第四章综合能力测试 (时间90分钟　满分100分) 试卷说明：本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，将第Ⅰ卷正确选项填涂在答题卡上，第Ⅱ卷正确答案答在该试题相应答题位置。 可能用到的相对原子质量：H：1　C：12　N：14　O：16 Na：23　Mg：24　Al：27　S：32　Cl：35.5　Fe：56　Cu：64 Ag：108 第Ⅰ卷(选择题，共54分) 一、选择题(本题包括18小题，每小题只有一个选项符合题意，每小题3分，共54分) 1．(2009·宜昌模拟)某学生设计一水果电池：他把一铁钉和碳棒用导线连接好，然后将铁钉和碳棒平行插入一新鲜西红柿中，再在导线中接一个灵敏电流计。据此下列叙述正确的是 (　　) A．电流计指针不会发生偏转 B．金属铁会被腐蚀 C．碳棒作负极 D．铁表面有气体逸出[来源:学科网ZXXK] 【答案】　B 2．据报道，氢氧燃料电池公交汽车已经驶上北京街头。下列说法正确的是 (　　) A．电解水制取氢气是理想而经济的制氢方法 B．发展氢氧燃料电池汽车不需要安全高效的储氢技术 C．氢氧燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染 D．氢氧燃料电池把氢气和氧气燃烧放出的热能转化为电能 【答案】
　C 【点评】　电解水会耗费大量的电能；氢气的摩尔质量小，所占体积大，需要安全高效的储氢技术；燃烧电池是使燃料和空气在两电极上发生反应
。 3．将等质量的A、B两份锌粉分别装入两支试管中，并都加入过量的稀硫酸，同时向装A的试管中加入少量CuSO4溶液。下图表示产生氢气的体积V与时间t的关系，其中正确的是 (　　)
【答案】　D 【点评】　向装A
的试管中滴加CuSO4溶液：Zn＋CuSO4＝Cu＋ZnSO4，置换出的Cu附着在Zn上构成原电池，加快产生H2的速率，但Zn有少量已与CuSO4反应，故与稀硫酸反应的Zn少于B，产生的H2体积少于B。故D项正确。 4．下列装
置中，Fe腐蚀由快到慢的顺序为 (　　)
A．⑤④③②①　　　　　　 B．⑤④①②③ C．⑤③④①② D．①②④③⑤ 【答案】　B 【点评】　③中是Zn失
去电子，转化为Zn2＋，而Fe作正极，被保护，不易被腐蚀。 5．生物体中细胞内的葡萄糖，细胞膜外的富氧液体及细胞膜可构成微型生物原电池，下列有关判断正确的是 (　　) A．负极发生的电极反应可能是O2＋4e－＋2H2O＝4OH－ B．正极发生的电极反应可能是：O2＋4e－＝2O2－ C．正极反应主要是C6H12O6生成CO2或CO D．负极反应主要是C6H12O6生成CO2或HCO 【答案】　D 【点评】　该微型生物原电池相当于葡萄糖与氧气形成的燃料电池。O2得电子为正极反应，葡萄糖被氧化为负极反应，在溶液中O2－不能稳定存在，故B项错误，C6H12O6在负极被氧化，故A、C项均错误。 6．有一合金由X、Y、Z、W四种金属组成 ①若将合金放入盐酸中只有Z、Y能溶解 ②若将合金置于潮湿空气中，表面只出现Z的化合物 ③若将该合金作阳极，用X盐溶液作电解质溶液，通电时四种金属都以离子形式进入溶液中，但在阴极上只析出X。 这四种金属的活动性顺序是 (　　) A．Y＞Z＞W＞X B．Z＞Y＞W＞X C．W＞Z＞Y＞X D．X＞Y＞Z＞W 【答案】　B 【点拨】　将合金放入盐酸中只有Z、Y能溶解，说明Z、Y的活动性排在氢之前，而W、X的活动性排在氢之后；将合金置于潮湿空气中，表面只出现Z的化合物，说明Z的活动性最强；将该合金作阳极，用X盐溶液作电解质溶液，通电时四种金属都以离子形式进入溶液中，但在阴极上只析出X，说明X离子的氧化性最强，即X的活动性最弱。因此四种金属的活动性顺序为Z＞Y＞W＞X，只有B项正确。 7．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．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－＝Cl2↑ B．氢氧燃料电池的负极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为Cu－2e－＝Cu2＋ D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe－2e－＝Fe2＋ 【答案】　A 【点评】　电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－＝Cl2↑，所以A项正确；氢氧燃料电池的正极反应式为O2＋2H2O＋
4e－＝4OH－，所以B项错误；粗铜精炼时，与电源正极相连的应该是粗铜，所以C项错误；钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－2e－＝Fe2＋，所以D项错误，只有A项正确。 8．某金属元素R的硝酸盐R(NO3)n溶液用Pt电极电解，阳极产生气体V L(标准状况)时，阴极质量增加m g，若R的原子量为M，下列叙述中不正确的是 (　　) A．电路中通过电子 mol B．n＝ C．溶液中H＋增加 mol D．n＝ 【答案】　D 【点评】　由4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑可知，电路中通过电子的物质的量n(e－)＝×4＝ mol，与金属阳离子得到电子的物质的量相等，即×n＝，n＝。阳极产生的V L气体，是OH－放电产生的氧气，利用H2O
