第4章《氧化还原反应和电化学》单元卷—2023—2024学年沪科版（2020）高二上学期化学选择性必修1

第4章《氧化还原反应和电化学》测试卷 一、单选题 1．下图是典型微生物燃料电池原理示意图。若用含硝酸盐废水替代图中氧气，可达到废水处理的目的(已知：a室中微生物降解有机物产生、和)。关于该电池，下列说法不正确的是 A．a室内发生氧化反应，电极为负极 B．通过质子交换膜从a室进入b室 C．b室内发生的电极反应为： D．将硝酸盐转化为时，电极反应为： 2．氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体。利用太阳能电池电解NH3得到高纯H2的装置如图所示。下列说法正确的是 A．b为阳极，a为阴极 B．该装置工作时，只发生两种形式能量的转化 C．电解过程中OH－由b极区向a极区迁移 D．电解过程中NH3得到个电子生成 3．高铁酸钾(K2FeO4)是一种暗紫色固体，低温碱性条件下比较稳定。高铁酸钾微溶于浓KOH溶液，能溶于水，且能与水反应放出氧气，并生成Fe(OH)3胶体，常用作水处理剂。高铁酸钾有强氧化性，酸性条件下，其氧化性强于Cl2、KMnO4等。工业上湿法制备K2FeO4的流程如下：    下列关于K2FeO4的说法不正确的是 A．K2FeO4是一种强氧化剂 B．与水反应，每消耗1mol K2FeO4转移3 mol电子 C．将K2FeO4与盐酸混合使用，可增强其杀菌消毒效果 D．可用丁达尔效应鉴别K2FeO4和KMnO4两种紫红色溶液 4．已知铅蓄电池的总反应式为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，下列说法不正确的是 A．铅蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学 B．电池充电时，Pb板与电源负极相连 C．电池工作时，负极反应为Pb-2e-=Pb2+ D．电池工作时，H+移向PbO2板 5．我国科学家设计了一种能将苯酚(C6H6O)氧化为CO2和H2O的原电池-电解池组合装置(如下图所示，其中·OH是具有强氧化性的羟基自由基)，实现发电、环保二位一体。下列说法正确的是 A．电极的电势比较： B．c电极区有氢气生成，溶液质量减小 C．d电极区发生反应： D．工作时，II室中 数目都不变，则N、M分别为阴、阳离子交换膜 6．化学与生产、生活及社会发展密切相关。下列说法不正确的是 A．含氟牙膏的使用可以降低龋齿的发生率 B．用热的纯碱溶液可以去除物品表面的油污 C．用饱和NaHCO3溶液与Al2(SO4)3溶液作泡沫灭火器原料 D．在航海轮船船底外壳焊上少量铜块，可以防止海轮腐蚀 7．下列关于电解饱和NaCl水溶液的叙述中，正确的是 A．电解的过程中，发生化学能到电能的转化 B．电解一段时间后，阴极的pH不断减小 C．电解时，阳极发生还原反应 D．电解时的阳极产物可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验 8．在常温下，发生下列几个反应： ①2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O ②Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2 ③Br2+2FeBr2=2FeBr3 根据上述反应，下列结论正确的是 A．还原性强弱顺序为：Br->Fe2+>Cl- B．氧化性强弱顺序为：MnO>Cl2>Br2>Fe3+ C．溶液中可发生反应：2Fe3++2Cl-=2Fe2++Cl2↑ D．反应①中，氧化剂与还原剂的个数之比为1：8 9．银催化剂在石油化工生产中应用广泛，但使用一段时间后催化活性降低或失效。从失效的废银催化剂中回收银具有极高的社会、经济价值。某废银催化剂主要由银和二氧化硅组成，其回收工艺流程如下： 已知：AgCl能与反应生成溶于水的、等离子；可将AgCl沉淀转化为。下列有关叙述错误的是 A．二氧化硅的作用可能是催化剂载体 B．沉银时氯化钠过量越多，氯化银沉淀越完全 C．转化所得滤液提纯后可作为覆铜板的腐蚀液 D．熔炼铸锭阶段的化学方程式为 10．周期表中ⅥA族元素及其化合物应用广泛。SO2水溶液的光谱分析可以检测到、和痕量的，SO2水溶液吸收溴蒸气后生成两种强酸。