第四章 化学反应与电能 单元练习 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第四章 电化学 一、单选题 1．我国首创的海洋电池是以铝板和铂网为电极，海水为电解质溶液，电池总反应为4Al+下列说法错误的是 A．电池工作时，铂网上发生还原反应 B．电池工作时，铝板为负极 C．电池工作时，正极反应为 D．电池工作时，铂网电极附近 Na+的浓度增大 2．一种锌-空气电池的简易装置结构如图所示。下列说法错误的是 A．金属Zn为负极 B．电子流动方向：Zn→KOH凝胶→石墨 C．石墨电极反应式：O2+4e-+2H2O=4OH- D．空气中的CO2等酸性气体会影响电池的性能 3．利用下列装置进行实验，不能达到实验目的的是 A．铁制镀件上镀铜 B．测定中和反应的反应热 C．探究铁的吸氧腐蚀 D．探究浓度对反应速率的影响 4．对下列装置或图像分析不正确的是 A．金属活动性顺序为Zn>Fe>Cu B．该装置可制备并能较长时间观察其颜色 C．将两份过量的锌粉a、b分别加入等量的稀硫酸，同时向a中加入少量的溶液，产生的体积(L)与时间(min)的关系 D．若，工作时，A电极的质量减轻，此时应选择用阴离子交换膜 5．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量、、、等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列有关叙述正确的是 已知：氧化性： A．阳极发生还原反应，其电极反应式： B．电解后，Cu和Pt沉降在电解槽底部的阳极泥中 C．电解后，电子由精镍经导线流入粗镍 D．阳极减重0.64 g时，电路中通过的电子为0.02 mol 6．从废线路板(主要成分为铜，含少量铅锡合金、铝、锌和铁)中提取铜的流程如下： 已知“滤液2”主要含和。下列说法正确的是 A．“机械粉碎”目的是将铅锡合金转变为铅和锡单质 B．“酸溶”时产生和离子，“酸溶”稀盐酸可以用硝酸代替 C．“碱溶”时存在反应： D．“电解精炼”时，粗铜在阴极发生还原反应 7．某原电池的总反应离子方程式为：，不能实现该反应的原电池为 A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为溶液 B．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为溶液 C．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为溶液 D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为溶液 8．将两根铁钉分别缠绕铜丝和锌皮，放入装有琼脂的培养皿中(如下图)，琼脂中含有食盐水和酚酞溶液，下列说法正确的是 A．图A中锌皮附近有气泡产生 B．图A中会出现两处红色 C．图B中铜丝区域发生的电极反应为 D．图B中在铁钉上发生还原反应 9．受热分解为CuO、和。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．1 mol 受热分解完全时，转移电子数为2 B．0.1 溶液中含数目为0.1 C．0.2 mol 和0.1 mol 充分反应后体系中分子数为0.2 D．电解精炼铜时，阳极质量减少6.4 g，转移电子数为0.2 10．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22.4 L(标准状况)气体时，电路中通过的电子数目为 11．电化学技术在处理污染气体领域的应用广泛。 (1)利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，又能提供电能，装置如图所示。 ①A电极的电极反应式为 。 ②下列关于该电池的说法正确的是 。 A．电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C．电池工作一段时间，溶液的pH不变 D．当有4.48 L NO2被处理时，转移电子物质的量为0.8 mol (2)以含SO2废气为原料，用电化学方法制取硫酸。装置如图。 写出负极电极反应式 。 (3)一种乙醇燃料电池，使用的电解质溶液是2 mol·L-1的KOH溶液。请写出负极的电极反应式 ；每消耗4.6 g乙醇转移的电子数为 。 (4)以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，该电池总反应的化学方程式是 。 12．