人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第四章 电化学基础综合与测试课后测评

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易错点1 原电池和电解池的辨别与比较
1.(★★☆)用滴有酚酞和氯化钠溶液的湿润滤纸分别做如图所示的甲、乙两个实验,结果发现b、d电极附近均变成红色,下列说法错误的是( )
A.甲是原电池装置,乙是电解池装置
B.b电极是原电池的正极,d电极是电解池的阴极
C.a、d电极发生的电极反应均为Fe-2e- Fe2+
D.a、c电极均发生氧化反应
2.(★★☆)某同学设计如图所示装置探究电化学原理,下列有关推断正确的是( )
A.若Q为直流电源,铁电极质量减轻,则a为直流电源的负极
B.若Q为用电器,X和Y均为烧碱溶液,则电流方向为由b到a
C.若Q为用电器,X和Y分别为FeCl2溶液、AlCl3溶液,则铁电极的电极反应式为Fe2++2e- Fe
D.若Q为直流电源,X和Y均为饱和氯化钠溶液,则铝电极上一定发生氧化反应
易错点2 不能正确理解电极反应与环境的关系
3.(★★☆)锌银电池的电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,它充电和放电过程可以表示为2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O。下列叙述中,正确的是 ( )
A.在放电过程中,电池负极区溶液pH减小
B.在充电过程中,溶液的pH逐渐增大
C.在放电过程中,电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
D.充电时,Ag2O电极发生还原反应,Zn电极发生氧化反应
易错点3 书写燃料电池电极反应式时忽视电解质的性质
4.(★★☆)(双选)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)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。下列有关该燃料电池的说法正确的是( )
A.在熔融电解质中,O2-由负极移向正极
B.电池的总反应为2C4H10+13O2 8CO2+10H2O
C.通入空气的一极是正极,电极反应为O2+4e- 2O2-
D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为C4H10+26e-+13O2- 4CO2+5H2O
易错点4 金属作电极时,电极反应搞不清楚
5.(★★★)温度为25 ℃时,将两个铜电极插入一定量的硫酸钠饱和溶液中进行电解,通电一段时间后,在阴极逸出a ml气体,同时有w g Na2SO4·10H2O析出,若温度不变,此时剩余溶液中溶质的质量分数为( )
A.w/(w+18a)×100%
B.w/(w+36a)×100%
C.7 100w/161(w+18a)%
D.7 100w/161(w+36a)%
易错点5 不能正确理解离子的放电顺序与金属活动性顺序的关系
6.(★★★)有两个串联的电解池,甲池盛有CuSO4溶液,乙池盛有一定量某硝酸盐的稀溶液,电解时当甲池电极质量增加1.6 g时,乙池析出0.45 g固体,则乙池的溶质可能是( )
A.AgNO3 B.NaNO3
C.Mg(NO3)2 D.Al(NO3)3
7.(★★★)用Pt电极电解含有0.1 ml Cu2+和0.1 ml X3+的溶液,阴极析出固体物质的质量m(g)与电路中通过电子的物质的量n(ml)的关系如图所示。则离子的氧化能力由大到小的排列顺序正确的是( )
A.Cu2+>X3+>H+ B.H+>X3+>Cu2+
C.X3+>Cu2+>H+ D.Cu2+>H+>X3+
易错点6 不理解金属的电化学腐蚀与防护原理
8.(★☆☆)(双选)下列有关金属腐蚀与防护的说法,正确的是( )
A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B.当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作用
C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
思想方法练
建模思想巧解新型化学电源题
1.(★★☆)一种用于驱动潜艇的液氨液氧燃料电池原理如图所示,下列有关该电池说法正确的是( )
A.该电池工作时,每消耗22.4 L NH3转移3 ml电子
B.电子由电极A经外电路流向电极B
C.电池工作时,OH-向电极B移动
D.电极B上发生的电极反应为O2+4H++4e- 2H2O
2.(★★☆)氮的化合物可以通过电化学转化,如图为NO转化为NO2的工作原理示意图,下列说法正确的是( )
