第四章 化学反应与电能 感知高考-【新课程能力培养】2026-2027学年高中化学选择性必修1 化学反应原理练习手册（人教版）

N 高中化学选择性必修（人教版） 离子方程式为2Cu2+3OH+C一Cu(OH),C1↓，故D正确。 3.B【解析】图a中，铁棒发生吸氧腐蚀，靠近底 端的部分氧气少，腐蚀程度较轻，A错误；图b中，开 关由M置于N,Cu-Zn合金作正极，腐蚀速率减小，B 正确；图c中，接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大， 但氢气在Pt上放出，C错误；图d中，干电池自放电腐 蚀是Zn与C形成原电池，与MnO2性质无关，D错误。 4.D【解析】A项图中铁和碳构成了电解池，而铁 作阴极被保护，故不易被腐蚀，错误；B项图中镁和钢 铁输水管构成了原电池，而镁作负极被腐蚀，输水管作 正极被保护，故不易被腐蚀，错误；C项图中铁管道和 锌构成了原电池，锌作负极被腐蚀，铁管道作正极被保 护，不易被腐蚀，错误。 5.B【解析】镀锌铁发生电化学腐蚀，锌作负极： Zn-2e=Zn2+,当有0.2mol电子转移时，有0.1 mol Zn 溶解，在正极上：2H+2e=H2↑，生成0.1molH2。 6.D【解析】从图示可知，由于有外加电源，故此 方法为外加电流法，故B错误：在外加电流法中，钢铁 作电解池的阴极，即a为电源的负极，则b为电源的正 极，故A错误；在电解池中，电子由电解池的阳极→电 源的正极→电源的负极→电解池的阴极，即电子要由辅 助电极b→a一→钢铁闸门，故C错误；电源改用导线连 接进行防护时，即牺牲阳极法，则辅助电极要作负极 发生氧化反应，故D正确。 7.B【解析】A项，具支试管内气体受热压强增大， 部分气体逸出，冷却后，气体压强减小，不能更快更清 晰地观察到液柱上升，错误：B项，正极与负极反应式相 加得到图Ⅲ装置的总反应为4A1+30+6H,0一4A1(OH)3, 生成的A(OH)进一步脱水形成白斑，正确；C项， 负极材料为铁，正极为碳棒，错误；D项，铝箔为负 极，反应式为Al-3e=A+,活性炭为正极，反应式为 O+4e+2H0=4OH,错误。 ●"实验活动4简单的电镀实验 1.A 2.C【解析】铜牌上镀银，银片为阳极，Ag向阴极 移动，阴极反应为Ag+e=Ag。由于实验中镀层不可能 非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会 溶解，铜牌不可能恢复如初。 3.A【解析】电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜在 阴极析出，单质银不放电，形成阳极泥，不生成 AgSO4。综合上述分析可知A正确。 4.(1)aCu2+2e=Cu(2)0.08mol(3)铁 92 比铜活泼，铁和铜构成原电池的两个电极，铁作负极， 更容易被腐蚀 【解析】(1)电镀时电源正极连接的电极为阳极， 故a为正极，铁连接负极，故Fe电极反应式为Cu+2e 一Cu。(2)阳极溶解的铜的质量等于阴极上析出的铜 的质量，故阳极溶解的铜为2.56g,即0.04mol,故电 镀过程中电路中通过的电子的物质的量为0.08mol。 (3)镀件镀层破损后，镀层金属与镀件金属在周围环境 中形成原电池，活泼性较强的金属更容易被腐蚀，即铁 比铜活泼，铁和铜构成原电池的两个电极，铁作负极， 更容易被腐蚀。 >"实验活动5制作简单的燃料电池 1.B【解析】A项，电解氯化钠溶液会生成氯气， 错误；C项，阴极区反应为2H,0+2e=2OH+H,↑，pH 不断增大，错误：D项，与电源正极相连的为阳极，生 成H,不显红色，错误。 2.D 3.C【解析】A项，燃料电池中，燃料作负极，负 极反应物可以是氢气、甲烷、乙醇等物质，正确；B 项，航天飞行器中氢氧燃料电池的产物是水，经过处理 之后可供航天员使用，正确；C项，乙醇燃料电池的电 解质为KOH时，生成的二氧化碳会和其反应生成碳酸 盐，负极反应：CH,OH-12e+16OH=2CO+11H,0,错 误；D项，燃料电池中正极上氧气得电子，在碱性环境 下，正极反应式为O+2H,0+4e=4OH,正确。 4.