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

第四章《化学反应与电能》单元复习题 一、单选题 1．下列化学反应表示正确的是 A．电解水法制氢： B．催化加氢生成的反应： C．氢气还原的反应： D．与水反应： 2．高铁酸钠（）是一种新型绿色消毒剂，主要用于饮用水处理。工业上制备高铁酸钠有多种方法，以Fe、Ni为电极制取的原理如图所示，制备过程中定期向Ⅱ补充NaOH溶液。下列叙述错误的是 A．Fe电极与外接直流电源正极相连 B．Ni电极的电极反应式为： C．电解时，Ⅱ室中的向Ⅰ室移动 D．理论上每转移1.2mol电子，Ⅰ室中溶液质量增加26.4g 3．新型电池是化学研究的重要课题之一，有关下列两种新型电池说法正确的是 电池 I II 图示 说明 在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电。 常温钠离子全固态浓差电池，正极材料为层状含钠过渡金属氧化物，负极为钠锡合金(Na15Sn4)。 A．电池I中做催化剂，负极反应为 B．电池I中当被完全氧化时有被还原 C．电池II放电时，会脱离过渡金属氧化层 D．电池II放电时，电子从铝箔流向钠锡合金 4．纸电池是未来电池发展的一个重要研究方向。某研究小组根据纸电池结构示意图，利用实验室中的溶液、蒸馏水和滤纸制作电解液和隔离膜，用铜片与镁片作为电极材料。下列关于其放电过程说法正确的是 A．b电极材料是铜片 B．纸电池中的向a移动 C．转移0.1mol电子，理论上两电极质量差为4.4g D．将铜片换为铝片，电解液换为NaOH溶液，负极为镁片 5．海洋中有丰富的资源，下图为海水资源利用的部分过程。 下列有关说法不正确的是 A．除去粗盐中的和沉淀海水中的所用试剂相同 B．通过电解熔融制取金属镁 C．③④的作用是富集溴元素 D．从海水中获得食盐和淡水不需要通过化学变化 6．我国火星探测器“天问一号”探测到火星大气中含有大量，一种有参加反应的新型全固态电池，可以作为火星探测器供电系统。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，则放电时下列说法正确的是 A．电子流向钠电极 B．阳离子由正极移向负极 C．在正极上发生还原反应 D．该电池可以采用盐酸作为电解质溶液 7．酸性水系锌锰电池在家庭和工业领域被广泛应用，放电时总反应的离子方程式为：，放电时电极上的易剥落，会降低电池效率，向体系中加入少量KI固体可以提高电池的工作效率，原理如图所示。下列说法不正确的是 A．加入KI后发生反应为： B．放电时，电子由锌电极经负载流向碳电极 C．放电时，若消耗1molZn，正极区电解质溶液理论上增重89g D．放电时，通过质子交换膜的与生成的的个数之比为4∶1 8．用电解法从含废水中提取Mn和的原理如右下图所示，阴极室中会加入适量。 已知： ⅰ.电解时，适当减慢反应速率，有利于得到致密的金属锰。 ⅱ.电解效率。 下列说法不正确的是 A．阳极反应式为 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．若，当析出1mol Mn时，产生的体积为11.2L（标准状况） D．阴极室产生的可与形成，降低，利于形成致密的金属锰 9．工业上用双阴极微生物燃料电池处理含和的废水。废水在电池中的运行模式如图1所示，电池的工作原理如图2所示。已知田室中除了在电极上发生反应，还在溶液中参与了一个氧化还原反应。下列说法正确的是 A．电流从II室电极经导线流向I室电极和III室电极 B．II室电极反应式为 C．交换膜为阴离子交换膜 D．若双阴极上各转移电子，III室消耗大于 10．某合作学习小组的同学设计如图原电池，盐桥中装有含饱和的胶状物，只起导电和平衡电荷的作用。下列叙述中正确的是 A．乙烧杯中发生还原反应 B．盐桥中的电解质可换成饱和KCl溶液 C．