SO3在高温时能将HBr氧化为Br2。液态CS2是一种溶剂，其燃烧热为。含SeO2、SO2的烟气用水吸收后，硒元素全部变为单质硒。工业上制备碲用SO2还原TeCl4溶液或者以石墨为电极，电解强碱性Na2TeO3溶液。下列化学反应表示正确的是 A．用SO2水溶液吸收溴蒸气的离子方程式： B．CS2燃烧的热化学方程式： C．SO2还原TeCl4反应方程式： D．电解法制备碲的阴极电极方程式： 11．现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石蕊电极和如图所示电解槽，用离子交换技术原理，可电解溶液生产KOH和溶液。下列说法中正确的是 A．溶液从E口加入 B．从D口出来的是KOH溶液 C．膜a是阳离子交换膜，允许通过 D．阴极电极反应式为 12．NOx是主要大气污染物，利用反应NO2 + NH3 → N2 + H2O消除NO2污染的电化学装置如图所示。下列说法错误的是    A．外电路的电流方向为b → a B．b极的电极反应为：4H2O + 2NO2 + 8e− = N2 + 8OH− C．若离子交换膜为阴离子交换膜，则左池NaOH溶液浓度将增大 D．电路中转移4 mol电子时理论上可消除标准状况下1 mol NO2的污染 13．小陈同学利用如图所示装置完成厨房小实验，以下能在碳棒上观察到气泡的溶液是 A．食醋 B．食盐水 C．糖水 D．纯净水 14．以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解CuSO4溶液，装置如下图。若一段时间后Y电极上有3.2 g红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是 A．a为铅蓄电池的负极 B．电解结束时，左侧溶液质量增重4g C．铅蓄电池工作时正极电极反应式为：PbSO4+2e－＝Pb+SO42－ D．电解过程中，铅蓄电池的负极增重15.15g 15．南开大学陈军院士团队研制的一种水性聚合物-空气可充电电池，工作原理如图。N极为尖晶石钴，M极为碳纳米管上的聚合物，电解液为KOH溶液。下列说法中错误的是 A．放电时，电解质溶液的pH增大 B．放电时，M极的电极反应式为-2ne-= C．充电时，每转移1 mol电子，N极上有0.25 mol O2参与反应 D．充电时，N极与电源正极相连 二、填空题 16．钠、铁及它们的化合物在生产、生活中有着重要的用途。 (1)某汽车安全气囊的产气药剂主要含有NaN3、Fe2O3、KClO4、NaHCO3等物质。当汽车发生碰撞时，NaN3迅速分解产生N2和Na，同时放出大量的热，N2使气囊迅速膨胀，从而起到保护作用。 ①KClO4是助氧化剂，可处理产生的Na，其中氯元素的化合价是 。 ②Fe2O3是主氧化剂，也可处理产生的Na，反应为6Na+Fe2O3=3Na2O+2Fe。反应中Na2O是 (填“还原产物”或“氧化产物”)。 (2)电子工业常用30%的FeCl₃溶液腐蚀覆在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。 ①FeCl3溶液与金属铜反应生成FeCl2和CuCl2的离子方程式为 。 ②将FeCl3饱和溶液滴入沸水中，并继续加热至液体呈红褐色停止加热，制得分散系为 (填“溶液”“胶体”或“浊液”)。 17．通过化学方法可使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能量转化率。回答下列问题： (1)根据构成原电池本质判断，如下反应可以设计成原电池的是_______(填标号)。 A． B． C． D． (2)如图是甲烷燃料电池的工作原理示意图。 ①电池的负极是 电极(填“a”或“b”)，该极的电极反应为 。 ②工作一段时间后，当甲烷完全反应后，外电路中通过的电子数目为 。 ③反应一段时间后，溶液的 (填“增大”、“不变”或“减小”)。 18．将气体通入中(写离子方程式) 。 试卷第2页，共7页 试卷第1页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．D 【详解】A．a室内微生物降解有机物产生电子，发生氧化反应，失去电子的电极为负极，A正确； B．a室内微生物降解有机物产生H+，a室为负极，b室为正极，H+通过质子交换膜从a室进入b室，B正确； C．