【名師一號】2020-2021學(xué)年新課標(biāo)化學(xué)綜合能力檢測選修四：第四章-電化學(xué)基礎(chǔ)(含解析)

綜合力量檢測四時(shí)間：90分鐘分值：100分第Ⅰ卷(選擇題，共48分)一、選擇題(每小題3分，共48分)1．暖寶寶是市場上常見的熱敷、止痛、消腫貼劑。它由原料層、明膠層、無紡布袋層三部分組成，其中原料是由鐵、石墨、活性炭、無機(jī)鹽等合成的聚合物，構(gòu)成了原電池，其中鐵作()A．正極 B．負(fù)極C．陰極 D．陽極答案B解析由題意知Fe、石墨、無機(jī)鹽形成了原電池，鐵在原電池中作負(fù)極。2．對外加電流的金屬愛護(hù)中，下列敘述正確的是()A．被愛護(hù)的金屬與電源的正極相連B．被愛護(hù)的金屬與電源的負(fù)極相連C．在被愛護(hù)的金屬表面上發(fā)生氧化反應(yīng)D．被愛護(hù)的金屬為陰極，其表面上發(fā)生氧化反應(yīng)答案B解析外加電流的金屬愛護(hù)法依據(jù)的是電解池的原理，被愛護(hù)的金屬與電源的負(fù)極相連，作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，故只有B項(xiàng)正確。3．已知蓄電池在充電時(shí)作電解池，放電時(shí)作原電池。鉛蓄電池上有兩個(gè)接線柱，一個(gè)接線柱旁標(biāo)有“＋”，另一個(gè)接線柱旁標(biāo)有“－”。關(guān)于標(biāo)有“＋”的接線柱，下列說法中正確的是()A．充電時(shí)作陽極，放電時(shí)作正極B．充電時(shí)作陽極，放電時(shí)作負(fù)極C．充電時(shí)作陰極，放電時(shí)作負(fù)極D．充電時(shí)作陰極，放電時(shí)作正極答案A解析鉛蓄電池是常見的二次電池，充電時(shí)電極反應(yīng)是放電時(shí)電極反應(yīng)的逆過程。放電時(shí)正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)作正極，充電時(shí)則失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)作陽極。4．在電解質(zhì)溶液中插入M、N電極，并連接直流電源進(jìn)行電解，可以看到兩極上均有氣泡產(chǎn)生，電解后測定電解質(zhì)溶液，其H＋濃度無變化。符合這些條件的是()A．兩個(gè)電極均為鐵片，M是陰極，電解質(zhì)溶液是0.4%的NaOH溶液B．兩個(gè)電極均為石墨，M是陽極，電解質(zhì)溶液是0.4%的H2SO4溶液C．兩個(gè)電極均為石墨，M是陽極，電解質(zhì)溶液是0.4%的KOH溶液D.m是鐵片，作陰極，N是石墨，電解質(zhì)溶液是0.4%的KNO3溶液答案D解析由電解原理可知，A項(xiàng)中Fe作陽極時(shí)失去電子，不會(huì)產(chǎn)生氣體，不符合題意；B項(xiàng)中電解水，H2SO4濃度增加，不符合題意；C項(xiàng)電解KOH時(shí)也是電解水，KOH濃度增大即c(OH－)增大，故c(H＋)減小，不符合題意；D項(xiàng)中雖電解水，但溶液中c(H＋)＝c(OH－)，c(H＋)不發(fā)生變化。5．化學(xué)用語是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具，下列用來表示物質(zhì)變化的化學(xué)用語中，正確的是()A．電解飽和食鹽水，陽極的電極反應(yīng)式為：2Cl－－2e－=Cl2↑B．氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．粗銅精煉時(shí)，與電池正極相連的是純銅，電極反應(yīng)式為：Cu－2e－=Cu2＋D．鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極反應(yīng)式：Fe－2e－=Fe2＋答案A解析氫氧燃料電池的正極反應(yīng)式為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－；粗銅精煉時(shí)，與電源負(fù)極相連的是純銅，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu；鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋。6．將a、b、c、d4種金屬兩兩連接浸入電解質(zhì)溶液中，組成4個(gè)原電池(如圖)：①中a極發(fā)生氧化反應(yīng)②中電流由b到c③中c極質(zhì)量增加④中a極有大量氣泡，則4種金屬的活潑性由強(qiáng)到弱的挨次為()A．d＞a＞c＞b B．d＞c＞a＞bC．b＞d＞c＞a D．a(chǎn)＞d＞b＞c答案A解析原電池中負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，不斷溶解；正極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生氣泡或質(zhì)量增加。