第四章 化学反应与电能【期末真题诊断与测试A】高二化学上学期

第四单元 化学反应与电能（A） 题号 考点 能力要求 难度 自评 得分 ✅ ❌ 1 能量转化形式判断（化学能→热能、太阳能→电能、化学能→电能等） 基础理解与辨析能力 容易 2 原电池原理（负极与正极的判断、氧化还原反应类型） 基础理解与判断能力 容易 3 金属活动性顺序与原电池电极判断 逻辑推理与综合分析能力 中等 4 金属腐蚀类型与防护方法（析氢腐蚀、吸氧腐蚀、外加电流法、牺牲阳极法、不锈钢防护） 理解与辨析能力 中等 5 碱性甲醇燃料电池的电极反应与离子迁移 理解与应用能力 中等 6 电池类型与电化学防护原理 基础理解与辨析能力 容易 7 电化学气体传感器原理（CO传感器） 理解与判断能力 中等 8 氯碱工业与铜精炼的工作原理（电解池与原电池结合） 综合分析与应用能力 较难 9 电解法制备高铁酸钠的原理与电极反应分析 综合分析与推理能力 较难 10 锂硫电池充放电原理（电极反应、离子迁移、电子转移） 理解与推理能力 中等 11 电解处理乙醛废水制备乙醇和乙酸（双极膜原理） 理解与判断能力 中等 12 甲烷燃料电池的工作原理（离子迁移、电极反应、电子转移） 综合分析与判断能力 中等 13 Mg-海水电池与电解系统综合应用 综合理解与分析能力 较难 14 铜催化铝硫二次电池工作原理（充放电过程、电极反应、离子迁移） 综合分析与推理能力 较难 15 电解MgSO₄溶液的实验分析（电极反应、溶液变化、气体检验） 实验分析与计算能力 中等 16 甲烷燃料电池、金属腐蚀防护与电化学实验综合 综合理解与应用能力 中等 17 电化学装置综合（镀铜、燃料电池、电解制碱、K⁺迁移） 综合分析与计算能力 较难 18 电解制ClO₂、原电池探究实验（氧化性、还原性影响因素） 实验设计与推理能力 困难 总分 总评： 一、选择题（每题只有一个正确答案，每题3分，共42分） 1．（24-25高二上·广东广州·期末）2024年6月，我国嫦娥六号任务实现了人类首次月球背面采样返回的创举。下列关于能量转化关系不正确的是 火箭采用液氢液氧发动机 光照期着陆器用太阳电池翼供电 阴影期上升器用锂离子蓄电池供电 返回器用一次电源供电 A．化学能→热能 B．太阳能→电能 C．电能→化学能 D．化学能→电能 2．（24-25高二上·上海·期中）CCTV报道，解放军总后勤部提出要让每个野外作业的战士都吃上热饭菜，其中一种方法是利用原电池原理，将食盐颗粒、炭屑、铁屑装入食品包装的夹层中密封起来，使用时撕开一口子，加入适量水振荡，就会产生热量加热食品。以下叙述正确的是 A．铁作负极，发生氧化反应 B．碳作负极，发生还原反应 C．铁作正极，发生还原反应 D．碳作正极，发生氧化反应 3．（22-23高二上·黑龙江哈尔滨·期末）把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，b发生还原反应；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，流向d极，则四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A．a>b>c>d B．b>d>c>a C．c>a>b>d D．a>c>d>b 4．（24-25高二上·广东广州·期末）下列关于金属腐蚀与防护，说法不正确的是 A．发生析氢腐蚀 B．外加电流法防护 C．牺牲阳极法实验 D．制成不锈钢防护 5．（24-25高二下·河北衡水·期末）某化学兴趣小组以石墨为电极材料、NaOH溶液为电解液设计碱性甲醇燃料电池。该燃料电池工作时，下列说法正确的是 A．负极的电极反应式为 B．正极的电极反应式为 C．OH-由负极向正极迁移 D．总反应方程式为 6．（24-25高二下·甘肃·期末）下列关于原电池的说法正确的是 A．锂离子电池和碱性锌锰电池都是二次电池 B．铅酸蓄电池放电时，溶液减小 C．燃料电池可将化学能完全转化为电能 D．黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易生成铜绿与电化学原理有关 7．（24-25高二上·福建漳州·期末）测定空气中CO含量常用电化学气体传感器法，其中CO传感器的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．该装置实现了化学能转化为电能 B．1 mol CO参与反应，外电路转移2 mol电子 C．电解质溶液中，从工作电极移向对电极 D．对电极反应式为 8．（24-25高二上·安徽芜湖·期末）某研究性学习小组利用如图装置探究氯碱工业和铜精炼的工作原理(M是离子交换膜)。下列说法错误的是 A．电源a极为负极 B．M为阳离子交换膜 C．电解前后装置乙中CuSO4溶液浓度逐渐变小 D．通电后，若Fe电极上产生22.4 L Cl2(标准状况下)时，理论上电路中转移0.2 mol电子 9．（24-25高二上·福建龙岩·期末）电解法制取用途广泛的，同时获得：，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：只在强碱性条件下稳定，易被还原。下列说法错误的是 A．电解一段时间后，阳极室的降低 B．阴极电极反应式为： C．