b室内，O2获得电子，发生还原反应，发生的电极反应为：O2+4e-+4H+=2H2O，C正确； D．若用含硝酸盐废水替代图中O2，将硝酸盐转化为N2时，中+5价的N获得电子变为N2，正极的电极反应为：2+10e-+12H+=N2↑+6H2O，D错误； 故选D。 2．C 【分析】利用太阳能电池电解NH3得到高纯H2的装置如图所示，根据化合价分析，氨气变为氮气，氮化合价升高，失去电子，则a为阳极，b为阴极。 【详解】A．根据前面分析a为阳极，b为阴极，故A错误； B．该装置工作时，发生了太阳能转化为电能，电能转化为化学能，发生了三种形式能量的转化，故B错误； C．根据电解池异性相吸，因此电解过程中OH－由b极区向a极区迁移，故C正确； D．氨气化合价升高，应该失去电子，不是得到电子，因此电解过程中NH3失去个电子生成，故D错误。 综上所述，答案为C。 3．C 【分析】NaClO具有强氧化性，可以把Fe(NO3)3中三价铁离子氧化为+6价的高铁酸钠，高铁酸钠与氢氧化钾发生复分解反应，生成在氢氧化钾溶液中溶解度小的高铁酸钾。 【详解】A．高铁酸钾有强氧化性，酸性条件下，其氧化性强于Cl2、KMnO4，故A正确； B．与水反应，高铁酸钾中+6价的铁被还原为+3价的铁，每消耗1molK2FeO4转移3mol电子，故B正确； C．K2FeO4有强氧化性与盐酸混合会发生反应生成氯气，故C错误； D．K2FeO4与H₂O反应生成氢氧化铁胶体，具有丁达尔效应，可用来鉴别K2FeO4和KMnO4两种紫红色溶液，故D正确； 答案选C。 4．C 【详解】A．铅蓄电池可反复充放电，铅蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学，故A正确； B．电池充电时，Pb板作阴极，Pb板与电源负极相连，故B正确； C．电池工作时，负极Pb失电子生成PbSO4，反应为Pb-2e-+SO= PbSO4，故C错误； D．电池工作时，PbO2是正极，H+移向PbO2板，故D正确； 选C。 5．C 【分析】a极发生还原反应，+6e-+7H2O=2Cr(OH)3+8OH-，该电极为原电池正极，b极苯酚失电子被氧化为CO2，电极反应式为C6H5OH-28e-+11H2O═6CO2↑+28H+，该电极为原电池负极，反应为H2O-e-═•OH+H+，c极为电解池阴极，电极反应为2H++2e-=H2↑，d极为电解池阳极，电极反应为H2O-e-=H++•OH，羟基自由基•OH是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂，进一步氧化苯酚，方程式为C6H5OH+28•OH═6CO2↑+17H2O，据此答题。 【详解】 电源(自发的氧化还原反应，化学能转化为电能) 电解池(反应非自发，电能转化为化学能) 负极b C6H6O-28e− +11H2O =6CO2↑+28H+ 阴极c 2H2O＋2e-=H2↑+2OH- 正极a +6e-＋7H2O=2Cr(OH)3+8OH- 阳极d 2H2O-2e−=2·OH +2 H+ A．电极的电势比较：a(正极)>d(阳极)>c(阴极)>b(负极)，A错误； B．c电极区消耗2molH+生成氢气，则有2molH+由右室进入左室，所以溶液质量不变，B错误； C．d电极区发生反应：H2O-e−=·OH+H+、28·OH + C6H6O=6CO2↑+17H2O，C正确； D．工作时，II室中Na+、Cl− 数目都不变，若N为阴离子交换膜，则Cl−会进入负极区Ⅲ室，若M为阳离子交换膜，则Na+会进入正极区Ⅰ室，D错误； 故选：C。 6．D 【详解】A．含氟牙膏可预防龋齿原理是氟离子与羟基磷灰石反应生成氟磷灰石，氟磷灰石比羟基磷灰石更难溶，可以降低龋齿的发生率，A正确；   B．热的纯碱溶液水解显碱性，可以促进油污的碱性水解，故可以去除物品表面的油污，B正确； C．NaHCO3是强碱弱酸盐，水解使溶液显碱性盛放在外筒；Al2(SO4)3是强酸弱碱盐，水解使溶液显酸性盛放在内筒，当使用时二者混合，盐的水解相互促进产生CO2气体、Al(OH)3沉淀从灭火器里喷出，覆盖在着火物质上，起到隔绝空气的作用，水汽化吸收热量，可以降低温度，低于物质的着火点，从而可以达到灭火作用，C正确； D．铁比铜活泼，铜铁形成原电池会促进的铁的锈蚀，D错误； 故选D。 7．