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．下列化学用语与所给事实不相符的是 A．氢氧燃料电池(碱性电解质)负极反应式： B．Cl2通入NaOH溶液中制漂白液：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O C．燃煤时加入CaCO3吸收SO2:2CaCO3+2SO2+O22CaSO4+2CO2 D．SO2水溶液吸收吹出的溴蒸气：Br2+SO2+2H2O=2Br-++4H+ 2．如图所示装置中，可观察到检流计指针偏转，M棒变细，N棒变粗。下列说法正确的是 A．M为Zn、N为Cu、P为稀硫酸，M为负极 B．M为Fe、N为石墨、P为溶液，移向M极 C．M为Fe、N为石墨、P为溶液，电子由N沿导线流向M D．M为Cu、N为Fe、P为溶液，N电极上发生还原反应 3．下列实验中，不能达到实验目的的是 A．验证铁的吸氧腐蚀 B．干燥反应生成的氢气 C．由FeCl3·6H2O制取无水FeCl 3固体 D．制取SO2气体 A．A B．B C．C D．D 4．零价铝是一种应用于环境修复的极有潜力的两性金属材料。可用于处理近中性溶液中硝酸盐。下列叙述正确的是 A．反应过程中，电子由AC材料流向零价铝 B．若有生成，对应电极反应为： C．若消耗零价铝最多可以处理 D．若表面生成了致密的，能提高去除率 5．下列离子方程式书写不正确的是 A．向AlCl3溶液中滴加少量氨水产生白色沉淀：Al3++3OH-=Al(OH)3↓ B．铁钉在潮湿空气中生锈的负极反应：Fe-2e-=Fe2+ C．CuSO4溶液与闪锌矿(ZnS)反应生成铜蓝(CuS)：Cu2+(aq)+ZnS(s)CuS(s)+Zn2+(aq) D．向FeBr2溶液中通入少量Cl2：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- 6．利用“配对氧化还原电催化”的方法，可以实现烷烃(R1—、R2—表示烷基)键的活化，其原理如图所示。下列有关说法错误的是 A．电极b连接电源的正极 B．a电极反应式为 C．光照条件下实现了的再生 D．该方法实现了烷烃的碳链增长 7．利用下列装置和试剂进行实验，能达到实验目的的是 A B C D A．可由制取无水固体 B．实验室制氯气 C．测定中和反应的反应热 D．铁片表面镀铜 8．高性能钠型电池工作原理如图所示，电池反应为．下列说法正确的是 A．放电时，a为正极 B．充电时，阴极反应为 C．放电时，Sn在很大程度上被腐蚀 D．充电时，当电路中通过，理论上有从石墨烯中脱嵌并向左迁移 9．一种双极膜电池可长时间工作，其工作原理如图所示。已知双极膜中间层中的解离为和。下列说法错误的是 A．电极电势：电极电极 B．双极膜中解离出的透过膜q向Cu电极移动 C．Cu电极的电极反应式为 D．双极膜中质量每减少18g，左侧溶液中硫酸质量减少98g 10．某院士科研团队设计和合成了具有低氧化还原电位的联吡啶二羧酸金属钴配合物用于高电压的中性水系有机液流电池。和4-OH-TEMPO分别作中性水系有机液流电池的正负极材料，电池工作原理如图①所示（已知放电时反应如图②）。下列说法错误的是 A．放电时电子的移动方向：电极a→负载电→电极b B．充电时，电路中每通过电子，阴极区质量增加 C．放电时，b为正极，发生还原反应 D．4-OH-TEMPO与4-OH-TEMPO+中N元素的杂化方式不同 11．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 12．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 13．用电解法处理废水中的模拟装置如图所示。a、b为离子选择性透过膜，下列说法正确的是 A．阳极室溶液由无色变成蓝色 B．阴极的电极反应式为 C．a膜为阴离子选择性透过膜 D．每转移2mol电子，阴极室质量增重34g 14．一种基于固体电解质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 二、非选择题 15．回答下列问题： (1)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：    ①Pt电极上发生的是反应 (填“氧化”或“还原”)电极反应式 。 ②写出NiO电极的电极反应式： 。 (2)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐()已成为环境修复研究的热点之一，Fe还原水体中的反应原理如图所示。    ①作负极的物质是 。 ②正极的电极反应式是 。 (3)电解NO制备，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为，需补充物质A，A是 ，说明理由： 。    (4)爱迪生蓄电池的反应式为：；高铁酸钠()易溶于水，是一种新型净水剂。用如图装置可以制取少量高铁酸钠。写出在用电解法制取高铁酸钠时，阳极的电极反应式为 。    16．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。 (1)图中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择 （填字母序号） a．碳棒    b．锌板    c．铜板    (2)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。下图为“镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。    E为该燃料电池的 极（填“正”或“负”）。F电极上的电极反应式为 。 (3)乙醛酸（HOOC−CHO）是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两级室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。    ①N电极上的电极反应式为 。 ②若有通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛酸为 mol。 (4)用NaOH溶液吸收烟气中的，将所得的溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到，其原理如下图所示（电极材料为石墨）。    ①图中a极要连接电源的 （填“正”或“负”）极，C口流出的物质是 。 ②放电的电极反应式为 。 17．原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。 (1)如图是某锌锰干电池的基本构造图。该碱性锌锰干电池的总反应式为2MnO2+Zn+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2，该电池工作时正极的电极反应式为 。    (2)尿素[CO(NH2)2]燃料电池可直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化水，又能发电。其装置如图所示：负极电极反应为： 。      (3)肼—空气燃料电池是一种无污染，能量高，有广泛的应用前景的燃料电池。我校高一年级化学课外活动小组设计一种肼—空气燃料电池，除将化学能转化为电能外，还能将饱和食盐水淡化，同时还可获得盐酸和NaOH两种副产品。其工作原理如图所示：    ①该燃料电池A电极名称是 ，A电极的电极反应式为 。 ②N膜为 (填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。 ③当电路中有0.2mol电子转移时，正极室质量增加 g。 (4)NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池，其原理如图所示。该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，Y可循环使用，则正极反应式为 。    18．某校化学兴趣小组同学，利用下列装置探究试纸上的微型电解。 (1)如图，取一条广泛试纸，浸润了饱和溶液后放置于玻璃片上，取两只回形针(铁制)夹住试纸两端，另取导线、鳄鱼夹、6V电池连接好电路。    当两根鳄鱼夹夹住回形针后，试纸上立刻出现以下现象：阳极回形针处很快出现大片红棕色；阴极附近迅速呈现大片蓝紫色，对照比色卡发现其约为13。 ①如图，右端回形针为 极(填“阴”或“阳”)；阴极试纸上出现大片蓝紫色的原因是(用电极反应式表示)： 。 ②推测阳极回形针处出现的红棕色物质可能是 (写化学式)。 (2)小组同学另取两根铅笔芯作为电极，对试纸上的溶液电解，可见阳极与试纸接触处呈现 (填“红”或“蓝”)色圆点，电解饱和溶液的实质是 (用方程式表示)。当阴极产生气体时，可加 (填物质及物质的质量)使溶液恢复。 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．氢氧燃料电池(碱性电解质)中通燃料H2的一极为负极，则负极反应式为：H2+2OH--2e-=2H2O，A错误； B．Cl2通入NaOH溶液中制漂白液的反应方程式为：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，故离子方程式为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，B正确； C．燃煤时加入CaCO3吸收SO2，即将SO2转化为CaSO4给固定下来，反应方程式为：2CaCO3+2SO2+O22CaSO4+2CO2，C正确； D．SO2水溶液吸收吹出的溴蒸气，反应方程式为：SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBr，故离子方程式为：Br2+SO2+2H2O=2Br-++4H+，D正确； 故选A。 2．B 【分析】负极失电子，发生氧化反应，正极得电子，发生还原反应，电子从负极沿导线流向正极。 【详解】A．M为Zn、N为Cu、P为稀硫酸，M为负极，N为正极，电极反应：，N棒不变粗，A错误； B．Fe失电子，则M棒变细，为负极，石墨为正极，电极反应为：，N棒变粗，阴离子向负极迁移，即移向M极，B正确； C．Fe失电子，则M棒变细，为负极，石墨为正极，电极反应为：，N棒变粗，但是电子由负极（M）沿导线流向正极（N），C错误； D．Fe失电子，则N棒变细，发生氧化反应，为负极，Cu为正极，电极反应为：，M棒变粗，D错误； 故选B。 3．C 【详解】A．A装置中钢铁发生吸氧腐蚀后，将导致试管中气体压强减小，烧杯中的红墨水将倒吸上升，故可以验证铁的吸氧腐蚀，A不合题意； B．可以用浓硫酸来干燥H2，B不合题意； C．由于FeCl3能够水解生成挥发性HCl，直接加热FeCl3·6H2O得不到无水FeCl3，且加热固体不能使用蒸发皿，应该使用坩埚，C符合题意； D．实验室用70%的浓硫酸和NaHSO3或者Na2SO3反应来制取SO2，D不合题意； 故答案为：C。 4．C 【分析】该装置可视为原电池装置，其中零价铝作负极，AC材料作正极，负极铝失去电子生成铝离子，正极在得电子生成N2，据此分析解答。 【详解】A．由图可知在AC材料上得电子生成N2，则零价铝在AC材料上应失电子，电子由零价铝向AC材料流动，再由AC材料流向，故A错误； B．若有生成，对应电极反应为：，故B错误； C．消耗即0.2mol零价铝时，转移0.6mol电子，结合半反应：，可知此时消耗，故C正确； D．若表面生成了致密的，阻止Al失去电子，降低去除率，故D错误； 故选：C。 5．A 【详解】A．氨水为弱电解质，故向AlCl3溶液中滴加少量氨水产生白色沉淀：Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3，A错误； B．铁钉在潮湿空气中生锈时发生电化学腐蚀，铁为负极，碳为正极，负极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，B正确； C．CuSO4溶液与闪锌矿(ZnS)反应生成铜蓝(CuS)存在沉淀的转化，即ZnS转化为CuS，离子方程式为：Cu2+(aq)+ZnS(s)CuS(s)+Zn2+(aq)，C正确； D．已知Fe2+的还原性强于Br-，故向FeBr2溶液中通入少量Cl2的离子方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，D正确； 故答案为：A。 6．A 【分析】由图可知电极a上发生反应，电极a为阴极，则电极b为阳极，a与电源负极相连，b与电源正极相连，据此分析解答。 【详解】A．由图可知，电极b为发生还原反应为阴极，与电源的负极连接，A项错误； B．电极a为阳极，电极反应式为，B项正确； C．光照条件下，转化成，实现了的再生，C项正确； D．由图可知，转化为，实现了烷烃碳链的增长，D项正确； 故选：A。 7．D 【详解】A．由FeCl3⋅6H2O制取无水FeCl3固体需要在HCl气流中加热，A错误； B．通过二氧化锰与浓盐酸制备氯气，需要加热，B错误； C．测定中和热还需要环形玻璃搅拌棒，C错误； D．铁片表面镀铜，铁制镀件为阴极，铜片为阳极，电解质溶液为硫酸铜，D正确； 故选D。 8．B 【分析】根据电池反应可知，放电时，NaSn电极为负极，失电子生成Na+和Sn，Al电极为正极，Cx(PF6)得电子生成Cx和，充电时NaSn电极为阴极，Na+得电子与Sn反应生成NaSn，Al电极为阳极，失电子结合Cx生成Cx(PF6)。 【详解】A．根据分析可知，放电时a电极为负极，A错误； B．充电时，NaSn电极为阴极，Na+得电子与Sn反应生成NaSn，电极反应式正确，B正确； C．放电时，NaSn电极为负极，失电子生成Na+和Sn，Sn未被腐蚀，C错误； D．充电时，阳极上失电子结合Cx生成Cx(PF6)，电极反应式为-e-+Cx=Cx(PF6)，当电路中通过1mol电子时，理论上有1mol失电子向阳极移动，并嵌入石墨烯中，D错误； 故答案选B。 9．D 【分析】Cu电极的电极反应式为，电极的电极反应式为； 【详解】A．由题意和题图可知，电极为正极，Cu电极为负极，正极电势高于负极电势，则电极电势电极电极，A正确； B．原电池中阴离子向负极移动，所以双极膜中解离出的透过膜q向Cu电极移动，B正确； C．由题意可知，Cu电极的电极反应式为，C正确； D．电极的电极反应式为，即消耗时还需双极膜中的解离出参与反应，双极膜中质量每减少18g，即有1mol由水解离出的参与反应，则左侧溶液中硫酸质量减少49g，D错误； 故选D。 10．B 【分析】 已知放电时反应如图：，a为负极，b为正极，则充电时，a为阴极，b为阳极，以此解答。 【详解】A．由分析可知，放电时a为负极，b为正极，电子的移动方向：电极a→负载电→极b，A项正确； B．通过2mol电子时，通过离子交换膜的Na+也为2mol，质量为46g，阴极区质量增加，B项错误； C．由分析可知，b为正极，发生还原反应，C项正确； D．4-OH-TEMPO中N原子形成3个键，且含有1个孤电子对，杂化方式为sp3，4-OH-TEMPO+中N原子形成3个键，且没有个孤电子对，N元素的杂化方式sp2，D项正确； 故选B。 11．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。 12．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。 13．