市高三质检)能够使反应Cu＋2H2O===Cu(OH)2＋H2↑发生的是( )
A．用铜片作阴、阳极，电解氯化铜溶液
B．用铜片作阴、阳极，电解硫酸钾溶液
C．铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀
D．铜片和碳棒用导线相连后同时插入一烧杯内的氯化钠溶液中
【解析】 本题考查电化学相关知识，难度中等。该反应不能自发进行，因此必为电解池装置对应的反应。A选项其实质是一个精炼铜过程，阳极铜单质转化为铜离子。阴极铜离子转化为铜单质；C、D两选项属于原电池，错误。
【答案】 B
【知识拓展】 不能够自发进行的氧化还原反应只有设计成电解池时反应才能发生；能够自发进行的氧化还原反应既可以设计成原电池也可以设计成电解池。
5.
(2011年北京朝阳第一学期统考)利用上图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法不正确的是( )
A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀
B．若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应
C．若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀
D．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应
【解析】 本题考查金属的腐蚀与防护，难度中等。X为锌棒，开关K置于M处时，该池为原电池，锌比铁活泼作负极，可减缓铁的腐蚀，正极铁电极发生还原反应，A项正确、B项错误；X为碳棒，开关K置于N处时，该池为电解池，与电源负极相连的铁作阴极，铁被保护，C、D项正确。
【答案】 B
6.
(2011·北京西城第一学期期末考试)某原电池装置如图所示。下列有关叙述中，正确的是( )
A．Fe作正极，发生氧化反应
B．负极反应：2H＋＋2e－===H2↑
C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变
D．工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl－)增大
【解析】 本题考查了原电池原理与应用，难度中等。从图示来看，铁棒为原电池的负极，失去电子发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋，使得铁棒带上正电荷，异性电荷相互吸引，所以盐桥中的阴离子(Cl－)流向左池，使NaCl溶液中c(Cl－)增大；石墨为正极，发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，过一段时间，该池溶液pH增大，所以A、B、C错误，D正确。
【答案】 D
7．(2011年南京市高三二模)全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池。其电池总反应为：V3＋＋VO2＋＋H2OVO＋2H＋＋V2＋。下列说法正确的是( )
A．放电时正极反应为：VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
B．充电时阴极反应为：V2＋－e－===V3＋
C．放电过程中电子由负极经外电路移向正极，再由正极经电解质溶液移向负极
D．充电过程中，H＋由阴极区向阳极区迁移
【解析】 本题考查原电池的工作原理，难度中等。放电时正极发生还原反应，A项正确；充电时阴极发生还原反应：V3＋＋e－===V2＋，B项错误；放电时电子从负极移向正极，但不进入电解质溶液，C项错误；充电过程中，H＋由阳极区向阴极区迁移，D项错误。
【答案】 A
8．(2011年合肥市高三第一次检测)下图甲和乙是双液原电池装置。由图可判断下列说法错误的是( )
A．甲图电池反应的离子方程式为Cd(s)＋Co2＋(aq)Co(s)＋Cd2＋(aq)
B．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===Cd(s)＋2Ag＋(aq)反应能够发生
C．盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性
D．乙图当有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出
【解析】 本题考查了原电池，难度中等。图中两个装置都是原电池，根据电源的正负极可以判断：甲池中Cd活泼性比Co强，乙池中Co活泼性比Ag强，可知Cd活泼性强于Ag，故B中反应不能发生。乙图中正极反应：Ag＋＋e－===Ag，当有1 mol电子通过时，有1 mol Ag析出，即108 g。
【答案】 B
9．(2011年太原市高三调研)在25℃时；用石墨电极电解2.0 L 2.5 mol/L CuSO4溶液(假设溶液的体积在电解前后不发生变化)。5 min后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成。下列说法中正确的是( )
