第四章过关检测卷(B)

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第四章过关检测卷(B)
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.在日常生活中,我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多金属腐蚀现象。现通过如图所示装置进行实验探究。下列说法正确的是(　　)。

图Ⅰ

图Ⅱ

图Ⅲ
A.用图Ⅰ所示装置进行实验,为了更快、更清晰地观察到导管中液柱上升,可用酒精灯加热具支试管
B.图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图,图Ⅱ所示装置的正极材料是铁
C.铝制品表面出现白斑的原理可以通过图Ⅲ所示装置进行探究,Cl-由活性炭向铝箔表面迁移,并发生电极反应:2Cl--2e-Cl2↑
D.图Ⅲ所示装置的总反应为4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3,生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑
答案:D
解析:具支试管内气体受热压强增大,不能更快更清晰地观察到液柱上升,A项错误;铁作负极,B项错误;铝箔表面发生电极反应Al-3e-Al3+,C项错误。
2.用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(　　)。
A.待加工铝制工件为阳极
B.可选用不锈钢网作为阴极
C.阴极的电极反应式为Al3++3e-Al
D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
答案:C
解析:该电解池阳极发生的电极反应为2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+,铝化合价升高失电子,所以待加工铝制工件应为阳极,A项正确;阴极发生的电极反应为2H++2e-H2↑,阴极可选用不锈钢网作电极,B项正确,C项错误;电解质溶液中的阴离子向阳极移动,D项正确。
3.支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流法进行防护,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)。

A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
答案:C
解析:C项,高硅铸铁为惰性辅助阳极,其主要作用是传递电流,而不是作为损耗阳极,错误。
4.下列做法有利于金属防护的是(　　)。
A.钢铁零件表面进行发蓝处理
B.将钢铁制成的闸门与直流电源正极相连
C.菜刀切咸菜后直接放回刀架
D.埋在地下的钢管与铜管相连接
答案:A
解析:将钢铁零件的表面进行发蓝处理,使其表面形成致密的氧化膜保护层,能大大增强抗腐蚀能力,A项正确;若钢铁闸门与直流电源的正极相连,闸门成为电解池的阳极,能加快腐蚀,B项错误;菜刀切咸菜后不洗净,容易发生吸氧腐蚀,C项错误;铁比铜活泼,当埋在地下的钢管与铜管相连时,钢管成为原电池的负极,加快了腐蚀,D项错误。
5.下列叙述正确的是(　　)。
A.铜、铁和FeCl3溶液形成的原电池,铜极放出氢气
B.电解硫酸钠溶液就是电解水,电解后溶液pH升高
C.铁锅生锈的正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-
D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应为2H++2e-H2↑
答案:C
解析:A项,铜、铁和FeCl3溶液形成的原电池,铜作正极,电极反应为Fe3++e-Fe2+,错误;B项,电解硫酸钠溶液,实质是电解水,阳极生成氧气,阴极生成氢气,溶液呈中性,溶液pH不变,错误;C项,铁锅生锈,发生吸氧腐蚀,正极电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,正确;D项,电解饱和食盐水时阳极发生氧化反应,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,错误。
6.某原电池构造如图所示。下列叙述正确的是(　　)。

A.在外电路中,电子由银电极流向铜电极
B.取出盐桥后,电流表的指针仍发生偏转
C.外电路中每通过0.1 mol电子,铜的质量理论上减小6.4 g
D.原电池的总反应式为Cu+2AgNO32Ag+Cu(NO3)2
答案:D
解析:Cu作负极,Ag作正极,外电路中,电子由Cu电极流向Ag电极,A项错误;取出盐桥后,不能形成闭合回路,故电流表的指针不偏转,B项错误;电极反应式分别是负极:Cu-2e-Cu2+,正极:2Ag++2e-2Ag,当转移0.1 mol e-时,铜的质量理论上减小3.2 g,C项错误;电池总反应式为Cu+2AgNO32Ag+Cu(NO3)2,D项正确。
7.某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是(　　)。

A.该装置将化学能转化为光能和电能
B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移
C.每生成1 mol O2,有44 g CO2被还原
D.a 电极的反应为3CO2+18H+-18e-C3H8O+5H2O
答案:B
解析:该装置是电解池,在电解和光的作用下H2O在光催化剂的表面转化为O2和H+,故该装置是将电能和光能转化为化学能,A项错误;该装置工作时,H+移向阴极a极区,B项正确;根据该电解池的总反应式6CO2+8H2O2C3H8O+9O2可知,每生成1 mol O2,有23 mol CO2被还原,其质量为883 g,C项错误;a电极为阴极,发生还原反应,电极反应式为3CO2+18H++18e-C3H8O+5H2O,D项错误。
8.一种电化学制备NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输H+。下列叙述错误的是(　　)。