电子流动方向：石墨(甲)→a→b→石墨(乙)→盐桥→石墨(甲) D．电池工作一段时间，甲烧杯中酸性减弱 11．近日，湖南大学王双印团队报道了电催化促进甲醇热催化脱氢生产高纯和CO，装置如图所示。下列叙述错误的是 A．b极上发生还原反应 B．质子由b极区向a极区迁移 C．a极的电极反应式为 D．标准状况下，生成11.2L 时，理论上转移的电子数约为 12．可用于自来水消毒，在稀硫酸和的混合溶液中通入气体可制得；是生产医药、农药的重要原料，在催化剂作用下合成的反应为()。下列化学反应表示正确的是 A．反应   B．在稀硫酸和的混合溶液中通入气体生成的反应： C．常温下与NaOH溶液反应： D．氯碱工业电解饱和食盐水的阳极反应： 13．某科研小组用电化学方法将转化为CO实现再利用，转化的基本原理如下图。 下列说法不正确的是 A．该装置能将化学能转化为电能 B．M上的电极反应为 C．工作一段时间后，N电极室中的溶液pH增大 D．当转化时，外电路中转移的电子数为 14．利用燃料电池电解制备，并得到副产物NaOH、、，装置如图所示。下列说法错误的是 A．a极为负级，发生氧化反应 B．A膜和C腹均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜 C．一段时间后，阴极室中NaOH溶液浓度增大 D．a极上通入标准状况下2.24L甲烷，理论上产品室可新增 二、非选择题 15．某温度时，在容积为2L的恒容密闭容器中发生三种气体之间的转化反应，的物质的量随时间的变化曲线如图所示。请分析图中数据，回答下列问题。 (1)该反应的化学方程式为 。 (2)反应开始至时，X的平均反应速率为 。Y的转化率 。 (3)能说明上述反应达到平衡状态的是___________(填字母)。 A． B．体系压强不再变化 C．混合物的密度不再变化 D．单位时间内消耗，同时生成 (4)某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图装置，以Cu、石墨为电极，为电解质溶液。回答下列问题： 写出石墨电极反应式为 ，溶液中向 (填“Cu”或“石墨”)电极迁移。当反应中有电子转移，溶液的质量增加了 g。 (5)氢气是一种高效清洁能源、具有可再生、对环境无污染等特点。氢气与氧气反应生成水。已知气态分子解离成气态原子所需要的能量叫键能。相关键能数据如表： 共价键 键能() 436 462 497 结合表中所给信息，计算生成时 (填“吸收”或“放出”)的热量是 kJ。 16．电能与化学能之间的相互转化具有重要的实用价值。 回答下列问题： Ⅰ．以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制和，装置如图所示。 (1)电极a为 (填“阴极”或“阳极”)，b极的电极反应式为 。 (2)乙装置中发生反应的化学方程式为 。 (3)电解和催化过程中需不断向电解槽中补充Y，Y的化学式为 。 Ⅱ．恒温条件下，用如图1所示装置探究铁的电化学腐蚀，溶液pH、容器内压强随时间变化曲线如图2所示。 (4)图2中表示pH的曲线为 (填“a”或“b”)。BC段正极的电极反应式主要为 。 (5)图2中DE段曲线基本不变，此时电池的总反应为 。 (6)轮船上为减缓铁皮的腐蚀，常在船底四周镶嵌锌块，这种防护方法被称为 。 17．回答下列问题： (1)纽扣式微型银锌电池广泛的应用于电子表和电子计算器中，其电解质为溶液，工作时电池总反应为。其正极的电极反应式： ，工作时电池电解质溶液的碱性 （填“增强”、“减弱”或“不变”）。 (2)固体氧化物甲烷燃料电池以固体氧化锆-氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（）在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。