A．有Cu生成的一极是阴极，发生氧化反应
B．反应中转移电子的物质的量为0.4 mol
C．在另一极得到O2的体积(标准状况)是1.12 L
D．此时溶液的pH为2
【解析】 本题考查了电解质溶液的电解，难度中等。A选项铜离子在阴极发生还原反应生成铜，错误；B选项生成0.1 mol铜转移电子的物质的量为0.2 mol，错误，C选项电解硫酸铜溶液，生成的铜与氧气的物质的量之比为21，所以得到氧气0. 05 mol，即1.12 L，正确；D选项4OH－－4e－===2H2O＋O2，n(H＋)＝n(OH－)＝4n(O2)＝0.2 mol, pH＝－lg(0. 2/2)＝1，错误。
【答案】 C
【举一反三】 在电解池、原电池相关题目中，利用电子守恒解题能够起到事半功倍的效果，再结合电极反应、电解质溶液pH等即可解决综合性问题。
10．(2011年太原市高三测试)科学家P·Tatapudi等人首先使用在空气中电解水(酸性条件下)的方法，阳极制得臭氧，阴极制得过氧化氢，电解总方程式为3H2O＋3O23H2O2＋O3。下列说法正确的是( )
A．阴极反应式为3O2＋6H2O＋6e－===3H2O2＋6OH－
B．阳极反应式为3H2O－6e－===O3＋6H＋
C．生成22.4 L O3(标准状况)时，转移3 mol电子
D．电解一段时间后，溶液的pH不变
【解析】 本题考查电化学知识，难度较大。电解质溶液呈酸性，不可能有氢氧根离子存在，阴极反应式为3O2＋6H＋＋6e－===3H2O2，A选项错误；生成22.4 LO3(标准状况)时，转移6 mol电子，C选项错误；电解一段时间后，消耗了水，且阳极生成H＋，氢离子浓度增大，溶液的pH变小，B选项正确，D选项错误。
【答案】 B
11．(2011年郑州市质检一)已知反应AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O是可逆反应。设计如图装置(C1、C2均为石墨电极)，分别进行下述操作：
Ⅰ.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸
Ⅱ.向B烧杯中逐滴加入40% NaOH溶液
结果发现电流计指针均发生偏转
据此，下列判断正确的是( )
A．操作Ⅰ过程中，C1为正极
B．操作Ⅱ过程中，盐桥中的K＋移向B烧杯溶液
C．Ⅰ操作过程中，C2棒上发生的反应为AsO＋2H＋＋2e－―→AsO＋H2O
D．Ⅱ操作过程中，C1棒上发生的反应为2I－―→I2＋2e－
【解析】 本题考查原电池原理，难度较大。A选项操作Ⅰ加入盐酸反应AsO＋2I－＋2H＋===AsO＋I2＋H2O正向移动，C1极上碘离子生成碘单质，被氧化，是负极，错误；C选项C2是正极得电子，正确；操作Ⅱ向B烧杯中逐滴加入40% NaOH溶液，反应逆向进行，B烧杯中AsO与H2O转化为AsO与H＋，A烧杯中I2转化为I－，D选项错误，盐桥中K＋向A烧杯中移动，中和A中负电荷，B选项错误。
【答案】 C
12．(2011年北京海淀第一学期期末练习)
已知在pH为4～5的溶液中，Cu2＋几乎不水解，而Fe3＋几乎完全水解。某学生拟用电解CuSO4溶液的方法测定铜的相对原子质量。该同学向pH＝3.8的含有Fe2(SO4)3杂质的CuSO4溶液中加入适量的黑色粉末X，充分搅拌后过滤，将滤液用如图所示装置电解，其中某电极增重a g，另一电极上产生标准状况下的气体V mL。下列说法正确的是( )
A．黑色粉末X是铁粉
B．铜电极连接电源正极
C．石墨电极上发生的反应是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
D．铜的相对原子质量的计算式是
【解析】 本题考查水解平衡、电化学原理，难度较大。本题实质是惰性电极电解硫酸铜溶液，加入黑色物质的目的是为了除去杂质离子，而铁粉会与硫酸铜溶液反应，A选项错误，黑色粉末应该是氧化铜，氧化铜能与酸反应，改变溶液pH，使溶液碱性增强，促进三价铁离子的水解，除去三价铁离子；B选项一极增重一定是铜极析出铜，连接电源的负极，另一极产生气体，是石墨极，连接电源的正极，B选项错误；石墨极是阳极，阴离子在该极发生氧化反应，C选项正确；D选项，根据电子守恒关系，析出铜的物质的量是生成氧气物质的量的2倍，所以铜的相对原子质量表达式应该为。
【答案】 C
下面两套实验装置，都涉及金属的腐蚀反应，假设其中的金属块和金属丝都是足量的。请同学们仔细观察，完成13～14题。
13．下列叙述正确的是( )
A．装置Ⅰ在反应过程中自始至终只生成红棕色气体
B．装置Ⅱ开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀
C．装置Ⅱ在反应过程中能产生氢气
D．装置Ⅰ在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2＋
【解析】 本题考查化学实验及金属的腐蚀，难度较大。装置Ⅰ形成原电池铜作负极、铁作正极，反应的实质是铜与硝酸发生氧化还原反应，开始生成二氧化氮，硝酸变稀后生成一氧化氮；浓硝酸变稀后，铁和铜两个电极转换，溶液中会有亚铁离子生成；装置Ⅱ发生的是化学腐蚀不是电化学腐蚀，铁、氧气和水反应生成铁锈，氧气消耗后压强变小液面左移，接触后发生析氢腐蚀，有氢气放出。
