第四章 化学反应与电能 单元同步训练题 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》单元同步训练题 一、单选题 1．下列反应的离子方程式书写错误的是 A．向溶液中通入过量 B．二氧化硫与过氧化氢溶液反应： C．将少量通入溶液： D．电解饱和食盐水： 2．酸性条件下通过电催化法可生成，、是可用于阴极电极两种电催化剂，其表面发生转化原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．电极处发生氧化反应 B．合成过程中均作为还原剂 C．合成过程中用作电极催化剂更利于生成 D．电极上发生反应： 3．利用如图所示装置，下列物质的组合中能使电流计指针明显偏转的是 选项 M N P A Fe Fe 稀盐酸 B Fe Cu 酒精 C Pt Ag 溶液 D Al 石墨 NaOH溶液 A．A B．B C．C D．D 4．某厂采用电化学原理回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。 下列说法正确的是 A．废气中和排放到大气中均会形成酸雨 B．装置a中溶液的作用是吸收废气中的和 C．装置b中应该使用阳离子交换膜 D．装置b是把化学能转化成电能的装置 5．工业上在600℃时电解含40% NaCl和60% CaCl2的混合电解液制取金属钠的电解槽如图所示，下列说法错误的是 A．使用混合电解液的目的是为了降低NaCl熔点 B．网状隔膜用于防止生成的Cl2和Na相互反应 C．理论上，每转移，生成1mol Cl2 D．若用串联的铅酸电池组电解NaCl制取Na，则PbO2极接石墨极 6．氮氧化物(NOx)能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。某科研机构设计方案利用原电池原理处理NO，其原理如图所示，下列有关说法正确的是 A．电极电势：电极A<电极B B．一段时间后，电极A所在区域溶液减小 C．电极B电极反应为： D．电池工作时，每转移电子，理论上有由B电极区迁移到A电极区 7．2024年新春，万米载人潜水器“奋斗者”号全面升级，“中国深度”再次刷新。下列关于“奋斗者”号的说法中正确的是 A．实验舱使用的导热石墨烯属于新型无机非金属材料 B．载人舱壳所用新型钛合金材料中钛元素属于ⅣA族元素 C．动力舱配置锂离子电池作为动力电池工作时，锂离子移向负极 D．浮力材料中的空心玻璃微球主要成分是，与金刚砂的组成相同 8．羟基自由基具有很强的氧化性，能将苯酚氧化为和。我国科学家开发出如图所示装置，能实现制备氢气、处理含苯酚废水二位一体。下列说法正确的是 A．d电极的电极反应式： B．再生池中发生的反应： C．a为电源负极，m为阴离子交换膜，能增强导电性 D．气体X与Y在相同条件下的体积比为 9．用如图装置电解制取，温度控制在10℃左右，持续通入，电解前后物质的量基本不变。下列说法正确的是 A．电解过程中的移动方向是：甲室→乙室 B．甲室产生的气体只有 C．当乙室产生的气体体积为11.2L时，外电路转移电子数为4 D．乙室电极反应为 10．我国科学家研究出一种新型水系Zn-C2H2电池，其结构如图，该电池既能实现乙炔加氢又能提供电能。下列说法正确的是 A．OH-通过阴离子交换膜向a电极移动 B．a极的电极反应式为：C2H2+2H2O-2e-=C2H4+2OH- C．左侧极室中c(KOH)不变 D．每转移1mole-，右侧极室中溶液质量增大9g 11．某锂离子电池的总反应为：FeS+2Li=Fe+Li2S。某小组以该电池为电源电解处理含Ba(OH)2废水和含Ni2+、Cl-的酸性废水，并分别获得BaCl2溶液和单质镍。电解处理的工作原理如图所示[LiPF6·SO(CH3)2为锂离子电池的电解质]。下列说法错误的是 A．X极相连的锂离子电池电极反应式为FeS+2Li++2e-=Fe+Li2S B．