高中化学第4章电化学基础章末复习课后提能层级练新人教版选修4 2

高中化学第4章电化学基础章末复习课后提能层级练新人教版选修4 2

第四章　电化学基础 章末提能 拔高练 ‎1．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：2Cl－－2e－=== Cl2↑‎ B．氢氧燃料电池的负极反应式：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：Cu－2e－=== Cu2＋‎ D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe－2e－===Fe2＋‎ 解析：选A　氢氧碱性燃料电池的正极反应式：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：Fe－2e－===Fe2＋。‎ ‎2．(2019·正阳高二检测)下列图示中关于铜电极的连接错误的是(　　)‎ 解析：选C　电镀铜时，Cu作阳极，镀件作阴极，故C错。‎ ‎3．关于各图的说法(其中①③④中均为惰性电极)正确的是(　　)‎ A．①装置中阴极产生的气体能够使湿润淀粉KI试纸变蓝 8‎ B．②装置中待镀铁制品应与电源正极相连 C．③装置中电子由b极流向a极 D．④装置中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应 解析：选D　装置①用惰性电极电解CuCl2溶液，阴极析出铜，阳极产生氯气，A错；装置②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错；装置③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错。‎ ‎4．甲、乙、丙三个电解槽如图所示(其中电极的大小、形状、间距均相同)。乙、丙中AgNO3溶液浓度和体积均相同，当通电一段时间后，若甲中铜电极的质量增加‎0.128 g，则乙中电极上银的质量增加(　　)‎ A．‎0.054 g　　　　　　 B．‎‎0.108 g C．‎0.216 g D．‎‎0.432 g 解析：选C　甲中铜电极增重‎0.128 g，说明析出铜为0.002 mol。由图示可知，乙、丙并联后与甲串联，又因乙、丙两槽中的电极反应相同，故乙、丙中的电子转移分别是甲中的一半。甲中转移电子为0.004 mol，故乙中析出的银为0.002 mol，质量为0.002 mol×‎108 g·mol－1＝‎0.216 g。‎ ‎5．某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是(　　)‎ A．阴极自始至终只逸出H2‎ B．阳极先逸出Cl2，后逸出O2‎ C．电解最后阶段为电解水 D．溶液pH不断增大，最后为7‎ 解析：选D　由题意知，n(H＋)∶n(Cl－)＝2∶3，在阴极放电的是H＋， 在阳极放电的是Cl－、OH－，Cl－先放电OH－后放电。因此反应开始在两极放电的是H＋、Cl－，相当于电解盐酸。由H2SO4电离出的H＋放完电后，在两极放电的是由水电离出的H＋和剩余的Cl－，相当于电解NaCl溶液。Cl－放完电后，在两极放电的是由水电离出的H＋和OH－，相当于电解水，故A、B、C正确；溶液pH的变化是不断增大，但最后溶质是NaOH和Na2SO4，pH不会为7，故D错误。‎ ‎6．将KCl和CuSO4‎ 8‎ 两种溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法正确的是(　　)‎ A．整个过程中两电极反应2Cl－－2e－===Cl2↑、2H＋＋2e－===H2↑不可能同时发生 B．电解至C点时，往电解质溶液中加入适量CuCl2固体，即可使电解质溶液恢复至原来的浓度 C．AB段表示电解过程中H＋被还原，pH增大 D．原混合溶液中KCl和CuSO4浓度之比恰好为2∶1‎ 解析：选A　图象分为三段，因此整个电解过程也有三个过程。第一个过程相当于电解CuCl2溶液，CuCl2水解呈酸性，随着电解的进行，浓度减小，酸性减弱，pH增大，C项错误；若原混合溶液中KCl和CuSO4浓度之比恰好为2∶1，则达B点时CuCl2消耗完，接着只电解水，则与图象不符，D项错误；根据B→C，溶液的pH明显下降，说明B点时Cl－已耗完，而Cu2＋过量，继续电解，水量减少，由此可判断B项错误；综上分析可知A项正确。‎ ‎7．如图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是(　　)‎ A．滤纸上c点附近会变红色 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SO向Cu电极移动 解析：选A　由题中紫红色斑即MnO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。NaCl溶液中H＋放电，生成OH－，c点附近会变红色，A项正确；Z为电解CuSO4溶液，Pt为阳极，溶液中的OH－放电，4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Cu为阴极，溶液中的Cu2＋得电子生成铜，Cu电极质量增大，总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，阳极区生成H＋，则SO向Pt极移动，B、D项错误；随着电解的进行，Z溶液变为硫酸溶液，再电解则变为电解水，硫酸浓度增大，pH一直在减小，C项错误。‎ ‎8．如图所示的两个实验装置中，溶液的体积均为200‎ 8‎ ‎ mL，开始时电解质溶液的浓度均为0.1 mol·L－1，工作一段时间后，测得两端导线中均通过0.02 mol电子，若不考虑盐的水解和溶液体积的变化，则下列叙述中正确的是(　　)‎ A．产生气体的体积：①>②‎ B．电极上析出物质的质量：①>②‎ C．溶液的pH变化：①增大，②减小 D．电极反应式①中阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；②中阳极：2H＋＋2e－===H2↑‎ 解析：选B　①中产生的气体为O2，②中产生的气体为H2，转移相同电子时，生成的H2多，A错；①中电极上析出0.01 mol Cu和0.005 mol O2，②中电极上只析出0.01 mol H2，B正确；①电解过程生成H2SO4，pH减小，②生成H2，pH增大，C错；②是原电池，没有阳极，D错。‎ ‎9．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝6.0 mol·L－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气体(标准状况)，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(K＋)为2 mol·L－1‎ B．上述电解过程中共转移2 mol电子 C．电解得到铜的物质的量为0.5 mol D．电解后溶液中c(H＋)为2 mol·L－1‎ 解析：选A　电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，得O2 ‎22.4 L(标准状况)，则转移电子数为4 mol，阴极：先发生：Cu2＋＋2e－===Cu，后发生：2H＋＋2e－===H2↑，得H2 1 mol，则后式转移电子数为2 mol，前式转移电子数为(4－2) mol＝2 mol，故n(Cu2＋)＝1 mol，n[Cu(NO3)2]＝1 mol。总共n(NO)＝‎0.5 L×6 mol·L－1＝3 mol，故n(KNO3)＝3 mol－n(Cu2＋)×2＝1 mol。c(K＋)＝＝2 mol·L－1，A项正确；转移电子数为4 mol，B项错误；n(Cu)＝1 mol，C项错误；水溶液中n(H＋)＝n(OH－)＝4 mol，有2 mol H＋电解放电，则剩余c(H＋)＝＝4 mol·L－1，D项错误。‎ ‎10．下列叙述正确的是(　　)‎ A．电镀时，通常把待镀的金属制品作阳极 B．氯碱工业中电解的是熔融NaCl C．氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O 8‎ D．如图中电子由Zn极移向Cu极，盐桥中的Cl－移向CuSO4溶液 解析：选C　电镀时镀件作阴极，A项错误；氯碱工业中电解的是NaCl饱和溶液，B项错误；盐桥中的Cl－移向负极即移向ZnSO4溶液，D项错误。‎ ‎11．如图是化学能与电能相互转换的两套装置。下列对两套装置进行的实验分析正确的是(　　)‎ A．乙装置将化学能转化为电能 B．两装置中石墨电极上产生的气体都是H2‎ C．甲装置中的铁电极发生氧化反应 D．两装置的原理都可以在现实生活中用来防止铁被腐蚀 解析：选C　乙装置是电解池，将电能转化为化学能，A项错误；甲装置中的石墨作正极，生成的是H2，乙装置中的石墨作阳极，生成的是O2，B项错误；甲装置中的铁作负极，发生氧化反应，被腐蚀，C项正确，D项错误。‎ ‎12．用电解质溶液为KOH溶液的氢氧燃料电池电解Na2CO3饱和溶液一段时间，假设电解时温度不变且用惰性电极，下列说法正确的是(　　)‎ A．当电池负极消耗m g气体时，电解池阳极同时有m g气体生成 B．电池的负极反应为H2－2e－===2H＋‎ C．电解后c(Na2CO3)不变，且溶液中有晶体析出 D．电池中c(KOH)不变，电解池中溶液的pH变大 解析：选C　原电池与电解池各电极上通过的电子数目相等，原电池负极消耗氢气，电解池阳极产生氧气，通过相等的电子两种气体质量不可能相等，A错误；原电池为碱性溶液，负极不生成H＋而生成水，电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，B错误；电解池中实际为电解水，而原电解质溶液为饱和溶液，且温度不变，故溶液浓度不变，但有晶体析出，C正确；电池反应生成水，KOH溶液浓度变小，pH变小，D错误。‎ ‎13．(2019·安阳一中高二段考)某新型可充电电池能长时间保持稳定的放电电压，该电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。‎ 8‎ ‎(1)放电时负极反应为____________________。‎ ‎(2)充电时Fe(OH)3发生________反应。‎ ‎(3)放电时电子由________极流向________(填“正”或“负”)极。‎ ‎(4)放电时1 mol K2FeO4发生反应，转移电子数是____________________。‎ 解析：放电时锌在负极发生氧化反应，因为电解质是碱，故负极反应是Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；电子由负极流出，通过外电路流向正极；每1 mol K2FeO4发生反应，转移电子是3 mol，数目是1.806×1024。充电时Fe(OH)3失去电子发生氧化反应。‎ 答案：(1)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2‎ ‎(2)氧化(3)负　正 ‎(4)1.806×1024‎ ‎14．将洁净的金属片Fe、Zn、A、B分别与Cu用导线连接浸在合适的电解质溶液里。实验并记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下表所示。‎ 金属 电子流动方向 电压/V Fe Fe→Cu ‎＋0.78‎ Zn Zn→Cu ‎＋1.10‎ A Cu→A ‎－0.15‎ B B→Cu ‎＋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”)。‎ ‎(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1,2行数据可知，金属活动性差异越大，电压越大。(2)Zn→Cu中电压为＋1.10，此时金属性Zn>Cu，Cu→A中电压为负值，则Cu为负极，A为正极，金属性Cu>A，同理知B>Cu，三种金属的活动性由强到弱的顺序为Zn>B>A。(3)Cu与A构成的原电池中，Cu失电子为负极，此电极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。(4)B比A活泼，则B先被腐蚀。‎ 答案：(1)大(2)Zn>B>A ‎(3)Cu　Cu－2e－===Cu2＋(4)B ‎15．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移。‎ 8‎ 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)写出电极反应：Cu极：______________；石墨棒极：________________。‎ ‎(3)当甲中产生0.1 mol气体时，乙中析出铜的质量应为________；乙中产生的气体在标准状况下的体积应为________。‎ ‎(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，当阴极上有a mol气体生成时，同时有w g Na2SO4·10H2O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的表达式表示，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；乙装置是电解池，石墨棒为阴极，Pt为阳极。(2)Cu极上发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑；石墨棒上也发生还原反应：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，溶液的颜色基本不变。(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溶液的本质是电解水，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 Na2SO4·10H2O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＝×100%＝×100%。‎ 答案：(1)原电池　电解池　负　阳 ‎(2)2H＋＋2e－===H2↑　Cu2＋＋2e－===Cu ‎(3)‎6.4 g　‎‎2.24 L ‎(4)无变化 8‎ ‎(5)增大　增大 ‎(6)×100%‎ 8‎