第四章過關檢測(時間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。每小題只有一個正確選項)1.下列敘述中,正確的是()①電解池是將化學能轉變為電能的裝置②原電池是將電能轉變成化學能的裝置③金屬和石墨導電均為物理變化,電解質溶液導電是化學變化④不能自發進行的氧化還原反應,通過電解的原理有可能實現⑤電鍍過程相當于金屬的“遷移”,可視為物理變化A.①②③④ B.③④C.③④⑤ D.④解析:①應為電能轉變成化學能,②為化學能轉化為電能,⑤發生了化學變化。答案:B2.化學用語是學習化學的重要工具,下列用來表示物質變化的化學用語中,正確的是()A.電解飽和食鹽水時,陽極的電極反應為:2Cl--2e-Cl2↑B.氫氧燃料電池的負極反應:O2+2H2O+4e-4OH-C.粗銅精煉時,與電源正極相連的是純銅,電極反應為:Cu-2e-Cu2+D.鋼鐵發生電化學腐蝕的正極反應:Fe-2e-Fe2+解析:在氫氧燃料電池的負極上反應的是氫氣;粗銅精煉時,純銅與電源的負極相連,將銅在溶液中還原出來;鋼鐵腐蝕的負極反應是Fe-2e-Fe2+。答案:A3.觀看下列幾個裝置示意圖,有關敘述正確的是()A.裝置①中陽極上析出紅色固體B.裝置②的待鍍鐵制品應與電源正極相連C.裝置③閉合電鍵后,外電路電子由a極流向b極D.裝置④的離子交換膜允許陽離子、陰離子、水分子自由通過解析:裝置①中陽極上氯離子放電生成氯氣,故A錯;裝置②是電鍍裝置,待鍍鐵制品作陰極,應與電源負極相連,故B錯;裝置③閉合電鍵后,a極是負極,因此外電路電子由a極流向b極,故C對;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。答案:C4.某小組為爭辯電化學原理,設計如圖裝置,下列敘述不正確的是()A.a和b不連接時,鐵片上會有金屬銅析出B.a和b用導線連接時,銅片上發生的反應為:Cu2++2e-CuC.無論a和b是否連接,鐵片均會溶解,溶液均從藍色漸漸變成淺綠色D.a和b分別連接直流電源正、負極,電壓足夠大時,Cu2+向銅電極移動解析:a和b不連接時,鐵與CuSO4溶液發生反應:Fe+Cu2+Fe2++Cu,A項正確;a和b用導線連接時,組成了原電池,Fe為負極,Cu為正極,銅片上發生還原反應:Cu2++2e-Cu,鐵片上發生氧化反應:Fe-2e-Fe2+,B項正確;通過以上分析可知,無論a和b是否連接,均發生反應:Fe+Cu2+Fe2++Cu,故溶液均從藍色(Cu2+的顏色)漸漸變成淺綠色(Fe2+的顏色),C項正確;a和b分別連接直流電源正、負極時,構成電解池,銅片為陽極,鐵片為陰極,Cu2+應向陰極(鐵電極)移動,D項錯誤。答案:D5.金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量雜質Fe、Zn、Cu、Pt,可用電解法制備高純度的鎳(已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+),下列敘述正確的是()A.陽極發生還原反應,其電極反應:Ni2++2e-NiB.電解過程中,陽極質量的削減與陰極質量的增加相等C.電解后,溶液中存在的陽離子只有Fe2+和Zn2+D.電解后,電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt解析:A項,陽極發生氧化反應;B項,陰極只析出Ni,陽極Ni、Fe、Zn都溶解,所以陽極減小的質量與陰極增加的質量不相等。C項,溶液中還存在大量Ni2+及H+。D項,Cu、Pt不如Ni活潑,在陽極不放電,都在陽極泥中。答案:D6.天津是我國研發和生產鋰離子電池的重要基地。鋰離子電池正極材料是含鋰的二氧化鈷(LiCoO2),充電時LiCoO2中Li被氧化,Li+遷移并以原子形式嵌入電池負極材料碳(C6)中,以LiC6表示。電池反應為CoO2+LiC6LiCoO2+C6,下列說法正確的是()A.充電時,電池的負極反應為LiC6-e-Li++C6B.放電時,電池的正極反應為CoO2+Li++e-LiCoO2C.羧酸、醇等含活潑氫的有機物可用作鋰離子電池的電解質D.鋰離子電池的比能量(單位質量釋放的能量)低解析:A項,充電時,發生電解池反應,電池負極即為電解池陰極,發生還原反應Li++C6+e-LiC6;B項,放電時發生原電池反應,電池正極發生還原反應;C項,含活潑氫的有機物作電解質易得電子;D項,鋰相對原子質量小,其密度最小,所以鋰離子電池的比能量高。答案:B7.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(N)=6.0mol·L-1,用石墨作電極電解此溶液,當通電一段時間后,兩極均收集到22.4L氣體(標準狀況),假定電解后溶液體積仍為500mL,下列說法正確的是()A.原混合溶液中c(K+)為2mol·L-1B.上述電解過程中共轉移2mol電子C.電解得到的Cu的物質的量為0.5molD.電解后溶液中c(H+)為2mol·L-1解析:兩極都收集到22.4L氣體,說明陰極上發生的反應依次為:①Cu2++2e-Cu;②2H++2e-H2↑,陽極只生成O2:4OH--4e-O2↑+2H2O,n(H2)=n(O2)=1mol?n(e-)=4mol,B不正確。依據電子轉移守恒得:n(Cu2+)=1mol,依據電荷守恒有n(K+)+n(Cu2+)×2=n(N),所以n(K+)=1mol?c(K+)=2mol·L-1。A正確。依據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。答案:A8.某愛好小組設計如右微型試驗裝置。試驗時,先斷開K2,閉合K1,兩極均有氣泡產生:一段時間后,斷開K1,閉合K2,發覺電流表A指針偏轉。下列有關描述正確的是()A.斷開K2,閉合K1時,總反應的離子方程式為:2H++2Cl-Cl2↑+H2↑B.斷開K2,閉合K1時,石墨電極四周溶液變紅C.斷開K1,閉合K2時,銅電極上的電極反應為:Cl2+2e-2Cl-D.斷開K1,閉合K2時,石墨電極作正極解析:由題意知,斷開K2,閉合K1時,兩極均有氣泡產生,則說明銅電極沒有參與反應,則銅電極肯定作陰極,石墨電極作陽極,所以總反應的離子方程式應為:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-,銅電極四周溶液變紅,故A、B項均錯誤;斷開K1,閉合K2時,氯氣在石墨電極上得到電子生成Cl-,氫氣在銅電極上失去電子生成氫離子,所以此時石墨電極作正極,銅電極作負極,故C項錯誤,D項正確。答案:D二、填空題(本題共4小題,共52分)9.(10分)人工腎臟可接受間接電化學方法除去代謝產物中的尿素,原理如下圖所示。(1)電源的負極為(填“A”或“B”)。

(2)陽極室中發生的反應依次為、。

(3)電解結束后,陰極室溶液的pH與電解前相比將;若兩極共收集到氣體13.44L(標準狀況),則除去的尿素為g(忽視氣體的溶解)。

解析:依據電解池中陰離子在陽極放電和陽離子在陰極放電的規律和本題圖中的電極產物H2和Cl2可以推斷出A為電源的正極,B為電源的負極,故陽極室中發生的反應依次為:2Cl--2e-Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl;(3)陰極反應為:6H2O+6e-6OH-+3H2↑(或6H++6e-3H2↑)陽極反應為:6Cl--6e-3Cl2↑CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl依據上述反應可以看出在陰、陽極上產生的OH-、H+的數目相等,陽極室中反應產生的H+通過質子交換膜進入陰極室與OH-恰好反應生成水,所以陰極室中電解前后溶液的pH不變;由上述反應可以看出,轉移6mole-時,陰極產生3molH2,陽極產生1molN2和1molCO2,故電解收集到的13.44L氣體中V(N2)=V(CO2)==2.688L,即n(N2)=n(CO2)=0.12mol。依據方程式CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl可知生成0.12molN2所消耗的CO(NH2)2的物質的量也為0.12mol,其質量為:m[CO(NH2)2]=0.12mol×60g·mol-1=7.2g。答案:(1)B(2)6Cl--6e-3Cl2↑CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl(3)不變7.210.(16分)如圖是一個用鉑絲作電極,電解稀的MgSO4溶液的裝置,電解液中加有中性紅指示劑,此時溶液呈紅色。(指示劑的pH變色范圍:6.8~8.0,酸色—紅色,堿色—黃色)回答下列問題:(1)下列關于電解過程中電極四周溶液顏色變化的敘述正確的是(填編號);

①A管溶液由紅變黃②B管溶液由紅變黃③A管溶液不變色④B管溶液不變色(2)寫出A管中發生的反應:;

(3)寫出B管中發生的反應:;

(4)檢驗a管中氣體的方法是;

(5)檢驗b管中氣體的方法是;

(6)電解一段時間后,切斷電源,將電解液倒入燒杯內觀看到的現象是。

解析:由裝置圖可知A為電解池的陰極,電極反應為:4H++4e-2H2↑;B為電解池的陽極,電極反應為:4OH--4e-2H2O+O2↑。依據放電狀況可知A極由于H+放電四周顯堿性,指示劑應顯黃色,同時還會發生反應Mg2++2OH-Mg(OH)2↓;B極由于OH-放電四周顯酸性,指示劑仍顯本身的顏色紅色。在檢驗H2時利用其可燃性,檢驗O2時利用其能使帶火星的木條復燃的性質進行檢驗。由于該電解池實質是電解水,所以將電解液倒入燒杯后,整個溶液呈中性,故指示劑變紅,Mg(OH)2沉淀會消逝。答案:(1)①④(2)2H++2e-H2↑、Mg2++2OH-Mg(OH)2↓(3)4OH--4e-2H2O+O2↑(4)用拇指按住管口,取出試管,靠近火焰,放開拇指,有爆鳴聲,管口有藍色火焰(5)用拇指按住管口,取出試管,放開拇指,將帶有火星的木條伸入試管內,木條復燃(6)溶液呈紅色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)11.(12分)有甲、乙兩位同學均想利用原電池反應檢測金屬的活動性挨次,兩人均使用鎂片與鋁片作電極,但甲同學將電極放入6mol·L-1H2SO4溶液中,乙同學將電極放入6mol·L-1的NaOH溶液中,如圖所示。請回答:(1)寫出甲池中正極的電極反應式:。

(2)寫出乙池中負極的電極反應式和總反應的離子方程式:負極,總反應的離子方程式為。

(3)假如甲、乙同學均認為“構成原電池的電極材料假如都是金屬,則構成負極材料的金屬應比構成正極材料的金屬活潑”,則甲會推斷出活動性更強,而乙會推斷出活動性更強(填寫元素符號)。

(4)由此試驗,可得到如下哪些正確結論?(填寫字母序號)。

a.利用原電池反應推斷金屬活動性挨次時應留意選擇合適的介質b.鎂的金屬性不肯定比鋁的金屬性強c.該試驗說明金屬活動性挨次已過時,已沒有有用價值d.該試驗說明化學爭辯對象簡單,反應受條件影響較大,因此應具體問題具體分析(5)上述試驗也反過來證明白“直接利用金屬活動性挨次推斷原電池中的正負極”,這種做法(填“牢靠”或“不行靠”)。

解析:原電池的負極是相對活潑的金屬,因金屬活動性挨次的排列是在一般酸中的反應挨次。那么,當溶液改為NaOH溶液時,由于Mg不反應,而Al能跟NaOH溶液反應,在這種狀況下,對于NaOH溶液而言,Al比Mg活潑,在該裝置中鋁作負極。因此,推斷原電池正負極時,應考慮到對應介質,誰更易跟電解質溶液反應,誰就作負極。答案:(1)2H++2e-H2↑(2)Al+4OH--3e-Al+2H2O2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑(3)MgAl(4)a、d(5)不行靠12.(14分)現需設計一套試驗裝置來電解飽和食鹽水,并測量電解產生的氫氣的體積(約6mL)和檢驗氯氣的氧化性(不應將多余的氯氣排入空氣中)。(1)試從下圖中選用幾種必要的儀器,連成一整套裝置,各種儀器接口的連接挨次(填編號)是:A接,B接。

(2)鐵棒接直流電源的極;碳棒上發生的電極反應為。

(3)能說明氯氣具有氧化性的試驗現象是。

(4)假定裝入的飽和食鹽水為50mL(電解前后溶液體積變化可忽視),當測得的氫氣為5.6mL時,溶液的pH為