A 【分析】根据图片知，Cu为阳极，阳极上Cu失电子发生氧化反应生成Cu2+，电极反应式为，C为阴极，电极方程式为：2H++2e-=H2，以此解答。 【详解】A．阳极上发生氧化反应，溶液由无色变为蓝色，A正确； B．阴极上H＋发生还原反应：2H＋＋2e-=H2↑，B错误； C．a膜为阳离子选择性透过膜，通过a膜进入阴极室，C错误； D．每转移2mol电子，有2mol的进入阴极室，由阴极电极反应式可知有氢气产生，会释放出去，故阴极室质量增重32g，D错误； 故答案选A。 14．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。 15．(1) 还原 (2) 铁 (3) 氨气 根据得失电子守恒得到总反应式为，硝酸要变为硝酸铵，则需要氨气 (4) 【详解】（1）①根据图中信息NO化合价升高变为NO2，则NiO电极为负极，Pt为正极，Pt电极上发生的是还原反应，电池中传导，正极电极反应式；故答案为：。 ②NiO电极为负极，其电极反应式：；故答案为：。 （2）①根据图中分析铁失去电子，因此作负极的物质是铁；故答案为：铁。 ②正极是硝酸根得到电子和氢离子结合生成铵根离子和水，其电极反应式是；故答案为：。 （3）根据图中信息得到阴极电极反应式为，阳极电极反应式为，根据得失电子守恒得到总反应式为，要变为硝酸铵，需补充物质A为氨气；其理由：根据得失电子守恒得到总反应式为，硝酸要变为硝酸铵，则需要氨气；故答案为：氨气；根据得失电子守恒得到总反应式为，硝酸要变为硝酸铵，则需要氨气。 （4）用电解法制取高铁酸钠时，阳极是发生氧化反应，失去电子，其电极反应式为；故答案为：。 16．(1)b (2) 负 (3) 2 (4) 负 硫酸或 【详解】（1）图中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，A作正极，B作负极，故B比A活泼，碳、铜比铁活泼性差，不能选择，Zn比铁活泼，形成原电池，Fe作正极被保护，材料B可以选择b，故答案为：b； （2）由图可知，E极为镁合金，镁失去电子转化为Mg(OH)2，F电极为正极，ClO-在该极得到电子被还原为Cl-，电极反应式为：。故答案为：负；； （3）①由图可知，M极Cl-转化为Cl2，化合价升高，失去电子，为阳极，所以N极为阴极，HOOC-COOH在阴极上得到电子被还原为HOOC-CHO，电极反应为：。故答案为：； ②若有通过质子交换膜，并完全参与了反应，则电池中转移2mol电子，可知阴极生成HOOC-CHO为1mol,阳极电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2，生成的Cl2再与乙二醛反应生成HOOC-CHO，方程式为：Cl2+OHC-CHO+H2O=HOOC-CHO+2HCl,该反应中1molCl2参加反应转移的电子为2mol,所以阳极也生成1molHOOC-CHO，则该装置中生成的乙醛酸为2mol。故答案为：2； （4）①根据电解池中阴阳离子的移动方向：阳离子移向阴极可以判断图中a极要连接电源的负极，在阳极失去电子变成,C口流出的物质是硫酸或。故答案为：负；硫酸或； ②在阳极失去电子变成,放电的电极反应式为。故答案为：。 17．(1) (2) (3) 负极 阳离子交换膜 6.2 (4) 【详解】（1）该碱性锌锰干电池的总反应式为2MnO2+Zn+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2，正极为二氧化锰，得电子生成氢氧化氧锰，电极反应式为：； （2）由图可知负极为尿素失去电子生成二氧化碳和氮气，电极反应式为：； （3）①由题干原电池装置可知，电极A为由N2H4转化为N2，即发生氧化反应，则A为负极，电极反应为：； ②中间室中饱和食盐水中的Na+移向B极区，即N膜为阳离子交换膜； ③电极B为通入O2的一极，为正极，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，当电路中有0.2mol电子转移时，即有0.2molNa+流入，有0.05mol的O2参加反应进入正极室，故正极室质量增加0.2mol×23g/mol+0.05mol×32g/mol=6.2g； （4）在如图的原电池中，在石墨电极Ⅰ上通入燃料NO，发生失去电子的氧化反应，NO2失去电子被氧化产生N2O5，在石墨电极Ⅱ上O2得到电子被还原为硝酸根，为正极，电极反应式为：。 18．(1) 阳 (2) 红 18g水 【分析】该装置为电解池，右端回形针（铁制）与电源的正极相连作阳极，发生腐蚀：再发生一系列反应生成红棕色物质；左端回形针与电源负极相连作阴极，发生反应为：。 【详解】（1）①由分析可知右端回形针为阳极；阴极试纸上出现大片蓝紫色的原因是使溶液中氢氧根离子浓度增大，阴极附近呈碱性，试纸变为蓝紫色； ②由分析知阳极回形针处出现的红棕色物质可能是； （2）小组同学另取两根铅笔芯作为电极，对试纸上的溶液电解，实质是电解水：，阳极水电离的氢氧根发生反应生成氧气，氢离子浓度增大显酸性使与试纸接触处呈现红色圆点。2mol即36g水发生电解会生成2mol氢气，故当阴极产生气体时，可加18g水使溶液恢复。 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 $$