A.Pd电极b为阴极
B.阴极的反应式为N2+6H++6e-2NH3
C.H+由阳极向阴极迁移
D.陶瓷可以隔离N2和H2
答案:A
解析:Pd电极b上是氢气发生氧化反应,Pd电极b为阳极,A项错误。Pd电极a为阴极,N2发生还原反应,N2+6H++6e-2NH3,B项正确。阳离子向阴极移动,C项正确。陶瓷隔离N2和H2,使之分别在阴极、阳极放电,D项正确。
9.X、Y、Z、W为四种不同金属,根据下列事实判断:X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是(　　)。
①水溶液中,X+Y2+X2++Y　②Z+2H2O(冷水)Z(OH)2+H2↑　③由Y、W电极组成的原电池,电极反应为W2++2e-W,Y-2e-Y2+
A.X>Z>Y>W B.Z>W>X>Y
C.Z>X>Y>W D.Z>Y>X>W
答案:C
解析:Z能与冷水反应,Z的还原性最强;根据①可知,还原性X>Y,根据③可知还原性Y>W。C项正确。
10.用如图所示装置进行实验,下列叙述不正确的是(　　)。

A.K与N连接时,铁被腐蚀
B.K与N连接时,石墨电极产生气泡
C.K与M连接时,一段时间后溶液的pH增大
D.K与M连接时,石墨电极反应:4OH--4e-2H2O+O2↑
答案:D
解析:当K与N连接时,该装置为原电池,铁棒作负极,石墨棒为正极,由于溶液为酸性,析出氢气发生析氢腐蚀,A项、B项正确;K与M连接时,该装置为电解池,铁棒作阴极,石墨棒为阳极,阴极H+放电生成H2,H+浓度减小,溶液pH增大,阳极石墨棒上Cl-放电产生Cl2,电极反应:2Cl--2e-Cl2↑,C项正确,D项错误。
11.如图所示,X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增大,b极板处有无色无味的气体放出,符合这一情况的是(　　)。

选项
a极板
b极板
X电极
Z
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
答案:A
解析:该装置为电解装置,a极板质量增大,说明a为阴极,X为负极,Y为正极,b为阳极。A项,a极板2Cu2++4e-2Cu,阳极:4OH--4e-2H2O+O2↑,符合题意;B项,a极板生成H2,质量不增加,不合题意;C项,X为正极不合题意;D项,b极:2Cl--2e-Cl2↑,Cl2为黄绿色气体,不合题意。
12.Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,如图。该电池工作时,下列说法正确的是(　　)。

A.Mg电极是该电池的正极
B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C.石墨电极附近溶液的pH增大
D.溶液中Cl-向正极移动
答案:C
解析:Mg-H2O2电池中,Mg电极作负极,石墨电极作正极,正极反应为H2O2+2e-2OH-,H2O2在该极发生还原反应,石墨电极附近溶液的pH增大,溶液中的Cl-向负极移动。
13.现有如图所示装置,下列叙述中正确的是(　　)。

A.若X为锌棒,Y为NaCl溶液,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀,这种保护方法称为外加电流法
B.若X为石墨棒,Y为NaOH饱和溶液,开关K置于N处,保持温度不变,则溶液的pH保持不变
C.若X为银棒,Y为硝酸银溶液,开关K置于N处,铁棒质量将增大,溶液中银离子浓度将减小
D.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于M处,铜棒质量将增大,此时外电路中的电子向铁电极移动
答案:B
解析:A项中的保护方法为牺牲阳极法,A项错误;B项实质是电解水,温度不变,饱和NaOH溶液的浓度不变,溶液的pH不变,B项正确;C项为铁上镀银,溶液中银离子浓度将不变,C项错误;D项,外电路中的电子由铁电极向铜电极移动,D项错误。
14.碱性锌锰电池是生活中应用最广泛的电池,下列说法中不正确的是(　　)。
A.该电池正极反应式为MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-
B.电池工作时负极pH一定减小
C.用该电池作电源精炼铜,纯铜与锌连接
D.用该电池作电源电解硫酸铜溶液,负极溶解6.5 g锌,阴极一定析出6.4 g铜
答案:D
解析:碱性锌锰电池正极反应为MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-,负极反应为Zn+2OH--2e-Zn(OH)2,负极pH减小,选项A、B正确;用该电池作电源电解精炼铜时,纯铜作阴极,与电源负极锌连接,选项C正确;用该电池作电源电解硫酸铜溶液,负极溶解6.5 g锌,转移电子0.2 mol,如果溶液中铜离子的物质的量大于或等于0.1 mol,则析出6.4 g铜,如果小于0.1 mol,则析出铜的质量小于6.4 g,D项错误。
15.某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl22AgCl。下列说法正确的是(　　)。