随初始的变化如图2，M、N两点转移的电子数相同 D．电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止与反应使产率降低 10．（24-25高二下·广东深圳·期末）新型锂硫电池能实现快速充电，其充电的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．充电时，In电极的电势高于石墨电极 B．充电时石墨电极发生的反应为 C．放电时从石墨电极向电极迁移 D．放电时每转移，In电极质量减少 11．（24-25高二下·贵州毕节·期末）利用电解原理电解含乙醛的废水制备乙醇和乙酸不仅能减少污染，还能回收利用资源，其原理如图所示（图中双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场的作用下分别向两极迁移）。下列说法正确的是 A．M电极上发生氧化反应 B．双极膜中的H＋移向N极 C．M电极上发生的反应为 D．电路中通过2mole－时，N电极上产生11.2LO2 12．（24-25高二下·山西·期末）某甲烷燃料电池的构造如图所示，、为电极，、为选择性交换膜，只允许一种离子通过，下列说法错误的是 A．放电时，电解质溶液中的向电极处迁移 B．出口中的质量分数小于 C．电极的电极反应式为 D．该电池工作时，每消耗，理论上外电路中通过 13．（24-25高二下·甘肃天水·期末）我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水(pH=8.2)电解系统(如图所示)。以新型为催化剂(生长在泡沫镍电极上)，在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法正确的是 A．电极1上的反应为 B．海水能导电，故海水为电解质 C．将催化剂生长在泡沫镍电极上可降低催化效率 D．若仅用铅酸蓄电池代替左侧装置，装置工作时，电极4应与Pb电极相连 14．（24-25高二下·重庆·期末）一种铜催化铝硫二次电池的工作原理如图所示，放电时的电池反应为。下列说法错误的是 A．放电时，作正极，发生还原反应 B．放电时，负极反应式为： C．充电时，每生成，有通过阳离子交换膜 D．充电时，阳极质量增加，阴极质量减少 二、非选择题（共4小题，共58分） 15．（24-25高二下·河北衡水·期末）（12分）如图所示是一个用石墨作电极，电解稀MgSO4溶液的装置，电解液中已加入指示剂，此时溶液呈红色(指示剂变色的pH范围是6.8~8.0，酸性溶液中呈红色，碱性溶液中呈黄色)。 回答下列问题： （1）在电解过程中，下列有关电极附近溶液颜色变化的说法正确的是 (填序号)。 ①A极附近溶液由红色变为黄色    ②B极附近溶液由红色变为黄色 ③A极附近溶液不变色        ④B极附近溶液不变色 （2）A极发生的电极反应为 ，检验a管中气体的方法是： 。 （3）电解一段时间后，MgSO4溶液的物质的量浓度 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 （4）当a管收集到1.12L气体时(标准状况)，则： ①b管收集气体的质量为 g。 ②理论上电路中通过的电子的物质的量为 mol。 16．（23-24高二上·广东茂名·期末）（17分）电池是日常生活中最常见的一种提供电能的装置，研究各种新型电池成为新能源研究的一种方向。 （1）如图是一种甲烷燃料电池的装置。 ①铂电极a是 （填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”），发生 （填“氧化”或“还原”）反应。 ②电子从 （填“a”或“b”）电极流出，该电极的电极反应式是 。 （2）白铁是日常生活中常见的一种金属材料，俗称“锌包钢”，一旦划破后就会发生电化学反应，此时负极材料是 ，在潮湿的碱性或中性环境中，铁电极上发生反应的电极反应式是 ，金属铁被保护而不易腐蚀，这种防腐的方法叫 （填名称）。 （3）用下图所示装置研究铁的防腐蚀过程： ①只关闭一个，则铁腐蚀的速度最块的是只闭合 （填“”、“”或“”）；石墨电极的电极反应式 。 ②为减缓铁的腐蚀，应只闭合 （填“”“”或“”），该防护法称为 。 17．（24-25高二上·宁夏银川·期末）（15分）电化学装置在人们的日常生活、工业生产中应用广泛。回答下列问题： （1）下图是一套模拟工业生产的电化学装置，丙装置中两电极均为惰性电极，电解质溶液为KCl溶液，不考虑气体溶解，且钾离子交换膜只允许钾离子通过。 ①利用甲装置在铝件表面镀铜，铝件应为 (填“a”或“b”)极，b电极反应式为 。 ②乙装置为 (填“原电池”或“电解池”)，c电极反应式为 。 ③通过丙装置制取KOH溶液，制得的KOH溶液可以通过 (填“g”或“h”)口排出，若要生产112gKOH，理论上消耗标准状况下的体积为 L。 （2）一种将燃料电池与电解池组合制备的装置如图所示(电极均为惰性电极)： ①气体X为 (填分子式)。 ②戊装置工作时，向 (填“i”或“j”)电极移动，j电极的电极反应式为 。 18．（23-24高二上·广东广州·阶段练习）（14分）电化学原理在物质制备、环境保护及科学探究等领域均有广泛应用。回答下列问题。 Ⅰ.