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．依据氧化还原反应设计的原电池如图所示。下列说法正确的是
  
A．X电极上发生的电极反应为：
B．电极X的材料是Cu，电解质溶液Y是CuSO4溶液
C．银电极为电池的负极，被氧化
D．盐桥中K+移向CuSO4溶液
2．以熔融盐为电解液，以含Cu和Mg等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。下列叙述正确的是
A．阴极上Al被氧化 B．阳极和阴极的质量变化相等
C．阳极发生反应之一 D．在电解槽底部产生含Mg的阳极泥
3．如图所示是几种常见的化学电源示意图，有关说法错误的是

A．铅蓄电池属于二次电池
B．干电池在长时间使用后，锌筒变软
C．碱性氢氧燃料电池负极反应式为
D．铅蓄电池工作过程中，每通过电子，负极质量减轻
4．单液流锌镍电池以其成本低、效率高、寿命长等优势表现出较高的应用价值，电解液为ZnO溶解于碱性物质的产物Zn(OH)，总反应为Zn+2NiOOH+2H2O+2OH-Zn(OH)+2Ni(OH)2，电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是
  
A．充电时，锌极发生的电极反应为Zn(OH)+2e-=Zn+4OH-
B．放电时，镍极发生的电极反应为NiOOH+H2O+4e-=Ni(OH)2+OH-
C．充电时，阴离子从镍极区向锌极区移动，在锌极上反应生成Zn(OH)
D．利用循环泵驱动电解液进行循环流动，可有效提高电池能量效率
5．苯酚是一种重要的化工原料，广泛用于制造酚醛树脂、染料、医药、农药等。我国目前工业上采用磺化法和异丙苯法制取苯酚。化工厂的含酚废水对生物具有毒害作用，会对水体造成严重污染。对于高浓度的酚类废水，可以通过萃取或吸附等方法对酚类物质进行提取回收，浓度非常小没有回收价值的废水，可以使用生物处理法或化学法进行处理。苯酚在芳香烃和酯类溶剂中的分配系数分别为1.2 -2.0，27~50(分配系数指苯酚在萃取剂和水中的浓度比)。利用K2Cr2O7处理含苯酚废水的装置如下图所示，其中a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜。处理后的废水毒性降低且不引入其它杂质。工作一段时间后，下列说法错误的是

A．正极区溶液的pH变大
B．高温下处理含苯酚废水的效率更高
C．中间室NaCl的物质的量保持不变
D．M极的电极反应式：C6H5OH + 11H2O-28e-=6CO2↑+28H+
6．海水中有丰富的锂资源，我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术，提取原理如下图所示：

下列说法不正确的是
A．电极a为阴极
B．金属锂在电极a上生成
C．电解过程中b极附近溶液pH逐渐减小
D．b极仅产生一种气体。反应式为
7．下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是

A．铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀 B．金属表面钝化处理可防止金属腐蚀
C．连接锌棒后，电子由铁管道流向锌 D．阴极的电极反应式为
8．钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是
  
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B．生成2 mol Co，Ⅰ室溶液质量理论上减少32 g
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：
9．双极膜可用于电渗析生产酸碱、争水、电池等。下列有关描述不合理的是
  
A．外加电场作用于双极膜，使水的电离度增大
B．电渗析装置实现了由溶液制取和
C．双极膜电池中极上发生的电极反应为
D．双极膜电池中的双极膜的左侧为阳膜，右侧为阴膜
10．近期，科学家研发了“全氧电池”，其工作原理示意图如下。

下列说法不正确的是
A．电极a是负极
B．电极b的反应式：
C．该装置可将酸和碱的化学能转化为电能
D．酸性条件下的氧化性强于碱性条件下的氧化性
11．和都是比较稳定的分子，科学家利用下图电化学装置实现两种分子的耦合转化。下列说法不正确的是

A．阴极发生还原反应
B．电极A与电源负极相连
C．电极B包含反应：
D．生成的乙烯和乙烷的体积比为1：2，则消耗的和体积比为2：3
12．氨可用于燃料电池，氨易液化，运输和储存方便，安全性能更高。新型NH3－O2燃料电池的装置如图所示，电池工作时的总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O，下列说法正确的是

