第四章 化学反应与电能 测试题 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

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第四章 化学反应与电能测试题一、选择题1．镍镉电池是一种新型的封闭式小体积的可充电电池，其放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是A．a极为负极B．b极的电极反应式为C．负极区pH减小，正极区pH增大D．用该电池作电源电解硫酸铜溶液时，电路中通过时，阳极产生2．下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由慢到快的顺序是A．③＜①＜②＜④B．②＜①＜③＜④C．①＜③＜②＜④D．③＜②＜④＜①3．为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入硫酸酸化的3%NaCl溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是A．加入酸性KMnO4溶液紫红色不褪去 B．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现C．加入KSCN溶液无红色出现 D．加入AgNO3溶液产生沉淀4．在船体的钢铁外壳上镶嵌锌块可以有效避免船体遭受腐蚀。下列说法不正确的是A．锌块作原电池的负极 B．钢铁在海水中易发生吸氧腐蚀C．电子由船体钢铁外壳向锌块移动 D．在海水中阳离子向船体钢铁外壳移动5．厦门大学设计具有高催化活性与稳定性纳米催化剂用于质子交换膜氢氧燃料电池。下列说法错误的是A．、、均属于过渡元素 B．催化剂通过降低活化能提高电池工作效率C．纳米催化剂属于胶体 D．正极电极反应式为6．如图所示，将一根铁棒垂直没入水中，一段时间后发现AB段产生较多铁锈，BC段腐蚀严重。下列关于此现象的说法不正确的是A．铁棒AB段的溶解氧浓度高于BC段B．铁棒AB段附近的pH值降低C．铁棒BC段电极反应：D．该腐蚀过程属于电化学腐蚀7．化学与生产、生活和社会发展密切相关，下列叙述不正确的是A．电热水器用镁棒防止金属内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法B．针对新冠肺炎疫情，可用医用酒精、双氧水等对场所进行杀菌消毒C．我国西周时期发明的“酒曲”酿酒工艺，是利用了催化剂使平衡正向移动的原理D．免洗洗手液的有效成分之一活性胶质银离子能使病毒蛋白质变性8．如图为铜铁原电池装置，下列叙述错误的是A．溶液变为蓝色 B．铁片为负极C．电流由铜片流向铁片 D．该装置可以将化学能转化为电能9．如图所示，电流表A指针发生偏转，同时M极质量减少，N极有气泡冒出，B为电解质溶液。则M、N、B分别为A．M是Cu，N是Zn，B是稀硫酸B．M是Zn，N是Cu，B是CuCl2溶液C．M是Fe，N是Al，B是NaOH溶液D．M是Fe，N是Ag，B是稀硫酸10．下列指定反应的离子方程式正确的是A．电解饱和MgCl2溶液：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-B．氯化亚铁溶液中滴加稀硝酸：3Fe2++4H++=3Fe3++NO↑+2H2OC．醋酸除去水垢中的CaCO3：CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2OD．碘酸钾氧化酸性溶液中的KI：5I-+=3H2O=3I2+6OH-11．某实验小组要定量探究铁锈蚀的因素，设计如图所示实验装置，检查气密性，将5 g铁粉和2 g碳粉加入三颈烧瓶，时刻，加入2 mL饱和氯化钠溶液后，再将一只装有5 mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上，采集数据。下列说法错误的是A．铁发生锈蚀的反应是放热反应B．温度降低是因为反应速率减慢了C．BC段压强减小是因为铁和氧气直接反应生成了氧化铁D．压强变大是因为发生了铁的析氢腐蚀12．科学家研制了一种两相无膜锌/吩噻嗪电池，其放电时的工作原理如图所示(在水系/非水系电解液界面上来回穿梭，维持电荷守恒)。 已知：CH2Cl2的密度为1.33g·cm-3，难溶于水。下列说法错误的是A．电池使用时不能倒置B．放电时， 由CH2Cl2层移向水层C．放电时，Zn板每减轻6. 5g，水层增重29gD．充电时，石墨毡上的电极反应式为PTZ-e- =PTZ+二、非选择题13．如下图所示，A、F为石墨电极，B、E为铁片电极。按要求回答下列问题。(1)打开K2，合并K1。B为________极，A的电极反应为________________________。最终可观察到的现象是___________________________________________。涉及的化学反应方程式有_______________________________。(2)打开K1，合并K2。E为________极，F极的电极反应为_____，检验F极产生气体的方法是____________________________。