当电路中转移1mole-时，b室离子数增加2NA个 C．离子膜M为阳离子交换膜，离子膜N为阴离子交换膜 D．若去掉离子膜M，将ab两室合并，则X极会产生有毒气体 12．近日，美国威斯康星大学麦迪逊分校课题组使用锰一四苯基卟啉催化剂将电化学氧还原和水氧化进行配对，在两个电极上生成活性锰一氧物种，从而将转化为。 下列叙述正确的是 A．a极电势高于极 B．极反应： C．电路上转移电子理论上生成 D．“和”总量几乎不变 13．二氧化碳的排放受到环境和能源领域的关注，其综合利用是研究的重要课题。我国科学家设计了一种以甲醇和二氧化碳为原料，利用活性催化电极电解制备甲酸(甲酸盐)的装置，其原理如图所示。下列说法不正确的是          A．光伏电池利用单质硅把光能转化为电能 B．该装置导线上电子的流动方向是B→b，a→A C．电解过程中阴极的电极反应式为 D．电解一段时间后，装置内生成的和HCOOH的物质的量之比为1∶2 14．能说明Al的金属活动性比Cu强的事实是 A．以铝为阳极、铜为阴极电解硫酸铜溶液时，阳极铝溶解 B．与氯气反应时，铝失去3个电子，而铜失去2个电子 C．常温下将铝和铜用导线连接放入到稀盐酸溶液中，铝为负极 D．常温下，铝在浓硝酸中钝化而铜不发生钝化 二、非选择题 15．某研究小组用微生物电池模拟淡化海水，同时做电解实验，实验装置如下图所示，C、D是铂电极。 (1)若A、B是惰性电极 ①D电极为 极；写出C极的电极反应式 。 ②写出甲中总反应的离子方程式 。 (2)若甲是铁片镀铜装置，A、B质量相同。A电极材料是 ；当B和A的质量差为12.8g时，C极产生的气体在标准状况下的体积是 L。 (3)苯酚的分子式为。 ①离子交换膜A为 离子交换膜(填“阴”或“阳”)。 ②a极的电极反应式为 。 ③理论上每消除1mol苯酚，同时消除 mol；当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐 g。 16．现有反应： A．CaCO3CaO+CO2↑ B．Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ C．C+CO2 2CO D．2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O (1)上述四个反应中属于氧化还原反应且反应过程中能量变化符合如图的是 (填反应序号)。 (2)在常温下，上述四个反应中可用于设计原电池的是 (填反应序号)，根据该原电池回答下列问题： ①负极发生 (填“氧化”或“还原”)反应；正极的电极反应式为 。 ②当导线中有1 mol电子通过时，理论上发生的变化是 (填序号)。    a.溶液增重32.5 g    b.溶液增重31.5 g    c.析出1g H2 d.析出11.2LH2 (3)对于反应B，将足量且等量的形状相同的锌块分别加入到等浓度等体积的两份稀硫酸X、Y中，同时向X中加入少量饱和CuSO4溶液，发生反应生成氢气的体积(V)与时间(t)的关系如图所示。 反应速率变快的原因是_______(填序号)。 A．CuSO4作催化剂 B．加入硫酸铜溶液增大了c() C．Zn首先与Cu2+反应，生成的Cu与Zn、稀硫酸构成原电池 D．加入硫酸铜溶液增大了溶液体积 17．回答下列问题： (1)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂，它氧化性能好，且无二次污染，属于绿色处理剂，爱迪生蓄电池反应为，可用图1装置制取少量高铁酸钠。 ①此装置中爱迪生蓄电池的负极是 (填“a”或“b”)，该电池工作一段时间后必须充电，充电时生成NiO2的反应类型是 。 ②写出在用电解法制取高铁酸钠时，阳极的电极反应式： 。 (2)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。如图是目前已开发出的用电解法制取ClO2的新工艺。 ①阳极产生ClO2的电极反应式： 。 ②当阴极产生标准状况下112 mL气体时，通过阳离子交换膜的离子的物质的量为 。 18．如图所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉试纸的C端变为蓝色。 (1)E为电源的 极 (2)A中发生反应的化学方程式为 。 (3)在B中观察到的现象是 。 (4)D端的电极反应式为 。 (5)若用惰性电极电解的溶液，若阳极产生(标况下)的气体，此时溶液中pH为 (不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入 (填字母序号)。 A．　　　　B．　　　　C．　　　　D． (6)铅蓄电池是一种广泛使用的二次电池，其放电时的正极的电极反应式为 。 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．A 【详解】A．碳酸是弱酸，氢氧化铝不溶于碳酸中，故向溶液中通入过量：，A错误； B．二氧化硫被过氧化氢氧化为硫酸，二氧化硫与过氧化氢溶液反应，B正确； C．通入发生歧化反应，将少量通入溶液：，C正确； D．电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气：，D正确； 故选A。 2．C 【分析】c-NC端CO2得到电子生成C2H5OH，i-NC中CO2得电子生成C2H5OH和CO，电解质为酸性介质。 【详解】A．i-NC电极上得电子生成CO，发生还原反应，故A错误； B．c-NC电极上转化为，i-NC电极上得电子生成CO和，均发生还原反应，均做氧化剂，故B错误； C．由图示可知，i-NC电极上生成CO和两种产物，c-NC作电极催化剂完全将转化为，由此可知c-NC作电极催化剂利用率更高，更利于生成，故C正确； D．电解质为酸性介质，电极反应为：，故D错误； 故选：C。 3．D 【详解】A．电极相同，故不能构成原电池，不能形成电流，A错误； B．酒精是非电解质溶液，不能导电，故无法形成电流，B错误； C．没有自发的氧化还原反应，故不能形成原电池，没有电流，C错误； D．不同的电极，由自发的氧化还原反应，形成闭合回路，可以形成原电池，有电流产生，D正确； 故选D。 4．C 【分析】含二氧化硫和二氧化碳的废气通入碳酸氢钠溶液中，二氧化硫与碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳和亚硫酸钠，二氧化碳气体通入装置b的右室，CO2在电源右侧电极上反应生成HCOOH，则CO2得电子，右侧电极为阴极，电极反应式为；碳酸氢钠和亚硫酸钠混合溶液通入装置b的左室，左侧电极上亚硫酸根离子失电子生成硫酸根离子，则左侧电极为阳极，电极反应式为，据此作答。 【详解】A．排放到大气中不会形成酸雨，故A错误； B．装置a中溶液的作用是吸收二氧化硫气体，二氧化碳与碳酸氢钠溶液不反应，不能吸收，故B错误； C．依据分析可知，阴极需要氢离子，阳极生成氢离子，所以装置b中应该使用阳离子交换膜，故C正确； D．装置b是把电能转化成化学能的装置，故D错误； 答案选C。 5．C 【分析】电解池中放电顺序：Cl->OH-、H+>金属离子，阳极反应式：，阴极为水放电生成氢气； 【详解】A．CaCl2和NaCl混合，可降低NaCl的熔点，A项正确； B．网状隔膜用于隔离阳极产物与阴极产物，防止Cl2与Na发生反应，B项正确； C．阳极反应式：，故转移，理论上生成0.5mol Cl2，C项错误； D．PbO2作为铅酸电池的正极，应与石墨阳极连接，D项正确； 故选C。 6．D 【分析】由图可知，A极一氧化氮得到电子发生还原反应生成氮气，为正极；B极氨气失去电子发生氧化反应生成氮气，为负极。 【详解】A．由分析可知，A电极为正极，B电极为负极，所以电极电势：电极A>电极B，A错误； B．A极的电极反应式为，电极B电极反应为4NH3-12e−=2N2+12H+，氢离子会通过质子交换膜由B电极区移动到A电极区，所以电极A所在区域溶液不会减小，B错误； C．