7．我國第五套人民幣的一元硬幣材質(zhì)為銅芯鍍銀，依據(jù)把握的電鍍原理，你認(rèn)為硬幣制作時(shí)，銅芯應(yīng)做()A．陰極 B．陽極C．正極 D．負(fù)極答案A解析電鍍時(shí)，待鍍金屬制品作陰極，把鍍層金屬做陽極。本題是在銅上鍍銀，故銅芯應(yīng)做陰極。8．有如下兩個(gè)反應(yīng)：①2HCleq\o(=,\s\up15(高溫))H2＋Cl2②2HCleq\o(=,\s\up15(電解))H2↑＋Cl2↑關(guān)于這兩個(gè)反應(yīng)的敘述中錯(cuò)誤的是()A．①②兩反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)B．①②兩反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)換方式都是熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能C．②反應(yīng)是電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能D．①反應(yīng)是熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能答案B解析①、②兩反應(yīng)均是氧化還原反應(yīng)，A項(xiàng)正確；①是熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，D項(xiàng)正確；②是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，C項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤。9．在鋼鐵腐蝕過程中，下列五種變化可能發(fā)生的是()①Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋②O2被還原③產(chǎn)生H2④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·H2O⑤雜質(zhì)碳被氧化A．①② B．②③④C．①②③④ D．①②③④⑤答案C解析在鋼鐵腐蝕中鐵作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，依據(jù)電解質(zhì)溶液的酸性強(qiáng)弱可發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕，而碳作正極，只起到電極作用，碳不參與反應(yīng)。10．有人設(shè)計(jì)以Pt和Zn為電極材料，埋入人體內(nèi)作為某種心臟病人的心臟起搏的能源。它依靠人體內(nèi)含有肯定濃度的溶解氧進(jìn)行工作，下列敘述中錯(cuò)誤的是()A．Pt是正極B．負(fù)極反應(yīng)：Zn－2e－=Zn2＋C．正極反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑D．正極反應(yīng)：2H2O＋O2＋4e－=4OH－答案C解析Zn、Pt形成的原電池Zn作負(fù)極，Pt作正極，負(fù)極反應(yīng)為：Zn－2e－=Zn2＋，正極反應(yīng)為：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，只有C項(xiàng)錯(cuò)誤。11．如下圖所示，將兩燒杯中電極用導(dǎo)線相連，四個(gè)電極分別為Mg、Al、Pt、C。當(dāng)閉合開關(guān)S后，以下表述正確的是()A．電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．Al、Pt兩極有H2產(chǎn)生C．甲池pH增大，乙池pH減小D．Mg、C兩極生成的氣體在肯定條件下可以恰好完全反應(yīng)答案D解析依據(jù)題給信息閉合S后，甲池為原電池，乙池為電解池。電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，A項(xiàng)錯(cuò)；Al電極作負(fù)極，Al溶解，不產(chǎn)生H2，B項(xiàng)錯(cuò)；甲池發(fā)生的反應(yīng)為2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，pH減小，乙池電解水后，NaOH溶液濃度增大，pH增大，C項(xiàng)錯(cuò)；甲池中Mg作正極產(chǎn)生H2，乙池中C極作陽極產(chǎn)生O2，當(dāng)有4mol電子通過電路時(shí)，Mg極產(chǎn)生2molH2，C極產(chǎn)生1molO2，二者在肯定條件下恰好完全反應(yīng)，D項(xiàng)正確。12．用石墨電極電解含有肯定量重水(D2O)的水(H2O)，下列說法正確的是()A．