1、章末质量评估化学反应与电能(B)(时间:75分钟满分:100分)一、选择题:本题共16小题,共44分。第110小题,每小题2分;第1116小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.暖宝宝是市场上常见的热敷贴剂。它由原料层、明胶层、无纺布袋层三部分组成,其原料是由铁、石墨、活性炭、无机盐等合成的聚合物,构成了原电池,其中铁作()A.正极B.负极C.阴极 D.阳极解析:由题意知Fe、石墨、无机盐形成了原电池,铁在原电池中作负极。答案:B2.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,阳极的电极反应式为2Cl-2e
2、- Cl2B.氢氧碱性燃料电池的负极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应式为Cu-2e- Cu2+D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe-2e-Fe2+解析:氢氧碱性燃料电池的正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-;粗铜精炼时,与电源负极相连的是纯铜;钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe-2e-Fe2+。答案:A3.依据下列甲、乙、丙三图,判断下列叙述不正确的是()A.甲是原电池,乙是电镀装置B.甲、乙装置中,锌极上均发生氧化反应C.乙、丙装置中,阳极均发生氧化反应而溶解D.丙装置中,两个铜电极质量有增有减解析:甲装置没有外加电源,属于
3、原电池,乙装置存在外加电源,属于电解池,可以在锌上镀铜,A项正确;甲装置中,锌极是负极,该电极上锌失电子发生氧化反应,乙装置中,锌极是阴极,该电极上发生还原反应,B项错误;乙、丙装置中,阳极均是较活泼的金属电极,该电极发生氧化反应而溶解,C项正确;粗铜精炼,阳极粗铜溶解,质量减小,阴极精铜上有铜析出,质量增加,D项正确。答案:B4.科学家曾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。电池总反应为Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnO(OH)。下列说法中不正确的是()A.该电池Zn为负极,MnO2为正极B.该电池的正极反应为MnO2+H2
4、O+e-MnO(OH)+OH-C.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Zn+2OH-2e-ZnO+H2O即是正极反应式MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-。电子只能由Zn经外电路流向MnO2,而不能通过内电路。答案:C5.某原电池装置如下图所示,盐桥中装有用氯化钾饱和溶液浸泡过的琼脂。下列叙述中正确的是()A.原电池工作一段时间后,FeCl2溶液中c(Cl-)增大B.此电池工作原理与硅太阳能电池工作原理相
5、同C.Fe为正极,石墨上发生的反应为2H+2e-H2D.该装置中的盐桥完全可用金属导线代替解析:原电池中离子的移动方向由静电作用决定,铁失去电子形成Fe2+进入FeCl2溶液中,使其带正电,吸引盐桥中的Cl-,故c(Cl-)增大,A项正确;太阳能电池是将太阳能转化为电能,原电池是将化学能转化为电能,B项错误;铁作负极,石墨作正极,C项错误;金属导线不能传递离子,故盐桥不能用金属导线代替,D项错误。答案:A6.串联电路中的四个电解池分别装有0.1 mol/L的下列溶液,用铂电极电解,连接直流电源一段时间后,溶液的pH变小的是()A.盐酸 B.NaCl溶液C.AgNO3溶液 D.KNO3溶液解析:
6、电解盐酸相当于电解HCl,盐酸浓度降低,H+浓度降低,pH增大。电解NaCl溶液时H+在阴极上放电,阴极附近OH-浓度增大;阳极上Cl-放电,阳极区域H+、OH-浓度基本不变,因而电解后整个溶液pH会变大。电解AgNO3溶液时,阴极Ag+放电;阳极OH-放电,阳极区域H+浓度变大,溶液pH会显著变小(相当于生成HNO3)。电解KNO3溶液的实质是电解水,pH不变。答案:C7.镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电的反应式为Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。下列有关该电池的说法中正确的是()A.充电时
7、阳极反应:Ni(OH)2+OH-e-NiO(OH)+H2OB.充电过程是化学能转化为电能的过程C.放电时负极附近溶液的碱性不变D.放电时电解质溶液中OH-向正极移动解析:首先要分析清楚充电与放电的方向,向右是放电,是原电池;向左是充电,是电解池。放电的过程是化学能转化为电能,充电的过程是电能转化为化学能,B项错误。充电时,阳极失电子,发生氧化反应,阳极反应为Ni(OH)2+OH-e-NiO(OH)+H2O,A项正确。放电时,负极反应为Cd+2OH-2e-Cd(OH)2,负极要消耗OH-,故放电时负极附近溶液的碱性减弱,C项错误。放电时,电解质溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极,故OH-应该
8、向负极移动,D项错误。答案:A8.下图中X为直流电源,Y为浸透饱和食盐水和酚酞溶液的滤纸,滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液,通电后Y中央的紫红色液滴向d端扩散。下列判断中正确的是() A.滤纸上c点附近溶液会变红色B.Cu电极质量减小,Pt电极质量增大C.Z中溶液的pH先减小,后增大D.Z溶液中的SO42-向Cu电极移动解析:由题中紫红色液滴即MnO4-向d端扩散,阴离子向阳极移动,说明d端为阳极,即b为正极,a为负极,c为阴极。c点是NaCl溶液中H+放电,生成OH-,故c点附近溶液会变红色。Z为电解硫酸铜溶液,Pt为阳极,溶液中的OH-放电:2H2O-4e-O2+4H+,Cu为阴极,溶液中的
9、Cu2+得电子生成铜,总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4,阳极区生成H+,则SO42-向Pt电极移动,B、D项错误;随着电解的进行,Z溶液变为硫酸,再电解时实质为电解水,硫酸浓度增大,pH均减小,C项错误。答案:A9.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu+2H+Cu2+H2,则下列关于该装置的说法中正确的是()A.该装置可能是原电池,也可能是电解池B.该装置只能是原电池,且电解质溶液为硝酸C.该装置只能是电解池,且金属铜为该电解池的阳极D.该装置只能是原电池,电解质溶液不可能是盐酸解析:原电池是将化学能转化为电能的装置,电解池是将电
10、能转化为化学能的装置。由题给总反应式知,Cu失电子,H+得电子。Cu是负极,它的金属活动性排在氢之后,不可能是原电池,所以只能是电解池。答案:C10. 如图所示,下列说法正确的是()A.装置甲和装置乙中负极反应均是Fe-2e-Fe2+B.装置甲和装置乙中正极反应均是O2+2H2O+4e-4OH-C.装置甲和装置乙的盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动D.放电过程中,装置甲左侧烧杯和装置乙右侧烧杯中溶液的pH均增大解析:装置甲中的Zn为负极,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,A项错误;装置乙的正极为Cu,如果HCl足量,则正极反应式为2H+2e-H2,B项错误;原电池中阳离子向正极移动,故装置甲的盐桥
11、中阳离子移向左侧烧杯,装置乙中阳离子移向右侧烧杯,C项错误;放电过程中,装置甲左侧烧杯的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,pH增大,装置乙右侧烧杯中H+反应生成H2,pH增大,D项正确。答案:D11.氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合,相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。下列说法中正确的是()A.电解池的阴极反应式为2H2O+2e-H2+2OH-B.通入空气的电极为负极C.电解池中产生2 mol Cl2时,理论上燃料电池中消耗0.5 mol O2D.a、b、c的大小关系为ab=c解析:题给电解池的阴极反应式为2H2O+2e-H2+2OH-,阳极反应式为2C
12、l-2e-Cl2,A项正确;题给燃料电池为氢氧燃料电池,通入空气的电极为正极,B项错误;由整个电路中得失电子守恒可知,电解池中产生2 mol Cl2,理论上转移4 mol e-,则燃料电池中消耗1 mol O2,C项错误;题给燃料电池的负极反应式为2H2+4OH-4e-4H2O,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,所以a、b、c的大小关系为cab,D项错误。答案:A12.关于下列各图的说法中(其中中均为惰性电极)正确的是() A.装置中阴极产生的气体能够使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝B.装置中待镀铁制品应与电源正极相连C.装置中电子由b极流向a极D.装置中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与
13、NaOH溶液反应解析:装置用惰性电极电解CuCl2溶液,阴极析出铜,阳极产生氯气,A项错误;装置为电镀铜装置,阳极电极反应式为Cu-2e-Cu2+,阴极电极反应式为Cu2+2e-Cu,因此待镀铁制品应与电源负极相连,B项错误;装置为氢氧燃料电池,b极通入O2,发生还原反应,作电池的正极,是电子流入的一极,C项错误。答案:D13.某小组为研究电化学原理设计如图所示装置。下列叙述中不正确的是()A.a与b 不连接时,铁片上会有金属铜析出B.a与b 用导线连接时,铜片上发生的反应为Cu2+2e-CuC.无论a 与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与b分别连接直流电源正极、负极
14、,电压足够大时,Cu2+向铜电极移动解析:a、b不连接,未形成原电池,Cu2+与Fe在接触面上直接反应,A项正确;a、b用导线连接,铜片作正极,Cu2+在该电极上得电子,B项正确;a、b连接与否,溶液中的Cu2+均得电子,发生还原反应生成Cu,Fe均失电子,发生氧化反应生成Fe2+,故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色,C项正确;a与电源正极相连时,Cu片作阳极,Cu2+向Fe电极移动,D项错误。答案:D14.为体现节能减排的理念,中国研制出了新型固态氧化物燃料电池,该电池的工作原理如图所示。下列说法中正确的是()A.电子从b电极经导线流向a电极B.正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-C.
15、还可以选用NaOH固体作固态电解质D.若反应中转移1 mol电子,则生成22.4 L(标准状况)CO2解析:燃料电池通入氧气的电极为正极,则a为正极,电子从b电极经导线流向a电极,故A项正确;介质为固态熔融介质,不存在水溶液,则正极的电极反应式为O2+4e-2O2-,故B项错误;CO2能与NaOH反应生成Na2CO3,则不可选用NaOH固体作固态电解质,故C项错误;若反应中转移1 mol电子,参加反应的氧气为0.25 mol,生成CO2为0.5 mol,体积为11.2 L(标准状况),故D项错误。答案:A15.ClO2是一种高效安全的杀菌消毒剂。用氯化钠电解法生成ClO2的工艺原理示意图如下图
16、,发生器内电解生成ClO2。下列说法正确的是()A.a气体是氯气,b气体是氢气B.氯化钠电解槽内每生成2 mol a气体,转移2 mol e-C.ClO2发生器中阴极的电极反应式为ClO3-+2H+e-ClO2+H2OD.为使a、b气体恰好完全反应,理论上每生产 1 mol ClO2需要补充44.8 L b气体(标准状况下)解析:由图中信息可知,电解食盐水时,阳极生成氯酸钠,阴极生成氢气,所以a为氢气;氯酸钠与盐酸发生反应生成二氧化氯和氯气,所以b为氯气。a气体是氢气,b气体是氯气,A项错误;氯化钠电解槽内每生成2 mol氢气,转移4 mol e-,B项错误;ClO2发生器中发生的反应是2Cl
17、O3-+4H+2Cl-2ClO2+Cl2+2H2O,电解时,阴极的电极反应式为ClO3-+2H+e-ClO2+H2O,C项正确;由以上分析可知,为使a、b气体恰好完全反应,理论上每生产1 mol ClO2需要补充2.5 mol Cl2,在标准状况下其体积为56 L,D项错误。答案:C16.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6 molL-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22.4 L(标准状况)气体。假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法中正确的是()A.原混合溶液中c(K+)为2 molL-1B.上述电解过程中共转移2 mol电子
18、C.电解得到铜的物质的量为0.5 molD.电解后溶液中c(H+)为2 molL-1解析:电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,阳极:2H2O-4e-O2+4H+,得1 mol O2,则转移电子的物质的量为4 mol,阴极先发生:Cu2+2e-Cu,后发生:2H2O+2e-H2+2OH-,得1 mol H2,则式转移电子的物质的量为2 mol,式转移电子的物质的量为(4-2)mol=2 mol,故n(Cu2+)=1 mol,nCu(NO3)2=1 mol。n总(NO3-)=0.5 L6 molL-1=3 mol,故n(KNO3)=3 mol-n(Cu2+)2=1 mol。A项,c(K+)=
19、1mol0.5 L=2 molL-1;B项,电解过程中共转移4 mol电子;C项,n(Cu)=1 mol;D项,电解后剩余n(H+)=2 mol,则剩余c(H+)=2mol0.5 L=4 molL-1。答案:A二、非选择题:本题共4小题,共56分。17.(13分)将洁净的金属片Fe、Zn、A、B分别与Cu用导线连接并浸在合适的电解质溶液中,实验并记录电压表指针的偏转方向和电压表的读数如表所示。金属电子流动方向电压/VFeFeCu+0.78ZnZnCu+1.10ACuA+0.15BBCu+0.3根据表中实验记录,回答下列问题。(1)构成两电极的金属活动性相差越大,电压表的读数越(填“大”或“小”
20、)。(2)Zn、A、B三种金属活动性由强到弱的顺序是。(3)Cu与A构成的原电池中,为负极,此电极反应为。(4)A、B形成合金,露置在潮湿空气中,先被腐蚀。解析: (1)由表中数据可知,金属活动性差异越大,电压越大。(2)按此规律可知,三种金属的活动性由强到弱的顺序为ZnBA。(3)Cu与A构成的原电池中,Cu为负极,此电极的电极反应为Cu-2e-Cu2+。(4)B比A活泼,则B先被腐蚀。答案: (1)大(2)ZnBA(3)CuCu-2e-Cu2+(4)B18.(13分)某校化学兴趣小组同学,利用下列装置探究pH试纸上的微型电解。(1)如图,取一条广泛pH试纸,浸润了饱和Na2SO4溶液后放置
21、于玻璃片上,取两只回形针(铁制)夹住试纸两端,另取导线、鳄鱼夹、6 V电池连接好电路。当用鳄鱼夹夹住回形针后,试纸上立刻出现以下现象:阳极回形针处很快出现大片红棕色;阴极附近迅速呈现大片蓝紫色,对照比色卡发现其pH约为13。右端回形针是(填“阴”或“阳”)极;试纸上阴极处出现大片蓝紫色的原因是(用电极反应式及文字说明)。推测阳极回形针处出现的红棕色物质可能是(填化学式)。(2)小组同学另取两根铅笔芯作为电极,对pH试纸上的Na2SO4溶液电解,可观察到阳极与试纸接触处呈现色圆点,而在阴极与试纸接触处呈现色圆点,说明了电解硫酸钠饱和溶液的实质是(用化学方程式表示)。解析: (1)右端回形针与电池