能源短缺是人类面临的重大问题之一、甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景，利用焦炉气中的与工业尾气中捕集的制甲醇的总反应可表示为：   ，该反应一般通过如下步骤来实现： ①   ②   (1)反应①的 。 (2)甲醇燃料可替代汽油、柴油，用于各种机动车、锅灶炉使用。已知：在25℃和101 kPa下，1 mol完全燃烧生成的热量为726.5 kJ，请写出甲醇燃烧的热化学方程式 。 (3)科学家致力于电催化合成甲醇的研究，其工作原理如图，b电极与电源的 极相连，其中c为质子交换膜，写出a电极的电极反应式 。 (4)燃料电池具有低温快速启动，洁净环保等优点，可能成为未来便携式电子产品应用的主流。如图，请回答下列问题： ①通入电极的电极反应式为 。 ②乙池总反应式为 。 ③丙池中工作一段时间后，加入一定量的 能恢复到原浓度；若丙中电极不变，将其溶液换成KI溶液，溶液中加入无色酚酞溶液，闭合电键后 (C或D)极首先变红，写出电解时总离子反应式 。 13．随着能源结构的改变，甲醇将成为21世纪具有竞争力的清洁能源，工业上常利用CO或CO2来生产甲醇。回答下列问题： (1)二氧化碳加氢制甲醇时，一般认为可通过如下步骤来实现： 反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH1=+41kJ·mol-1 反应Ⅱ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2=-90kJ·mol-1 ①CO2(g)与H2(g)反应生成CH3OH(g)和H2O(g)的热化学方程式(反应Ⅲ)为 。 ②若第一步为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 (填标号)。 ③一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为amol，CO(g)为bmol，此时H2O(g)的浓度为 mol·L-1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅰ的平衡常数为 。 (2)某同学设计了如下电化学装置，利用CO2制取甲醇。 ①固体电解质采用 (填“氧离子导体”或“质子导体”)。 ②正极的电极反应式为 。 (3) 利用可再生能源电还原CO2制取甲醇的装置如下图所示，高浓度的K+用于抑制酸性电解液中的析氢反应来提高甲醇的生成率，Cu电极上发生的电极反应为 ，当制得6.4gCH3OH时，标准状况下理论上阳极产生的气体体积为 。 选择题答案填入下表： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $ 《第四章 化学反应与电能》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B A C B C B B A C 1．C 【详解】A．铝比铂活泼，故铂网为正极，氧气在正极得电子，发生还原反应，A不符合题意； B．铝比铂活泼，故铝板为负极，失去电子，被氧化，B不符合题意； C．正极反应应为氧气得电子生成OH⁻，故电极反应式为，C符合题意； D．正极反应生成OH⁻，吸引Na⁺迁移至正极附近，Na⁺浓度增大，D不符合题意； 故选C。 2．B 【分析】锌—空气电池工作时，Zn发生失电子的反应生成Zn(OH)2，锌作负极，石墨作正极，负极反应式为Zn+2OH-+2e-=Zn(OH)2，正极上氧气得电子生成OH-，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，放电时电子由负极流出，经过导线流入正极，据此分析解答。 【详解】A．锌-空气电池工作时，锌作负极，石墨作正极，A正确； B．放电时电子由负极流出，经过导线流入正极，不能进入电解质溶液中，B错误； C．放电时锌作负极，石墨作正极，正极上氧气得电子生成OH-，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，C正确； D．空气中的CO2等酸性气体会与KOH凝胶反应，导致电解质的碱性减弱，会影响锌-空气电池的性能，D正确； 故答案为：B。 3．A 【详解】A．铁制镀件上镀铜需满足电镀原理：待镀金属（铁制镀件）作阴极（接电源负极），镀层金属（铜）作阳极（接电源正极），电解质为含镀层金属离子的溶液（硫酸铜溶液）。装置中电极连接错误（如铁制镀件接正极作阳极），则铁会被氧化腐蚀，无法实现镀铜，A错误； B．测定中和反应的反应热需要保温（隔热层）、搅拌（玻璃搅拌器）、测温（温度计）及减少热量散失（杯盖），装置中内筒、隔热层、搅拌器、温度计和杯盖齐全，能达到目的，B正确； C．在中性环境（饱和食盐水）中，铁发生吸氧腐蚀，铁作负极失电子，氧气在正极得电子，消耗氧气使装置内压强减小，右侧导管液面上升，可观察到明显现象，C正确； D．