高中化学单元测试——第四章化学反应与电能（较易版02）

**基本信息** 聚焦高中化学“化学反应与电能”单元，以氢燃料电池、CO₂资源化等科技前沿情境整合原电池、电解池核心知识，题型梯度适配单元复习，强化科学思维与实践能力。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|14题/42分|原电池原理、电解池分析、金属防腐|结合新能源汽车、浓差电池等情境，考查电极判断、离子迁移等基础| |填空题|4题/58分|电化学实验探究、CO₂转化、NO尾气处理|设计Fe³⁺与I⁻反应程度探究（科学探究），整合废水处理与海水淡化（科学态度）|

高中化学单元测试 —— 第四章 化学反应与电能 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题3分）下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是 A． B． C． D． 2．（本题3分）中国科学家最近开发了种从空气中提取水制取H2的新技术，即利用太阳能风能等绿色能源驱动电解槽装置吸收空气中的水分并将获得的水分解成H2和O2。下列说法正确的是 A．该装置工作时仅涉及两种能量转化 B．阳极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑ C．该装置获得H2、O2的物质的量之比为2：1 D．该装置工作时阳离子向阳极迁移 3．（本题3分）铜锌原电池的装置如图所示，下列叙述错误的是 A．锌片逐渐溶解，质量减轻 B．锌片为负极, 铜片为正极 C．电子由铜片通过导线流向锌片 D．该装置可以将化学能转化为电能 4．（本题3分）如图是电解溶液的装置，其中c、d均为石墨电极。下列有关判断正确的是 A．a为负极，b为正极 B．a为阳极，b为阴极 C．电解过程中，c电极质量增加 D．电解过程中，氯离子浓度减小 5．（本题3分）如图所示，将水体中的钢铁设施与Zn连接可形成原电池，Zn作负极。下列说法正确的是 A．Zn得到电子 B．电子由钢铁设施通过导线流向Zn C．Fe的金属活动性强于Zn D．该方法可减缓水体中钢铁设施的腐蚀 6．（本题3分）金属防腐对延长金属制品的使用寿命，保障设备安全有重要意义。如图所示，将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。下列有关说法不正确的是 A．金属M的活动性比Fe的活动性强 B．阴极的电极反应式为 C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢 7．（本题3分）“新能源汽车、锂电池、光伏产品给中国制造增添了新亮色”。氢燃料电池被誉为氢能源汽车的心脏。某种氢燃料电池的内部结构如图所示。下列说法错误的是 A．左侧的电极反应式为 B．电池工作一段时间后，电解质溶液中的浓度会增大 C．该装置实现了化学能转化为电能 D．电解质溶液中无电子通过 8．（本题3分）利用电化学原理合成氨的装置如图所示，科学家研究表明，Ag、Hg、Pt和Au等能促进氮气合成氨。下列叙述正确的是 A．该装置可将电能全部转化成化学能 B．N极可选择铜、锌等材料 C．M极反应式为 D．4．48L H2发生氧化反应时转移0.4mol电子 9．（本题3分）电化学装置在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是 A．甲：锌作负极，发生氧化反应 B．乙：正极的电极反应式为 C．丙：放电过程中，铅电极质量会增加 D．丁：电解精炼铜，当电路中共有2 mol电子转移时， a电极上一定溶解64 g Cu 10．（本题3分）一种利用分子筛除去空气中的、、等，获得纯氧气并构建锂—氧气电池，工作原理如图所示。下列叙述正确的是 A．放电时，a极为负极，发生还原反应 B．放电时，空气通入分子筛发生分解反应生成 C．充电时，b极反应式为 D．充电时，a极质量净减3.2 g时，外电路中有0.1 mol电子转移 11．（本题3分）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 12．（本题3分）研究表明以为氮源电解可直接制备，原理如图所示。 下列有关说法正确的是 A．电极上发生还原反应生成 B．通过质子交换膜从右室移向左室 C．电解一段时间后，阴极区溶液不变 D．若转移电子，可获得标准状况下 13．（本题3分）以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法正确的是 A．