b电极反应式为： ，固体电解质中的阳离子向 （填“正”或“负”）极移动。当电路中有电子转移时，理论上负极消耗的气体在标况下的体积是 。 18．电池在人们的生产生活中起着重要的作用，请回答下列问题： (1)碱性锌锰电池适合需要大电流供电的设备使用如照相机、野外摄像机、无线电控制的航模与海模、电动工具、电动玩具、收录机等，其结构如图所示，放电时的总反应为。该电池的正极为，其电极反应式为： 。 (2)再生氢氧燃料电池(RFC)是一种将太阳能电池电解水技术(装置Ⅰ)与氢氧燃料电池技术(装置Ⅱ)相结合的可充电电池。工作原理示意图如图所示(隔膜为质子选择性透过膜)。 ①图中的气体X的分子式为 ； ②写出a电极上发生的电极反应 。 (3)钴酸锂电池的正极采用钴酸锂，负极采用金属锂和碳的复合材料，该电池充放电时的总反应式：，写出放电时负极的电极反应 。 (4)利用对废弃的锂电池正极材料进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下： 回答下列问题： ①烧渣是LiCl、和的混合物，则500℃焙烧反应的氧化产物与还原产物的物质的量之比为 ； ②“滤饼2”的主要成分是 ，常温下，的溶解度比LiOH (填“大”或“小”)； ③“850℃煅烧”时的化学方程式为： ； ④在实验室检查滤饼2是否洗涤干净的具体操作是： 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．B 【详解】A．电解水法制氢，生成氢气和氧气，反应的化学方程式为：，故A错误； B．催化加氢生成的反应，同时生成水，反应为：，故B正确； C．氢气还原的反应，必须在高温条件下进行，反应方程式为：，故C错误； D．与水反应生成氢氧化钙和氢气，反应的化学方程式为：，故D错误； 答案选B。 2．B 【分析】该装置以Fe、Ni为电极制取，为电解池装置，Fe电极为阳极，Ni电极为阴极，阳极电极反应式为，移动向Ⅱ室，阴极电极反应式为，应移动向Ⅰ室。 【详解】A．Fe电极作阳极，将与外接直流电源正极相连，故A正确； B．Ni电极为阴极，阴极电极反应式为，故B错误； C．Fe电极为阳极，Ni电极为阴极，阳离子向阴极迁移，故Ⅱ室中的向Ⅰ室移动，故C正确； D．外电路中每通过1.2mol电子，根据，有0.6mol生成，同时有1.2mol进入Ⅰ室，Ⅰ室中溶液质量增加：，故D正确； 答案选B。 3．A 【分析】电池I中，乙醇失电子生成二氧化碳，Pt电极为负极，石墨电极为正极。 【详解】A．电池I中循环使用，做催化剂，负极乙醇失电子生成二氧化碳，负极反应为式为，故A正确； B．电池I中当被完全氧化时转移12mol电子，根据电子守恒，有3molO2被还原，没有明确是否为标准状况，氧气的体积不一定是67.2L，故B错误； C．电池II中正极材料为层状含钠过渡金属氧化物，负极为钠锡合金(Na15Sn4)，放电时，会进入过渡金属氧化层，故C错误； D．电池II中正极材料为层状含钠过渡金属氧化物，负极为钠锡合金(Na15Sn4)，放电时，电子从钠锡合金流向铝箔，故D错误； 选A。 4．C 【详解】A．铜片、CuSO4溶液构成原电池，镁片为负极，b电极材料是镁片，故A错误； B．阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，纸电池中的向b移动，故B错误； C．该电池的总方程式为：Mg+Cu2+=Mg2++Cu，导线中转移时2mole-，负极减少24g，正极增加64g，则两极质量差为88g，则导线中转移0.1mol电子，理论上两电极质量差为4.4g，故C正确； D．将铜片换为铝片，电解液换为NaOH溶液，则负极为铝片，铝片溶解，失电子，故D错误； 故选C。 5．A 【详解】A．除去粗盐中的所用试剂是NaOH，沉淀海水中的所用试剂生石灰，A错误； B．通过电解熔融制取金属镁，B正确； C．