1、第四章单元测试(90分钟，100分)一、选择题(本题包括20小题，每小题3分，共60分)1(双选)获得“863”计划和中科院“百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功，电解质为AlI3溶液，已知电池总反应为：2Al3I2=2AlI3。下列说法不正确的是()A该电池负极的电极反应为：Al3e=Al3B电池工作时，溶液中的铝离子向负极移动C消耗相同质量的金属，用锂作负极时，产生电子的物质的量比铝多D正极的电极材料是单质碘【答案】BD【解析】由电池总反应方程式和电池中离子的移动方向可知A正确，B不正确；锂提供的电子数与其质量的比是金属中最大的，C正确；碘单质能溶于水，是正极反应的物质，而不能作为
2、电极材料，所以D不正确。2.关于如图所示装置的叙述正确的是()A铜是阳极，铜片上有气泡产生B铜片质量逐渐减少C电流从锌片经导线流向铜片D氢离子在铜片表面被还原【答案】D【解析】由所给图示可知Zn为原电池负极，失去电子被氧化，电子经导线流向正极铜电极，溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2。原电池只分正极、负极，不用阴极、阳极表示，电流方向与电子流的方向相反。3有一种锂电池，用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯()中而形成的，电池总反应方程式为：8Li3SOCl2=6LiClLi2SO32S，下列叙述中正确的是()A电解质溶液中混入水，对电池反应无
3、影响B金属锂作电池的正极，石墨作电池的负极C电池工作过程中，亚硫酰氯(SOCl2)被还原为Li2SO3D电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出的硫的物质的量之比为41【答案】D【解析】由电池总反应可知，Li失电子，作电池的负极，石墨作电池的正极，故B选项不正确；Li为碱金属，易与水发生反应：2Li2H2O=2LiOHH2，故A选项不正确；电池工作过程中，SOCl2被还原为S，故C选项不正确；由电池总反应式知，8 mol Li参与反应，可提供8 mol e，同时在正极区析出2 mol S，故本题正确选项为D。4一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3
4、)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2。下列对该燃料电池说法不正确的是()A在熔融电解质中，O2移向负极B电池的总反应是2C4H1013O2=8CO210H2OC通入空气的一极是正极，电极反应为O24e=2O2D通入丁烷的一极是正极，电极反应为C4H1026e13O2=4CO25H2O【答案】D【解析】由原电池原理知阴离子移向负极，A正确；原电池反应就是一个氧化还原反应，只是氧化反应和还原反应分别在两极进行，由丁烷的燃烧反应知，该电池的总反应为：2C4H1013O2=8CO210H2O，且丁烷失电子，O2得电子，故选D。5碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰
5、碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)2MnO2(s)H2O(l)=Zn(OH)2(s)Mn2O3(s)下列说法错误的是()A电池工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为2MnO2(s)H2O(l)2e=Mn2O3(s)2OH(aq)C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g【答案】C【解析】该电池工作时即为原电池装置，Zn应为负极，失去电子，故A正确。原电池正极发生得电子反应，即还原反应，故B正确。电子应由原电池的负极流出，通过外电路流向正极，故C错误。由于Zn失去2 mol电子时，自身即消耗1 mol，为6
6、5 g，则失去0.2 mol电子，理论上消耗锌6.5 g，故D正确。6下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()AHCl、CuCl2、Ba(OH)2BNaOH、CuSO4、H2SO4CNaOH、H2SO4、Ba(OH)2DNaBr、H2SO4、Ba(OH)2【答案】C【解析】A项，电解HCl生成H2和Cl2，电解CuCl2生成Cu和Cl2，电解Ba(OH)2生成H2和O2；B项，电解NaOH和H2SO4均生成H2和O2，电解CuSO4生成Cu、O2和H2SO4；C项中三种物质的电解产物均为H2和O2；D项电解NaBr生成H2和Br2，电解H2SO4和Ba(OH)2均生成H2和O2