电极B电极反应为：，C错误； D．电池工作时，离子交换膜是质子交换膜，仅允许氢离子通过，A极是正极，氢离子向A极区移动，所以每转移电子，理论上有由B电极区迁移到A电极区，D正确； 故选D。 7．A 【详解】A．实验舱使用的导热石墨烯属于新型无机非金属材料，A正确； B．载人舱壳所用新型钛合金材料中钛元素属于ⅣB族元素，B错误； C．动力舱配置锂离子电池作为动力电池工作时，锂离子是阳离子移向正极，C错误； D．浮力材料中的空心玻璃微球主要成分是，金刚砂是碳化硅，组成不相同，D错误； 故选A。 8．A 【分析】c电极发生反应V3++e-=V2+，得电子被还原，所以c是阴极，a是负极，b是正极，d是阳极，结合图示，电极反应中产生羟基自由基(·OH)和H+，没有生成氧气，电极反应： 。据此分析作答。 【详解】A．根据分析，d电极的电极反应式：，A正确； B．题中所给反应未配平，B错误； C．根据分析，a为电源负极，比起纯水，能增强溶液的导电性，d电极的电极反应式：，产生的H+经阳离子交换膜移向阴极，故 m为阳离子交换膜，C错误； D．根据，产生1mol气体H2，需要消耗V2+2mol，对应c电极发生反应V3++e-=V2+，则转移电子数为2mol，根据，则产生的为2mol，根据反应，生成CO2为mol，所以两种气体体积比为1∶=7∶3，D错误； 故选A。 9．D 【分析】从图中可知，该装置为电解池装置，多晶铜电极上CO2得电子转化为CH4，因此多晶铜电极为阴极，铂电极为阳极。 【详解】A．由分析知，电解过程中电解质溶液中的阴离子向阳极移动，由乙室向甲室移动，A项错误； B．电解前后物质的量基本不变，阴极反应为9CO2+8e-+6H2O=CH4+8，阴极上有生成，则阳极上失电子生成和，电极反应为4-4e-=O2↑+4CO2↑+2H2O，甲室产生的气体有O2、CO2，B项错误； C．没有指明气体所处的状况，不能计算电子转移数目，C项错误； D．电解时电解质溶液中KHCO3物质的量基本不变，故在阴极会同时产生碳酸氢根，乙室发生的电极反应为9CO2+8e-+6H2O=CH4+8，D项正确； 故选D。 10．D 【分析】由图可知，Zn元素价态升高失电子，故b极为负极，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，a为正极，电极反应式为C2H2+2e-+2H2O=C2H4+2OH-，据此分析作答。 【详解】A．由分析可知，a为正极，b为负极，原电池中阴离子移向负极，故OH-通过阴离子交换膜向b电极移动，A错误； B．由分析可知，a为正极，发生还原反应，电极反应式为C2H2+2e-+2H2O=C2H4+2OH-，B错误； C．由分析可知，a为正极，发生还原反应，电极反应式为C2H2+2e-+2H2O=C2H4+2OH-，b极为负极，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，OH-通过阴离子交换膜向b电极移动，根据电子守恒可知，左侧极室中n(KOH)不变，但反应中消耗了水，导致左侧极室中c(KOH)增大，C错误； D．由分析可知，根据电子守恒可知，每转移1mole-，有1molOH-由左室移入右室，根据反应方程式Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O可知，右侧极室中溶液质量增大9g，D正确； 故答案为：D。 11．B 【分析】由锂离子电池总反应可知，锂元素被氧化，因此Li电极为负极；废水经过处理后得到单质镍，因此电解池c池中的电极反应为：Ni2++2e-=Ni，即镍棒上发生了还原反应，因此镍棒为阴极，与锂离子电池的Li电极Y相连；碳棒为阳极，电极反应式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；因为最后还得到了BaCl2溶液，因此a池中Ba2+经过离子交换膜M进入b池，c池中的Cl-经过离子交换膜N进入b池，最终得到BaCl2溶液。 【详解】A与X电极相连的为锂离子电池的正极，发生还原反应，FeS+2Li++2e-=Fe+Li2S，故A正确； B．当电路中转移1mole-时，b室会进入1molCl-，0.5molBa2+，因此共增加1.5mol电子，即b室离子数增加1.5NA个，故B错误； C．因为Ba2+经过离子交换膜M进入b池，c池中的Cl-经过离子交换膜N进入b池，因此离子膜M为阳离子交换膜，离子膜N为阴离子交换膜，故C正确。 D．若去掉离子膜M，将ab两室合并，氯离子优先放电，则X极会产生有毒气体氯气，故D正确。 12．D 【分析】该装置为电解池，根据图中转化图可知a极得电子，发生还原反应为电解池的阴极，b极失电子，发生氧化反应为电解池的阳极。 【详解】A．根据图中转化图可知a极得电子，发生还原反应，为电解池的阴极，b极失电子发生氧化反应，为电解池的阳极，故电势：a<b，A项错误； B．a极发生还原反应，，B项错误； C．阴、阳极都生成了，故转移电子时共生成，C项错误； D．从总反应看，相当于“催化剂”，作中间产物，总量保持不变，D项正确； 故答案为：D。 13．D 【详解】A．光伏电池中利用单质硅把光能转化为电能，故A正确； B．电解池中电子由电解池阳极沿导线流向电源正极，由电源负极沿导线流向电解池阴极，故电子流向为B→b，a→A，故B正确； C．阴极反应式：，故C正确； D．阴极反应式：，阳极反应式：，则，则生成的和HCOOH的物质的量之比为2∶1，故D错误； 本题选D。 14．C 【详解】A．铜、铝作电解池的阳极都可被氧化，不能证明金属的活泼性强弱，故A错误； B．金属的活泼性与使电子的多少无关，越易失电子，活泼性越强，故B错误； C．形成原电池反应时，活泼金属铝为负极，故C正确； D．铝与浓硫酸发生钝化反应，原因是在表面生成一层致密的氧化物膜，与活泼性无关，故D错误； 故选：C。 15．(1) 阴 (2) 铜或Cu 1.12 (3) 阴 5.6 58.5 【分析】根据装置图可以知道，左侧为原电池，右侧为电解池。原电池中电极a苯酚失电子转化为CO2，所以电极a为负极，则电极b为正极；在电解池中，根据电源正对阳极，负极对阴极，可知电极A、C为阳极，电极B、D为阴极。 【详解】（1）①电极D为阴极，阳离子H+和SO移向电极D；H2O失去电子生成氧气，故电极反应为； ②甲装置为电解池，且A、B为惰性电极，电解质为CuSO4；阳离子Cu2+和H+移向阴极B反应，Cu2+优先得电子被还原为Cu，阴离子OH-和SO移向阳极，OH-优先失电子被还原为O2，故甲中总反应的离子方程式为。 （2）若甲是铁片镀铜装置，则阳极A为单质Cu，电极反应为，阴极B为镀件铁片，电极反应为Cu2++2e-=Cu,当B和A的质量差为12.8g时,电极A质量减小6.4g，电极B质量增加6.4g，通过电极反应可知，转移电子数为×2=0.2mol，根据电荷守恒，电极C（阳极）将失去0.2mol电子，根据电极C的电极反应，生成氧气为0.05mol，体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L。 （3）①左侧原电池中NaCl溶液转化为淡水，可知Na+移向正极b，Cl-移向负极a，所以离子交换膜A为阴离子交换膜； ②电极a中反应物苯酚转化为CO2，其中苯酚中C的化合价为-价，CO2中的C的化合价为+4价，转移电子数目为28，故a电极反应为； ③根据a电极反应可知，每消除1mol苯酚转移电子28mol，b电极反应为2NO+10e-+12H+=N2↑+6H2O,转移28mol电子时，消除NO=5.6mol；当电路中转移1mol电子时，有1mol的Na+移向正极，1moldeCl-移向负极，模拟海水理论上除去1mol，即58.5gNaCl。 【点睛】在书写电极反应式时，要根据电解质的酸碱性分析电极反应的产物是否能稳定存在，如果产物能与电解质的离子继续反应，就要合在一起写出总式，才是正确的电极反应式。有时燃料电池的负极反应会较复杂，我们可以先写出总反应，再写正极反应，最后根据总反应和正极反应写出负极反应。 16．(1)C (2) B 氧化 2H++2e-=H2↑ bc (3)C 【详解】（1）根据图像可知反应物的总能量低于生成物的总能量，属于吸热反应，碳酸钙分解是吸热反应，但不是氧化还原反应，锌和稀硫酸发生置换反应是放热反应，碳和CO2反应生成CO是吸热的氧化还原反应，中和反应是放热反应，答案选C； （2）能自发进行的氧化还原反应可以设计为原电池，则在常温下，上述四个反应中可用于设计原电池的是锌和稀硫酸的置换反应，即答案选B； ①原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应，则根据方程式可判断负极材料是锌，负极发生氧化反应；正极氢离子得到电子，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑； ②当导线中有1 mol电子通过时，理论上生成0.5mol氢气，质量是1g，消耗0.5mol锌，质量是32.5g，则a．溶液增重32.5 g－1g＝31.5g，a错误；b．溶液增重31.5 g，b正确；c．析出1g H2，c正确；d．析出0.5molH2，但体积不一定是11.2L，d错误，答案选bc； （3）Zn首先与Cu2+反应，生成的Cu与Zn、稀硫酸构成原电池，加快反应速率，答案选C。 17．(1) a 氧化反应 (2) 0.01 mol 【详解】（1）①电解时，Fe作阳极失电子生成，阳极接电源的正极，所以b是电池正极，a是负极；充电时，Ni(OH)2失电子生成NiO2，发生氧化反应； ②阳极上铁失电子和溶液中OH-反应生成和H2O，电极反应式为； （2）①阳极失去电子发生氧化反应，由题意可知：Cl-放电生成ClO2，由原子守恒和电荷守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，阳极电极反应式为； ②在阴极发生反应为：2H++2e-=H2↑，现在反应产生氢气的物质的量n(H2)=，则反应过程中转移电子物质的量n(e-)=2n(H2)=0.01 mol，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价的Na+离子，故根据电荷守恒可知：通过交换膜的阳离子的物质的量为0.01 mol。 18．(1)负极 (2) (3)铜电极逐渐溶解，溶液变蓝色，石墨电极生成无色气体 (4) (5) 1 BD (6) 【分析】湿润的淀粉试纸的C端变为蓝色可知C端发生反应生成碘单质，电极反应为：，C端为阳极，则D为阴极，阳极接电源正极，阴极接电源负极，可知E为负极，F为正极，Fe和石墨为阴极，Pt和Cu为阳极，据此分析解答。 【详解】（1）由以上分析可知E为负极，故答案为：负极； （2）A中Fe作阴极，阳极为惰性电极，则电解为硝酸银溶液的电解，电极方程式为：，故答案为：； （3）B中Cu作阳极，Cu是活性电极，电极本身放电，电极反应为：，可观察到铜电极溶解，附近溶液变蓝色；石墨电极上发生反应：，石墨电极上可观察到无色气泡冒出，故答案为：铜电极逐渐溶解，溶液变蓝色，石墨电极生成无色气体； （4）D为阴极，水中氢离子在电极上放电生成氢气，电极反应为：，故答案为：； （5）惰性电极电解的溶液，电解反应为：，阳极产生(标况下)的气体，即生成0.0005mol氧气，结合反应可知生成的硫酸为0.001mol，氢离子的物质的量为0.002mol，氢离子的浓度为0.1mol/L，pH=1；结合电极反应可知电解后溶液中可补充CuO或碳酸铜恢复原溶液，故答案为：1；BD； （6）铅蓄电池放电时的正极的电极反应式为，故答案为：； 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 $$