H＋＋O－，OH－减少的物质的量等于溶液中H＋增加的物质的量，溶液中OH－减少 mol，即是溶液中H＋的物质的量增加 mol。 9．(2009·湖南模拟)下图是锌和铜形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上写下了一些记录，其中描述合理的是 (　　)

A．①②③ B．③④⑤[来源:学§科§网] C．④⑤⑥ D．②③④ 【答案】　B 10．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝6.0 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是 (　　) A．原混合溶液中c(K＋)为2 mol·L－1 B．上述电解过程中共转移2 mol电子 C．电解得到铜的物质的量为0.5 mol D．电解后溶液中c(H＋)为2 mol·L－1 【答案】　A 【点评】　电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极：4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑，得O2 22.4 L(标准状况)，则转移电子数为4 mol，阴极：先发生：Cu2＋＋2e－＝Cu，后发生：2H＋＋2e－＝H2↑，得H2 1 mol，则后式转移电子数为2 mol，前式转移电子数为(4－2)mol＝2 mol，故n(Cu2＋)＝1 mol，n[Cu(NO3)2]＝1 mol。总共n(NO)＝0.5 L×6 mol·L－1＝3 mol，故n(KNO3)＝3 mol－n(Cu2＋)×2＝1 mol。A项，c(K＋)＝＝2 mol·L－1；B项转移电子数为4 mol；C项n(Cu)＝1 mol；D项水溶液中n(H＋)＝n(OH－)＝4 mol，有2 mol H＋电解放电，则剩余c(H＋)＝＝4 mol·L－1。 11．(2008·湖北汉阳三模)以铁为阳极，铜为阴极，对足量的NaOH溶液进行电解。一段时间后得到4 mol Fe(OH)3沉淀，
此间共消耗水的物质的量为 (　　) A．8 mol B．10 mol C．11 mol D．12 mol 【解析】　当得到4 mol Fe(OH)3溶液，阳极Fe－2e－＝Fe2＋，所以转移电子为8 mol，阴极消耗水为8 mol，又发生反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3，消耗水为2 mol，所以共消耗水为10 mol。 【答案】　B 12．(2008·上海黄浦模拟)如下图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是 (　　)
A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气 B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过 C．装置中发生反应的离子方程式为：2Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑ D．该装置是将电能转化为化学能[来源:学|科|网Z|X|X|K] 【解析】　电解饱和食盐水中，阴极：2H＋＋2e－＝H2↑，阳极：2Cl－－2e－＝
Cl2↑，总方程式为：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－，故A项正确，B项正确；根据定义，D项正确，C项中方程式错误。 【答案】　C 13．(2008·重庆南开中学理综模拟)滴有酚酞和氯化钠试管试液的湿润滤纸分别做甲、乙两个实
验能发现附近变成红色的电极是 (　　)
A．ac　　　 B．bd　　　 C．ad　　　 D．bc 【解析】　甲是原电池，相当于Fe的吸氧腐蚀，正极的OH－浓度增多，所以显红色的是b极；乙是电解池，阴极放出H2，OH－浓度增多，所以显红色的是d极。 【答案】　B 14．(2008·福建厦门双十中学理综热身)如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。则以下说法正确的是 (　　)
A．电源B极是正极 B．(甲)、(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量比为1:2:2:2 C．欲用(丙)装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液 D．装置(丁)中X极附近红褐色变浅，说明氢氧化铁胶粒带负电荷 【解析】　接通电源后，甲、乙、丙、丁是四个串联电池，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，OH－浓度增大，放出氢气，所以F极是阴极，B是电源负极，A选项错误；(甲)、(乙)装置的C、D、E、F电极产生的单质分别为O2、Cu、Cl2、H2，根据转移的电子数相等知n(O2) :n(Cu) :n(Cl2) :n(H2)＝1:2:2:2，B选项正确；用(丙)装置给铜镀银，H应该是铜，C选项错误；装置(丁)中X极附近红褐色变浅，说明氢氧化铁胶粒带正电荷，D选项错误。 【答案】　B 15．(2008·东北育才理综模拟)以惰性电极电解CuSO4溶液。一段时间后取出电极，加入9.8 g Cu(OH)2后溶液与电解前相同，则电解时电路中流过的电子为 (　　) A．0.1 mol B．0.2 mol C．0.3 D．0.4 mol 【解析】　n[Cu(OH)2]＝＝0.1 mol；加入0.1 mol的Cu(OH)2恢复原样，相当于加入0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，而加入1 mol CuO转移2 mol电子，加入1 mo
