第四章 化学反应与电能（单元测试）-【上好课】2024-2025学年高二化学同步精品课堂（人教版2019选择性必修1）

第四章 化学反应与电能 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 第Ⅰ卷（选择题 共45分） 1、 选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．（24-25高二上·山东济南·阶段检测）下列我国科技成果所涉及物质的应用中，具体操作或过程不涉及氧化还原反应的是 A．利用氢氧燃料电池为“奋斗者”号控制系统提供电能 B．利用模拟月壤研究从钛铁矿中提取铁 C．利用阳光将废二氧化碳转化为甲醇等有用物质 D．氘、氚用作“人造太阳”的核聚变燃料 2．（24-25高二上·福建泉州·阶段检测）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图甲：锂电池放电时，电解质中向锂电极迁移 B．图乙：负极的电极反应式为 C．图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．图丁：电池放电过程中，稀硫酸的浓度不变 3．（24-25高二上·湖南·阶段检测）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下，该电池以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 A．电子由a极经导线流向b极 B．b极的电势比a极的高 C．b极电极反应式： D．溶液中每增加1mol阴离子，消耗锌的质量是65g 4．（24-25高二上·山东枣庄·阶段检测）下列有关电化学的装置与阐述正确的是 A．图A是新型可充电双离子电池，充电时阴极区溶液增大 B．图B是模仿氯碱工业验证溶液（含酚酞）的电解产物 C．图C是阴极电保护法保护铁管道 D．图D是工业上常采用电解熔融金属氯化物来冶炼活泼金属单质（如钠、镁、铝等） 5．（24-25高二上·福建福州·阶段检测）氨可用于燃料电池，易液化，运输储存方便，安全性能更高。新型燃料电池的装置如图所示，电池工作时总反应为，下列说法正确的是 A．电解溶液制钠 B．电解熔融制汞 C．向电极b方向迁移 D．当消耗时，电路中转移电子 6．（24-25高二上·河南·阶段检测）高能LiFePO4电池，多应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜，主要作用是在反应过程中只让Li＋通过。结构如图所示。 放电时的总反应为：(1-x)LiFePO4＋xFePO4+LixCn=LiFePO4＋nC。下列说法错误的是 A．放电时，正极电极反应式：xFePO4＋xLi＋＋xe-=xLiFePO4 B．放电时，电子由负极经导线、用电器、导线到正极 C．充电时，负极电极反应式：xLi＋＋xe-＋nC=LixCn D．充电时，Li＋向右移动，若转移1mole-，石墨电极将增重7x克 7．（24-25高二上·北京·阶段检测）某学习小组查阅资料知氧化性：，设计了双液原电池，结构如下图所示。盐桥中装有琼脂与饱和溶液。下列说法正确的是 A．溶液A为溶液 B．乙烧杯中的电极反应式为 C．外电路的电流方向为从a到b D．电池工作时，盐桥中的移向乙烧杯 8．（24-25高二上·北京·阶段检测）烧杯A中盛放的溶液，烧杯B中盛放的溶液（两种溶液均足量），组成的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．经过一段时间，B烧杯中溶液的质量减小 B．将B中右侧石墨改为铜电极，电极上发生的反应不变 C．当A烧杯中产生0.1mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1mol D．A装置中石墨电极有气泡产生但石墨电极不参与反应 9．（24-25高二上·河北邯郸·阶段检测）如下图为甲醇燃料电池的工作原理示意图，下列有关说法不正确的是 A．该燃料电池工作过程中电子从a极通过负载流向b极 B．该燃料电池工作时电路中通过1mol电子时，标况下消耗的的体积为5.6L C．Pt(a)电极的反应式为 D．该燃料电池工作时由b极室向a极室移动 10．（24-25高二上·河南南阳·阶段检测）按如图装置进行探究实验，关闭K后，反应开始。下列说法不正确的是 A．石墨电极B上发生氧化反应 B．U形管中M代表阳离子交换膜 C．a处紫色石蕊溶液变红 D．b中溶液变为橙黄色，说明非金属性：Cl>Br 11．（24-25高二上·北京·阶段检测）2021年10月，我国神舟十三号载人飞船成功进入太空，其电力系统主要由太阳能电池和储能电池构成。据悉，储能电池采用“镍镉蓄电池组”，电池总反应：。下列说法不正确的是 A．当飞船进入光照区时，太阳能电池可为镍镉电池充电 B．镍镉电池放电时负极反应式： C．镍镉电池充电时阳极反应式： D．镍镉电池充电时电解质溶液中的变大 12．（24-25高二上·安徽阜阳·阶段检测）为探究金属的腐蚀情况，某同学将锌片和铜片置于浸有饱和食盐水和酚酞的滤纸上，并组成如图所示的装置。下列判断不正确的是 A．右边铜片上有气泡冒出 B．可观察到区域②变蓝 C．最先观察到变红的区域是① D．右边锌片质量减轻 13．（23-24高二上·全国·随堂练习）2022北京冬奥会赛区内使用氢燃料清洁能源车辆，这种车辆利用原电池原理提供清洁电能，某氢氧燃料电池工作原理如图所示。下列说法正确的是    A．电极a为电池的正极 B．电池工作过程中，向负极迁移 C．电极b表面反应为 D．氢氧燃料电池中正极消耗(标准状况)气体时，电路中通过的电子数目为2NA 14．（24-25高二上·北京·阶段检测）某同学利用如下图所示装置制作简单的燃料电池，电解液中事先加有指示剂，此时溶液呈红色(指示剂变色的范围是6.8-8.0，酸性溶液中呈红色，碱性溶液中呈黄色)，下列说法中，不正确的是 A．