(3)若往U形管中滴加酚酞，进行(1)(2)操作时，A、B、E、F电极周围能变红的是________，原因是___________________________________________。14．某化学兴趣小组用如图装置电解CuSO4溶液，测定铜的相对原子质量．（1）若实验中测定在标准状况下放出的氧气的体积VL，B连接直流电源的__ （填“正极”或“负极”），并写出B极发生反应的电极反应式__．（2）电解开始一段时间后，在U形管中可观察到的现象__．并写出该电解反应总的离子方程式__．（3）实验中还需测定的数据是__（填写序号）．①A极的质量增重mg ②B极的质量增重mg（4）铜的相对原子质量为：__（用含有m、V的计算式表示）．（5）如果用碱性（KOH为电解质）甲烷燃料电池作为电源进行实验，放电时负极的电极反应式为__．15．I．炒过菜的铁锅未及时洗净，不久便会因腐蚀而出现红褐色锈斑。请回答：(1)铁锅的锈蚀是_______腐蚀(填“析氢”或“吸氧”)。(2)写出铁锅腐蚀正极的电极反应式：_______II．美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源，其构造如图所示：a、b两个极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。(1)a是_______极；电极反应式为_______。(2)已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-572kJ/mol，飞船上宇航员的生活用水由燃料电池提供。已知这种电池发1度电(3600KJ)时能生成360g水，则该电池的能量的利用率为_______。16．如图1是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题： 图1 图2(1)B极电极反应式为_______。(2)目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺，简易装置如图2所示：①若用上述甲烷燃料电池进行电解，则甲烷燃料电池的负极应该接该装置的_______(填“左”或“右”)边电极；写出阳极产生ClO2的电极反应式_______。②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为224mL(标准状况下)时，停止电解。阴极区得到的产物的量_______mol。17．1869年，俄国化学家门捷列夫制作了第一张元素周期表，下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表某一化学元素。(用元素符号填空)(1)写出元素F在周期表中的位置___________。(2)写出工业制取单质C的化学方程式___________。(3)G﹑H﹑B三种元素简单离子的半径由小到大排序___________。(4)元素B和D的最高价氧化物对应的水化物相互反应的离子方程式为：___________。(5)用电子式表示化合物A2G的形成过程的过程：___________，该化合物的水溶液呈___________(填“酸”、“碱”或“中”)性，原因___________(用离子方程式说明)(6)元素F、G形成的简单氢化物中，熔沸点更高的是___________，原因是___________。(7)E的简单氢化物构成燃料电池，采用铂作电极材料，稀硫酸作电解质溶液，写出负极的电极反应式___________。18．现有X、Y、Z、W、R五种原子序数依次增大的短周期元素。已知X为最轻的元素；Y的一种同位素常用于文物年代的测定；Z原子的最外层电子数是内层电子总数的3倍；W的族序数与其周期序数相同；R的一种氧化物具有漂白性，其漂白原理和NaClO不同。请回答下列问题：(1)Y在周期表中的位置为_______。(2)W和R形成的最简单化合物与水反应的化学方程式为_______。(3)X、Z的单质和氢氧化钠溶液能形成电池，该电池工作时的正极反应式是_______。(4)工业上常用电解熔融的Z和W形成的化合物的方法冶炼W单质，W单质在_______(填“阴极”或“阳极”)得到，阳极石墨随工作时间的延长会被逐渐消耗，其原因是_______。(5)X、Z、W可形成化合物M，常温下，M的酸性电离常数，则M溶于NaOH溶液的反应的平衡常数_______。19．下表为元素周期表的一部分，请参照元素①－⑧在表中的位置，用元素符号或化学用语回答下列问题：(1)①和②形成的最简单有机化合物分子的结构式为_____________。(2)下列事实能证明②的非金属性比⑥强的是________A．Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑B．SiO2+2CSi+2CO↑C．Na2SiO3+CO2+2H2O＝H2SiO3↓+Na2CO3D．CH4比SiH4稳定(3)写出①、③、④三种元素组成化合物的电子式___________。(4)③、④、⑤所形成的简单离子半径由大到小的顺序：_________________。(5)①、②、⑦三种元素按原子个数之比为11︰5︰1组成的有机化合物中含有两个-CH3的同分异构体有______种。