第4章 化学反应与电能 章末测试题-【新课程能力培养】2024-2025学年高中化学选择性必修1同步练习（人教版）

练 高中化学选择性必修 1 （人教版） 一、 选择题 （本题共 15 小题， 每小题 3 分， 共 45 分， 每小题只有一个选项符合题意） 1. 2017 年 4 月 26 日， 中国第一艘国产 001A 型航母顺利建成下水， 有盐分的海水和空 气会对船体造成腐蚀， 因此船体的防腐处 理非常重要。 下列关于金属腐蚀和防腐的 说法不正确的是 （ ） A. 可以在船舶外壳装上锌块， 用牺牲阳 极法防止金属腐蚀 B. 海上舰艇的腐蚀主要为金属的析氢腐蚀 C. 刷防锈漆， 使金属与空气、 水等物质 隔离， 可防止金属被腐蚀 D. 外加电流， 将需要保护的金属做阴极， 可以起到保护金属的作用 2. 下列叙述中， 正确的是 （ ） ① 电解池是将化学能转变成电能的装置 ② 原电池是将电能转变成化学能的装置 ③ 金属和石墨导电均为物理变化， 电解质 溶液导电是化学变化 ④ 不能自发进行的氧化还原反应， 通过电 解的原理有可能实现 ⑤ 电镀过程相当于金属的 “迁移”， 可视 为物理变化 A. ①②③④ B. ③④ C. ③④⑤ D. ④ 3. 控制合适的条件 ， 将反应 2Fe 3+ +2I - 2Fe 2+ +I 2 设计成如图所示原电池 （甲池为 FeCl 3 溶液 ， 乙池为 KI 溶液 ， 盐桥的作 用是形成闭合回路）， 下列判断不正确的 是 （ ） A. 反应开始时， 电流方向是从甲池石墨 棒流向乙池石墨棒 B. 反应开始时， 甲中石墨电极上 Fe 3+ 被 还原 C. 电流计读数为 0 时， 反应达到化学平 衡状态 D. 电流计读数为 0 后， 在甲中加入 FeCl 2 固体后， 乙中石墨电极为负极 4. 一种新型燃料电池， 它以多孔镍板为电 极， 两电极插入 KOH 溶液中， 向两极分 别通入乙烷和氧气， 其中一电极反应式为 C 2 H 6 ＋18OH - -14e - 2CO 2- 3 ＋12H 2 O 。 有关此 电池的推断正确的是 （ ） A. 通入氧气的电极为正极， 电极反应式 为 2H 2 O＋O 2 ＋4e - 4OH - B. 电池工作过程中， 溶液的 OH - 浓度减 小， pH 逐渐增大 C. 电解质溶液中的 OH - 向正极移动， K + 向 负极移动 D. 正极与负极上参加反应的气体的物质 的量之比为 2 ∶ 7 5. 硼氢化物 NaBH 4 （ B 元素的化合价为 +3 第四章章末测试题 （时间： 75 分钟 满分： 100 分） Kl 溶液 FeCl 3 溶液 盐桥 灵敏电流计 石墨 石墨 甲 乙 第 3 题图 110 第四章 化学反应与电能 练 价） 燃料电池 （ DBFC ）， 由于具有效率 高、 产物清洁无污染和燃料易于储存和运 输等优点， 被认为是一种很有发展潜力的 燃料电池。 其工作原理如下图所示， 下列 说法正确的是 （ ） A. 电池的负极反应为 BH - 4 +2H 2 O-8e - BO - 2 +8H + B. 放电时， 每转移 1 mol 电子， 理论上有 1 mol Na + 透过选择透过膜 C. 电池放电时 Na + 从 b 极区移向 a 极区 D. 电极 a 发生还原反应 6. 2021 年 1 月 20 日中国科学院和中国工程 院评选出 2020 年世界十大科技进展， 排 在第四位的是一种可借助光将二氧化碳转 化为甲烷的新型催化转化方法： CO 2 +4H 2 CH 4 +2H 2 O ， 这是迄今最接近人造光合 作用的方法。 某光电催化反应器如图所 示 ， A 电极是 Pt/CNT ， B 电极是 TiO 2 。 通过光解水， 可由 CO 2 制得异丙醇。 下列 说法正确的是 （ ） A. A 极是电池的负极 B. B 极的电极反应为 2H 2 O+4e - O 2 ↑+ 4H + C. A 极选用高活性和高选择性的电化学 催化剂能有效抑制析氢反应 D. 每生成 60 g 异丙醇时， 释放出 O 2 标准 状况 33.6 L 7. 某锂离子电池工作原理如下图所示， 电池 反应为 Li 1-x CoO 2 ＋Li x C 放电 充电 LiCoO 2 ＋C 。 下 列说法不正确的是 （ ） A. 放电时， 电子从 b 极经用电器流向 a 极 B. 放电时， 若转移 1 mol e - ， 碳材料将增 重 7 g C. 充电时， 锂离子通过隔膜进入右室 D. 充电 时 ， a 极 反 应 ： LiCoO 2 - xe - Li 1-x CoO 2 ＋xLi + 8. 我国科学家研发了一种水系可逆 Zn-CO 2 电池， 电极材料为金属锌和选择性催化材 料， 电池工作时， 双极膜 （由阴、 阳膜复 合而成） 层间的 H 2 O 解离成 H + 和 OH - ， 在外加电场中可透过相应的离子膜定向移 动。 电池工作原理如下图所示， 下列说法 正确的是 （ ） BH - 4 +OH - BO - 2 a b Na + 选择透过膜 OH - H 2 O 2 第 5 题图 电化学催化剂 合成蛋白质 纤维膜 光催化剂 H + H 2 CO 2 H 2 O O 2 CH 3 CH （ OH ） CH 3 A 极 B 极 光 H + H + 用电器 e - e - e - e - e - e - 第 6 题图 Li + 层状 LiCoO 2 电源 用电器 隔膜 电解液 碳材料 b 极 Li + a 极 第 7 题图 111 练 高中化学选择性必修 1 （人教版） A. 