1、第九章单元能力测试一、选择题(本题共16小题，每题3分，共48分) 1.瑞典皇家科学院2007年10月10日宣布，将2007年度诺贝尔化学奖授予德国科学家格哈德埃特尔，以表彰他在“固体表面的化学过程”研究中取得的成果。它能够帮助我们理解铁为什么会生锈、燃料电池如何工作、汽车里的催化剂如何工作等。下列是钢铁在潮湿空气中生锈(Fe2O3xH2O)时可能发生的化学过程：Fe3e=Fe3O22H2O4e=4OHFe33OH=Fe(OH)3Fe2e=Fe2Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3(x3)H2O=Fe2O3xH2O其中一定发生的是()ABC
2、 D答案D解析钢铁在潮湿空气中发生电化学腐蚀，铁为负极：2Fe4e=2Fe2；杂质(C)为正极：O22H2O4e=4OH，后续反应有：Fe22OH=Fe(OH)2，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3(x3)H2O=Fe2O3xH2O。2(2010湖南师大附中月考)下列各项装置中，在铜电极上无气体产生的是()答案B解析装置A和C中无外接电源，符合构成原电池的条件，是原电池装置，电池的总反应式为X(Zn、Fe)2H=X2H2，铜均作正极，电极上均放出H2；装置B是电解池装置，铜作阳极，失去电子逐渐溶解，无气体生成；装置D也是电解池装置，铜作阴极，溶液中H得到电子在阴极
3、析出H2，起始时电解的总反应式可表示为2Ag2H2AgH2。3茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、PtFe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中()铝合金是阳极铝合金是负极海水是电解液铝合金电极发生还原反应ABC D答案A解析电池电极只称为正、负极，故错 。其中活泼的一极为负极，即为铝合金，对。电极在海水中，故海水为电解质溶液，对。铝合金为负极，则发生氧化反应，故错。4如图所示，两电极上发生的电极反应如下：a极：Cu22e=Cu，b极：Fe2e=Fe2，则下列说法不正确的是()A该装置可能是电解池Ba极上一定发生还原反应Ca、b可能
4、是同种电极材料D该过程中能量的转换一定是化学能转化为电能答案D5(2010福建三明高三三校联考，16)关于下列装置说法正确的是()A装置中，盐桥中的K移向ZnSO4溶液B装置工作一段时间后，a极附近溶液的pH增大C用装置精炼铜时，c极为粗铜D装置中电子由Zn流向Fe，装置中有Fe2生成答案B解析为原电池，Zn作负极，Cu作正极，溶液中的阳离子(K)移向正极(Cu片)；为电解池，a极为阴极，阴极反应式为2H2e=H2，破坏了水的电离，H2OHOH，正向移动生成大量OH，pH增大；为精炼池，粗铜作阳极，精铜作阴极，电解质溶液为CuSO4(aq)；为原电池，Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe作正极，发
5、生Zn的吸氧腐蚀，电子由Zn片流向Fe片。6如图，a、b、c、d均为铂电极，供选择的四组电解质溶液如下表所示。要满足的条件是：工作一段时间后，甲槽电解液pH上升，而乙槽电解液pH下降；b、c两极放电离子的物质的量相等。则应选用的电解液是()选项ABCD甲槽NaOHAgNO3H2SO4KCl乙槽CuSO4CuCl2AgNO3AgNO3答案D解析先分析甲槽，AgNO3溶液电解生成HNO3，pH减小，不符合题意，H2SO4溶液电解后pH减小，不符合题意，排除B、C；A、D选项，乙槽中pH都下降；若A选项正确，电解NaOH溶液，b极是阳极，反应是4OH4e=O22H2O，电解CuSO4溶液，c极是阴极
6、，反应是Cu22e=Cu，因为转移电子数目相同，则b、c两极放电离子的物质的量之比为21，A选项错误；D选项正确。7(2010高考名校联考)用下图所示装置通电10分钟后，去掉直流电源，连接成图所示装置，可观察到U形管左端铁电极表面析出白色胶状物质，U形管右端液面上升。下列说法正确的是()A同温、同压下，装置中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多B用装置进行实验时铁电极的电极反应为Fe2e2OH=Fe(OH)2C用装置进行实验时石墨电极的电极反应为2H2e=H2D装置通电10分钟后铁电极周围溶液pH降低答案B解析装置是电解10%NaCl溶液的装置石墨连接到电源的正极，溶液中的Cl在该极
7、失去电子生成Cl2：2Cl2e=Cl2，铁电极上产生H2：2H2O2e=H22OH，由于OH生成，故溶液pH升高。因Cl2能溶解在水中，且与H2O发生反应：Cl2H2O=HClHClO，而H2不溶于水，故石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体少。装置是原电池装置，Fe为负极失去电子产生Fe2，Fe2再与溶液中的OH反应生成Fe(OH)2Fe2e2OH=Fe(OH)2，正极为Cl2得到电子，故石墨电极的电极反应为：Cl22e=2Cl(或HClOH2e=ClH2O)。综合上述，只有选项B正确。8(2010启东中学质量检测)一种由甲醇、氧气和强碱溶液(作电解质)组成的新型手机电池，可连续使用一
8、个月，其电池反应为：2CH3OH3O24OH2CO326H2O，则有关说法正确的是()A放电时CH3OH参与反应的电极为正极B放电时负极的电极反应为CH3OH8OH6e=CO326H2OC标准状况下，通入5.6 L O2并完全反应后，有0.5 mol 电子转移D放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低答案B解析A项中放电时为原电池反应，CH3OH失电子被氧化，该电极为负极；C项中5.6 L O2完全反应，应转移电子41 mol；D项中氧气得电子与水反应生成氢氧根离子，pH应升高。9如图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。则
9、以下说法不正确的是：()A电源B极是正极B甲、乙装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量比这1222C欲用丙装置给铜镀银，G应该是Ag，电镀液选用AgNO3溶液D装置丁中X极附近红褐色变浅，说明氢氧化铁胶粒带正电荷 答案A10(2010全国名校冲刺)如图甲池和乙池中的四个电极都是惰性材料，请根据图示判断下列说法正确的是()A两个装置之间没有盐桥，故不能形成电流Ba电极的电极反应式为：C2H5OH16OH12e=2CO3211H2OC一段时间后，乙池d电极周围的溶液呈现棕褐色D反应前后乙池溶液的pH不变答案B解析甲池是原电池，乙池是电解池，故不需要盐桥，A错；乙醇是燃料，作还原剂，失电子
10、，B正确；c电极为阳极产物为单质碘，故c电极周围呈棕褐色，C错；乙池中，阳极反应为：2I2e=I2，阴极反应为：2H2O2e=H22OH，故溶液的pH增大，D错。11现有甲乙两个装置(如下图)，请根据电化学原理，判断下列叙述及发生的反应中不正确的是()选项相关叙述发生的反应AX为Cu，Z为稀硫酸，采用甲装置CuH2SO4CuSO4H2BA为Cu，B为C，C为NaCl，采用乙装置2CuO22H2O=2Cu(OH)2CX为粗铜，Y为精铜，Z为CuSO4，采用甲装置，Z的浓度不变阳极：Cu2e=Cu2阴极：Cu22e=CuDA为Al，B为C，C为海水，采用乙装置4Al3O2=2Al2O3答案C解析C
11、u与稀硫酸通常情况下不能发生反应，只能采用电解的方法，Cu在阳极上发生氧化反应，被氧化为硫酸铜，A正确；B项为铜的吸氧腐蚀，是铁的吸氧腐蚀知识的迁移，属于原电池，Cu被食盐水中溶解的氧气氧化，正确；D项为铝海水空气电池，正确；C项为电解精炼铜，粗铜作阳极，杂质铁和锌先于Cu在阳极上被氧化，杂质银、金等则成为阳极泥，而阴极上只有Cu2被还原为Cu，所以溶液中的Cu2浓度减小，C错。12(2010广东番禺)用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L氧气(标准状况)，从而可知M的相对原子质量为()A. B.C. D.答案C13(2010湖北八校联考)化学实验小
12、组在学习化学电源和氯碱工业相关知识后，在实验室进行实验验证。他们设计组装了如图所示装置，已知a为石墨电极；b为铁电极；c为铝电极(已除去表面氧化膜)；d为多孔石墨电极，烧杯中是足量饱和食盐水(滴有酚酞)，连好导线后，电流计指针发生明显偏转。下列判断正确的是()Ab为负极，d为阳极B一段时间后，a和d电极附近溶液变红Cb电极电极反应式为：2Cl2e=Cl2D当电解一段时间，B中出现大量白色沉淀时，停止实验，再将A中溶液倒入B中混合，充分振荡，沉淀全部消失答案D解析右端装置为原电池，左端装置为电解池。在右端装置中，通入O2的电极为电池的正极，其电极反应为：O24e2H2O=4OH，所以在d电极附近
13、，一段时间后出现红色，Al为原电池的负极，Al失去电子生成Al3，Al3与溶液中的OH反应生成白色Al(OH)3沉淀，电池总反应为：4Al3O26H2O=4Al(OH)3。a与电池的正极相连，故a为电解池的阳极，b与电池负极相连，故b为电解池的阴极，电解饱和NaCl溶液时，溶液中的Cl在a极放电生成Cl2，溶液中的H在b极放电生成H2、NaOH，根据得失电子守恒，A中产生的NaOH与B中Al3结合的OH物质的量相等，所以电解一段时间后，将A、B混合并充分振荡，Al(OH)3与NaOH反应而溶解。综合上述知选项D正确。14加碘食盐中的“碘”通常使用的是碘酸钾(KIO3)，碘酸钾在工业上可用电解法
14、制取。以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液为电解液，在一定条件下电解，反应式为KI3H2OKIO33H2。下列有关说法正确的是()A电解时，石墨作阴极，不锈钢作阳极B当电解产生22.4 L气体时，有2 mol电子发生转移C电解时，阴极区域溶液酸性增强D电解时，阳极反应式为I3H2O6e=IO36H答案D解析由反应式可以看出，电解KI溶液时，I在阳极失电子生成IO3，H在阴极得电子生成H2，所以应用石墨作阳极，A项不正确。B项中没有指明是标准状况，所以也不正确。由于阴极区H放电，OH增多，溶液碱性增强，C项不正确，D项中反应式正确。15(2010浙江五校联考)CuI是一种不溶于水的白色固体，它可以由
15、反应：2Cu24I=2CuII2而得到。如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，在KI淀粉溶液中阳极周围变蓝色，则下列说法正确的是()A若a极变红，则在Pt电极上：2I2e=I2，碘遇淀粉变蓝B若b极变红，则在Pt电极上：4OH4e=2H2OO2，O2将I氧化为I2，碘遇淀粉变蓝C若a极变红，则在Cu电极上：2Cu4I4e=2CuII2，碘遇淀粉变蓝D若b极变红，则在Cu极上：Cu2e=Cu2，Cu2显蓝色答案C解析若a极变红，则X为负极，所以Cu电极为阳极，碘离子在该电极被氧化成碘单质，碘遇淀粉变蓝。16(2010东北联考)按如图所示装置进行下列不同的操作，其中不正确的是()A铁
16、腐蚀的速度由大到小的顺序是：只接通K1只闭合K3都断开只闭合K2B只接通K1，一段时间后，U形管中出现白色沉淀C只接通K2，U形管左、右两端液面均下降D先只接通K1，一段时间后，漏斗液面上升，然后再只接通K2，漏斗液面下降答案D解析只闭合K1，铁作阳极电解氯化钠溶液，铁失电子生成Fe2，H2O在阴极得电子生成H2和OH ，Fe2和OH扩散到U形管底部相遇生成白色氢氧化亚铁沉淀，B项正确。只接通K2，铁作阴极，不能失电子，此时相当于惰性电极，该极生成氢气，石墨电极生成氯气，C项正确。综上分析只接通K1铁腐蚀速率最快；只闭合K3，形成原电池，铁腐蚀的速率次之；都断开时铁自然腐蚀；而只接通K2时铁作
17、阴极被保护，腐蚀速率最慢，故A项正确。二、非选择题(本题包括5小题，共52分) 17.(12分)(2010山东理综，29)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法：碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是 _(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_。aNH3bCO2c. NaOH dHNO3 以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_。取少量废电解液，加入NaHCO3的溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而