第③步将溴离子被氧化为溴单质，第④步中溴单质被还原为溴离子，第⑤步中溴离子被氧化为溴单质，过程的目的是浓缩，目的是浓缩、富集溴单质，C正确； D．从海水中获得食盐和淡水可通过蒸发和蒸馏来实现,并不需要通过化学变化，D正确； 故选A。 6．C 【分析】该电池放电时，以金属钠为负极，碳纳米管为正极，负极失去电子发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应。 【详解】A．金属钠在负极上失电子，电子从钠电极流出，流向碳纳米管电极，A错误； B．阳离子带正电荷，会向负电荷较多的正极区移动，故阳离子移动方向是由负极移向正极，B错误； C．正极上CO2得电子发生还原反应，C正确； D．钠性质活泼，会与水和酸发生反应，因此该新型固态电池电解质不能选择盐酸，D错误； 故合理选项是C。 7．D 【分析】Zn电极为负极，发生氧化反应Zn-2e-=Zn2+，含有MnO2的碳电极为正极，发生还原反应MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，MnO2剥落后，影响了反应的进行；加入KI后，提高了电池的工作效率，对应反应的方程式为，，据此分析解题。 【详解】A．加入后，，可以让在正极继续得电子，恢复损失的能量，A正确； B． Zn电极为负极，因此放电时，电子由锌电极经负载流向碳电极，B正确； C．放电时、若消耗即转移2mol电子，2mol H+通过质子交换膜进入正极区域，1mol MnO2溶解，正极区电解质溶液理论上增重，C正确； D．放电时，负极每消耗1mol Zn，转移2mol电子，则会有2mol H+通过质子交换膜进入正极，两者物质的量之比为2∶1，D错误； 故选D。 8．C 【详解】A．根据图示，阳极放出氧气，阳极反应式为，故A正确； B．电解过程中，阴极室硫酸根离子移向阳极室生成硫酸，所以离子交换膜为阴离子交换膜，故B正确； C．若，当析出1 mol Mn时，转移电子，阳极发生反应，产生O2的体积为，故C错误； D．电解时，适当减慢反应速率，有利于得到致密的金属锰，阴极室产生的NH3可与Mn2+形成配合物，c(Mn2+)降低，利于形成致密的金属锰，故D正确； 故选C。 9．D 【分析】由题干图2所示信息可知，Ⅱ室中C的化合价升高，发生氧化反应，Ⅱ室为阳极室，电极反应为：CH3COO--8e-+2H2O=2CO2↑+7H+，I室中N的化合价降低，发生还原反应，故为阴极室，电极反应为：+10e-+12H+=N2↑+6H2O，Ⅲ中O2中O的化合价降低，发生还原反应，故为阴极室，电极反应为：O2+4H++4e-=2H2O； 【详解】A．电流由正极经导线到负极，Ⅱ室中C的化合价升高被氧化，为负极，则Ⅰ室和Ⅲ室均为正极(故叫双阴极)，A错误； B．由分析可知，Ⅱ室失去电子发生氧化反应，电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O=2CO2↑+7H+，B错误； C．由分析反应电极式可知，Ⅱ室中氢离子向两侧I、Ⅲ室中移动，Y为阳离子交换膜，C错误； D．若双阴极上各转移10mol电子，由Ⅲ室电极反应O2+4H++4e-=2H2O可知，消耗2.5mol O2，由于已知Ⅲ室中除了在电极上发生反应，还在溶液中参与了一个氧化还原反应：铵根离子和氧气发生氧化还原反应生成硝酸根离子，故使得消耗氧气大于2.5mol，D正确； 故选D。 10．D 【分析】氧化性： ，所以原电池反应为亚铁离子和高锰酸钾在酸性条件下反应生成铁离子、锰离子和水，则在a侧甲烧杯得电子发生还原反应，a侧是正极；Fe2+在b侧乙烧杯失去电子发生氧化反应生成Fe3+，b侧是负极。 【详解】A．据分析，乙烧杯中Fe2+在b侧乙烧杯失电子发生氧化反应生成Fe3+，A错误； B．高锰酸钾溶液可以氧化氯离子，故不能换成饱和KCl溶液，B错误； C．b侧是负极、a侧是正极，电池工作时，电子流动方向：石墨(乙)→b→a→石墨(甲)，C错误； D．