l H2O 转移2 mol电子，所以转移的电子为0.1 mol×2＋0.1 mol×2＝0.4 mol。 【答案】　D 16．(2007·浙江湖州期末)用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol CuO后恰好恢复到电解前的浓度。则电解过程中转移的电子数为 (　　) A．0.1 mol B．0.2 mol C．0.3 mol D．0.4 mol 【解析】　电解生成的Cu和O2从溶液中沉积和挥发出来，且两者物质的量之比为21的关系，相当于溶液中损失CuO，故存在以下关系： 2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4～2CuO～4e－，据此计算，可知溶液损失0.1 mol CuO时转移0.2 mol电子。 【答案】　B 17．(2009·广东汕头4月)镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的
关注焦点。其中一种镁原电池的反应为xMg＋Mo3S4
MgxMo3S4；在镁原电池放电时，下列说法错误的是 (　　) A．Mg2＋向正极迁移 B．正极反应为：Mo3S4＋2xe－＝Mo3S C．Mo3S4发生氧化反应 D．负极反应为：xMg－2xe－＝xMg2＋
【解析】　正极反应为Mo3S4＋2xe－＝Mo3S，发生还原反应，负极反应为xMg－2xe－＝xMg2＋，负极产生的Mg2＋移向正极参加反应，C项错误。 【答案】　C 18．若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu＋2H＋＝Cu2＋＋H2↑，则下列关于该装置的有关说法正确的是 (　　) A．该装置可能是原电池，也可能是电解池 B．该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸 C．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极 D．该装置只能是原电池，电解质溶液不可能是盐酸 【解析】　Cu与H＋的反应不是自发的氧化还原反应，所以只能是电解池。 【答案】　C 第Ⅱ卷(非选择题，共46分) 二、非选择题(本题包括5小题，共46分) 19．(6分)钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。 (1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式，负极：________________________________；正极：__________________________________。 (2)为了减少某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中
焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用____________(填写字母序号)。 A．铜　　　 B．钠　　　 C．锌　　　 D．石墨 (3)图乙所示的方案也可以减少铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的____________极。
【解析】　该题为电化学防护法在实际中的应用，可从电化学角度去分析材料R和电极的选择。
【答案】　(1)负极：2Fe－4e－＝2Fe2＋ 正极：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ (2)C　(3)负 20．(12分)(2007·北京理综)某课外小组对一些金属单和化合物的性质进行研究。 (1)下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分： 实验步骤 实验现象  将打磨过的铝片(过量)放入一定浓度的CuCl2溶液中。 产生气泡，析出疏松的红色固体，溶液逐渐变为无色。  反应结束后分离出溶液备用   红色固体用蒸馏水洗涤后，置于潮湿空气中[来源:学科网] 一段时间后固体由红色变为绿色[视其主要成分为Cu2(OH)2CO3]  按反应类型写出实验中发生反应的化学方程式各一个(是离子反应的只写离子方程式) 置换反应________________________________________________________________； 化合反应________________________________________________________________。 (2)用石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液，两极产生气泡。持续电解，在阴极附近的溶液中还可以观察到的现象是________________________。解释此现象的离子方程式