放电时， 电池总反应为 2Zn+O 2 +4OH - + 2H 2 O 2Zn （ OH ） 2- 4 B. 放电时 ， 1 mol CO 2 转化为 HCOOH ， 转移的电子数为 2N A C. 充电时， 每生成标况下 11.2 L O 2 在阳 极可生成 65 g Zn D. 电解质溶液 2 一定是碱性溶液 9. 如图所示的装置进 行电解 。 通电一段 时间 ， 发现湿润的 淀粉 -KI 试纸的 C 端 变为蓝色 。 下列说 法正确的是 （ ） A. E 为电源的正极 B. A 中 Fe 发生溶解 C. 反应装置每转移 2 mol 电子， 石墨电极 上生成 22.4 L 气体 D. B 中 Cu 极反应为 Cu-2e - Cu 2+ 10. 如图所示是几种常见的化学电源示意图， 下列有关说法错误的是 （ ） A. 化学电源是将化学能转化为电能的实 用装置 B. 干电池示意图所对应的电池属于二次 电池 C. 铅蓄电池充电时 PbO 2 （正极） 应与外 接电源正极相连 D. 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的 绿色电源 11. 工业上用电解法处理含镍酸性废水并得 到单质 Ni 的原理如图所示。 下列说法不 正确的是 （ ） 已知： ①Ni 2+ 在弱酸性溶液中发生水解 ② 氧化性： Ni 2+ （高浓度） >H + >Ni 2+ （低浓度） A. 碳棒上发生的电极反应： 4OH - -4e - O 2 ↑+2H 2 O B. 电解过程中， B 室中 NaCl 溶液的物 质的量浓度将不断减小 C. 为了提高 Ni 的产率， 电解过程中需 要控制废水 pH D. 若将图中阳离子膜去掉， 将 A 、 B 两 室合并， 则电解反应总方程式发生改变 金属锌 双极隔膜 选择性催化材料 电解质 溶液 1 放电 充电 CO 2 CO 2 O 2 H 2 O Zn Zn(OH) 2- 4 HCOOH 电解质 溶液 2 V 第 8 题图 湿润淀粉 -KI 试纸 Fe Cu Pt AgNO 3 溶液 Na 2 SO 4 溶液 A B C D E F 石 墨 电源 第 9 题图 H 2 SO 4 （ aq ） PbO 2 （正极） Pb （负极） 废电解质 氢气 氧气 电解质 氧化剂电极 干电池示意图 铅蓄电池示意图 第 10 题图 0.5 mol · L -1 NaOH 溶液 1% NaCl 溶液 含 Ni 2+ 、 Cl - 酸性废水 碳棒 阳离 子膜 阴离 子膜 镀镍 铁棒 A B C 第 11 题图 e - 石墨 电极 MnO 2 +C NH 4 Cl 封蜡 溶液 锌筒 多孔纸 氢氧燃料电池示意图 112 第四章 化学反应与电能 练 12. 400 mL KNO 3 和 Cu （ NO 3 ） 2 的混合溶液 中 c （ NO - 3 ） =0.6 mol · L -1 ， 用石墨作电极 电解此溶液， 当通电一段时间后， 两极 均收集到 2.24 L 气体 （标准状况下）， 假 定电解后溶液体积仍为 400 mL ， 下列说 法正确的是 （ ） A. 原混合溶液中 c （ K + ）为 0.1 mol · L -1 B. 上述电解过程中共转移 0.2 mol 电子 C. 电解得到的 Cu 的物质的量为 0.05 mol D. 电解后溶液中 c （ H + ）为 0.2 mol · L -1 13. 中学化学教材中， 常借助于图像这一表 现手段清晰地突出实验装置的要点、 形 象地阐述化学过程的原理。 下列有关化 学图像表现的内容不正确的是 （ ） A. 图 1 表示牺牲阳极法 B. 图 2 所示装置中的铁钉几乎没被腐蚀 C. 图 3 表示电镀 D. 用图 4 装置表示精炼铜， 则 a 极为粗 铜， 电解质溶液为 CuSO 4 溶液 14. 下列有关电化学的示意图正确的是 （ ） 15. 锥形瓶内壁用某溶液润洗后， 放入混合 均匀的新制铁粉和碳粉， 塞紧瓶塞， 同 时测量锥形瓶内压强的变化， 如图所示。 下列说法不正确的是 （ ） A. 0~t 1 时， 铁可能发生了析氢腐蚀 B. t 1 ~t 2 时， 铁一定发生了吸氧腐蚀 C. 负极的电极反应式为 Fe-3e - Fe 3+ D. 用于润洗锥形瓶的溶液可能是稀盐酸 二、 非选择题 （本题包括 4 小题， 共 55 分） 16. （ 16 分） 以甲醇为燃料的新型电池， 其 成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料 铜丝 浓硫酸 铁钉 铜 待镀 铁件 硫酸铜溶液 A 电 流 a b 外接电源 e - 钢 铁 桥 墩 -- -- -- -- -- -- -- -- 锌板 Zn 2+ 海水 图 1 图 2 图 3 图 4 第 13 题图 A 外加电流法保护铁 管道 B 电解熔融氯化铝制 备金属铝 C 铁片镀锌 D 验 证 NaCl 溶 液 （含酚酞） 电解产 物 压强传感器 时间 /s 压强 /kPa t 1 t 2 O 数据采集器 第 15 题图 直流电源 饱和食盐水 铁棒 电流 碳棒 碘 化 钾 淀 粉 溶 液 Fe ZnCl 2 溶液 Zn 铁道管 废铁 石墨衬 里坩埚 石墨 电极 Al （ l ） - + 113 练 高中化学选择性必修 1 （人教版） 电池， 得到广泛的研究， 甲图是目前研 究较多的一类固体氧化物燃料电池工作 原理示意图。 