第四章 化学反应与电能 单元测试题 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 单元测试题
一、单选题
1．下列物质的性质与实际应用对应关系错误的是
选项
化学性质
实际应用
A
Na2CO3溶液具有碱性
除去餐具表面油污
B
液氨气化时吸热
制冷剂
C
石墨具有还原性
干电池正极材料
D
NaClO2能与SO2和NOx反应
烟气的脱硫脱硝
A．A B．B C．C D．D
2．通过电解废旧锂电池中的可获得难溶性的和，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是

A．电极B为阳极，发生氧化反应
B．电极A的电极发应：
C．电解一段时间后溶液中浓度保持不变
D．转化为，转移的电子数为
3．下列表述正确的是
A．碳酸氢钠溶液的水解反应：
B．用惰性电极电解饱和氯化镁溶液：
C．氢硫酸的电离方程式：
D．向氢氧化镁饱和溶液中滴加氯化铁溶液，出现红褐色沉淀
4．化学与生产、生活和科技密切相关，下列说法错误的是
A．北京冬奥会运动员“战袍”内层添加石墨烯片用于保暖，石墨烯和碳纳米管互为同分异构体
B．华为自主研发的“麒麟”芯片与太阳能电池感光板所用材料均为晶体硅
C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料， 可用于制造汽车发动机
D．不锈钢中含有镍、铬等元素， 具有很强的抗腐蚀能力
5．工业上，常用电渗析法淡化海水。某小组模拟淡化海水原理，设计如图所示装置。锂电池反应为。下列叙述错误的是

A．M极为阳极，膜2为阳离子交换膜
B．锂电池放电时，负极的电极反应式为
C．基态锰原子中有15种不同运动状态的电子
D．N极收集到11.2L气体(标准状况)时理论上转移1mol电子
6．一种氯离子介导的电化学合成方法，能将乙烯高效清洁、选择性地转化为环氧乙烷，电化学反应的具体过程如图所示。在电解结束后，将阴、阳极电解液输出混合，便可反应生成环氧乙烷。下列说法错误的是
   
A．Ni电极与电源负极相连
B．阴极生成标况下22.4L气体，最终可制得2mol
C．工作过程中阴极附近pH增大
D．在电解液混合过程中会发生反应：HCl+KOH=KCl+H2O
7．据2022年1月统计，我国光伏发电并网装机容量突破3亿千瓦，连续七年稳居全球首位。已知四甲基氢氧化铵常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵为原料，采用电渗析法合成[，]，工作原理如图。下列说法错误的是
  
A．光伏并网发电装置中N型半导体为负极，P型半导体为正极
B．c为阳离子交换膜，d、e均为阴离子交换膜
C．a电极反应式为
D．制备182g四甲基氢氧化铵，两极共产生33.6L气体(标准状况)
8．下列有关化学工业叙述错误的是
A．从空气中制取氮气的方法之一：将空气中的氧气与碳作用生成二氧化碳，再除去二氧化碳得到氮气
B．侯德榜是我国近代化学工业的奠基人之一，他发明的侯氏制碱法制得的碱是纯碱
C．比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法，离子交换膜电解槽中采用质子交换膜
D．固体煤经处理变为气体燃料后，可以减少SO2和烟尘的排放，且燃烧效率提高，有利于节能减排
9．某同学利用下列电池装置探究的氧化性和还原性。电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，石墨电极上未见Fe析出，下列分析不正确的是
  
A．盐桥中的阳离子进入右侧烧杯溶液中
B．一段时间后两烧杯溶液中均增大
C．当两烧杯溶液中相等时，说明反应已达到平衡状态
D．由A、B中的现象可知，还原性小于Fe、氧化性小于
10．如图所示的装置，甲中盛有CuSO4溶液，乙中盛有KI溶液，电解一段时间后，分别向C、D电极附近滴入淀粉溶液，D电极附近变蓝。下列说法正确的是
  