A．电极a作负极 B．NH3发生还原反应
C．OH-向电极b方向迁移 D．当消耗2.24LO2时，电路中转移电子0.4mol
13．周期表中IIA族元素及其化合物应用广泛。铍是原子能、航空以及冶金工业中的宝贵材料；镁可以和铝制成优异性能的镁铝合金；生石灰可用于酸性废水处理及污泥调质，次氯酸钙可用于氧化剂、漂白剂、消毒剂等；放射性同位素锶89用来治疗骨癌，目前临床上运用最广泛的是氯化锶。下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A．Al2O3熔点高，可用于电解冶炼铝
B．MgO是碱性氧化物，可用作耐高温材料
C．CaO具有吸水性，可用作燃煤中的脱硫剂
D．BaSO4不溶于盐酸，可用作胃肠道造影检查
14．Co是磁性合金的重要材料，也是维生素重要的组成元素。工业上可用如下装置制取单质Co并获得副产品盐酸(A、B均为离子交换膜)。下列说法不正确的是
  
A．A为阳离子交换膜，B为阴离子交换膜
B．若去掉膜A，石墨电极的电极反应发生改变
C．当电路中转移2mol电子时，阳极产生(标准状况)
D．若产品室，阴极溶液质量减少5.9g

二、非选择题
15．某同学设计了如图所示装置，可探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理。

根据要求回答相关问题：
(1)甲装置中通入氧气的电极为 ，负极的电极反应式为 。
(2)乙装置中Fe电极为 (填“阳极”或“阴极”)，电极反应式为 。
(3)乙中的X把电解槽隔成了阴极室和阳极室，X为 (填“阴”或“阳”)离子交换膜，它只允许溶液中的 通过(填写下列微粒的编号)，而两边的水不能自由流通。
①H2， ②Cl2 ，③H+， ④Cl- ，⑤Na+，⑥OH-。
(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间后，溶液的浓度 (“增大”“减小”或“不变”)。
(5)若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，丙装置中阴极析出铜的质量为 g。
16．依据氧化还原反应：2Fe3+ + Cu= Cu2++ 2Fe2+设计的原电池如图所示。请回答下列问题：

(1)电极X的材料是 ；电解质Y是 ；(填化学式)
(2)碳电极为电池的 极，发生的电极反应为 ；
(3)外电路中的电流是从 电极流向 电极(填电极材料名称)，当X电极的质量减小了3.2g时，则流经电流计的电子的物质的量为 mol。
(4)肼(N2H4，常温下液态)与空气组成的燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的电极反应式为(反应生成无污染物质) 。
17．硫化氢广泛存在于燃气及废水中、热分解或氧化硫化氢有利于环境保护并回收硫资源。回答下列问题：
(1)写出的电子式： 。
(2)与溶液反应可生成两种酸式盐，该反应的离子方程式为 。
(3)氯气可用于除去废水中，写出反应的化学方程式： 。
(4)将含尾气的空气按一定流速通入酸性溶液中，可实现含尾气的空气脱硫，在溶液吸收的过程中也发生了反应，溶液中的及被吸收的随时间t的变化如图所示。时刻前，溶液中减小速率较快，时刻后，溶液中基本不变，其原因是 。

(5)科学家设计出质子膜燃料电池，实现了利用废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜燃料电池的结构如图所示。

①电极b极为 (填“正极”或“负极”)，写出该电极的电极反应式： 。
②电池工作时，经质子膜进入 (填“a极”或“b极”)区。
18．一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如下。

请回答下列有关该电池的问题：
(1)反应，每消耗1mol 理论上转移的电子数目为 。
(2)电池工作时，向电极 (填“A”或“B”)移动。
(3)电极A上参与的电极反应为 。
(4)电极B上发生的电极反应为 。

参考答案：
1．A
【分析】依据氧化还原反应：2Ag+(aq) + Cu(s) = Cu2+(aq) + 2Ag(s)，铜失电子生成铜离子作负极，银离子在正极得电子生成银单质，原电池中电子由负极流出经导线流向正极，电解质溶液中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，有盐桥的装置中盐桥中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，据此解答。
【详解】A．X电极为Cu，作负极失电子生成铜离子，电极反应为：，A正确；
B．结合原理及装置可知电极X应为Cu，作负极，Ag作正极，正极的电解质溶液应为硝酸银，B错误；
C．银电极作为正极，溶液中的银离子在正极得到电子转变成Ag，被还原，C错误；
D．盐桥中阳离子向正极移动即向电解质溶液Y移动，D错误；
故选A。
2．C
【分析】以熔融盐为电解液，以含Cu和Mg等的铝合金废料为阳极进行电解，构成电解池。
【详解】A．阴极上Al起导电作用，Al3+在阴极被还原析出，A错误；
B．阳极铝和镁溶解，阴极只有铝析出，转移相同电子阴极和阳极质量变化不相等，B错误；
C．阳极发生氧化反应，阳极发生反应之一为Al−3e−=Al3+，C正确；
D．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥，D错误；
故答案为：C。
3．D
【详解】A．铅蓄电池可以冲放电，属于二次电池，A正确；
B．干电池在长时间使用后，锌筒作为负极被消耗，厚度减小而变软，B正确；
C．碱性氢氧燃料电池负极氢气失去电子发生氧化反应，反应式为，C正确；
D．铅蓄电池工作过程中，负极反应为，每通过电子，消耗1mol硫酸铅生成1mol，负极质量减轻64g，D错误；
故选D。
4．C
【分析】由总反应可知，放电时锌极上锌失去电子发生氧化反应为负极，镍极的NiOOH得到电子发生还原反应为正极；
【详解】A．充电时，锌极为阴极，电极反应为，A正确；
B．放电时，镍极为正极，电极反应为，B正确；
C．充电时，镍极为阳极，阴离子从锌极区向镍极区移动，在锌极上得电子生成金属锌，C错误；
D．利用循环泵驱动电解液使其通过输送管道在电池反应槽与储液罐之间循环流动，可有效抑制电池内部电解液的浓度差造成的影响，从而提高电池能量效率，D正确。
故选C。
5．B
【分析】由图可知，苯酚失去电子发生氧化反应为负极，；重铬酸根离子得到电子发生还原反应为正极，；
【详解】A．由分析可知，正极区生成氢氧根离子，溶液pH变大，A正确；
B．高温下微生物失去活性，导致处理含苯酚废水的效率变低，B错误；
C．a为阳离子交换膜，氢离子通过a进入中间室；b为阴离子交换膜，氢氧根离子通过b进入中间室，氢离子与氢氧根离子生成水，中间室NaCl的物质的量保持不变，C正确；
D．由分析可知，M极的电极反应式：C6H5OH + 11H2O-28e-=6CO2↑+28H+，D正确；
故选B。
6．D
【详解】A．电子由负极经外电路流入电极a，电极a为阴极，A正确；
B．锂离子透过选择性膜向a极迁移，金属锂在电极a上生成，B正确；
C．电极b发生2Cl- - 2e = Cl2↑，还会发生，使得b极附近溶液pH逐渐减小，C正确；
D．电极b为阳极，发生2Cl- - 2e = Cl2↑，还会发生，有两种气体产生，D错误；
故选D。
7．B
【详解】A．铜板打上铁铆钉，铜、铁和水膜构成原电池，铁做负极易被腐蚀，铜作正极不易腐蚀，A错误；
B．金属表面钝化处理，可在金属表面形成致密的氧化膜，防止内部的金属与空气等反应，可防止金属腐蚀，B正确；
C．连接锌棒后，锌作负极，电子从锌流向铁导管，C错误；
D．阴极上是电解质中的阳离子发生得电子的还原反应，废铁是阳极，发生反应为Fe-2e-=Fe2+，D错误；
故答案选B。
8．D
【详解】A．由分析可知，左边为阳极，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；
B．由分析可知，阴极生成2 mol钴，阳极有2 mol水放电生成1mol氧气和4mol氢离子，4mol氢离子穿过阳离子交换膜进入Ⅱ室，则Ⅰ室溶液质量减少36 g，故B错误；
C．若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误；
D．由分析可知，阳极是是中氢氧根失去电子，阴极是钴离子得到电子，则电解总反应为，故D正确。
综上所述，答案为D。
9．D
【详解】A．外加电场作用于双极膜时，水分别在电极两端产生氢离子及氢氧根离子，故而水的电离度增大，A正确；
B．双极膜的作用是选择性的让阴阳离子通过，如图，电渗析装置中氢离子及氢氧根离子分别向阴极及阳极移动，其他离子不能通过，故可抽取和MOH，B正确；
C．依题意，双极膜电池中极可由CO2转化为HCOOH：，C正确；
D．由C知，右侧电极发生还原反应，Y极是正极，根据阳离子流向正极可知双极膜中右侧为阳膜，D错误。
故答案为：D。
10．B
【分析】该电池a的电极反应为：，a为负极，b的电极反应为：，为原电池的正极。
【详解】A．a的电极反应为：，a为负极，A正确；
B．b的电极反应为：，为原电池的正极，B错误；
C．该反应的总反应式为：，可将酸和碱的化学能转化为电能，C正确；
D．酸性条件下发生反应，碱性条件下发生反应，所以酸性条件下的氧化性强于碱性条件下的氧化性，D正确；
故选B。
11．D
【分析】由图可知，电极B上甲烷反应生成乙烯、乙烷和水，故O2-迁移至电极B，电极B为阳极，电极A为阴极，CO2在其表面被还原为CO。
【详解】A．电极A为阴极，阴极发生还原反应，A正确；
B．电极A为阴极，与电源负极相连，B正确；
C．电极B上甲烷反应生成乙烯、乙烷和水，故电极B包含反应：，C正确；
D．生成的乙烯和乙烷的体积比为1：2，设生成的乙烯和乙烷的物质的量为1mol、2mol，根据碳原子守恒，消耗甲烷的物质的量为6mol，转移电子的物质的量为：4mol+4mol=8mol，CO2被还原为CO，根据得失电子守恒，消耗CO2的物质的量为4mol，故消耗的和体积比为：6：4=3：2，D错误；
故选D。
12．C
【详解】A．该装置为燃料电池，根据总反应方程式可知，通入氧气的a电极作正极，电极反应式为，发生还原反应，A错误；
B．通入氨气的b电极作负极，电极反应式为，发生氧化反应，B错误；
C．a电极作正极，b电极作负极，OH－向电极b方向迁移，C正确；
D．气体不一定在标况下，无法计算转移电子数，D错误。
答案选C。
13．D
【详解】A．Al2O3熔点高，常用作耐火材料，电解冶炼铝主要是Al2O3熔融状态下能导电，电解得到金属铝，故A不符合题意；
B．MgO可用作耐高温材料是因为MgO熔点高，故B不符合题意；
C．CaO可用作燃煤中的脱硫剂是因为CaO与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，故C不符合题意；
D．人体中有胃酸，BaSO4不溶于盐酸，因此BaSO4可用作胃肠道造影检查，故D符合题意。
综上所述，答案为D。
14．D
【分析】该装置为电解池，左侧为阳极，电极反应式为，右侧为阴极，电极反应式为，A为阳离子交换膜，阳极室的H+移动向产品室，B为阴离子交换膜，阴极室的Cl-移动向产品室，在产品室获得盐酸，据此解答。
【详解】A．根据分析可知，A为阳离子交换膜，B为阴离子交换膜，故A正确；
B．若去掉膜A，阳极上氯离子放电，反应式为，故B正确；
C．阳极反应式为，当电路中转移2mol电子时，阳极产生0.5mol氧气，在标准状况下体积为，故C正确；
D．若产品室，则有0.2mol Cl-从阴极室移动向产品室，则转移0.2mol电子，则阴极溶液减少0.1molCoCl2，质量减少，故D错误；
故选D。
15．(1) 正极
(2) 阴极 2H++2e-= H2↑
(3) 阳 ③⑤
(4)减小
(5)12.8

【分析】氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，铁电极连接原电池负极，为电解池阴极，碳为阳极。
【详解】（1）甲装置为氢氧燃料电池，通入氢气的电极为负极，通入氧气的电极为正极，负极发生氧化反应，电极反应式为，故答案为：正极；；
（2）乙装置中，Fe与原电池负极相连，为阴极，阴极发生还原反应，电极反应式为2H++2e-= H2↑，故答案为：阴极；2H++2e-= H2↑；
（3）乙中的X把电解槽隔成了阴极室和阳极室，Fe为阴极，C为阳极，氢离子通过X移向Fe电极，发生反应2H++2e-= H2↑，则X应为阳离子交换膜，阳离子交换膜只允许阳离子通过，因此它只允许溶液中的H+、Na+通过，故答案为：阳；③⑤；
（4）丙装置中，粗铜作阳极，粗铜中含有锌、银等杂质，阳极上金属失电子发生氧化反应，阴极上铜离子得电子生成铜，根据转移电子守恒，阳极上Zn比Cu活泼，Zn会失电子变成Zn2+，阳极上铜消耗的质量小于阴极上析出铜的质量，所以溶液中硫酸铜浓度减小，故答案为：减小；
（5）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，电路中转移电子的物质的量为，丙装置中阴极的电极反应式为Cu2++2e-=Cu，根据得失电子守恒可知，析出铜的质量为，故答案为：12.8。
16．(1) Cu Fe2(SO4)3
(2) 正 2Fe3++2e-=2Fe2+或Fe3++e-=Fe2+
(3) 碳 铜 0.1
(4)N2H4 -4e-+4OH- =N2+4H2O