探究浓度对反应速率的影响需控制变量，两试管中Na2S2O3浓度和体积相同，H2SO4浓度不同，通过观察生成硫沉淀的快慢可比较速率，符合控制变量法，D正确； 故选A。 4．C 【详解】A．图A中，左侧Fe-Cu原电池，Fe作负极（较活泼），右侧Fe-Zn原电池，Zn作负极（较活泼），可判断金属活动性Zn>Fe>Cu，A正确； B．图B为电解装置，Fe作阳极（接电源正极）溶解生成，阴极产生排除氧气同时生成，煤油隔绝空气，可制备并长时间观察白色沉淀，B正确； C．a中加，Zn置换出Cu形成原电池，加快反应速率，但Zn过量时体积由硫酸决定，故a反应快且最终体积与b相同，图像中a产生气体更少，b产生气体更多，题中图像不符合，C错误； D．图D中A电极质量减轻（Ag溶解，）为负极，B为正极（），为维持电荷平衡，B极区域的阴离子通过中间交换膜到左边，需阴离子交换膜，D正确； 故答案选C。 5．B 【分析】在电解精炼镍的过程中，粗镍作阳极（发生氧化反应，金属失电子），精镍作阴极（发生还原反应，得电子生成），外接电源形成回路，据此分析： 【详解】A．阳极发生氧化反应而非还原反应，且反应式描述的是阴极的还原过程，A错误； B．Cu和Pt的还原性弱于Ni，电解时无法被氧化，故以阳极泥形式沉淀，B正确； C．电解中电子应从阳极（粗镍）经导线流向阴极（精镍），C错误； D．阳极溶解的金属可能包括Fe、Zn和Ni，不同金属的摩尔质量不同，导致无法确定电子数是否为0.02 mol，D错误； 故答案选B。 6．C 【分析】废线路板经机械粉碎后酸溶得到的滤液1中有和，滤渣有Cu、Pb、Sn，滤渣经碱溶得到滤液2中含有和，滤渣中含有粗Cu，经电解精炼可得精铜。 【详解】A．机械粉碎是物理变化，目的是增大接触面积以加快后续反应速率，不能将铅锡合金转变为单质，A错误； B．稀盐酸和铁反应生成Fe2+，且硝酸为氧化性酸，会溶解Cu，无法实现分离，不能代替稀盐酸，B错误； C．碱溶时Sn在碱性条件下被O2氧化为，Sn从0价升至+4价，O2中O原子从0价降至-2价，电子守恒，配平方程式为Sn + 2OH- + O2 = + H2O，C正确； D．电解精炼时粗铜作阳极发生氧化反应，纯铜作阴极发生还原反应，D错误； 故答案选C。 7．B 【分析】根据2Fe3++Fe=3Fe2+知，铁失电子作负极，不如铁活泼的金属或导电的非金属作正极，铁离子得电子发生还原反应，电解质溶液为可溶性的铁盐，以此解答该题。 【详解】A．铁作负极，Cu作正极，溶液为电解质溶液，铁离子与铁发生氧化还原反应，原电池的总反应离子方程式为：，A不符合题意； B．锌的活泼性大于铁，锌作负极，铁作正极，电解质溶液为硫酸铁溶液，原电池的总反应离子方程式为：，B符合题意； C．铁作负极，C作正极，电解质溶液为硫酸铁溶液，原电池的总反应离子方程式为：，C不符合题意； D．铁的活泼性大于银，铁作负极，银作正极，电解质溶液为氯化铁溶液，原电池的总反应离子方程式为：，D不符合题意； 故选B。 8．B 【详解】A．图A中锌比铁活泼，锌皮为负极，发生氧化反应：，无气泡产生；正极（铁钉）发生还原反应（吸氧或析氢），气泡若产生应在铁钉附近，锌皮附近无气泡，A错误； B．图A中锌为负极，铁钉为正极。在正极（铁钉）上发生反应 ，导致铁钉附近区域酚酞变红。产生的会向负极（锌皮）迁移，使锌皮附近区域也变为红色，故会出现两处红色，B正确； C．图B中铁钉与铜丝形成原电池，Fe比Cu活泼，Fe为负极（），Cu为正极。中性食盐水环境下，正极（铜丝）发生吸氧腐蚀：，C错误； D．图B中铁钉为负极，发生氧化反应（），而非还原反应，D错误； 故答案选B。 9．A 【详解】A．根据反应式，硫元素化合价：+6→+4，部分氧元素化合价：-2→0，O2为氧化产物，1mol CuSO4分解生成0.5mol O2，对应转移2mol电子，数目为2NA，A正确； B．题目未给出溶液体积，无法计算Cu2+的具体数目，B错误； C．发生反应：，可逆反应的反应物无法完全转化，充分反应后体系中的分子数不是0.2NA，C错误； D．电解精炼时，阳极溶解的金属可能包含比铜更活泼的杂质（如Zn、Fe等），当阳极质量减少6.4 g时，转移的电子数不一定为0.2，D错误； 故选A。 10．C 【分析】本题考查化学电源新型电池等，由图分析，电极a为负极，电极反应式为，电极b为正极，电极反应式为。 【详解】A．电极a上氢元素原子失电子价态升高，故电极a为负极，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，向正极移动，B错误； C．由分析可知，电极b为正极，电极反应式为，C正确； D．