A．E、F电极分别是阴极、阳极
B．若甲池是电解精炼铜，则A电极为粗铜
C．甲中Cu2+移向B电极
D．若C电极为惰性电极，则电解后乙中溶液的pH增大
11．NOx是主要大气污染物，利用反应NO2 + NH3 → N2 + H2O消除NO2污染的电化学装置如图所示。下列说法错误的是
  
A．外电路的电流方向为b → a
B．b极的电极反应为：4H2O + 2NO2 + 8e− = N2 + 8OH−
C．若离子交换膜为阴离子交换膜，则左池NaOH溶液浓度将增大
D．电路中转移4 mol电子时理论上可消除标准状况下1 mol NO2的污染
12．我国科学家最近研发出一种以铝为负极、石墨烯薄膜(Cn)为正极的新型铝-石墨烯电池，AlCl可在石墨烯薄膜上嵌入或脱嵌，离子液体AlCl3/[EMIM]Cl作电解质，其中阴离子有AlCl、Al2Cl，阳离子为EMIM+ (  ，其结构中存在大π键)，放电机理如图所示。已知：能量密度是指一定空间或质量物质中储存能量的大小，用于比较单位体积的电池所储存的电量。下列说法错误的是
  
A．EMIM+中的大π键可表示为π B．充电时，AlCl嵌入到石墨中
C．EMIM+中I3(C)小于I3(N) D．该铝电极电池比锂电极的能量密度低
13．“钠离子电池”被欧盟评价为“锂电的性能、铅酸的价格”，因此成为弥补锂不足的替代研究对象，有着巨大的市场前景。某水系钠离子电池工作原理如图，电池总反应为：2Na2FePO4F + NaTi2 (PO4 )22NaFePO4F + Na2Ti2(PO4) 2。下列说法正确的是

A．充电、放电时，钠离子均向电势更高的电极移动
B．放电时，导线中每通过1mol电子，理论上a极质量减轻23g
C．充电时，b极上的电极反应为NaFePO4F+Na++e- = Na2FePO4F
D．交换膜应为阳离子交换膜且孔径比锂离子电池交换膜的孔径小
14．气态废弃物中的硫化氢可以用电化学方法转化为可以利用的硫，如图所示，下列说法错误的是

A．阳极反应：
B．电解一段时间之后需要补充和
C．理论上每生成1mol硫，电路中通过的电子数为
D．电解一段时间后，溶液的pH不变

二、非选择题
15．某课外小组设计如图1所示装置为电源对粗铜(含有Cu，少量Fe、Zn、Ag、Au等)进行精炼。(已知：装置I中发生的副反应为Fe电极直接与溶液反应)

(1)装置I中Fe电极上发生反应的电极反应式为 。
(2)当反应一段时间后，经测量发现，Fe电极质量减少0.80 g，纯铜电极质量增重0.96 g，则实际经过电流表的电子的物质的量为 mol，装置I的能量转化率为 。(已知：装置I中足量)
(3)有同学提议，为避免副反应的发生，应将装置I改为如图2所示装置，则溶液Z中溶质的化学式为 。
(4)装置II中X电极材料的名称为 ，Y电极上的电极反应式为 ，一段时间后，装置II溶液中阳离子主要为和 。
16．氨是重要的化工原料，已知在纯氧中燃烧的能量变化如图。

(1)已知：  ，则的燃烧热的热化学方程式为 。
(2)的燃烧反应可设计成燃料电池，工作原理如图甲所示。电极b为 (填“正极”或“负极”)；电极a上的电极反应为 。当共消耗1.568 L(标准状况)气体时，通过负载的电子的物质的量为 mol。

(3)一种肼()燃料电池的工作原理如图乙所示。

①a极的电极反应式为 ；电池中的离子方程式为 。
②若利用该电池给铅酸蓄电池充电，当消耗3.2 g 时，电极质量 (填“增加”或“减少”) g。
17．氯及某些含氯化合物既是重要化工原料，又是高效消毒剂。回答下列问题：
(1)工业上用如图所示的装置来制取氯气。A室产生的氯气与B室产生的氢气、氢氧化钠需用隔膜隔开，其原因是 (用化学方程式表示)。