18、不用石墨作阳极的原因是_。(3)利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。若 X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。答案(1)2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2(或：2Al2OH2H2O=2AlO23H2)b2Al3H2O=Al2O36H6eHCO3与H反应使H浓度减小，产生Al(OH)3沉淀(2)补充溶液中消耗的Cu2，保持溶液中Cu2浓度恒定(3)N牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法)解析(1)Al能与NaOH反应生成H2，Al2O3与NaOH反应时不能生成H2，则根据气泡冒出的现象断定Al与NaOH发生了化学反应；AlO2转
19、化成Al(OH)3须加入酸，而Al(OH)3能溶于强酸，所以选择CO2；Al在阳极失电子生成氧化膜(Al2O3)，Al2O3中的氧是由水提供的，溶液显酸性，所以有H生成；废电解液中含有Al3，Al33H2OAl(OH)33H，NaHCO3水解显碱性，互相促进。(2)电镀时铜作阳极，失去电子生成Cu2，阴极Cu2得电子生成Cu。(3)碳棒的活泼性小于铁，则需用电解池的原理，利用铁作阴极与电源负极相连从而保护铁不受腐蚀；Zn的活泼性大于铁，则二者形成原电池时，Zn作负极从而保护铁不受腐蚀。18(8分)(2010北京崇文期末练习)(1)在298 K时，1 mol C2H6在氧气中完全燃烧生成二氧化碳
20、和液态水，放出热量1558.3 kJ。写出该反应的热化学方程式_。(2)利用(1)中反应设计一个燃料电池：用氢氧化钾溶液作电解质溶液，多孔石墨作电极，在电极上分别通入乙烷和氧气。通入乙烷气体的电极应为_(填写“正”或“负”)极，该电极上发生的电极反应是_(填字母代号)。a2C2H614e7O2=4CO26H2ObC2H614e18OH=2CO3212H2OcO22H2O4e=4OHdO24e4H=2H2O(3)在如图所示实验装置中，石墨电极的电极反应式为_；如果起始时盛有1000 mL pH5的硫酸铜溶液(25，CuSO4足量)，一段时间后溶液的pH变为1，此时可观察到的现象是_；若要使溶液恢
21、复到起始浓度(温度不变，忽略溶液体积的变化)，可向溶液中加入_(填物质名称)，其质量约为_。答案(1)2C2H6(g)7O2(g)=4CO2(g)6H2O(l)H3116.6 kJ/mol(2)负b(3)4OH4e=O22H2O石墨电极表面有气泡产生，铁电极上附着一层红色物质，溶液颜色变浅氧化铜(或碳酸铜)4g(或6.2 g)解析(1)乙烷燃烧的热化学方程式为：2C2H6(g)7O2(g)=4CO2(g)6H2O(l)H3116.6 kJ/mol。(2)燃料电池的原理是原电池原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故通入乙烷的一极是负极。(3)由图示电子流向可知，石墨作阳极，铁作阴极，则石墨
22、电极的电极反应式为：4OH4e=O2H2O；电解硫酸铜溶液的现象是石墨电极表面有气泡产生，铁电极上附着一层红色物质，溶液颜色变浅；若要使溶液恢复到起始浓度则可以加入氧化铜(或碳酸铜)，根据反应：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，反应中H的变化为101 mol/L1 L105 mol/L1 L0.1 mol，则需要补充CuO(或CuCO3)为0.05 mol，即为4 g(或6.2 g)。19(10分)电解原理和原电池原理是电化学的两个重要内容。(1)下面甲、乙两装置都是铜锌原电池。甲、乙两装置中，正、负两电极上的电极反应_(填“相同”或“不同”，下同)，反应现象_。_(填“甲”或“乙”
23、)装置能更彻底地将反应所释放的能量转化为电能。对于锌铜硫酸铜组成的原电池装置，若开始时两电极的质量相等，当导线中有1 mol电子通过时，理论上两极的变化是_(填写字母序号)A锌片溶解了32.5 gB两电极质量不再相等，质量之差为64.5 gC铜片增重32 gD铜片上新生的铜的物质的量为0.5 molE溶液的质量增加了1 g(2)如右图所示装置，通电5 min后，第极增重2.16 g，同时在A池中收集到标准状况下的气体224 mL。请完成下列问题：第极上生成的物质为_mol。写出第极上发生反应的电极反应式_。设A池中原混合液的体积为200 mL，则通电前A池原混合液中Cu2的浓度为_ molL1
