第四章測評(時間:90分鐘分值:100分)一、選擇題(此題包括15小題,每題4分,共60分。每題只有一個選項符合題意)1.(2021山西運城高二月考)以下表達(dá)正確的選項是()C.馬口鐵(鍍錫鐵)破損時與電解質(zhì)溶液接觸錫先被腐蝕D.銅鋅原電池工作時,假設(shè)有13g鋅被溶解,電路中就有0.2mol電子通過答案B解析原電池的兩極可為金屬,也可為金屬和非金屬,常用石墨作正極,如果是燃料電池,兩個電極都可為非金屬,A錯誤;在弱酸性、中性或堿性環(huán)境中,鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕,在酸性較強(qiáng)時,鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕,自然界中鋼鐵的腐蝕大局部都是吸氧腐蝕,B正確;錫、鐵和電解質(zhì)溶液構(gòu)成的原電池中,鐵易失電子作負(fù)極,錫作正極,所以鐵易被腐蝕,C錯誤;銅鋅原電池工作時,假設(shè)有13g鋅被溶解,電路中通過的電子為13g65g·2.以下表達(dá)正確的選項是()A.電解飽和食鹽水制燒堿時,Fe作陽極,石墨作陰極B.電解氯化銅溶液時,陽極上產(chǎn)生的氣體質(zhì)量和陰極上析出的銅的質(zhì)量相等C.鋼鐵在空氣中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時,鐵作負(fù)極D.原電池工作時,陽離子移向電池的負(fù)極答案C解析電解飽和食鹽水制燒堿時,陽極必須是惰性電極,A錯誤;電解氯化銅溶液時,實質(zhì)是電解氯化銅本身,陽極上產(chǎn)生的氣體質(zhì)量和陰極上析出的銅的質(zhì)量不相等,B錯誤;鋼鐵在空氣中發(fā)生電化學(xué)腐蝕,不管是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕,均是鐵作負(fù)極,C正確;原電池工作時,陽離子移向電池的正極,D錯誤。3.利用如圖裝置電解四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]的水溶液制備四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]。以下說法正確的選項是()2C.在a處收集(CH3)4NOHD.陽離子交換膜可提高(CH3)4NOH的純度答案D解析在溶液中(CH3)4NCl完全電離生成(CH3)4N+和Cl-。該電解池中,陽極上發(fā)生反響2Cl--2e-Cl2↑,陰極反響為2H2O+2e-H2↑+2OH-,中間為陽離子交換膜,那么(CH3)4N+通過交換膜進(jìn)入陰極區(qū)生成(CH3)4NOH,所以電極B為陰極,生成的c是氫氣,電極A為陽極,發(fā)生氧化反響,生成的b為氯氣,A、B錯誤。(CH3)4NOH在陰極區(qū)e處收集到,故C錯誤;陽離子交換膜只允許陽離子通過,阻止陰離子通過,可提高(CH3)4NOH的純度,故D正確。4.化學(xué)用語是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具,以下用來表示物質(zhì)變化的化學(xué)用語中,正確的選項是()A.電解飽和食鹽水時,陽極的電極反響為2Cl--2e-Cl2↑B.氫氧燃料電池的負(fù)極反響:O2+2H2O+4e-4OH-C.粗銅精煉時,與電源正極相連的是純銅,電極反響為Cu-2e-Cu2+D.鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極反響:Fe-2e-Fe2+答案A解析在氫氧燃料電池的負(fù)極上反響的是氫氣;粗銅精煉時,純銅與電源的負(fù)極相連,電極反響為Cu2++2e-Cu;鋼鐵腐蝕的負(fù)極反響是Fe-2e-Fe2+。5.觀察以下幾個裝置示意圖,有關(guān)表達(dá)正確的選項是()①中陽極上析出紅色固體②的待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連③閉合電鍵后,外電路電子由a極流向b極④的離子交換膜允許陽離子、陰離子、水分子自由通過答案C解析裝置①中陽極上氯離子放電生成氯氣,故A錯誤;裝置②是電鍍裝置,待鍍鐵制品作陰極,應(yīng)與電源負(fù)極相連,故B錯誤;裝置③閉合電鍵后,a極是負(fù)極,因此外電路電子由a極流向b極,故C正確;裝置④的離子交換膜只允許陽離子、水分子自由通過,故D錯誤。6.某小組為研究電化學(xué)原理,設(shè)計右圖裝置,以下表達(dá)不正確的選項是()A.a和b不連接時,鐵片上會有金屬銅析出B.a和b用導(dǎo)線連接時,銅片上發(fā)生的反響為Cu2++2e-CuC.無論a和b是否連接,鐵片均會溶解,溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色D.a和b分別連接直流電源正、負(fù)極,電壓足夠大時,Cu2+向銅電極移動答案D7.金屬鎳有廣泛的用途,粗鎳中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì),用電解法制備高純度的鎳,以下表達(dá)正確的選項是()A.陽極發(fā)生復(fù)原反響,其電極反響式為Ni2++2e-NiB.電解過程中,陽極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量相等C.電解后,溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2+和Zn2+D.電解后,電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt答案D解析A項,陽極應(yīng)發(fā)生氧化反響。C項,根據(jù)金屬活動性順序和金屬陽離子的氧化強(qiáng)弱,陽極反響為Zn-2e-Zn2+、Fe-2e-Fe2+、Ni-2e-Ni2+,Cu、Pt在該條件下不失電子,陰極反響為Ni2++2e-Ni。比擬兩電極反響,因Zn、Fe、Ni的相對原子質(zhì)量不等,當(dāng)兩極通過相同的電量時,陽極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量不等。8.(2021天津卷)我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅—碘溴液流電池,其工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲存電解質(zhì)溶液,提高電池的容量。以下表達(dá)不正確的選項是()A.放電時,a電極反響為I2Br-+2e-2I-+Br-B.放電時,溶液中離子的數(shù)目增大C.充電時,b電極每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充電時,a電極接外電源負(fù)極答案D解析根據(jù)離子和電子的移動方向可知,a電極是正極,b電極是負(fù)極。放電時,負(fù)極電極反響為Zn-2e-Zn2+,正極電極反響為I2Br-+2e-2I-+Br-,顯然A、B正確;充電時,b電極電極反響為Zn2++2e---被氧化,C正確;充電時,陽極接電源正極,故D錯誤。9.(2021全國Ⅰ)支撐海港碼頭根底的鋼管樁,常用外加電流法進(jìn)行防腐,工作原理如下圖,其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。以下有關(guān)表述不正確的選項是()答案C解析外加電流法可使被保護(hù)的鋼管樁上無腐蝕電流,A項正確;通電后,高硅鑄鐵為惰性陽極,鋼管樁為陰極,外電路電子從陽極流向陰極,B項正確;由于高硅鑄鐵為惰性陽極,因此應(yīng)是海水中的OH-失電子,2H2O-4e-O2↑+4H+,因此陽極材料不被損耗,C項錯誤;用外加電流法進(jìn)行防腐時,應(yīng)依據(jù)環(huán)境條件變化調(diào)整電流大小。10.按以下圖裝置實驗,假設(shè)x軸表示流入陰極的電子的物質(zhì)的量,那么y軸可表示()①c(Ag+)②c(AgNO3)③a棒的質(zhì)量④b棒的質(zhì)量⑤溶液的pHA.①③B.③④C.①②④ D.①②⑤答案D解析該電解池中,隨著電解的進(jìn)行,c(Ag+)不變,c(AgNO3)不變,溶液的pH不變。因為陽極反響式為Ag-e-Ag+,陰極反響式為Ag++e-Ag,故b棒質(zhì)量減小,a棒質(zhì)量增大。11.(2021遼寧錦州模擬)肼(N2H4)暴露在空氣中容易爆炸,但是以其為燃料的燃料電池是一種理想的電池,具有容量大、能量轉(zhuǎn)化率高、產(chǎn)物無污染等特點,其工作原理如下圖,以下表達(dá)正確的選項是()A.電池工作時,正極附近的pH減小B.當(dāng)消耗1molO2時,有2molNa+由甲槽向乙槽遷移-+N2H4-4e-N2↑+4H2OD.假設(shè)去掉陽離子交換膜,電池也能正常工作答案C12.(2021江蘇南京高二月考)以下圖是半導(dǎo)體光電化學(xué)電池光解水制氫的反響原理示意圖。在光照下,電子由價帶躍遷到導(dǎo)帶后,然后流向?qū)﹄姌O。以下說法不正確的選項是()A.對電極的電極反響:2H++2e-H2↑D.整個過程中實現(xiàn)了太陽能→化學(xué)能→電能的轉(zhuǎn)化答案D解析由圖示分析可知在對電極上發(fā)生的反響是水電離出的氫離子得到電子生成氫氣,電極反響為2H++2e-H2↑,A說法正確;在光照下,電子由價帶躍遷到導(dǎo)帶后,然后流向?qū)﹄姌O,所以半導(dǎo)體電極為負(fù)極,發(fā)生氧化反響,B說法正確;陽離子向陰極移動,對電極為陰極,因此電解質(zhì)溶液中陽離子向?qū)﹄姌O移動,C說法正確;對圖示過程分析可以知道,該裝置是光能轉(zhuǎn)化為電能,電能再轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程,D說法錯誤。13.(2021全國Ⅲ)一種可充電鋰—空氣電池如下圖。當(dāng)電池放電時,O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)。以下說法正確的選項是()A.放電時,多孔碳材料電極為負(fù)極B.放電時,外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C.充電時,電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移D.充電時,電池總反響為Li2O2-x2Li+(1-x2)O2答案D解析放電時,該電池中鋰作負(fù)極,多孔碳材料作正極,A項錯誤;放電時,外電路電子由負(fù)極流向正極,即由鋰電極流向多孔碳材料電極,B項錯誤;充電時,鋰電極作陰極,多孔碳材料電極作陽極,電解質(zhì)溶液中Li+應(yīng)向鋰電極區(qū)移動,C項錯誤;充電反響與放電反響相反:Li2O2-x2Li+(1-x2)O2,D項正確。14.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6.0mol·L-1,用石墨作電極電解此溶液,當(dāng)通電一段時間后,兩極均收集到22.4L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),假定電解后溶液體積仍為500mL,以下說法正確的選項是(c(K+)為3mol·L-1B.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移4mol電子C.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.5molc(H+)為2mol·L-1答案B解析兩極都收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的22.4L氣體,說明陰極上發(fā)生的反響依次為:①Cu2++2e-Cu;②2H++2e-H2↑,陽極只生成O2:4OH--4e-O2↑+2H2O,n(H2)=n(O2)=1mol,那么n(e-)=4mol,B正確。根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒得,原溶液中n(Cu2+)=1mol,根據(jù)電荷守恒有n(K+)+n(Cu2+)×2=n(NO3-),所以n(K+)=1mol,c(K+)=2mol·L-1,A錯誤。根據(jù)Cu析出后,溶液中只有KNO3和HNO3,由電荷守恒可推出c(H+)=4mol·L-1。15.(2021山東濟(jì)南高二月考)霧霾中含有大量的污染物SO2、NO。工業(yè)上吸收工業(yè)尾氣中的SO2和NO,獲得Na2S2O3和NH4NO3產(chǎn)品的流程圖如下(Ce為鈰元素):以下說法錯誤的選項是()2S2O4中S元素的化合價為+3價Ⅱ消耗36g水生成4NA個H+(NA代表阿伏加德羅常數(shù))Ⅲ用甲烷燃料電池進(jìn)行電解,當(dāng)消耗24g甲烷時,理論上可再生10molCe4+Ⅳ獲得粗產(chǎn)品NH4NO3的實驗操作依次為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌等答案C解析根據(jù)化合物中元素正負(fù)化合價代數(shù)和等于0可知,Na2S2O4中硫元素的化合價為+3價,A正確;36g水的物質(zhì)的量是2mol,在裝置Ⅱ中發(fā)生反響NO+2H2O+3Ce4+3Ce3++NO3-+4H+,NO+H2O+Ce4+Ce3++NO2-+2H+,可見兩個反響都是消耗1molH2O,產(chǎn)生2molH+,那么反響消耗2molH2O,就產(chǎn)生4molH+,生成H+的數(shù)目等于4NA,B正確;24g甲烷的物質(zhì)的量為n(CH4)=24g16g·mol-1=1.5mol,在堿性甲烷燃料電池中,通入甲烷的電極為負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反響,電極反響為CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O,1molCH44完全反響轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為n(e-)=8×1.5mol=12mol,由于在同一閉合回路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等,所以當(dāng)消耗24g甲烷時,理論上可再生12molCe4+,C錯誤;由于NH4NO3二、非選擇題(此題共5小題,共40分)16.(6分)如圖是一個甲烷燃料電池工作時的示意圖,乙池中的兩個電極一個是石墨電極,一個是鐵電極,工作時,M、N兩個電極的質(zhì)量都不減少,請答復(fù)以下問題:(1)M電極的材料是,其電極名稱是,

N的電極反響式為,

乙池的總反響是,

通入甲烷的鉑電極的電極反響式為。

(2)在此過程中,乙池中某一電極析出金屬銀4.32g時,甲池中理論上消耗氧氣L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),假設(shè)此時乙池溶液的體積為400mL,那么乙池溶液的H+的濃度為。

答案(1)鐵陰極4OH--4e-O2↑+2H2O4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑CH4+10OH--8e-CO32-+7H2(2)0.2240.1mol·L-117.(8分)如圖裝置所示,C、D、E、F都是惰性電極,甲、乙中溶液的體積和濃度都相同(假設(shè)通電前后溶液體積不變),A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后,F極附近呈紅色。請答復(fù):(1)B極是電源的,一段時間后,甲中溶液顏色。

(2)假設(shè)甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時,對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為。

(3)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀,那么H應(yīng)是,電鍍液是溶液。

(4)假設(shè)將C電極換為鐵,其他裝置都不變,那么甲中發(fā)生的總反響的離子方程式為。

答案(1)負(fù)極變淺(2)1∶2∶2∶2(3)銅件AgNO3(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+解析(1)F極附近溶液呈紅色,說明F極是陰極,產(chǎn)生了NaOH,那么B極是電源的負(fù)極。(2)甲中,C極為陽極,陽極發(fā)生氧化反響:4OH--4e-2H2O+O2↑;D極為陰極,陰極發(fā)生復(fù)原反響:2Cu2++4e-2Cu。乙中,E極為陽極,電極反響為4Cl--4e-2Cl2↑,F極為陰極,電極反響為4H++4e-2H2↑。甲、乙串聯(lián),轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目相同,故C、D、E、F電極產(chǎn)生單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為n(O2)∶n(Cu)∶n(Cl2)∶n(H2)=1∶2∶2∶2。(3)H極與電源負(fù)極相連,H極為陰極,電鍍時,鍍件應(yīng)作陰極,即H應(yīng)該是鍍件,電鍍液可以是AgNO3溶液。(4)假設(shè)C電極為鐵,鐵為活性電極,陽極反響為Fe-2e-Fe2+,陰極反響為Cu2++2e-Cu,總反響為Fe+Cu2+Cu+Fe2+。18.(8分)金屬鉻和氫氣在工業(yè)上都有重要的用途。:鉻能與稀硫酸反響生成氫氣和硫酸亞鉻(CrSO4)。(1)銅和鉻構(gòu)成的原電池裝置如圖1所示,其中盛有稀硫酸的燒杯中出現(xiàn)的現(xiàn)象為。鹽橋中裝的是含飽和KCl溶液的瓊膠,以下關(guān)于該原電池的說法正確的選項是(填序號)。

A.鹽橋的作用是使整個裝置構(gòu)成通路并保持溶液呈電中性,但凡有鹽橋的原電池,鹽橋中均可以盛裝含飽和KCl溶液的瓊膠B.理論上溶解1molCr,鹽橋中將有2molCl-進(jìn)入左燒杯中,2molK+進(jìn)入右燒杯中+得電子發(fā)生氧化反響D.電子從鉻電極通過導(dǎo)線到銅電極,又通過鹽橋轉(zhuǎn)移到左燒杯中(2)銅和鉻構(gòu)成的另一原電池裝置如圖2所示,銅電極上不再有圖1裝置中銅電極上出現(xiàn)的現(xiàn)象,鉻電極上產(chǎn)生大量氣泡,且氣體遇空氣呈紅棕色。寫出該原電池正極的電極反響:。

(3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水,它們是工業(yè)廢水造成鉻污染的主要原因。要將Cr(Ⅵ)轉(zhuǎn)化為Cr(Ⅲ)常見的處理方法是電解法。將含Cr2O72-的廢水通入電解槽內(nèi),用鐵作陽極,在酸性環(huán)境中,參加適量的NaCl進(jìn)行電解,使陽極生成的Fe2+和Cr2O72-發(fā)生反響,其離子方程式為。陰極上Cr2O72-、H+、Fe答案(1)銅電極上有氣泡生成B(2)4H++NO3-+3e-NO↑+2H2O(3)Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2OCr2O72-+14H++6e-解析(1)根據(jù)題中信息可知在圖1裝置中,鉻失去電子生成Cr2+,氫離子在銅電極上得到電子生成氫氣,故現(xiàn)象為銅電極上有氣泡生成。假設(shè)原電池的鹽橋中盛裝的是含飽和氯化鉀溶液的瓊膠,且電解質(zhì)溶液中的溶質(zhì)是硝酸銀,那么電解過程中會生成氯化銀沉淀堵塞鹽橋使離子移動不暢,鹽橋中可換成含飽和KNO3溶液的瓊膠,故A項錯誤;由電子守恒可知,溶解1molCr轉(zhuǎn)移2mol電子,左燒杯中增加2mol正電荷,右燒杯中減少2mol正電荷,鹽橋中將有2molCl-進(jìn)入左燒杯中,2molK+進(jìn)入右燒杯中,故B項正確;在原電池反響中氫離子得到電子發(fā)生復(fù)原反響,故C項錯誤;導(dǎo)線中發(fā)生移動的是電子,電解質(zhì)溶液中發(fā)生移動的是離子,故電子無法通過鹽橋轉(zhuǎn)移到左燒杯中,故D項錯誤。(2)由實驗現(xiàn)象可知,在圖2裝置中鉻電極作正極,硝酸根離子在鉻電極上得到電子發(fā)生復(fù)原反響轉(zhuǎn)化為NO,所以正極電極反響為4H++NO3-+3e-NO↑+2H2O(3)根據(jù)題意可知,該溶液環(huán)境為酸性環(huán)境,那么Fe2+和Cr2O72-發(fā)生的反響為Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,Cr2O72-放電的陰極電極反響為Cr2O72-19.(8分)(2021全國Ⅲ)KIO3是一種重要的無機(jī)化合物,可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑。答復(fù)以下問題:(1)KIO3的化學(xué)名稱是。

(2)利用“KClO3氧化法〞制備KIO3工藝流程如以下圖所示:“酸化反響〞所得產(chǎn)物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2〞采用的方法是?！盀V液〞中的溶質(zhì)主要是?！罢{(diào)pH〞中發(fā)生反響的化學(xué)方程式為。

(3)KIO3也可采用“電解法〞制備,裝置如下圖。①寫出電解時陰極的電極反響式。

②電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為,其遷移方向是。

③與“電解法〞相比,“KClO3氧化法〞的主要缺乏之處有(寫出一點)。

答案(1)碘酸鉀(2)加熱KClKH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O(或HIO3+KOHKIO3+H2O)(3)①2H2O+2e-2OH-+H2↑②K+由a到b③產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境等解析(2)溫度升高氣體溶解度減小,Cl2被逐出;KH(IO3)2結(jié)晶析出,“濾液〞中溶質(zhì)主要是KCl;“調(diào)pH〞目的是生成KIO3,所以選用KOH溶液,發(fā)生反響的化學(xué)方程式為KH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O(或HIO3+KOHKIO3+H2O)。(3)①陰極區(qū)電解質(zhì)是KOH,被電解的是H2O:2H2O+2e-2OH-+H2↑;②電解時,陽離子向陰極區(qū)移動,故K+由a向b遷移;③“KClO3氧化法〞中產(chǎn)生有毒氣體Cl2,易污染環(huán)境。20.(10分)(2021福建廈門高二月考)(1)海水中有豐富的食鹽資源,工業(yè)上以粗食鹽水(含少量Ca2+、Mg2+雜質(zhì))、氨、石灰石等為原料可以制備Na2CO3,其流程如圖,請答復(fù)以下問題。①粗鹽精制過程中參加的沉淀劑是石灰乳和純堿,應(yīng)先加。

②上述流程中循環(huán)使用的物質(zhì)有。

③圖中制得的飽和食鹽水還可用于氯堿工業(yè),NaCl溶液的電解產(chǎn)物可用于生產(chǎn)鹽酸、漂白粉、氫氧化鈉等產(chǎn)品。工業(yè)上電解飽和食鹽水的離子方程式為。

④氨氣可用電解法合成,其原料轉(zhuǎn)化率大幅度提高,有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工業(yè)合成氨工藝。電解法合成氨的兩種原理及裝置如圖1和圖2所示。圖1中,a電極上通入的X為,圖2中,d電極上的電極反響為。

(2)我國科學(xué)家研發(fā)出利用太陽能從海水中提取金屬鋰的技術(shù),提取原理如圖3所示:圖3①金屬鋰在電極(填“A〞或“B〞)上生成。

②陽極能產(chǎn)生兩種氣體單質(zhì),電極反響是2Cl--2e-Cl2↑和。

③某種鋰離子二次電池的總反響為