第4章 化学反应与电能 章末综合提升-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 人教版（2019）双选

第四章　章末综合提升 优化探究 第四章　化学反应与电能 一、原电池 原电池 1.(2023·新课标卷)一种以V2O5和Zn为电极、Zn水溶液为电解液的电池,其示意图如图所示。放电时,Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是(　　) A.放电时V2O5为正极 B.放电时Zn2+由负极向正极迁移 C.充电总反应:xZn+V2O5+nH2O ===ZnxV2O5·nH2O D.充电阳极反应:ZnxV2O5·nH2O-2xe-===xZn2++V2O5+nH2O C 放电时Zn失去电子生成Zn2+,Zn为负极,则V2O5为正极,A正确;放电时,阳离子(Zn2+)移向正极,B正确;由分析可知,放电总反应为xZn+V2O5+nH2O===ZnxV2O5·nH2O,充电总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn+V2O5+nH2O,C错误;由分析可知,D正确。 2.(2023·全国乙卷)室温钠⁃硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠⁃硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应:S8+e-―→,+e-―→,2Na+++2e-―→Na2Sx。 下列叙述错误的是(　　) A.充电时Na+从钠电极向硫电极迁移 B.放电时外电路电子流动的方向是a→b C.放电时正极反应为2Na++S8+2e-―→Na2Sx D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能 A 充电时,阳离子Na+应向阴极钠电极迁移,A错误;放电时,Na失去的电子经外电路流向正极,即电子流向是a→b,B正确;将题给硫电极发生的反应依次编号为①②③,由×①+×②+③可得正极总反应:2Na++S8+2e-―→Na2Sx,C正确;炭化纤维素纸具有良好的导电性,D正确。 3.(2023·山东卷,改编)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示,甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液,向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是(　　) A.甲室Cu电极为正极 B.隔膜为阳离子膜 C.电池总反应为Cu2++4NH3===[Cu(NH3)4]2+ D.NH3扩散到乙室不会对电池电动势产生影响 C 据题图可知,甲室流出液经低温热解得到CuSO4和NH3,则甲室中生成了[Cu(NH3)4]SO4,发生的反应为Cu-2e-+4NH3===[Cu(NH3)4]2+,甲室Cu电极为负极,A错误;乙室Cu电极为正极,发生反应:Cu2++2e-===Cu,消耗Cu2+,为维持电解质溶液呈电中性,S透过隔膜进入甲室,则隔膜为阴离子膜,B错误;根据正、负极反应,可知电池总反应为Cu2++4NH3===[Cu(NH3)4]2+,C正确;NH3能与Cu2+反应生成[Cu(NH3)4]2+,因此若NH3扩散到乙室,则乙室Cu2+浓度减小,对电池电动势有影响,D错误。 二、电解池 电解池 4.(2023·湖北卷)我国科学家设计如图所示的电解池,实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变,电解生成氢气的速率为x mol·h-1。下列说法错误的是(　　) A.b电极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑ B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.电解时海水中动能高的水分子可穿过 PTFE膜 D.海水为电解池补水的速率为2x mol·h-1 D 根据图示,b电极与电源负极相连,为阴极,结合题干信息可知,阴极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,A正确;该装置工作时阳极无氯气生成,则阳极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑,阳极KOH溶液的浓度不变,则需要OH-由阴极移向阳极,故离子交换膜为阴离子交换膜,B正确;动能高的水分子可以穿过PTFE膜,C正确;由阴、阳极反应可知,电解总反应为2H2O2H2↑+O2↑,每生成1 mol H2要消耗1 mol H2O,已知电解生成氢气的速率为x mol·h-1,则海水为电解池补水的速率也为x mol·h-1,D错误。 5.(2023·广东卷)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(如图),可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时,H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-,有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是(　　) A.电解总反应:KNO3+3H2ONH3·H2O+2O2↑+KOH B.每生成1 mol NH3·H2O,双极膜处有9 mol的H2O解离 C.电解过程中,阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变 D.相比于平面结构双极膜,“卯榫”结构可提高氨生成速率 答案:B 由信息“大电流催化电解KNO3溶液制氨”可知,在电极a处KNO3得电子生成NH3,发生还原反应,故电极a为阴极,电极反应为+8e-+7H2O===NH3·H2O+9OH-,电极b为阳极,电极反应为4OH--4e-===O2↑+2H2O,“卯榫”结构的双极膜中的H+移向电极a,OH-移向电极b。由分析中阴、阳极电极反应可知,电解总反应为 KNO3+3H2ONH3·H2O+2O2↑+KOH,故A正确;每生成1 mol NH3·H2O,阴极得8 mol e-,同时双极膜处有8 mol H+进入阴极室,即有8 mol的H2O解离,故B错误;电解过程中,阳极室每消耗4 mol OH-,同时有4 mol OH-通过双极膜进入阳极室,KOH的物质的量不因反应而改变,故C正确;相比于平面结构双极膜,“卯榫”结构具有更大的膜面积,有利于H2O被催化解离成H+和OH-,可提高氨生成速率,故D正确。 6.(2023·北京卷,节选)近年研究发现,电催化CO2和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素,有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和,在电极上反应生成CO(NH2)2,电解原理如图所示。 (1)电极b是电解池的　　　　　极;  (1)电极b上发生H2O失电子生成O2的氧化反应,是电解池的阳极。 阳 (2)电解过程中生成尿素的电极反应是_____________________________________________。   (2)电极a上硝酸根离子得电子转化为尿素,再由酸性环境可知,电极反应为2N+16e-+CO2+18H+===CO(NH2)2+7H2O。 2N+16e-+CO2+18H+===CO(NH2)2+7H2O 7.(2023·湖南卷,节选)超纯Ga(CH3)3是制备第三代半导体的支撑源材料之一。近年来,我国科技工作者开发了超纯纯化、超纯分析和超纯灌装一系列高新技术,在研制超纯Ga(CH3)3方面取得了显著成果。工业上以粗镓为原料,制备超纯Ga(CH3)3的工艺流程如图1: 已知:①金属Ga的化学性质和Al相似,Ga的熔点为29.8 ℃; ②Et2O(乙醚)和NR3(三正辛胺)在上述流程中可作为配体; ③相关物质的沸点: 物质 Ga(CH3)3 Et2O CH3I NR3 沸点/℃ 55.7 34.6 42.4 365.8 “电解精炼”装置如图2所示,电解池温度控制在40~45 ℃的原因是 　 ,  阴极的电极反应为　 。  保证Ga为液体,便于高纯Ga流出 [Ga(OH)4]-+3e-===Ga+4OH- 镓的熔点为29.8 ℃,电解精炼时温度需高于镓的熔点,电解池温度控制在40~45 ℃可以保证Ga为液体,便于高纯Ga流出。Ga和Al的性质相似,在强碱性环境中以[Ga(OH)4]-的形式存在,[Ga(OH)4]-在阴极得电子生成Ga,故阴极反应为[Ga(OH)4]-+3e-===Ga+4OH-。 三、金属的腐蚀与防护 金属 的腐 蚀与 防护 8.(2022·广东卷)为检验牺牲阳极法对钢铁防腐的效果,将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的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AgNO3溶液产生沉淀 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K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成 D 若铁片没有被腐蚀,则溶液中不存在Fe2+。A项可证明溶液中存在Cl-;B项、C项均可证明溶液中不存在Fe3+;D项可证明溶液中不存在Fe2+,故D正确。 9.(2020·江苏卷)将金属M连接在钢铁设施表面,可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中,下列有关说法正确的是(　　) A.阴极的电极反应为Fe-2e-===Fe2+ B.金属M的活动性比Fe的活动性弱 C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 C 阴极得电子,A错误;金属M失电子,其活动性应强于铁的,B错误;M失去的电子流入钢铁设施表面,钢铁设施不易失去电子而被保护,C正确;海水中所含电解质的浓度远大于河水中的,因此钢铁设施在海水中被腐蚀的速率快,D错误。 $$