标准状况下22.4 L气体的物质的量为1mol，结合选项C进行分析，正极消耗1mol氧气时，电路中通过4mol电子，数目为，D错误； 故选C。 11．(1) B (2) (3) (4) 【详解】（1）①该装置为原电池，根据原电池总反应可知，A电极通入的转化为，N元素化合价由-3价升高为0价，失去电子，发生氧化反应，该电极为负极，电极反应式为；B电极为正极，电极反应式为。 ②A．原电池电子从负极沿导线移向正极，即从左侧A电极经过负载后流向右侧B电极，A错误；B．从电极反应式可知，A电极（负极）有消耗，而B电极（正极）有生成，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，可以使由B电极（正极）移向A电极（负极），B正确；C．根据总反应可知，反应有生成，电池工作一段时间，降低浓度，溶液的pH降低，C错误；D．未明确气体体积是否处于标准状况，4.48 L物质的量不一定是0.2 mol，故转移电子物质的量不一定为0.8 mol，D错误；故选B。 （2）该装置为原电池，其中左侧通入转化为，该电极为负极，右侧通入发生还原反应，该电极为正极，负极电极反应式为。 （3）乙醇燃烧反应为，在使用2 mol·L-1的KOH溶液为电解质溶液的乙醇燃料电池中，生成的与反应生成，故总反应为，乙醇在负极发生氧化反应，转化为，负极电极反应式为；4.6 g乙醇的物质的量为，根据电极反应可知，转移的电子数为。 （4）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，Ni化合价由+3降低为+2，则Al化合价升高，生成，根据得失电子守恒和原子守恒配平该电池总反应的化学方程式是。 12．(1) (2) (3) 正 (4) D 【详解】（1）  为反应③，由盖斯定律可知，反应①=反应③-反应②，即，故答案为：； （2）在25℃和101 kPa下，1mol完全燃烧生成的热量为726.5kJ，则甲醇燃烧的热化学方程式为； （3）由图可知，a极转化为，碳元素化合价降低，则a为阴极与电源负极相连，b极与电源正极相连；又c为质子交换膜，只能通过，因此a电极电极反应式为，故答案为：正；； （4）图为燃料电池，因此通入的一极为正极，通入的一极为负极，则A、C为阳极，B、D为阴极。 ①甲池电解质溶液为溶液，因此通入电极的电极反应式为，故答案为：； ②乙池为电解溶液，电极总反应为，故答案为：； ③丙池的电极总反应为，因此丙池中工作一段时间后，加入一定量的能恢复到原浓度；若丙中电极不变，将其溶液换成溶液，C为阳极，D为阴极，电解KI溶液时阳极生成，阴极生成和KOH，加入无色酚酞溶液，阴极D首先变红，总离子反应为，故答案为：；D；。 13．(1) CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49kJ/mol C (2) 氧离子导体 CO2+2H2O+6e-=CH3OH+3O2- (3) CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O 6.72L 【详解】（1）①由盖斯定律，，则CO2(g)与H2(g)反应生成CH3OH(g)和H2O(g)的热化学方程式CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49 kJ/mol； ②若第一步为慢反应，则第一步活化能高，第二步活化能低，且第一步吸热，第二步放热，总反应放热，符合的图像为C； ③由题给反应的化学方程式可知，对于反应Ⅰ，每生成甲醇的同时生成水；对于反应Ⅲ，每生成一氧化碳的同时生成水；对于反应Ⅱ，每消耗一氧化碳的同时生成甲醇；由此可知，生成的水的物质的量等于生成的甲醇和一氧化碳的物质的量之和，即生成水的物质的量为，即水的浓度为；根据碳元素守恒：平衡时CO2的物质的量为(1-a-b)mol，根据氢元素守恒：H2的物质的量为(3-3a-b)mol，反应Ⅰ的平衡常数为K===；答案为；； （2）①该电池为原电池，左侧为负极，电极方程式为H2-2e-+O2-=H2O，因此为氧离子导体； ②右侧为正极，电极反应式为CO2+2H2O+6e-=CH3OH+3O2-； （3）该电池为电解池，Cu为阴极，电极方程式为CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O；阳极电极式为2H2O-4e-=O2+4H+，当制得6.4g CH3OH时，n（CH3OH）==0.2 mol，由电极式转移电子数1.2 NA，则生成标准状况下氧气0.3 mol，理论上阳极产生的气体体积为0.3 mol×22.4 L/mol=6.72 L。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $