第四章 化学反应与电能（章末检测卷）-【高效学习】2024-2025学年高二化学热点题型归纳与分阶培优练（人教版2019选择性必修1）

第四章 化学反应与电能（章末检测卷） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 第I卷（选择题 共48分） 一、选择题：本题共16个小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．电化学原理在生产生活中的用途十分广泛，下列说法正确的是 A．钢铁发生电化学腐蚀时，铁失去电子生成 B．铅蓄电池在放电时，正极与负极质量均增加 C．利用外加电流法保护闸门时，闸门与电源正极相连 D．氯碱工业中电解饱和食盐水，选用阴离子交换膜 【答案】B 【详解】A．钢铁发生电化学腐蚀时，铁失去电子生成Fe2+，故A错误； B．铅蓄电池在放电时，正极与负极均生成硫酸铅沉淀，质量均增加，故B正确； C．利用外加电流法保护闸门时，闸门与电源负极相连，使闸门作阴极被保护，故C错误； D．氯碱工业中电解饱和食盐水，需要选用阳离子交换膜，只允许阳离子（如Na⁺）通过，阻止阴离子（如Cl⁻、OH⁻）和气体通过，阳极室的氯离子放电生成氯气，阴极室的氢离子放电生成氢气，避免氯气和OH-反应，D错误； 故选B。 2．下列装置中能构成原电池的是 A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．酒精溶液是非电解质溶液，不能构成原电池，A不符合题意； B．有电解质溶液，有活动性不同的电极，形成闭合回路，满足原电池构成条件能构成原电池，B符合题意； C．没有闭合回路，不能构成原电池，C不符合题意； D．没有两根活泼性不同的材料作电极，不能构成原电池，D不符合题意； 答案选B。 3．某氢氧燃料电池的工作示意图如下图所示。下列说法正确的是 A．电极电势：电极a>电极b B．离子移动方向：K+→电极a C．负极上的电极反应式： D．放电过程中电解质溶液中的不断减小 【答案】C 【分析】燃料电池中，通燃料的一极为负极、通氧气的一极为正极，即电极a为负极、电极b为正极。 【详解】A．由以上分析可知，电极a是负极，电极b是正极，负极电势低于正极，A项错误； B．阳离子移向正极，则移向电极b，B项错误； C．在碱性条件下，在负极失去电子转化为，负极上的电极反应式：，C项正确； D．该电池正极的电极反应式为，结合负极的电极反应式可知基本保持不变，D项错误； 故答案为：C。 4．某新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还可以淡化海水，电池构造示意图如图所示。下列关于电池工作时的说法正确的是 A．a极发生还原反应 B．b极上电极方程式为： C．Na+通过交换膜向左室迁移 D．反应中每消耗1molCN-，转移电子数为 【答案】D 【分析】从图中可以看出，在a极，CN-转化为和N2，C元素由+2价升高到+4价，N元素由-3价升高到0价，则a极失电子发生氧化反应，为该电池的负极；b极为正极。电池工作时，海水中的阴离子通过交换膜Ⅰ向a极区移动，海水中的阳离子通过交换膜Ⅱ向b极区移动。 【详解】A．由分析可知，a极为负极，失电子发生氧化反应，A不正确； B．b极为正极，H+得电子生成H2，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，B不正确； C．a极为负极，b极为正极，电池工作时阳离子向正极移动，则Na+通过交换膜Ⅱ向右室迁移，C不正确； D．CN-转化为和N2，存在下列关系式：CN-——5e-，则反应中每消耗1molCN-，转移电子数为，D正确； 故选D。 5．下列关于电解法镀铜和粗铜精炼的叙述，错误的是 A．粗铜精炼时，用纯铜作阴极 B．镀件上电镀铜时，用铜作阳极 C．都可以用溶液作电解液 D．电解过程中浓度变化相同 【答案】D 【详解】A．粗铜精炼时，粗铜作精炼池的阳极，纯铜作阴极，故A正确； B．镀件上电镀铜时，铜作电镀池的阳极，镀件作阴极，故B正确； C．电解法镀铜和粗铜精炼时，都可以用硫酸铜溶液作电解液，故C正确； D．粗铜精炼时，粗铜作精炼池的阳极，锌、铁、铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，纯铜作阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，则电解过程中铜离子浓度减小，故D错误； 故选D。 6．为将反应的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜) A． B． C． D． 【答案】C 【分析】将反应2Al+6H+═2Al3++3H2↑的化学能转化为电能，即需要形成原电池，并且铝为负极，电解质溶液为非氧化性稀酸，据此分析判断。 【详解】A．铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝离子和氢气，与题中方程式不相符，A错误； B．