A.Pt电极上发生的是氧化反应
B.Pt电极的电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-
C.每转化1 ml NO,消耗O2的体积为11.2 L
D.外电路中电子由NiO电极向Pt电极移动
3.(★★☆)一种处理污水的燃料电池模型如图所示。该电池工作时,只需把污水注入反应池,细菌就可将污水中的有机物分解,在此过程中释放出电子、质子和气体乙。下列叙述错误的是( )
A.电极B为正极
B.气体乙可能为CO2
C.O2在电极A上得电子
D.电池工作时,电极B附近的pH逐渐减小
4.(★★☆)用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.放电时,负极的电极反应为H2-2e- 2H+
B.充电时,阳极的电极反应为Ni(OH)2+OH--e- NiO(OH)+H2O
C.充电时,将电池的碳电极与外电源的正极相连
D.放电时,OH-向镍电极作定向移动
5.(★★☆)研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl Na2Mn5O10+2AgCl。下列有关“水”电池在海水中放电时的说法正确的是( )
A.正极反应式:Ag+Cl--e- AgCl
B.每生成1 ml Na2Mn5O10转移2 ml电子
C.Na+不断向“水”电池的负极移动
D.AgCl是还原产物
6.(★★☆)最近科学家利用下列装置图成功地实现了CO2和H2O合成CH4。下列叙述错误的是( )
A.电池工作时,实现了将太阳能转化为电能
B.铜电极为正极,电极反应式为CO2-8e-+8H+ CH4+2H2O
C.电池内H+透过质子交换膜从左向右移动
D.为提高该人工光合系统的工作效率,可向装置中加入少量稀硫酸
7.(★★★)大功率的镍氢电池使用在油电混合动力车辆中。镍氢电池(NiMH电池)正极板材料为NiO(OH),负极板材料为吸氢合金,下列关于该电池的说法中正确的是( )
A.放电时电池内部H+向负极移动
B.充电时,将电池的负极与外接电源的正极相连
C.充电时阳极反应式为Ni(OH)2+OH--e- NiO(OH)+H2O
D.放电时负极的电极反应式为MHn-ne- M+nH+
答案全解全析
易混易错练
1.C 本题的易错之处是不能根据实验现象和装置图判断原电池和电解池的电极名称、电极反应及类型。甲图中没有电源,为原电池装置;乙图中有电源,为电解池装置,A项正确。根据题意可知,b电极周围有氢氧根离子生成,电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,发生还原反应,则b电极为原电池的正极;a电极为原电池的负极,失去电子发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e- Fe2+;d电极为电解池的阴极,其附近有氢氧根离子生成,电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,则B项正确,C项错误。c电极为电解池的阳极,发生氧化反应,a电极上也发生氧化反应,D项正确。
2.C Q为直流电源时,该装置为电解池,铁电极质量减轻,说明铁电极发生氧化反应,故铁电极是电解池的阳极,则a是直流电源的正极,b是直流电源的负极,A项错误。若Q为用电器,则该装置为原电池,在烧碱溶液中铝失去电子发生氧化反应,电子经用电器由b流向a,电流方向为由a到b,B项错误。若Q为用电器,则该装置为原电池,铝比铁活泼,则铝电极是负极,铁电极是正极,正极反应式为Fe2++2e- Fe,C项正确。若Q为直流电源,则该装置为电解池,电解池的电极类型与外接电源的正负极有关,与电极材料无关,故铝电极上可能发生氧化反应,也可能发生还原反应,D项错误。
3.A 本题容易因不能正确理解电极反应与环境的关系,从而不能正确书写电极反应方程式,而无法正确判断溶液的pH变化,导致错选B。银锌电池放电时:
负极的电极反应为Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2;正极的电极反应为Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH-。
银锌电池充电时:
阴极的电极反应为Zn(OH)2+2e- Zn+2OH-;阳极的电极反应为2Ag-2e-+2OH- Ag2O+H2O。
放电时,负极区消耗OH-,c(OH-)减小,则溶液的pH减小,A正确;充电时,阳极消耗OH-,而阴极生成等量的OH-,又因生成了H2O,故溶液中c(OH-)减小,溶液的pH也减小,B错误;放电时,Zn为负极,Ag2O为正极,电子由Zn极经外电路流向Ag2O极,C错误;充电时,Zn极为阴极,Zn(OH)2发生还原反应,Ag2O极为阳极,Ag发生氧化反应,D错误。
