第四章《化学反应与电能》单元过关复习题--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》单元过关复习题 一、单选题 1．下列有关物质的工业制备反应正确的是 A．电解氯化钠溶液制备钠单质 B．用碳还原二氧化硅制备粗硅 C．用氯气与镁反应制备氯化镁 D．用氮气和氧气反应完成制备硝酸第一步 2．物质都有两面性。下列说法错误的是 A．稀甲醛溶液浸泡种子能消毒杀菌；浸泡蔬菜保鲜会危害人体健康 B．聚氯乙烯塑料可用于油炸食品包装；随意弃置会造成“白色污染” C．亚硝酸钠抑制微生物生长、抗氧化，可用作食品添加剂；摄入过量会造成中毒 D．适当的碳含量可增加钢铁的硬度及耐磨性；过量的碳会导致钢铁腐蚀加剧 3．水系锌离子可充电电池，电解质中含有少量。放电时总反应为：。下列说法正确的是 A．充、放电时锌离子浓度减小或增大 B．可以抑制正极材料溶解 C．放电时，正极反应： D．充电时，锌离子移向电池的正极 4．不仅可以和反应生成，还可以在电解条件下生成、、、尿素等多种物质。下列化学反应表示不正确的是 A．由生成的电极反应式为 B．和反应生成尿素： C．载人航天器内，用固体吸收过量： D．与重整制氢： 5．固态电池能量密度更高，运行更安全。固态燃料电池(如图所示)以固态电解质传递，电池总反应可表示为。下列说法错误的是 A．a极发生氧化反应 B．b极上的电极反应为 C．由a极通过固体酸膜传递到b极 D．a极上的电势比b极上的高 6．2024年中国科学家首次提出了一种通过双中心催化(Pb和Cu作为电极材料)电解草酸()和羟胺()的混合溶液合成甘氨酸()的方法。其中，X电极区的反应原理示意图如下。下列说法正确的是 A．X电极为阳极 B．X电极区反应中存在极性键和非极性键的断裂与形成 C．当生成1mol时，外电路中转移个电子 D．X电极区总反应： 7．我国首创的铝—空气—海水电池可为海上航标灯供电，是一种无污染、长效、稳定可靠的电源，下列说法不正确的是 A．作原电池负极 B．电池工作时，海水中的向正极移动 C．每消耗，电池最多向外提供电子的电量 D．正极反应式为： 8．用电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)时，以铁板做阴、阳极，处理过程中发生如下反应：Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法中错误的是 A．Cr2O是氧化剂，Fe3+是氧化产物 B．电解过程中废水的pH不发生变化 C．电解过程中有Fe(OH)3沉淀生成 D．电路中每转移12mol电子，最多有1molCr2O被还原 9．利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化。下列说法错误的是 A．乙室的Ag电极电势高于甲室 B．Cl电极的反应为 C．膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜 D．当乙室Ag电极的质量增加时，理论上NaCl溶液减少 10．一种基于固体电解质NASICON的可充电钠碘电池，具有安全、电流密度高、使用条件宽泛等优点，其工作示意图如下所示，已知电池充电时b极发生氧化反应。下列说法错误的是 A．放电时a电极反应式为 B．电池总反应式可表示为 C．充电时，转移0.2mol 时，c区和d区的质量差改变4.6g D．若将c区换成金属锂，电池的比能量更大 11．利用废旧锂电池中制备的装置如图所示，下列说法错误的是 A．电极A为阴极 B．电极B发生的反应为： C．中的Mn元素均转移到了中 D．和的迁移方向相同 12．一种处理含废水并资源化利用氨的三室电催化装置如图所示。下列说法错误的是 A．b室和c室之间应选择阳离子交换膜 B．阴极发生的反应有 C．溶液与在a室中反应生成铵盐，实现资源化利用氨 D．b室消耗，c室产生气体(标准状况) 13．利用太阳能进行电解，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。下列说法错误的是 A．电解过程中从右往左移动 B．当电路中转移2mol 时产生标准状况下为22.4L C．阳极电极反应式为 D．电解一段时间后，左室pH升高 14．电化学传感器是将环境中浓度转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融和之间的界面X会生成固体。下列说法正确的是 A．金属电极a为负极 B．电极b的反应为 C．电极a上消耗的和b上产生的相等 D．界面X生成的方程式为 二、非选择题 氮肥的大量使用排出的废水是造成河流及湖泊富营养化的主要因素之一、氨氮废水中的氮元素多以和等形式存在。电解法处理氨氮酸性废水已引起广泛关注。研究表明，当以碳为阴极，可在阴极生成，并进一步生成电中性且氧化性极强的羟基自由基(・OH)，可以将氨氮氧化为N2。 15．写出的电子式 。 16．阴极生成H2O2的电极反应为： 。氨氮氧化生成2.24LN2(标准状况)，转移电子数为： 。 17．生物膜式厌氧氨氧化是一种较先进的氨氮废水处理工艺，通过在填料上附着不同菌种的生物膜来实现低能耗脱氨氮，其过程如图所示。 生物膜上半层发生反应的离子方程式为： 。 18．回答下列问题。 (1)图丙为甲烷氧气燃料电池的构造示意图，电解质溶液的溶质是 KOH。通甲烷一极是电池的 极发生 反应。 (2)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，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，工作时电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2，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”)。 (3)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(O2-)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。 ①a电极为电池的正极，固体电解质中的阳离子向 极移动。 ②b电极的电极反应式为： 。 ③电池的总反应方程式为： 。当电路中有2mol电子转移时，理论上负极消耗的气体在标况下的体积是 L。 19．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题： (1)甲中通入甲烷的电极作 极（填“正”或“负”），电极反应方程式为： 。 (2)乙池中，石墨（C）极的电极反应式为 。 (3)丙是精炼铜的装置，当电池消耗11.2 L（标准状况下）甲烷时，B电极 （填“增加”或“减少”） g。 20．燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。 (1)B为生物燃料电池的 (填“正”或“负”)极。 (2)正极反应式为 ，负极区溶液pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)放电过程中，H+穿过离子交换膜向 极区迁移(填“A”或“B”)。 (4)在电池反应中，每消耗0.1mol氧气，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是 。 (5)该电池在高温条件下，其电池反应速率会 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 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．电解氯化钠溶液：，得不到钠单质，A错误； B．用碳还原二氧化硅制备粗硅，B正确； C．氯气与镁反应制备氯化镁的成本太高，不适用于工业生产，C错误； D．用氨气和氧气反应完成制备硝酸第一步，D错误； 故选D。 2．B 【详解】A．甲醛能够使蛋白质发生变性而失去其生理活性，因此可以使用稀的甲醛溶液浸泡种子而起到消毒杀菌作用；但若使用甲醛水溶液浸泡蔬菜保鲜，甲醛会进入蔬菜中，从而危害人体健康，A正确； B．聚氯乙烯塑料在高温下会产生游离的氯原子进入到食品中而危害人体健康，因此不能使用聚氯乙烯塑料来进行油炸食品包装，以免危害人体健康，B错误； C．亚硝酸钠能够抑制微生物生长、抗氧化，因此可用作食品添加剂，但若摄入过量，会造成中毒，而影响人体人体健康，C正确； D．钢铁是铁合金，主要杂质元素是碳元素，适当的碳含量可增加钢铁的硬度及耐磨性；但若碳过量，其中的铁、杂质碳与周围的水膜中的电解质会构成原电池，铁为原电池的负极，加快铁的腐蚀，因此容易导致钢铁腐蚀加剧，D正确； 故合理选项是B。 3．B 【分析】由工作时总反应为可知，放电时Zn价态升高失电子，故Zn作负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，MnO2作正极，电极反应式为Zn2++2MnO2+2e-=ZnMn2O4，充电时Zn作阴极，电极反应式为Zn2++2e-= ZnMn2O4作阳极，据此作答。 【详解】A．充、放电时电解质溶液中锌离子浓度均不变，A错误； B．正极材料（ZnMn2O4）中的 Mn2+在放电过程中会发生溶解，从而导致其循环容量逐渐衰减，在电解液中添加MnSO4可以抑制Mn2+的溶解，B正确； C．放电时，正极反应：Zn2++2MnO2+2e-=ZnMn2O4，C错误； D．充电时，锌离子（阳离子向阴极移动）移向电池的负极，D错误； 故选B。 4．A 【详解】A．由生成的电极反应式为：，A错误； B．和反应生成尿素的化学方程式：，B正确； C．用固体吸收过量的化学方程式：，C正确； D．与制备氢气：，D正确； 故选A。 5．D 【分析】由总反应和图示可知氧气端b极为原电池正极，发生还原反应：，甲烷端a极为原电池负极发生氧化反应：。 【详解】A．由上述分析可知a极为负极，发生氧反应，故A正确； B．由上述分析可知b极上的电极反应为，故B正确； C．原电池中阳离子移动向正极，则氢离子由a极过固体酸膜传递到b极，故C正确； D．原电池中正极电势高于负极，则a极上的电势比b极上的低，故D错误； 故选D。 6．C 【分析】 由图知，再X电极上，被选择性电还原为，故X为阴极，电极反应式为，和反应，生成，快速氢化生成，X极得总反应为，据此回答。 【详解】A．由分析知，X电极为阴极，A错误； B．由分析知，X电极区反应中存在极性键的断裂与形成，B错误； C．由知，当生成1mol时，外电路中转移个电子，C正确； D．由分析知，X电极区总反应：，D错误； 故选C。 7．