A.正极反应为AgCl+e-Ag+Cl-
B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变
D.当电路中转移0.01 mol e-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子
答案:D
解析:原电池的正极发生还原反应:Cl2+2e-2Cl-,负极发生氧化反应:Ag-e-+Cl-AgCl,阳离子交换膜右侧无白色沉淀生成;若用NaCl溶液代替盐酸,电池总反应不会改变;当电路中转移0.01 mol电子时,负极生成0.01 mol Ag+时消耗溶液中的0.01 mol Cl-,此过程中右侧正极生成0.01 mol Cl-,因此左侧溶液中应有0.01 mol H+移向右侧,左侧溶液中约减少0.02 mol离子。
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(10分)下图为以惰性电极进行电解的装置。

(1)写出A、B、C、D各电极上的电极反应式和总反应方程式。
A:　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　, 
B:　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　, 
总反应方程式:　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 
C:　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　, 
D:　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　, 
总反应方程式:　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)若如图装置中电解质溶液足量,在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比为　　　　　　　。 
答案:(1)Cu2++2e-Cu　2Cl--2e-Cl2↑　CuCl2Cu+Cl2↑　Ag++e-Ag　4OH--4e-2H2O+O2↑　4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑
(2)2∶2∶4∶1
解析:A、B、C、D分别发生如下反应:Cu2++2e-Cu,2Cl--2e-Cl2↑,Ag++e-Ag,4OH--4e-2H2O+O2↑;由电子守恒可知在四个电极依次析出物质的物质的量之比为n(Cu)∶n(Cl2)∶n(Ag)∶n(O2)=2∶2∶4∶1。
17.(9分)蓄电池是一种可以反复充电、循环使用的高效化学电源。一种铁镍蓄电池的总反应是NiO2+Fe+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2。
(1)此蓄电池放电时,某一电极发生还原反应的物质是　　　　,正极附近溶液的pH　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 
(2)充电时,此蓄电池正极上的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)用此蓄电池分别电解以下两种溶液,电解池的电极均为惰性电极且电路中转移0.02 mol e-。
①电解M(NO3)x溶液时,某一电极增加了a g M,则金属M的相对原子质量为　　　　(用含a、x的式子表示)。 
②电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL,阳极产生的气体在标准状况下的体积是　　　　　　 mL;将电解后的溶液加水稀释至1 L,此时溶液的pH=　　　　。 
答案:(1)NiO2　增大
(2)Ni(OH)2+2OH--2e-NiO2+2H2O
(3)①50ax　②168　2
解析:(1)根据电池总反应式可知,该电池放电时,负极是Fe失电子发生氧化反应,正极是NiO2得电子发生还原反应,正极反应式为NiO2+2H2O+2e-Ni(OH)2+2OH-,正极附近溶液的pH增大。
(2)充电时,蓄电池的正极接外加电源的正极,此时蓄电池的正极作阳极,电极反应式为Ni(OH)2+2OH--2e-NiO2+2H2O。
(3)①根据硝酸盐的化学式可知,金属M的化合价是+x价,失去0.02 mol电子,M的摩尔质量为ag0.02molx=50ax g·mol-1,金属M的相对原子质量为50ax。
②电路中转移0.02 mol e-时,阴极刚好有0.01 mol Cu2+放电,而阳极先是0.01 mol Cl-放电生成0.005 mol Cl2,然后是0.01 mol OH-放电生成0.002 5 mol O2,阳极共产生气体0.007 5 mol,标准状况下的体积是0.007 5 mol×22.4 L·mol-1=0.168 L=168 mL。根据阳极反应2H2O-4e-O2+4H+,生成H+的物质的量是0.002 5 mol×4=0.01 mol,浓度是0.01mol1 L=0.01 mol·L-1,pH=2。
18.(12分)重铬酸钾(K2Cr2O7)又名红矾钾,是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料,采用电化学法制备重铬酸钾。制备装置如图。

