人教版 (2019)第四章 化学反应与电能本单元综合与测试精练

这是一份人教版 (2019)第四章 化学反应与电能本单元综合与测试精练，共9页。试卷主要包含了关于下列装置的叙述中正确的是等内容，欢迎下载使用。

1．对下列各溶液进行电解，通电一段时间后，溶液颜色不会发生显著改变的是( )
A．以铜为电极，电解1 ml·L－1 H2SO4溶液 []2#02\2版新教材%教&辅备课资源[~]
B．以石墨为电极，电解1 ml·L－1 KBr溶液(阴、阳两极之间用阳离子交换膜隔开)
C．以石墨为电极，电解含酚酞的饱和食盐水 []版权^归教辅~公#司@[*]
D．以铜为电极，电解CuSO4溶液 [][\]《状元桥@》&教辅资源^[#勿上传]~]
答案 D
解析 铜作阳极，铜失电子生成铜离子，使溶液呈蓝色，溶液颜色发生变化，A项不符合题意；以石墨为电极，电解溴化钾溶液过程中生成溴单质，溴溶于水，溶液呈橙色，溶液颜色发生变化，B项不符合题意；以石墨为电极，电解含酚酞的饱和食盐水，阴极上氢离子得到电子生成氢气，附近溶液中氢氧根离子浓度增大，遇到酚酞，溶液变红，溶液颜色发生变化，C项不符合题意；以铜为电极，电解CuSO4溶液，铜作阳极，铜失电子生成铜离子，阴极铜离子得电子生成铜单质，相当于电镀，溶液浓度不变，颜色不变，D项符合题意。
2．关于下列装置的叙述中正确的是( )
[]版~权归教@%辅#&公司[]
A．用此装置给铁镀铜，镀件应放在b电极
B．用此装置给铁镀铜，反应一段时间后溶液中铜离子浓度基本不变
C．用此装置电解精炼铜，反应一段时间后溶液中铜离子浓度基本不变
D．用此装置电解精炼铜，粗铜应放在a电极
答案 B []版权@归#教辅公&司%[\]
解析 用此装置给铁镀铜，镀件应放在阴极，即a电极，A项错误；电解精炼铜，阳极为粗铜，除Cu失电子外，还有其他金属失电子进入溶液，如Fe－2e－===Fe2＋，Cu－2e－===Cu2＋，阴极Cu2＋＋2e－===Cu，反应一段时间后溶液中铜离子浓度减小，C项错误；用此装置电解精炼铜，粗铜应放在阳极，即b电极，D项错误。
3．用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极增重a g时，在阳极上产生了b L气体(标况)，则M的相对分子质量为( ) []202%2版@新教材教辅备&课资源[~*]
A.eq \f(22.4ax,b) B．eq \f(11.4ax,b) []2022版新教材教辅^备课资源#%~[@]
C.eq \f(5.6ax,b) D．eq \f(2.5ax,b) []@版^权归教辅\公司[*#]
答案 C []2022版~新教#&材教辅备@课资源[^]
解析 设M的相对原子质量为R，电解时，电池反应方程式为：
4M(NO3)x＋2xH2Oeq \(=====,\s\up7(电解))4M ＋ xO2↑ ＋ 4xHNO3
4R g 22.4x L
a g b L
解得R＝eq \f(5.6ax,b)。
4．以惰性电极电解CuSO4溶液，若阳极上产生气体的物质的量为0.010 0 ml，则阴极上析出铜的质量为( )
A．0.64 g B．1.28 g
C．2.56 g D．5.12 g
答案 B
解析 2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu ＋ O2↑ ＋ 2H2SO4
0.020 0 ml 0.010 0 ml
m(Cu)＝0.020 0 ml×64 g·ml－1＝1.28 g。
5．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是( ) []%版#*权^归教辅@公司[]
A．通电后，Ag＋向阳极移动
B．银片与电源负极相连
C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag
D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
答案 C
解析 铜牌表面电镀一层银属于电镀池。镀层金属Ag作阳极，与电源正极相连，镀件铜牌作阴极，与电源的负极相连。通电后，Ag＋向阴极移动，A、B项错误；当电镀一段时间后，将电源反接，因为铜的金属性比银强，所以先放电变成离子，D项错误。 []&2~022版新#教材教^辅%备课资源[]
6．现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。下列说法中正确的是( ) [][*@\]《&状\元桥》教辅资^源[勿上传]]
A．b是阳离子交换膜，允许Na＋通过
B．从A口出来的是NaOH溶液
C．阴极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D．Na2SO4溶液从G口加入
答案 A
解析 在阳极室一侧放置阳离子交换膜，只允许通过阳离子，A项正确；A为阳极，其上氢氧根离子放电产生氧气，同时生成氢离子，则阳极附近生成硫酸，从A口出来的是H2SO4溶液，B项错误；阴极是氢离子放电，发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C项错误；NaOH在阴极附近生成，则Na2SO4溶液从F口加入，D项错误。 [][*&\]《状元^桥》教辅资%源\[勿上传]]
7．用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0.1 ml Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的状态(不考虑二氧化碳的溶解)，则电解过程中阳极产生气体的体积(标准状况)为( )
A．3.36 L B．4.48 L
C．6.72 L D．2.24 L
答案 A
解析 电解CuSO4溶液可得到H2SO4，碱式碳酸铜和硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，所以加入0.1 ml碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]相当于加入0.2 ml CuO、0.1 ml H2O，电解过程分为两个阶段，第一个阶段阳极生成O2，阴极生成Cu，加入0.2 ml CuO可恢复原状，第二阶段阳极生成O2，阴极生成H2，加入0.1 ml H2O可恢复原状；根据氧原子守恒可知阳极生成O2的物质的量为eq \f(0.2 ml＋0.1 ml,2)＝0.15 ml，标准状况下体积为0.15 ml×22.4 L·ml－1＝3.36 L，故选A项。
8．研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2－CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法不正确的是( )
A．由TiO2制得1 ml金属Ti，理论上外电路转移4 ml电子
B．阳极的电极反应式为2O2－－4e－===O2↑
C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量不会减少
D．装置中石墨电极材料需要定期更换 []%版@权归教辅公&司~[\]
答案 B
解析 由题图知，阳极上电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，阴极上电极反应式为2Ca2＋＋4e－===2Ca，钙还原二氧化钛反应方程式为2Ca＋TiO2eq \(=====,\s\up7(一定条件))Ti＋2CaO。由TiO2制得1 ml金属Ti，理论上外电路转移4 ml电子，A项正确；阳极上电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，B项错误；2Ca＋TiO2eq \(=====,\s\up7(一定条件))Ti＋2CaO，所以CaO质量不会减少，C项正确；阳极上C不断被消耗，装置中石墨电极材料需要定期更换，D项正确。 []%版^*&权归教辅公司[~]
9．某研究性学习小组将下列装置按如图方式连接，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答下列问题： [][~\]《状@元桥%》教辅资*源[勿上传#]]
(1)电源A极的名称是____。
(2)甲装置中电解反应的总化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)如果收集乙装置中产生的气体，那么两种气体的体积比是____。 []版#权归教@辅&公^司~[]
(4)欲用丙装置给铜镀银，G应该是__(填“铜”或“银”)，电镀液的主要成分是____(填化学式)。 []202*2版新教\&材%教辅备~课资源[]
(5)装置丁中的现象是____________________________________________。
解析 (1)这是一个串联电解装置，乙中F极出现红色，说明在F极放出H2，生成NaOH，F为阴极，B为负极，A为正极。(2)甲池电解CuSO4溶液：2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。(3)乙池电解NaCl溶液：2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，V(Cl2)∶V(H2)＝1∶1。(4)丙装置是给铜镀银，银应为阳极，铜为阴极，故G为银，电镀液为AgNO3溶液。(5)丁装置是胶体的电泳，Fe(OH)3胶体胶粒带正电荷，通电后向阴极移动，阴极区颜色变深。 []2022#\版新教材教辅*备&课~资源[]
答案 (1)正极 (2)2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4 (3)1∶1 (4)银 AgNO3 (5)Y极附近红褐色变深
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10．用惰性电极电解100 mL 4 ml·L－1 Cu(NO3)2溶液，一段时间后在阳极收集到标准状况下气体1.12 L。停止电解，向电解后的溶液中加入足量的铁粉，充分反应后溶液中的Fe2＋浓度为(设溶液的体积不变)( )
A．0.75 ml·L－1 B．3 ml·L－1
C．4 ml·L－1 D．3.75 ml·L－1
答案 D
解析 阳极收集到标准状况下1.12 L(即0.05 ml)O2，由关系式O2～2Cu2＋～4H＋可知消耗了0.1 ml Cu2＋、生成了0.2 ml H＋，即停止电解时，溶液组成为“0.3 ml Cu(NO3)2＋0.2 ml HNO3”。由3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O和Fe＋Cu(NO3)2===Fe(NO3)2＋Cu可知加入足量铁粉，将生成eq \f(0.2×3,8)＋0.3 ml＝0.375 ml Fe2＋，c(Fe2＋)＝3.75 ml/L，D项符合题意。 []#&%版@权归*教辅公司[]
11．利用电解技术，以氯化氢为原料回收氯气的过程如图所示，下列说法不正确的是( )
A．H＋由阳极区向阴极区迁移
B．阳极电极反应：2HCl＋2e－===Cl2＋2H＋ []*[\#]《状元桥》教辅资&源[^勿上传~]]
C．阴极电极反应：Fe3＋＋e－===Fe2＋
D．阴极区发生的反应：4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
答案 B
解析 在电源的右侧，HCl(g)→Cl2(g)，该过程是失电子的过程，故该侧为阳极，电极反应为2HCl－2e－===2H＋＋Cl2，电源的左侧为阴极，电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋；此外，根据物质的循环，还可以推出阴极区域还会进行反应4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。故选B项。
12．用电解法制备高纯金属铬和硫酸的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．b为直流电源的负极
B．A膜是阳离子交换膜，B膜是阴离子交换膜
C．阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ []2022版%&*新教^材教辅备课@资源[]
D．若有1 ml离子通过A膜，理论上阳极生成0.5 ml气体
答案 D
解析 该装置制备高纯金属Cr和硫酸，左池中Cr电极上Cr3＋得电子发生还原反应，则Cr棒为阴极，连接阴极的电极a为电源的负极，b为电源的正极，A项错误；左池中Cr电极上Cr3＋得电子发生还原反应，阴极反应式为Cr3＋＋3e－===Cr，为维持溶液电中性，SOeq \\al(2－,4)要通过A膜进入中间区域；石墨电极电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，附近H＋浓度增大，为维持溶液电中性，H＋不断通过B膜进入中间区域，所以A膜是阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜，B、C项错误；若有1 ml离子通过A膜，由于SOeq \\al(2－,4)带有2个单位负电荷，则电路中会转移2 ml电子，根据电荷守恒可知理论上阳极石墨上会产生0.5 ml O2，D项正确。
13．电－Fentn法是用于水体里有机污染物降解的高级氧化技术，其反应原理如图所示，其中电解产生的H2O2与Fe2＋发生Fentn反应，Fe2＋＋H2O2===Fe3＋＋OH－＋·OH，生成的羟基自由基(·OH)能氧化降解有机污染物。下列说法正确的是( )
A．电解池左边电极的电势比右边电极的电势高
B．电解池中只有O2和Fe3＋发生还原反应
C．消耗1 ml O2，电解池中产生4 ml·OH []版*~#权\归教辅&公司[]
D．电解池工作时，右边电极附近溶液的pH增大
答案 C
解析 电解池左边电极上Fe3＋得电子生成Fe2＋，O2得电子生成H2O2，作阴极，其电势比右边电极的电势低，A项错误；O2、Fe3＋在阴极上得电子发生还原反应，H2O2与Fe2＋反应时，H2O2得电子发生还原反应，B项错误；1 ml O2转化为1 ml H2O2时转移2 ml e－，同时1 ml Fe3＋转化为1 ml Fe2＋转移1 ml e－，由Fe2＋＋H2O2===Fe3＋＋OH－＋·OH可知，1 ml O2～1 ml H2O2～3 ml e－～1 ml·OH，阳极反应式为H2O－e－===·OH＋H＋，转移了3 ml e－时，在阳极上生成3 ml·OH，因此消耗1 ml O2，电解池中共产生4 ml·OH，C项正确；电解池工作时，右边电极上水失电子生成羟基和氢离子，其电极反应式为H2O－e－===·OH＋H＋，附近溶液的pH减小，D项错误。
14．工业上处理含Cr2Oeq \\al(2－,7)的酸性工业废水常用以下方法：①往工业废水里加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe作电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答：
(1)电解时的电极反应：阳极_______________，阴极_________________。
(2)Cr2Oeq \\al(2－,7)转变成Cr3＋的离子反应方程式为___________________________。 [][@*\]《状元桥》教辅#资&源[勿上~传]]
(3)电解过程中Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀是怎么产生的？
_______________________________________________________________。
(4)能否用Cu电极来代替Fe电极？____(填“能”或“不能”)，理由是_________________________________________________________________。
解析 (1)首先应考虑溶液中阴、阳离子在外电场作用下的定向迁移；然后再考虑阴、阳两极按放电顺序可能发生的电极反应。阴极2H＋＋2e－===H2↑，阳极Fe－2e－===Fe2＋。(2)产生的Fe2＋在向阴极迁移的过程中与向阳极迁移的Cr2Oeq \\al(2－,7)相遇，发生氧化还原反应6Fe2＋＋Cr2Oeq \\al(2－,7)＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，使Cr2Oeq \\al(2－,7)转化为Cr3＋，同时Fe2＋也转化为Fe3＋。(3)在以上电解的阴极反应及Fe2＋与Cr2Oeq \\al(2－,7)的氧化还原反应中都消耗了大量的H＋，溶液的pH不断变大，有利于Fe3＋、Cr3＋生成相应的Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀。(4)若将Fe电极改为Cu电极，则由于产生的Cu2＋不具有还原性，不能将Cr2Oeq \\al(2－,7)转化为毒性较低的Cr3＋，故不能代替。
答案 (1)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
(2)6Fe2＋＋Cr2Oeq \\al(2－,7)＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O (3)在阴极反应及Cr2Oeq \\al(2－,7)与Fe2＋反应的过程中，消耗了大量的H＋，使溶液pH上升，促使Fe3＋、Cr3＋水解并最终转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀 (4)不能 因为阳极产生的Cu2＋不具有还原性，不能使Cr2Oeq \\al(2－,7)还原到低价
考点
题号
基础过关
能力提升
1.电解原理的应用
1,2,5,6
10,11,12,13,14
2.电解相关计算
3,4,7
3.综合应用
8,9