24、。答案(1)相同不同乙ABCD(2)0.005Cu22e=Cu2H2e=H20.025解析(1)乙装置是带有盐桥的原电池，更能彻底地将反应所释放的能量转化为电能，能持续不断地产生电流。所以甲、乙两装置中正、负两电极上的电极反应相同，但反应现象有所不同。(2)第极增重2.16 g(即析出0.02 mol Ag)，则E为直流电源的负极，F为正极。装置B为电镀池。第极上的电极反应式为4OH4e=O22H2O，由4Ag4eO2知，n(O2)0.02 mol0.005 mol。第极生成气体0.01 mol0.005 mol0.005 mol。故第极的电极反应式为：Cu22e=Cu,2H2e=H2。n(H
25、2)0.005 mol，n(Cu2)0.005 mol，c(Cu2)0.025 molL1。20(12分)已知在pH为45的环境中，Cu2几乎不水解，而Fe3几乎完全水解。某研究性学习小组的学生在一次活动中，设计出如下方案来测定铜的相对原子质量：指导老师认为此方案可行，提供了一瓶含有一定量H2SO4、Fe2(SO4)3杂质的CuSO4溶液及其他相关药品、器材。(1)需要先提纯，加入_(填写试剂化学式)，反应后经过滤即可提纯CuSO4溶液。有关离子方程式：_。(2)用铜和石墨两个电极电解CuSO4溶液，铜电极应接电源的_极，石墨电极上的电极反应式：_。(3)写出Cu的相对原子质量的表达式：_。答
26、案(1)CuOFe33H2OFe(OH)33HCuO2H=Cu2H2O(2)负4OH4e=2H2OO2(3)21(10分)(2010江苏四市调研)以电解食盐水为基础制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”，它是目前化学工业的重要支柱之一。(1)电解饱和食盐水的化学方程式为_。(2)常温下，某化学兴趣小组在实验室中用石墨电极以如图装置进行电解某浓度氯化钠溶液的实验，电解一段时间后，收集到标准状况下氢气2.24 L。(设电解前后溶液的体积均为1 L，不考虑水的蒸发或气体的溶解)理论上，电解后溶液的pH_。若实际测得反应后溶液的pH13.00，则造成这种误差的原因可能是：a氯气和氢氧化钠溶液反应；b还可
27、能为(用化学方程式表示)_。若是原因b，则电解过程中溶液减小的质量是_。(3)若溶液实际减少的质量为4.23 g，则所产生的气体的物质的量之比是多少？(写出计算过程)答案(1)2NaCl2H2O2NaOHCl2H2(2)13.30(或13.3或14lg 5)2H2O2H2O24.55 g(3)由反应2NaCl2H2O=2NaOHCl2H2知电解生成氢氧化钠和氯气的物质的量之比为21，由反应Cl22NaOH=NaClNaClOH2O知消耗氢氧化钠和氯气的物质的量之比亦为21，故剩余的氢氧化钠和放出的氯气的物质的量之比也为21，故可得下列结论：n(NaOH)0.1 moln(Cl2)0.05 mo
28、lm(Cl2)3.55 gn(H2)0.1 molm(H2)0.2 gm(O2)4.23 g3.55 g0.2 g0.48 gn(O2)0.015 moln(H2)n(Cl2)n(O2)20103解析(1)电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl2H2O2NaOHCl2H2。(2)根据电解时的化学方程式，收集到标准状况下氢气2.24 L时，n(NaOH)20.2 (mol)，c(OH)0.2 mol/L，则c(H)51014 mol/L，pHlg(51014)13.30。pH减小，则c(H)增大，可能原因是c(OH)减小或溶液质量减小，因此还可能的原因是水发生了电解。(3)由2NaCl2H2O=2NaOHCl2H2知电解生成氢氧化钠和氯气物质的量之比为21，由反应Cl22NaOH=NaClNaClOH2O知消耗氢氧化钠和氯气物质的量之比亦为21，故剩余的氢氧化钠和放出的氯气物质的量之比也为21，由于n(NaOH)0.1 mol，则n(Cl2)0.05 mol，m(Cl2)3.55 g，而n(H2)0.1 mol，m(H2)0.2 g，故m(O2)4.23 g3.55 g0.2 g0.48 g，n(O2)0.015 mol，因此n(H2)n(Cl2)n(O2)20103。