(1)如图所示 负载 (-CH4、 0(+) H20· 含磷酸溶液H,0 CH,CHO的玻璃纤维 第4题答图 (2)电极a→负载→电极b从左向右 (3)O+4e+4H=2H,02C2H4+O2=2CH,CHO (4)4NA ●"感知高考 高考真题、模拟题精练 1.C【解析】由图中氢离子和氢氧根的流向，可推 出左侧P电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生 的反应为4OH-4e=02↑+2H,0,阴极发生的反应为 2H+2=H,↑，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子 往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，据此解答 由分析可知，Pt电极为阳极，阳极发生的反应为4OH 4e一O2↑+2H,O,A正确：水可微弱电离出氢离子和氢 氧根离子，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根离子 往两侧移动，降低了浓度，可促进双极膜中水的电离， B正确；由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明 钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，即钠 离子往右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜， 氯离子往左侧移动，通过X膜，则X膜为阴离子交换 膜，C错误；V室每生成1 mol NaOH,则转移1mol电 子，有1mol氢离子移到Ⅱ室中，生成1molB(OH)3, D正确。 2.C【解析】金属锂易失去电子，则放电时，惰性 电极为负极，气体扩散电极为正极，电池在使用前需先 充电，目的是将LiHPO4解离为Li和HPO:,则充电 时，惰性电极为阴极，电极反应为Li+e=Li,阳极为 气体扩散电极，电极反应为H2-2e+2H,PO:=2H,PO4, 放电时，惰性电极为负极，电极反应为Li-e=Li,气 体扩散电极为正极，电极反应为2HPO4+2e一2HPO+ H2↑，据此解答。 放电时，L会通过固体电解质进入电解质溶液，同 时正极会生成H2进人储氢容器，当转移2mol电子时， 电解质溶液质量增加7 g/molx2mol-1molx2gmol=12g, 即电解质溶液质量会增大，A错误；放电时，由分析中 的正、负电极反应可知，总反应为2Li+2H,PO4一H2↑+ 2LHPO4,B错误；充电时，L向阴极移动，则Li向惰 性电极移动，C正确；充电时每转移1ol电子，会有 1molH与H,PO:结合生成H,PO4,但不知道电解液体 积，无法计算c(H)降低了多少，D错误 3.C【解析】该燃料电池为氢氧燃料电池，由图可 知该原电池的电解质溶液为酸性，氢气发生氧化反应， 作负极，电极反应为H2-2=2H；氧气发生还原反应， 作正极，电极反应为O2+4e+4H一2H,O。由分析可知 氧气发生还原反应，作正极，正极反应的催化剂是， A错误；图a中，i到i过程为O2获得第一个电子的 过程，根据题中信息，O2获得第一个电子的过程最慢， 则到ⅱ过程的活化能一定最高，B错误：负极每失去 1个电子，就会有一个H通过质子交换膜进人正极室， 故电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变，C正 确；由图a、c可知，氧气催化循环一次需要转移4个 电子，氢气催化循环一次需要转移2个电子，相同时间 参考答案与解析。 内，电极I和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同，D 错误。 4.D【解析】放电过程中a极增重，这说明a电极 是负极，电极反应为CuO+2HO+C1-2e=Cu2(OH)C1+ H,C正确；b电极是正极，电极反应为NaTi2(PO4)3+ 2e+2Na=NaTi2(PO4)3,负极消耗氯离子，正极消耗 钠离子，所以该电池可用于海水脱盐，B正确；若以 Ag/AgCI电极代替a极，此时Ag失去电子，结合氯离 子生成氯化银，所以电池不会失去储氯能力，D错误。 5.B【解析】由图可知，左侧电极发生反应 [Fe(HO)s]2+-e一[Fe(H,O)s]+,则左侧为阳极，右侧电 极反应为[Fe(HO)s]++e一[Fe(HO)s]2+,则右侧电极为 阴极，A正确：已知②处的电解液温度比①处的低，则 可推断[Fe(H,O)6]*+e=[Fe(H,O)6]2+是吸热反应，则可 推断[Fe(HO)6]+的能量更低，[Fe(HO)s]+比[Fe(HO)s]2 稳定，B错误；多孔隔膜可以阻止两电极区的溶液对 流，可阻止热交换，C正确：题干明确指出电子转移过 程非常快，物质结构来不及改变。这意味着电子转移（即 氧化还原反应)本身不会直接导致结构变化，热效应实 际上来源于电子转移完成后，新生成的离子[Fe(HO)6] 和[F(HO)6]+因配位环境或电荷分布变化引起的结构 重组导致热量变化，D正确。 