该装置通过调节、可以实现化学能和电能的相互转化 B．闭合时，石墨极附近溶液逐渐变黄 C．断开，闭合，石墨极上的电极反应式为 D．闭合，电路中每转移，电极理论上产生的气体在标准状况下的体积为 15．（24-25高二上·河南郑州·阶段检测）利用光能源可以将CO2转化为重要的化工原料C2H4(电解质溶液为稀硫酸)，同时可为制备次磷酸(H3PO2)提供电能，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．Y极为阴极 B．标准状况下，当Z极产生11.2 L O2时，可生成H3PO2的数目为NA C．a、b、d为阳离子交换膜，c为阴离子交换膜 D．W极的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e-=C2H4＋4H2O 第II卷（非选择题 共55分） 2、 非选择题：本题共4小题，共55分。 16．（13分）（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）电化学在解决环境问题中有着广泛的应用。 (1)工业上，在强碱性条件下用电解法除去废水中的，装置如下图所示，依次发生的反应有： a． b． c． ①a为电源 极，通电过程中溶液pH不断 （填“增大”“减小”或“不变”）。 ②除去，外电路中至少需要转移 mol电子。 ③为了使电解池连续工作，需要不断补充 。（写化学式） (2)利用如下图所示装置（电极均为惰性电极）可吸收，并用阴极排出的溶液吸收来解决环境污染问题。 ①电解时，通过阳离子交换膜的移动方向是 （填“向左”或“向右”）。 ②阴极的电极反应式为： 。 (3)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。 ②放电的电极反应式为 。 (4)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还原酸性水体中的的反应原理如图所示。这种方法可以高效地处理水体中的硝酸盐，“高效”的原因为 ，正极反应式 。 17．（14分）（24-25高二上·福建莆田·阶段检测）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。 请回答下列问题： (1)甲池为 (填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为 。 (2)乙池中总反应式为 。通电一段时间后，若使乙池恢复到通电前的状态(浓度一样)，则可向其中加入适量的 (填化学式)物质。 (3)当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积为 mL(标准状况下)，丙池中 极析出 铜。 (4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲池中溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”，下同)；丙池中溶液的pH将 。 (5)若在丙池中使铁件表面镀上铜，则C电极应改为 作电极(填电极的材料)。电镀前与电镀后相比：丙中溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 18．（12分）（24-25高二上·河南南阳·阶段检测）氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过。已知：空气(除去CO2)中氧气的体积分数约为21%。 (1)电解池A在通电条件下反应的离子反应方程式为 。 (2)把X通入H2S溶液中，发生反应的离子方程式为 。 (3)电解池A中，阳离子交换膜的作用除了只允许阳离子通过外，还有：① ；② 。 (4)Y所含元素与氧元素构成原子个数比为1：1的化合物，该化合物能使酸性高锰酸钾溶液褪色，原因是 (离子方程式)。 (5)分析图可知：氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为 。 (6)标准状况下，若生成，则理论上消耗 L空气(结果保留一位小数)。 19．（16分）（24-25高二上·北京·阶段检测）完成下列小题 (1)利用CO、、铂电极和KOH溶液构成燃料电池，写出负极的电极反应 。 (2)熔融碳酸盐燃料电池原理如下图所示，写出电极B上的反应式 。 (3)下图装置通电一段时间后，向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到右侧石墨电极附近首先变红。 ①甲烧杯中电解反应的总化学方程式为： 。 ②乙烧杯中电解反应的总离子方程式为： ，停止通电，假设要使乙烧杯中电解质溶液恢复到电解前状态，可加入 (填化学式)。 ③停止电解，取出电极，洗涤、干燥、称量、电极增重，甲烧杯中产生的气体(忽略气体溶解)标准状况下总体积为 mL。(Cu的相对原子质量为64) (4)常温常压下电解法合成氨的原理如下图所示： ①阴极生成氨的电极反应式为 。 ②阳极氧化产物只有。电解时实际生成的的总量远远小于由理论计算所得的量，结合电极反应式解释原因： 。 (5)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，下图为工作示意图。通过控制开关连接或，可交替得到和。 ①制时，连接 ，产生的电极反应式是 。 ②改变开关连接方式，可得。 ③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用： 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第四章 化学反应与电能 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 第Ⅰ卷（选择题 共45分） 1、 选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．（24-25高二上·山东济南·阶段检测）下列我国科技成果所涉及物质的应用中，具体操作或过程不涉及氧化还原反应的是 A．利用氢氧燃料电池为“奋斗者”号控制系统提供电能 B．利用模拟月壤研究从钛铁矿中提取铁 C．利用阳光将废二氧化碳转化为甲醇等有用物质 D．氘、氚用作“人造太阳”的核聚变燃料 【答案】D 【详解】A．利用氢氧燃料电池为“奋斗者”号控制系统提供电能，属于原电池原理，属于化学变化，A错误； B．利用模拟月壤研究从钛铁矿中提取铁是将铁元素从化合物转变为单质的过程，属于化学变化，B错误； C．利用阳光将废二氧化碳转化为甲醇等有用物质的过程中产生新物质，属于化学变化，C错误； D．氘和氚用作“人造太阳”的核聚变燃料，核聚变是氘和氚的原子核内的变化，不产生新的化学元素‌，不是化学变化，D正确； 故答案为：D。 2．（24-25高二上·福建泉州·阶段检测）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图甲：锂电池放电时，电解质中向锂电极迁移 B．图乙：负极的电极反应式为 C．图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．图丁：电池放电过程中，稀硫酸的浓度不变 【答案】C 【详解】A．原电池中阳离子向正极迁移，甲为锂电池，负极为锂，Li+向正极多孔碳材料迁移，故A错误； B．乙为纽扣电池，正极为Ag2O得电子发生还原反应，反应式为，负极为活泼金属锌单质，故B错误； C．丙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被溶解，导致锌筒变薄，故C正确； D．丁为铅蓄电池，放电时的总反应为，使用一段时间后，硫酸溶液的浓度降低，故D错误； 故答案为C。 3．（24-25高二上·湖南·阶段检测）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下，该电池以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 A．电子由a极经导线流向b极 B．b极的电势比a极的高 C．b极电极反应式： D．溶液中每增加1mol阴离子，消耗锌的质量是65g 【答案】D 【分析】根据电池示意图可知，a极上Zn被氧化为Zn2+，则a极作负极，b极作正极，据此解答。 【详解】A．a极作负极，b极作正极，电子由a极(负极)经导线流向b极(正极)，A正确； B．a极作负极，b极作正极，正极电势高于负极电势，即b极的电势比a极的高，B正确； C．b极作正极，被还原为I−，则b极电极反应式为：，C正确； D．总反应式为：，即溶液中每增加1mol阴离子转移1mol电子，则消耗锌0.5mol，其质量为32.5g，D错误； 故选D。 4．（24-25高二上·山东枣庄·阶段检测）下列有关电化学的装置与阐述正确的是 A．图A是新型可充电双离子电池，充电时阴极区溶液增大 B．图B是模仿氯碱工业验证溶液（含酚酞）的电解产物 C．图C是阴极电保护法保护铁管道 D．图D是工业上常采用电解熔融金属氯化物来冶炼活泼金属单质（如钠、镁、铝等） 【答案】A 【详解】A．根据图象信息可知，放电时，Zn失电子，与氢氧根离子反应生成[Zn(OH)4]2-，作负极，充电时，原负极接电源负极作阴极，对应阴极区[Zn(OH)4]2-得电子生成Zn和OH-，pH增大，A正确； B．该装置目的为用碘化钾淀粉溶液检验生成的氯气，用小试管收集并检验生成的氢气，左侧电极附近溶液变红检验生成的氢氧化钠，因此左侧铁棒应作阴极，右侧电极作阳极，电流方向：阳极→阴极，图示装置电子方向有误，B错误； C．形成电解池，铁管道连接电源正极做阳极，铁失电子铁管道被腐蚀，C错误； D．氯化铝为共价化合物，熔融态不导电，电解熔融的氯化铝无法冶炼铝，工业电解熔融的氧化铝制取铝，D错误； 故选：A。 5．（24-25高二上·福建福州·阶段检测）氨可用于燃料电池，易液化，运输储存方便，安全性能更高。新型燃料电池的装置如图所示，电池工作时总反应为，下列说法正确的是 A．电解溶液制钠 B．电解熔融制汞 C．向电极b方向迁移 D．当消耗时，电路中转移电子 【答案】C 【分析】由电池总反应可知，氧气得到电子发生还原反应，a为正极；氨气失去电子生成氮气发生氧化反应，b为负极。据此分析作答。 【详解】A．电解溶液不能制得单质钠，应该电解熔融状态下的氯化钠才可以制得单质钠，A错误； B．制单质汞，可以直接加热分解，方程式为：，B错误； C．因为b为负极，根据原电池离子移动规律，阴离子往负极移动，C正确； D．没有明确是否为标准状况，所以无法计算氧气的物质的量，D错误； 故选C。 6．（24-25高二上·河南·阶段检测）高能LiFePO4电池，多应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜，主要作用是在反应过程中只让Li＋通过。结构如图所示。 放电时的总反应为：(1-x)LiFePO4＋xFePO4+LixCn=LiFePO4＋nC。下列说法错误的是 A．放电时，正极电极反应式：xFePO4＋xLi＋＋xe-=xLiFePO4 B．放电时，电子由负极经导线、用电器、导线到正极 C．充电时，负极电极反应式：xLi＋＋xe-＋nC=LixCn D．充电时，Li＋向右移动，若转移1mole-，石墨电极将增重7x克 【答案】D 【分析】放电时的总反应为(1-x)LiFePO4＋xFePO4+LixCn=LiFePO4＋nC，负极发生氧化反应为，正极发生还原反应为，锂离子由负极向正极移动。充电时原负极发生还原反应为电解池阴极，原正极发生氧化反应为电解池阳极。 【详解】A．由分析可知放电时正极发生还原反应，电极方程式为，A正确； B．放电时，负极失电子发生氧化反应、正极得电子发生还原反应，因此电子由负极经导线、用电器、导线到正极，B正确； C．负极电极在充电时为电解池阴极发生还原反应，电极方程式为xLi＋＋xe-＋nC=LixCn，C正确； D．充电时，Li+向阴极移动，据分析右侧为阴极，因此Li+向右移动，阴极发生xLi＋＋xe-＋nC=LixCn，根据得失电子守恒可知1mole-~1molLi+，因此转移1mole-，石墨电极将增重7克，D错误； 故选D。 7．（24-25高二上·北京·阶段检测）某学习小组查阅资料知氧化性：，设计了双液原电池，结构如下图所示。盐桥中装有琼脂与饱和溶液。下列说法正确的是 A．溶液A为溶液 B．乙烧杯中的电极反应式为 C．外电路的电流方向为从a到b D．电池工作时，盐桥中的移向乙烧杯 【答案】B 【分析】根据题意可知，氧化性＞Fe3+，则在原电池反应中，乙烧杯中含有高锰酸钾，因此在b电极得电子，b电极为正极，则溶液A含有Fe2+，Fe2+在a电极失电子，a电极为负极，据此作答。 【详解】A．由分析可知，Fe2+在a电极失电子，则溶液A含有Fe2+，故A错误； B．乙烧杯中(b电极)发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应式为，故B正确； C．根据分析可知，a电极为负极，b电极为正极，电流由正极沿导线流入负极，则电流从b经过外电路流向a，故C错误； D．电池工作时，乙池消耗、H+，阳离子消耗更多，则盐桥中K+移向乙池，甲池Fe2+失电子生成Fe3+，正电荷数增多，则盐桥中的移向甲烧杯，故D错误； 故答案选B。 8．（24-25高二上·北京·阶段检测）烧杯A中盛放的溶液，烧杯B中盛放的溶液（两种溶液均足量），组成的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．经过一段时间，B烧杯中溶液的质量减小 B．将B中右侧石墨改为铜电极，电极上发生的反应不变 C．当A烧杯中产生0.1mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1mol D．A装置中石墨电极有气泡产生但石墨电极不参与反应 【答案】B 【分析】烧杯A中有自发进行的氧化还原反应：Fe+2H+=Fe2++H2，所以A为原电池，且Fe为负极，石墨为正极，烧杯B为电解池，左侧C棒与原电池负极相连为阴极，右侧石墨棒与原电池正极相连为阳极。 【详解】A．根据分析可知烧杯B为电解池，阳极上Cl-放电生成Cl2，阴极Cu2+放电生成Cu单质，B烧杯中溶液的质量减小，A正确； B．将右侧石墨电极换成Cu电极后，Cu为活性电极，在阳极会发生氧化反应，其电极方程式变为Cu-2e-=Cu2+，B错误； C．烧杯A中产生0.1mol氢气时，转移0.2mol电子，B烧杯阳极上发生2Cl-2e-=Cl2，阴极不产生气体，所以也产生0.1mol气体，C正确； D．烧杯A中C棒为正极，电极反应为2H++2e-= H2，所以石墨电极有气泡产生但石墨电极不参与反应，D正确； 综上所述，答案为B。 9．（24-25高二上·河北邯郸·阶段检测）如下图为甲醇燃料电池的工作原理示意图，下列有关说法不正确的是 A．该燃料电池工作过程中电子从a极通过负载流向b极 B．该燃料电池工作时电路中通过1mol电子时，标况下消耗的的体积为5.6L C．Pt(a)电极的反应式为 D．该燃料电池工作时由b极室向a极室移动 【答案】D 【分析】在甲醇燃料电池中，燃料甲醇失电子发生氧化反应生成二氧化碳，a是负极；氧气得电子发生还原反应生成水，b是正极。 【详解】A．a是负极、b是正极，工作过程中电子从a极通过负载流向b极，故A正确 B．根据，该燃料电池工作时电路中通过1mol电子时，消耗0.25mol氧气，则标况下消耗的体积为5.6L，故B正确； C．甲醇在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳，则电极的反应式为，故C正确； D．a是负极、b是正极，该燃料电池工作时由a极室向b极室移动，故D错误； 答案选D。 10．（24-25高二上·河南南阳·阶段检测）按如图装置进行探究实验，关闭K后，反应开始。下列说法不正确的是 A．石墨电极B上发生氧化反应 B．U形管中M代表阳离子交换膜 C．a处紫色石蕊溶液变红 D．b中溶液变为橙黄色，说明非金属性：Cl>Br 【答案】C 【分析】分析装置可知，利用高锰酸钾与浓盐酸反应2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，设计原电池，右侧盐酸溶液中Cl-被氧化成单质氯气，而左侧被还原成Mn2+，产生的氯气向右移动经紫色石蕊溶液，氧化溴化钠产生单质溴比较非金属性，再经碱石灰吸收防止污染环境，据此分析回答问题。 【详解】A．结合分析可知，右侧盐酸溶液中Cl-被氧化成单质氯气，作为原电池负极，即石墨电极B上发生氧化反应，故A正确； B．由于左侧反应方程式为8H+++5e-=Mn2++4H2O，故氢离子需往左侧移动，M代表阳离子交换膜，故B正确； C．氯气与a处的紫色石蕊溶液作用，紫色石蕊溶液先变红，后褪色，故C错误； D．b中溶液变为橙黄色，说明溴单质产生，对应非金属性：Cl＞Br，故D正确； 答案选C。 11．（24-25高二上·北京·阶段检测）2021年10月，我国神舟十三号载人飞船成功进入太空，其电力系统主要由太阳能电池和储能电池构成。据悉，储能电池采用“镍镉蓄电池组”，电池总反应：。下列说法不正确的是 A．当飞船进入光照区时，太阳能电池可为镍镉电池充电 B．镍镉电池放电时负极反应式： C．镍镉电池充电时阳极反应式： D．镍镉电池充电时电解质溶液中的变大 【答案】D 【分析】电池总反应：，放电时Cd化合价升高失电子，故Cd为负极，电极反应式为Cd-2e-+2OH-═Cd(OH)2，NiOOH为正极，电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，充电时，Cd(OH)2为阴极反应物，电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd-2e-+2OH-，Ni(OH)2为阳极反应物，电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-═NiOOH+H2O； 【详解】A． 当飞船进入光照区时，太阳能电池可为镍镉电池充电，故A正确； B． 放电时Cd化合价升高失电子，故Cd为负极，镍镉电池放电时负极反应式：Cd-2e-+2OH-═Cd(OH)2，故B正确； C． 充电时，Ni(OH)2为阳极反应物，镍镉电池充电时阳极反应式：，故C正确； D．充电时，Cd(OH)2为阴极反应物，电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd-2e-+2OH-，Ni(OH)2为阳极反应物，电极反应式为2Ni(OH)2-2e-+2OH-═2NiOOH+2H2O；电解质溶液中的不变，故D错误； 答案选D。 12．（24-25高二上·安徽阜阳·阶段检测）为探究金属的腐蚀情况，某同学将锌片和铜片置于浸有饱和食盐水和酚酞的滤纸上，并组成如图所示的装置。下列判断不正确的是 A．右边铜片上有气泡冒出 B．可观察到区域②变蓝 C．最先观察到变红的区域是① D．右边锌片质量减轻 【答案】A 【分析】左侧为电解池，铜为阳极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，锌为阴极，水放电生成氢气和氢氧根，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，右侧是原电池，锌为负极，电极反应式为：2Zn-4e-= 2Zn2+，铜为正极，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-。 【详解】A．右侧铜为正极，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，无气泡产生，故A错误； B．区域②为阳极，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，Cu2+与OH-反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀，故B项正确； C．区域①为电解池阴极，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，区域①为电解原理的腐蚀，反应速率大于原电池，故C正确； D．右侧锌为负极，参加反应，质量变轻，故D正确； 综上所述，不正确的是A项。 13．（23-24高二上·全国·随堂练习）2022北京冬奥会赛区内使用氢燃料清洁能源车辆，这种车辆利用原电池原理提供清洁电能，某氢氧燃料电池工作原理如图所示。下列说法正确的是    A．电极a为电池的正极 B．电池工作过程中，向负极迁移 C．电极b表面反应为 D．氢氧燃料电池中正极消耗(标准状况)气体时，电路中通过的电子数目为2NA 【答案】C 【分析】由图可知，电极a为负极，电极反应式为H2−2e−＋2OH−=2H2O，电极b为正极，电极反应式为O2＋4e−＋2H2O=4OH−，据此作答。 【详解】A．电极a上氢元素失电子价态升高，故电极a为负极，故A错误； B．原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，K+移向正极，故B错误； C．由分析可知，电极b为正极，电极反应式为O2＋4e−＋2H2O=4OH−，故C正确； D．标准状况下22.4L气体的物质的量为1mol，结合选项C分析可知，正极消耗1mol氧气，电路中通过的电子数目为4NA，故D错误； 故选C。 14．（24-25高二上·北京·阶段检测）某同学利用如下图所示装置制作简单的燃料电池，电解液中事先加有指示剂，此时溶液呈红色(指示剂变色的范围是6.8-8.0，酸性溶液中呈红色，碱性溶液中呈黄色)，下列说法中，不正确的是 A．该装置通过调节、可以实现化学能和电能的相互转化 B．闭合时，石墨极附近溶液逐渐变黄 C．断开，闭合，石墨极上的电极反应式为 D．闭合，电路中每转移，电极理论上产生的气体在标准状况下的体积为 【答案】C 【分析】闭合K1，断开K2时，为电解池装置，电解硫酸钾时，石墨a连接电源的正极，作为阳极，阳极产生氧气，石墨b连接电源的负极，作为阴极，阴极产生氢气，断开K1时，闭合K2，为原电池装置，电解时产生氢气在石墨b电极参与反应，因此石墨b电极为正极，电解时产生的氧气在石墨a电极参与反应，因此石墨a电极为正极，据此作答。 【详解】A．根据分析可知，通过调节K1、K2可以实现装置为电解池和原电池的转化，即可实现化学能和电能的相互转化，故A正确； B．闭合K1，电极a为阳极，发生氧化反应，电极反应式为：，电极b为阴极，发生还原反应，电极反应式为：，可知b电极负极逐渐变黄，故B正确； C．根据分析可知，电解时，电极b产生的是氢气，当断开，闭合，此时为原电池装置，电极b为负极，氢气参与反应，该电极负极为碱性，因此电极反应式为：，故C错误； D．闭合K1，该装置为电解池装置，电路中每转移4 mol电子，电极a为阳极，发生氧化反应，电极反应式为：，则理论上产生1molO2，在标准状况下的体积为22.4 L，故D正确； 故答案选C。 15．（24-25高二上·河南郑州·阶段检测）利用光能源可以将CO2转化为重要的化工原料C2H4(电解质溶液为稀硫酸)，同时可为制备次磷酸(H3PO2)提供电能，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．Y极为阴极 B．标准状况下，当Z极产生11.2 L O2时，可生成H3PO2的数目为NA C．a、b、d为阳离子交换膜，c为阴离子交换膜 D．W极的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e-=C2H4＋4H2O 【答案】B 【分析】左侧为原电池，右侧为电解池；左侧Z极上发生氧化反应2H2O-4e-=O2+4H+是原电池负极，W极上发生还原反应2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O是原电池正极，电解质溶液中H+由左到右穿过a膜；右侧Y极连接原电池负极(Z极)，是电解池阴极，发生还原反应2H2O+2e-=H2+2OH-，X极连接原电池正极(W极)，是电解池阳极，发生氧化反应2H2O-4e-=O2+4H+，原料室中Na+通过d膜进入N室保证电荷守恒，通过c膜进入产品室，M室中生成的H+通过b膜进入产品室，H+与按个数比1﹕1生成H3PO2。 【详解】A．右侧Y极连接原电池负极（Z极），是电解池阴极，故A正确； B．Z极上的电极反应为：2H2O-4e-=O2+4H+，标准状况下，11.2LO2物质的量是0.5mol，转移电子2mol，则X极上反应也应失去电子2mol，生成2molH+，最终生成2molH3PO2，其数目为2NA，故B错误； C．由于电解过程中电解质溶液中H+由左到右穿过a膜，原料室中Na+通过d膜进入N室保证电荷守恒，通过c膜进入产品室，M室中生成的H+通过b膜进入产品室，则a、b、d膜均过阳离子，c膜过阴离子，故C正确； D．W极为原电池的正极，其电极反应式为：2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O，故D正确； 故选：B。 第II卷（非选择题 共55分） 2、 非选择题：本题共4小题，共55分。 16．（13分）（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）电化学在解决环境问题中有着广泛的应用。 (1)工业上，在强碱性条件下用电解法除去废水中的，装置如下图所示，依次发生的反应有： a． b． c． ①a为电源 极，通电过程中溶液pH不断 （填“增大”“减小”或“不变”）。 ②除去，外电路中至少需要转移 mol电子。 ③为了使电解池连续工作，需要不断补充 。（写化学式） (2)利用如下图所示装置（电极均为惰性电极）可吸收，并用阴极排出的溶液吸收来解决环境污染问题。 ①电解时，通过阳离子交换膜的移动方向是 （填“向左”或“向右”）。 ②阴极的电极反应式为： 。 (3)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。 ②放电的电极反应式为 。 (4)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还原酸性水体中的的反应原理如图所示。这种方法可以高效地处理水体中的硝酸盐，“高效”的原因为 ，正极反应式 。 【答案】(1) 正极 减小 5 (2) 向右 (3) 负极 (4) 铁和四氧化三铁形成微小原电池加速反应 【分析】(2) 依据图示可知，二氧化硫被氧化为硫酸根，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极区发生反应SO2-2e-+2H2O=+4H+，阳极与电源的正极a相连，b为电源负极，阴极的电极反应式为：2+2H++2e-=+2H2O，阳离子交换膜只允许阳离子通过，电解时，阳离子移向阴极； 【详解】（1）①电解法除去废水中的CN-，CN-、Cl-在阳极失去电子，若用铁做阳极，铁失电子生成亚铁离子，则只能用石墨作阳极，因此a为电源正极，铁电极为阴极；通电过程中根据3Cl2+2CNO-+8OH-=N2+6Cl-+2+4H2O，生成3mol氯气转移6mol电子，生成2molCNO-转移4mol电子，共消耗12mol氢氧根离子，而阴极消耗10mol电子生成10mol氢氧根离子，整个反应过程不断消耗氢氧根离子，因此溶液pH不断减小； ②根据CN--2e-+2OH-=CNO-+H2O，除去1mol CN-，会转移2mol电子变为CNO-，根据3Cl2+2CNO-+8OH-=N2+6Cl-+2+4H2O，则需要1.5mol氯气，转移3mol电子，因此外电路中至少需要转移5mol电子； ③由于反应中要消耗氢氧根离子，因此为了使电解池连续工作，需要不断补充NaOH； （2）①阳离子交换膜只允许阳离子通过，电解时，阳离子移向阴极，b为阴极，所以H+通过阳离子交换膜向右移动； ②b为电源负极，阴极的电极反应式为：； （3）①根据图中信息，该电解池溶液中钠离子向阴极即左边移动，因此图中a极要连接电源的负极； ②右边为阳极，失去电子和水结合生成硫酸根和氢离子，因此电极反应式为-2e-+H2O=+2H+； （4）①形成原电池装置可加快反应速率，这种方法可以高效地处理水体中的硝酸盐，“高效”的原因为铁和四氧化三铁形成微小原电池加速反应； ②硝酸根中氮化合价降低，变为铵根，则正极的电极反应式是。 17．（14分）（24-25高二上·福建莆田·阶段检测）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。 请回答下列问题： (1)甲池为 (填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为 。 (2)乙池中总反应式为 。通电一段时间后，若使乙池恢复到通电前的状态(浓度一样)，则可向其中加入适量的 (填化学式)物质。 (3)当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积为 mL(标准状况下)，丙池中 极析出 铜。 (4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲池中溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”，下同)；丙池中溶液的pH将 。 (5)若在丙池中使铁件表面镀上铜，则C电极应改为 作电极(填电极的材料)。电镀前与电镀后相比：丙中溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】(1) 原电池 CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O (2) 4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑ Ag2O或Ag2CO3 (3) 280 D 1.6 (4) 减小 增大 (5) Cu或铜 不变 【分析】由题干图示信息可知，甲池为甲醇燃料电池，通O2的一极为正极，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，通甲醇的一极为负极，电极反应为：CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O；乙池为电解池，石墨电极A为阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，Ag电极B为阴极，电极反应为：Ag++e-=Ag；丙池为电解池，电极C为阳极，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，电极D为阴极，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，据此分析解题。 【详解】（1）由分析可知，甲池为原电池，通入CH3OH电极为负极，该电极的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O，故答案为：原电池；CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O； （2）由分析可知，乙池为电解池，石墨电极A为阳极，电极反应为：H2O-4e-=4H++O2↑，Ag电极B为阴极，电极反应为：Ag++e-=Ag，故乙池中总反应式为：4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑，由此可知电解中从溶液中析出4molAg的同时析出1molO2，故通电一段时间后，若使乙池恢复到通电前的状态(浓度一样)，则可向其中加入适量的Ag2O或Ag2CO3等物质，故答案为：4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑；Ag2O或Ag2CO3； （3）由分析可知，乙池中Ag电极B为阴极，电极反应为：Ag++e-=Ag，则当乙池中B极质量增加5.40g时，电路上通过的电子的物质的量为：=0.05mol，而甲池为甲醇燃料电池，通O2的一极为正极，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，根据电子守恒可知，甲池中理论上消耗O2的在标准状况下的体积为=280mL，丙池为电解池，电极C为阳极，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，电极D为阴极，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，丙池中D极析出=1.6铜，故答案为：280；D；1.6； （4）由分析可知，甲池为甲醇燃料电池，通O2的一极为正极，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，通甲醇的一极为负极，电极反应为：CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O，则甲池总反应为：2CH3OH+3O2+4OH-=2+6H2O，电键闭合一段时间后，甲池中溶液的pH将减小；若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，则丙池的电解反应式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，故丙池中溶液的pH将增大；故答案为：减小；增大； （5）由分析可知，丙池中C电极为阳极，D电极为阴极，故若在丙池中使铁件表面镀上铜，则C电极应改为Cu作电极，则此时阳极电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu，根据电子守恒可知，电镀前与电镀后相比，丙中溶液CuCl2浓度不变，故溶液的pH将不变，故答案为：Cu；不变。 18．（12分）（24-25高二上·河南南阳·阶段检测）氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过。已知：空气(除去CO2)中氧气的体积分数约为21%。 (1)电解池A在通电条件下反应的离子反应方程式为 。 (2)把X通入H2S溶液中，发生反应的离子方程式为 。 (3)电解池A中，阳离子交换膜的作用除了只允许阳离子通过外，还有：① ；② 。 (4)Y所含元素与氧元素构成原子个数比为1：1的化合物，该化合物能使酸性高锰酸钾溶液褪色，原因是 (离子方程式)。 (5)分析图可知：氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为 。 (6)标准状况下，若生成，则理论上消耗 L空气(结果保留一位小数)。 【答案】(1) (2)Cl2+H2S=S+2H++2Cl- (3) 阻止氢氧根离子进入阳极室与氯气发生副反应 阻止阳极产生的氯气与阴极产生的氢气混合发生爆炸 (4) (5) b%＞a%＞c%； (6)53.3 【分析】B是燃料电池，右侧通空气的为正极，左侧为负极，则Y为H2，因此电解池的右侧为阴极，左侧为阳极； 【详解】（1）氯碱工业电解饱和食盐水的离子方程式为：； （2）X为Cl2，通入H2S溶液中，发生反应的离子方程式为Cl2+H2S=S+2H++2Cl-， （3）电解池中，阳离子交换膜的作用除了只允许正离子通过外，还有①阻止氢氧根离子进入阳极室与氯气发生副反应；②阻止阳极产生的氯气与阴极产生的氢气混合发生爆炸； （4）H2所含元素即H与氧元素构成原子个数比为1：1的化合物为H2O2，与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式为：； （5）燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH-，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即a%小于b%，电解池中负右侧是阴极，水中的氢离子得到电子变为H2，溶液中产生氢氧根，钠离子从左侧移向右侧，使NaOH浓度增大，所以a%＞c%，故 b%＞a%＞c%； （6）标准状况下，若生成，则电路中转移的电子为2mol，则燃料电池消耗的氧气为11.2L，需要的空气体积为53.3L。 19．（16分）（24-25高二上·北京·阶段检测）完成下列小题 (1)利用CO、、铂电极和KOH溶液构成燃料电池，写出负极的电极反应 。 (2)熔融碳酸盐燃料电池原理如下图所示，写出电极B上的反应式 。 (3)下图装置通电一段时间后，向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到右侧石墨电极附近首先变红。 ①甲烧杯中电解反应的总化学方程式为： 。 ②乙烧杯中电解反应的总离子方程式为： ，停止通电，假设要使乙烧杯中电解质溶液恢复到电解前状态，可加入 (填化学式)。 ③停止电解，取出电极，洗涤、干燥、称量、电极增重，甲烧杯中产生的气体(忽略气体溶解)标准状况下总体积为 mL。(Cu的相对原子质量为64) (4)常温常压下电解法合成氨的原理如下图所示： ①阴极生成氨的电极反应式为 。 ②阳极氧化产物只有。电解时实际生成的的总量远远小于由理论计算所得的量，结合电极反应式解释原因： 。 (5)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，下图为工作示意图。通过控制开关连接或，可交替得到和。 ①制时，连接 ，产生的电极反应式是 。 ②改变开关连接方式，可得。 ③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用： 。 【答案】(1) (2) (3) CuO或CuCO3 112 (4) 阴极除了得电子生成外，还可能生成、，发生，电极反应 (5) K1 2H2O+2e-=H2↑+2OH- ①中电极3发生Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O，制氢气时消耗电极1产生的OH-，②中电极3发生NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，制氧气时补充电极2消耗的OH- 【详解】（1）通入CO的电极为负极，电极反应式是。 （2）熔融碳酸盐为离子导体的新型燃料电池，燃料(CO、H2)作负极，氧化剂(O2)作正极，则电极A为负极，电极B为正极，则B电极是氧气得到电子和二氧化碳变为碳酸根，其电极反应式为：。 （3）①反应一段时间后，停止通电，向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到右侧石墨电极附近首先变红，说明在右侧石墨电极上生成OH-离子，电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，发生还原反应，为电解池的阴极，则左侧石墨电极为阳极，连接电源的正极，即M端为正极，N端为负极，阳极反应为，因此甲烧杯中电解反应的总化学方程式为：； ②乙烧杯电解硫酸铜溶液，根据上述分析可知，左侧的石墨为阳极，电极反应为4OH--4e-=O2↑+H2O，Cu为阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu，电解的总反应为； 在电解过程中，铜和氧气从体系中逸出，溶液为硫酸，故加入CuO或CuCO3使电解质复原； ③取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.32g，则生成Cu的物质的量为，转移的电子的物质的量为0.005mol×2=0.01mol，甲烧杯产生气体的电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，根据电子守恒可知n(H2)=0.005mol，标准状况下的体积为0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL。 （4）阴极是与电源负极相连的电极，从图中可看出是放电生成氨气，电极反应为；电解时实际生成的的总量远远小于由理论计算所得的量，原因是电解时阴极除了得电子生成外，还可能生成、，还可能发生，电极反应。 （5）①制H2时，水电离出的H+在阴极得电子生成H2，则应连接K1。产生H2的电极方程式是2H2O+2e-=H2↑+2OH-。 ③连接K1时，电极3中Ni(OH)2失电子生成NiOOH，连接K2时，NiOOH得电子生成Ni(OH)2，则电极3的作用：①中电极3发生Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O，制氢气时消耗电极1产生的OH-，②中电极3发生NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，制氧气时补充电极2消耗的OH-。答案为：K1；2H2O+2e-=H2↑+2OH-；①中电极3发生Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O，制氢气时消耗电极1产生的OH-，②中电极3发生NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，制氧气时补充电极2消耗的OH-。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$