燃料电池工作时，正极反应式为O2+4H+−4e−=2H2O B．a极是铁，b极是铜时，能达到铁上镀铜的目的 C．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化相同 D．a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为2:7 14．（本题3分）浓差电池是一种因电池中存在浓度差而产生电动势的电池。浓差电池可用于测定待测环境中氧气的含量，在冶金、能源等领域应用广泛。测定某低氧环境中氧气含量的原理示意如图。下列说法错误的是 A．A电极为正极 B．由A电极向B电极迁移 C．B电极发生的反应为 D．理论上，电解质中的总量会增加 二、填空题 15．（本题14分）某化学兴趣小组用如图装置探究反应的进行程度。 已知：①、均为石墨电极；②实验中使用的电流计有电流通过时，指针偏向正极；③空气不影响该实验。 (1)闭合开关，电流计指针偏向右边，此时电极为_______极，电极的电极反应式为_______。 (2)一段时间后，电流计指针回到原点。断开开关，取极附近溶液于试管中，加入淀粉溶液，观察到混合溶液颜色变为_______色；取极附近溶液于试管中，滴加几滴溶液，可以观察到_______。 (3)往形管右侧溶液中加入粉末，充分溶解后，重新闭合开关，观察到指针偏向左边。闭合开关后，极的电极反应式为_______；检验极附近溶液中是否含有，可以选用的试剂是_______(填化学式)溶液。 (4)结合以上实验现象可知硫酸铁溶液和碘化钾溶液反应的化学方程式为_______；实验装置盐桥中的电解质溶液不选用饱和溶液的原因可能是_______。 16．（本题14分）电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题： (1)二氧化氯()为一种黄绿色气体，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”)， 学法题：如何判断电源正负极___________；对应的电极反应式为___________。 ②a极区pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ③图中应使用___________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。 (2)电解硝酸工业的尾气NO可制备，其工作原理如图所示： ①阴极的电极反应式为___________。 ②将电解生成的全部转化为，则通入的与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为___________。 17．（本题15分）的资源化利用是实现碳中和的重要途径。 I．电化学法将转化为甲酸 科学家近年发明了一种新型水介质电池。如图所示，电极分别为金属锌和选择性催化材料，放电时，被转化为储氢物质甲酸。 注：双极隔膜为一层阳离子交换膜和一层阴离子交换膜复合而成，中间为水，作为电解质溶液中和的来源。 (1)①放电时，正极电极反应式为_______。 ②充电时每生成，理论上阴极获得Zn的物质的量为_______mol。 ③与Zn极室相连的离子交换膜为_______。 II.电化学法将CO2转化为多种燃料 (2)利用电催化可将同时转化为多种燃料，其原理如图所示。 ①阳极的电极反应式为_______。 ②铜电极上产生的电极反应式为_______。 ③若铜极上只生成和，则电路中转移电子的物质的量为_______。 (3)我国科学家报道了如图所示机理的电化学过程。 ①Ni电极为_______极，该电极的电极反应式为_______。 ②理论上，每有与结合，电路中转移电子数为_______。 18．（本题15分）回答下列问题 (1)用惰性电极电解碘化钾溶液，阳极电极反应式为_______。 (2)爱迪生蓄电池在充电和放电时发生的反应为，放电时正极的电极反应式为_______；充电时，Fe电极应为外接电源的_______极相连。 (3)利用N2H4(l)燃料电池(产物均为环境友好物质)电解AgNO3溶液并制备，装置如下图所示(C1∼C5均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变)。 ①工作时，甲装置C1电极为_______(填“正”“负”“阳”或“阴”)极，电极反应式为_______。 ②工作时，乙装置中向_______(填“C3”或“Ag”)极移动。 ③若乙装置中溶液体积为400 mL，当电极质量增加4.32 g时，溶液pH约为_______。