D 【分析】电解时，在阴极发生的反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，电解时，在阳极发生的反应为：2Cl-—2e-=Cl2↑，以此解题。 【详解】A．电解的过程中，是电能转化为化学能，A错误； B．电解时，在阴极发生的反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故阴极的pH不断增大，B错误； C．电解时，在阳极发生的反应为：2Cl-—2e-=Cl2↑，则发生氧化反应，C错误； D．由分析可知，电解时的阳极产物为氯气，氯气可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，D正确； 故选D。 8．B 【详解】在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性比氧化产物的氧化性强。元素化合价升降数目等于反应过程中电子转移数目，据此分析解答。 【分析】A．在反应②中，还原剂是Br-，还原产物是Cl-，则还原性：Br->Cl-；在反应③中，还原剂是Fe2+，还原产物是Br-，所以还原性：Fe2+>Br-，故三种微粒的还原性由强到弱的的顺序为：Fe2+>Br->Cl-，A错误； B．在反应①中，氧化剂是MnO，氧化产物是Cl2，则氧化性：MnO>Cl2；在反应②中，氧化剂是Cl2，氧化产物是Br2，则氧化性：Cl2>Br2；在反应③中，氧化剂是Br2，氧化产物是Fe3+，则氧化性：Br2>Fe3+，故三种微粒的氧化性由强到弱的的顺序为：MnO>Cl2>Br2>Fe3+，B正确； C．假设反应：2Fe3++2Cl-=2Fe2++Cl2↑能够发生，则物质的氧化性：Fe3+>Cl2，这与氧化性Cl2>Fe3+矛盾，说明假设不成立，因此该反应不能发生，C错误； D．在反应①中，当生成5 mol Cl2时，有10 mol HCl中的Cl原子失去电子，故氧化剂KMnO4与还原剂HCl的物质的量之比为1：5，D错误； 故选B。 9．B 【详解】A．废银催化剂主要由银和二氧化硅组成，二氧化硅的作用可能是催化剂载体，故A正确； B．沉银时氯化钠过量越多，AgCl能与反应生成溶于水的、等离子，氯化银沉淀会减少，故B错误； C．转化+6AgCl=3+FeCl3，所得滤液为FeCl3提纯后可作为覆铜板的腐蚀液，故C正确； D．熔炼铸锭阶段是氧化银分解生成银单质的阶段，化学方程式为，故D正确； 故答案为B 10．C 【详解】A．用SO2水溶液吸收溴蒸气生成硫酸和氢溴酸，离子方程式：，A不正确； B．1molCS2(s)燃烧时，依据燃烧热数据，放出热量1077kJ，则热化学方程式：，B不正确； C．SO2在水溶液中还原TeCl4，生成Te、H2SO4和HCl，反应方程式：，C正确； D．电解法制备碲时，在阴极得电子产物与电解质反应，生成Te等，电极方程式：，D不正确； 故选C。 11．B 【分析】用石磨电极电解溶液，实质是电解水，阳极放电：，阳极的生成的与形成溶液，膜a为允许通过的阴离子交换膜；阴极得电子：，消耗了剩下，与形成KOH溶液，膜b为允许通过的阳离子交换膜。 【详解】A．溶液从F口加入，通过膜a，通过膜b，故A错误； B．阴极得电子：，与形成KOH溶液，KOH溶液从D口出来，故B正确； C．膜a为允许通过的阴离子交换膜，故C错误； D．阴极得电子，电极反应式为，故D错误； 故选B。 12．C 【分析】利用反应NO2 + NH3 → N2 + H2O消除NO2污染，a极氨气失去电子发生氧化反应，为负极；b极二氧化氮得到电子发生还原反应，为正极； 【详解】A．电流由正极流向负极，故外电路的电流方向为b → a，A正确； B．b极二氧化氮得到电子发生还原反应生成氮气和氢氧根离子，b极的电极反应为：4H2O + 2NO2 + 8e− = N2 + 8OH−，B正确； C．a极氨气失去电子发生氧化反应，反应为，若离子交换膜为阴离子交换膜，消耗氢氧根离子由右侧迁移过来，但是反应生成水导致左池NaOH溶液浓度将减少，C错误； D．根据电子转移可知，2NO2~8e−，电路中转移4 mol电子时理论上可消除标准状况下1 mol NO2的污染，D正确； 故选C。 13．A 【详解】A．加食醋，构成原电池，碳棒为正极，溶液呈酸性，正极反应式为2H++2e-=H2↑，故选A； B．