铝与稀硝酸反应生成一氧化氮，与题中方程式不相符，B错误； C．铝与稀硫酸反应生成铝离子和氢气，铝为负极，铜为正极，将化学能转化为电能，C正确； D．两个电极均为铝，不能达到将化学能转化为电能的目的，D错误； 故答案选C。 7．纳米级Cu2O因具有优良催化性能而备受关注。某小组拟用电解法(光伏电池为电源)制备纳米级Cu2O，其装置如图所示。下列说法正确的是 A．a极为阴极，发生还原反应 B．铜极的电极反应式为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O C．电子由a极经离子交换膜流向b极 D．每转移1 mol电子，左室溶液质量减少40 g 【答案】B 【分析】电解法制备纳米级Cu2O，铜极发生氧化反应，铜是阳极，与阳极相连的电源电极是光伏电池的正极，即b为电源正极，则a为电源负极，Ni为电解池阴极。 【详解】A．根据分析可知，铜极发生氧化反应，铜是阳极，b为电源正极，a为电源负极，A错误； B．离子交换膜为阴离子交换膜，OH-由离子交换膜左侧向右侧迁移，铜极的电极反应式：，B正确； C．电子不可能在电解质溶液中传递，电子的流向为a极→镍极，铜极→b极，C错误； D．镍极的电极反应式：，转移1 mol电子，左室溶液质量减少18 g，D错误； 答案选B。 8．关于电化学的理解中正确的是 A．铅蓄电池充电时两个电极质量均减轻 B．所有的氧化还原反应都能设计成原电池 C．金属的吸氧腐蚀时负极附近的pH升高 D．防止铁的腐蚀可在铁块上焊接小的锡块 【答案】A 【详解】A．铅蓄电池充电时，阳极PbSO4转化为PbO2，阴极PbSO4转化为Pb，两个电极质量均减轻，A正确； B．需要在高温、高压、催化剂作用下发生的氧化还原反应，吸热的氧化还原反应等，都不能设计成原电池，B不正确； C．金属发生吸氧腐蚀时，负极金属失电子生成金属离子，正极O2得电子产物与电解质反应生成OH-，则正极附近溶液的pH升高，C不正确； D．防止铁腐蚀时，若采用牺牲阳极的阴极保护法，铁块上焊接的金属的活动性必须强于铁，锡的金属活动性弱于铁，则不能保护铁不受腐蚀，D不正确； 故选A。 9．下列实验装置符合实验目的的是 A．观察铁的吸氧腐蚀 B．验证电解饱和食盐水(含酚酞)的产物 C．在铁制品上的镀铜 D．粗铜的精练 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．铁在中性溶液中发生吸氧腐蚀，右侧试管中导气管红墨水液面上升，该装置可以观察铁的吸氧腐蚀，A正确； B．由电流流出方向可知，碳棒为阴极，阴极上H+发生还原反应生成H2和OH-，铁棒电极作阳极，铁失去电子生成Fe2+，Fe2+和OH-反应生成Fe(OH)2沉淀，该装置不能验证电解饱和食盐水(含酚酞)的产物，B错误； C．在铁制品上镀铜，则待镀铁制品作阴极，连接电源负极，Cu作阳极，连接电源正极，C错误； D．粗铜的精炼装置中，粗铜作阳极，接电源正极，精铜作阴极，接电源负极，D错误； 故选A。 10．有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为 A．D>C>A>B B．D>A>B>C C．D>B>A>C D．B>A>D>C 【答案】B 【详解】将A与B用导连接结起来，浸入电解质溶液中，可构成原电池结构，B不易被腐蚀，说明B作正极，则A金属活动性比B强；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈，说明D金属活动性比A强；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化，说明B的金属活动性比Cu强；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出，说明Cu的金属活动性比C强。综上分析得金属活动性由强到弱的顺序为：D>A>B>C，故选B。 11．利用如下图装置，工业上燃料燃烧产生的SO2废气可与O2协同转化为重要的化工原料。下列说法不正确的是 A．电极A为负极，X为阴离子交换膜 B．电池工作段时间后，右室中电解质溶液的pH无明显变化 C．电池工作时，消耗O2、SO2物质的量之比为1：1 D．电极B上发生的电极反应为：O2+4e-+4H+=2H2O 【答案】D 【分析】由图可知，左侧为负极，亚硫酸根失电子变为硫酸根，右侧为正极，O2得电子变为H2O2；OH-通过X交换膜向中间移动，X为阴离子交换膜，正极的电极反应为：O2+2e-+2H2O= H2O2+2OH-，中间的H+向右移动； 【详解】A．由上述分析可知，A为负极，X为阴离子交换膜，故A正确； B．由上述分析可知，正极的电极反应为：O2+2e-+2H2O= H2O2+2OH-，中间的H+向右移动，H+与OH-结合为水，电解质溶液的pH无明显变化，故B正确； C．1molSO2失去2mol电子，1molO2得到2mol电子，根据电子守恒可知消耗O2、SO2物质的量之比为1：1，故C正确； D．B为正极，电极反应式为O2+2e-+2H2O= H2O2+2OH-，故D错误； 答案选D。 12．利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化，现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图所示装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法正确的是 A．a极发生还原反应 B．为了实现海水的淡化，隔膜1为阳离子交换膜 C．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比约为2∶1 D．该装置内工作温度越高，海水淡化效果越好 【答案】C 【分析】据图可知a极上转化为CO2和H+，C元素被氧化，所以a极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为，则b极为正极，发生还原反应，电极反应式为，据此解答 【详解】A．由分析知，a极为原电池的负极，发生氧化反应，A错误； B．为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，B错误； C．a为负极，失电子被氧化成CO2和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为，b极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为，所以当转移8mol电子时，正极产生4mol气体，根据负极反应式可知负极产生2mol气体，正、负极产生气体的物质的量之比为4:2=2:1，C正确； D．工作温度越高，微生物的催化效果反而会降低，海水淡化效果不一定越好，D错误； 故选C。 13．将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)变暗，在液滴外沿形成棕色环(b)，如图所示。下列说法正确的是 A．铁片发生还原反应而被腐蚀 B．液滴边缘是负极区，发生的电极反应为：Fe–2e–=Fe2+ C．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域 D．导致现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少 【答案】D 【分析】氯化钠溶液滴到一块光亮清洁的铁板表面上，铁和碳在氯化钠溶液中构成原电池发生吸氧腐蚀，铁做负极发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，液滴边缘的碳是正极，氧气在正极得到电子，发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，亚铁离子与氢氧根离子反应生成极易被氧化为氢氧化铁的氢氧化亚铁，氢氧化铁脱水形成了棕色铁锈环(b)，铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为4Fe+nH2O+3O2═2Fe2O3·nH2O。 【详解】A．由分析可知，铁片做负极发生氧化反应而被腐蚀，A错误； B．液滴边缘的碳是正极区，发生反应：O2+2H2O+4e-=4OH-，B错误； C．铁片腐蚀最严重的区域不是生锈最多的区域，而是液滴覆盖的圆周中心区，C错误； D．该现象与氧气含量多少有关，由于液滴之下氧气含量较少，液滴边缘氧气含量较高，边缘处的氧气得到电子形成氢氧根，与亚铁离子结合后发生一系列反应最终产生棕色铁锈环，D正确； 故选D。 14．利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法正确的是 A．a处不腐蚀，b处发生析氢腐蚀 B．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe-3e-=Fe3+ C．左侧的溶液pH增大，右侧的溶液pH减小 D．一段时间后，左侧液面高于右侧液面 【答案】D 【详解】A．U型管左边装置是中性溶液，所以发生吸氧腐蚀，右边装置是酸性溶液，发生析氢腐蚀，故A错误； B．a、b两处构成的原电池中，铁都作负极，所以负极上具有相同的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+，故B错误； C．a处铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，所以a处pH不变；b处溶液变成硫酸亚铁溶液，生成氢气，溶液的pH值变大，故C错误； D．左边装置发生吸氧腐蚀时，氧气和水反应导致气体压强减小，右边装置发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，所以右边的液体向左边移动，所以一段时间后，a管液面高于b管液面，故D正确； 答案选D。 15．