利用电解原理制备物质 （1）二氧化氯()为一种黄绿色气体，溶于碱溶液而生成亚氯酸盐和氯酸盐，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取的新工艺如图所示： ①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取。产生的电极应连接电源的 (填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为 。 ②图中应使用 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。 Ⅱ.实验探究 【实验任务】利用相关原电池装置进行实验，探究物质氧化性或还原性的影响因素。 【查阅资料】其他条件相同时，参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强，原电池的电压越大。 【进行实验】 已知：Cu与在酸性条件下能发生反应： （2）利用下表所示装置进行实验1~4，记录数据。 装置 实验序号 烧杯中所加试剂 电压表读数 30% 0.3 mol/L V/mL V/mL V/mL 1 30.0 10.0 2 30.0 1.0 9.0 3 30.0 2.0 8.0 4 35.0 1.0 已知：本实验条件下，对电压的影响可忽略。 ①根据表中信息，补充数据： 。 ②由实验2和4可知， (填“大于”或“小于”或“等于”)，说明其他条件相同时，溶液的浓度越大，其氧化性越强。 （3）由（2）中实验结果，小组同学对“电压随pH减小而增大”可能的原因，提出了以下两种猜想： 猜想1：酸性条件下，的氧化性随pH减小而增强。 猜想2：酸性条件下，Cu的还原性随pH减小而增强。 为验证猜想，小组同学在（3）中实验1~4的基础上，利用下表装置进行实验5~-7，并记录数据。 装置 实验序号 操作 电压表读数 5 6 ①向 (填“左”或“右”)侧烧杯中滴加5.0 mL 0.3 mol/L溶液 7 向另一侧烧杯中滴加5.0 mL 0.3 mol/L溶液 ②实验结果为：、 ，说明猜想2不成立，猜想1成立。 （4）已知Cu与反应时，加入氨水可形成深蓝色的。小组同学利用（4）中实验5的装置继续探究，向左侧烧杯中滴加5.0mL一定浓度的氨水，相比实验5，电压表读数增大，分析该电压表读数增大的原因： 。 10 / 10 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四单元 化学反应与电能（A） 题号 考点 能力要求 难度 自评 得分 ✅ ❌ 1 能量转化形式判断（化学能→热能、太阳能→电能、化学能→电能等） 基础理解与辨析能力 容易 2 原电池原理（负极与正极的判断、氧化还原反应类型） 基础理解与判断能力 容易 3 金属活动性顺序与原电池电极判断 逻辑推理与综合分析能力 中等 4 金属腐蚀类型与防护方法（析氢腐蚀、吸氧腐蚀、外加电流法、牺牲阳极法、不锈钢防护） 理解与辨析能力 中等 5 碱性甲醇燃料电池的电极反应与离子迁移 理解与应用能力 中等 6 电池类型与电化学防护原理 基础理解与辨析能力 容易 7 电化学气体传感器原理（CO传感器） 理解与判断能力 中等 8 氯碱工业与铜精炼的工作原理（电解池与原电池结合） 综合分析与应用能力 较难 9 电解法制备高铁酸钠的原理与电极反应分析 综合分析与推理能力 较难 10 锂硫电池充放电原理（电极反应、离子迁移、电子转移） 理解与推理能力 中等 11 电解处理乙醛废水制备乙醇和乙酸（双极膜原理） 理解与判断能力 中等 12 甲烷燃料电池的工作原理（离子迁移、电极反应、电子转移） 综合分析与判断能力 中等 13 Mg-海水电池与电解系统综合应用 综合理解与分析能力 较难 14 铜催化铝硫二次电池工作原理（充放电过程、电极反应、离子迁移） 综合分析与推理能力 较难 15 电解MgSO₄溶液的实验分析（电极反应、溶液变化、气体检验） 实验分析与计算能力 中等 16 甲烷燃料电池、金属腐蚀防护与电化学实验综合 综合理解与应用能力 中等 17 电化学装置综合（镀铜、燃料电池、电解制碱、K⁺迁移） 综合分析与计算能力 较难 18 电解制ClO₂、原电池探究实验（氧化性、还原性影响因素） 实验设计与推理能力 困难 总分 总评： 一、选择题（每题只有一个正确答案，每题3分，共42分） 1．（24-25高二上·广东广州·期末）2024年6月，我国嫦娥六号任务实现了人类首次月球背面采样返回的创举。下列关于能量转化关系不正确的是 火箭采用液氢液氧发动机 光照期着陆器用太阳电池翼供电 阴影期上升器用锂离子蓄电池供电 返回器用一次电源供电 A．化学能→热能 B．太阳能→电能 C．电能→化学能 D．化学能→电能 【答案】C 【解析】A．火箭液氢液氧发动机中，燃料与氧化剂发生化学反应释放热量，化学能转化为热能，A正确；B．太阳电池翼将太阳能直接转化为电能供着陆器使用，B正确；C．锂离子蓄电池供电时为放电过程，是化学能转化为电能，而非电能转化为化学能，C错误；D．一次电源供电时通过化学反应释放能量，化学能转化为电能，D正确；故答案选C。 2．（24-25高二上·上海·期中）CCTV报道，解放军总后勤部提出要让每个野外作业的战士都吃上热饭菜，其中一种方法是利用原电池原理，将食盐颗粒、炭屑、铁屑装入食品包装的夹层中密封起来，使用时撕开一口子，加入适量水振荡，就会产生热量加热食品。以下叙述正确的是 A．铁作负极，发生氧化反应 B．碳作负极，发生还原反应 C．铁作正极，发生还原反应 D．碳作正极，发生氧化反应 【答案】A 【解析】利用原电池原理反应放热，由铁屑、炭粒、食盐、水、空气组成的原电池中，铁做负极，炭粒作正极，负极本身发生失电子的氧化反应，炭粒发生还原反应，答案选A。 3．（22-23高二上·黑龙江哈尔滨·期末）把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，b发生还原反应；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，流向d极，则四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A．a>b>c>d B．b>d>c>a C．c>a>b>d D．a>c>d>b 【答案】D 【解析】原电池中，活泼性较强的电极为负极，活泼性较弱的电极为正极，放电时，电子由负极经外电路流向正极，电流从正极沿导线流向负极，正极上得电子发生还原反应，据此分析。若a、b相连时，b发生还原反应，说明活动性：a>b；c、d相连时，电流由d到c，则电子由c经外电路流向d，说明活动性：c>d；a、c相连时，c极上产生大量气泡，说明活动性：a>c；b、d相连时，流向d极，说明d为负极，则活动性d>b；故四种金属的活动性由强到弱的顺序为a>c>d>b；故选D。 4．（24-25高二上·广东广州·期末）下列关于金属腐蚀与防护，说法不正确的是 A．发生析氢腐蚀 B．外加电流法防护 C．牺牲阳极法实验 D．制成不锈钢防护 【答案】A 【解析】A．析氢腐蚀发生在酸性较强的水膜环境中，正极反应为；而图中存在O2，水膜通常为中性或弱酸性，此时Fe与Cu形成原电池，Fe作负极失电子生成，正极反应为，属于吸氧腐蚀，并非析氢腐蚀，A错误；B．外加电流法防护中，被保护金属（钢闸门）作阴极，与电源负极相连，辅助阳极（不溶性）作阳极与电源正极相连，电子从电源负极流向钢闸门，防止钢闸门失电子，图中装置符合外加电流法，B正确；C．牺牲阳极法利用原电池原理，将比被保护金属（铁钉）更活泼的金属（锌皮）作负极，锌失电子被腐蚀，铁钉作正极被保护；含酚酞和NaCl的琼脂中，正极（铁钉附近）因O2得电子生成OH⁻使酚酞变红，图中装置可验证牺牲阳极法，C正确；D．不锈钢是铁与Cr、Ni等金属形成的合金，通过改变金属内部结构增强抗腐蚀性，制成不锈钢可有效防护金属腐蚀，D正确；故选A。 5．（24-25高二下·河北衡水·期末）某化学兴趣小组以石墨为电极材料、NaOH溶液为电解液设计碱性甲醇燃料电池。该燃料电池工作时，下列说法正确的是 A．负极的电极反应式为 B．正极的电极反应式为 C．OH-由负极向正极迁移 D．总反应方程式为 【答案】B 【解析】A．负极反应在碱性条件下不应生成H+，正确反应为CH3OH + 8OH-=+ 6H2O + 6e-，A错误；B．正极反应式正确，O2在碱性条件下的还原反应为O2 + 2H2O + 4e-=4OH-，B正确；C．OH-应迁移至负极（负极消耗OH-），而非正极，C错误；D．总反应在碱性条件下应生成而非CO2，D错误；答案选B。 6．（24-25高二下·甘肃·期末）下列关于原电池的说法正确的是 A．锂离子电池和碱性锌锰电池都是二次电池 B．铅酸蓄电池放电时，溶液减小 C．燃料电池可将化学能完全转化为电能 D．黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易生成铜绿与电化学原理有关 【答案】D 【解析】A．锂离子电池是二次电池，而碱性锌锰电池是一次电池，不可充电，A错误；B．铅酸蓄电池放电时，硫酸（H2SO4）被消耗生成水，溶液中H+浓度降低，pH增大，B错误；C．燃料电池存在能量损耗（如热能），无法将化学能完全转化为电能，C错误；D．黄铜中锌比铜活泼，形成原电池时锌作为负极被腐蚀，保护铜不被氧化，因此铜锣不易生成铜绿，D正确；故选D。 7．（24-25高二上·福建漳州·期末）测定空气中CO含量常用电化学气体传感器法，其中CO传感器的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．该装置实现了化学能转化为电能 B．1 mol CO参与反应，外电路转移2 mol电子 C．电解质溶液中，从工作电极移向对电极 D．对电极反应式为 【答案】D 【解析】该装置为原电池，工作电极中转化为，化合价从+2价升到+4价，发生氧化反应，工作电极为负极，则对电极为正极，由电解质溶液为溶液知，负极电极反应式为，正极电极反应式为。A．该装置是原电池，化学能转化为电能，A正确；B．根据分析知，1 mol 参与反应时转移2 mol电子，B正确；C．原电池中，阳离子向正极移动，因此从工作电极移向对电极，C正确；D．根据分析知，对电极反应式为，D错误；故答案选D。 8．（24-25高二上·安徽芜湖·期末）某研究性学习小组利用如图装置探究氯碱工业和铜精炼的工作原理(M是离子交换膜)。下列说法错误的是 A．电源a极为负极 B．M为阳离子交换膜 C．电解前后装置乙中CuSO4溶液浓度逐渐变小 D．通电后，若Fe电极上产生22.4 L Cl2(标准状况下)时，理论上电路中转移0.2 mol电子 【答案】D 【解析】乙池为铜的精炼，则粗铜作阳极，精铜作阴极；电源的右侧与粗铜相连，为电池的正极，左侧为负极，所以甲池的Fe电极为阴极，石墨电极为阳极。A．乙池为铜的精炼，则粗铜作阳极，精铜作阴极；电源的右侧与粗铜相连，为电池的正极，左侧为负极，所以甲池的Fe电极为阴极，石墨电极为阳极，电源a极为负极，A正确；B．通电后，石墨电极上失电子生成Cl2，Fe电极上水得电子生成H2和，则阳极区的Na+透过离子交换膜进入左侧Fe电极附近，所以此离子交换膜只可以是阳离子交换膜，若为阴离子交换膜，则氢氧化钠会与氯气反应，B正确；C．电解精炼铜时，不纯的铜作阳极，粗铜中比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等，它们在阳极失去电子被氧化，阳极主要反应为，其他电极反应式有、等，比铜不活泼的有Ag、Pt、Au等成为阳极泥根据得失电子守恒，阳极溶解的铜的物质的量小于阴极析出的铜的物质的量，则电解前后装置乙中硫酸铜溶液浓度变小，C正确；D．甲池的Fe电极为阴极，发生的电极反应为，无Cl2生成，D错误；故选D。 9．（24-25高二上·福建龙岩·期末）电解法制取用途广泛的，同时获得：，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：只在强碱性条件下稳定，易被还原。下列说法错误的是 A．电解一段时间后，阳极室的降低 B．阴极电极反应式为： C．随初始的变化如图2，M、N两点转移的电子数相同 D．电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止与反应使产率降低 【答案】C 【解析】依据题意，电解的总反应为：，装置通电后，铁电极附近生成紫红色的，镍电极有气泡产生，则阳极电极反应式为：；阴极电极反应式为：；据此作答。A．依据阳极电极反应式为：，阳极室消耗氢氧根离子，使氢氧根浓度降低，A正确；B．依据分析，阴极电极反应式为：，B正确；C．M点c(Na2FeO4)没有达到最高值，阳极发生的主要反应为：；结合已知信息“若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质”，则N点铁电极上发生的主要反应为：；即M、N两点转移的电子数不同，C错误；D．结合题目信息“Na2FeO4易被氢气还原”可知，制备Na2FeO4时不能与阴极产生的氢气接触，需及时排出H2，D正确；故答案选C。 10．（24-25高二下·广东深圳·期末）新型锂硫电池能实现快速充电，其充电的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．充电时，In电极的电势高于石墨电极 B．充电时石墨电极发生的反应为 C．放电时从石墨电极向电极迁移 D．放电时每转移，In电极质量减少 【答案】D 【解析】充电时为电解池，由图可知，In电极发生还原反应、为阴极，电极反应式为：；石墨电极发生氧化反应、为阳极，电极反应式为：，据此分析解答。A．由分析可知，充电时In电极为阴极，电势低于阳极（石墨电极），A错误；B．充电时石墨电极上－被氧化为，电极反应式为：，B错误；C．放电时，石墨电极作正极，电极作负极，从电极向石墨电极迁移，C错误；D．放电时，电极反应式为，由电极反应式可知，每转移，电极减轻，其质量为，D正确；故答案选D。 11．（24-25高二下·贵州毕节·期末）利用电解原理电解含乙醛的废水制备乙醇和乙酸不仅能减少污染，还能回收利用资源，其原理如图所示（图中双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场的作用下分别向两极迁移）。下列说法正确的是 A．M电极上发生氧化反应 B．双极膜中的H＋移向N极 C．M电极上发生的反应为 D．电路中通过2mole－时，N电极上产生11.2LO2 【答案】C 【解析】M电极乙醛被还原为乙醇，M是阴极；N电极水发生氧化反应生成氧气，N是阳极，则直流电源的a是负极、b是正极。A．M电极乙醛被还原为乙醇，M电极上发生还原反应，故A错误；B．M是阴极、N是阳极，阳离子向阴极移动，则双极膜中的H＋移向M极，故B错误；C．M电极乙醛被还原为乙醇，发生的反应为，故C正确；D．N电极水发生氧化反应生成氧气，电路中通过2mole－时， N电极上产生0.5mol氧气，没有明确是否为标准状况，生成氧气的体积不一定是11.2L，故D错误；选C。 12．（24-25高二下·山西·期末）某甲烷燃料电池的构造如图所示，、为电极，、为选择性交换膜，只允许一种离子通过，下列说法错误的是 A．放电时，电解质溶液中的向电极处迁移 B．出口中的质量分数小于 C．电极的电极反应式为 D．该电池工作时，每消耗，理论上外电路中通过 【答案】B 【解析】在原电池中，电解质溶液中的阴离子向负极移动，该甲烷燃料电池中，在电极发生氧化反应，为负极；在电极发生还原反应，为正极。A．是阴离子，放电时向负极移动，即向电极处迁移，A项正确；B．电解质溶液中的通过选择性交换膜向极迁移，故出口中的质量分数大于，B项错误，C．在电极发生还原反应，电极反应式为，C项正确；D．根据负极反应，中元素化合价从-4价升高到+4价，1个分子失去8个电子，故每消耗，理论上外电路中通过，D项正确；故选B。 13．（24-25高二下·甘肃天水·期末）我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水(pH=8.2)电解系统(如图所示)。以新型为催化剂(生长在泡沫镍电极上)，在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法正确的是 A．电极1上的反应为 B．海水能导电，故海水为电解质 C．将催化剂生长在泡沫镍电极上可降低催化效率 D．若仅用铅酸蓄电池代替左侧装置，装置工作时，电极4应与Pb电极相连 【答案】D 【解析】由图可知，左侧装置为原电池，电极1为负极，电极2为正极，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，右侧装置为电解池，电极3为阳极，电极4为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，据此作答。A．由上述分析可知，电极1为负极，反应为，故A错误；B．海水是混合物，既不是电解质，也不是非电解质，故B错误；C．将催化剂生长在泡沫镍电极上可以增大接触面积，加快反应速率，故C错误；D．电极4为阴极，铅酸蓄电池中Pb为负极，故电极4应与Pb电极相连，故D正确；答案选D。 14．（24-25高二下·重庆·期末）一种铜催化铝硫二次电池的工作原理如图所示，放电时的电池反应为。下列说法错误的是 A．放电时，作正极，发生还原反应 B．放电时，负极反应式为： C．充电时，每生成，有通过阳离子交换膜 D．充电时，阳极质量增加，阴极质量减少 【答案】D 【解析】由图示结合电池放电总反应可知，该电池放电时，Al为负极，电极反应式为，Cu/CuxS为正极，电极反应式为；充电时，Al为阴极，电极反应式为，Cu/CuxS为阳极，电极反应式为。A．由分析可知，放电时，作正极，发生得电子的还原反应，A正确；B．由分析可知，放电时，负极反应式为：，B正确；C．充电时，阳极的反应为：，每生成，转移，故有通过阳离子交换膜，C正确；D．充电时，由电极反应式可知，阴极生成Al，阳极由Cu转化为CuxS，两电极的质量均增加，D错误；故选D。 二、非选择题（共4小题，共58分） 15．（24-25高二下·河北衡水·期末）（12分）如图所示是一个用石墨作电极，电解稀MgSO4溶液的装置，电解液中已加入指示剂，此时溶液呈红色(指示剂变色的pH范围是6.8~8.0，酸性溶液中呈红色，碱性溶液中呈黄色)。 回答下列问题： （1）在电解过程中，下列有关电极附近溶液颜色变化的说法正确的是 (填序号)。 ①A极附近溶液由红色变为黄色    ②B极附近溶液由红色变为黄色 ③A极附近溶液不变色        ④B极附近溶液不变色 （2）A极发生的电极反应为 ，检验a管中气体的方法是： 。 （3）电解一段时间后，MgSO4溶液的物质的量浓度 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 （4）当a管收集到1.12L气体时(标准状况)，则： ①b管收集气体的质量为 g。 ②理论上电路中通过的电子的物质的量为 mol。 【答案】（1）①④（2分） （2） 2H2O+2e-=H2↑+ 2OH- （2分） 用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声（2分） （3）增大（2分） （4） 0.8 （2分） 0.1（2分） 【解析】根据图示，A为阴极，溶液中的阳离子发生还原反应，B为阳极，溶液中的阴离子发生氧化反应，结合电极反应式分析解答。 （1）电解时，A为阴极，A极上氢离子放电生成氢气，同时电极附近有氢氧根离子生成，溶液呈碱性，溶液呈黄色；B为阳极，B极上氢氧根离子放电产生氧气，同时电极附近有氢离子生成，溶液呈酸性，所以溶液呈红色，故答案为：①④； （2）A为阴极，A管中氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+ 2OH-，a管中收集的气体是氢气，氢气具有可燃性，其检验方法为：用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声； （3）石墨电极电解MgSO4溶液，相当于电解水，电解一段时间后，MgSO4溶液的物质的量浓度增大； （4）a管收集到1.12L氢气，标况下物质的量为0.05mol，每生成1mol氢气转移电子2mol，理论上生成0.05mol氢气转移电子0.1mol，b管中收集的气体是氧气，根据电极反应式，每生成1mol氧气转移电子4mol，则生成0.025mol氧气，b管收集气体的质量为0.025mol×32g/mol=0.8g。 16．（23-24高二上·广东茂名·期末）（17分）电池是日常生活中最常见的一种提供电能的装置，研究各种新型电池成为新能源研究的一种方向。 （1）如图是一种甲烷燃料电池的装置。 ①铂电极a是 （填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”），发生 （填“氧化”或“还原”）反应。 ②电子从 （填“a”或“b”）电极流出，该电极的电极反应式是 。 （2）白铁是日常生活中常见的一种金属材料，俗称“锌包钢”，一旦划破后就会发生电化学反应，此时负极材料是 ，在潮湿的碱性或中性环境中，铁电极上发生反应的电极反应式是 ，金属铁被保护而不易腐蚀，这种防腐的方法叫 （填名称）。 （3）用下图所示装置研究铁的防腐蚀过程： ①只关闭一个，则铁腐蚀的速度最块的是只闭合 （填“”、“”或“”）；石墨电极的电极反应式 。 ②为减缓铁的腐蚀，应只闭合 （填“”“”或“”），该防护法称为 。 【答案】（1） 正极（1分） 还原（2分） b （1分） （2分） （2） Zn （1分） （2分） 牺牲阳极法（2分） （3） K1（1分） 2H2O+2e-=H2↑+2OH- （2分） K2 （1分） 外加电流法（2分） 【解析】（1）由图可知，电极a是燃料电池的正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极b是负极，碱性条件下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水； ①由分析可知，铂电极a是燃料电池的正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，故答案为：正极；还原； ②由分析可知，电极b是电子流出的负极，碱性条件下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为，故答案为：b；； （2）锌铁在潮湿的碱性或中性环境中构成原电池，金属性强于铁的锌电极是原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，铁电极是正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，正极反应式为；“锌包钢”能使金属铁被保护而不易腐蚀，这种防腐的方法叫牺牲阳极法，故答案为：Zn；；牺牲阳极法； （3）由图可知，只关闭K1，与直流电源正极相连的铁电极做阳极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，多孔石墨电极做阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子；只关闭K2，与直流电源负极相连的铁电极做阴极，金属铁被保护，多孔石墨电极做阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气；只关闭K3，铁电极和多孔石墨电极在氯化钠溶液中构成原电池，铁做原电池的负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，多孔石墨电极做正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，则铁腐蚀的速度最块的是只闭合K1； ①由分析可知，铁腐蚀的速度最块的是只闭合K1，多孔石墨电极做阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故答案为：K1；2H2O+2e-=H2↑+2OH-； ②由分析可知，为减缓铁的腐蚀，应只闭合K2，直流电源负极相连的铁电极做阴极，金属铁被保护，该防护法称为外加电流法，故答案为：K2；外加电流法。 17．（24-25高二上·宁夏银川·期末）（15分）电化学装置在人们的日常生活、工业生产中应用广泛。回答下列问题： （1）下图是一套模拟工业生产的电化学装置，丙装置中两电极均为惰性电极，电解质溶液为KCl溶液，不考虑气体溶解，且钾离子交换膜只允许钾离子通过。 ①利用甲装置在铝件表面镀铜，铝件应为 (填“a”或“b”)极，b电极反应式为 。 ②乙装置为 (填“原电池”或“电解池”)，c电极反应式为 。 ③通过丙装置制取KOH溶液，制得的KOH溶液可以通过 (填“g”或“h”)口排出，若要生产112gKOH，理论上消耗标准状况下的体积为 L。 （2）一种将燃料电池与电解池组合制备的装置如图所示(电极均为惰性电极)： ①气体X为 (填分子式)。 ②戊装置工作时，向 (填“i”或“j”)电极移动，j电极的电极反应式为 。 【答案】（1） b（1分） Cu2++2e-=Cu （2分） 原电池 （1分） CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O（2分） h （1分） 11.2（2分） （2） H2 （2分） i （2分） -e-=（2分） 【解析】（1）乙为燃料电池，通入CH3OH的为负极，c极电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O，通入氧气一极为正极，d极电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；甲为电解池，b极连负极为阴极，a为阳极，丙为电解池，丙装置中两电极均为惰性电极，电解质溶液为KCl溶液，e电极与电源正极相连为阳极，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，Cl-减少K+剩余，f电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，K+由阳极区透过钾离子交换膜进入阴极区，高浓度的KOH溶液从h出口流出。 （2）由信息可知，丁装置为氢氧燃料电池，通入O2的电极为正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，通入H2的电极为负极，电极反应为H2+2OH--2e-=2H2O；戊装置为制备的电解池，电极j为阳极，电极反应式为-e-=，电极i为阴极，电极反应为2H++2e-=H2↑。 （1）①镀铜时镀件放在阴极，故铝件应为b；根据分析，b电极反应式为Cu2++2e-=Cu； ②根据分析，乙装置为原电池；c极电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O； ③根据分析，制得的KOH溶液可以通过h出口流出；n(KOH)==2mol，n(e-)=n(OH-)=2mol，由2H2O-4e-=O2+4H+可知n(O2)=n(e-)=0.5mol，标况下体积为11.2L； （2）①根据分析，气体X为H2； ②电解池中阳离子向阴极移动，故K+向i电极移动；j为阳极，电极反应式为-e-=。 18．（23-24高二上·广东广州·阶段练习）（14分）电化学原理在物质制备、环境保护及科学探究等领域均有广泛应用。回答下列问题。 Ⅰ.利用电解原理制备物质 （1）二氧化氯()为一种黄绿色气体，溶于碱溶液而生成亚氯酸盐和氯酸盐，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取的新工艺如图所示： ①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取。产生的电极应连接电源的 (填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为 。 ②图中应使用 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。 Ⅱ.实验探究 【实验任务】利用相关原电池装置进行实验，探究物质氧化性或还原性的影响因素。 【查阅资料】其他条件相同时，参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强，原电池的电压越大。 【进行实验】 已知：Cu与在酸性条件下能发生反应： （2）利用下表所示装置进行实验1~4，记录数据。 装置 实验序号 烧杯中所加试剂 电压表读数 30% 0.3 mol/L V/mL V/mL V/mL 1 30.0 10.0 2 30.0 1.0 9.0 3 30.0 2.0 8.0 4 35.0 1.0 已知：本实验条件下，对电压的影响可忽略。 ①根据表中信息，补充数据： 。 ②由实验2和4可知， (填“大于”或“小于”或“等于”)，说明其他条件相同时，溶液的浓度越大，其氧化性越强。 （3）由（2）中实验结果，小组同学对“电压随pH减小而增大”可能的原因，提出了以下两种猜想： 猜想1：酸性条件下，的氧化性随pH减小而增强。 猜想2：酸性条件下，Cu的还原性随pH减小而增强。 为验证猜想，小组同学在（3）中实验1~4的基础上，利用下表装置进行实验5~-7，并记录数据。 装置 实验序号 操作 电压表读数 5 6 ①向 (填“左”或“右”)侧烧杯中滴加5.0 mL 0.3 mol/L溶液 7 向另一侧烧杯中滴加5.0 mL 0.3 mol/L溶液 ②实验结果为：、 ，说明猜想2不成立，猜想1成立。 （4）已知Cu与反应时，加入氨水可形成深蓝色的。小组同学利用（4）中实验5的装置继续探究，向左侧烧杯中滴加5.0mL一定浓度的氨水，相比实验5，电压表读数增大，分析该电压表读数增大的原因： 。 【答案】（1） 正极 （1分） （2分） 阳（1分） （2） 4.0 （2分） 小于（2分） （3） 左 （2分） （2分） （4）加入氨水后形成稳定的，使得减小，促进铜失电子，使电压表读数增大（2分） 【解析】Ⅱ．本题采用控制变量法探究影响物质的氧化性或者还原性的因素，在本题中分别探究了电解质溶液的浓度和溶液pH，并通过电压表的读数，来探究影响因素，以此解题； （1）①根据题意可知，Cl－放电生成ClO2的电极为阳极，接电源的正极。根据元素守恒，有水参加反应，同时生成H＋，电极反应式为Cl－－5e－＋2H2O=ClO2↑＋4H＋；②根据溶液中电荷守恒的规律，图中应使用阳离子交换膜； （2）①根据单一变量控制法可知，总溶液的体积为40.0mL，则V1=40.0-35.0+1.0=4.0； ②由实验2和4可知，过氧化氢的浓度不同，结合结论可推出，U2小于U4； （3）①根据表格中的数据可知，涉及双液原电池后，若向左侧烧杯溶液中加入硫酸，与没有加入硫酸时，则可推出猜想2不成立； ②再向右侧烧杯溶液中加入等物质的量的硫酸，观察得到，则说明猜想1成立； （4）氨气可以和铜离子形成配合物，则该电压表读数增大的原因是：加入足量氨水后形成，使溶液中减小，促进铜失电子，使电压表读数增大。 2 / 16 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $