第四章 化学反应与电能 同步习题 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 化学反应与电能同步习题

一、单选题
1．下列说法正确的是
A．Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑可以设计成电解池，但不能设计成原电池
B．用惰性电极电解MgCl2溶液，发生反应的离子方程式为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-
C．根据得失电子守恒可知电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。
D．因空气中CO2的存在，金属表面形成一层酸膜，所以大多数金属发生的是析氢腐蚀
2．钠离子电池具有成本低、能量转换效率高、寿命长等优点。一种钠离子电池用碳基材料（NamCn）作负极，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电，该钠离子电池的工作原理为：
。下列说法不正确的是（     ）
A．充电时，阴极质量减小且Na+数目增加
B．充电时，阳极的电极反应式为NaCoO2-me-=Na1-mCoO2+mNa+
C．放电时，Na+向正极移动
D．放电时，负极的电极反应式为NamCn-me-=mNa++Cn
3．下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是
A．用石墨电极电解饱和食盐水：
B．向稀中加入过量溶液：
C．用溶液预处理水垢中的：
D．向稀中滴加溶液：
4．最近我国科学家研制出一种可充电Na—Zn双离子电池体系，其工作原理如图所示。

下列说法错误的是
A．充电时，阴极反应式为
B．放电时，b为正极，发生还原反应
C．放电时，若a极质量减少6.5g，则有0.2mol通过阳离子交换膜
D．放电时，负极区溶液的pH增大
5．下列有关化学用语表示正确的是
A．HS-水解：HS-+H2OS2-+H3O+
B．醋酸溶液中滴加Na2CO3溶液：2H++=CO2↑+H2O
C．钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式：Fe-3e-=Fe3+
D．向ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可得到CuS沉淀：ZnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Zn2+(aq)
6．利用电解法可以将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述中不正确的是
A．电解时以粗铜作阳极
B．电解时阳极上只发生的反应为
C．精铜连接电源的负极，其电极反应式为
D．电解后，电解槽底部会形成含有少量Ag、Pt等金属的阳极泥
7．煤的液化可以合成甲醇。下列有关说法正确的是
①“气化”： C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH1=+90.1kJ·mol-1；
②催化液化Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)= CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH2= -49.0kJ•mol-1；
③催化液化Ⅱ：CO2(g)+2H2(g)=CH3OH(g)+O2(g)  ΔH3= akJ•mol-1；
A．催化液化Ⅰ中使用催化剂，反应的活化能Ea、ΔH2都减小
B．反应C(s)+H2O(g) +H2(g)=CH3OH(g) ΔH= 41.1 kJ•mol-1
C．ΔH2>ΔH3
D．KOH为电解质溶液的甲醇燃料电池中负极的电极反应为：CH3OH-6e-+6OH-= CO2+5H2O
8．高电压水系锌－有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是

A．放电时，Cl-通过阴膜向正极区迁移
B．放电时，负极区溶液的pH减小
C．充电时，Zn与外接直流电源负极相连
D．充电时，阳极电极反应式为FQH2-2e-=FQ+2H+
9．目前大多数城市采用雨污分流的排水体制，污水汇集到一起，进行集中处理。如图是电解法处理某生活污水的装置：

下列叙述正确的是
A．甲、乙两个电极均为消耗型电极，不能用石墨代替
B．电解开始时，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴极区pH升高
C．当阳极有9.0gAl溶解时，阴极一定增重100.5g或32.0g
D．污水中污染物的除去是阳极反应与阴极反应协同作用的结果
10．一种新型人工固氮的原理如图所示，下列叙述不正确的是

A．反应①中每生成1molLi3N转移电子数为3NA
B．反应①②③均为氧化还原反应
C．反应③中O2为氧化产物
D．整个过程的总反应可表示2N2 + 6H2O = 4NH3 + 3O2
11．下列各情况中，Fe片腐蚀速率最快的是
A． B． C． D．
12．利用下列装置(夹持装置略)进行实验，能达到实验目的的是
①②③④
A．图①装置可制备无水 MgCl2
B．图②装置可证明氧化性：Cl2＞Br2＞I2
C．图③装置可制乙烯并验证其还原性
D．图④装置可观察铁的析氢腐蚀