相同狀況下兩電極上產(chǎn)生的氣體體積之比為2:1B．兩電極產(chǎn)生的氣體質(zhì)量之比為8:1C．相同狀況下兩電極上產(chǎn)生的氣體體積之比為4:1D．若兩電極上產(chǎn)生的氣體質(zhì)量為16:3，則D2O與H2O的物質(zhì)的量之比為2:1答案A解析電解重水和水的反應(yīng)方程式為：2D2Oeq\o(=,\s\up15(電解))2D2↑＋O2↑，2H2Oeq\o(=,\s\up15(電解))2H2↑＋O2↑，只要電路中通過肯定量的電子，兩極上產(chǎn)生H2和D2與O2的物質(zhì)的量之比均為2:1，在相同狀況下體積比為2:1，但質(zhì)量比不為8:1，則A項(xiàng)正確，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)反應(yīng)方程式可知當(dāng)兩電極上產(chǎn)生的氣體質(zhì)量為16:3時(shí)D2O與H2O的物質(zhì)的量之比為1:1，D項(xiàng)錯(cuò)誤。13．某同學(xué)為完成2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑反應(yīng)設(shè)計(jì)了如圖所示的四個(gè)試驗(yàn)，你認(rèn)為可行的試驗(yàn)的是()答案D解析依據(jù)金屬活動(dòng)挨次表Ag不能置換出鹽酸中的氫，故該反應(yīng)不是自發(fā)進(jìn)行的。不能設(shè)計(jì)為原電池，B項(xiàng)不行行；設(shè)計(jì)為電解池應(yīng)Ag作陽極，鹽酸作電解質(zhì)溶液，D項(xiàng)可行。14．pH＝a的某電解質(zhì)溶液中，插入兩支惰性電極通直流電一段時(shí)間后，溶液的pH>a，則該電解質(zhì)可能是()A．NaOH B．H2SO4C．AgNO3 D．Na2SO4答案A解析電解NaOH、H2SO4、Na2SO4的溶液，都是電解水，其結(jié)果會(huì)使溶液濃度增大，增大濃度后，NaOH的c(OH－)增大，所以其pH值增大，A項(xiàng)對。而電解AgNO3溶液會(huì)生成Ag和HNO3，pH值減小。15．可再生能源是我國重要的能源資源，在滿足能源需求、轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu)，削減環(huán)境污染、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)進(jìn)展等方面具有重要作用。應(yīng)用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的一項(xiàng)重要措施。下列分析不正確的是()A．風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等屬于可再生能源B．推廣可再生能源有利于經(jīng)濟(jì)可持續(xù)進(jìn)展C．上圖是太陽能光伏電池原理圖，圖中A極為正極D．光伏發(fā)電池能量轉(zhuǎn)化方式是太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艽鸢窩解析在原電池的外電路中，電流由正極流向負(fù)極，由圖中的電流方向可推斷A為負(fù)極。16．用石墨作電極電解3mol·L－1KCl和0.5mol·L－1Al2(SO4)3的1L混合溶液時(shí)，下圖電解變化曲線合理的是()答案D解析電解時(shí)，陽極反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑3mol3mol陰極反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑3mol3mol3molH＋放電時(shí)產(chǎn)生了3molOH－，Al3＋＋3OH－=Al(OH)31mol3molAl3＋恰好與OH－完全反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀，剩余溶液為K2SO4溶液，故選D項(xiàng)。第Ⅱ卷(非選擇題，共52分)二、非選擇題(本題包括5道題，共52分)17．(8分)某?；瘜W(xué)愛好小組同學(xué)，利用下列裝置探究pH試紙上的微型電解。(1)如圖，取一條廣泛pH試紙，浸潤了飽和Na2SO4溶液后放置于玻璃片上，取兩只回形針(鐵制)夾住試紙兩端，另取導(dǎo)線、鱷魚夾、6V電池連接好電路。當(dāng)兩根鱷魚夾夾住回形針后，試紙上馬上消滅以下現(xiàn)象：陽極回形針處很快消滅大片紅棕色；陰極四周快速呈現(xiàn)大片藍(lán)紫色，對比比色卡發(fā)覺其pH約為13。①如圖，右端回形針為__________極(填“陰”或“陽”)；陰極試紙上消滅大片藍(lán)紫色的緣由是(用反應(yīng)式結(jié)合文字表示)：_________________________________________________________。②推想陽極回形針處消滅的紅棕色物質(zhì)可能是__________(寫化學(xué)式)。(2)小組同學(xué)另取兩根鉛筆芯作為電極，對pH試紙上的Na2SO4溶液電解，可見陽極與試紙接觸處呈現(xiàn)__________色圓點(diǎn)，而在陰極與試紙接觸處呈現(xiàn)__________色圓點(diǎn)，說明白電解硫酸鈉飽和溶液的實(shí)質(zhì)是：_______________________________(用方程式表示)。答案(1)①陽2H＋＋2e－=H2↑，使水的電離平衡右移，c(OH－)增大，陰極四周呈堿性②Fe2O3(2)紅藍(lán)2H2Oeq\o(=,\s\up15(電解))2H2↑＋O2↑解析(1)右端回形針電池的正極相連，作陽極，電解硫酸鈉溶液時(shí)，陰極H＋放電，2H＋＋2e－=H2↑，使溶液中OH－濃度增大，陰極四周呈堿性，試紙變?yōu)樗{(lán)紫色。右端回形針(鐵制)作陽極，回形針被腐蝕，推想消滅的紅棕色物質(zhì)為Fe2O3。(2)鉛筆芯的成分含有石墨，以鉛筆芯(石墨)作電極，電解Na2SO4溶液，陽極OH－放電，H＋濃度增大，陽極四周顯酸性，pH試紙變紅，陰極H＋放電，OH－濃度增大，陰極四周顯堿性，pH試紙變藍(lán)，電解硫酸鈉溶液，實(shí)質(zhì)是電解水。18．(10分)用鉑電極電解氫氧化鈉溶液，測定兩極逸出氣體的體積，記錄如下表：時(shí)間/min氣體體積/mL12345678陰極生成的氣體6122029394959陽極生成的氣體2471116212631(1)完成有關(guān)的電極反應(yīng)式：陰極_______________________，陽極______________________。(2)完成電解池總反應(yīng)方程式__________________________。(3)開頭電解階段兩極產(chǎn)生氣體的體積比不符合理論比值的緣由是______________________________________。(4)自第______________分鐘起陰極與陽極產(chǎn)生氣體的體積比符合理論的比值。答案(1)4H＋＋4e－=2H2↑4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(2)2H2Oeq\o(=,\s\up15(電解))2H2↑＋O2↑(3)開頭階段O2、H2在水中的溶解未達(dá)到飽和，O2在水中的溶解度比H2大(4)4解析本題一看好像與我們所學(xué)學(xué)問不相符，我們爭辯的是理論，與實(shí)際上有偏差。電解NaOH溶液實(shí)際上是電解水，陽極發(fā)生4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，陰極發(fā)生4H＋＋4e－=2H2↑，開頭時(shí)由于H2、O2在溶液中只有達(dá)到飽和才能逸出，而且O2的溶解度比H2的還大，所以開頭V(H2)V(O2)＞2:1，等二者均達(dá)到飽和后才能使V(H2)V(O2)＝2:1。19．(10分)新型高效的甲烷燃料電池接受鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)為KOH溶液。某爭辯小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液的電解試驗(yàn)，如圖所示。回答下列問題：(1)甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為____________、______________；(2)閉合開關(guān)K后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b電極上得到的是__________，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為__________；(3)若每個(gè)電池的甲烷通入量為1L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，且反應(yīng)完全，則理論上通過電解池的電量為__________(法拉第常數(shù)F＝9.65×104C·mol答案(1)2O2＋4H2O＋8e－=8OH－，CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O(2)H22NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(3)eq\f(1L,22.4L·mol－1)×8×9.65×104C·mol－1＝3.45×104C解析本題考查了原電池、電解池的工作原理。