专题1 第二单元 化学能与电能的转化 单元综合训练-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1作业与测评课件PPT（苏教版2019）

专题1　化学反应与能量变化 第二单元　化学反应与能量变化 单元综合训练 (建议用时：40分钟) 解析　根据总反应知，该装置消耗0．1 mol Cl－时，转移0．2 mol电子，则有0．2 mol H＋通过质子交换膜，D错误。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2．一种新型镁硫电池的工作原理如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．使用碱性电解质水溶液 B．放电时，正极反应包括3Mg2＋＋MgS8－6e－===4MgS2 C．使用的隔膜是阳离子交换膜 D．充电时，电子从Mg电极流出 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 解析　Mg为活泼金属，所以放电时Mg被氧化，Mg电极为负极，聚合物电极为正极。在碱性电解质水溶液中负极生成的Mg2＋会生成Mg(OH)2沉淀，降低电池效率，A错误；放电时为原电池，原电池正极发生得电子的还原反应，包括3Mg2＋＋MgS8＋6e－===4MgS2等，B错误；据题图可知Mg2＋要通过隔膜移向正极参与电极反应，所以使用的隔膜是阳离子交换膜，C正确；放电时Mg电极发生氧化反应，充电时Mg电极得电子发生还原反应，即电子流入Mg电极，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 3．用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的一组是(　　) 组号 X Y Z W A C Fe NaCl H2O B Pt Cu CuSO4 CuSO4溶液 C C C H2SO4 H2O D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶体 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4．我国科学家正在研究一种可充电Na­Zn双离子 电池体系(如图)。下列说法不正确的是(　　) A．闭合K1时，锌电极为电池负极 B．闭合K2时，装置中的电能转化为化学能 C．放电时，每转移0．2 mol电子，负极区电解质 溶液质量增加6．5 g D．充电时，阳极反应式为Na0．6MnO2－xe－===Na0．6－xMnO2＋xNa＋ 答案 解析 解析　放电时，每转移0．2 mol电子，负极区生成0．1 mol Zn2＋，0．2 mol Na＋、0．1 mol Zn2＋与0．4 mol OH－结合生成0．1 mol Na2[Zn(OH)4]，为保持电解液呈电中性，同时有0．2 mol Na＋通过阳离子交换膜移向正极，故负极区电解质溶液质量增加0．1 mol×65 g·mol－1－0．2 mol×23 g·mol－1＝1．9 g，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5．水系锌离子电池的工作原理如图所示，已知ZnMn2O4难溶于水，下列相关说法正确的是(　　) A．放电时电子流向：Q→P→a→b→Q B．充电一段时间后，溶液质量不变 C．放电时P极反应为ZnMn2O4－2e－===Zn2＋＋2MnO2 D．充电时，a电极接外接电源负极 答案 解析 解析　由电池工作原理分析可知放电时Q为负极，P为正极。电子不能从电解质溶液经过，故A错误；充电时，P极反应式为ZnMn2O4－2e－===Zn2＋＋2MnO2，Q极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，依据转移电子守恒知，溶液中Zn2＋也守恒，溶液质量不变，故B正确；放电时，P极反应为Zn2＋＋2MnO2＋2e－===ZnMn2O4，故C错误；充电时，a电极接外接电源正极，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6．用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程中转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入(　　)  A．0．1 mol CuO B．0．1 mol CuCO3 C．0．1 mol Cu(OH)2 D．0．05 mol Cu2(OH)2CO3 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8．我国科学家成功实现了电解气态HCl制备Cl2，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．a为外接直流电源的负极 B．阳极的电极反应式为2HCl－2e－===Cl2＋2H＋ C．通电后H＋从左室迁移至右室 D．左室中发生的反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，实现了Fe3＋的再生 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 解析　右侧氯化氢失去电子转化为氯气，因此右侧电极是阳极，则a为外接直流电源的负极，b为外接直流电源的正极，A正确；阳极发生失去电子的氧化反应，电极反应式为2HCl－2e－===Cl2＋2H＋，B正确；电解池中阳离子向阴极移动，因此通电后H＋从右室迁移至左室，C错误；根据装置图可判断左室中发生的反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，实现了Fe3＋的再生，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9．南京大学研究发现电化学“大气固碳” 的有效方法，电池工作原理示意图如图所示。 充电时，利用催化剂的选择性，阳极电极反应 式为2Li2CO3－4e－===2CO2↑＋O2↑＋4Li＋，下 列有关说法错误的是(　　) A．放电时，M电极的电势比N电极的低 B．放电时，正极电极反应式：3CO2＋4e－＋4Li＋===C＋2Li2CO3 C．充电时，M电极接外电源负极，电解质溶液可选含Li＋的水溶液 D．该电池每放电、充电一次，若均转移2 mol电子，理论上能固定标准状况下11．2 L CO2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 解析　根据充电时阳极电极反应式为2Li2CO3－4e－ ===2CO2↑＋O2↑＋4Li＋，知N电极为阳极，因此放电时N 电极为正极，M电极为负极，故M电极的电势比N电极的 低，A正确；由题图知放电时，正极上CO2得电子生成C和 Li2CO3，电极反应式为4Li＋＋3CO2＋4e－===C＋2Li2CO3， B正确；充电时，M电极为阴极，接外电源负极，M电极上Li＋放电生成Li，Li能与水反应，因此电解质溶液不能选含Li＋的水溶液，C错误；根据放电时正极反应：4Li＋＋3CO2＋4e－===C＋2Li2CO3，知转移2 mol电子，可以吸收1．5 mol CO2，根据充电时阳极反应：2Li2CO3－4e－===2CO2↑＋O2↑＋4Li＋，知转移2 mol电子，可以释放1 mol CO2，因此该电池每放电、充电一次，若均转移2 mol电子，能固定0．5 mol CO2，其在标准状况下体积为11．2 L，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10．双极膜在电渗析中应用广泛，它是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层，工作时水层中的H2O解离成H＋和OH－，并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移。下图为NaBr溶液的电渗析装置示意图。 下列说法正确的是(　　) A．出口2的产物为HBr溶液 B．出口5的产物为硫酸溶液 C．Br－可从盐室最终进入阳极液中 D．阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 解析　电解时，溶液中的阳离子向阴极 移动，阴离子向阳极移动，溶液中的Na＋向阴 极移动，与双极膜提供的氢氧根离子结合，出 口2的产物为NaOH溶液，A错误；电解时，溶 液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，溶液中的Br－向阳极移动，与双极膜提供的氢离子结合，故出口4的产物为HBr溶液，钠离子不能通过双极膜，故出口5不是硫酸溶液，B错误；结合选项B，Br－不会从盐室最终进入阳极液中，C错误；电解池阴极处，发生还原反应，水解离成H＋和OH－，则在阴极处发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 二、非选择题 12．(1)内酯在化工、医药、农林等领域有广泛的应用，可以通过电化学合成。以石墨电极为阳极，铂电极为阴极，CH3CN作为溶剂，LiClO4作为电解质，经电解合成内酯的反应式如下： ①产生H2的电极为________(填“石墨”或“铂”)电极；通电一段时间后，溶液中向铂电极迁移的离子为________。 ②写出石墨电极上的电极反应式：________________________________。 答案 铂 H＋ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (2)低能耗高效率的合成氨技术开发是实现氨燃料化利用的基础。探索新型合成氨技术是该领域研究热点之一。电催化氮气还原合成氨是一种常温常压条件下利用水作为氢源的低碳环保路线，如图是电催化合成氨装置示意图。 ①a电极应该连接电源________极。 ②电催化合成氨的化学方程式为______________________________。 答案 负 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 　　　　　　　　　　　　　 R 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．我国研发的高效低压电催化还原CO2法，居世界领先水平。装置工作原理如图所示，工作时总反应为NaCl＋CO2eq \o(=====,\s\up17(通电))CO＋NaClO。a、b均为涂装催化剂的惰性电极。下列说法错误的是(　　) A．该装置工作时电能转化为化学能 B．该装置工作时b极反应为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O C．若用铅蓄电池作电源，Y极反应为Pb＋SOeq \o\al(2－,4)－2e－===PbSO4 D．该装置消耗0．1 mol Cl－时，有0．1 mol H＋通过质子交换膜 解析　电解NaCl溶液时，总反应式为2NaCl＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，显然加H2O不能使溶液恢复到电解前的状态，应通入适量HCl气体，A不符合题意；电解CuSO4溶液时，通电一段时间后，溶液中溶质为H2SO4，需要加入CuO或CuCO3恢复到电解前状态，加CuSO4溶液不能使溶液恢复到电解前的状态，B不符合题意；电解H2SO4溶液的实质是电解水，再加入适量水，可使H2SO4溶液恢复到电解前的状态，C符合题意；Ag作阳极、Fe作阴极电解AgNO3溶液，实质是向Fe上镀Ag，AgNO3溶液浓度不变，不需加AgNO3晶体，D不符合题意。 解析　用惰性电极电解硫酸铜溶液时，先发生反应2CuSO4＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2Cu＋2H2SO4＋O2↑，当铜离子完全反应后，发生反应2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2H2↑＋O2↑。根据图像知，转移电子0．2 mol时，生成的气体只有氧气，实际上相当于析出氧化铜，根据氧化铜和转移电子之间的关系可知，相当于析出0．1 mol CuO；继续电解发生的反应实际上是电解水，根据水和转移电子之间的关系可知，电解水的物质的量为0．05 mol。根据“析出什么加入什么”的原则知，要使溶液恢复原状，应该加入0．1 mol氧化铜和0．05 mol水。加入0．1 mol Cu(OH)2相当于加入0．1 mol CuO和0．1 mol H2O，与析出物质的量不同，C错误；加入0．05 mol Cu2(OH)2CO3时，根据原子守恒知，相当于加入了0．1 mol CuO和0．05 mol H2O，所以能使溶液恢复原状，D正确。 7．海水资源的开发利用是自然资源开发利用的重要组成部分。氯碱工业是高耗能产业，某化学学习小组设想将其与氢氧燃料电池相结合可以有效降低能耗，其原理如下(A、B、C、D为惰性电极)。下列说法正确的是(　　) A．乙池中C电极上的反应为H2－2e－===2H＋ B．乙池中Na＋通过Na＋交换膜向C电极移动 C．甲池中每生成2 mol H2，乙池中便会消耗22．4 L O2 D．甲池中发生的总反应为2NaCl＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 解析　乙池C电极上通入氢气，为原电池的负极，电解质溶液为氢氧化钠溶液，故电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，A错误；原电池中阳离子向正极移动，即钠离子通过钠离子交换膜向D电极移动，B错误；甲池中每生成2 mol H2，转移4 mol电子，乙池中便会消耗标准状况下22．4 L O2，题中未说明标准状况，C错误；甲池为电解氯化钠溶液，电解方程式为2NaCl＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，D正确。 11．(2023·广东省六校联考)对氨基苯酚(，俗称PAP)是一种重要的精细化工中间体，工业上常采用电解硝基苯的方法制取，其装置原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．电源a为负极 B．电极c上发生的电极反应为 C．离子交换膜最好用质子交换膜 D．当生成1 mol时，右侧生成的CO2在标准状况下体积为44．8 L 解析　电极d上CH3COO－转化为CO2，碳元素化合价升高，则d为阳极，c为阴极，a为负极，A正确；NH4Cl溶液显酸性，c电极上发生的电极反应为，B正确；电解池中左侧消耗H＋，右侧产生H＋，故离子交换膜选用质子交换膜，C正确；d电极的反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===7H＋＋2CO2↑，当生成1 mol时转移4 mol e－，右侧生成的CO2在标准状况下体积为22．4 L，D错误。 2N2＋6H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))4NH3＋3O2 解析　(1)①产生H2的反应中氢元素化合价降低，发生还原反应，则在阴极上生成氢气，生成氢气的电极为铂电极；通电一段时间后，阳离子向阴极移动，则溶液中向铂电极迁移的离子为H＋。②石墨电极为阳极，发生氧化反应。 (2)电催化氮气还原合成氨装置为电解池，电解池左边通N2转变成NH3，发生还原反应，则a为阴极，a极接电源的负极，阴极的电极反应式为N2＋6e－＋6H＋===2NH3，b极接电源的正极为阳极，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，总反应方程式为2N2＋6H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))4NH3＋3O2。 $$