加食盐水，构成原电池，碳棒为正极，溶液呈中性，发生铁的吸氧腐蚀，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，碳棒上没有气泡生成，故不选B；     C．加糖水，糖水不导电，不能形成原电池，碳棒上没有气泡生成，故不选C；     D．加纯净水，纯净水几乎不导电，不能形成原电池，碳棒上没有气泡生成，故不选D； 选A。 14．B 【详解】A．惰性电极电解CuSO4溶液，阴极Cu2+放电析出Cu，阳极为水电离出的OH-放电生成O2，Y电极上有红色物质析出，则Y为阴极，接外加电源的负极，则b为铅蓄电池的负极，a为正极，X为阳极，故A错误； B．右侧(Y)析出Cu为=0.05mol，则整个电路中转移电子的物质的量为0.1mol，会有0.05molSO42-由右侧通过阴离子交换膜进入左侧，m(SO42-)=0.05mol×96g/mol=4.8g；左侧阳极(X)电极反应为2H2O－4e-=O2↑+4H+，放出氧气n(O2)=0.025mol，m(O2)= 0.025mol×32 g/mol=0.8g，所以左侧溶液质量增加为4.8g﹣0.8g=4g，故B正确； C．铅蓄电池正极为PbO2，放电时正极电极反应为 4H++PbO2+2e-+SO42-=PbSO4↓+2H2O，故C错误； D．铅蓄电池负极为Pb，放电时电极反应为Pb-2e-+SO42-=PbSO4↓，电极增加的质量为SO42-的质量，电路中转移0.1mol，则负极增加0.05mol SO42-，m(SO42-)=4.8g，即电解过程中，蓄电池的负极增重4.8g，故D错误； 故答案选B。 15．C 【详解】A．放电时，总反应为2 +nO2+2nH2O=2+4nOH-，则电解质溶液pH增大，A正确； B．放电时该装置为原电池，M电极为负极，负极上失电子生成，负极反应式为： -2ne-=，B正确； C．充电时该装置为电解池，N电极与电源的正极相接，作阳极，阳极反应与正极反应相反，即4OH --4e- =O2↑+2H2O，则充电时每转移l mol电子，N电极上生成0.25molO2，C错误； D．原电池工作时N电极为正极，M电极为负极，充电时装置为电解池，原电池的正负极分别接电源的正负极，即N极与电源正极相连，D正确； 故合理选项是C。 16．(1) +7 氧化产物 (2) 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ 胶体 【详解】（1）①KClO4中氯元素的化合价为+7价，为最高价态； ②反应6Na+Fe2O3=3Na2O+2Fe中Na化合价升高，Na2O是氧化产物。 （2）①铜与氯化铁反应生成氯化铁、氯化亚铁，反应方程式为：2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，离子方程式为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+； ②将FeCl₃饱和溶液滴入沸水中，并继续加热至液体呈红褐色停止加热，制得Fe(OH)3胶体。 17．(1)BD (2) a 减小 【分析】原电池的本质为自发的氧化还原反应，负极相当于还原剂，失电子，被氧化，发生氧化反应；以此类推；写电极反应式时，失电子则为“-e-”，失电子的数目与升高化合价的数目相同； 【详解】（1）A．为复分解反应，不能设计成原电池，故A不选； B．属于氧化还原反应，可以设计成原电池，故B选； C．属于没有化合价变化的分解反应，不能设计成原电池，故C不选； D．为置换反应，属于氧化还原反应，可以设计成原电池，故D选； 故填BD； （2）如图，为甲烷燃料电池的装置，其中电解质溶液为NaOH，通入氧气的一极b电极为正极，电极反应式为；则负极为a电极，电极反应式为，以此作答； ①如图，通入甲烷的一极a电极作为电池的负极，电极反应式为，故填a；； ②根据负极电极反应式，工作一段时间后，当甲烧完全反应后，外电路中通过的电子数目为，故填； ③由正极反应：和负极反应：，可得总反应为，反应中氢氧根离子浓度降低，pH减小，故填减小。 18． 【详解】具有还原性，具有较强氧化性，被氧化为H2SO4，离子方程式，答案：。 答案第8页，共8页 答案第7页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 $$