第四章　化学反应与电能 单元测试 高中化学人教版（2019）选择性必修1

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第四章　化学反应与电能（单元测试）一、选择题(本题共16小题,每小题3分,共48分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)1.下列叙述中正确的是(　　)。A.纯锌与稀硫酸反应时,加入少量CuSO4溶液,可使反应加快B.甲醇和氧气以及KOH溶液构成的新型燃料电池中,其负极上发生的反应为CH3OH+6OH-+6e-CO2+5H2OC.在铁件上镀铜时,金属铜作阴极D.电解精炼铜时,电解质溶液中铜离子浓度保持不变2.高压直流电线路的瓷绝缘子易出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　)。        A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应 B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-C.断电时,锌环上的电极反应为Zn2++2e-ZnD.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀3.某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性:Cr2>Fe3+,设计了盐桥式的原电池,如图所示。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是(　　)。    A.甲烧杯的溶液中发生还原反应B.乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3++7H2O-6e-Cr2+14H+C.外电路的电流方向为从b到aD.电池工作时,盐桥中的S移向乙烧杯4.现有如图所示装置,下列叙述中正确的是(　　)。      A.若X为锌棒,Y为NaCl溶液,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀,这种保护方法称为外加电流法B.若X为石墨棒,Y为NaOH饱和溶液,开关K置于N处,保持温度不变,则溶液的pH保持不变C.若X为银棒,Y为硝酸银溶液,开关K置于N处,铁棒质量将增大,溶液中银离子浓度将减小D.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于M处,铜棒质量将增大,此时外电路中的电子向铁电极移动5.将纯锌片和纯铜片按图示方式插入相同浓度的稀硫酸中一段时间,下列叙述正确的是(　　)。     A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生       B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极C.两烧杯中溶液的pH均增大           D.产生气泡的速率甲比乙慢6.下列说法正确的是(　　)A.原电池中，负极上发生的反应是还原反应B.原电池中，电流的方向是负极→导线→正极C.双池原电池中的盐桥也可以用金属导线代替D.在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极7.某原电池反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，则下列说法中正确的是(　　)A.用稀硝酸作电解质溶液        B.用锌作原电池正极C.用铁作负极，铁的质量不变    D.用铜作原电池正极8.关于铅蓄电池的说法正确的是(　　)。A.放电时,正极发生的反应是Pb+-2e-══PbSO4B.放电时,该电池的负极材料是铅板C.充电时,电池中硫酸的浓度不断减小D.充电时,阳极发生的反应是PbSO4+2e-══Pb+9.科技工作者制造了一种甲烷燃料电池,一个电极通入空气,另一个电极通入甲烷,通过掺杂了Y2O3的ZrO2晶体在高温下传导O2-。以下判断错误的是(　　)。A.电池正极发生的反应:O2+4e-══2O2-B.电池负极发生的反应:CH4+4O2--8e-══CO2+2H2OC.固体电解质里的O2-的移动方向:由正极移向负极D.向外电路释放电子的电极:正极(即电子由正极流向负极)10.用惰性电极电解下列溶液,一段时间后,再加入一定质量的另一种物质(括号内),溶液能与电解前原来溶液完全一样的是(　　)。A.NaCl溶液(盐酸)        B.NaOH溶液(H2O)C.CuCl2溶液(HCl)        D.CuSO4溶液[Cu(OH)2]11.如图为用直流电源电解Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是(　　)。    A.逸出气体的体积,a电极的小于b电极的B.一电极逸出无臭气体,另一电极逸出有刺激性气味的气体C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色D.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色12.用惰性电极电解硫酸铜溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.01 mol,阴极无气体逸出,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 g13.在100 mL H2SO4与CuSO4的混合液中,用石墨作电极电解,两极上均收集到2.24 L气体(标准状况),则原混合溶液中Cu2+的物质的量浓度为(　　)。A.1 mol·L-1         B.2 mol·L-1C.3 mol·L-1          D.4 mol·L-114.如图装置中,小试管内为红墨水,具支试管内盛有pH=5的雨水和生铁片。观察到开始时导管内液面下降,一段时间后导管内液面回升,略高于小试管液面。以下有关解释合理的是(　　)。   A.生铁片中的碳是原电池的负极,发生还原反应     B.雨水酸性较强,生铁片仅发生析氢腐蚀C.红墨水回升时,正极反应式:O2+2H2O+4e- ══4OH-   D.具支试管中溶液pH逐渐减小15.相同材质的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是(　　)。   16.如图所示,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为(　　)。   A.②①③④⑤⑥       B.⑤④③①②⑥C.⑤④②①③⑥       D.⑤③②④①⑥二、非选择题(本题包括4小题,共52分)17.（10分）(1)在氢氧燃料电池中,若电解质溶液为KOH溶液,则负极通入的应是_______,正极通入的应是_______,电极反应式分别为______________,______________。 (2)如把KOH溶液改为稀硫酸作电解质溶液,则电极反应式分别为____________,_____________。(3)上述(1)和(2)中的电解质溶液不同,反应进行后,(1)中溶液pH_______(填“增大”或“减小”,下同),(2)中溶液pH_______。(4)如把H2改为甲烷,KOH溶液作电解质溶液,则电极反应式分别为____________,____________。 18.（14分）下图为以惰性电极进行电解的装置： (1)写出A、B、C、D各电极上的电极反应式和总反应方程式：A：________________________________，B：________________________________，总反应方程式：______________________________________________；C：________________________________， D：_____________________________，总反应方程式：_____________________________________________________。(2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比为________________。 19.(14分)某研究性学习小组根据反应2KMnO4+10FeSO4+8H2SO42MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O设计如图原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L-1,溶液的体积均为200 mL,盐桥中装有饱和K2SO4溶液。回答下列问题。(1)此原电池的正极是石墨　　　(填“a”或“b”),发生　　　　反应。 (2)电池工作时,盐桥中的S移向　　　　(填“甲”或“乙”)烧杯。 (3)两烧杯中的电极反应式分别为甲:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　, 乙:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)若不考虑溶液的体积变化,MnSO4浓度变为1.5 mol·L-1,则反应中转移的电子为　　　 mol。  20.(14分)重铬酸钾(K2CrO4)又名红矾钾,是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾为原料,采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)。制备装置如图。     制备原理:+2H++H2O。(1)通电后,阳极的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　　,阳极室产生的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)制备过程总反应的离子方程式可表示为4Cr+4H2O2Cr2+4OH-+2H2↑+O2↑,若实验开始时在右室中加入38.8 g K2CrO4,t min后测得右室中K与Cr的物质的量之比为3∶2,则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为　　　　;此时电路中转移电子的物质的量为　　　　。 (3)若制备重铬酸钾时使用以甲醇为原料、以KOH溶液为电解质溶液的可充电高效燃料电池,该电池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O。①该电池负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②若该电池化学能转化为电能的效率为80 %,上述电解t min内共消耗CH3OH的质量为　　　 g。(保留2位有效数字)                          参考答案及解析：一、选择题1.A  解析:锌置换出少量铜后形成锌铜原电池,使反应加快,A项正确;负极上应发生失去电子的氧化反应,并且CO2在碱性环境中要生成C,B项错误;电镀池中,镀层金属作阳极,C项错误;电解精炼铜时,溶液中铜离子浓度降低,D项错误。2.C  解析:通电时,锌环连接电源正极,作阳极,发生氧化反应,A项正确;通电时,阴极为溶液中H+得电子,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,B项正确;断电时发生原电池反应,锌环失电子作负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,C项错误;断电时锌作负极保护铁,属于牺牲阳极法,D项正确。3.C  解析:由于氧化性Cr2>Fe3+,即Cr2可以将Fe2+氧化为Fe3+,在原电池中,Fe2+失电子被氧化,a极为负极;Cr2得电子被还原,b极为正极。甲烧杯中Fe2+失电子被氧化,即甲池发生氧化反应,A项错误;乙烧杯中Cr2得电子被还原:Cr2+6e-+14H+2Cr3++7H2O,B项错误;外电路中电流由正极流向负极,即由b流向a,C项正确;原电池中,阴离子移向负极,即S移向甲烧杯,D项错误。4.B  解析:A项中的保护方法为牺牲阳极法,A项错误;B项实质是电解水,温度不变,饱和NaOH溶液的浓度不变,溶液的pH不变,B项正确;C项为铁上镀银,溶液中银离子浓度将不变,C项错误;D项,外电路中的电子由铁电极向铜电极移动,D项错误。5.C  解析:乙烧杯中锌与铜没有接触,不能构成原电池,但锌可以与稀硫酸直接反应,放出H2;甲烧杯中铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池,由于金属活动性Zn>Cu,所以锌为负极,铜片上有H2放出,加快了锌的溶解。6.D7.D　 解析：根据原电池反应可以确定原电池负极为Fe，电解质溶液可以为稀盐酸或稀硫酸等，但不能为稀硝酸。8.B  解析:A项中电池放电时正极应发生还原反应,电极反应为PbO2+4H+++2e-══PbSO4+2H2O;C项中电池充电时硫酸的浓度应不断增大;D项中电池充电时阳极应发生氧化反应。9.D  解析:因为放电时,电池正极发生还原反应(元素化合价降低),负极发生氧化反应(元素化合价升高)。所以正极反应式是O2+4e-══2O2-,负极反应式是CH4+4O2--8e- ══CO2+2H2O。由上述电池的正、负极反应式可以看出,正极反应“源源不断”地产生O2-,负极反应要持续进行,则需要“持续不断”地消耗O2-,故电池内O2-的移动方向是由正极移向负极。电池的负极发生氧化反应,失去电子,故外电路电子从负极流出,D项错误。10.B  解析:电解NaCl溶液时,阳极氯离子放电生成氯气,阴极氢离子得到电子生成氢气,所以应加HCl让电解质溶液复原,A项错误;电解NaOH溶液时,阳极产生氧气,阴极产生氢气,所以应加水让电解质溶液复原,B项正确;电解CuCl2溶液时,阳极氯离子放电生成氯气,阴极析出铜,所以应加氯化铜让电解质溶液复原,C项错误;电解硫酸铜溶液时,阳极产生氧气,阴极产生金属铜,所以应加CuO让电解质溶液复原,加入氢氧化铜相当于多加入了水,D项错误。11.D  解析:电解Na2SO4溶液时,a为阴极:4H++4e-══2H2↑,b为阳极:4OH--4e-══O2↑+2H2O;a极周围由于H+放电溶液呈碱性,石蕊溶液显蓝色,b极周围由于OH-放电溶液呈酸性,石蕊溶液显红色。12.B  解析:用惰性电极电解硫酸铜溶液,在阳极产生的气体为氧气,由4OH--4e- ══2H2O+O2↑知,产生0.01 mol的氧气转移0.04 mol电子,则根据Cu2++2e- ══Cu可推出应析出0.02 mol的铜,其质量为1.28 g。13.A  解析:电解H2SO4和CuSO4的混合溶液,阳极H2O放电,生成O2;阴极放电顺序是Cu2+>H+,开始生成Cu,后来生成H2。两极上均收集到2.24 L气体(标准状况),即0.1 mol气体,阳极生成0.1 mol O2转移0.4 mol e-,阴极生成0.1 mol H2转移0.2 mol e-,根据两极转移电子数相等,阴极析出铜转移0.2 mol e-,所以溶液中有0.1 mol Cu2+放电,原混合溶液中Cu2+的物质的量浓度为=1 mol·L-1。14.C  解析:生铁与其中的碳及电解质溶液构成原电池,负极是铁,铁失去电子发生氧化反应,碳是正极,正极发生还原反应。开始时,因酸性较强发生析氢腐蚀,一段时间后导管内液面回升且略高于小试管液面,说明具支试管中气体压强减小,此时发生吸氧腐蚀,正极反应式是2H2O+O2+4e- ══4OH-,故溶液的pH增大,A、B、D三项错误;C项正确。15.C  解析:在A中,食醋提供电解质溶液环境,铁勺和铜盆是相互接触的两个金属极,形成原电池,铁是活泼金属作负极;在B中,食盐水提供电解质溶液环境,铁炒锅和铁铲都是铁碳合金,符合原电池形成的条件,铁是活泼金属作负极,碳作正极;在C中,铜镀层将铁球覆盖,使铁被保护,所以铁不易被腐蚀;在D中,酸雨提供电解质溶液环境,铁铆钉和铜板分别作负、正极,形成原电池。16.C   解析:先判断装置是形成原电池还是电解池,再分析金属活动性的差别。①中Fe为负极,杂质C为正极,属于钢铁的吸氧腐蚀,腐蚀速率较慢。②③④实质均为原电池装置,③中Fe为正极,被保护;②④中Fe为负极,均被腐蚀,但相对来说Fe与Cu的金属活动性差别较Fe与Sn的大,故铁铜原电池中Fe的腐蚀速率较快;⑤中Fe接电源正极作阳极,Cu接电源负极作阴极,加快了Fe的腐蚀;⑥中Fe接电源负极作阴极,Cu接电源正极作阳极,防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知:铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。 二、非选择题17.答案:(1)H2　O2　负极:2H2+4OH--4e- ══4H2O   正极:O2+2H2O+4e- ══4OH-(2)负极:2H2-4e- ══4H+　正极:O2+4H++4e══ -2H2O  (3)减小　增大(4)负极:CH4+10OH--8e- ══+7H2O   正极:2O2+4H2O+8e- ══8OH-解析:(3)由于(1)是在碱性条件下反应,n(KOH)不变,但工作时H2O增多,故c(KOH)减小,pH减小;而(2)中为酸性溶液, n(H2SO4)不变,水增多,溶液酸性减弱,故pH增大。18.答案：(1)Cu2＋＋2e－===Cu　2Cl－－2e－===Cl2↑　CuCl2Cu＋Cl2↑　4Ag＋＋4e－===4Ag　2H2O－4e－===O2↑＋4H＋　4AgNO3＋2H2O4Ag＋4HNO3＋O2↑(2)2∶2∶4∶1解析：由电子守恒可知，在四个电极依次析出物质的物质的量之比为n(Cu)∶n(Cl2)∶n(Ag)∶n(O2)＝2∶2∶4∶1。 19.答案:(1)a　还原　(2)乙　(3)Mn+8H++5e-Mn2++4H2O　5Fe2+-5e-5Fe3+　  (4)0.5解析:(1)根据题目提供的总反应方程式可知,KMnO4作氧化剂,发生还原反应,故石墨a是正极。(2)电池工作时,S向负极移动,即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为Mn+8H++5e-Mn2++4H2O,乙烧杯中的电极反应式为5Fe2+-5e-5Fe3+。(4)溶液中的MnSO4浓度由1 mol·L-1变为1.5 mol·L-1,由于溶液的体积未变,则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 mol·L-1×0.2 L=0.1 mol,转移的电子为0.1 mol×5=0.5 mol。 20.答案:(1)4OH--4e-O2↑+2H2O(或2H2O-4e-O2↑+4H+)　阳极产生无色气体,溶液由黄色逐渐变为橙色(2)2∶1　0.1 mol    (3)①CH3OH+8OH--6e-C+6H2O    ②0.67解析:(1)阳极发生氧化反应,阳极室溶液中OH-失去电子生成O2和H2O,H+浓度增大,使黄色的Cr转化为橙色的Cr2。(2)设K2CrO4和K2Cr2O7物质的量分别为x mol、y mol,根据原子守恒,则有:n(K)∶n(Cr)=(2x+2y)∶(x+2y)=3∶2,解得x∶y=2∶1 ①38.8 g K2CrO4的物质的量为0.2 mol,电解过程中阳极室内Cr的物质的量不变,则x+2y=0.2 mol              ②解①②得:x=0.1,y=0.05。根据4Cr+4H2O2Cr2+4OH-+2H2↑+O2↑可知,生成0.05 mol K2Cr2O7时反应中转移电子为0.1 mol。(3)①根据电池总反应可知,负极上CH3OH失电子被氧化,电极反应式为CH3OH+8OH--6e-C+6H2O 。②电解t min内,电路中转移0.1 mol电子,则甲醇失电子为 mol,消耗CH3OH的物质的量为 mol= mol,质量为 mol×32 g·mol-1≈0.67 g。