7、。7.如右图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色、无臭气体放出。符合这一情况的是下表中的()选项a极板b极板X极Z溶液A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】由a极板质量增加，知溶液中阳离子在a极板析出，则a为阴极，X为负极；因B中a极板不析出金属，C中为正极可否定，又由b极板有无色、无臭气体放出，否定D。8如下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是()AX是负极，Y是正极BPt是阴极，Cu是阳极CCuSO4溶液的pH逐渐减小DCuSO4溶液的
8、pH不变【答案】C【解析】b电极附近溶液呈现红色，说明b电极处生成了氢氧根离子。电解饱和食盐水阳极发生氧化反应产生氯气，阴极发生还原反应产生氢气同时生成氢氧化钠，因此b电极是阴极，与电源的负极相连，则Y为负极、X为正极；铂电极与电源的正极相连，作阳极，铜电极作阴极；电解硫酸铜溶液时，阳极发生氧化反应：氢氧根离子放电，阴极发生还原反应：铜离子放电，这样溶液中水的电离平衡得到促进，c(H)c(OH)，溶液显酸性，pH变小。9.Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如右图所示，电解总反应为：2CuH2OCu2OH2。下列说法正确的是()A石墨电极上产生氢气B铜电极
9、发生还原反应C铜电极接直流电源的负极D当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成【答案】A【解析】由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的H反应，电极反应为：2H2e=H2，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu2OH2e=Cu2OH2O，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D选项错误。10如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电池接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近溶液显红色。则以下说法正确的是()A电源B极是正极B甲、乙装置的C、
10、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1221C欲用丙装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液D装置丁中Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷【答案】D【解析】由F极附近溶液显红色知其为阴极，则电源B极是负极，从而知C、D、E、F电极的产物分别是：O2、Cu、Cl2、H2，其物质的量之比为1222；欲用丙装置给铜镀银，阳极G应该是Ag；装置丁中Y极是阴极，若附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷。11我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是()A此腐蚀过程
11、有化学腐蚀也有电化学腐蚀B发生电化学腐蚀时的正极反应为2H2OO24e=4OHC在化学腐蚀过程中有氢气产生D发生电化学腐蚀时的负极反应为Fe2e=Fe2【答案】B【解析】酸性环境发生的腐蚀为析氢腐蚀，其正极反应为2H2e=H2。12下列叙述中不正确的是()A用石墨作电极电解CuSO4溶液，通电一段时间后，欲使电解质溶液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的CuOB船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀C钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O22H2O4e=4OHD电解池中的阳极和原电池中的负极上都发生还原反应【答案】D【解析】依据2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，欲使电解质溶液恢复到起始状态，应向
12、溶液中加入适量的CuO，A选项正确；D选项，电解池的阳极和原电池的负极都发生氧化反应，错误。13如图所示，四种装置中所盛的溶液体积均为200 mL，浓度均为0.6 molL1，工作一段时间后，测得导线上均通过了0.2 mol电子，此时溶液的pH由大到小的顺序是()A BC D【答案】C【解析】装置中，2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，溶液的pH减小；装置中，ZnH2SO4=ZnSO4H2，溶液的pH增大但小于7；装置是在Fe上镀Zn，ZnCl2溶液的物质的量浓度不变，pH也不变；装置中，2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，溶液的pH增大。只需比较、中的c(H)，中由OH放电，当导