回答下列问题： （ 1 ） B 极上的电极反应式为 。 （ 2 ） 若用该燃料电池作电源， 用石墨作 电极电解 100 mL 0.5 mol/L 的 CuSO 4 溶液。 如图乙所示： ①a 电极上的电极反应式为 。 ② 若 a 极产生 56 mL （标准状况 ） 气体， 则所得溶液的 pH= （不考虑溶液体积变化）。 ③ 按 ② 的数据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. CuO B. Cu （ OH ） 2 C. CuCO 3 D. Cu 2 （ OH ） 2 CO 3 （ 3 ） 目前已开发出用电解法制取 ClO 2 的 新工艺。 ① 如图丙所示用石墨作电极， 在一 定条件下电解饱和食盐水制取 ClO 2 。 若用上述甲醇燃料电池进 行电解， 则电解池的电极 a 接甲 醇燃料电池的 （填 “ A ” 或 “ B ”） 极， 写出阳极产生 ClO 2 的电极反应式： 。 ② 电解一段时间， 当阴极产生的气 体体积为 11.2 L （标准状况） 时， 停止电解。 通过阳离子交换膜的 阳离子的物质的量为 mol 。 消耗甲醇的物质的量为 。 17. （ 13 分） 电化学知 识与我们的生活紧 密相连， 请用所学 知识解决以下问题： Ⅰ. 金属腐蚀是我们日常生活的常见现象。 （ 1 ） 如图甲所示铜板上铁铆钉处的腐蚀 属于 腐蚀。 （ 2 ） 分析此腐蚀过程， 下列有关说法中， 不正确的是 （填字母序号）。 A. 正极电极反应式为 2H ＋ ＋2e - H 2 ↑ B. 此过程中还涉及反应： 4Fe （ OH ） 2 ＋2H 2 O＋O 2 4Fe （ OH ） 3 C. 铁铆钉容易发生锈蚀而损坏 D. 此过程中电子从 Cu 通过水膜流 回到 Fe Ⅱ. 燃料电池能量转化率高， 具有广阔的 发展前景。 乙图是甲烷燃料电池原理 示意图。 氧气 电解质 甲醇 二氧化碳 负 载 A 极 B 极 O 2- O 2- O 2- a b CuSO 4 溶液 乙甲 丙 第 16 题图 a b + - 阳离子交换膜 Na + Na + H 2 O （含少 量 NaOH ） 精制饱和 NaCl 溶液 Cu Cu Fe 2+ O 2 H 2 O （水膜） Fe 甲 CO 2- 3 CO 2- 3 OH - OH - a 电极 b 电极 NaOH 溶液 O 2 入口 CH 4 入口 A 乙 第 17 题图 114 第四章 化学反应与电能 练 （ 1 ） 电池的负极是 （填 “ a ” 或 “ b ”）， 该电池的负极反应是 ， 正极反应是 。 （ 2 ） 电池工作一段时间后电解质溶液的 pH （填 “增大” “减小” 或 “不变”）。 （ 3 ） 若电池通入甲烷的体积为 1 L （标准 状况）， 且反应完全， 则理论上通过 灯泡的电量为 （法拉第常数 F＝9.65×10 4 C · mol -1 ， 列式计算）。 18. （ 10 分） 电化学方法是化工生产及生活 中常用的一种方法。 回答下列问题： （ 1 ） 电解 K 2 MnO 4 溶液制备 KMnO 4 。 ① 工业上， 通常以软锰矿 （主要成 分是 MnO 4 ） 与 KOH 的混合物在 铁坩埚 （熔融池） 中混合均匀， 小火加热至熔融， 即可得到绿色 的 K 2 MnO 4 ， 化学方程式为 。 ② 用镍片作阳极 （镍不参与反应）， 铁板为阴极， 电解 K 2 MnO 4 溶液 可制备 KMnO 4 。 上述过程用流程 图表示如下： 则阳极的电极反应式为 ； 该工艺流 程中循环利用的物质是 。 （ 2 ） 电解硝酸工业的尾气 NO 可制备 NH 4 NO 3 ， 其工作原理如图乙所示： ① 阴极的电极反应式为 。 ② 将电解生成的 HNO 3 全部转化为 NH 4 NO 3 ， 则通入的 NH 3 与实际参 加反应的 NO 的物质的量之比至 少为 。 19. （ 16 分 ） 已知铅蓄电池的工作原理为 Pb＋PbO 2 ＋2H 2 SO 4 放电 充电 2PbSO 4 ＋2H 2 O ， 现用 如图甲所示装置进行电解 （电解液足 量 ）， 测得当铅 蓄 电 池 中 转 移 0.4 mol 电子时 铁电极的质量减 少 11.2 g 。 请回 答下列问题： （ 1 ） A 是铅蓄电池的 极， 铅蓄 电池正极反应式为 ， 放电过程中电解液的密度 （填 “减小” “增大” 或 “不变”）。 （ 2 ） Ag 电极的电极反应式是 ， 该电极 的电极产物共 g 。 （ 3 ） Cu 电极的电极反应式是 ， CuSO 4 溶液的浓度 （填 “减小” “增大” 或 “不变”）。 NH 4 NO 3 浓溶液 NO NH 3 NO NH + 4 阳极 阴极 NO NO NO - 3 NH 4 NO 3 稀溶液 乙 第 18 题图 Ag Fe 稀硫酸 Zn Cu CuSO 4 溶液 铅蓄电池 A B 甲 阳离子交换膜 阳极室 阴极室 熔融池 A C B D 溶液 D 固体 H 2 O MnO 2 O 2 甲 115 练 高中化学选择性必修 1 （人教版） （ 4 ） 乙图表示电解进行过程中某个量 （纵坐标 x ） 随时间变化曲线， 则 x 表示 （填字母序号）。 a. 各 U 形管中产生的气体的体积 b. 各 U 形管中阳极质量的减少量 c. 各 U 形管中阴极质量的增加 CuSO 4 溶液 稀硫酸 时间 O x 乙 第 19 题图 116 高中化学选择性必修 1 （人教版） 液中阳离子除含有 Fe 2＋ 、 Zn 2＋ 外还有 Ni 2＋ ， C 错误。 