(2)“84消毒液”(有效成分为次氯酸钠)与洁厕灵(含盐酸)混用会产生氯气，该反应中的氧化剂为 (填化学式)。
(3)ClO2常用于饮用水消毒，我国规定饮用水中残留的ClO2含量在0.1～0.8mg•L-1。测定水样中ClO2含量的实验如下：
准确量取50.00mL水样，加入足量的KI晶体与水样中的ClO2充分反应，生成的I2与5.00mL1.00×10-4mol•L-1Na2S2O3溶液恰好完全反应。
此过程发生反应：ClO2+I-=ClO+I2(未配平)、2S2O+I2=S4O+2I-
①根据上述数据计算并判断该水样中ClO2的含量是否符合国家规定 (写出计算过程)。
②若加入KI晶体后，反应液在空气中露置时间过长，会导致ClO2的含量测定值偏高，其原因是 。
18．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则
① Y电极上的电极反应式为
② 电解池中X极上的电极反应式为 。在X极附近观察到的现象是 。
(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则
① X电极的材料是 ，电极反应式是 。
② Y电极的材料是 ， 电极反应式是 。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)

参考答案：
1．C
【详解】A．溶于水，水解产生的与油脂发生皂化反应，项正确；
B．液氨气化吸热，可作制冷剂，B项正确；
C．干电池中石墨棒起导电作用，C项错误；
D．利用的强氧化性将氧化为和除去，D项正确；
故选C。
2．C
【分析】由图可知，该装置为电解池，电极A为与直流电源负极相连的阴极，酸性条件下，LiMn2O4在阴极得到电子发生还原反应生成锰离子，电极反应式为，电极B为阳极，水分子作用下，锰离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰和氢离子，电极反应式为2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，则电解的总反应方程式为。
【详解】A．由分析可知，电极B为阳极，发生氧化反应，A正确；
B．由分析可知，电极A的电极反应：，B正确；
C．由分析可知，电解的总反应方程式为，反应生成了锰离子，溶液中锰离子浓度增大，C错误；
D．由分析可知，2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，，则转化为，转移的电子数为，D正确；
故选C。
3．D
【详解】A．碳酸氢钠溶液的水解反应：，A错误；
B．用惰性电极电解饱和氯化镁溶液：　，B错误；
C．氢硫酸为二元弱酸，分步电离，电离方程式为：，，C错误；
D．向氢氧化镁饱和溶液中滴加氯化铁溶液，出现红褐色沉淀，D正确；
故选D。
4．A
【详解】A．石墨烯和碳纳米管均为碳单质，不属于化合物，即不互为同分异构体，故A说法错误；
B．晶体硅是制造半导体的材料，常用作制备芯片、太阳能电池板等，故B说法正确；
C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，具有硬度大、强度高等优点，可用于制造汽车发动机等，故C说法正确；
D．不锈钢中加入镍、铬等元素，改变金属的组成，使其具有很强的抗腐蚀性，故D说法正确；
答案为A。
5．C
【分析】由题干信息可知，电极M与锂离子电池的正极相连，是阳极，电极反应为：2Cl- -2e-=Cl2↑，电极N与锂离子电池的负极相连，是阴极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，阳离子由M极移向N极，阴离子由N极移向M极，即膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，M极为阳极，膜2为阳离子交换膜，A正确；
B．由题干信息可知，锂电池电池反应为：，故放电时，负极的电极反应式为：，B正确；
C．已知Mn是25号元素，其核外有25个电子，根据鲍利不相容原理可知，基态锰原子中有25种不同运动状态的电子，C错误；
D．由分析可知，N极电极反应为：2H++2e-=H2↑，故N极收集到11.2L气体(标准状况)时理论上转移电子的物质的量为：=1mol，D正确；
故答案为：C。
6．B
【分析】根据题给信息得乙烯在左室与HClO发生氧化还原反应，HClO由Cl2与H2O反应生成，而由转化生成应发生在Pt电极上，即Pt电极为阳极，连接电源正极，Ni为阴极，连接电源负极。据此分析解答。
【详解】A．根据分析知，Ni为阴极，与电源负极相连，A正确；
B．阴极电极反应式为：，阴极生成标况下22.4L气体时，电路上转移的电子为2mol；阳极对应生成1molCl2，Cl2与水反应为可逆反应，生成的HClO小于1mol，被氧化的CH2=CH2小于1mol，因此可制得的环氧乙烷小于1mol，B错误；
C．工作过程中，阴极上水被电解生成氢气和氢氧根离子，因此阴极附近pH增大，C正确；
D．电解过程中，阳极生成的Cl2与水反应时生成HCl，阴极反应生成KOH，电解液混合时会发生以下反应：HCl+KOH=KCl+H2O，D正确；
故选B。
7．B
【详解】A．a极发生还原反应，为阴极，其连接的N型半导体为负极，b极发生氧化反应，为阳极，其连接的M型半导体为正极，A项正确；
B．(CH3)4N+通过c膜，通过Na+通过e膜，c、e为阳离子交换膜，Cl－通过d膜，d为阴离子交换膜，B项错误；
C．a极为阴极，发生还原反应，电极反应式为 2(CH3)4N++2H2O+2e−=2(CH3)4NOH+H2↑，C项正确；
D．制备182g四甲基氢氧化铵则转移2mole－，阴极产生1molH2，阳极产生0.5molO2（电极反应式为4OH－-4e－=O2↑+2H2O），共产生1.5mol气体（标准状况下为33.6L），D项正确。
答案选B。
8．C
【详解】A．将空气中的氧气与碳共热反应生成二氧化碳，再用碱溶液吸收二氧化碳得到氮气是从空气中制取氮气的方法之一，故A正确；
B．侯德榜是我国近代化学工业的奠基人之一，他发明的侯氏制碱法制得的碱是用途广泛的纯碱，故B正确；
C．比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法，离子交换膜电解槽中采用阳离子交换膜，只允许钠离子通过，不允许阴离子和气体通过，防止氯气与氢气、氢氧化钠溶液反应，故C错误；
D．固体煤经处理变为气体燃料后，可以减少二氧化硫和烟尘的排放，有利于提高燃烧的效率，达到节能减排的目的，故D正确；
故选C。
9．C
【分析】该反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，负极为铁单质失电子生成亚铁离子，正极为铁离子得电子生成亚铁离子，据此分析下列选项。
【详解】A．铁电极失电子为负极，石墨电极为正极，阳离子从负极向正极移动，故盐桥中阳离子进入石墨电极溶液中，A正确；
B．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，石墨电极上发生的反应为Fe3++e-=Fe2+，两侧均反应生成亚铁离子，故一段时间后两烧杯溶液中均增大，故石墨电极溶液中亚铁离子浓度增大，B正确；
C．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，正极反应为2Fe3++2e-=2Fe2+，设两边均为1L溶液，一段时间后转移电子为2xmol时两极溶液中亚铁离子浓度相等，则0.10+x=2x+0.05，得x=0.05，则右边消耗铁离子为0.05mol＜1mol，则反应仍能继续进行，故不能说明反应达到平衡状态，C错误；
D．负极反应为Fe-2e-=Fe2+，正极反应为2Fe3++2e-=2Fe2+，总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，反应中氧化剂为Fe3+，还原剂为Fe，Fe2+既是氧化产物也是还原产物，故Fe2+还原性小于Fe，氧化性小于Fe3+，D正确；
