第4章 实验活动4-5 简单的电镀实验&制作简单的燃料电池-【新课程能力培养】2024-2025学年高中化学选择性必修1同步练习（人教版）

参考答案与解析 还原反应， B 错误； 在酸性环境下， 原电池的正极发生 氢离子得电子的还原反应， 析出氢气， 即在酸性条件下 发生的是析氢腐蚀， C 错误； 吸氧腐蚀时， 氧气在正极 发生得电子的还原反应： O 2 +2H 2 O+4e - 4OH - ， D 正确。 4. A 【解析】 Ⅰ 中锌作负极， 铁作正极， 电解质溶 液呈中性， 锌发生吸氧腐蚀， 负极反应式是 Zn-2e - Zn 2+ ， 属于牺牲阳极法， A 正确， B 错误； Ⅱ 中铁作负 极， 电解质溶液呈酸性， 铁发生析氢腐蚀， 负极反应式 为 Fe-2e - Fe 2+ ， 正极反应式为 2H + +2e - H 2 ↑ ， 因为 Ⅰ 中铁被保护， 溶液中无 Fe 2+ ， 故加入少量 K 3 ［ Fe （ CN ） 6 ］ 溶液， 无蓝色沉淀产生， C 、 D 错误。 5. D 【解析】 钢铁发生析氢腐蚀的负极反应为 Fe- 2e - Fe 2+ ， D 错误。 6. C 【解析】 插入海水中的铁棒， 越靠近底端， 氧气 的浓度越小， 腐蚀程度越小， A 错误； 图乙中， 电解质溶 液为酸化的氯化钠溶液， 发生析氢腐蚀， B 错误； 燃气灶 的中心部位容易生锈， 主要是由于高温下铁发生化学腐蚀， C 正确； 用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁输水管的腐蚀， 镁失电子发生氧化反应， 作原电池的负极， D 错误。 7. A 【解析】 铁锅在受热时会被 O 2 氧化， 这是铁的 化学腐蚀； 食醋呈酸性， 钢铁在酸性条件下会发生析氢 腐蚀， A 正确； 铁发生吸氧腐蚀的负极反应为 Fe-2e - Fe 2+ ， 正极反应为 O 2 +4e - +2H 2 O 4OH - ， B 错误； 常温 下 ， 铁在浓硫酸中发生钝化 ， 在稀硫酸中发生反应 ： Fe+2H + Fe 2+ +H 2 ↑ ， C 错误； 该图表示的是对钢铁采取 牺牲阳极 （原电池的负极， 发生氧化反应） 法的原理， 锌块是负极， 被氧化， 钢件是正极， 被保护， D 错误。 提升练习 1. D 【解析】 装置 Ⅰ 中铁钉和铁丝连接， 盐酸易挥 发， 铁钉发生化学腐蚀， 铁和盐酸反应生成氢气， 左侧 的液面一定会下降， 故 A 正确； 装置 Ⅱ 中盐酸易挥发， 铁钉和铜丝连接易形成原电池的两极， 铁钉作原电池负 极加快腐蚀， 故 B 正确； 装置 Ⅲ 中浓硫酸是难挥发性 酸， 且铜与硫酸不接触， 即二者不发生化学反应， 故 C 正确； 装置 Ⅰ 中铁钉和铁丝连接， 盐酸易挥发， 铁钉发 生化学腐蚀， 装置 Ⅱ 中盐酸易挥发， 铁钉和铜丝连接易 形成原电池， 发生电化腐蚀， 铁钉被腐蚀 ， 铜丝被保 护， 故 D 错误。 2. C 【解析】 根据图知， 氧气得电子生成氢氧根离 子、 Cu 失电子生成铜离子， 发生吸氧腐蚀， 则 Cu 作负 极被氧化， 腐蚀过程中， 负极是 c ， 故 A 正确； Cl - 扩散 到孔口， 并与正极反应产物氢氧根离子和负极反应产物 铜离子作用生成多孔粉状锈 Cu 2 （ OH ） 3 Cl ， 潮湿环境中 Cl - 浓度大， 有利于多孔粉状锈 Cu 2 （ OH ） 3 Cl 的生成， 故 B 正确； 未指明标准状态 ， 无法计算消耗的 O 2 体积 ， 故 C 错误； Cl - 扩散到孔口， 并与正极反应产物和负极反 应产物作用生成多孔粉状锈 Cu 2 （ OH ） 3 Cl ， 负极上生成铜 离子、 正极上生成氢氧根离子， 所以该离子反应为氯离 子 、 铜离子和氢氧根离子反应生成 Cu 2 （ OH ） 3 Cl 沉淀 ， 离子方程式为 2Cu 2+ +3OH - +Cl - Cu 2 （ OH ） 3 Cl↓ ， 故 D 正确。 3. B 【解析】 图 a 中， 铁棒发生吸氧腐蚀， 靠近底 端的部分氧气少， 腐蚀程度较轻， A 错误； 图 b 中开关 由 M 置于 N ， Cu-Zn 作正极， 腐蚀速率减小， B 正确； 图 c 中接通开关时 Zn 作负极， 腐蚀速率增大， 但氢气 在 Pt 上放出， C 错误； 图 d 中干电池自放电腐蚀是 Zn 与 C 活动性不同形成原电池 ， 与 MnO 2 性质无关 ， D 错误。 4. D 【解析】 A 项图中铁和碳构成了电解池， 而铁 作阴极被保护， 故不易被腐蚀， 错误； B 项图中镁和铁 制输水管构成了原电池， 而镁作负极被腐蚀， 输水管作 正极被保护， 故不易腐蚀， 错误； C 项图中铁管道和锌 构成了原电池， 锌作负极被腐蚀 ， 铁管道作正极被保 护， 不易被腐蚀， 错误。 5. B 【解析】 镀锌铁发生电化学腐蚀 ， 锌作负极： Zn-2e - Zn 2+ ， 当有 0.2 mol 电子转移时， 有 0.1 mol Zn 溶解， 在正极上： 2H + +2e - H 2 ↑ ， 生成 0.1 mol H 2 。 6. D 【解析】 从图示可知， 由于有外加电源， 故此 方法为外加电流法， B 错误； 在外加电流法中， 钢铁作 电解池的阴极， 即 a 为电源的负极， 则 b 为电源的正 极， 故 A 错误； 在电解池中， 电子由电解池的阳极 → 电 源的正极 → 电源的负极 → 电解池的阴极， 即电子要由辅 助电极 →b→a→ 钢铁闸门， 故 C 错误； 电源改用导线连 接进行防护时， 即牺牲阳极法， 则辅助电极要作负极， 发生氧化反应， 故 D 正确。 7. B 【解析】 A 项， 具支试管内气体受热压强增大， 部分气体溢出， 冷却后， 气体压强减小， 不能更快更清 晰地观察到液柱上升， 错误； B 项， 正极与负极反应式相 加得到图 Ⅲ 装置的总反应为 4Al＋3O 2 ＋6H 2 O 4Al （ OH ） 3 ， 生成的 Al （ OH ） 3 进一步脱水形成白斑 ， 正确 ； C 项 ， 负极材料为铁 ， 正极为碳棒， 错误； D 项 ， 铝箔为负 极， 反应式为 Al-3e - Al 3+ ， 碳棒为正极， 反应式为 O 2 + 4e - +2H 2 O 4OH - ， 错误。 实验活动 4 简单的电镀实验 1. A 2. D 【解析】 电解时， 阳极失去电子发生氧化反应， 失电子的金属为 Zn 、 Fe 和 Ni ， A 中的电极反应式错误； 电解过程中阳极失电子的金属 （依次是 Zn 、 Fe 、 Ni ） 与 在阴极得电子生成的金属 （ Ni ） 不同， 阳极质量的减少 量与阴极质量的增加量不一定相等， B 错误； 电解后溶 41 高中化学选择性必修 1 （人教版） 液中阳离子除含有 Fe 2＋ 、 Zn 2＋ 外还有 Ni 2＋ ， C 错误。 3. C 【解析】 铜牌上镀银， 银片为阳极， Ag ＋ 向阴极 移动， 阴极反应为 Ag ＋ ＋e － Ag 。 由于实验中镀层不可能 非常均匀致密， 所以将电源反接， 阳极上 Cu 、 Ag 均会 溶解， 铜牌不可能恢复如初。 4. A 【解析】 电解精炼铜时， 粗铜作阳极， 纯铜在 阴极 析 出 ， 单 质 银 不 放 电 ， 形 成 阳 极 泥 ， 不 生 成 Ag 2 SO 4 。 综合上述分析可知 A 正确。 5. （ 1 ） a Cu 2+ +2e - Cu （ ２ ） 0.08 mol （ ３ ） 铁 比铜活泼， 铁和铜构成原电池的两个电极， 铁作负极， 更容易被腐蚀 【解析】 （ 1 ） 电镀时电源正极连接的电极为阳极， 故 a 为正极， 铁连接为负极， 故 Fe 电极反应式为 Cu 2+ + 2e - Cu 。 （ 2 ） 阳极溶解的铜的质量等于阴极上析出的 铜的质量， 故阳极溶解的铜为 2.56 g ， 即 0.04 mol ， 故 电镀过程中电路中通过的电子的物质的量为 0.08 mol 。 （ 3 ） 镀件镀层破损后， 镀层金属与镀件金属在周围环境 中形成原电池， 活泼性较强的金属更容易被腐蚀， 即铁 比铜活泼， 铁和铜构成原电池的两个电极， 铁作负极， 更容易被腐蚀。 6. （ 1 ） 负 H 2 （ ２ ） 3 【解析】 （ 1 ） 依据电镀原理分析， 钢铁上镀铝是利 用铝作阳极与电源正极相连， 钢铁作阴极与电源负极相 连， 由有机阳离子、 Al 2 Cl - 7 和 AlCl - 4 组成的离子液体作电 解液来实现， 离子液体是一种室温熔融盐 ， 为非水体 系， 电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电 极反应， 则阴极反应生成铝是发生的还原反应， 铝元素 化合价降低， 分析离子液体成分， 结合电荷守恒分析可 知是 Al 2 Cl - 7 得到电子生成 ， 电极反应为 4Al 2 Cl - 7 +3e - Al+7AlCl - 4 ， 改用 AlCl 3 水溶液作电解液是溶液中氢离子 在阴极放电生成氢气， 2H + +2e - H 2 ↑ 。 （ 2 ） 依据铝和 氢氧化钠反应的化学方程式分析， 2Al+2NaOH+3H 2 O 2NaAlO 2 +3H 2 ↑ ， 还原产物为氢气 ， 当反应转移 6 mol 电子时， 所得还原产物的物质的量为 3 mol 。 实验活动 5 制作简单的燃料电池 1. B 【解析】 A 项 ， 电解氯化钠溶液会生成氯气 ， 错误； C 项， 阴极区反应为 2H 2 O＋2e － 2OH － ＋H 2 ↑ ， pH 不断增大， 错误； D 项， 与电源正极相连的为阳极， 生 成 H ＋ ， 不显红色， 错误。 2. D 3. C 【解析】 A 项， 燃料电池中， 燃料作负极， 负 极反应物可以是氢气 、 甲烷 、 乙醇等物质 ， 正确 ； B 项， 航天飞行器中氢氧燃料电池的产物是水， 经过处理 之后可供宇航员使用， 正确； C 项， 乙醇燃料电池的电 解质为 KOH 时， 生成的二氧化碳会和其反应生成碳酸 盐， 负极反应： C 2 H 5 OH－12e － ＋16OH － 2CO 2- 3 +11H 2 O ， 错 误； D 项， 燃料电池中正极上氧气得电子， 在碱性环境 下， 正极反应式为 O 2 ＋2H 2 O＋4e － 4OH － ， 正确。 4. （ 1 ） 如图所示 （ 2 ） 电极 a→ 导线 → 电极 b 从左向右 （ 3 ） O 2 ＋4e － ＋4H ＋ 2H 2 O 2C 2 H 4 ＋O 2 2CH 3 CHO （ 4 ） 4N A 第四章章末测试题 1. B 【解析】 锌比铁活泼 ， 在船舶外壳装上锌块 ， 形成原电池， 锌为负极被氧化， 该方法为牺牲阳极法防 止金属腐蚀， A 正确； 海水显弱碱性， 主要发生吸氧腐 蚀， B 错误； 金属被腐蚀的过程即金属被氧气氧化的过 程， 且有水存在时易发生电化学腐蚀， 所以刷防锈漆， 使金属与空气、 水等物质隔离， 可防止金属被腐蚀， C 正确； 电解池中阴极得电子被还原， 外加电流， 将需要 保护的金属作阴极， 可以防止金属被氧化， 起到保护金 属的作用， D 正确。 2. B 【解析】 ① 应为电能转变成化学能； ② 为化学 能转变为电能； ⑤ 发生了化学变化。 3. D 【解析 】 根据装置图及原电池反应 2Fe 3+ +2I - 2Fe 2+ +I 2 可知， 开始时乙池中碘离子失电子生成碘单 质， 乙中石墨电极为负极， 而甲池的铁离子发生得电子 的还原反应生成亚铁离子， 甲中石墨电极为正极， 该原 电池反应为可逆反应， 当电流为 0 时， 反应达到平衡状 态， 并结合物质浓度的改变对化学平衡的影响分析判 断。 反应开始时， 乙中石墨电极为负极， 甲中石墨电极 为正极， 则电流方向是从甲池石墨棒流向乙池石墨棒， 故 A 正确 ； 由总反应方程式知 ， Fe 3+ 得电子 、 被还原 成 Fe 2+ ， 故 B 正确； 当电流计为 0 时， 说明没有电子发 生转移 ， 各物质的浓度不变 ， 则反应达到平衡状态 ， 故 C 正确； 电流计读数为零后 ， 甲中加入 Fe 2+ ， 导致 平衡逆向移动 ， 则 Fe 2+ 失去电子生成 Fe 3+ ， 为负极反 应 ， 则甲中石墨电极为负极 ， 乙中石墨电极为正极 ， 故 D 错误。 4. A 【解析】 燃料电池中发生的反应一般是燃料和 含磷酸溶液 的玻璃纤维 钯 网 H 2 O CH 3 CHO a b 钯 网 负载 (-)C 2 H 4 、 H 2 O O 2 (+) 第 4 题答图 42 第四章 化学反应与电能 练 1. 在铁制品上镀一层一定厚度的锌层， 以下 方案设计正确的是 （ ） A. 锌作阳极， 待镀件作阴极， 溶液中含 有锌离子 B. 铂作阴极， 待镀件作阳极， 溶液中含 有锌离子 C. 铁作阳极， 待镀件作阴极， 溶液中含 有亚铁离子 D. 锌作阴极， 待镀件作阳极， 溶液中含 有亚铁离子 2. 金属镍有广泛的用途 ， 粗镍中含有 Fe 、 Zn 、 Cu 、 Pt 等杂质， 可用电解法制得高 纯度的镍， 下列叙述正确的是 （已知： 氧 化性 Fe 2+ <Ni 2+ <Cu 2+ ） （ ） A. 阳极发生还原反应， 其电极反应式为 Ni 2+ +2e - Ni B. 电解过程中， 阳极质量的减少量与阴 极质量的增加量一定相等 C. 电解后， 溶液中存在的阳离子只有 Fe 2+ 和 Zn 2+ D. 电解后， 电解槽底部的阳极泥中只有 Cu 和 Pt 3. 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 （ ） 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 4. 以硫酸铜溶液作电解液， 对含有杂质 Fe 、 Zn 、 Ag 的粗铜进行电解精炼。 下列叙述 中正确的是 （ ） ① 粗铜与直流电源负极相连 ② 阴极发生的反应为 Cu 2+ +2e - Cu ③ 电路中每通过 3.01×10 23 个电子， 得到 的精铜质量为 16 g ④ 杂质 Ag 以 Ag 2 SO 4 的形式沉入电解槽形 成 “阳极泥” A. ②③ B. ②④ C. ③④ D. ①③ 5. 钢铁工业是国家工业的基础， 钢铁生锈现 象却随处可见， 为此每年国家损失大量资 金。 钢铁的防护除了用电化学保护方法之 外， 在钢铁制品表面镀铜也可以有效地防 止其腐蚀， 电镀的装置如图所示： （ 1 ） 电镀装置图的 “直流电源” 中， （填 “ a ” 或 “ b ”） 是正极。 Fe 电极反应式为 。 （ 2 ） 接通电源前， 装置图中的铜、 铁两个 实验活动 4 简单的电镀实验 电源 银片 待镀件挂钩 铜牌 AgNO 3 溶液 第 3 题图 a b A 直流电源 Cu Fe CuSO 4 溶液 第 5 题图 107 练 高中化学选择性必修 1 （人教版） 电极质量相等， 电镀完成后， 将两个 电极取出， 用水小心冲洗干净、 烘干， 然后称量， 二者质量之差为 5.12 g ， 由此计算电镀过程中电路中通过电 子的物质的量为 。 （ 3 ） 上述铁镀件破损后， 铁更容易被腐 蚀。 请简要说明镀铜铁镀件破损后， 铁更容易被腐蚀的原因： 。 6. 离子液体是一种室温熔融盐， 为非水体 系， 由有机阳离子、 Al 2 Cl - 7 和 AlCl - 4 组成的 离子液体作电解液时， 可在钢制品上电 镀铝。 （ 1 ） 钢制品应接电源的 极。 若改 用 AlCl 3 水溶液作电解液， 则阴极产 物为 。 （ 2 ） 为测定镀层厚度， 用 NaOH 溶液溶解 钢制品表面的铝镀层， 当反应转移 6 mol 电子时， 所得还原产物的物质 的量为 mol 。 108 第四章 化学反应与电能 练 1. 下列关于电解水的实验说法正确的是 （ ） A. 为了增加水的导电能力， 可以加入氯 化钠固体 B. 电解水阳极生成氧气， 电极反应式为 2H 2 O-4e - 4H + +O 2 ↑ C. 阴极区溶液的 pH 不断减小 D. 在两极滴加酚酞， 与电源正极相连的 一极显红色 2. 下列关于氢氧燃料电池说法正确的是 （ ） A. 正极发生氧化反应 ， 负极发生还原 反应 B. 若电解质溶液为 H 2 SO 4 溶液， 硫酸根 离子移向正极 C. 若电解质溶液为 KOH 溶液， 随着反应 的进行， 溶液的 pH 不变 D. 氢氧燃料电池是一种绿色电池， 未来 有很大的发展前景 3. 将氢气、 甲烷、 乙醇等物质在氧气中燃烧 时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料 电池。 燃料电池的基本组成为电极、 电解 质、 燃料和氧化剂。 此种电池能量利用率 可高达 80% （一般柴油发电机只有 40% ）， 产物污染也少。 下列有关燃料电池的说法 错误的是 （ ） A. 上述燃料电池的负极反应物是氢气 、 甲烷、 乙醇等物质 B. 氢氧燃料电池常用于航天飞行器， 原 因之一是该电池的产物为水， 经过处 理之后可供宇航员使用 C. 乙醇燃料电池的电解质常用 KOH ， 该 电 池 的 负 极 反 应 为 C 2 H 5 OH -12e - 2CO 2 ↑+3H 2 O D. 以 KOH 溶液作为电解质溶液， 甲烷燃 料电池的正极反应为 O 2 +2H 2 O+4e - 4OH - 4. 乙烯催化氧化成乙醛 （ CH 3 CHO ） 可设计 成如图所示的燃料电池 ， 请回答下列 问题。 （ 1 ） 请在装置图上标出正、 负极和反应物。 （ 2 ） 分析电池中电子的移动方向： ， 电解质溶液中 H + 的移动方向： 。 （ 3 ） 写出此燃料电池的正极反应式： ， 总反应式： 。 （ 4 ） 若有 2 mol 乙烯参与反应， 理论上转 移的电子数为 。 实验活动 5 制作简单的燃料电池 含磷酸溶液 的玻璃纤维 钯 网 H 2 O CH 3 CHO a b 钯 网 负载 第 4 题图 109