22、的正极相连,作阳极,电解硫酸钠溶液时,阴极附近溶液中H2O电离出的H+放电:2H2O+2e-H2+2OH-,使溶液中OH-浓度增大,阴极附近溶液显碱性,试纸变为蓝紫色。右端回形针(铁制)作阳极,回形针被腐蚀,推测出现的红棕色物质为Fe2O3。(2)铅笔芯中含有石墨,以铅笔芯(石墨)作电极,电解Na2SO4溶液,实质是电解水,阳极水电离的OH-放电,H+浓度增大,阳极附近溶液显酸性,pH试纸变红,阴极水电离的H+放电,OH-浓度增大,阴极附近溶液显碱性,pH试纸变蓝。答案: (1)阳阴极处发生反应2H2O+2e-H2+2OH-,水的电离平衡右移,c(OH-)增大,阴极附近溶液显碱性Fe2O3(2
23、)红蓝2H2O2H2+O219.(14分)铁、铝等金属单质及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。(1)金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应,由下列物质冶炼相应金属单质时采用电解法的是(填字母)。A.Fe2O3 B.NaClC.Cu2S D.Al2O3(2)某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。 为防止金属Fe被腐蚀,可以采用上述(填装置序号)装置原理进行防护;装置中总反应的离子方程式为。(3)利用甲醇(CH3OH)、氧气组成燃料电池,电解质溶液显碱性,电池工作时负极反应式为。解析: (1)Na、Al属于活泼金属,必须用电解法冶炼,Fe、Cu可以用热还原法冶炼。(2)是牺牲阳极的
24、阴极保护法,是外加电流的阴极保护法。(3)原电池中负极发生失去电子的氧化反应,甲醇在负极通入,由于电解质溶液显碱性,则电池工作时负极反应式为CH3OH+8OH-6e-CO32-+6H2O。答案: (1)BD(2)2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2(3)CH3OH+8OH-6e-CO32-+6H2O20.(16分)某化学兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合K时,观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题。(1)甲装置的名称是,乙装置的名称是,Zn为极,Pt为极。(2)Cu电极的电极反应为;石墨电极的电极反应为。(3)当甲中产生0.1 mol气体时,乙中析出铜的质量为;
25、乙中产生的气体在标准状况下的体积为。(4)若乙中溶液不变,将其电极都换成铜电极,闭合K,一段时间后,乙中溶液的颜色(填“变深”“变浅”或“无变化”)。(5)若乙中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,闭合K,一段时间后,甲中溶液的pH将(填“增大”“减小”或“不变”,下空同),乙中溶液的pH将。(6)若乙中电极不变,将其溶液换成饱和Na2SO4溶液,闭合K,一段时间后,当阴极上有a mol气体生成时,同时有w g Na2SO410H2O析出,假设温度不变,剩余溶液中溶质的质量分数应为(用含w、a的代数式表示,不必化简)。解析: (1)Zn、Cu和稀硫酸可构成原电池,其中Zn是负极,Cu是正极;乙
26、装置是电解池,石墨为阴极,Pt为阳极。(2)Cu电极上发生还原反应:2H+2e-H2;石墨电极上也发生还原反应:Cu2+2e-Cu。(3)通过甲、乙装置中电子的物质的量相等,当甲中产生0.1 mol H2时,电路中通过0.2 mol电子,乙中析出0.1 mol Cu和放出0.1 mol Cl2。(4)若将乙中两个电极都换成铜,则乙装置相当于电解精炼铜的装置,阳极溶解的铜和阴极析出的铜一样多,溶液中Cu2+的浓度基本不变,溶液的颜色无变化。(5)若将乙中溶液换成NaCl溶液,则乙装置就是电解饱和食盐水的装置,因反应生成了NaOH,故电解后溶液的pH增大;反应时甲溶液中消耗了H+,溶液酸性减弱,pH也增大。(6)电解Na2SO4溶液的实质是电解水,阴极上析出的a mol气体是H2,则反应中有a mol H2O被电解,此a mol H2O和析出的w g Na2SO410H2O构成饱和溶液,该饱和溶液与剩余饱和溶液的质量分数相同,则剩余溶液中溶质的质量分数=wg14232218 gmol-1amol+wg100%=142w322(18a+w)100%。答案: (1)原电池电解池负阳(2)2H+2e-H2Cu2+2e-Cu(3)6.4 g2.24 L(4)无变化(5)增大增大(6)142w322(w+18a)100%