二、填空题
13．降低能耗是氯碱工业发展的重要方向。
(1)我国利用氯碱厂生产的H2作燃料，将氢燃料电站应用于氯碱工业，其示意图如图。

①a极为 (填“正”或“负”)极。
②乙装置中电解饱和NaCl溶液的化学方程式为。 。
③下列说法正确的是 。
A．甲装置可以实现化学能向电能转化
B．甲装置中Na+透过阳离子交换膜向a极移动
C．乙装置中c极一侧流出的是淡盐水
④实际生产中，阳离子交换膜的损伤会造成OH- 迁移至阳极区，从而在电解池阳极能检测到O2，产生O2的电极反应式为 。下列生产措施有利于提高Cl2产量、降低阳极O2含量的是 。
A．定期检查并更换阳离子交换膜
B．向阳极区加入适量盐酸
C．使用Cl-浓度高的精制饱和食盐水为原料
(2)降低氯碱工业能耗的另一种技术是“氧阴极技术”。通过向阴极区通入O2，避免水电离的H+直接得电子生成H2，降低了电解电压，电耗明显减少。“氧阴极技术”的阴极反应为 。
14．氯化铁是常见的水处理剂，无水晶FeCl3易升华。工业上制备无水的FeCl3的一种工艺如图所示：

(1)加入吸收塔的吸收剂X应是 （填字母编号）。
a. NaOH溶液      b. 饱和食盐水      c. FeCl2溶液   d. 淀粉KI溶液
（2）取0.5mL饱和FeCl3溶液滴入50mL沸水中，得红褐色氢氧化铁胶体，则发生反应的离子方程式为 ，区分胶体和溶液的方法是 。
（3）实验室中从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的过程中，需先加入盐酸且保持过量，然后进行的操作依次为 、冷却结晶、过滤。
（4）将H2S气体通入FeCl3溶液中会出现浑浊，则其反应的离子方程式为 。
（5）铁铬氯化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如右图所示（电极材料为石墨），工作原理为：，则电池放电时，Cl-将移向 极（填“正”或“负”）。

15．铜冶金术以火法治为主，炼铜的副产品SO2多用于制硫酸和石背等化学产品。火法炼铜的工艺流程如下：

反应I：2Cu2S（s）+3O2（g）→2Cu2O（s）+2SO2（g）+768.2kJ
反应II：2Cu2O（s）+Cu2S（s）→6Cu（s）+SO2（g）-116.0kJ
（1）在反应Ⅱ中，每生成1mol SO2转移电子 mol，反应Cu2S（s）+O2（g）→2Cu（s）+SO2（g）+Q的Q= kJ。
（2）理论上m1：m2= 。
16．设计原电池
已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般 为负极材料(或在负极上被 )， (电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。
例如，利用Cu+2AgNO3= Cu(NO3)2+2Ag的氧化还原反应可设计成如图所示的原电池，该原电池的电极反应式为：

负极(Cu)： (氧化反应)
正极(C)： (还原反应)
17．按要求填空：
(1)对烟道气中的SO2进行回收再利用具有较高的社会价值和经济价值。CO还原法：一定条件下由SO2和CO反应生成S和CO2的能量变化如图所示，若反应中有48g S(s)生成，则该反应 (填“放出”或“吸收”)的热量为 。

(2)汽车尾气中排放的NOx和CO污染环境，在汽车尾气中安装催化转化器，可有效降低NOx和CO的排放。已知：
a．2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ∆H=-566.0kJ·mol-1
b．N2(g)+O2(g)2NO(g) ∆H=+180.5kJ·mol-1
回答下列问题
①CO的燃烧热为 。
②CO将NO还原为N2的热化学方程式为 。
(3)电解法处理氮氧化物废气有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。电解NO2制备NH4NO3原理如图所示。阳极为 (填“X”或“Y”)，Y的电极反应式为 。