3. C 【解析】 铜牌上镀银， 银片为阳极， Ag ＋ 向阴极 移动， 阴极反应为 Ag ＋ ＋e － Ag 。 由于实验中镀层不可能 非常均匀致密， 所以将电源反接， 阳极上 Cu 、 Ag 均会 溶解， 铜牌不可能恢复如初。 4. A 【解析】 电解精炼铜时， 粗铜作阳极， 纯铜在 阴极 析 出 ， 单 质 银 不 放 电 ， 形 成 阳 极 泥 ， 不 生 成 Ag 2 SO 4 。 综合上述分析可知 A 正确。 5. （ 1 ） a Cu 2+ +2e - Cu （ ２ ） 0.08 mol （ ３ ） 铁 比铜活泼， 铁和铜构成原电池的两个电极， 铁作负极， 更容易被腐蚀 【解析】 （ 1 ） 电镀时电源正极连接的电极为阳极， 故 a 为正极， 铁连接为负极， 故 Fe 电极反应式为 Cu 2+ + 2e - Cu 。 （ 2 ） 阳极溶解的铜的质量等于阴极上析出的 铜的质量， 故阳极溶解的铜为 2.56 g ， 即 0.04 mol ， 故 电镀过程中电路中通过的电子的物质的量为 0.08 mol 。 （ 3 ） 镀件镀层破损后， 镀层金属与镀件金属在周围环境 中形成原电池， 活泼性较强的金属更容易被腐蚀， 即铁 比铜活泼， 铁和铜构成原电池的两个电极， 铁作负极， 更容易被腐蚀。 6. （ 1 ） 负 H 2 （ ２ ） 3 【解析】 （ 1 ） 依据电镀原理分析， 钢铁上镀铝是利 用铝作阳极与电源正极相连， 钢铁作阴极与电源负极相 连， 由有机阳离子、 Al 2 Cl - 7 和 AlCl - 4 组成的离子液体作电 解液来实现， 离子液体是一种室温熔融盐 ， 为非水体 系， 电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电 极反应， 则阴极反应生成铝是发生的还原反应， 铝元素 化合价降低， 分析离子液体成分， 结合电荷守恒分析可 知是 Al 2 Cl - 7 得到电子生成 ， 电极反应为 4Al 2 Cl - 7 +3e - Al+7AlCl - 4 ， 改用 AlCl 3 水溶液作电解液是溶液中氢离子 在阴极放电生成氢气， 2H + +2e - H 2 ↑ 。 （ 2 ） 依据铝和 氢氧化钠反应的化学方程式分析， 2Al+2NaOH+3H 2 O 2NaAlO 2 +3H 2 ↑ ， 还原产物为氢气 ， 当反应转移 6 mol 电子时， 所得还原产物的物质的量为 3 mol 。 实验活动 5 制作简单的燃料电池 1. B 【解析】 A 项 ， 电解氯化钠溶液会生成氯气 ， 错误； C 项， 阴极区反应为 2H 2 O＋2e － 2OH － ＋H 2 ↑ ， pH 不断增大， 错误； D 项， 与电源正极相连的为阳极， 生 成 H ＋ ， 不显红色， 错误。 2. D 3. C 【解析】 A 项， 燃料电池中， 燃料作负极， 负 极反应物可以是氢气 、 甲烷 、 乙醇等物质 ， 正确 ； B 项， 航天飞行器中氢氧燃料电池的产物是水， 经过处理 之后可供宇航员使用， 正确； C 项， 乙醇燃料电池的电 解质为 KOH 时， 生成的二氧化碳会和其反应生成碳酸 盐， 负极反应： C 2 H 5 OH－12e － ＋16OH － 2CO 2- 3 +11H 2 O ， 错 误； D 项， 燃料电池中正极上氧气得电子， 在碱性环境 下， 正极反应式为 O 2 ＋2H 2 O＋4e － 4OH － ， 正确。 4. （ 1 ） 如图所示 （ 2 ） 电极 a→ 导线 → 电极 b 从左向右 （ 3 ） O 2 ＋4e － ＋4H ＋ 2H 2 O 2C 2 H 4 ＋O 2 2CH 3 CHO （ 4 ） 4N A 第四章章末测试题 1. B 【解析】 锌比铁活泼 ， 在船舶外壳装上锌块 ， 形成原电池， 锌为负极被氧化， 该方法为牺牲阳极法防 止金属腐蚀， A 正确； 海水显弱碱性， 主要发生吸氧腐 蚀， B 错误； 金属被腐蚀的过程即金属被氧气氧化的过 程， 且有水存在时易发生电化学腐蚀， 所以刷防锈漆， 使金属与空气、 水等物质隔离， 可防止金属被腐蚀， C 正确； 电解池中阴极得电子被还原， 外加电流， 将需要 保护的金属作阴极， 可以防止金属被氧化， 起到保护金 属的作用， D 正确。 2. B 【解析】 ① 应为电能转变成化学能； ② 为化学 能转变为电能； ⑤ 发生了化学变化。 3. D 【解析 】 根据装置图及原电池反应 2Fe 3+ +2I - 2Fe 2+ +I 2 可知， 开始时乙池中碘离子失电子生成碘单 质， 乙中石墨电极为负极， 而甲池的铁离子发生得电子 的还原反应生成亚铁离子， 甲中石墨电极为正极， 该原 电池反应为可逆反应， 当电流为 0 时， 反应达到平衡状 态， 并结合物质浓度的改变对化学平衡的影响分析判 断。 反应开始时， 乙中石墨电极为负极， 甲中石墨电极 为正极， 则电流方向是从甲池石墨棒流向乙池石墨棒， 故 A 正确 ； 由总反应方程式知 ， Fe 3+ 得电子 、 被还原 成 Fe 2+ ， 故 B 正确； 当电流计为 0 时， 说明没有电子发 生转移 ， 各物质的浓度不变 ， 则反应达到平衡状态 ， 故 C 正确； 电流计读数为零后 ， 甲中加入 Fe 2+ ， 导致 平衡逆向移动 ， 则 Fe 2+ 失去电子生成 Fe 3+ ， 为负极反 应 ， 则甲中石墨电极为负极 ， 乙中石墨电极为正极 ， 故 D 错误。 