若将乙装置中两电极调换，一段时间后，AgNO3溶液浓度将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 ④丙装置中K、M、L为离子交换膜，其中M膜是_______(填“阳离子”“阴离子”或“质子”)交换膜。 ⑤若甲装置C2电极上消耗标准状况下2.24 L的O2，理论上丙装置阳极室溶液质量减少_______g。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $ 高中化学单元测试 —— 第四章 化学反应与电能 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题3分）下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．装置中形成铜锌原电池，铜为正极，氢离子在正极被还原为氢气，A符合题意； B．装置中铜和银都不和稀硫酸反应生成氢气，不能生成氢气，B不符合题意； C．装置中铜和银都不和稀硫酸反应生成氢气，不能生成氢气，C不符合题意； D．没有形成闭合电路，铜不反应，锌和稀硫酸生成氢气，D不符合题意； 故选A。 2．（本题3分）中国科学家最近开发了种从空气中提取水制取H2的新技术，即利用太阳能风能等绿色能源驱动电解槽装置吸收空气中的水分并将获得的水分解成H2和O2。下列说法正确的是 A．该装置工作时仅涉及两种能量转化 B．阳极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑ C．该装置获得H2、O2的物质的量之比为2：1 D．该装置工作时阳离子向阳极迁移 【答案】C 【详解】A．该装置工作时仅涉风能转化为电能、太阳能转化为电能以及电能再转化为化学能三种能量转化，故A错误； B．阳极水失去电子转化为氧气，电极方程式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，故B错误； C．该装置分解水的总方程式为：2H2O= O2↑+ 2H2↑，获得H2、O2的物质的量之比为2：1，故C正确； D．电解池工作时阳离子向阴极迁移，故D错误； 故选C。 3．（本题3分）铜锌原电池的装置如图所示，下列叙述错误的是 A．锌片逐渐溶解，质量减轻 B．锌片为负极, 铜片为正极 C．电子由铜片通过导线流向锌片 D．该装置可以将化学能转化为电能 【答案】C 【分析】锌-铜原电池锌作负极，铜作正极，负极失电子化合价升高，正极得电子化合价降低，原电池都是化学能转化为电能。 【详解】A．因Zn作负极，则Zn失去电子发生氧化反应，锌片逐渐溶解，A正确； B．锌作负极，铜作正极，B正确； C．Zn作负极，Cu作正极，则电子由锌片通过导线流向铜片，C错误； D．该装置通过化学反应将化学能转变为电能，D正确； 故选C。 4．（本题3分）如图是电解溶液的装置，其中c、d均为石墨电极。下列有关判断正确的是 A．a为负极，b为正极 B．a为阳极，b为阴极 C．电解过程中，c电极质量增加 D．电解过程中，氯离子浓度减小 【答案】D 【详解】A．根据电流方向可知，a为正极，b为负极，A错误， B．根据电流方向可知，a为正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极，B错误； C．电解过程中，d电极附近铜离子得到电子变为铜单质，并附着在d电极上，所以d电极质量增加，C错误； D．电解过程中，c电极附近氯离子失去电子变为氯气，因此浓度减小，D正确； 故选D。 5．（本题3分）如图所示，将水体中的钢铁设施与Zn连接可形成原电池，Zn作负极。下列说法正确的是 A．Zn得到电子 B．电子由钢铁设施通过导线流向Zn C．Fe的金属活动性强于Zn D．该方法可减缓水体中钢铁设施的腐蚀 【答案】D 【详解】A．Zn作负极，原电池中负极发生氧化反应，失去电子，A错误； B．电子由负极（Zn）通过导线流向正极（钢铁设施），B错误； C．Zn为负极，比Fe更容易失电子，Zn的金属活动性强于Fe，C错误； D．Zn作负极被腐蚀，钢铁设施作正极被保护，可减缓钢铁腐蚀，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，D正确； 故答案为D。 6．（本题3分）金属防腐对延长金属制品的使用寿命，保障设备安全有重要意义。如图所示，将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。下列有关说法不正确的是 A．金属M的活动性比Fe的活动性强 B．