18．如图所示的装置，X、Y 都是惰性电极。将电源接通后，向(甲)中滴入酚酞溶液，在 Fe 极附近显红色。试回答下列问题：

(1)在电源中，B 电极为 极(填电极名称，下同)；丙装置中Y 电极为 极。
(2)丙装置在通电一段时间后，X 电极上发生的电极反应式是 。
(3)如果乙装置中精铜电极的质量增加了0.64g，请问甲装置中，铁电极上产生的气体在标准状况下为 L。
(4)在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，该电池正极发生的反应的电极反应式为 。
19．装置如图所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。氢氧化铁胶体的胶粒带正电荷。请回答：

(1)B极是电源的 极，甲中溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)乙溶液中总反应的离子方程式是 。一段时间后丁中X极附近的颜色逐渐 (填“变深”或“变浅”)。
(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是 (填“铜”或“银”)。
(4)当外电路中通过0.04mol电子时，甲装置内共收集到0.448L气体(标准状况)，若甲装置内的液体体积为200mL(电解前后溶液体积不变)，则电解前CuSO4溶液的物质的量浓度是多少？(写出计算过程)
20．电化学技术是有效解决 CO、SO2、NOx 等大气污染的重要方法 。
（1）某兴趣小组以SO2为原料，采用电化学方法制取硫酸．装置如下 ：

①电解质溶液中SO离子向 （填“A极”或“B极” ）移动;
②请写出负极电极反应式 。
③用该原电池做电源，石墨做电极电解2L AgNO3和KNO3混合溶液，通电一段时间，两极均产生2.24L（标准状况）气体，假设电解前后溶液体积不变，则电解后溶液中H+的浓度为 ，析出银的质量 g。
（2）我国科学家提出，用间接电化学法对大气污染物 NO 进行无害化处理 ，原理如下图：

①吸收塔中发生的反应离子方程式为     。
②电极I 的电极反应式为 。
③每处理2 molNO,电解池中产生标准状况下氧气的体积为 L。
21．完成下列小题
(1)绿色电源“直接二甲醚燃料电池”的工作原理示意图如图所示：

正极为 (填“A电极”或“B电极”)，H+移动方向为由 到 (填“A”或“B”)，写出A电极的电极反应式： 。
(2)SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO。

①a是直流电源的 极。
②已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，阴极的电极反应为 。
③用离子方程式表示吸收NO的原理 。
(3)结合下图所示的电解装置可去除废水中的氨氮(次氯酸氧化能力强)。

①a极为 。
②d极反应式为 。
(4)VB2-空气电池是目前储电能力最高的电池。以VB2-空气电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液如图所示，该电池工作时的反应为4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5，VB2极发生的电极反应为 。

22．工业上可用电解法来处理含Cr2O72-的酸性废水，最终可将Cr2O72-转化成Cr(OH)3沉淀而将其除去。如图为电解装置示意图(电极材料分别为铁和石墨)。

请回答：
（1）装置中的b电极是 (填“阳极”或“阴极”)。
（2）a电极的电极反应式是 。
（3）完成b电极附近溶液中所发生反应的离子方程式：Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋=2________＋6________＋7________。
（4）电解时用铁作阳极而不用石墨作阳极的原因是 。
（5）电解结束后，若要检验电解液中是否还有Fe2＋存在，则可选用的试剂是 (填字母)。
A．KSCN溶液    B．CuCl2溶液  C．H2O2溶液    D．K3[Fe(CN)6]溶液