(6)最近科学家制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入液化石油气(以C4H10表示）．电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－．已知该电池的负极反应为：C4H10＋13O2－－26e－=4CO2＋5H2O则该电池的正极反应为__________________，电池工作时，电池中O2－向________极移动．20．下图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O（1）请回答：甲池是________________装置，B（石墨）电极的名称是_____________________。（2）写出下列电极反应式：通入CH3OH的电极的电极反应式是___________________________，A（Fe）电极的电极反应式为___________________________。（3）乙池中反应的化学方程式为___________________________。（4）当乙池中A（Fe）极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗标准状况下的氧气___________mL。21．某研究小组探究不同条件对电解溶液微粒放电能力的影响。配制0.1溶液，设计如下图所示的实验装置进行电解，实验记录如下：(1)0.1溶液，用离子方程式表示其显酸性的原因_________。(2)预测电解溶液时，阳极放电的微粒可能是_________。(3)分析阴极实验现象①实验Ⅰ中，阴极的电极反应是_________。②对比实验Ⅰ、II阴极现象，可以得出的结论是_________。(4)分析阳极实验现象①甲同学得出结论：实验Ⅰ、Ⅱ条件下，放电而没有放电。“放电”的实验证据是_________。②乙同学认为仅由实验Ⅰ、Ⅱ不能得出此结论，并提出可能放电，的产生可能有两种途径。途径1：在阳极放电产生。途径2：_________产生。(5)Ⅰ中虽未检测出，但在实验Ⅰ条件下是否放电仍需进一步证明。小组设计实验Ⅰ的对照实验完成验证，该实验方案是_________。22．研究发现，NO在心脑血管调节、免疫调节等方面有着十分重要的作用，但NO无法直接作为药物使用。科学家发现NO有着与NO相似的功效，可以用作药物。某研究小组对亚硝酸盐转化为NO的反应进行了研究。(1)NO中N元素的化合价呈现正价，用原子结构解释原因为___。(2)为研究NO的转化，甲同学完成了如下实验：资料：FeSO4+NO⇌Fe(NO)SO4(棕色)△H原电池负极>化学腐蚀>作原电池正极>作电解池阴极；①中铁发生化学反应；②中铁的活动性大于锡，所以铁作负极，加速被腐蚀；③中锌的活动性大于Fe，所以锌作负极、铁作正极，被保护；④中铁作阳极加速被腐蚀；所以铁腐蚀慢快顺序是③＜①＜②＜④，答案选A。3．A【分析】镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀，则将其放入到酸化的3%NaCl溶液中，会构成原电池，由于锌比铁活泼，作原电池的负极，而铁片作正极，溶液中破损的位置会变大，铁也会继续和酸化的氯化钠溶液反应产生氢气，溶液中会有亚铁离子生成；解析：A．若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成亚铁离子，加入酸性KMnO4溶液紫红色不褪去，说明没有生成亚铁离子，故A符合题意；B．淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质与碘化钾发生反应，故B不符合题意；C．KSCN溶液可检测铁离子的存在，上述现象中不会出现铁离子，所以无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN溶液后，均无红色出现，故C不符合题意；D．氯化钠溶液中始终存在氯离子，所以加入硝酸银溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，故D不符合题意。故选A。4．C【分析】在船体的钢铁外壳上镶嵌锌块可形成原电池，其中锌作负极、钢铁作正极。解析：A．牺牲阳极法安装活泼金属做原电池负极，被保护的钢铁做正极，锌块作负极，A项正确；B．海水中pH接近中性，易发生吸氧腐蚀，B项正确；C．原电池中电子从负极经外电路流向正极，C项错误；D．原电池正极得电子，电解质中阳离子向正极移动，D项正确；答案选C。5．C解析：A．、、均属于过渡元素，在第Ⅷ族，A正确；B．电池催化剂起到降低电极反应活化能、提高反应速率的作用，B正确；C．纳米材料不属于胶体，C错误；D．质子交换膜氢氧燃料电池，为酸性环境，正极电极反应式为，D正确；故选C。6．B【分析】铁棒在水溶液中发生吸氧腐蚀，形成原电池，BC段作原电池负极，铁被氧化生成亚铁离子，所以BC段腐蚀严重，AB段靠近水面接触氧气，作原电池正极，生成较多铁锈，据此解答即可。解析：A．铁棒AB段与空气界面较近，而深水处溶氧量较少，因此铁棒AB段的溶解氧浓度高于BC段，故A正确；B．AB段靠近水面接触氧气，作原电池正极，电极反应式为，O2+2H2O+4e−=4OH−，pH增大，故B错误；C．BC段作原电池负极，电极反应式为Fe-2eˉ=Fe2+，故C正确；D．该腐蚀过程为铁棒在水溶液中发生吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故D正确；综上所述答案为B。7．C解析：A．金属内胆一般来说是不锈钢材质的，镁棒的金属活动性强于金属内胆，所以镁棒相当于原电池负极，从而保护了金属内胆不被腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法，故A正确；B．医用酒精、双氧水均能使蛋白质变性，均能用于消毒杀菌，故B正确；C．催化剂不能使化学平衡发生移动，故C错误；D．重金属离子能使蛋白质变性，银离子是重金属离子，所以免洗洗手液的有效成分活性胶质银离子能使蛋白质变性，故D正确；答案选C。8．A【分析】由装置可知该原电池的反应原理为：，Fe作负极，Cu作正极，据此解答。解析：A．Cu为正极，没有参与反应，溶液不变蓝色，故A错误；B．由原理可知Fe作负极，故B正确；C．Fe作负极，Cu作正极，电流由正极流向负极，即由铜片流向铁片，故C正确；D．该装置为原电池，可以将化学能转化为电能，故D正确；故选：A。9．D【分析】由题意可知，M极发生氧化反应为负极，N极为正极，结合原电池工作原理相关知识解此题。解析：A．由分析可知，M为负极N为正极，则M比N活泼，故A不选；B．由A可知M比N活泼，M是Zn，N是Cu，但由于N极有气泡产生，则溶液应为酸，故B不选；C．在NaOH强碱溶液中，Al电极发生氧化反应为负极，由题意N为正极，故C不选；D．由题意有M是Fe，N是Ag，B是稀硫酸，银为正极，氢离子在此极得电子，生成氢气，有气泡冒出，故选D。答案选D。10．B解析：A．电解饱和MgCl2溶液会生成氢氧化镁沉淀，离子方程式应为：Mg2++2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+ Mg(OH)2↓，A项错误；B．氯化亚铁溶液中滴加稀硝酸，硝酸将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原成NO，根据电子守恒和元素守恒可得离子方程式为：3Fe2++4H++NO=3Fe3++NO↑+2H2O，B项正确；C．醋酸为弱酸，不能写成离子，正确离子方程式应为CaCO3+2CH3COOH= Ca2++CO2↑+2CH3COO-+H2O，C项错误；D．酸性环境中不会生成氢氧根，正确离子方程式为5I-+IO+6H+=3I2+3H2O，D项错误；故选B。11．C解析：A．由温度曲线可知，铁发生锈蚀的反应是放热反应，温度升高，A正确；B．温度降低是因为装置中氧气被消耗，导致铁被锈蚀反应速率减慢了，B正确；C．BC段压强减小是因为铁在氧气、水共同作用下反应生成了铁锈，铁锈主要成分为氧化铁，C错误；D．压强变大是因为注射器中盐酸被压入三颈烧瓶中，盐酸和铁生成氢气，发生了铁的析氢腐蚀，D正确；故选C。12．C解析：A．二氯甲烷和水不互溶，密度比水大，可以将正极与负极隔开，倒置会引起电池内部短路，A项正确；B．放电时，Zn板为负极，石墨毡为正极，则 由CH2Cl2层移向水层，B项正确；C．放电时，Zn板每减轻6. 5g则转移0.2mol电子，水层增重6.5g，另外还有0.2mol转移到水层，则一共增重0.2mol×145g/mol+6.5g=35.5g，C项错误；D．充电时，石墨毡为阳极，发生氧化反应，电极反应式为PTZ-e- =PTZ+，D项正确。答案选C。二、非选择题13． 负 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 溶液中有红褐色沉淀生成 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 阴 2Cl－－2e－===Cl2↑ 用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极，试纸变蓝，证明是氯气 AE 因为A极产生OH－，E极中H＋反应了，促进了水的电离，溶液中有OH－剩余，酚酞遇OH－变红，所以溶液变红解析：(1)打开K2，合并K1，装置为原电池，B为负极，A为正极，所发生的反应本质上是钢铁的吸氧腐蚀，故答案为负、O2＋2H2O＋4e－==4OH－、溶液中有红褐色沉淀生成、2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；(2)打开K1，合并K2，装置为电解池，由于铁作阴极，所以该装置就是电解食盐水，故答案为阴、2Cl－－2e－===Cl2↑、用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极，试纸变蓝，证明是氯气、AE、因为A极产生OH－，E极中H＋反应了，促进了水的电离，溶液中有OH－剩余，酚酞遇OH－变红，所以溶液变红。14． 正极 4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O 铜电极上有红色固体析出，石墨电极上有无色气体产生，溶液蓝色变浅 2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ ① CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O解析：（1）.若实验中测定在标准状况下放出的氧气的体积为VL，说明阳极上是氢氧根离子放电而不是铜放电，所以铜作阴极，石墨作阳极，则A连接直流电源的负极，B连接直流电源的正极，B是阳极，发生反应：4OH--4e-=O2↑+2H2O，故答案为正极；4OH--4e-=O2↑+2H2O；（2）.电解硫酸铜溶液时，石墨作阳极，则阴极上铜离子得电子而析出铜，阳极上氢氧根离子放电而生成氧气，溶液中铜离子浓度减小，溶液颜色变浅，电池反应式为：2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+，故答案为铜电极上有红色固体析出，石墨电极上有无色气体产生，溶液蓝色变浅；2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+；（3）.要测定铜的相对原子质量还要测定析出铜的质量，A电极上析出铜，故选①；（4）.根据2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+可知，标准状况下，生成22.4L氧气时析出2mol铜，析出mg铜时放出VL氧气，则铜的相对原子质量==，故答案为；（5）.如果用碱性（KOH为电解质）甲烷燃料电池作为电源进行实验，在甲烷燃料电池中，负极上甲烷失电子发生氧化反应，电极反应式为：CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O，故答案为CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O。15． 吸氧 O2+2H2O+4e-=4OH- 负 H2+2OH--2e-=2H2O 62.9%(或63%)【分析】I．(1)中性或弱酸性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀；(2)铁、碳和电解质溶液构成原电池，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应；II．(1)氢氧燃料电池中，H2失去电子被氧化，a为负极；O2得到电子被还原，b为正极；(2)1度为1KW·h，即3600 kJ，由2H2(气)+O2(气)2H2O(l)+572 kJ可知，生成360 gH2O(l)放出的热量=360×572/36=5720 kJ，而这些热能只能转化为3600 kJ的电能，据此计算能量的转化率。解析：I．(1)弱酸或中性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀；因此，本题正确答案是：吸氧；(2)铁、碳和电解质溶液构成原电池，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-；因此，本题正确答案是： O2+2H2O+4e-=4OH-；II．(1)由图示可知，参与电极反应的是H2和O2，生成的是H2O，故在反应中H2失去电子被氧化，a为负极；O2得到电子被还原，b为正极。电极反应分别为：H2+2OH--2e-=2H2O；综上所述，故为：负，H2+2OH--2e-=2H2O；(2)1度为1KW·h，即3600 kJ，由2H2(气)+O2(气)=2H2O(l)+572 kJ可知，生成360 gH2O(l)放出的热量=360×572/36=5720 kJ，而这些热能只能转化为3600 kJ的电能，所以能量的转化率=3600/5720×100%=62.9%；综上所述，故为：62.9%(或63%)。16． 右 0.02解析：(1)甲烷和O2-在B极上反应生成CO2，电极反应式为；(2)①由装置图可知，Na+移向该装置右侧，阳离子移向阴极，说明右侧为阴极，连接电池负极，负极应该接该装置的右边电极；阳极是和反应生成，电极反应式为；②阴极发生的反应为，产生的气体体积为224mL(标准状况下)，产生H2的物质的量为0.01mol，生成的物质的量为0.02mol；17．(1)第二周期第ⅥA族(2)MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑(3)K+＜Cl-＜S2-(4)Al(OH)3+OH-=+2H2O(5) 碱 S2-+H2OHS-+OH-(6) H2O 水分子之间存在氢键(7)CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+【分析】根据元素在周期表的位置可知：A是Na，B是K，C是Mg，D是Al，E是C，F是O，G是S，H是Cl元素，然后根据元素周期律及物质的性质分析解答。解析：（1）F是O元素，原子核外电子排布是2、6，因此C位于元素周期表第二周期第ⅥA族；（2）C是Mg元素，在工业上一般是采用电解熔融MgCl2的方法冶炼，反应方程式为：MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑；（3）B是K，G是S，H是Cl元素，三种元素形成的离子K+、S2-、Cl-核外电子排布都是2、8、8，电子层结构相同。对于电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径就越小，所以三种离子的半径由小到大的顺序为：K+