(1)依據(jù)題意該燃料電池的總反應(yīng)式為CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O，正極反應(yīng)式為2O2＋4H2O＋8e－=8OH－，總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式，可得負(fù)極反應(yīng)式為CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。(2)三個(gè)池中前兩個(gè)為串聯(lián)的電源，通入CH4的電極為負(fù)極，與其相連的電極b為電解池的陰極，產(chǎn)生的氣體為H2。(3)1mol甲烷發(fā)生反應(yīng)失去8mol電子。在串聯(lián)電路中各電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，故計(jì)算電子傳遞的電量，應(yīng)用一個(gè)燃料電池的甲烷量計(jì)算，故理論上通過的電量為eq\f(1L,22.4L·mol－1)×8×96500C·mol－1＝3.45×104C。甲烷的失電子數(shù)是等物質(zhì)的量的Cl－失電子數(shù)的8倍，計(jì)算可得Cl24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。20．(14分)鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血?jiǎng)┑取?1)寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式_________。(2)若將(1)中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，請畫出原電池的裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)_________________，負(fù)極反應(yīng)_________________。(3)腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的濃度均為0.10mol·L－1，請參照下表給出的數(shù)據(jù)和藥品，簡述除去CuCl2溶液中Fe3＋和Fe2＋的試驗(yàn)步驟：________________________________。氫氧化物開頭沉淀時(shí)的pH氫氧化物沉淀完全時(shí)的pHFe3＋1.93.2Fe2＋7.09.0Cu2＋4.76.7供應(yīng)的藥品：Cl2濃H2SO4NaOH溶液CuOCu(4)某科研人員發(fā)覺劣質(zhì)不銹鋼在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕現(xiàn)象明顯。請從上表供應(yīng)的藥品中選擇兩種(水可任選)，設(shè)計(jì)最佳試驗(yàn)，驗(yàn)證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕。有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________、_______________。劣質(zhì)不銹鋼腐蝕的試驗(yàn)現(xiàn)象：__________________________。答案(1)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(2)裝置圖正極反應(yīng)：Fe3＋＋e－=Fe2＋(或2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋)負(fù)極反應(yīng)：Cu=Cu2＋＋2e－(或Cu－2e－=Cu2＋)(3)①通入足量氯氣將Fe2＋氧化成Fe3＋；②加入CuO調(diào)整溶液的pH至3.2～4.7；③過濾(4)CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2OCuSO4＋Fe＝FeSO4＋Cu不銹鋼表面有紫紅色物質(zhì)生成解析(2)依據(jù)氧化還原反應(yīng)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋設(shè)計(jì)原電池，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu失電子作負(fù)極，正極選擇比Cu活動(dòng)性弱的金屬或碳棒，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液。(3)依據(jù)表中的數(shù)據(jù)知如用直接沉淀法，Cu2＋也被消耗。依據(jù)供應(yīng)的試劑，將Fe2＋氧化為Fe3＋，再調(diào)整溶液的pH，為了不引入新的雜質(zhì)離子，選擇CuO而不選NaOH溶液。(4)不銹鋼的主要成分是Fe，由題中劣質(zhì)不銹鋼在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕現(xiàn)象明顯，再依據(jù)供應(yīng)的試劑可知首先要制備出鹽溶液，選擇硫酸和CuO