13、线上通过0.2 mol电子，生成0.2 mol H，H浓度约为1 mol/L；中阴极上H放电，导线上通过0.2 mol电子，则溶液中减少的H的物质的量为0.2 mol，中剩余H物质的量为0.2 L0.6 molL120.2 mol0.04 mol，其浓度约为0.2 mol/L，pH：。故装置中溶液的pH大小关系为。14.按右图所示的装置进行电解实验，A极是铜锌合金，B极为纯铜，电解质溶液中含有足量的铜离子。通电一段时间后，若A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7.68 g，溶液质量增加0.03 g，则A极合金中Cu、Zn的物质的量之比为()A41 B31C21 D任意比【答案】B【解析】B极增加
14、的质量为Cu的质量，0.12 mol，则合金中铜和锌的总物质的量也为0.12 mol。由溶液增加的质量可求得Zn的物质的量为：ZnCu2=Zn2Cum1 mol 1 gx 0.03 g求得x0.03 mol，由此可知合金中Cu的物质的量0.12 mol0.03 mol0.09 mol，所以选项B符合题意。15如下图所示，装置中都盛有0.1 mol/L的NaCl溶液，放置一段时间后，装置中的四块相同的锌片腐蚀速率由快到慢的正确顺序是()A BC D【答案】D【解析】腐蚀速率：作电解池阳极引起的腐蚀作原电池负极引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀，可知答案为D。16500 mL NaNO3和Cu(N
15、O3)2的混合溶液中c(NO)6 mol/L，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到气体22.4 L(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是()A原混合溶液中c(Na)6 molB电解后溶液中c(H)4 mol/LC上述电解过程中共转移8 mol电子D电解后得到的Cu的物质的量为2 mol【答案】B【解析】阳极收集到1 mol O2，转移4 mol e，而阴极收集到1 mol H2，转移2 mol e，则生成Cu转移2 mol e，故Cu(NO3)2的物质的量为1 mol，由c(NO)6 mol/L0.5 L3 mol，则NaNO3的物质的量为1 m
16、ol，电解后c(H)2 mol0.5 L4 mol/L。17如下图所示，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是()AX极是电源负极，Y极是电源正极BCu电极上增重6.4 g时，b极产生1.12 L(标准状况)气体C电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大Da极的电极反应式为2Cl2e=Cl2【答案】D【解析】b极显红色，则b极为阴极，a极为阳极，Pt为阳极，则X为电源正极；Cu增重6.4 g时转移0.2 mol e，b极应产生0.1 mol H2；电解过程中CuSO4溶液转变为H2SO4，pH减小。18“神舟九号”与“天宫一号”成功对接，是我国载人航天事业发展走向
17、成熟的一个标志。空间实验室“天宫一号”的供电系统为再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。如下图为RFC工作原理示意图，下列有关说法正确的是()A图甲把化学能转化为电池，图乙把电能转化为化学能，水得到了循环使用B当有0.1 mol电子转移时，a极产生0.56 L O2(标准状况下)Cc极上发生的电极反应是O24H4e=2H2OD图乙中电子从c极流向d极，提供电能【答案】C【解析】A项，图甲把电能转化为化学能，图乙把化学能转化为电能，水得到了循环使用；B项，a极产生的是H2；C项，c极是原电池的正极，电极反应式：O24H4e=2H2O；D项 ，图
18、乙中电子从d极流向c极。【点拨】由图示可知甲为电解水的装置(电解池)，乙为氢氧燃料电池(原电池)，由甲可判断出电极a、b分别为阴极、阳极，进而判断出电极c、d分别为正极、负极，然后根据电解池原理和原电池原理分析作答。19如下图所示，乙图是甲图的电解池进行电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的函数图象(各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响)，这个量x是表示()A各电解池析出气体的体积B各电解池阳极质量的增加量C各电解池阴极质量的增加量D各电极上放电的离子总数【答案】C【解析】电解氯化钠溶液时，阴、阳极分别产生氢气和氯气，电解硝酸银溶液时阴极上产生单质银，阳极上产生氧