4.BC 原电池的负极发生氧化反应,对应物质中元素化合价升高,电极反应为C4H10-26e-+13O2- 4CO2+5H2O;原电池正极O2发生还原反应化合价降低,电极反应为O2+4e- 2O2-,C正确,D错误。在电池内部,放电过程中阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,A错误。电池总反应为2C4H10+13O2 8CO2+10H2O,B正确。
5.D 有些同学对金属作电极,电极反应搞不清楚,认为电解硫酸钠溶液就是电解水,而错选C。用Cu作电极时阳极反应式为Cu-2e- Cu2+,阴极反应式为2H++2e- H2↑,电解时总的化学方程式为Cu+2H2O Cu(OH)2+H2↑,阴极逸出a ml H2,水被电解了2a ml,根据溶解度知识,剩余溶液仍为饱和溶液,因此电解的水与析出的晶体,也恰好形成饱和溶液,溶质质量分数为142w322w+36a×100%=71w161(w+36a)×100%。
6.A 根据电解池中阴极阳离子的放电顺序可知,溶液中离子放电顺序是Ag+>H+>Al3+>Mg2+>Na+,故电解电解质的水溶液时不会析出在金属活动性顺序中排在氢前面的金属,则本题答案只能是A。
7.C 本题的易错之处是弄不清楚离子的放电顺序而错选。氧化性:Cu2+>H+,由图可知,反应开始转移0.1 ml电子时,没有固体析出,可确定是0.1 ml X3+在阴极得到电子转化为0.1 ml X2+。而后有固体物质析出,则是Cu2+得到0.2 ml电子生成0.1 ml铜,即析出的铜的质量为6.4 g,Cu2+反应完全后,H+得到电子生成氢气,没有固体生成。因此三种离子的氧化性顺序为X3+>Cu2+>H+,C项正确。
8.AC 在空气中,纯银器表面因化学腐蚀渐渐变暗,A正确。当镀锡铁制品的镀层破损时,会加快铁的腐蚀,B错误。锌比铁活泼,形成原电池时,Zn作负极,从而保护Fe,C正确。外加直流电源保护金属器件时,被保护的金属器件应该与直流电源的负极相连,D错误。
思想方法练
1.B A项,温度、压强未知,不能计算22.4 L NH3的物质的量,错误;B项,该电池中通入氧气的电极B为正极,电极A为负极,电子由电极A经外电路流向电极B,正确;C项,电池工作时,OH-向负极移动,错误;D项,该电池电解质溶液为NaOH溶液,电极B上发生的电极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-,错误。
2.D 原电池中正极得电子的物质发生还原反应。根据装置图可知,Pt电极上氧气得到电子转化为O2-,所以Pt电极为正极,发生还原反应,A、B错误;不能确定氧气所处的状况,则不能计算氧气的物质的量,C错误;NiO电极是负极,NO在负极上失去电子,外电路中电子由NiO电极向Pt电极移动,D正确。
3.A 污水中的有机物在微生物作用下释放出电子、质子和气体乙,说明有机物在电极B上发生氧化反应,电极B为负极,A项错误;有机物是含碳元素的化合物,有机物失电子生成乙,则气体乙可能为CO2,B项正确;根据上述分析,电极A为正极,氧气在正极得电子,C项正确;细菌将污水中的有机物分解,在此过程中释放出电子、质子和气体乙,质子浓度增大,则电极B附近的pH逐渐减小,D项正确。
4.B 放电时,负极电极反应为H2-2e-+2OH- 2H2O,A项错误;充电时,镍电极为阳极,阳极发生失电子的氧化反应,阳极的电极反应为Ni(OH)2-e-+OH- NiO(OH)+H2O,B项正确;充电时碳电极为阴极,将碳电极与外电源的负极相连,C项错误;放电时阴离子向负极移动,OH-向碳电极作定向移动,D项错误。
5.B 根据总反应中化合价的升降和正极、负极的反应原理可知,正极反应为5MnO2+2e- Mn5O102-,负极反应为2Ag+2Cl--2e- 2AgCl,A项错误,B项正确;放电时,阳离子向正极移动,C项错误;AgCl是氧化产物,D项错误。
6.B 由装置图可知电池工作时,实现了太阳能转化为电能,A正确;铜电极为正极,二氧化碳在铜电极上得到电子生成甲烷,电极反应式为CO2+8e-+8H+ CH4+2H2O,B错误;电池内氢离子透过质子交换膜向正极移动,铜电极是正极,则电池内氢离子透过质子交换膜从左向右移动,C正确;向装置中加入少量稀硫酸可以增强导电能力,提高该人工光合系统的工作效率,D正确。
7.C A项,根据原电池工作原理,阳离子向正极移动,错误;B项,充电时电池的负极与外接电源的负极相连,错误;C项,根据题图知,电池正极的电极反应式为NiO(OH)+H2O+e- Ni(OH)2+OH-,充电是电解池,发生的电极反应式与原电池的电极反应式是相反的,即阳极电极反应式为Ni(OH)2+OH--e- NiO(OH)+H2O,正确;D项,该电池的工作环境是碱性环境,不能有大量H+存在,放电时负极的电极反应式应为MHn+nOH--ne- M+nH2O,错误。