4. A 【解析】 燃料电池中发生的反应一般是燃料和 含磷酸溶液 的玻璃纤维 钯 网 H 2 O CH 3 CHO a b 钯 网 负载 (-)C 2 H 4 、 H 2 O O 2 (+) 第 4 题答图 42 参考答案与解析 氧气的氧化还原反应， 通入氧气的一极为正极， 通入燃 料的一极为负极。 根据题目已知： 其中一电极反应式为 C 2 H 6 ＋18OH - -14e - 2CO 2- 3 ＋12H 2 O 可知， 通入乙烷的一极 为负极， 则通入氧气的一极为正极， 在碱性溶液中， 正 极电极反应式为 2H 2 O＋O 2 ＋4e - 4OH - ， 故 A 正确； 电池 工作的总反应为 2C 2 H 6 +7O 2 +8OH - 4CO 2- 3 +10H 2 O ， 消耗 了 OH - ， OH - 浓度减小， 溶液的 pH 逐渐降低， 故 B 错 误； 在原电池内部 ， 阳离子移向正极， 阴离子移向负 极， 所以 OH - 向负极移动， K + 向正极移动， 故 C 错误； 正极上参加反应的气体为氧气， 负极上参加反应的气体 为乙烷， 根据总反应方程式： 2C 2 H 6 +7O 2 +8OH - 4CO 2- 3 + 10H 2 O ， 正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比 为 7 ∶ 2 ， 故 D 错误。 5. B 【解析】 以硼氢化合物 NaBH 4 （ B 元素的化合 价为 +3 价） 和 H 2 O 2 作原料的燃料电池， 电解质溶液呈 碱性， 由工作原理装置图可知， 负极发生氧化反应， 电 极反应式为 BH - 4 +8OH - -8e - BO - 2 +6H 2 O ， 正极 H 2 O 2 发生 还原反应， 得到电子被还原生成 OH - ， 电极反应式为 H 2 O 2 +2e - 2OH - ， a 为负极， b 为正极。 结合原电池的工 作原理和解答该题。 电解质溶液呈碱性， 负极发生氧化 反应生成 BO - 2 ， 电极反应式为 BH - 4 +8OH - -8e - BO - 2 + 6H 2 O ， 故 A 错误 ； 原电池中为钠离子选择透过性膜 ， 只允许钠离子通过 ， 每转移 1 mol 电子 ， 理论上有 1 mol Na + 透过选择透过膜， 故 B 正确； 原电池工作时， 阳离子向正极移动， 阴离子向负极移动， 则 Na + 从 a 极 区移向 b 极区， 故 C 错误； 根据分析， a 为负极， 发生 氧化反应， 故 D 错误。 6. C 【解析】 根据图像可知， H + 移向 A 极， A 极作 正极， A 错误； B 极水失电子生成氢离子和氧气， 电极 反应为 2H 2 O-4e - O 2 ↑+4H + ， B 错误； 该电池的目的是 使 CO 2 得电子被还原成异丙醇， 但同时 A 极上还会发生 H + 得电子被还原成 H 2 ， A 极应选用高活性和高选择性的 电化学催化剂有效抑制析氢反应， C 正确； 60 g 异丙醇 的物质的量为 1 mol ， 二氧化碳中的 C 为 +4 价， 而异丙 醇中 C 为 -2 价 ， 生成 1 mol 异丙醇转移 18 mol 电子 ， 根据电子守恒可知生成 4.5 mol O 2 ， 标况下体积为 4.5 mol× 22.4 L/mol=100.8 L ， D 错误。 7. B 【 解 析 】 电 池 反 应 为 Li 1 －x CoO 2 ＋Li x C 放电 充电 LiCoO 2 ＋C 。 放电时 ， a 极反应 ： Li 1-x CoO 2 ＋xLi + +xe － LiCoO 2 ， 故为原电池的正极， b 极为负极， 电极反应： Li x C－xe － xLi + +C ， 放电时， 电子从负极 b 极经用电器流 向正极 a 极， A 正确； 根据电极反应： Li x C－xe － xLi + + C ， 放电时， 若转移 1 mol e － ， 碳材料将增重 12 x g ， B 错 误； 充电时， 锂离子通过隔膜向阴极室进入右室， C 正 确 ； 充电时 ， a 极为阳极 ， 电极反应 ： LiCoO 2 －xe － Li 1-x CoO 2 ＋xLi + ， D 正确。 8. B 【解析】 由分析可知， 放电时， 电池总反应为 Zn+CO 2 +2OH - +2H 2 O 2Zn （ OH ） 2- 4 + HCOOH ， A 错误 ； 由分析可知， 选择性催化材料为正极， 酸性条件下， 二 氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸， 电极反 应式为 CO 2 +2H + +2e - HCOOH ， 则放电时， 1 mol 二氧 化碳转化为甲酸时， 转移的电子数为 1 mol×2×N A mol -1 = 2N A ， B 正确； 由分析可知， 充电时， 金属锌为电解池 的阴极， C 错误 ； 由分析可知 ， 选择性催化材料为正 极， 水解离出的氢离子通过双极膜进入正极区， 酸性条 件下， 二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲 酸， 则电解质溶液 2 不是碱性溶液， D 错误。 9. D 【解析】 发现湿润的淀粉 -KI 试纸的 C 端变为 蓝色， 说明 C 端是碘离子失去电子变为碘单质， C 端 为阳极， 则 F 为电源的正极 ， E 为电源的负极 ， A 错 误； E 为负极， 则 A 中 Fe 为阴极， 是溶液中银离子得 到电子变为银单质， B 错误； E 为负极， 石墨为阴极， 是溶液中水电离出的氢离子得到电子变为氢气， 因此 反应装置每转移 2 mol 电子， 石墨电极上生成 1 mol 氢 气， 标况下体积为 22.4 L 气体， C 错误 ； B 中 F 为正 极 ， Cu 为正极 ， 因此 Cu 极反应为 Cu-2e - Cu 2+ ， D 正确。 10. B 【解析】 化学电源是提供电能， 是将化学能转 化为电能的实用装置， A 正确； 干电池不可充电， 属于 一次电池， B 错误 ； 原电池的正极和电解池的阳极相 连， 则铅蓄电池充电时 PbO 2 （正极） 应与外接电源正极 相连， C 正确； 氢氧燃料电池产物只有水， 是一种具有 应用前景的绿色电源， D 正确。 11. B 【解析 】 根据题图 ， 碳棒是阳极发生氧化反 应， 碳棒上发生的电极反应： 4OH - -4e - O 2 ↑+2H 2 O ， A 正确； 电解过程中， Na + 由 A 进入 B ， 氯离子由 C 进入 B ， B 室中 NaCl 溶液的物质的量浓度将不断增大， B 错 误； 氧化性： H + >Ni 2+ （低浓度）， 为防止氢离子在阴极 放电， 提高 Ni 的产率， 电解过程中需要控制废水 pH ， C 正确； 若将图中阳离子膜去掉， 将 A 、 B 两室合并， 阳极氯离子失电子生成氯气， 则电解反应总方程式发生 改变， D 正确。 12. A 【解析】 电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时， 阳 极上氢氧根离子放电生成氧气： 4OH - -4e - 2H 2 O+O 2 ↑ ， 阴极上先铜离子放电生成铜单质： Cu 2+ +2e - Cu ， 当铜 离子完全析出时， 氢离子放电生成氢气： 2H + +2e - H 2 ↑ ， 两极均收集到 2.24 L 气体 （标准状况下）， 气体的物质 的量是 0.1 mol ， 每生成 1 mol 氧气转移 4 mol 电子， 每 生成 1 mol 氢气转移 2 mol 电子 ， 每生成 1 mol 铜转 43 高中化学选择性必修 1 （人教版） 移 2 mol 电子， 所以根据转移电子守恒得铜的物质的量 是 0.1 mol ， 则铜离子的物质的量浓度 = 0.1 mol 0.4 L =0.25 mol/L ， 根据电荷守恒得钾离子浓度 =0.6 mol/L-0.25 mol/L×2= 0.1 mol/L ， 据此分析解答 。 据分析可知原混合溶液中 c （ K + ）为 0.1 mol · L -1 ， A 正确； 上述电解过程中共转移 0.4 mol 电子 ， B 错误 ； 电解得到的 Cu 的物质的量为 0.1 mol ， C 错误； 当电解硝酸铜时溶液中生成 H + ， 当电 解硝酸钾溶液时， 实际上是电解水， 所以电解后 H + 的物 质的量为 0.4-0.2=0.2 （ mol ）， c （ H + ） =0.5 mol · L -1 ， D 错误。 13. C 【解析】 图 1 中锌比铁活泼， 锌失电子， 被氧 化， 从而保护了铁不被腐蚀， 故表示牺牲阳极法， A 正 确； 由于常温下铁遇到浓硫酸发生钝化现象， 所以图 2 所示装置中的铁钉几乎没被腐蚀， B 正确； 电镀时待镀 物品 （镀件） 应该与电源的负极相连作阴极， 故图 3 表 示电镀的正、 负极接反了， C 错误； 用图 4 装置表示精 炼铜， 则 a 极与电源的正极相连， 作阳极， 应接粗铜， 电解质溶液为 CuSO 4 ， D 正确。 14. D 【解析】 在电解池中， 阴极被保护， 故铁管道 应连接电源的负极， A 错误； 氯化铝是共价化合物， 熔 融状态不导电， 制备金属铝应该电解熔融氧化铝， B 错 误； 电镀时镀层金属作阳极， 铁片上镀锌， 所以锌为阳 极 ， 即锌片与电源正极相连 ， C 错误 ； 电解饱和食盐 水， 阳极发生氧化反应生成氯气， 检验氯气用碘化钾淀 粉溶液； 阴极发生还原反应生成氢气和氢氧化钠， 氢氧 化钠能使酚酞变红色， 该装置能验证氯化钠溶液的电解 产物， D 正确。 15. C 【解析 】 由图可知 ， 0~t 1 时锥形瓶内压强增 大， 说明气体的物质的量增加， 则铁可能发生了析氢腐 蚀， A 正确； 由图可知， t 1 ~t 2 时锥形瓶内压强减少， 说 明气体物质的量减少， 则铁一定发生了吸氧腐蚀， B 正 确； 负极反应为 Fe-2e - Fe 2+ ， C 错误； 锥形瓶内开始 发生析氢腐蚀， 则用于润洗锥形瓶的溶液一定显酸性， 可能是稀盐酸， 故 D 正确。 16. （ 1 ） CH 3 OH-6e - +3O 2- CO 2 ↑+2H 2 O （ 2 ） ①2H 2 O-4e - O 2 ↑+4H + ②1 ③AC （ 3 ） ①A 2H 2 O+Cl - -5e - ClO 2 +4H + ②1 1 6 mol 【解析】 （ 1 ） B 极上甲醇失去电子发生氧化反应， 在 O 2- 参与下生成二氧化碳， 电极反应式为 CH 3 OH -6e - +3O 2- CO 2 ↑+2H 2 O 。 （ 2 ） ① 若用该燃料电池作电源， 用石墨作电极电解硫酸铜溶液， 阳极发生 2H 2 O-4e - O 2 ↑+4H + 。 ② 电极上得失电子守恒 ， 当阳极收集到 56 mL （标准状况） 气体即 0.0025 mol O 2 时， 溶液中生 成氢离子物质的量为 0.01 mol ， c （ H + ） = n V = 0.01 mol 0.1 L = 0.1 mol/L ， pH=-lg 0.1=1 。 ③ 则所得溶液电解过程中 CuSO 4 溶液每损失 2 个 Cu 原子 ， 就损失 2 个 O 原子 ， 相当于损失一个 CuO ， 为了使 CuSO 4 溶液恢复原浓度， 应加入 CuO ， 也可以加入 CuCO 3 ， 符合恢复溶液浓度的 定 量 关 系 ， 但 不 能 加 入 Cu （ OH ） 2 、 Cu 2 （ OH ） 2 CO 3 ， 因 为 CuCO 3 +H 2 SO 4 ═ CuSO 4 +CO 2 ↑ +H 2 O ， 相 当 于 加 CuO ， 而 Cu （ OH ） 2 +H 2 SO 4 ═ CuSO 4 +2H 2 O 、 Cu 2 （ OH ） 2 CO 3 + 2H 2 SO 4 ═ 2CuSO 4 +CO 2 ↑+3H 2 O ， 除增加溶质外还增加了 水， 故选 A 、 C 。 （ 3 ） ① 由图知， a 为阳极、 b 为阴极， 若用上述甲醇燃料电池进行电解， 则电解池的电极 a 与 电源的正极相连， 即应接甲醇燃料电池的 A 极； 阳极 Cl - 失去电子发生氧化反应 ， 在 H 2 O 参与下生成 ClO 2 ， 电极反应式 ： 2H 2 O+Cl - -5e - ClO 2 +4H + 。 ② 阴极反应 为 2H 2 O+2e - H 2 ↑+2OH - ， 当阴极产生的气体体积为 11.2 L （标准状况 ）， 即 0.5 mol H 2 时 ， 转移 1 mol 电 子， 则通过阳离子交换膜的阳离子即 Na + 的物质的量为 1 mol 。 消耗甲醇的物质的量为 1 6 mol 。 17. Ⅰ. （ 1 ） 吸氧 （ 2 ） AD Ⅱ . （ 1 ） a CH 4 －8e － ＋10OH － CO 2- 3 +7H 2 O O 2 + 2H 2 O+4e - 4OH - （ ２ ） 减小 （ ３ ） 1 L 22.4 L · mol -1 ×8× 9.65×10 4 C · mol -1 =3.45×10 4 C 【解析 】 Ⅰ ： 由题图知 ， Cu 、 Fe 和 H 2 O 形成原电 池， 发生吸氧腐蚀， Fe 作负极失电子， Cu 作正极得电 子， 发生的电极反应式为 O 2 ＋2H 2 O＋4e － 4OH － ， 电子从 Fe 直接移向 Cu ， 电子不能通过电解质溶液， 故第 （ 2 ） 题 A 项和 D 项错误。 Ⅱ ： 碱性甲烷燃料电池中通入甲 烷的一极为负极， 负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应 生成碳酸根离子和水， 电极反应式为 CH 4 －8e － ＋10OH － CO 2- 3 +7H 2 O ， 正极反应为 O 2 ＋2H 2 O＋4e － 4OH － ， 总反应 式为 CH 4 ＋2O 2 ＋2OH － CO 2- 3 ＋3H 2 O ， 消耗氢氧根离子， 所 以溶液 pH 会减小 。 （ 3 ） 1 mol 甲烷被氧化失去电子 8 mol ， 电量为 8×9.65×10 4 C ， 则 1 L 甲烷所产生的电量 为 1 L 22.4 L · mol -1 ×8×9.65×10 4 C · mol －1 ＝3.45×10 4 C 。 18. （ 1 ） ①2MnO 2 +4KOH+O 2 △ 2K 2 MnO 4 +2H 2 O ②MnO 2- 4 -e - MnO - 4 KOH （ 2 ） ①NO+5e - +6H + NH + 4 + H 2 O ②1 ∶ 4 【解析】 （ 1 ） ① 由分析可知， 熔融池中发生的反应 为二氧化锰、 氢氧化钾和氧气在加热条件下发生反应生 成锰酸钾和水， 反应的化学方程式为 2MnO 2 +4KOH+O 2 △ 2K 2 MnO 4 +2H 2 O ； ② 由分析可知， 阳极室中电锰酸根 离子在阳极失去电子发生氧化反应生成高锰酸根离子， 44 参考答案与解析 电极反应式为 MnO 2- 4 -e - MnO - 4 ； 阴极室制得氢氧化钾 溶液经蒸发得到氢氧化钾固体， 氢氧化钾固体可以进入 熔融室循环使用。 （ 2 ） ① 由分析可知， 阴极室中一氧 化氮在酸性条件下在阴极得到电子发生还原反应生成铵 根离子， 电极反应式为 NO+5e - +6H + NH + 4 +H 2 O ； ② 由 分析可知， 阴极室中一氧化氮在酸性条件下在阴极得到 电子发生还原反应生成铵根离子， 阳极室中一氧化氮在 水分子作用下在阳极失去电子发生氧化反应生成硝酸根 离子和氢离子 ， 由得失电子数目守恒可知 ， 阴极消耗 3 mol 一氧化氮和 6 mol 氢离子， 阳极消耗 5 mol 一氧化 氮， 生成 4 mol 氢离子， 则电解过程中生成的 2 mol 氢 离子需消耗 2 mol 氨气， 所以通入氨气和反应一氧化氮 的物质的量为 2 mol ∶ （ 5 mol+3 mol ） =1 ∶ 4 。 19. （ 1 ） 负 PbO 2 ＋4H ＋ ＋SO 2- 4 +2e － PbSO 4 ＋2H 2 O 减 小 （ 2 ） 2H ＋ ＋2e － H 2 ↑ 0.4 （ 3 ） Cu－2e － Cu 2＋ 不 变 （ 4 ） b 【解析】 铁电极质量的减少， 则 Fe 作阳极， 故 A 是 电源的负极， B 是电源的正极， 电解时 Ag 极作阴极， 电极反应式为 2H ＋ ＋2e － H 2 ↑ ， 阳极 Fe 电极反应式为 Fe－2e － Fe 2＋ ， 左侧 U 形管中总反应式为 Fe＋2H ＋ Fe 2＋ ＋ H 2 ↑ 。 右侧 U 形管相当于电镀装置， Zn 电极作阴极， 电极反应式为 Cu 2＋ ＋2e － Cu ， 铜电极作阳极， 电极反应 式为 Cu－2e － Cu 2＋ ， 电镀过程中 CuSO 4 溶液的浓度保持 不变， 根据上述分析可得答案。 感知高考 高考真题、 模拟题精练 1． A 【解析】 放电时负极失电子， 发生氧化反应， 电极反应： Na 3 Ti 2 （ PO 4 ） 3 -2e - NaTi 2 （ PO 4 ） 3 +2Na + ， A 正 确； 放电时， 阴离子移向负极， 所以 Cl - 透过多孔活性 炭电极向 NaCl 中迁移， B 错误； 放电时每转移 1 mol 电 子， 正极： Cl 2 +2e - 2Cl - ， 理论上 CCl 4 释放 0.5 mol Cl 2 ， C 错误； 充电过程中 ， 阳极 ： 2Cl - -2e - =Cl 2 ， 消耗氯离 子， NaCl 溶液浓度减小， D 错误。 2． D 【解析】 钛网上发生氧化反应， 为阳极， 则电 源 a 端为正极， 电源 b 端为负极， a 端电势高于 b 端电 势 ， A 错误 ； 理论上每转移 2 mol e - ， 生成 1 mol H 2 ， 质量为 2 g ， B 错误 ； 电解总反应可表示为 Cl - +H 2 O 电解 ClO - +H 2 ↑ ， 电解后 ClO - 水解使溶液呈碱性， 海水 pH 上升， C 错误； 阳极上 Cl - 放电转化为 HClO ， 电极 反应为 Cl - +H 2 O-2e - HClO+H + ， D 正确。 3． A 【解析】 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 的反应依次标号为 ①②③ ， 由 x 4 ×①+ x 4 ×②+③ 可得正 极总反应， C 正确； 炭化纤维素纸具有良好的导电性， D 正确。 4． C 【解析】 由电解示意图可知， 电极 B 上 Mn 2+ 转 化为 MnO 2 ， 锰元素化合价升高， 失电子， 则电极 B 为 阳极， 电极 A 为阴极， 得电子， 发生还原反应， A 正 确； 由电解示意图可知， 电极 B 上 Mn 2+ 失电子转化为 MnO 2 ， 电极反应式为 2H 2 O+Mn 2+ -2e - MnO 2 +4H + ， B 正 确； 电极 A 为阴极， LiMn 2 O 4 得电子， 电极反应式为 LiMn 2 O 4 +3e - +8H + Li + +2Mn 2+ +4H 2 O ， 依据得失电子守 恒， 电解池总反应为 2LiMn 2 O 4 +4H + 2Li + +Mn 2+ +3MnO 2 + 2H 2 O ， 反应生成了 Mn 2+ ， Mn 2+ 浓度增大， C 错误； 电解 池总反应为 2LiMn 2 O 4 +4H + 2Li + +Mn 2+ +3MnO 2 +2H 2 O ， 电 解结束后 ， 可通过调节溶液 pH 将锰离子转化为沉淀 除去 ， 然后再加入碳酸钠溶液 ， 从而获得碳酸锂 ， D 正确。 5． B 【解析】 锂—海水电池的总反应为 2Li+2H 2 O 2LiOH+H 2 ↑ ， M 极上 Li 失去电子发生氧化反应， 则 M 电极为负极， 电极反应为 Li-e - Li + ， N 极为正极， 电 极反应为 2H 2 O+2e - 2OH - +H 2 ↑ ， 同时氧气也可以在 N 极得电子， 电极反应为 O 2 +4e - +2H 2 O 4OH - 。 海水中含 有丰富的电解质， 如氯化钠、 氯化镁等， 可作为电解质 溶液， A 正确； 由上述分析可知， N 为正极， 电极反应 为 2H 2 O+2e - 2OH - +H 2 ↑ 和 O 2 +4e - +2H 2 O 4OH - ， B 错 误； Li 为活泼金属， 易与水反应， 玻璃陶瓷的作用是防 止水和 Li 反应， 并能传导离子， C 正确； 该电池不可充 电， 属于一次电池， D 正确。 6． C 【解析】 充电时光照光催化电极产生电子和空 穴， 驱动阴极反应 （ Li + +e - Li ） 和阳极反应 （ Li 2 O 2 +2h + 2Li + +O 2 ）， 则充电时总反应为 Li 2 O 2 2Li+O 2 ， 结合图 示， 充电时金属 Li 电极为阴极可知， 光催化电极为阳 极； 则放电时金属 Li 电极为负极， 光催化电极为正极， 据此分析， A 正确； 充电时， 光照光催化电极产生电子 和空穴， 阴极反应与电子有关， 阳极反应与空穴有关， 故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关， 故 B 正 硫电极 钠电极 电解质 a b 放电时， 作负极， Na-e - Na + 充电时， 作阴极， Na + +e - Na 放电时， 作正极， 2Na + + x 8 S 8 +2e - Na 2 S x 充电时， 作阳极， Na 2 S x -2e - 2Na + + x 8 S 8 第 3 题答图 45