参考答案：
1．A
【详解】A．Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑不是自发反应，不能设计成原电池。但是以铜为阳极、石墨为阴极，电解稀硫酸，可实现反应，A项正确；
B．用惰性电极电解MgCl2溶液，发生反应的离子方程式为Mg2++2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+Mg(OH)2，B项错误；
C．电解精炼铜时，阳极先是较活泼的杂质(锌、铁等)失电子，而后是铜失电子，同时不活泼金属等掉下形成阳极泥；阴极始终是铜离子得电子被还原。阳极减少的质量和阴极增加的质量通常不会相等，C项错误；
D．强酸条件下为析氢腐蚀；弱酸或中性条件下，为吸氧腐蚀，D项错误；
答案选A。
2．A
【详解】A. 充电时，阴极电极反应式为mNa++Cn+me-=NamCn，阴极电极质量会增大，A项错误；
B. 充电时，阳极上发生失电子的氧化反应，电极反应式为：NaCoO2-me-=Na1-mCoO2+mNa+，B项正确；
C. 放电时阳离子向正极移动，即Na+向正极移动，C项正确；
D. 放电时，负极电极反应式为NamCn-me-=mNa++Cn，D项正确；
答案选A。
【点睛】和锂离子电池的工作原理相似，抓住钠离子的化合价保持不变，根据放电时为原电池原理、充电时为电解池原理是解题的关键。
3．C
【详解】A．用石墨电极电解饱和食盐水时，阳极上氯离子发生电离生成氯气，阴极上水得电子生成和H2，离子方程式为：，A错误；
B．溶液过量时，、反应生成、和H2O，中加入：，B错误；
C．饱和溶液和水垢中的能生成更难溶的，离子方程式为：，C正确；
D．二者发生氧化还原反应生成和NO，离子方程式为： ，D错误；
故选C。
4．D
【详解】A．放电时Zn失电子为负极，充电时，阴极反应式为，A正确；
B．根据A可知放电时，b为正极，正极发生还原反应，B正确；
C．放电时，若a极为负极，，正极反应：Na0.6-xMnO2+xNa++xe-=Na0.6MnO2；质量减少6.5g即0.1molZn，转移电子为0.2mol，则有0.2mol通过阳离子交换膜，C正确；
D．放电时，负极发生的电极反应为，消耗了，溶液的pH减小，D错误；
答案选D。
5．D
【详解】A．HS-水解生成H2S等，离子方程式为：HS-+H2OH2S+OH-，A不正确；
B．醋酸为弱酸，不能拆成离子形式，则醋酸溶液中滴加Na2CO3溶液：2CH3COOH+=CO2↑+H2O+2CH3COO-，B不正确；
C．钢铁发生电化学腐蚀时，铁失电子生成Fe2+，则负极反应式：Fe-2e-=Fe2+，C不正确；
D．由于Ksp(CuS)＜Ksp(ZnS)，所以向ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可得到CuS沉淀：ZnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Zn2+(aq)，D正确；
故选D。
6．B
【详解】A．电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，选项A正确；
B．电解时阳极发生反应有Cu-2e-=Cu2+、Fe-2e-=Fe2+、Zn-2e-=Zn2+，选项B不正确；
C．精铜连接电源的负极，作阴极，阴极上铜离子得到电子，发生还原反应，阴极电极反应为Cu2++2e-=Cu，选项C正确；
D．阳极发生反应有Cu-2e-=Cu2+、Fe-2e-=Fe2+、Zn-2e-=Zn2+，活泼性比Cu弱金属Ag、Pt等金属在电解槽底部会形成阳极泥，选项D正确；
答案选B。
7．B
【详解】A．使用催化剂，降低活化能，但对ΔH无影响，A错误；
B．根据盖斯定律①+②得，C(s)+H2O(g)+H2(g)=CH3OH(g)ΔH=+41.1kJ•mol-1，B正确；
C．根据盖斯定律，②-③可得热化学方程式为：H2(g)＋O2(g)=H2O(g) ΔH=ΔH2-ΔH3=(-49.0-a) kJ·mol—1，该反应为放热反应，即ΔH