6.D【解析】由图可知，左侧为阴极，电极反应 为O2+4e+2H0=4OH,右侧为阳极，电极反应为 [Fe(CN)s]4-e=[Fe(CN)6]3-,在膜I和膜Ⅱ间加入海 水，钠离子透过膜I进人阴极区得到氢氧化钠，氯离子 透过膜Ⅱ进人膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，锂离子透过膜Ⅲ进人膜 Ⅱ与膜Ⅲ之间，在此处得到LiC,则膜I为阳膜，膜Ⅱ 为阴膜，膜Ⅲ为阳膜，A错误；a电极的反应为O2+4e+ 2H0一4OH,pH变大，B错误；电极b的反应为 [Fe(CN)6]-e=[Fe(CN)6]3,C错误；每脱除58.5g NaCl,转移电子数为1mol,有1 mol Li计和1molC-分 别透过离子交换膜Ⅲ、膜Ⅱ，可得到1 mol LiCl,D 正确。 7.B【解析】图1为牺牲阳极法，牺牲的阳极一般 为较活泼金属，其作为原电池的负极，失去电子被氧 化，图2为外加电流法，阳极材料为辅助阳极，其通常 是惰性电极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子 在其表面失去电子，A错误：图2中，外加电压偏高 时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H放电 外，海水中溶解的O2也会竞争放电，故可发生O2+4+ 2HO一4OH,B正确：腐蚀电流会随着环境的变化而变 化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电 93 N 高中化学选择性必修（人教版） 流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C错误；图1、 图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲 阳极或外加电源传递过来的电子阻止了Fe-2e一Fe2+的 发生，钢闸门表面其他离子放电发生还原反应，牺牲阳 极和辅助阳极上发生氧化反应，D错误。 8.(1)①N-10e+6H,0=2N0+12H②反应i生 成O2,O2将NO氧化成NO2,NO2更易转化成NO (2)O2+4e+2C02=2C0370% 【解析】(1)①由电极a上的物质转化可知，氮元 素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反 应式为N2-10e+6HO=2NO+12H。②反应i的存在有 利于途径iⅱ，原因是反应ii生成O2,O2将NO氧化成 (94) M NO2,NO2更易转化成NO。 (2)根据题干信息，该燃料电池中H2为负极反应 物，O2为正极反应物，熔融碳酸盐为电解质，故正极的 电极反应式为02+4e+2C02=2C0;该条件下，0.49L 的物质的量为a)-28ha-00ma,工作 时，H2失去电子：H2-2e=2H,所带电荷量为2×0.02 mol×6.0x103mol×1.60×109C=3840C,工作电荷量 为3.2A×14minx60s·min=2688C,则该电池将化学 能转化为电能的转化率为号88×10%=70%。N 高中化学选择性必修1（人教版） 感知高考 高考真题、模拟题精练 1.(2025·云南)一种用双极膜电渗析法卤水 A.放电时电解质溶液质量减小 除硼的装置如图所示，双极膜中HO解 B.放电时电池总反应为H2+2Li=2LiH 离的H+和OH在电场作用下向两极迁移。 C.充电时L移向惰性电极 除硼原理：[B(OH)4]+H=B(OH)3+HO。 D.充电时每转移1mol电子，c(H+)降低 下列说法错误的是( 1 mol.L- 电源 3.(2025·广东)某理论研究认为：燃料电池 NaCl NaOH 稀溶液 浓溶液 (图b)的电极I和Ⅱ上所发生反应的催 化机理示意图分别如图a和图c,其中O2 B(OH) OH+ OH 获得第一个电子的过程最慢。由此可知， 电极 H H 墨电极 理论上( 气体 4双极膜X膜Y膜双极膜4 NaOH溶液 卤水 NaCI NaOH溶液水（含少量 浓溶液 NaOH) 第1题图 A.Pt电极反应：4OH-4e=O2↑+2HO B.外加电场可促进双极膜中水的电离 H.C 质子交换膜 C.Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交 6 换膜和阴离子交换膜 H+! D.V室每生成1 mol NaOH,同时Ⅱ室最 多生成1molB(OH)3 2.(2025·安徽)研究人员开发出一种锂-氢 H'+e 可充电电池（如图所示），使用前需先充 c 电，其固体电解质仅允许L通过。下列 第3题图 说法正确的是( A.负极反应的催化剂是i 气体扩散电极 隋性电极 B.图a中，i到i过程的活化能一定最低 C.电池工作过程中，负极室的溶液质量 解 机 氢容器 电解质 解 保持不变 H ILiHPO D.相同时间内，电极I和电极Ⅱ上的催 第2题图 化循环完成次数相同 98 第四章化学反应与电能 4.(2025·黑吉辽蒙)一种基于Cu,0的储氯 B.已知②处的电解液温度比①处的低， 电池装置如图，放电过程中a、b极均增 可推断[Fe(HO)6]2+比[Fe(HO)6]3+ 重。若将b极换成Ag/AgCI电极，b极仍 稳定 增重。关于图中所示电池装置，下列说法 C.多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间 错误的是( 的热交换 负载 D.已知电子转移过程非常快，物质结构 进料口 出料口 来不及改变。热效应主要来自于电子 6 Cu-O/ Cu2(OH)CI NaCl溶液 NaTi2(PO,)/ Na;Ti(PO)3 转移后[Fe(HO)6]2+和[Fe(HO)6]3+离 子结构的改变 第4题图 6.(2025·河南)一种液流电解池在工作时可 A.放电时Na向b极迁移 以实现海水淡化，并以LCI形式回收含 B.该电池可用于海水脱盐 锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图 C.a极反应：Cu,O+2H,0+C-2e 所示。 Cuz(OH)CI+H* D.若以Ag/AgCI电极代替a极，电池将 失去储氣能力 CN) 5.(2025·湖北)某电化学制冷系统的装置如 0 图所示。[Fe(HO)6]+和[Fe(HO)6]2+在电 极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或 释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动 第6题图 (①→②→③→④→①)实现制冷。装置 下列说法正确的是( 只通过热交换区域I和Ⅱ与环境进行传 A.Ⅱ为阳离子交换膜 热，其他区域绝热。下列描述错误的是 B.电极a附近溶液的pH减小 ( C.电极b上发生的电极反应式为 热交换区域Ⅱ [Fe(CN)6]4+e=[Fe(CN)6]3 L ① D.若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除 [Fe(H,O)6j多 Fe(HO) Fe(H.O). 58.5 g NaCl,理论上可回收1 mol LiCI [Fe(HO) 7.(2024·浙江)金属腐蚀会对设备产生严重 世 ② 危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有 泵热交换区域 电源 关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措 第5题图 施示意图。 A.阴极反应为[Fe(HO)6]+e= [Fe(HO)6]24 99 N 高中化学选择性必修1（人教版） ①电极a表面生成NO的电极反应 式： d 钢闸门 (阴极》 海水 ②研究发现：N2转化可能的途径为 牺牲阳极 N2 iNO NO5。 电极a表面还发生反应ⅲi:H,O→ 图1 O2。反应i的存在有利于途径iⅱ， e-p+ 原因是 钢闸门 (阴极) 海水 (2)(2024·浙江)氢能的高效利用途径之 辅助阳极 一是在燃料电池中产生电能。某研 究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池 图2 工作原理如图所示，正极上的电极 第7题图 反应式是 下列说法正确的是( 该电池以3.2A恒定电流工作14min, A.图1、图2中，阳极材料本身均失去 消耗H2体积为0.49L,故可测得该 电子 电池将化学能转化为电能的转化率 B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表 为 [已知：该条件下H2 面可发生反应：O2+4e+2H,0=40H 的摩尔体积为24.5Lmol;电荷量 C.图2中，外加电压保持恒定不变，有 q(C)=电流I(A)×时间(s);NA=6.0x 利于提高对钢闸门的防护效果 103mol-;e=1.60x10-9C。] D.图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电 用电器 流为零时，钢闸门、阳极均不发生化 学反应 名 02 CO 8.(1)(2024北京)研究表明可以用电解法 以N2为氮源直接制备HNO,其原 。CO2 理示意图如下。 图2 电源 第8题图 电极a 电极b /H: 换膜 NO HO 电解质溶液 图1 100练