a侧是正极，电极反应为，消耗氢离子，电池工作一段时间，甲烧杯中酸性减弱，D正确； 故选D。 11．B 【分析】左侧a电极连接电源正极，为阳极，发生失去电子的氧化反应，则电极方程式为，右侧b电极为阴极，发生得电子的还原反应，电极反应为，质子通过质子交换膜由a向b移动，据此解答。 【详解】A．由分析可知b电极为阴极，发生得电子的还原反应，故A正确； B．质子通过质子交换膜向阴极（b电极）移动，故B错误； C．由分析可知，a电极为阳极，发生失去电子的氧化反应，则电极方程式为，故C正确； D．标准状况下，生成11.2L ，即0.5mol，由阴极的反应式可知转移电子数为1mol，故D正确； 故选B。 12．B 【详解】A．已知()，气态物质转化为液态放出热量，则反应，故A错误； B．将SO2通入稀硫酸和溶液反应生成，根据氧化还原反应的规律，同时应生成硫酸氢钠，反应方程式为，故B正确； C．常温下与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和水，离子方程式为：，故C错误； D．氯碱工业电解饱和食盐水的阳极反应是氯离子失电子生成氯气，电极反应式为：，故D错误； 故选B。 13．D 【分析】该装置为原电池，M为电池的负极，M上的电极反应为，N为电池正极，电极反应式为CO2+2H++2e-=CO+H2O。 【详解】A． 由图可知，该装置为原电池，该装置能将化学能转化为电能，故A正确； B． M为电池的负极，在紫外光的作用下，水失去电子发生氧化反应生成O2，M上的电极反应为，故B正确； C． N为电池正极，电极反应式为CO2+2H++2e-=CO+H2O，当外电路转移4mol电子时，有4molH+从左室穿过交换膜到达右室，然后被CO2消耗，但溶液中水的量增加，工作一段时间后，N电极室中的溶液pH增大，故C正确； D． N为电池正极，电极反应式为CO2+2H++2e-=CO+H2O，当转化时，外电路转移4mol电子，外电路中转移的电子数为，故D错误； 故选D。 14．D 【详解】A．甲烷在燃料电池的负极区充入，发生氧化反应，A项正确； B．分析产品室、阳极室、原料室可知，原料室中阴离子进入产品室，阳极室中钙离子进入产品室，故A膜为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜，钠离子通入C膜进入阴极室，C膜为阳离子交换膜，B项正确； C．阴极室中H2O放电，产生氢气，生成，故氢氧化钠浓度增大，C项正确； D．标准状况下为0.1mol，生成会失去0.8mol电子，向产品室迁移0.8mol正电荷，即迁移，生成，D项错误； 答案选D。 15．(1) (2) 或 80%或者0.8 (3)AD (4) 或 Cu 32 (5) 放出 479 【详解】（1）由图可知，随着时间的进行X、Y的物质的量在减小，是反应物，Z的物质的量在增大，Z是生成物。根据图中数据，得出三段式如下：      所以得出方程式为。 （2）由三段式可知，Vx==0.1mol/(L.min)，Y的转化率=。 （3）A．说明反应达到平衡状态，故A正确； B．由pV=nRT，R是常量，等T、V时，p与n成正比，纯气体体系，左右气体系数之和相等，因此n不变，则p不变，不能作为判断平衡的依据，故B错误； C．由，纯气体体系，质量守恒，m是定值，V恒定，所以定值，不能作为判断平衡的依据，C错误； D．说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，D正确。 故选AD。 （4）铜为负极，石墨为正极，根据原电池工作原理，石墨极上发生得到电子的还原反应，电极反应式为；溶液中向负极迁移，即向Cu电极迁移：当反应中有电子转移，由反应可知，溶液的质量增加，即。 （5）生成，需要断开中的键和中的键，断开中的键吸收能量和中的键吸收能量，形成中的键放出的能量为，所以生成时放出的热量是。 16．