安徽省舒城晓天中学2011-2012学年高二化学下学期质量测试(4)试题(含解析)新人教版.doc

安徽省2011-2012学年高二下学期质量测试（4）化学试题
选修4金属的电化学腐蚀与防护测试与解析
一、选择题(本题包括16小题，每题3分，共48分；每小题只有一个选项符合题意)
1．铜片和锌片用导线连接后插入稀H2SO4中，锌片是(　　)
A．阴极　　　　　　　　　　　 B．正极
C．阳极 D．负极
解析：　原电池的两极分别命名为正极、负极。铜片和锌片用导线连接后插入稀H2SO4中形成了原电池，其中锌失去电子做原电池的负极。
答案：　D
2．在理论上可设计成原电池的化学反应是(　　)
A．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＞0
B．Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)===BaCl2(aq)＋
2NH3·H2O(l)＋8H2O(l)　ΔH＞0
C．CaC2(s)＋2H2O(l)―→Ca(OH)2(s)＋C2H2(g)　ΔH＜0
D．CH4(g)＋2O2(g)―→CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＜0
解析：　设计成原电池需要有自发进行的氧化还原反应，满足条件的有A、D。但A次为吸热反应，不能将化学能转化为其他能量放出。故选D。
答案：　D
3．关于原电池的叙述正确的是(　　)
A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同金属
B．原电池是把化学能转变为电能的装置
C．在铅、银和盐酸构成的原电池工作时，铅板上有5.18 g铅溶解，正极上就有1 120 mL(标准状况)气体析出
D．原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应
解析：　A．原电池的正负极材料不一定都是金属，也可以是能导电的非金属单质如石墨或某些氧化物(如PbO2)；C.Pb、Ag做电极构成原电池工作时，铅做负极，当5.18 g铅溶解时，电子转移为×2＝0.05 mol，在正极上应有0.025 mol H2生成，标准状况下的体积为560 mL；D.原电池工作时，正极上发生还原反应，负极上发生氧化反应。
答案：　B
4．镍镉(Ni­Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2
有关该电池的说法正确的是(　　)
A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O
B．充电过程是化学能转化为电能的过程
C．放电时负极附近溶液的碱性不变
D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
解析：　本题主要考查电化学知识，要知道充电是电解过程，放电是原电池反应，故B项错误，放电到负极反应为Cd－2e－＋2OH－===Cd (OH)2，故负极的碱性减弱，因此C项错误；放电时正极反应为：2NiOOH＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－，负极反应为：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，故OH－向负极移动，D项错误。
答案：　A
5．某原电池总反应离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，能实现该反应的原电池是(　　)
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液
B．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)2溶液
C．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液
解析：　该题考查原电池原理的应用，原电池的设计必须牢固掌握原电池原理。根据总反应，Fe被氧化，必须为负极，Fe3＋被还原，必须在正极上反应，但Fe3＋并不是电极材料，电极材料必须失电子能力弱于Fe，Cu、Ag、石墨皆可，电解质溶液应当含有大量Fe3＋，才能保证按题中总反应发生，A选项符合题意，B选项不符合原电池形成条件，C选项电极不合理，D选项CuSO4溶液，违背总反应。
答案：　A
6．将等物质的量K2SO4、NaCl、Ba(NO3)2、AgNO3混合均匀后，置于指定容器中，加入足量的水，经搅拌、静置、过滤。取滤液，用铂电极电解该滤液一段时间。则两个极区析出的氧化产物与还原产物的质量比约为(　　)
A．35.5∶108 B．108∶35.5
C．8∶1 D．1∶2
解析：　四种物质混合加水，最后过滤后，得到KNO3和NaNO3的混合溶液，所以阳极产物为O2，阴极产物为H2。
答案：　C
7．对于锌—铜—稀H2SO4组成的原电池装置中，当导线中有1 mol 电子通过时，理论上的两极变化是(　　)
①锌片溶解了32.5 g　②锌片增重32.5 g
③铜片上析出1 g H2　④铜片上析出1 mol H2
A．①和③ B．①和④
C．②和③ D．②和④
解析：　锌—铜原电池中，锌做负极，失去1 mol电子时，理论上溶解锌32.5 g，同时，铜做正极，铜片上有0.5 mol H2放出。
答案：　A
8．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe2＋＋4OH－。以下说法正确的是(　　)
A．负极发生的反应为：Fe－2e－===Fe2＋
B．正极发生的反应为：2H2O＋O2＋2e－===4OH－
C．原电池是将电能转变为化学能的装置
D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
解析：　2Fe＋2H2O＋O2===2Fe2＋＋4OH－。A项，负极反应：2Fe－4e－===2Fe2＋；B项，正极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－；C项，电池是将化学能转化成电能的装置；D项，钢柱在空气与水交界处因与O2接触而更易发生电化腐蚀。
答案：　A
9．X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池。X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动顺序是(　　)
A．X>Z>W>Y B．Z>X>Y>W
C．X>Y>Z>W D．Y>W>Z>X
解析：　在原电池中，活泼金属作为电池的负极，失去电子发生氧化反应；不活泼的金属作为电池的正极，得到电子发生还原反应。电子由负极经导线流向正极，与电流的方向相反(物理学中规定正电荷移动的方向为电流的方向)。因此，X、Y相连时，X为负极，则活泼性X>Y；Z、W相连时，电流方向是W→Z，则活泼性Z>W；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，则活泼性X>Z，W、Y相连时，W极发生氧化反应，则W>Y。综上，可以得出金属的活泼性顺序是X>Z>W>Y。
答案：　A
10．pH＝a的某电解质溶液中，插入两只惰性电极，通直流电一段时间后，溶液的pH＞a，则该电解质可能是 (　　)
A．NaOH B．H2SO4
C．AgNO3 D.Na2SO4
解析：　依题意，要求在电解过程中溶液pH增大。电解NaOH溶液，实质上是电解水，使溶液的浓度增大，所以溶液的pH增大；电解稀H2SO4溶液，实质上也是电解水，使溶液的浓度增大，所以溶液的pH减小；电解AgNO3溶液有HNO3生成，pH减小；电解Na2SO4溶液实质上是电解水，使溶液的浓度增大，但溶液中c(H＋)和c(OH－)相等，所以溶液的pH不变。
答案：　A
11．CuI是一种白色难溶于水的固体，以石墨作阴极，铜为阳极组成电解池，含有酚酞和淀粉KI的溶液作电解液，电解开始一段时间，阴极区溶液变红，阳极区为无色，电解相当长时间后，阳极区才呈深蓝色，则电解开始阶段的电极反应为(　　)
A．阳极：Cu－2e－===Cu2＋
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
B．阳极：2Cu＋2I－－2e－===2CuI
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
C．阳极：2I－－2e－===I2
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
D．阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
解析：　阳极为Cu，在I－参与下，生成难溶CuI(阳极区为无色)，阴极为H＋放电。
答案：　B
12．如下图所示，各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是(　　)

A．4＞2＞1＞3 B．2＞1＞3＞4
C．4＞2＞3＞1 D．3＞2＞4＞1
解析：　本题考查金属的腐蚀问题。金属的腐蚀，从本质上讲也是组成化学电池发生氧化还原反应的结果。在原电池中，活泼金属为负极，该金属被氧化，不活泼金属便被保护起来，其被腐蚀的速率大大减小，所以容器3中的铁被腐蚀的速率比1中的慢；反之，当铁与比它不活泼的金属，如Sn、Cu等连接起来，则其被腐蚀的速率增大，所以在容器2中的铁比容器1中的铁腐蚀得快。容器4是一个电解池，在这里Fe是阳极，不断地以Fe2＋的形式进入容器中，从而加快了铁的腐蚀，在上述四种容器中，容器4中的铁的腐蚀速率是最快的。综上分析，铁被腐蚀的快慢顺序为：4＞2＞1＞3。
答案：　A
13．下列几种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀的速率最快的是(　　)
A．镀铝塑料 B．食品罐头盒(镀锡)
C．白铁水桶(镀锌) D．镀银铜质奖章
解析：　关键是看镀层损坏后，暴露出的金属与镀层能否形成原电池，形成原电池金属是否是负极。A项塑料不会被腐蚀；B项Fe为原电池负极，锡为原电池的正极，加速Fe的腐蚀；C项Zn为电池的负极，铁为电池的正极，铁被保护起来；D项Cu为原电池的负极，Ag为原电池的正极，加速了铜的腐蚀。但由于Fe比Cu更易失去电子，所以腐蚀最快的是B中的铁。
答案：　B
14．(2008·全国Ⅰ理综)电解100 mL含c(H＋)＝0.30 mol/L的下列溶液。当电路中通过0.04 mol电子时，理论上析出金属质量最大的是(　　)
A．0.10 mol/L Ag＋ B．0.20 mol/L Zn2＋
C．0.20 mol/L Cu2＋ D．0.20 mol/L Pb2＋
解析：　由题可知各项中含有的离子的物质的量分别为：A项0.01 mol Ag＋，0.03 mol H＋；B项0.02 mol Zn2＋，0.03 mol H＋；C项0.02 mol Cu2＋，0.03 mol H＋；D项0.02 mol Pb2＋，0.03 mol H＋。根据金属活动性顺序，可知只有H后金属才能析出，故当电路中通过0.04 mol电子时，A项析出0.01 mol Ag(1.08 g)，C项析出0.02 mol Cu(1.28 g)，其他项无金属析出，故选C项。
答案：　C
15．如下图所示是根据图甲的电解池进行电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的函数图象(各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响)，这个量x是表示(　　)

A．各电解池析出气体的体积 B．各电解池阳极质量的增加量
C．各电解池阴极质量的增加量 D．各电极上放电的离子总数
解析：　电解氯化钠溶液时阴、阳极都产生气体物质，电解硝酸银溶液时阴极上产生单质银，电解硫酸铜溶液时阴极上产生单质铜，所以随着电解的进行阴极质量的增加量有如图所示的变化。
答案：　C
16．将铁片和锌片放在盛有NaCl溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中，如下图所示。最先观察到变为红色的区域为(　　)

A．Ⅰ和Ⅲ B．Ⅰ和Ⅳ
C．Ⅱ和Ⅲ D．Ⅱ和Ⅳ
解析：　甲构成原电池，Zn为负极，Fe为正极。正极上O2得电子生成OH－，显碱性，先变红。而乙构成电解池，电解NaCl水溶液。Zn做阴极，反应中先消耗H＋，余下OH－先显碱性，溶液变红。故选B。
答案：　B
二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
17．(12分)甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒，请回答下列问题：

(1)若两池中均为CuSO4溶液，反应一段时间后：
①有红色物质析出的是甲池中的________棒，乙池中的________棒。
②乙池中阳极的电极反应式是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。
(2)若两池中均为饱和NaCl溶液：
①写出乙池中总反应的离子方程式__________________________________________
________________________。
②甲池中碳极上电极反应式是____________________，乙池中碳极上电极反应属于____________(填“氧化反应”或“还原反应”)。
③若乙池转移0.02 mol e－后停止实验，池中溶液体积是200 mL，则溶液混匀后的pH＝________。
解析：　甲为原电池，乙为电解池，
(1)若两池中均为CuSO4溶液，则有
甲
乙
(2)若均为NaCl溶液，则有
甲
乙
答案：　(1)①碳　铁
②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(2)①2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－
②2H2O＋O2＋4e－===4OH－　氧化反应
③13
18．(12分)(2009·山东理综)Zn­MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2­NH4Cl混合溶液。
(1)该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。
(2)若ZnCl2­NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是___ _____________________________________________________________________。
欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填代号)。
a．NaOH　　　　　　　　　 b．Zn
c．Fe d．NH3·H2O
(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是__________________。若电解电路中通过2 mol电子，MnO2的理论产量为________g。
解析：　(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极：Zn－2e－===Zn2＋；电池工作时，电子是从负极流向正极。
(2)Zn与Cu2＋发生氧化还原反应，生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池，加快反应速率，从而加快Zn的腐蚀。
(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极：2H＋＋2e－===H2↑；每生成1 mol MnO2需转移2 mol电子，故每通过2 mol电子，理论上生成1 mol MnO2，质量为87 g。
答案：　(1)Zn(或锌)　正极　(2)锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀　b　(3)2H＋＋2e－===H2↑　87
19．(12分)铁生锈是比较常见的现象，某实验小组为研究铁生锈的条件，设计了以下快速、易行的方法：

首先检查制取氧气装置的气密性，然后按上图所示连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象为：①直形导管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；②直形导管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；③烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮。
试回答以下问题：
(1)由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于____________。
(2)仪器A的名称为____________，其中装的药品可以是________，其作用是________。
(3)由实验可知，该类铁生锈的条件为____________________________________ ____________________________________。
决定铁生锈快慢的一个重要因素是________。
解析：　实验现象①说明铁丝生锈需同时具备接触水和O2两个条件；实验现象②说明铁丝只接触O2，不接触水时不会生锈；实验现象③说明空气中O2浓度低，不易使铁丝生锈，因此决定铁丝生锈快慢的一个重要因素是O2的浓度；本实验中铁丝在潮湿氧气中发生锈蚀，而在干燥氧气中不锈蚀，表示铁丝锈蚀需电解质溶液 (水)参与，因此铁丝发生了电化学腐蚀。
答案：　(1)电化学腐蚀
(2)球形干燥管　碱石灰(或无水CaCl2)　干燥O2
(3)跟氧气和水接触　O2浓度
20．(16分)已知金属活动相差越大，形成原电池时越容易放电。请根据如图装置，回答下列问题：

(1)各装置名称是：A池________，B池______，C池________。
(2)写出电极上发生的反应：①_____________，③___________，⑤_____________。
(3)当电路上有2 mol电子流过时，①极上质量变化______g，⑥极上质量变化______g。
(4)反应进行一段时间后，A、B、C三池中电解质溶液浓度不变的是________。
解析：　由图中电极材料及电解质溶液可判断B池为电解池，A池、C池符合原电池条件，但由于Ag－Zn活动性差别比Ag－Cu活动性差别大，所以Ag－Zn原电池更容易放电，若A池、C池相连则C池为电解池，C池符合电镀条件，因此C池为电镀池。A池①极为原电池负极，电极反应Zn－2e－===Zn2＋，B池③极为阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，C池⑤极发生：2Ag－2e－===2Ag＋，由得失电子守恒可求出①、⑥电极上质量的变化；C池是电镀池，电镀过程中电解质溶液的浓度不变。
答案：　(1)原电池　电解池　电镀池　(2)Zn－2e－===Zn2＋　2Cl－－2e－===Cl2↑　2Ag－2e－===2Ag＋　(3)65　216　(4)C池

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