C 【分析】铝—空气—海水电池中，铝为海水电池的负极，铝失去电子发生氧化反应生成铝离子，通入空气的电极为正极，水分子作用下氧气在正极得电子发生还原反应生成氢氧根离子。 【详解】A． 由分析可知，铝作原电池的负极，故A正确； B．铝—空气—海水电池中，铝为海水电池的负极，通入空气的电极为正极，则钠离子向正极移动，故B正确； C．铝—空气—海水电池中，铝为海水电池的负极，铝失去电子发生氧化反应生成铝离子，则消耗1kg铝时，转移电子物质的量为mol，故C错误； D．铝—空气—海水电池中，水分子作用下氧气在正极得电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为，故D正确； 故选C。 8．B 【详解】A．由反应可知Cr2O得电子转化为 Cr3+，Cr2O是氧化剂，Fe2+被氧化为Fe3+，Fe3+是氧化产物，故A正确； B．反应过程中消耗大量H+，溶液中氢离子浓度减小，溶液pH增大，故B错误； C．反应过程中消耗大量H+，使得Fe3+、Cr3+都转化为氢氧化物沉淀，故C正确； D．该电解阳极反应为：；电路中每转移12mol电子，有6mol Fe2+ 生成，根据上述反应可知，最多有1molCr2O被还原，故D正确； 故选：B。 9．C 【分析】该装置左侧为浓差原电池，右侧为电解池，实现海水淡化装置，甲室电极发生，该电极为负极，乙室的电极发生，该电极为正极，故Cl电极为阳极，C2电极为阴极，溶液中阳离子移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，从而模拟实现海水淡化。 【详解】A．由上述分析可知，乙室的电极为正极，故电势高于甲室，A正确； B．Cl电极为阳极，电极反应为，B正确； C．溶液中阳离子移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，C错误； D．乙室的电极发生，增加为生成的的质量，物质的量为，转移电子0.2mol，理论上NaCl溶液移向阳极室的为0.2mol，移向阴极室的为0.2mol，故质量减少，D正确； 答案选C。 10．C 【详解】电池充电时b极发生氧化反应，可知b极为阳极，a极为阴极。电池放电时，a为负极，电极反应为：，固体电解质NASICON只允许阳离子通过，固体电解质NASICON含钠离子，通过转移保持两侧电荷守恒，放电时b为正极，电极反应为：。 A．根据分析，放电时a电极为负极，故A项正确； B．根据分析，电池总反应式可表示为，故B项正确； C．根据反应式分析，每转移0.2mol电子时，0.2mol 从d区移出，c区移入0.2mol 生成0.2mol Na，两区质量差改变9.2g，故C项错误； D．失1mol 时，钠和锂的质量分别为23g和7g，锂的比能量（单位质量所能输出电能的多少）更大，故D项正确； 故本题选C。 11．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，电极方程式为：LiMn2O4＋3e−+8H+=Li++2Mn2++4H2O，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2LiMn2O4+4H+2Li++Mn2++3MnO2+2H2O。 【详解】A．电极A为与直流电源负极相连的阴极，故A正确； B．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+，故B正确； C．由分析可知，MnO2中的锰元素来源于阳极的硫酸锰溶液，由于存在阳离子交换膜，LiMn2O4中的锰元素不会转移到MnO2中，故C错误； D．电解池中阳离子移向阴极，和的迁移方向相同，都向阴极移动，故D正确； 故答案选C。 12．D 【分析】由装置图可知，在b室最终转化为，溶液与在a室中反应生成铵盐，c室生成氧气，不能进入c室，则b室和c室之间应选择阳离子交换膜。 【详解】A．由分析可知， b室和c室之间应选择阳离子交换膜，故A正确； B．Pt电极为阳极，c室中发生反应，通过离子交换膜进入b室，在电极上被还原为，再被还原为，先后发生反应：、，故B正确； C．a室与b室之间为气体扩散膜，则进入a室与溶液反应，C故正确； D．由以上分析可知，b室消耗的可能转化为，不一定全部转化为，转移的电子数不确定，故无法得出c室产生气体的量，即使完全转化为，也应该得到电子，对应c室产生，即(标准状况)，故D错误； 答案选D。 13．D 【分析】利用太阳能进行电解，将氨转化为高纯氢气，氨气发生还原反应生成氢气，所以生成氢气的电极为阴极，阴极电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，生成氮气的电极为阳极，阳极反应式为。 【详解】A．电解过程中阴离子向阳极移动，即从右往左移动，故A正确； B．氨气发生还原反应生成氢气，生成1molH2，转移2mol电子，所以当电路中转移2mol 时产生标准状况下的体积为22.4L，故B正确； C．阳极氨气转化为氮气，电极反应式为，故C正确； D．左室为阳极室，电极反应式为，消耗OH-，阴极电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴极生成的OH-向阳极移动，且转移6mol电子时，阳极消耗的OH-的物质的量等于阴极移动过来的OH-，即阳极OH-的物质的量不变，但阳极生成了水，所以c(OH-)减小，电解一段时间后，左室pH降低，故D错误； 故答案为：D。 