【答案】 C
14．下列与反应原理相关的叙述不正确的是( )
A．装置Ⅰ中不可能发生如下反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
B．装置Ⅱ在反应结束时溶液中存在Fe2＋
C．装置Ⅰ的溶液若换为稀硝酸，则腐蚀过程与原装置不同
D．装置Ⅱ中的铁丝能发生电化学腐蚀
【解析】 本题考查化学反应原理，难度较大。浓硝酸变稀，稀硝酸与钝化生成的氧化物反应有铁离子生成，铁单质与铁离子发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，溶液中最终只含有Fe2＋；稀硝酸存在时，铁作负极，铜作正极，铁被腐蚀过程发生变化；装置Ⅱ发生的是化学腐蚀不是电化学腐蚀，铁、氧气和水反应生成铁锈，氧气消耗后压强变小液面左移，接触后发生析氢腐蚀。
【答案】 A
二、非选择题
15．(2011年辽宁大连高三考试)下图是一个电化学过程的示意图。
请回答下列问题：
(1)图中甲池是________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)。
(2)A(石墨)电极的名称是________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)。
(3)写出通入CH3OH的电极的电极反应式：_____________ ___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)乙池中反应的化学方程式为________，当乙池中B(Ag)极质量增加5.4 g，甲池中理论上消耗O2的体积为________L(标准状况)，此时丙池中某电极析出1.6 g某金属，则丙池中的某盐溶液可能是________。
A．MgSO4 B．CuSO4
C．NaCl D．AgNO3
【解析】 本题考查电化学中原电池和电解池的有关知识，难度中等。(1)根据图中信息，甲池是燃料电池，即为原电池，通入氧气的电极为电池的正极，通入CH3OH的电极为负极，其他两个电池为电解池。(2)A与电池的正极相连接，故为阳极。(3)通CH3OH的电极为负极，发生氧化反应，电极反应为CH3OH＋6e－＋8OH－===CO＋6H2O。(4)乙池是电解AgNO3溶液，电解方程式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋4HNO3＋O2↑；当乙池中B(Ag)极质量增加5.4 g，得到的电子的物质的量为5.4/108＝0.05 mol，由电子守恒可知，生成氧气的物质的量为0.05/4＝0.0125 mol，在标准状况下的体积为0.0125 mol×22.4 L/mol＝0.28 L。此时丙池中某电极析出1.6 g某金属，设该金属为＋2价金属，则M＝1.6 g/(0.5 mol/2)＝64 g/mol，即为CuSO4，选B。
【答案】 (1)原电池
(2)阳极
(3)CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
(4)4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3 0.28 B
16．利用太阳光分解水制氢是未来解决能源危机的理想方法之一。某研究小组设计了如下图所示的循环系统实验光分解水制氢。反应过程中所需的电能由太阳能光电池提供，反应体系中I2和Fe2＋等可循环使用。
(1)写出电解池A、电解池B和光催化反应池中反应的离子方程式。
(2)若电解池A中生成3.36 L H2(标准状况)，试计算电解池B中生成Fe2＋的物质的量。
(3)若循环系统处于稳定工作状态时，电解池A中流入和流出的HI浓度分别为a mol/L和b mol/L，光催化反应生成Fe3＋的速率为c mol/min，循环系统中溶液的流量为Q(流量为单位时间内流过的溶液体积)。试用含所给字母的代数式表示溶液的流量Q。
【解析】 由所给图示知电解池A中为电解HI，而B中则为含Fe3＋的溶液，所以有：(1)电解池A：2H＋＋2I－H2↑＋I2，电解池B：4Fe3＋＋2H2OO2↑＋4H＋＋4Fe2＋，光催化反应池：2Fe2＋＋I22Fe3＋＋2I－。(2)n(H2)＝＝0.15 mol，转移电子的物质的量为n(e－)＝2n(H2)＝0.15 mol×2＝0.3 mol。因为电解池A、B是串联电解池，电路中转移的电子数目相等，所以n(Fe2＋)＝n(e－)＝0.3 mol。(3)根据化学反应：2Fe2＋＋I22Fe3＋＋2I－，光催化反应生成I－的速率υ(I－)＝υ(Fe3＋)＝c mol/L，电解池A中消耗I－的速率应等于光催化反应池中生成I－的速率。a mol/L·Q－b mol/L·Q＝c mol/min，Q＝ L/min。
【答案】 (1)A：2H＋＋2I－H2↑＋I2
B：4Fe3＋＋2H2OO2↑＋4H＋＋4Fe2＋，光催化反应：2Fe2＋＋I22Fe3＋＋2I－
(2)0.3 mol (3)Q＝ L/min
【点此下载】