3.4《化学反应与电能》章节基础测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1.下列关于金属腐蚀的说法正确的是( )
A.金属在潮湿的空气中腐蚀的实质是M+nH2O M(OH)n+H2↑
B.金属的化学腐蚀的实质是M-ne- Mn+,该过程有电流产生
C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行
D.在潮湿的中性环境中,金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
2.港珠澳大桥设计寿命120年,对桥体钢构件用多种方法防腐。下列分析错误的是( )
A.防腐原理主要是避免发生反应:2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2
B.钢构件表面喷涂环氧树脂涂层,是为了隔绝空气、水等,防止形成原电池
C.采用外加电流法需直接在钢构件上绑上锌块
D.钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀
3.我国科学家成功研制出新型铝—石墨烯(Cn)可充电电池,电解质为阳离子(EMIM+)与阴离子(AlC)组成的离子液体,该电池放电过程如图所示。下列说法错误的是( )
A.放电时电路中每转移1 mol电子,有1 mol Cn(AlCl4)被还原
B.放电时正极的反应为Cn+AlC-e- Cn(AlCl4)
C.充电时石墨烯与电源的正极相连
D.充电时的总反应为3Cn+4Al2C Al+4AlC+3Cn(AlCl4)
4.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,即保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体具有吸附作用,可吸附水中的污物而使其沉淀下来,起到净水的作用,其原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.石墨电极上发生氧化反应
B.通甲烷的电极反应为CH4+4C-8e- 5CO2+2H2O
C.通空气的电极反应为O2+4e- 2O2-
D.甲烷燃料电池中C向通空气的一极移动
5.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为CH3CH2OH-4e-+H2O CH3COOH+4H+。下列有关说法正确的是( )
A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动
B.若有0.4 mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48 L氧气
C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH+O2 CH3COOH+H2O
D.正极上发生的反应为O2+4e-+2H2O 4OH-
6.结合图Ⅰ、Ⅱ判断,下列叙述正确的是( )
A.Ⅰ和Ⅱ中正极材料均未被腐蚀
B.Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe-2e- Fe2+
C.Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2+2H2O+4e- 4OH-
D.Ⅰ和Ⅱ电解质溶液中的阳离子均向负极作定向移动
7.下列设备工作时,把化学能转化为电能的是( )
A.硅太阳能电池 B.燃气灶 C.太阳能集热器 D.锂离子电池
8.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.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-
B.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应为Fe-2e- Fe2+
C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应为Cu-2e- Cu2+
D.铅酸蓄电池充电时,标“+”的接线柱连电源的正极,电极反应为PbSO4-2e-+2H2O PbO2+4H++S
9.诺贝尔化学奖颁给在锂离子电池发展史上作出杰出贡献的三位科学家。某锂离子电池放电时电池的总反应可以表示为Li1-xCoO2+LixC6 LiCoO2+C6。下列说法不正确的是( )
A.放电时Li+由电池的负极向正极移动
B.放电时,正极的电极反应为LixC6-6e- xLi++C6
C.充电时阳极的电极反应为LiCoO2-xe- Li1-xCoO2+xLi+
D.在整个充放电过程中,至少存在三种形式的能量转化
10.下列关于各装置图的叙述不正确的是( )
A.用图①装置实现铁上镀铜,a极为铜,电解质溶液可以是CuSO4溶液
B.图②装置盐桥中的Cl-移向右烧杯
C.图③装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护
D.图④两个装置中通过导线的电子数相同时,消耗负极材料的物质的量不同
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
11.工业上可利用如图所示电解装置吸收和转化SO2(A、B均为惰性电极),下列说法正确的是( )
A.B极为电解池的阴极
B.B极区吸收5 mol SO2,则A极区生成2.5 mol S2
C.B极区电解液为稀硫酸,电解一段时间后硫酸浓度增大
D.A极的电极反应为2S-2e-+4H+ S2+2H2O
12.如图所示装置中,X是铁,Y是石墨电极,a是硫酸钠溶液,实验开始前,在U形管的两边同时各滴入几滴酚酞试液,下列叙述正确的是( )
A.闭合K1,断开K2,X极放出H2
B.闭合K1,断开K2,Y极为阳极
C.闭合K2,断开K1,Y极的电极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-
D.闭合K2,断开K1,工作一段时间后,X电极附近显红色
13.如图所示,甲池的总反应为N2H4+O2 N2+2H2O,下列关于该电池工作时的说法正确的是( )
A.该装置工作时,Ag电极上有气体生成
B.甲池中负极反应为N2H4-4e- N2+4H+
C.甲池和乙池中的溶液的pH均减小
D.当甲池中消耗0.1 mol N2H4时,乙池中理论上最多产生6.4 g固体
14.NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂,工业上可采用电解法制备,工作原理如图所示。下列叙述正确的是( )
A.若直流电源为铅酸蓄电池,则b极为PbO2
B.阳极反应为ClO2+e- Cl
C.交换膜左侧NaOH的物质的量不变,气体X为Cl2