(1) 阴极 (2) (3) (4) b (5) (6)牺牲阳极保护法 【分析】Ⅰ、电极b上发生失电子的氧化反应转化成，电极b为阳极，电极反应为；则电极a为阴极，电极a的电极反应为；电解总反应式为；催化循环阶段被还原成循环使用，同时生成O2，发生反应，实现高效制H2和O2，即Z为O2； Ⅱ、图1中构成原电池，铁作负极，开始时pH=1.8，铁主要发生析氢腐蚀，溶液pH值增大，体系压强增大；随着溶液酸性减弱，开始发生吸氧腐蚀，正极反应式为：，体系压强开始减小，a曲线表示压强的变化，b曲线表示pH值的变化，据此解答。 【详解】（1）根据已知，电极a为阴极，b极的电极反应式为； （2）乙装置中发生反应的化学方程式为：； （3）电解和催化过程中需不断向电解槽中补充Y，电解池生成的X为，Z为，故Y化学式为； （4）根据分析可知表示pH的曲线为b，BC段开始发生吸氧腐蚀，正极的电极反应式主要为； （5）b表示pH随时间变化曲线，DE段为弱酸性，曲线基本不变，说明相同时间内，2Fe + O2 + 4H+=2Fe2+ + 2H2O消耗H+的量与4Fe2+ + O2 +10H2O=4Fe(OH)3 + 8H+产生H+的量基本相同，但是压强仍然减小，说明发生吸氧腐蚀，因此电池的总反应为； （6）轮船上为减缓铁皮的腐蚀，常在船底四周镶嵌锌块，Zn、Fe和海水构成原电池，Zn易失电子作负极，Fe作正极而被保护，这种防护方法被称为：牺牲阳极保护法。 17．(1) 增强 (2) 正 5.6 【详解】（1）根据总反应可知，锌作负极，而氧化银作正极得2个电子，最终生成银单质，故；总反应可知水被消耗，电解质溶液浓度增大，故碱性增强 （2）b为负极，甲烷8个电子，生成二氧化碳和水，故电极反应式为；原电池溶液中，阳离子移向正极；该固体氧化物甲烷燃料电池的总反应为甲烷燃烧生成二氧化碳和水，故总反应化学方程式为CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O，根据电极反应式可知，当失去2mol时，生成二氧化碳为0.25mol，体积为5.6L。 18．(1) (2) (3) (4) 1∶4 小 取最后一次洗涤液少许于小试管中，滴加适量硝酸酸化的溶液，若溶液不出现浑浊，则证明滤饼2已洗涤干净 【详解】（1）碱性锌锰电池放电时的总反应为。该电池的正极为，在正极得电子生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式为：，故答案为：。 （2）装置Ⅰ为电解水装置，生成氧气和氢气，装置Ⅱ为氢氧燃料电池，反应生成水，根据水流动方向，水由a极移向装置Ⅰ，说明水在a极生成，由于隔膜为质子选择性透过膜，所以a极为正极，反应为，气体Y是，b是负极，负极反应为，气体X是，故答案为：；。 （3）钴酸锂电池充放电时的总反应式：，负极采用金属锂和碳的复合材料，放电时金属锂失去电子生成锂离子，电极反应式为：，故答案为：。 （4）根据题意可知，粗品、在“500℃焙烧”生成LiCl、和的混合物，相应的化学方程式为：，氧化剂和还原剂均为，氧化产物为，还原产物为，故氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶4； 滤饼2为沉钴过程的产物； LiOH由滤液2进入沉锂过程，随后加入溶液，生成，可推测常温下的溶解度比LiOH小； “850℃煅烧”时，有空气中氧气参与，Co在产物中为，故化学方程式为； 根据难溶于水，沉淀后溶液中含有大量的，则实验室检验滤饼2是否洗涤干净的操作是：取最后一次洗涤液少许于小试管中，滴加适量硝酸酸化的溶液，若溶液不出现浑浊，则证明滤饼2已洗涤干净； 故答案为：1∶4；；小；；取最后一次洗涤液少许于小试管中，滴加适量硝酸酸化的溶液，若溶液不出现浑浊，则证明滤饼2已洗涤干净。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$