14．C 【分析】根据图示可知在电极a上O2得到电子变为O2-，所以a电极为正极，电极反应式为：；在电极b上熔融Li2CO3失去电子变为CO2、O2，所以金属电极b为负极，电极反应式为：。 【详解】A．电极a上O2得到电子变为O2-，所以a电极为正极，故A错误； B．电极b Li2CO3失去电子变为CO2、O2，电极反应式为：，故B错误； C．由电极反应式、可知，电极a上消耗的和b上产生的相等，故C正确； D．界面X生成的方程式为，故D错误； 故选C。 15． 16． 17． 【解析】15． ·OH含有9个电子，电子式为，故答案为：。 16．以碳为阴极，可在阴极生成，阴极生成H2O2的电极反应为：，·OH可以将水中氨氮氧化为N2，则·OH去除氨气的化学反应方程式为6·OH+2NH3=N2+6H2O，氨氮氧化生成2.24LN2(标准状况)，即0.1mol N2，转移电子数为故答案为：；。 17．根据图中所示可知，铵根离子和在氨氧化菌的作用下生成N2，发生的反应为：，故答案为：。 18．(1) 负极 氧化反应 (2) Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 增强 (3) a CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O 5.6 【详解】（1）甲烷氧气燃料电池中，总反应为甲烷燃烧生成二氧化碳和水，碳元素化合价升高，故甲烷失电子，故通入甲烷的为负极，失电子发生氧化反应。 （2）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Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-。总反应可知水被消耗，电解质溶液浓度增大，故碱性增强。 （3）①原电池溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，故为a；②b为负极，甲烷8个电子，生成二氧化碳和水，故电极反应式为CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O；③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CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O可知，当失去2mol时，生成二氧化碳为0.25mol，产生的体积为5.6L。 19．(1) 负 CH4−8e−+10OH−＝CO+7H2O (2)2Cl――2e－＝Cl2↑ (3) 增加 128 【分析】甲池为原电池做电源，通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，乙池、丙池为电解池，乙池为氯碱工业，其中Fe电极连电源负极做阴极，石墨作阳极，丙池为粗铜的精炼，其中精铜做阴极，粗铜做阳极，据此解答。 【详解】（1）甲是燃料电池，甲烷转化为二氧化碳，失电子发生氧化反应，为负极反应物，通入甲烷的电极作负极，电极反应为CH4−8e−+10OH−＝CO+7H2O。 （2）乙池以燃料电池作电源，为电解池，电解饱和食盐水，电解饱和氯化钠溶液，碳做阳极，阳极上氯离子放电，电极反应式为2Cl――2e－＝Cl2↑； （3）丙池中粗铜连接原电池的正极，做阳极，即A电极是阳极，B电极和电源负极相连，作阴极，铜离子放电析出铜，质量增加，当电池消耗11.2 L（标准状况下）甲烷时，甲烷的物质的量是11.2L÷22.4L/mol＝0.5mol，碳元素化合价从－4价升高到+4价，则转移0.5mol×8＝4mol电子，依据电子得失守恒可知析出铜的物质的量是2mol，质量是128g。 20．(1)负 (2) O2+4e-+4H+=2H2O 减小 (3)A (4)2.24L (5)减小 【分析】以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图可知整个电解质环境显酸性，葡萄糖进入的B极为原电池负极，发生氧化反应生成二氧化碳，A极为原电池正极，发生还原反应生成水，总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O。 【详解】（1）B为生物燃料电池的负极； （2）正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，负极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2+24H+,故负极区溶液pH减小； （3）放电过程中，阳离子定向向正极区移动，故H+穿过离子交换膜向A区移动； （4）总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O。在电池反应中，每消耗0.1mol氧气，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是0.1mol22.4mol/L=2.24L； （5）微生物不适合在高温条件下生存，故该电池在高温条件下，其电池反应速率会减小。 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 $$