D.制备18.1 g NaClO2时理论上有0.2 mol Na+由交换膜左侧向右侧迁移
15.用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl-、Br-、Na+、Mg2+)的装置如图(a、b为石墨电极)所示,下列说法正确的是( )
A.电池工作时,正极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-
B.电解时,电子流动路径:负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极
C.试管中NaOH溶液可以用饱和食盐水替代
D.忽略能量损耗,当电池中消耗2.24 L(标准状况)H2时,b极会产生0.1 mol气体
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(8分)在如图所示的装置中,试管A、B中的电极为多孔的惰性电极;C、D为两个铂夹,夹在被Na2SO4溶液浸湿的滤纸条上,滤纸条的中部滴有一滴KMnO4液滴;电源有a、b两极。若在A、B中充满0.01 mol/L的KOH溶液后倒立于装有同浓度的KOH溶液的水槽中,断开K1,闭合K2、K3,通直流电,实验现象如图所示:
回答下列问题:
(1)断开K1,闭合K2、K3,通直流电,试管B中产生的气体为 (填化学式)。
(2)在Na2SO4溶液浸湿的滤纸条中部的KMnO4液滴处现象为 。
(3)断开K1,闭合K2、K3,通直流电较长一段时间后,KOH溶液的浓度
(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)电解一段时间后,A、B中均有气体包围电极。此时切断K2、K3,闭合K1,检流计有指数,此时该装置A试管中电极上发生的反应为 。
17.(12分)Ⅰ.氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
回答下列问题:
(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式: 。
(2)离子交换膜的作用为 、 。
(3)精制饱和食盐水从图中 位置补充,氢氧化钠溶液从图中
位置流出。(选填“a”“b”“c”或“d”)
Ⅱ.KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2,还生成CO2和KHSO4等物质。写出该反应的化学方程式: 。
18.(14分)如图所示,X是一种生活中常见的金属元素,A、B、C、D为石墨电极,E、F分别为短周期相邻两种活泼金属中的一种,且E能与NaOH溶液反应。按图示接通线路,反应一段时间(实验中所有溶液均足量)。
(1)甲池是 (填“原电池”或“电解池”,下同)装置;乙池是
装置。
(2)D极为 (填“阴极”或“阳极”)。
(3)烧杯中溶液会变蓝的是 (填“a”或“b”);C极上的电极反应为 。
(4)F极上的电极反应为 。
(5)当电路中通过0.02 mol电子时,B电极上沉积0.64 g 金属X,则X为 (填元素符号),甲池中发生反应的化学方程式为 。
19.(12分)某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。按照实验步骤依次回答下列问题:
(1)铜为 极,导线中电子流向为 (用a、b表示)。
(2)若装置中铜电极的质量增加3.2 g,则导线中转移电子的数目为
(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(3)装置的盐桥中除添加琼脂外,还要添加KCl的饱和溶液,电池工作时,对盐桥中的K+、Cl-的移动方向的表述正确的是 。
A.盐桥中的K+向右侧烧杯移动、Cl-向左侧烧杯移动
B.盐桥中的K+向左侧烧杯移动、Cl-向右侧烧杯移动
C.盐桥中的K+、Cl-几乎都不移动
(4)若将反应2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+设计成原电池,其正极反应是 。
(5)设计一个电化学装置,实现反应:Cu+H2SO4(稀) CuSO4+H2↑,请在下面方框内画出这个电化学装置图。
20.(14分)能源的开发和利用是一个世界性的话题,充分利用能量、开发新能源为人类服务是广大科技工作者不懈努力的目标。
(1)如图所示,Fe-Cu-CuSO4组成原电池:Cu电极是 (填“正”或“负”)极,其电极反应为 ;电子由 (填“Fe”或“Cu”)极流出。
(2)利用(1)中图的电极和电解质溶液,在增加电源后可以实现电能转化为化学能,Fe接入电源负极,Cu接入电源正极,电解过程中电极质量增加的是 (填“Fe”或“Cu”),Fe的腐蚀速度比正常在空气中的腐蚀速度 (填“快”或“慢”),溶液中c(Cu2+) (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)利用氢气与氧气的燃烧反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,作为燃料电池的反应原理,填充H2的电极是
(填“正”或“负”)极;当有11.2 L(折算成标准状况下的体积)H2完全燃烧,会放出 kJ热量;如果2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH=-a kJ·mol-1,则a 571.6(填“>”“<”或“=”)。
参考答案：
1-5DCBBC
6-10ADDBB
11.C
12.D
13.C
14.AC
15.D
16.
(1)H2
(2)紫色向D极方向移动
(3)变大
(4)O2+2H2O+4e- 4OH-
17.
Ⅰ.(1)2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑
(2)防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢氧化钠反应而使产品不纯 防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢气遇火反应而引发安全事故
(3)a d
Ⅱ.2KClO3+H2C2O4+2H2SO4 2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+2H2O
18.
(1)电解池 原电池
(2)阴极
(3)a 2Cl--2e- Cl2↑
(4)2H2O+2e- 2OH-+H2↑
(5)Cu 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4
19.
(1)正 a→b
(2)0.1NA
(3)A
(4)Fe3++e- Fe2+
(5)
20.
(1)正 Cu2++2e- Cu Fe
(2)Fe 慢 不变
(3)负 142.9 <