19、气，电解硫酸铜溶液时阴极上产生单质铜，阳极上产生氧气，所以随着电解的进行阴极质量的增加量有如乙图所示的变化。【点拨】掌握电解质的电解规律和离子的放电顺序，注意分析各电极的变化是解答本题的关键。多池串联的电路中，每个电极上转移的电子数相等。20(双选)观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是()A装置中阴极上析出红色固体B装置的待镀铁制品应与电源正极相连C装置闭合开关后，外电路电子由a极流向b极D装置的X电极是外接电源的正极【答案】AC【解析】电解CuCl2溶液时，阳极产生氯气，阴极析出红色的铜，A项正确；电镀时，应用镀层金属作阳极，连接电源的正极，待镀铁制品作阴极，连接电源的负极，B项错误；装
20、置中，通入氢气的a极是负极，通入氧气的b极是正极，在外电路中，电子由a极经电流表流向b极，C项正确；装置是利用电解原理防腐，钢闸门应是被保护的电极，为阴极，所连的X电极是外接电源的负极，D项错误。【点拨】(1)电解池的阳极反应是失电子的过程，其阴极反应是得电子的过程；(2)在电镀池中，镀件金属应该作阴极，镀层金属作阳极，镀层金属离子的盐溶液为电镀液；(3)在燃料电池中，通入燃料的一极为负极，通入助燃性气体(一般为氧气)的一极为正极，电子从负极流向正极；(4)采用外加电流的阴极保护法时，被保护金属应与电源的负极相连。二、非选择题(本题包括5小题，共40分)21(8分).某化学活动小组利用如图甲装
21、置对原电池进行研究，请回答下列问题：(其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂)(1)在甲图装置中，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中K移向_(填“A”或“B”)烧杯。(2)锌电极为电池的_极，发生的电极反应式为_；铜电极上发生的电极反应式为_。.该小组同学提出设想：如果将实验中的盐桥换为导线(铜制)，电流表是否也发生偏转呢？带着疑问，该小组利用图乙装置进行了实验，发现电流计指针同样发生偏转。回答下列问题：(3)对于实验中产生电流的原因，该小组进行了深入探讨，后经老师提醒注意到使用的是铜导线，烧杯A实际为原电池，B成了用电器。对于图乙，烧杯A实际是原电池的问题上，该小组成员发生了很大分歧。一部分同学认
22、为是由于ZnSO4溶液水解显酸性，此时原电池实际是由Zn、Cu作电极，H2SO4溶液作为电解质溶液而构成的原电池。如果这个观点正确，那么原电池的正极反应为_。另一部分同学认为是溶液酸性较弱，由于溶解在溶液中的氧气的作用，使得Zn、Cu之间形成原电池。如果这个观点正确，那么原电池的正极反应为_。(4)若第(3)问中观点正确，则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。其具体装置为以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，最终铝变成氢氧化铝。请写出该电池工作时总反应的化学方程式：_。【答案】(1)B(2)负Zn2e=Zn2Cu22e=Cu(3)2H2e=H2O22H2O4e=4OH(4)4
23、Al3O26H2O=4Al(OH)3【解析】(1)在甲图装置中，Zn易失电子作负极、Cu作正极，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中K向正极移动，即向B烧杯移动。(2)锌为负极，负极上锌失电子发生氧化反应，电极反应为Zn2e=Zn2，Cu为正极，正极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应为Cu22e=Cu。(3)正极上氢离子放电生成氢气，电极反应为2H2e=H2。正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应为O22H2O4e=4OH。(4)以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，最终铝变成氢氧化铝，则负极上Al放电生成Al3，正极上生成OH，Al3和OH反应生成Al(OH)3，所以电池反应式为
24、4Al3O26H2O=4Al(OH)3。22(8分)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导阳极生成的O2(O24e=2O2)。(1)c电极的名称为_，d电极上的电极反应式为_。(2)如图2所示用惰性电极电解100 mL 0.5 molL1 CuSO4溶液，a电极上的电极反应式为_，若a电极产生56 mL(标准状况)气体，则所得溶液的pH_(不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入_(填序号)。aCuO b
25、Cu(OH)2cCuCO3 dCu2(OH)2CO3【答案】(1)正极CH44O28e=CO22H2O(2)4OH4e=2H2OO21a、c【解析】(1)原电池中电流的方向是从正极流向负极，故c电极为正极；d电极为负极，通入的气体为甲烷，d电极反应式为CH44O28e=CO22H2O。(2)用惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极(a电极)反应式：4OH4e=2H2OO2；阴极反应式：2Cu24e=2Cu，n(O2)2.5103 mol。线路中转移电子的物质的量为2.5103 mol40.01 mol，溶液中c(H)0.1 molL1，pHlg 0.11。加入CuO或CuCO3与溶液中的H反应，可
26、使电解质溶液恢复到电解前的状态。23(8分)现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水，并测量电解产生的氢气的体积(约6 mL)和检验氯气的氧化性(不应将多余的氯气排入空气中)。(1)试从下图中选用几种必要的仪器，连成一整套装置，各种仪器接口的连接顺序(填编号)是：A接_，B接_。(2)铁棒接直流电源的_极；碳棒上发生的电极反应为_。(3)能说明氯气具有氧化性的实验现象是_。(4)假定装入的饱和食盐水为50 mL(电解前后溶液体积变化可忽略)，当测得的氢气为5.6 mL时，溶液的pH为_。【答案】(1)G、F、ID、E、C(2)负2Cl2e=Cl2(3)淀粉KI溶液变成蓝色(4)12【解析】由电解产
27、生的氢气的体积约6 mL和检验氯气的氧化性可知，铁棒作阴极，铁棒上产生的是氢气；碳棒作阳极，从B口导出的是氯气，碳棒上发生的电极反应为2Cl2e=Cl2。当产生的氢气为5.6 mL即为2.5104 mol时，产生的氢氧根离子为22.5104 mol5104 mol，所以氢氧根离子浓度为0.01 molL1，根据水的离子积可求出氢离子的浓度为11012 molL1，pH为12。24(8分)如图所示为相互串联的甲、乙两个电解池，请回答：(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是_，材料是_，电极反应式为_，B极是_，材料是_，电极反应式为_，电解质溶液为_。(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一
28、段时间后，Fe极附近呈_色。(3)若甲池阴极增重12.8 g，则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为_。若乙池剩余液体为400 mL，则电解后得到碱液的物质的量浓度为_，pH为_。【答案】(1)阴极纯铜Cu22e=Cu阳极粗铜Cu2e=Cu2CuSO4溶液(2)红(3)4.48 L1 molL114【解析】(1)电解精炼铜时粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液选可溶性的铜盐。(2)乙池中的Fe电极反应为：2H2e=H2，由于是由H2O提供的H，所以H反应后溶液中的OH浓度增大，故使酚酞溶液变红。(3)甲池阴极反应为：Cu22e=Cu，当生成Cu 12.8 g时，电子转移0.4 mol，所以乙池阳极放
29、出Cl2 0.2 mol，即标况下体积为4.48 L。由各电极转移的电子量为0.4 mol可知，乙池中生成NaOH 0.4 mol，故物质的量浓度为1 moll1，则pH为14。25(8分)观察下列装置，回答下列问题：(1)装置B中PbO2上发生的电极反应方程式为_。(2)装置A中总反应的离子方程式为_。(3)若装置E中的目的是在Cu材料上镀银，则溶液X为_，极板N的材料为_。极板M处的电极反应式为_。(4)当装置A中Cu电极质量改变6.4 g时，装置D中产生的气体体积为_ L(标准状况下，不考虑气体的溶解)。【答案】(1)PbO24HSO2e=PbSO42H2O(2)Cu2HCu2H2(3)
30、含Ag的溶液(AgNO3溶液)AgAge=Ag(4)3.92【解析】(1)装置B中PbO2是铅蓄电池的正极，发生还原反应：PbO22e4HSO=PbSO42H2O。(2)装置A是电解池，Cu作阳极，Pt电极为阴极，总反应为Cu2HCu2H2。(3)装置E是电镀池，要实现在Cu材料上镀银，则M为Cu，N为Ag，电解质溶液X为含Ag的溶液(AgNO3溶液)。(4)装置A中Cu电极反应式为：Cu2e=Cu2，质量减小6.4 g时，转移电子0.2 mol。装置D是电解NaCl溶液，由于n(NaCl)1.0 mol/L0.1 L0.1 mol，故电解分两阶段进行：第一阶段：阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2当溶液中的Cl全部放电时转移电子0.1 mol生成气体共0.1 mol第二阶段：阳极：4OH4e=2H2OO2阴极：4H4e=2H2转移0.1 mol电子时共生成气体0.075 mol故产生气体共(0.1 mol0.075 mol)22.4 mol/L3.92 L。