Zn-H2O可充电电池放电时在两级可产生氢气和[Zn(OH)4]2-，装置如图所示，其中雷尼镍仅起催化和导电作用。下列说法不正确的是 A．放电时，Zn极反应：Zn-2e-+4OH- = [Zn(OH)4]2- B．充电时，K+向Zn极移动 C．充、放电过程中，雷尼镍电极表面产生的气体不同 D．充、放电过程中，KOH溶液浓度保持不变 【答案】D 【分析】由题干可知，放电时在两极可产生氢气和[Zn(OH)4]2-，则放电时负极为锌，电池总反应为Zn+2KOH+2H2OK2[Zn(OH)4]+H2↑，由此分析回答； 【详解】A．由分析可知，放电时，Zn极为负极，负极反应式为：Zn-2e-+4OH- = [Zn(OH)4]2-，A正确； B．由分析可知，Zn为原电池负极，即充电时Zn与电源负极相连作阴极，故K+向Zn极移动，B正确； C．由分析可知，放电过程中，雷尼镍电极表面产生的气体H2，但充电过程中，雷尼镍电极与电源的正极相连作阳极，阳极发生氧化反应，不可能生成氢气，C正确； D．由分析可知，放电过程中，消耗KOH，导致KOH溶液浓度减小，而充电过程中生成KOH导致KOH溶液浓度增大，D错误； 故答案为：D。 16．微酸性次氯酸水广泛应用于果蔬、医疗器械的消毒。一种制备微酸性次氯酸水的电解设备的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极N与直流电源的负极相连 B．阳极室的总反应可表示为 C．膜b为阴离子交换膜 D．理论上每转移时阴极室增重 【答案】C 【分析】由图可知，左室的电解质是水，制备的产品是微酸性次氯酸水，说明氯离子向左室迁移，故电极M为阳极，电极反应式为2Cl--2e-═Cl2↑，后发生反应Cl2+H2O⇌H++Cl-+HClO，电极N为阴极，电极反应式为2H2O+2e-═H2↑+2OH-，据此作答。 【详解】A．由分析可知，N是阴极，与直流电源的负极相连，故A正确； B．由分析可知，M为阳极，电极反应式为2Cl--2e-═Cl2↑，后发生反应Cl2+H2O⇌H++Cl-+HClO，总反应为，故B正确； C．氯离子向左室迁移，故a离子交换膜为阴离子交换膜，钠离子向右室迁移，故b离子交换膜为阳离子交换膜，故C错误； D．每转移2mole-，电极N生成1mol氢气，右室质量减小2g，同时有2mol钠离子向右室迁移，右室增重46g，净增加44g，故D正确； 答案选C。 第II卷（非选择题 共52分） 二、非选择题：本题共4个小题，共52分。 17．（10分）依据原电池原理，清回答下列问题。 (1)微型锌银电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是和，电解质溶液为溶液，电池总反应为。负极发生的电极反应式为 ，电池工作过程中，电解液中向 (填“”或“”)极迁移。 (2)以为电极，可以组装如图所示原电池装置。 ①若电解质溶液为稀硫酸，上发生的电极反应式为 。 ②若电解质溶液为溶液，上发生的电极反应式为 。 (3)图丙为氢氧燃料电池的构造示意图，电解质溶液的溶质是。通氢气一极的电极反应式为： 。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据电池总反应式可知，锌在碱性环境下被氧化生成氢氧化锌，则负极发生的电极反应式为：；Zn作负极，作正极，原电池工作过程中，阴离子移向负极，则电解液中向极迁移； （2）①若电解质溶液为稀硫酸，金属活泼性：Mg>Al，相对活泼金属作负极，则Mg作负极，Mg被氧化生成Mg2+，所以上发生的电极反应式为：； ②若电解质溶液为溶液，镁不能和氢氧化钠溶液反应，铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，则Al作负极，Al被氧化生成，上发生的电极反应式为：； （3）该氢氧燃料电池的电解质溶液的溶质是，通氢气一极为负极，氢气失电子发生氧化反应，其电极反应式为：。 18．（15分）Ⅰ． 被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池。下图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒。 当氧气和氢气分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流。 试回答下列问题： (1)燃料电池的优点是 ；电解质溶液中的OH⁻移向 极(填“负”或“正”)。 (2)写出氢氧燃料电池工作时正极反应式： 。 (3)若将此燃料电池改进为直接以甲烷和氧气为原料进行工作时，负极附近溶液的pH (填“变大”、“变小”或“不变”) 。 (4)利用该装置可以处理氮的氧化物和 尾气，总反应为： 负极反应式为 。 II． 如下图为相互串联的甲、乙两个电解池(电极A、B、C都是惰性电极)， 请回答： (5)写出甲电解池中的电解反应方程式：甲 。 (6)若甲槽阴极增重12.8g， 则乙槽阳极放出气体在标准状况下的体积为 ；若乙槽剩余液体为400mL，则电解后得到碱液的物质的量浓度为 。 【答案】(1) 能量利用率高，绿色无污染 负 (2)O2+2H2O+4e-=4OH- (3)变小 (4) (5)2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 (6) 4.48 L 1 mol·L-1 【详解】（1）因为是氧气和氢气的燃料电池，产物是水，并且氧气和氢气的燃烧放出的热量高，所以燃料电池的优点是能量利用率高，绿色无污染；根据原电池工作原理，在电解质溶液中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故电解质溶液中的OH⁻向负极移动； （2）氢氧燃料电池以KOH溶液为电解质溶液时，负极上发生的电极反应是氢气失电子和氢氧根离子生成水，发生氧化反应，所以电极反应式为2H2-4e-+4OH=4H2O；正极上发生的电极反应是氧气得电子和水生成氢氧根，发生还原反应，所以电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-；电池工作时正极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-； （3）甲烷燃料电池以KOH溶液为电解质溶液时，负极上是甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水的氧化反应，所以电极反应式为：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，负极附近溶液的pH变小； （4）根据电池工作原理，氧化剂做正极，还原剂做负极，判断NO2为氧化剂，NH3为还原剂，负极反应； （5）甲电解池中电解硫酸铜溶液，则电解反应方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4； （6）若甲槽阴极增重12.8 g，即析出单质铜是12.8g，物质的量是0.2mol，转移0.4mol电子，乙槽阳极氯离子放电生成氯气，根据电子转移守恒可知生成氯气是0.2mol，在标准状况下的体积为4.48 L；若乙槽剩余液体为400 mL，可知生成氢氧化钠是0.4mol，则电解后得到碱液的物质的量浓度为＝1 mol·L-1。 19．（14分）某实验小组同学利用如下装置对电化学原理进行了一系列探究活动。 (1)甲池反应前两电极质量相等，工作一段时间后两电极质量相差14g。则导线中通过 mol电子。 (2)若乙池中为AgNO3溶液，则乙池发生的总反应方程式为 。工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，可向溶液中加入 (填化学式)。 (3)若乙池中为NaCl溶液，在一定条件下该装置可制备ClO2.已知ClO2易溶于水，可与NaOH发生反应。产生ClO2的电极反应方程式为 。乙池中的交换膜是 交换膜(选填“A：阴离子”或“B：阳离子”，填入选项)。 (4)乙池也可用于保护金属或合金不被腐蚀，若要保护生铁，则此时生铁和 电圾相连(选填“A：Cu”或“B：Ag”。填入选项)。 (5)若将乙池改为精炼铜装置(粗铜含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)，电解质溶液为CuSO4溶液，则下列说法中正确的是___________。 A．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 B．乙池左侧电极为粗铜，发生还原反应 C．CuSO4溶液的浓度保持不变 D．杂质中Ag、Pt、Au以单质的形式沉淀到池底 【答案】(1)0.1 (2) 4AgNO3+2H2O4Ag↓+4HNO3+O2↑ Ag2O (3) Cl−−5e−+2H2O=ClO2↑+4H+ B (4)A (5)D 【分析】由图可知，甲池为原电池，Cu比Ag活泼，Cu作负极，Ag作正极，乙池为电解池，左侧Pt电极为阳极，右侧Pt电极为阴极； 【详解】（1）甲池中总反应为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，lmolCu反应生成2molAg时转移2mol电子，反应前两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差14g，导线中通过电子的物质的量为； （2）用惰性电极电解 AgNO3溶液，阳极上H2O失电子生成O2和H+ ，阴极上Ag+得电子生成Ag，总反应方程式为4AgNO3+2H2O 4Ag↓+4HNO3+O2↑；电解一段时间后，阴极生成 Ag，阳极生成氧气，工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度可向溶液中加入Ag2O； （3）氯元素化合价上升，在阳极产生ClO2的电极反应方程式为 Cl−−5e−+2H2O=ClO2↑+4H+；已知ClO2可与NaOH 发生反应，为防止OH−移动至阳极，乙池中的交换膜是阳离子交换膜(B)； （4）乙池为电解池，为保护金属或合金不被腐蚀，金属应做阴极被保护，与原电池中负极相连，此时生铁和 Cu 电极(A)相连； （5）A．电解过程中，阳极为粗铜，Cu极比Cu活泼的多种金属放电，阴极为纯铜，只有铜离子得电子析出，故阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，故A错误； B．乙池左侧电极为阳极，电极材料为粗铜，发生氧化反应，故B错误； C．电解过程中，阳极为粗铜，比Cu活泼的多种金属放电，阴极为纯铜，只有铜离子得电子析出，CuSO4溶液的浓度减小，故C错误 D．阳极为粗铜，比Cu活泼的多种金属如 Zn、Fe等放电生成金属阳离子进入溶液比铜活泼性差的金属如 Au、Ag 、Pt等形成阳极泥，以单质的形式沉淀到池底，故D正确； 故选D。 20．（13分）化学电镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉淀在镀件表面形成镀层。回答下列问题： (1)在钢铁制品表面镀铜可以有效地防止其腐蚀，电镀的装置如图所示： ①电镀装置图中的“直流电源”的a极为 极，写出Fe电极的电极反应式： 。 ②接通电源前，装置图中的铜、铁两个电极质量相等，电镀完成后，将两个电极取出，用水小心冲洗干净、烘干，然后称量，二者质量之差为5.12g，则铁电极增加的质量为 g。 ③上述铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀。请简要说明镀件破损后，铁更容易被腐蚀的原因： 。 (2)氧化亚铜是杀菌剂、陶瓷和搪瓷的着色剂以及红色玻璃染色剂，利用如图所示装置制备氧化亚铜和精炼铜，已知：该粗铜中含有铁、碳、锌、银等杂质。 ①乙池中电解后 (填“X”或“Y”)电极附近形成的阳极泥的主要成分是 。 ②电压过高时，乙中可能会产生有刺激性气味的气体的原因是 (用电极反应式表示)。 ③若该装置的能量转化率为60%，则当外电路转移电子的物质的量为2mol时可制得 g的Cu2O。 【答案】(1) 正 Cu2++2e—=Cu 2.56 铁与铜在潮湿环境中形成原电池，比铜活泼的铁作负极，更易被腐蚀 (2) Y 碳和银 2Cl——2e—=Cl2↑ 86.4 【详解】（1）由图可知，与直流电源正极a相连的铜电极为电镀池的阳极，铜在阳极失去电子发生氧化反应生成铜离子，镀件铁做阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜； ①由分析可知，电镀装置图中a极为直流电源的正极，镀件铁做阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为Cu2++2e—=Cu，故答案为：正；Cu2++2e—=Cu； ②电镀时，阳极溶解的铜的质量等于阴极上析出的铜的质量，由两个电极质量之差为5.12g可知，铁电极增加的质量为5.12g×=2.56g，故答案为：2.56； ③上述铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀是因为铁与铜在潮湿环境中形成原电池，比铜活泼的铁作负极，更易被腐蚀，故答案为：铁与铜在潮湿环境中形成原电池，比铜活泼的铁作负极，更易被腐蚀； （2）由图可知，甲池中石墨电极为阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，铜电极为阳极，氯离子作用下铜在阳极失去电子发生氧化反应生成三氯合亚铜离子，三氯合亚铜离子与氢氧根离子反应生成氧化亚铜、氯离子和水；乙池中X电极为精炼池的阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，Y电极为阳极，粗铜中锌、铁、铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，银和碳沉入电极底部形成阳极泥； ①由分析可知，Y电极为阳极，粗铜中锌、铁、铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，银和碳沉入电极底部形成阳极泥，故答案为：Y；银和碳； ②电压过高时，乙中可能会产生有刺激性气味的气体的原因是溶液中的氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，电极反应式为2Cl——2e—=Cl2↑，故答案为：2Cl——2e—=Cl2↑； ③若该装置的能量转化率为60%，则由得失电子数目守恒可知，当外电路转移电子的物质的量为2mol时可制得氧化亚铜的质量为2mol××60%×144g/mol=86.4g，故答案为：86.4。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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（章末检测卷） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 第I卷（选择题 共48分） 一、选择题：本题共16个小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．电化学原理在生产生活中的用途十分广泛，下列说法正确的是 A．钢铁发生电化学腐蚀时，铁失去电子生成 B．铅蓄电池在放电时，正极与负极质量均增加 C．利用外加电流法保护闸门时，闸门与电源正极相连 D．氯碱工业中电解饱和食盐水，选用阴离子交换膜 2．下列装置中能构成原电池的是 A B C D A．A B．B C．C D．D 3．某氢氧燃料电池的工作示意图如下图所示。下列说法正确的是 A．电极电势：电极a>电极b B．离子移动方向：K+→电极a C．负极上的电极反应式： D．放电过程中电解质溶液中的不断减小 4．某新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还可以淡化海水，电池构造示意图如图所示。下列关于电池工作时的说法正确的是 A．a极发生还原反应 B．b极上电极方程式为： C．Na+通过交换膜向左室迁移 D．反应中每消耗1molCN-，转移电子数为 5．下列关于电解法镀铜和粗铜精炼的叙述，错误的是 A．粗铜精炼时，用纯铜作阴极 B．镀件上电镀铜时，用铜作阳极 C．都可以用溶液作电解液 D．电解过程中浓度变化相同 6．为将反应的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜) A． B． C． D． 7．纳米级Cu2O因具有优良催化性能而备受关注。某小组拟用电解法(光伏电池为电源)制备纳米级Cu2O，其装置如图所示。下列说法正确的是 A．a极为阴极，发生还原反应 B．铜极的电极反应式为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O C．电子由a极经离子交换膜流向b极 D．每转移1 mol电子，左室溶液质量减少40 g 8．关于电化学的理解中正确的是 A．铅蓄电池充电时两个电极质量均减轻 B．所有的氧化还原反应都能设计成原电池 C．金属的吸氧腐蚀时负极附近的pH升高 D．防止铁的腐蚀可在铁块上焊接小的锡块 9．下列实验装置符合实验目的的是 A．观察铁的吸氧腐蚀 B．验证电解饱和食盐水(含酚酞)的产物 C．在铁制品上的镀铜 D．粗铜的精练 A．A B．B C．C D．D 10．有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为 A．D>C>A>B B．D>A>B>C C．D>B>A>C D．B>A>D>C 11．利用如下图装置，工业上燃料燃烧产生的SO2废气可与O2协同转化为重要的化工原料。下列说法不正确的是 A．电极A为负极，X为阴离子交换膜 B．电池工作段时间后，右室中电解质溶液的pH无明显变化 C．电池工作时，消耗O2、SO2物质的量之比为1：1 D．电极B上发生的电极反应为：O2+4e-+4H+=2H2O 12．利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化，现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图所示装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法正确的是 A．a极发生还原反应 B．为了实现海水的淡化，隔膜1为阳离子交换膜 C．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比约为2∶1 D．该装置内工作温度越高，海水淡化效果越好 13．将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)变暗，在液滴外沿形成棕色环(b)，如图所示。下列说法正确的是 A．铁片发生还原反应而被腐蚀 B．液滴边缘是负极区，发生的电极反应为：Fe–2e–=Fe2+ C．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域 D．导致现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少 14．利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法正确的是 A．a处不腐蚀，b处发生析氢腐蚀 B．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe-3e-=Fe3+ C．左侧的溶液pH增大，右侧的溶液pH减小 D．一段时间后，左侧液面高于右侧液面 15．Zn-H2O可充电电池放电时在两级可产生氢气和[Zn(OH)4]2-，装置如图所示，其中雷尼镍仅起催化和导电作用。下列说法不正确的是 A．放电时，Zn极反应：Zn-2e-+4OH- = [Zn(OH)4]2- B．充电时，K+向Zn极移动 C．充、放电过程中，雷尼镍电极表面产生的气体不同 D．充、放电过程中，KOH溶液浓度保持不变 16．微酸性次氯酸水广泛应用于果蔬、医疗器械的消毒。一种制备微酸性次氯酸水的电解设备的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极N与直流电源的负极相连 B．阳极室的总反应可表示为 C．膜b为阴离子交换膜 D．理论上每转移时阴极室增重 第II卷（非选择题 共52分） 二、非选择题：本题共4个小题，共52分。 17．（10分）依据原电池原理，清回答下列问题。 (1)微型锌银电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是和，电解质溶液为溶液，电池总反应为。负极发生的电极反应式为 ，电池工作过程中，电解液中向 (填“”或“”)极迁移。 (2)以为电极，可以组装如图所示原电池装置。 ①若电解质溶液为稀硫酸，上发生的电极反应式为 。 ②若电解质溶液为溶液，上发生的电极反应式为 。 (3)图丙为氢氧燃料电池的构造示意图，电解质溶液的溶质是。通氢气一极的电极反应式为： 。 18．（15分）Ⅰ． 被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池。下图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒。 当氧气和氢气分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流。 试回答下列问题： (1)燃料电池的优点是 ；电解质溶液中的OH⁻移向 极(填“负”或“正”)。 (2)写出氢氧燃料电池工作时正极反应式： 。 (3)若将此燃料电池改进为直接以甲烷和氧气为原料进行工作时，负极附近溶液的pH (填“变大”、“变小”或“不变”) 。 (4)利用该装置可以处理氮的氧化物和 尾气，总反应为： 负极反应式为 。 II． 如下图为相互串联的甲、乙两个电解池(电极A、B、C都是惰性电极)， 请回答： (5)写出甲电解池中的电解反应方程式：甲 。 (6)若甲槽阴极增重12.8g， 则乙槽阳极放出气体在标准状况下的体积为 ；若乙槽剩余液体为400mL，则电解后得到碱液的物质的量浓度为 。 19．（14分）某实验小组同学利用如下装置对电化学原理进行了一系列探究活动。 (1)甲池反应前两电极质量相等，工作一段时间后两电极质量相差14g。则导线中通过 mol电子。 (2)若乙池中为AgNO3溶液，则乙池发生的总反应方程式为 。工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，可向溶液中加入 (填化学式)。 (3)若乙池中为NaCl溶液，在一定条件下该装置可制备ClO2.已知ClO2易溶于水，可与NaOH发生反应。产生ClO2的电极反应方程式为 。乙池中的交换膜是 交换膜(选填“A：阴离子”或“B：阳离子”，填入选项)。 (4)乙池也可用于保护金属或合金不被腐蚀，若要保护生铁，则此时生铁和 电圾相连(选填“A：Cu”或“B：Ag”。填入选项)。 (5)若将乙池改为精炼铜装置(粗铜含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)，电解质溶液为CuSO4溶液，则下列说法中正确的是___________。 A．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 B．乙池左侧电极为粗铜，发生还原反应 C．CuSO4溶液的浓度保持不变 D．杂质中Ag、Pt、Au以单质的形式沉淀到池底 20．（13分）化学电镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉淀在镀件表面形成镀层。回答下列问题： (1)在钢铁制品表面镀铜可以有效地防止其腐蚀，电镀的装置如图所示： ①电镀装置图中的“直流电源”的a极为 极，写出Fe电极的电极反应式： 。 ②接通电源前，装置图中的铜、铁两个电极质量相等，电镀完成后，将两个电极取出，用水小心冲洗干净、烘干，然后称量，二者质量之差为5.12g，则铁电极增加的质量为 g。 ③上述铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀。请简要说明镀件破损后，铁更容易被腐蚀的原因： 。 (2)氧化亚铜是杀菌剂、陶瓷和搪瓷的着色剂以及红色玻璃染色剂，利用如图所示装置制备氧化亚铜和精炼铜，已知：该粗铜中含有铁、碳、锌、银等杂质。 ①乙池中电解后 (填“X”或“Y”)电极附近形成的阳极泥的主要成分是 。 ②电压过高时，乙中可能会产生有刺激性气味的气体的原因是 (用电极反应式表示)。 ③若该装置的能量转化率为60%，则当外电路转移电子的物质的量为2mol时可制得 g的Cu2O。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$