制备原理:2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O。
(1)通电后,阳极的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,阳极室产生的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)制备过程总反应的离子方程式可表示为4CrO42-+4H2O2Cr2O72-+4OH-+2H2↑+O2↑,若实验开始时在右室中加入38.8 g K2CrO4,t min后测得右室中K与Cr的物质的量之比为3∶2,则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为　　　　;此时电路中转移电子的物质的量为　　　　。 
(3)若制备重铬酸钾时使用以甲醇为原料、以KOH溶液为电解质溶液的可充电高效燃料电池,该电池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O。
①该电池负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②若该电池化学能转化为电能的效率为80 %,上述电解t min内共消耗CH3OH的质量为　　　 g。(保留2位有效数字) 
答案:(1)4OH--4e-O2↑+2H2O(或2H2O-4e-O2↑+4H+)　阳极产生无色气体,溶液由黄色逐渐变为橙色
(2)2∶1　0.1 mol
(3)①CH3OH+8OH--6e-CO32-+6H2O
②0.67
解析:(1)阳极发生氧化反应,阳极室溶液中OH-失去电子生成O2和H2O,H+浓度增大,使黄色的CrO42-转化为橙色的Cr2O72-。
(2)设K2CrO4和K2Cr2O7物质的量分别为x、y,根据原子守恒,则有:
n(K)∶n(Cr)=(2x+2y)∶(x+2y)=3∶2,解得x∶y=2∶1①
38.8 g K2CrO4的物质的量为0.2 mol,电解过程中阳极室内Cr的物质的量不变,则x+2y=0.2 mol②
解①②得:x=0.1 mol,y=0.05 mol。根据4CrO42-+4H2O2Cr2O72-+4OH-+2H2↑+O2↑可知,生成0.05 mol K2Cr2O7时反应中转移电子为0.1 mol。
(3)①根据电池总反应可知,负极上CH3OH失电子被氧化,电极反应式为CH3OH+8OH--6e-CO32-+6H2O 。②电解t min内,电路中转移0.1 mol电子,则甲醇失电子为0.1mol80%=18 mol,消耗CH3OH的物质的量为18×6 mol=148 mol,质量为148 mol×32 g·mol-1≈0.67 g。
19.(12分)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。
(1)利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为　　　　(填化学式)溶液,阳极电极反应式为　 　　　　　　　,
电解过程中Li+向　　　　(填“A”或“B”)电极迁移。 

(2)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下:

Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为　。 
铁渣中铁元素的化合价为　　　　价。在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为2.41 g,CO2体积为1.344 L(标准状况),则钴氧化物的化学式为　　　　。 
答案:(1)LiOH　2Cl--2e-Cl2↑　B
(2)2Co(OH)3+SO32-+4H+2Co2++SO42-+5H2O[或Co(OH)3+3H+Co3++3H2O,2Co3++SO32-+H2O2Co2++SO42-+2H+]　 +3　Co3O4
解析:(1)B极产生H2,根据反应:2H++2e-H2↑,说明B极为阴极,随着电解进行,溶液中c(H+)减小、c(OH-)增大,B极附近电解液为LiOH溶液,随着电解的进行,溶液中c(LiOH)增大。A极为阳极,电解液为LiCl溶液,电极反应:2Cl--2e-Cl2↑;在电解过程中Li+向阴极附近移动,即向B极迁移。
(2)Co(OH)3与H2SO4反应,然后生成的Co3+被Na2SO3还原,总反应的离子方程式为2Co(OH)3+4H++SO32-SO42-+2Co2++5H2O。在酸性条件下,加入NaClO3和O2,则Fe2+被氧化成Fe3+,故铁渣中铁元素的化合价为+3价。
n(CO2)=1.344 L22.4 L· mol-1=0.06 mol,根据原子守恒,可知:CoC2O4~2CO2,n(CoC2O4)=0.03 mol,则钴氧化物中m(Co)=0.03 mol×59 g· mol-1=1.77 g,钴氧化物中m(O)=2.41 g-1.77 g=0.64 g,故钴氧化物中n(O)=0.64 g16 g· mol-1=0.04 mol,则钴氧化物中n(Co)∶n(O)=0.03 mol∶0.04 mol,则钴氧化物的化学式为Co3O4。
20.(12分)某公司开发了一种以甲醇为原料,以KOH为电解质的用于手机的可充电高效燃料电池,充一次电可连续使用一个月。下图是一个电化学过程的示意图。(已知甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O)

请回答下列问题。
(1)充电时:①原电池的负极与电源　　　　极相连。 
②阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)放电时,负极的电极反应式为 　　　　　　　　　。 
(3)在此过程中若完全反应,乙池中A极的质量增加648 g,则甲池中理论上消耗O2　　　　 L(标准状况下)。 
答案:(1)①负　②4OH--4e-2H2O+O2↑
(2)CH3OH+8OH--6e-CO32-+6H2O　(3)33.6
解析:由甲池图示及总反应式知,甲池中加入CH3OH的电极为负极,电极反应为CH3OH+8OH--6e-CO32-+6H2O,通入O2的电极为正极,电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,则A为阴极,电极反应为Ag++e-Ag,B为阳极,电极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O。