是________________________。 (3)工业上可用铝与软锰矿(主要成分为MnO2)反应来冶炼金属锰。 ①用铝与软锰矿冶炼锰的原理是(用化学方程式来表示)____
______________________________。 ②MnO2在H2O2分解反应中作催化剂。若将适量MnO2加入酸化的H2O2的溶液中，MnO2溶解产生Mn2＋，该反应的离子方程式是__________________________________。 【解析】　(1)将铝片放入一定浓度的CuCl2溶液中，根据实验现象可以判断发生了如下的反应：2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑和2Al＋3Cu2＋＝2Al3＋＋3Cu，其中析出的红色物质为单质铜，放置于潮湿的空气中会发生电化学腐蚀生成铜绿：2Cu＋O2＋H2O＋CO2＝Cu2(OH)2CO3。[来源:Z.xx.k.Com] (2)反应结束后分离出的溶液中含有AlCl3，用石墨电极电解，阳极附近有OH－和Cl－，其中OH－发生氧化反应4OH－→4e－＋O2↑＋H2O；阴极附近有Al3＋和H＋，其中H＋发生还原反应4H＋＋4e－→2H2↑，c(H＋)降低，使水的电离平衡H2O
H＋＋OH－向左右移动，产生大量的OH－，所以会发生Al3＋＋3OH－＝Al(OH)3↓，生成白色沉淀，随电解的进行当溶液中Al3＋消耗完时，产生的OH－会使生成的Al(OH)3白色沉淀溶解直至消失：Al(OH)3＋OH－＝AlO＋2H2O。 (3)铝与MnO2的铝热反应可以直接写出其化学方程式：3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3。将适量MnO2加入酸化的H2O2的溶液中，因MnO2溶解产生Mn2＋，而MnO2能催化H2O2的分解反应，所以此反应的表达式为MnO2＋H2O2＋H＋→Mn2＋＋O2↑＋H2O，然后利用电荷守恒和质量守恒配平：MnO2＋H2O2＋2H＋＝Mn2＋＋O2↑＋2H2O。 【答案】　(1)2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑或2Al＋3Cu2＋＝2Al3＋＋3Cu　2Cu＋O2＋H2O＋CO2＝Cu2(OH)2CO3 (2)白色沉淀生成，后沉淀逐渐溶解至消失 Al3＋＋3OH－＝Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－＝AlO＋2H2O (3)①3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3 ②MnO2＋H2O2＋2H＋＝Mn2＋＋O2↑＋2H2O 21．(12分)(2009·山东理综)Zn—MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2—NH4Cl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ZnCl2—NH4Cl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)在原电池中较活泼易失电子的物质作负极，电子从负极流向正极。(3)电解过程中，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，分析题意即可写出，当转移2 mol电子时，要生成1 mol MnO2，即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　d (3)2H＋＋2e－＝H2↑　87 22．(10分)如图所示，已知反应①是工业上生产化合物D的反应，反应⑤是实验室鉴定化合物E的反应。 (1)单质L是____________； (2)化合物B是____________； (3)图中除反应①以外，还有两个用于工业生产的反应，是____________和____________(填代号)。它们的化学反应方程式分别是____________和____________。
【答案】　(1)H2　(2)H2O (3)②④　2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　2Cl2＋2Ca(OH)2＝CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O 23．(6分)在20 ℃时，氯化钠的溶解度为36 g，取一定量该温度下的饱和氯化钠溶液用惰性电极进行电解。当阳极产生气体为11.2 L(标准状况)时，氯化钠完全电解，所得溶液的密度为1.2 g/mL。试计算： (1)电解时所取饱和氯化钠溶液的质量。 (2)电解后溶液中溶质的物质的量浓度。 【答案】　解：(1)电解反应中量的关系如下： 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑　＋　Cl2↑ 1 mol　1 mol　　1 mol　0.5 mol　 设所取饱和NaCl溶液的质量为x，则 ＝，解得：x＝221 g。 (2)电解后所得溶液为NaOH溶液，c(NaOH)＝＝6.5 mol/L。 答：(1)电解时所取氯化钠溶液的质量是221 g；(2)电解后溶液中溶质的物质的量浓度为6.5 mol/L。

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