【详解】（1）根据2Fe3+ + Cu= Cu2++ 2Fe2+可知，Cu失去电子发生氧化反应，则Cu作负极，因此电极X的材料为Cu；正极的电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，则电解质为可溶性的铁盐，可用Fe2(SO4)3作电解质，故答案为：Cu；Fe2(SO4)3；
（2）碳电极上发生还原反应，则碳电极为电池的正极，电极反应式为2Fe3++2e-=2Fe2+或Fe3++e-=Fe2+，故答案为：正；2Fe3++2e-=2Fe2+或Fe3++e-=Fe2+；
（3）原电池中，电流从正极流向负极，即从碳电极流向铜电极，Cu电极的电极反应为Cu-2e-=Cu2+，当Cu电极的质量减小了3.2g时，参加反应Cu的物质的量为，则流经电流计的电子的物质的量为0.1mol，故答案为：碳；铜；0.1；
（4）该燃料电池中，通入燃料(肼)的一极为负极，通入空气的一极为正极，负极发生氧化反应，则该电池放电时，负极的电极反应式为N2H4 -4e-+4OH- =N2+4H2O，故答案为：N2H4 -4e-+4OH- =N2+4H2O。
17．(1)
(2)
(3)
(4)时刻前，溶液中的浓度较大，与反应速率较快；时刻后，溶液中的被空气氧化为，生成的与发生氧化还原反应，这两个反应的速率近似相等。因此溶液中的的物质的量基本不变
(5) 正极 b极

【分析】转化为S2的一极，硫元素化合价升高，该极为负极，则a极为负极；O2转化为H2O，氧元素化合价降低，该极为正极，则b极为正极；据此分析解答。
【详解】（1）是共价化合物，其电子式是 ；
（2）与溶液反应可生成两种酸式盐，该反应的离子方程式为；
（3）氯气可用于除去废水中，根据氧化还原反应的特点可写出反应的化学方程式：Cl2+=2HCl+S↓；
（4）酸性具有一定的氧化性，具有一定的还原性，两者发生反应如下：2+=2+S↓+2HCl，还原性较强，能被空气中的氧气氧化生成。分析图像，时刻前，溶液中减小速率较快，时刻后，溶液中基本不变，其原因可能是时刻前，溶液中较大，与反应速率较快，反应得到的逐渐增大，并被空气中的氧气氧化得到，消耗的反应速率与生成反应速率近似相等，所以时刻后，溶液中基本不变；
（5）①转化为S2的一极，硫元素化合价升高，该极为负极，则a极为负极，b极为正极，b极由O2转化为为H2O，电极方程式是；
②电池工作时，经质子膜进入正极，即b极区。
18．(1)6NA
(2)A
(3)
(4)

【详解】（1）CH4中的C由－4价升高到+2价，失去6个电子，则1molCH4参与反应转移6mol电子，电子数目为6NA；
（2）由题目图像可分析出A电极上CO与H2的混合气体反应后生成CO2和H2O，C、H的化合价上升，发生氧化反应，可得A电极为负极，原电池的电解池中阴离子向负极移动，故向A电极移动；
（3）根据图中信息和电解质的成分，可得A电极上CO与H2失4个电子，发生氧化反应生成CO2和H2O，电极反应式为；
（4）B电极上O2得4个电子，发生还原反应，与CO2结合生成，电极反应式为。