故答案选C。
10．D
【分析】乙中盛有KI溶液，电解一段时间后，分别向C、D电极附近滴入淀粉溶液，D电极附近变蓝，则D极生成I2，碘元素价态升高失电子，故D极为阳极，电极反应式为2I--2e-=I2，C极为阴极，F极为正极，E极为负极，A极为阴极，B极为阳极，据此作答。
【详解】A．根据题目信息D电极附近变蓝，可知D电极I−放电产生I2，是阳极，E、F电极分别是负极、正极，A错误；
B．若甲池是电解精炼铜，则B电极作阳极，为粗铜，B错误；
C．甲中Cu2+移向阴极(A电极)，C错误；
D．若C电极为惰性电极，乙中电解总反应为2KI+2H2O2KOH+H2↑+I2，生成KOH，电解后乙中溶液的pH增大，D正确；
故选D。
11．C
【分析】利用反应NO2 + NH3 → N2 + H2O消除NO2污染，a极氨气失去电子发生氧化反应，为负极；b极二氧化氮得到电子发生还原反应，为正极；
【详解】A．电流由正极流向负极，故外电路的电流方向为b → a，A正确；
B．b极二氧化氮得到电子发生还原反应生成氮气和氢氧根离子，b极的电极反应为：4H2O + 2NO2 + 8e− = N2 + 8OH−，B正确；
C．a极氨气失去电子发生氧化反应，反应为，若离子交换膜为阴离子交换膜，消耗氢氧根离子由右侧迁移过来，但是反应生成水导致左池NaOH溶液浓度将减少，C错误；
D．根据电子转移可知，2NO2~8e−，电路中转移4 mol电子时理论上可消除标准状况下1 mol NO2的污染，D正确；
故选C。
12．B
【分析】由题干知，放电时，铝为负极反应为Al+7-3e-=4，石墨为正极反应为+3e-=3+3Cn。
【详解】A．EMIM+由含5个原子，与甲基相连的氮提供一个电子，与乙基相连的氮提供2个电子，每个碳提供1个带脑子，故形成5原子6电子大Π键，可表示为，A项错误；
B．从电极反应看，充电时嵌入石墨电极，B项正确；
C．C失去第二个电子后为1s22s2，s为全满p为全空稳定难失电子，而N失去两个电子后1s22s22p1失去一个电子后p为全空稳定，即I3(C)大于I3(N)，C项错误；
D．27gAl产生3mol电子而7g的Li产生1mol的电子，锂的能量密度高，D项错误；
故选B。
13．B
【分析】2Na2FePO4F + NaTi2 (PO4 )22NaFePO4F + Na2Ti2(PO4) 2，原电池负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电解池阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，根据反应可知放电时a极为负极，b极为正极，充电时a极为阴极，b极为阳极。
【详解】A．充电钠离子向阴极移动，钠离子向电势低的电极移动，放电钠离子向正极移动，钠离子向电势高的电极移动，A错误；
B．放电时a极反应为Na2Ti2(PO4) 2 –e-=NaTi2 (PO4 )2+Na+，导线中每通过1mol电子，a极产生1molNa+，理论上a极质量减轻23g ，B正确；
C．充电时，b极上的电极反应为Na2FePO4F-e- = NaFePO4F+Na+，C错误；
D．充电和放电钠离子自由通过离子交换膜，交换膜应为阳离子交换膜，钠离子比锂离子的半径大，孔径比锂离子电池交换膜的孔径大，D错误；
故答案为：B。
14．B
【分析】在该电解池中，阳极是亚铁离子失电子变为三价铁离子，电极反应式为，阴极是碳酸氢根得电子生成氢气，电极反应式为，由此分析：
【详解】A．阳极失电子，化合价升高，+2价的铁转化为+3价的铁，所以反应式为：，A正确；
B．通入H2S后发生反应：，所以整个过程中不需要补充和，B错误；
C．每生成1mol硫，就有1molH2S发生反应，所以转移的电子为2mol，C正确；
D．虽然在消耗，但是不断在通入H2S，所以pH不变，D正确；
故选B。
15．(1)
(2) 0.03 75%
(3)
(4) 粗铜 、

【分析】由题意可知图1中装置I是原电池装置，铁电极是负极，电极反应： ；铜电极是正极，电极反应：；装置II是电解池装置，阳（X）极是粗铜，电极反应：，阴（Y）极是精铜，电极反应：。
【详解】（1）装置I中Fe电极上发生反应的电极反应式为，答案：；
（2）设Fe电极参加反应的铁为X g，在铁电极生成的铜为Y g，则X-Y=0.80①，根据电子转移守恒得到②，联立①②得X= 1.12 g，Y=0.32 g，实际经过电流表的电子的物质的量为，装置I的能量转化率为，答案： 0.03，75%；
（3）选择原则为含有亚铁离子的溶液，且不引入新的离子，所以选择硫酸亚铁，答案：；
（4）由分析可知X电极材料的名称为粗铜，Y电极上的电极反应式为，电解一段时间后当存在铜离子时，比铜活泼的杂质已经参与放电，所以存在的离子还有、，答案：粗铜，，、。
16．(1)  
(2) 正极 0.12
(3) 减少 12.8

【详解】（1）根据图像可知
①  
②  
根据盖斯定律可知①－②×6即得到  ，则燃烧热的热化学方程式为  。
（2）电极b通入氧气，发生得到电子的还原反应，为正极；电极a是负极，氨气失去电子被氧化为氮气，电极反应为；当共消耗1.568 L(标准状况)气体时，气体的物质的量是1.568L÷22.4L/mol=0.07mol，根据反应可知氨气是0.04mol，氧气是0.03mol，所以通过负载的电子的物质的量为0.04mol×3=0.12mol。
（3）①a极通入的是肼，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为；电池中氧气把亚铁离子氧化为铁离子，则的离子方程式为。
②若利用该电池给铅酸蓄电池充电，当消耗3.2 g 时，转移电子的物质的量是，电极理解原电池的正极，作阳极，电极反应式为PbSO4-2e－+2H2O=PbO2+SO+4H+，所以该电极质量减少，减少的质量为0.2mol×64g/mol=12.8g。
17．(1)Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
(2)NaClO
(3) 根据反应2ClO2+2I-=2ClO+I2、2S2O+I2=S4O+2I-可知2ClO2～I2～2S2O，所以该水样中ClO2的含量是=0.675mg•L-1，因此符合国家规定。 空气中的氧气把碘离子氧化为单质碘，消耗标准液体积增加

【详解】（1）由于氯气能与氢氧化钠溶液反应，因此为防止氯气和氢氧化钠反应，需用隔膜隔开，反应的化学方程式为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。
（2）次氯酸钠具有强氧化性，能氧化盐酸生成氯气，所以与洁厕灵(含盐酸)混用会产生氯气，该反应中的氧化剂为NaClO。
（3）①根据反应2ClO2+2I-=2ClO+I2、2S2O+I2=S4O+2I-可知2ClO2～I2～2S2O，所以该水样中ClO2的含量是=0.675mg•L-1，因此符合国家规定。
②若加入KI晶体后，反应液在空气中露置时间过长，空气中的氧气把碘离子氧化为单质碘，消耗标准液体积增加，所以会导致ClO2的含量测定值偏高。
18．(1) 2Cl-－2e-=Cl2↑ 2H2O+2e−=H2↑+2OH- 有气泡放出，溶液变红
(2) 纯铜片 Cu2++2e- = Cu 粗铜片 Cu-2e-= Cu2+

【详解】（1）①Y和电源的正极相连的电极，Y极是阳极，该电极上氯离子发生失电子的氧化反应，即2Cl−−2e−=Cl2↑；
②X和电源的负极相连的电极X极是阴极，该电极上氢离子发生得电子的还原反应，即2H2O+2e−=H2↑+2OH-，在X极附近溶液碱性增强，观察到的现象是有气泡放出，溶液变红。
（2）①电解方法精炼粗铜，电解池的X电极是阴极，材料是纯铜，电极反应为：Cu2++2e−=Cu；
②Y电极的材料是粗铜，电极反应式是Cu-2e-=Cu2+。