阴极的电极反应式为 C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢 【答案】B 【分析】将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀，即通过牺牲阳极法保护金属，金属M比Fe活泼，金属M成为原电池的负极，不断被腐蚀，而作为正极的钢铁设施就被保护起来，据此解答。 【详解】A．由分析可知，金属M比Fe活泼，即金属M的活动性比Fe的活动性强，A正确； B．在牺牲阳极的阴极保护法中，作为正极(阴极)的钢铁设施得到电子而被保护，不会发生失去电子的氧化反应，B错误； C．金属M失去的电子经导线流向钢铁设施，使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子而被保护，C正确； D．海水中含有大量的电解质(如等)，其导电性比河水强，形成原电池的速率更快，所以钢铁设施在海水中的腐蚀速率更快，即钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，D正确； 故选B。 7．（本题3分）“新能源汽车、锂电池、光伏产品给中国制造增添了新亮色”。氢燃料电池被誉为氢能源汽车的心脏。某种氢燃料电池的内部结构如图所示。下列说法错误的是 A．左侧的电极反应式为 B．电池工作一段时间后，电解质溶液中的浓度会增大 C．该装置实现了化学能转化为电能 D．电解质溶液中无电子通过 【答案】B 【详解】A．左侧为氢燃料电池的负极，通入发生失电子的氧化反应，电极反应式为，A正确； B．电池总反应为，工作过程中生成水会稀释电解质溶液，且反应中负极生成的会迁移到正极被消耗，总数不变，因此浓度会减小，B错误； C．该装置为氢氧燃料电池，属于原电池，实现了化学能向电能的转化，C正确； D．电子仅能在外电路的导线中定向移动，电解质溶液依靠阴阳离子定向移动导电，无电子通过，D正确； 故答案选B。 8．（本题3分）利用电化学原理合成氨的装置如图所示，科学家研究表明，Ag、Hg、Pt和Au等能促进氮气合成氨。下列叙述正确的是 A．该装置可将电能全部转化成化学能 B．N极可选择铜、锌等材料 C．M极反应式为 D．4．48L H2发生氧化反应时转移0.4mol电子 【答案】C 【分析】该装置属于电解池，M极氮元素化合价降低发生还原反应，即为阴极；N极氢元素化合价升高发生氧化反应，即为阳极，据此回答。 【详解】A．该装置为电解池，电能主要转化成化学能，还有部分转化为其他形式能量如热能等，A错误； B．N极为阳极，氢气在阳极上发生氧化反应，应选择惰性材料作阳极，而铜、锌作阳极时会优先发生氧化反应，B错误； C．M极上N2发生还原反应生成NH3，即反应式为，C正确； D．H2没有指明“标准状况”，不能根据氢气体积计算转移电子的物质的量，D错误； 故选C。 9．（本题3分）电化学装置在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是 A．甲：锌作负极，发生氧化反应 B．乙：正极的电极反应式为 C．丙：放电过程中，铅电极质量会增加 D．丁：电解精炼铜，当电路中共有2 mol电子转移时， a电极上一定溶解64 g Cu 【答案】D 【详解】A．甲为碱性锌锰干电池，锌活泼性强，作负极，失去电子发生氧化反应，A正确； B．乙为纽扣式银锌电池，正极Ag2O得电子被还原，电解质为KOH溶液，电极反应式为Ag2O+2e-+H2O = 2Ag+2OH-，B正确； C．丙为铅酸蓄电池，放电时Pb为负极，发生反应：，生成的PbSO4附着在电极上，导致铅电极质量增加，C正确； D．丁为电解精炼铜，a电极为阳极（粗铜），粗铜中含Fe、Zn等活泼杂质，杂质会先于Cu放电，电路中转移2 mol电子时，溶解的Cu质量不等于64 g，D错误； 故选D。 10．（本题3分）一种利用分子筛除去空气中的、、等，获得纯氧气并构建锂—氧气电池，工作原理如图所示。下列叙述正确的是 A．放电时，a极为负极，发生还原反应 B．放电时，空气通入分子筛发生分解反应生成 C．充电时，b极反应式为 D．充电时，a极质量净减3.2 g时，外电路中有0.1 mol电子转移 【答案】C 【分析】放电时为原电池装置，有氧气通入的一端为正极，故a为负极，b为正极。充电时为电解池装置，正极接电源的正极，负极接电源的负极， 故a为阴极，b为阳极。 【详解】A. 结合分析可知，放电时，a极为负极，发生氧化反应，A错误。 B. 分子筛分离出氧气，属于物理变化，没有发生化学变化，B错误。 C. 充电时，b极为阳极，过氧根离子发生氧化反应生成氧气，C正确。 D. 充电时，a极为阴极，电极反应式为，阴极减少质量等于脱去过氧根离子质量，阴极净减3.2 g，相当于脱离，根据电极方程式中的计量关系，电路中应有0.2 mol电子转移，D错误。 故答案选C。 11．（本题3分）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。 12．（本题3分）研究表明以为氮源电解可直接制备，原理如图所示。 下列有关说法正确的是 A．电极上发生还原反应生成 B．通过质子交换膜从右室移向左室 C．电解一段时间后，阴极区溶液不变 D．若转移电子，可获得标准状况下 【答案】C 【详解】A．电极a上转化为，N元素化合价升高，失电子发生氧化反应，A错误； B．电解池中阳离子向阴极移动，右侧电极为阴极，因此从左室移向右室，B错误； C．阴极反应为，电路中每转移电子，阴极生成，同时有从阳极通过质子交换膜迁移到阴极，二者中和生成水，阴极区浓度不变，pH不变，C正确； D．生成1 mol 转移2 mol电子，转移1 mol电子时生成0.5 mol ，标准状况下体积为11.2 L，D错误； 故答案选C。 13．（本题3分）以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法正确的是 A．燃料电池工作时，正极反应式为O2+4H+−4e−=2H2O B．a极是铁，b极是铜时，能达到铁上镀铜的目的 C．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化相同 D．a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为2:7 【答案】B 【分析】电池工作时，O2转化为H2O，由O元素的价态变化，可确定通入O2的电极为正极，通入乙烷的电极为负极；右侧电池为电解池，a电极为阴极，b电极为阳极。 【详解】A．燃料电池工作时，通入O2的电极为正极，O2得电子产物与电解质反应生成H2O，正极反应式为O2+4H++4e−=2H2O，A不正确； B．往铁上镀铜，则右侧电池为电镀池，铜应作阳极，铁应作阴极，则a极为阴极，应是铁，b极是阳极，应是铜，B正确； C．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，但由于粗铜中混有铁、锌、金、银等杂质，在电解过程中，Fe、Zn等失电子，而溶液中只有Cu2+在阴极得电子，且粗铜中的金、银会形成阳极泥，所以两极质量变化不相同，C不正确； D．a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体为O2，电池中消耗乙烷，依据得失电子守恒可建立如下关系式：7O2——28e-——2C2H6，二者的体积之比等于物质的量之比，则为7:2，D不正确； 故选B。 14．（本题3分）浓差电池是一种因电池中存在浓度差而产生电动势的电池。浓差电池可用于测定待测环境中氧气的含量，在冶金、能源等领域应用广泛。测定某低氧环境中氧气含量的原理示意如图。下列说法错误的是 A．A电极为正极 B．由A电极向B电极迁移 C．B电极发生的反应为 D．理论上，电解质中的总量会增加 【答案】D 【分析】该装置为原电池（浓差电池），A侧通入氧气浓度更高的空气，在A电极得电子生成，因此A为正极，B为负极。 【详解】A．在A电极得电子，发生还原反应，为正极，A正确； B．原电池中阴离子向负极迁移，因此由正极A向负极B迁移，B正确； C．B电极为负极，在此失电子生成，电极反应为，C正确； D．正极每生成，负极就消耗，电解质中的总量保持不变，D错误； 故选D。 二、填空题 15．（本题14分）某化学兴趣小组用如图装置探究反应的进行程度。 已知：①、均为石墨电极；②实验中使用的电流计有电流通过时，指针偏向正极；③空气不影响该实验。 (1)闭合开关，电流计指针偏向右边，此时电极为_______极，电极的电极反应式为_______。 (2)一段时间后，电流计指针回到原点。断开开关，取极附近溶液于试管中，加入淀粉溶液，观察到混合溶液颜色变为_______色；取极附近溶液于试管中，滴加几滴溶液，可以观察到_______。 (3)往形管右侧溶液中加入粉末，充分溶解后，重新闭合开关，观察到指针偏向左边。闭合开关后，极的电极反应式为_______；检验极附近溶液中是否含有，可以选用的试剂是_______(填化学式)溶液。 (4)结合以上实验现象可知硫酸铁溶液和碘化钾溶液反应的化学方程式为_______；实验装置盐桥中的电解质溶液不选用饱和溶液的原因可能是_______。 【答案】(1) 负 (2) 蓝 有蓝色沉淀产生 (3) (4) 硫酸铁溶液呈酸性，在酸性条件下，具有强氧化性，会干扰实验 【分析】分析可逆反应可知，初始加入硫酸铁和碘化钾，Fe3+为氧化剂，得电子做正极，I-为还原剂，失电子做负极，达到平衡时改变条件平衡发生移动。 【详解】（1）I-为还原剂，失电子做负极，Fe3+为氧化剂，得电子做正极，正极反应方程式为 （2）I-为还原剂，失电子做负极，生成碘单质，遇淀粉变蓝；Fe3+为氧化剂，得电子做正极，正极反应方程式为，遇生成蓝色沉淀，； （3）该反应为可逆反应，加入后平衡逆向移动， 故a电极反应式为；检验三价铁离子可以加入后溶液变红或加入出现蓝色沉淀； （4）该反应为可逆反应，故化学方程式为；硫酸铁溶液水解呈酸性，在酸性条件下，具有强氧化性，会氧化Fe2+和I-，会干扰实验 16．（本题14分）电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题： (1)二氧化氯()为一种黄绿色气体，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”)， 学法题：如何判断电源正负极___________；对应的电极反应式为___________。 ②a极区pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ③图中应使用___________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。 (2)电解硝酸工业的尾气NO可制备，其工作原理如图所示： ①阴极的电极反应式为___________。 ②将电解生成的全部转化为，则通入的与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为___________。 【答案】(1) 正极 与电解池阳极相连的为正极，与电解池阴极相连的为负极 增大 阳 (2) 1∶4 【分析】（1）在b极上，Cl－放电生成ClO2，所以b极为阳极，接电源的正极，电极方程式为；a极为阴极，接电源的负极，电极方程式为；在电解池中，阳离子向阴极区移动，所以Na＋通过离子交换膜进入a极区，离子交换膜为阳离子交换膜； （2）工业上电解NO制备，由装置图可知阳极发生氧化反应， NO被氧化生成，电极反应式为；阴极发生还原反应，NO被还原生成，电极反应式为；总反应方程式为：，据此分析。 【详解】（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；如何判断电源正负极：与电解池阳极相连的为正极，与电解池阴极相连的为负极，故答案为：正极；与电解池阳极相连的为正极，与电解池阴极相连的为负极；； ②a极区为阴极区，电极反应式：，阴极区OH－浓度增大，溶液的pH增大，故答案为：增大； ③根据溶液中电荷守恒的规律，图中应使用阳离子交换膜，故答案为：阳； （2）①由图示可知，NO在阴极上得电子生成，电极反应式为，故答案为：； ②NO在阳极上失电子生成，电极反应式为，电解总反应式为，故当实际参加反应的NO为8 mol时，要将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，还应通入2 mol NH3，则n(NH3)∶n(NO)＝2 mol∶8 mol＝1∶4，故答案为：1∶4。 17．（本题15分）的资源化利用是实现碳中和的重要途径。 I．电化学法将转化为甲酸 科学家近年发明了一种新型水介质电池。如图所示，电极分别为金属锌和选择性催化材料，放电时，被转化为储氢物质甲酸。 注：双极隔膜为一层阳离子交换膜和一层阴离子交换膜复合而成，中间为水，作为电解质溶液中和的来源。 (1)①放电时，正极电极反应式为_______。 ②充电时每生成，理论上阴极获得Zn的物质的量为_______mol。 ③与Zn极室相连的离子交换膜为_______。 II.电化学法将CO2转化为多种燃料 (2)利用电催化可将同时转化为多种燃料，其原理如图所示。 ①阳极的电极反应式为_______。 ②铜电极上产生的电极反应式为_______。 ③若铜极上只生成和，则电路中转移电子的物质的量为_______。 (3)我国科学家报道了如图所示机理的电化学过程。 ①Ni电极为_______极，该电极的电极反应式为_______。 ②理论上，每有与结合，电路中转移电子数为_______。 【答案】(1) 2 阴离子交换膜 (2) 2H2O－4e-＝4H+＋O2 CO2＋8e-＋8H+＝CH4＋2H2O 3.8mol (3) 阴极 CO＋4e-=C＋3O2- 4NA 【详解】（1）放电时，左侧Zn作负极，发生电极反应，，右侧为正极，，充电时，右侧为阳极，H2O生成氧气，发生氧化反应，左侧为阴极，发生还原反应，；① 放电时，正极电极反应式为；②根据得失电子守恒可得，当生成1molO2，阴极上获得2molZn；③放电时，左侧作负极，发生电极反应，，放电时，需要有OH-参与反应，则与Zn电极室相连的交换膜为阴离子交换膜； （2）①阳极为铂电极，水失电子，电极反应式为2H2O－4e-＝4H+＋O2； ②铜电极为阴极，实现的是二氧化碳变甲烷或一氧化碳、甲酸、乙醛等，其中生成甲烷的电极反应式为CO2＋8e-＋8H+＝CH4＋2H2O； ③若铜极上每生成1molCH3CHO，转移10mol电子，每生成1mol HCOOH，转移2mol电子，则只生成0.3molCH3CHO和0.4mol HCOOH，则电路中转移3+0.8=3.8mol电子。 （3）①Ni电极碳酸根离子生成碳和氧气，为阴极，其电极反应式为CO＋4e-=C＋3O2-； ②理论上，每有1molCO2与O2-结合生成1mol碳酸根离子，则意味着电路中有4mol电子转移，故电路中转移电子数为4NA； 18．（本题15分）回答下列问题 (1)用惰性电极电解碘化钾溶液，阳极电极反应式为_______。 (2)爱迪生蓄电池在充电和放电时发生的反应为，放电时正极的电极反应式为_______；充电时，Fe电极应为外接电源的_______极相连。 (3)利用N2H4(l)燃料电池(产物均为环境友好物质)电解AgNO3溶液并制备，装置如下图所示(C1∼C5均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变)。 ①工作时，甲装置C1电极为_______(填“正”“负”“阳”或“阴”)极，电极反应式为_______。 ②工作时，乙装置中向_______(填“C3”或“Ag”)极移动。 ③若乙装置中溶液体积为400 mL，当电极质量增加4.32 g时，溶液pH约为_______。若将乙装置中两电极调换，一段时间后，AgNO3溶液浓度将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 ④丙装置中K、M、L为离子交换膜，其中M膜是_______(填“阳离子”“阴离子”或“质子”)交换膜。 ⑤若甲装置C2电极上消耗标准状况下2.24 L的O2，理论上丙装置阳极室溶液质量减少_______g。 【答案】(1) (2) NiO2+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH- 负 (3) 负 C3 1 不变 阳离子 22.2 【详解】（1）惰性电极电解碘化钾溶液，阳极电极反应为碘离子失去电子发生氧化反应生成碘单质：； （2）由总反应可知，正极NiO2得电子被还原生成Ni(OH)2，电极反应式为NiO2+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH-；充电时，Fe电极为阴极，电极反应式为Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，故应与外接电源的负极相连； （3）甲为燃料电池，通燃料的为负极，通氧气的为正极，故C1为负极，C2为正极；乙为电解池，C3为阳极，Ag为阴极；丙为电解池，C4为阳极，C5为阴极。 ①甲为燃料电池，通燃料的为负极，工作时在碱性条件下，失去电子发生氧化反应生成对环境友好物质氮气和水，反应为， C1电极为负极； ②乙装置为电解池装置，C3为阳极，Ag为阴极；工作时，向阳极C3极移动。 ③乙装置中溶液体积为400 mL，阳极水放电生成氧气和氢离子：，阴极银离子得到电子还原为银单质：，当电极质量增加4.32 g时，反应生成0.04molAg，转移电子0.04mol，则生成0.04mol氢离子，氢离子浓度为0.1mol/L，溶液pH约为1。将乙装置中两电极调换，阳极为活性阳极：Ag- e-= Ag+，阴极反应：Ag++e-= Ag，阴阳两极得失电子相等，所以一段时间后，溶液浓度将不变； ④丙为电解池，C4为阳极，C5为阴极，阴极电极反应式为：，阴极生成带负电荷的OH-，原料室中的Na+经过M膜移向阴极室，M膜是阳离子交换膜； ⑤甲为燃料电池，通氧气的为正极，电极反应式为：，丙为电解池，C4为阳极，其电极反应式为：，阳极室中Ca2+移向产品室中，由电子得失守恒及电荷守恒，可以得出如下关系：，阳极室溶液质量减少为逸出的氯气和移向产品室的Ca2+质量之和，甲装置电极上消耗标准状况下2.24L的氧气即0.1mol，相当于减少0.2molCaCl2，故理论上丙装置阳极室溶液质量减少为22.2g。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $