第四章 化学反应与电能 单元测试 -2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

**基本信息** 本卷为高中化学“化学反应与电能”单元复习检测卷，聚焦原电池、电解池原理及应用，融合科技前沿与实验探究情境，适配单元能力提升需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|16题/48分|原电池工作原理（如锌铜电池）、电解池应用（如废水回收铜）、实验方案评价（如牺牲阳极法）|结合新型锂离子电池等科技情境，考查科学思维中的证据推理| |填空题|4题/52分|液流电池充电原理、电解合成尿素、CO₂电化学转化|综合多池串联计算与膜技术应用，体现科学探究与实践素养|

第四章 化学反应与电能 能力提升检测卷 一、单选题（16小题，每题3分，共48分）。 1．（25-26高二下·湖南长沙·期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图甲：锌铜原电池工作时，电流由铜经电流表流向锌 B．图乙：纽扣式银锌电池中，正极的电极反应式为 C．图丙：锌锰干电池中，锌筒作负极，发生还原反应，且外电路中每转移2mol电子消耗锌65g D．图丁：铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为 【答案】A 【知识点】原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写 【详解】A．锌铜原电池中Zn为负极、Cu为正极，外电路电流由正极（铜）经电流表流向负极（锌），A正确； B．纽扣式银锌电池电解质为KOH碱性溶液，不存在大量，正极反应式应为，B错误； C．锌锰干电池中锌筒作负极，发生失电子的氧化反应，不是还原反应，C错误； D．铅蓄电池电解质为硫酸，负极Pb失电子后与结合生成，电极反应式为，D错误； 故选A。 2．（25-26高二上·河北石家庄·期末）如图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均为石墨电极。在电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重情况为。符合上述实验结果的盐溶液是 选项 X Y A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【知识点】电解原理的理解及判断、电解池有关计算 【详解】A．镁离子、锌离子的放电能力均小于氢离子，所以串联电解硫酸锌溶液、硫酸镁溶液时，阴极反应都是氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极质量不会增加，A错误； B．电解氯化铁溶液时，阴极反应是铁离子得到电子发生还原反应生成亚铁离子，电极质量不会增加，B错误； C．铝离子、亚铁离子的放电能力均小于氢离子，所以串联电解硫酸铝溶液、硫酸亚铁溶液时，阴极反应都是氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极质量不会增加，C错误； D．铜离子和银离子的放电能力均强于氢离子，串联电解硫酸铜溶液、硝酸银溶液时，铜离子、银离子分别在阴极得到电子发生还原反应生成铜、银，电极反应式分别为：Cu2++2e-=Cu、Ag++e-=Ag，由得失电子数目守恒可知，电路中通过2 mol电子时，b电极析出铜的质量小于d电极析出银的质量，D正确； 故选D。 3．（25-26高二下·云南昆明·期末）实验是科学探究的重要手段。下列实验方案正确且能达到实验目的的是 实验方案 实验目的 A．测定白葡萄酒中的含量 B．滴定终点前冲洗锥形瓶内壁 实验方案 实验目的 C．萃取过程中放气 D．验证牺牲阳极法保护铁 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【知识点】酸碱中和滴定的综合考查、金属的防护、萃取和分液、实验方案评价 【详解】A．白葡萄酒中含乙醇等还原性物质，也会与酸性反应，干扰含量的测定，A错误； B．滴定终点前用蒸馏水冲洗锥形瓶内壁，可将附着在内壁的反应物冲回溶液中，保证反应完全，且加入蒸馏水不改变溶质的物质的量，不影响测定结果，操作正确，B正确； C．萃取放气时应将分液漏斗倒置，活塞朝上朝向无人处打开活塞放气，图中操作活塞朝下，易漏出液体，操作错误，C错误； D．牺牲阳极法利用原电池原理，无需外接电源，该装置有外接电源，属于外加电流的阴极保护法，无法验证牺牲阳极法保护铁，D错误； 故选B。 4．（24-25高二上·福建莆田·期中）设为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是 A．氢氧燃料电池正极消耗22.4 L(标准状况)气体时，电路中通过的电子数目为2 B．0.1 mol熔融NaHSO4中含有阳离子数目为0.1 C．32 g SO2与过量O2反应生成SO3分子数为0.5 D．常温下，1mol/LNa2SO4溶液中，Na+和SO的离子总数是3 【答案】B 【知识点】根据n=m/M的相关计算、氧化还原反应与NA相关推算、物质结构基础与NA相关推算、原电池有关计算 【详解】A．氢氧燃料电池正极放电的是，标准状况下物质的量为，反应后元素变为价，转移个电子，电路中通过电子数目为，A错误； B．熔融状态下电离为和，熔融中阳离子只有，物质的量为，数目为，B正确； C．与生成的反应为可逆反应，反应物不能完全转化，物质的量为，反应生成的物质的量小于，分子数小于，C错误； D．题干只给出溶液的浓度，未给出溶液体积，无法计算溶质的物质的量，因此无法确定离子总数，D错误； 故选B。 5．（25-26高二下·甘肃平凉·期末）下列离子方程式书写正确的是 A．过量的和稀硝酸反应： B．用石墨电极电解溶液： C．实验室用浓盐酸与反应制： D．用酸性高锰酸钾溶液滴定草酸： 【答案】D 【知识点】离子方程式的正误判断、氯气的实验室制法、硝酸的强氧化性、电解池电极反应式及化学方程式的书写 【详解】A．过量Fe和稀硝酸反应时，过量的Fe会将生成的还原为，应为，A错误； B．用石墨电极电解溶液时，阴极生成的会与溶液中的结合生成沉淀，应为，B错误； C．浓盐酸为强电解质，在离子方程式中应拆写为和，应为，C错误； D．草酸是弱酸不拆写，反应满足电子守恒、电荷守恒和原子守恒，离子方程式书写正确，D正确； 故选D。 6．（25-26高一下·云南红河·期中）利用原电池原理，在室温下从含低浓度铜的酸性废水中回收铜的实验装置如图所示：下列说法错误的是 A．电极1为负极 B．Y为阴离子选择性交换膜 C．电极2上只有Cu析出 D．负极的电极反应式： 【答案】C 【知识点】原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池电解质溶液中离子的移向判断及应用 【详解】A．电极1发生的反应为＋8OH--8e-===＋4H2O，发生氧化反应，为负极，A正确； B．原电池中阴离子向负极移动，电极2为正极，3室中的阴离子需要透过Y膜进入2室，1室中的阳离子要通过X膜进入2室，因此Y应为阴离子选择性交换膜，B正确； C．电极2为正极，3室的酸性废水中除了得电子生成Cu析出外，也会得电子生成，因此电极2上不只有Cu析出，还有氢气生成，C错误； D．负极上在碱性条件下发生氧化反应，生成，电极反应式为，D正确； 故选C。 7．（25-26高三上·湖南长沙·阶段检测）锂离子电池已经成为我们现代生活中不可或缺的化学电源，产品也在不断地更新升级。某新型锂离子电池以嵌锂非晶硅薄膜()和钴酸锂()薄膜为电极，充电时，嵌入非晶硅膜，放电时发生脱嵌，工作原理如图所示： 下列说法不正确的是 A．该电池放电时，穿过交换膜向极移动 B．该电池放电时，外电路通过，极质量增加 C．该电池充电时，极接电源的正极 D．该电池充电时，极的电极反应式为 【答案】B 【知识点】原电池原理理解、原电池正负极判断、电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写、锂离子电池 【分析】充电时，电解质的阳离子移向阴极，该电池充电时，嵌入非晶硅膜，因此充电时a极为阴极，b极为阳极；放电时a为负极，b为正极，据此解答。 【详解】A．放电时a为负极，b为正极，阳离子向正极移动，因此该电池放电时，穿过交换膜向b极移动，A正确； B．放电时，外电路通过，a极将脱嵌，因此a极质量减小，B错误； C．根据分析可知，充电时，b极为阳极，接电源的正极，C正确； D．充电时，a极为阴极，嵌入非晶硅膜，a极的电极反应式为：，D正确； 故选B。 8．（25-26高一下·广东深圳·期末）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．制作简易的燃料电池 C．该装置能将化学能转化为电能 D．冶炼金属钠 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【知识点】原电池原理理解、电镀、实验方案评价、常见金属的冶炼 【详解】A．电镀时要求待镀件连接电源负极作阴极，镀层金属连接电源正极作阳极。该装置中铁制镀件连接电源正极，作为阳极会发生失电子的氧化反应而溶解，无法实现在铁制镀件上镀铜的目的，A符合题意； B．先闭合，电解滴有酚酞的溶液，石墨电极（阳极）生成，石墨电极（阴极）生成，两电极吸附气体后断开闭合，即可构成氢氧燃料电池，能达到实验目的，B不符合题意； C．该装置为铜锌单液原电池，作负极、作正极，稀硫酸为电解质溶液，可发生自发的氧化还原反应，能够将化学能转化为电能，能达到实验目的，C不符合题意； D．该装置为电解熔融的冶炼装置，阳极失电子生成，阴极得电子生成单质，可实现冶炼金属钠的目的，能达到实验目的，D不符合题意； 故选A。 9．（2026·河北沧州·一模）我国某科研团队以和分别为阳极和阴极，以二氧化碳为原料，在酸性条件下电化学协同合成环氧乙烷()，其原理如图1所示，电极催化生成的机理如图2所示。已知电极上反应完后还有生成。 下列说法错误的是 A．理论上，反应前后的物质的量不变 B．电极的电极反应为 C．理论上，每生成1 mol 的同时会生成标准状况下56 L D．若用标记电解池2中的，则可得到含D的 【答案】D 【知识点】原电池、电解池综合考查 【详解】A．电解池1中石墨Ⅰ电极为阳极，发生氧化反应，电极反应为，电解池2中石墨Ⅱ为阴极，电极反应为，反应前后的物质的量不变，A正确； B．由图可知Cu2O-Br电极为阴极，其电极反应为，B正确； C．合成C2H4O的总反应为4CO2+4H2O2C2H4O+5O2，理论上，每生成1molC2H4O的同时会生成2.5mol O2，其在标准状况下的体积为56L，C正确； D．由图2可知，转化过程中生成的C2H4O中的H全部来源于C2H4，故无法得到含D的C2H4O，D错误； 故答案选D。 10．（【育博苑】4.2.3电化学中多池串联及定量计算）实验室以某燃料电池为电源模拟工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染的装置如图所示，电解过程中Fe电极附近有N2产生。下列说法不正确的是 A．电解过程中，装置甲中Fe电极附近溶液颜色变化为无色→浅绿色→黄色 B．b电极的电极反应式：2-10e-+12H+=N2↑+6H2O C．装置乙的中间室中的Na+移向右室，Cl-移向左室 D．1 mol甲醇参加反应时，整个装置能产生1.1 mol N2 【答案】B 【知识点】原电池电极反应式书写、原电池、电解池综合考查、电解池电极反应式及化学方程式的书写、原电池有关计算、电解池有关计算、原电池电解质溶液中离子的移向判断及应用 【分析】根据题意，装置乙是原电池，装置乙中b电极上得电子转化为，b极为正极，则a电极为负极，装置甲是电解池，Fe电极生成，说明在Fe电极被还原，因此Fe为电解池的阳极，另一电极为阴极； 【详解】A．电解过程中，装置甲中Fe电极发生的反应为，显浅绿色，然后和发生反应：，显黄色，Fe电极附近溶液颜色变化为无色→浅绿色→黄色，A正确； B．b电极为正极，正极上得电子生成，电极反应式为，B错误； C．根据原电池中离子移动方向判断，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，乙的中间室海水中的向正极（b电极，右室）移动，向负极（a电极，左室）移动，实现海水淡化，C正确； D．a电极的电极反应式为， 1 mol 在燃料电池中完全氧化为，转移电子数为6 mol；乙中的正极：每生成1 mol 转移10 mol e⁻，6 mol e⁻对应生成0.6 mol ；甲中的阳极：Fe电极本身是活性阳极，会优先失电子生成：，生成的继续反应：，综合可知：要生成1 mol，需要6 mol，生成6 mol需要转移12 mol电子；当转移6 mol电子时，甲装置产生的为0.5 mol； 总物质的量为，D正确； 故选B。 11．（25-26高二上·福建三明·期中）催化剂(Ⅱ)的应用，使电池的研究取得了新的进展。电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如下图所示。下列说法错误的是 A．放电时，由正极向负极迁移 B．电池可使用有机电解液 C．放电时，正极反应为 D．、、都是正极反应的中间产物 【答案】A 【知识点】原电池原理理解、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池电解质溶液中离子的移向判断及应用 【分析】电池中左侧Li电极为负极，发生氧化反应；右侧C电极为正极，根据图示反应历程，正极反应式为：，据此解答。 【详解】A．放电时为原电池，原电池中阳离子向正极迁移，即由负极向正极迁移，A错误； B．是活泼金属，能与水发生反应，因此不能使用水溶液电解质，可使用有机电解液，B正确； C．由正极反应历程可知，放电时正极上得电子，结合最终生成和，电极反应式为：，C正确； D．由正极反应历程可知，、、均为反应过程中生成、后续又被消耗的物质，属于正极反应的中间产物，D正确； 故选A。 12．（25-26高二上·湖北黄石·期末）化学与科学技术、生产、生活密切相关。下列说法正确的是 A．用明矾净水与用对自来水杀菌消毒的作用原理相同 B．血浆中的缓冲体系对稳定体系的酸碱度发挥着重要作用 C．含氟牙膏可以将羟基磷灰石转化为氟磷灰石达到预防龋齿的目的 D．将铁闸门与直流电源的正极相连，可以防止铁闸门被腐蚀 【答案】C 【知识点】明矾的净水作用及原理、盐类水解在生活、生产中的应用、沉淀转化、金属的防护 【详解】A．明矾净水原理是水解生成胶体，吸附水中悬浮杂质使其沉降；杀菌消毒是利用与水反应生成的的强氧化性使病菌蛋白质变性，二者原理不同，A错误； B．缓冲体系的作用是用于调节溶液的酸碱性不产生大的波动，血浆中稳定酸碱度的缓冲体系是，不是，B错误； C．氟磷灰石比羟基磷灰石溶解度更小、性质更稳定，含氟牙膏中的可将牙齿表面的羟基磷灰石转化为氟磷灰石，从而达到预防龋齿的目的，C正确； D．外加电流法保护金属时，被保护的铁闸门需要连接直流电源负极，作阴极被保护；若连接正极，铁作阳极会加速失电子被腐蚀，D错误； 故答案选C。 13．（25-26高一下·浙江宁波·期中）新型电池工作原理如图所示，下列说法错误的是 已知：阳离子交换膜，只能使阳离子通过，同理阴离子交换膜只能使阴离子通过；难溶于水。 A．负极电极反应式为 B．膜为阳离子交换膜，膜为阴离子交换膜 C．电池工作一段时间后，浓度将减小 D．外电路每转移电子，理论上增重 【答案】C 【知识点】原电池原理理解、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池有关计算 【分析】该装置为原电池，根据图示，左侧被氧化生成，作为负极，电极反应式为：；右侧被还原生成，作为正极，电极反应式为：，据此解答。 【详解】A．由分析可知，负极电极反应式为：，A正确； B．左室负极反应后正电荷过剩，通过膜进入中间区，故为阳离子交换膜；右室正极反应后负电荷过剩，通过膜进入中间区，故为阴离子交换膜，B正确； C．电池工作时，和不断进入中间区，因此浓度增大，C错误； D．由分析可知，正极反应为：，每转移2 mol电子，1 mol转化为1 mol，固体增重，故转移1 mol电子时，增重32 g，D正确； 故选C。 14．（26-27高三上·云南昆明·阶段检测）如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法正确的是 A．外电路电流方向为：a极→导线→b极 B．电池工作一段时间后，右室溶液的降低 C．交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 D．若以饱和食盐水代替海水进行实验，处理碱性废水中0.2 mol CN-的同时，可除去1 mol的NaCl 【答案】D 【知识点】原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池有关计算 【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CN-失电子，a极为负极，b极为正极。电池工作时，a极发生反应为，正极发生反应10H++10e-=5H2↑。 【详解】A．由分析可知，a极为负极，b极为正极，则电子由a极经导线流向b极，电流由b极经导线流向a极，A错误； B．b极发生反应10H++10e-=5H2↑，溶液中H+被消耗，电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大，B错误； C．电池工作时，a极消耗OH-，海水中的Cl-透过离子交换膜移向a极区，则交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，b极消耗H+，海水中的Na+透过离子交换膜移向b极区，则交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，C错误； D．a极为负极，发生氧化反应，介质环境呈碱性，电极反应为，因此反应共转移电子。为平衡电荷，海水中会有向a极移动、向b极移动，共可除去，D正确； 故选D。 15．（25-26高三上·湖南长沙·期末）板状碳封装镍纳米晶体(Ni@C)可加快5-羟甲基糠醛(，HMF)转化为2，5-呋喃二甲酸(，FDCA)的速率，是一种高性能电催化剂，装置如图所示。下列叙述不正确的是 A．Ni@C能降低负极反应的活化能 B．a极反应为 C．可用铜电极替代石墨电极 D．收集22.4 L(标准状况)气体X时，理论上有2 mol质子从质子交换膜右侧向左侧迁移 【答案】D 【知识点】原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写 【分析】该装置为原电池，分析电极性质： 极上氧化生成，发生失电子的氧化反应，故为负极；极上水得电子生成气体为，发生得电子的还原反应，故为正极。原电池中阳离子（质子）向正极移动，以此解答。 【详解】A．是负极的催化剂，催化剂可以降低反应活化能，加快反应速率，A正确； B．转化为，1个羟基被氧化为羧基，1个醛基被氧化为羧基，共失去6个电子，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，B正确； C．为正极，正极本身不参与氧化反应，铜电极性质稳定，作正极不会发生反应，可以替代石墨电极，C正确； D．标准状况下物质的量为，生成转移电子，理论上有2 mol质子从质子交换膜负极（左侧）向正极（右侧）迁移，D错误； 故选D。 16．（25-26高二下·湖北襄阳·期末）利用燃料电池电解制备的装置如图所示。已知微溶于水，难溶于水。 下列说法错误的是 A．该装置同时可以得到副产物NaOH、H2、Cl2 B．B膜为阴离子交换膜，A、C膜均为阳离子交换膜 C．若去掉C膜，产品室中有可能产生沉淀 D．标准状况下，理论上每消耗0.56 L甲烷，产品室生成0.2 mol的Ca(H2PO4)2 【答案】D 【知识点】原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、烃燃料电池、原电池、电解池综合考查、电解池电极反应式及化学方程式的书写 【分析】左侧甲烷燃料电池为电源，电解制备Ca(H2PO4)2，左侧甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极为负极，电极反应式为：，通入氧气的一极为正极，电极反应式为：；左侧石墨电极与甲烷燃料电池的正极相连，为电解池的阳极，被氧化为氯气，电极反应式为：；右侧石墨电极与甲烷燃料电池的负极相连，为电解池的阴极，阴极的电极反应式为：，据此分析回答。 【详解】A．由分析可知，在电解池的阳极得到副产物，在电解池的阴极得到副产物NaOH和，A正确； B．由分析可知，阳极室的电极反应式为：，则阳极室内钙离子向产品室移动， A膜为阳离子交换膜，阴极室的电极反应式为：，则原料室内钠离子向阴极室移动，C膜为阳离子交换膜，原料室中通过B膜，进入产品室，B膜为阴离子交换膜，B正确； C．若去掉C膜，生成的氢氧根会发生反应，，故可能生成、等沉淀，C正确； ​D．标准状况下，理论上每消耗0.56 L甲烷，即消耗甲烷的物质的量为，根据电极反应式为：可知，消耗，转移电子的物质的量为0.2 mol，此时会有0.1 mol Ca2+通过A膜，进入产品室，会有通过B膜，进入产品室，故产品室生成mol的Ca，D错误； 故选D。 二、填空题（4小题，共52分）。 17．（25-26高二上·福建龙岩·期末）Ⅰ液流电池储能容量大，使用寿命长。下图为钒液流电池的结构及充电时工作原理示意图。 已知：酸性溶液中钒的存在形式及颜色 离子种类 颜色 黄色 蓝色 绿色 紫色 回答下列问题： (1)充电完成时，阳极溶液的颜色是_____________，该电极的电极反应式为_____________。 (2)若用碱性氢氧燃料电池做电源，电源负极反应式为_____________。 Ⅱ研究发现，电催化和含氮物质在常温常压下合成尿素[]，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液中通至饱和，在电极上反应生成尿素，电解原理如图所示，回答下列问题。 (3)①图中离子交换膜为_____（填“阴离子”或“阳离子”）交换膜。 ②B电极的电极反应式为___________。 ③电解过程中，当B极产生（标准状况）时，A极生成尿素________g。 【答案】(1) 黄色 (2) (3) 阳离子 【知识点】原电池电极反应式书写、新型电池、原电池、电解池综合考查、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算 【分析】I．充电时，阳极发生氧化反应。根据图示，电子从电极a流出，故a极为阳极，b为阴极。 II．B极水失电子生成和，发生氧化反应，为阳极；A为阴极。 【详解】（1）阳极上失去电子被氧化为，电极反应式为。充电完成时，阳极溶液中主要存在，根据表格信息可知其颜色为黄色。 （2）碱性氢氧燃料电池中，负极通入氢气，发生氧化反应。在碱性条件下，氢气失去电子并结合生成水，电极反应式为。 （3）①B极的水失电子生成氧气，反应为，B室生成氢离子。A极发生还原反应，在酸性条件下配平得：。A极反应消耗氢离子，B室生成的氢离子通过离子交换膜移向A室，因此该膜为阳离子交换膜； ②图中B极为阳极，水失电子生成氧气，配平得； ③B极每生成1 mol氧气转移4 mol电子，A极每生成1 mol尿素消耗16 mol电子，则： 。 尿素的摩尔质量为60 g/mol，所以： 。 18．（25-26高一下·山东菏泽·期中）研究能量的转化与利用具有重要的现实意义。 (1)依据下列金属腐蚀的有关示意图回答问题。 ①图a插入海水中的铁棒(含碳量为10.8%)越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越___________(填“轻微”或“严重”)。 ②图b铁棒上的接触导线由N改置于M时，铁的腐蚀速率___________(填“减小”或“增大”)。 ③图c为外加电流的阴极保护法，钢闸门应与外接电源的___________极相连。 ④图d在反应过程中U形管内左侧液面的变化是：___________(填标号)。 A．升高        B．降低        C．先升高后降低        D．先降低后升高 (2)电池可作为电源电解制备，其工作原理如图所示。已知电池反应方程式为。 ①Li电极与___________(填“镍”或“不锈钢”)相连，膜c为___________(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。 ②电解一段时间后，Ⅳ室中氢氧化钠溶液浓度将___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ③理论上产品室每获得283.5 g的，Li电极的质量减少___________g。 【答案】(1) 轻微 增大 负 C (2) 不锈钢 阳离子 增大 21 【知识点】原电池、电解池综合考查、金属的化学腐蚀与电化学腐蚀、电解池有关计算 【分析】（2）根据电池总反应，失电子发生氧化反应，因此Li是原电池负极，C是原电池正极。 【详解】（1）①铁棒在海水中发生吸氧腐蚀，氧气浓度越大腐蚀速率越快；越靠近烧杯底部，海水中溶解氧气浓度越低，因此腐蚀越轻微。 ②导线接N时，Fe与Zn形成原电池，Fe作正极被保护；改接M后，Fe与Cu形成原电池，Fe作负极失电子被腐蚀，因此铁的腐蚀速率增大。 ③图c属于外加电流的阴极保护法，被保护的钢闸门作电解池阴极，需要与外接电源的负极相连。 ④该铁丝中含有碳，则铁、碳以及周围的潮湿的空气环境会形成原电池装置，发生金属铁的吸氧腐蚀，导致U形管内左侧的压强变小，左侧液面升高；当稀硫酸液面接触铁丝时，铁丝在酸性条件下发生析氢腐蚀，导致U形管内左侧的压强又变大，左侧液面降低，直至液面不与铁丝接触，所以在反应过程中U形管内左侧的液面变化是先升高后降低，故选C。 （2）①电解制备需要Ni电极失电子生成，因此Ni作电解池阳极（接原电池正极），不锈钢作电解池阴极（接原电池负极），故Li电极与不锈钢相连；室为溶液，需要穿过膜c进入室，因此膜c为阳离子交换膜。 ②室中阴极反应为，同时Ⅲ室的经膜c进入室，因此电解一段时间后，室中浓度增大。 ③的摩尔质量，则；生成转移电子，总转移电子；Li电极反应为，因此消耗Li的质量为：。 19．（25-26高二下·江苏无锡·期中）电化学处理CO2将其转化为其他化学产品，是一种减缓温室效应并综合利用CO2的方法。回答下列问题： Ⅰ．原电池法：通过“溶解”水中的CO2，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图1所示。 (1)①原电池工作时，电子经导线由___________(填“a→b”或“b→a”)，刚开始b极区的电极反应式为___________。 ②一段时间后，b极区溶液中析出少量固体为___________(填化学式)。 Ⅱ．电解法：电解还原CO2的方法如图2所示，其中电解质溶液为稀硫酸，电极均为惰性电极。 (2)电解池工作时，H+通过阳离子膜移向___________极(填“m”或“n”)。 (3)若阴极还原产物只有C2H4，当阳极区溶液质量减少36 g时，产生C2H4的物质的量为___________。 Ⅲ．中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体LaHx，以电化学方法制备甲醇，总反应为：CO2+3H2=CH3OH+H2O。 (4)①电极b为电源的___________(填“正极”或“负极”)。 ②生成CH3OH的电极反应式为___________。 【答案】(1) a→b NaHCO3 (2)n (3) (4) 正极 【知识点】原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算 【详解】（1）①观察图1，左侧电极a是金属钠（Na），钠是活泼金属，容易失去电子发生氧化反应，因此a极为原电池的负极。右侧电极b是石墨，通入和，并有产生，说明在此处发生还原反应，因此b极为原电池的正极。 在原电池中，电子从负极经外电路流向正极。所以电子由a极流向b极，即 a→b。b 极区发生还原反应。根据图示，反应物有、，产物有和。水得到电子生成，同时转化为，电极反应式可写为：； ②在原电池工作时，负极a失去电子变成，由于中间是钠超离子导体，会从负极区迁移到正极（b极）区。在 b 极区，不断生成，同时有迁入，溶液中和浓度增加，当的浓度达到饱和时，由于其溶解度相对较小，会析出固体。 （2）观察图2，电极m处转化为和，发生氧化反应：，所以电极m是阳极。电极n处通入产生电化学还原产物，发生还原反应，所以电极n是阴极。在电解池中，阳离子向阴极移动。因此，通过阳离子膜从阳极区（m极侧）移向阴极区（n极侧）。 （3）阳极（电极 m）的电极反应式为，阳极区溶液质量的减少包含两部分：一是生成的逸出，二是生成的通过阳离子膜迁移到了阴极区。设阳极反应转移了电子。生成的物质的量为，其质量为，迁移的的物质的量为，其质量为，阳极区溶液减少的总质量为，已知阳极区溶液质量减少36 g，则，解得，即电路中转移了电子，阴极（电极 n）将还原为，中碳的化合价为+4，中碳的化合价为-2，生成1 mol 共转移电子数为 阴极电极反应式为：，根据电子守恒，转移4 mol电子时，产生的物质的量为。 （4）①左侧电极（惰性电极 1）通入的是， 得到电子转化为进入导体，惰性电极1是阴极，右侧电极（惰性电极 2）是阳极，电极b为电源的正极； ②惰性电极2通入，并且有从电解质传导过来。结合 并失去电子生成和，结合电荷守恒和原子守恒，电极反应式为：。 20．（25-26高二上·广西崇左·期末）利用电化学原理可实现能量和物质的转化。现有如图所示装置(电解质溶液均足量)，甲、丙装置中的电极均为Pt，请按要求回答下列问题： (1)甲装置是___________(填“原电池”或“电解池”)，a极的电极反应式为___________。 (2)乙是粗铜(主要成分为Cu、Zn、Fe、Ag、Au)电解精炼制备精铜的装置。 ①电解过程中产生的阳极泥的成分为___________(填化学式)；理论上电路中转移0.4 mol电子时，阴极质量增加___________g。 ②电解过程中，电解质溶液中的c(Cu2+)___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)现用丙装置制备氯气，氢氧化钾等，则气体C为___________(写化学式)，电解过程中，M区溶液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)，丙装置总反应的化学方程式为___________。 【答案】(1) 原电池 (2) Ag、Au 12.8 减小 (3) H2 不变 【知识点】原电池电极反应式书写、原电池、电解池综合考查、氯碱工业、铜的电解精炼 【分析】甲装置是燃料电池，所以属于原电池，充入燃料一极为负极发生氧化反应，且电解质溶液为氢氧化钾，甲醇发生氧化反应得到的二氧化碳与氢氧化钾反应最终以碳酸根形式存在，所以a极电极反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O，乙是电解池，c与原电池正极相连，所以c极为阳极，电解精炼铜时，粗铜作阳极，得到的阳极泥有Ag、Au，阴极电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，丙装置为电解池，装置中M区域电极与乙装置中的阴极相连，所以M区域电极为阳极，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，则气体B为Cl2，N区域中的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，据此分析回答问题。 【详解】（1）甲装置是燃料电池，所以属于原电池，充入燃料一极为负极发生氧化反应，且电解质溶液为氢氧化钾，甲醇发生氧化反应得到的二氧化碳与氢氧化钾反应最终以碳酸根形式存在，所以a极电极反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O。 （2）①乙是电解池，c与原电池正极相连，所以c极为阳极，电解精炼铜时，粗铜作阳极，得到的阳极泥有Ag、Au，由于阴极电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，故转移0.4mol电子，生成0.2mol Cu，则阴极增重的铜质量为0.2mol×64g/mol=12.8g； ②电解过程中，阳极Cu、Zn、Fe失去电子与电解质溶液中的铜离子在阴极析出得电子数目要相等，所以溶液中铜离子浓度减小。 （3）丙装置是一个电解池，用于电解饱和KCl溶液制备氯气和氢氧化钾。M区电极 (B)与乙装置的阴极（d极）相连，是阳极。N区电极 (C)与甲装置的负极（a极）相连，是阴极。气体C在阴极（N区）产生，阴极发生还原反应，溶液中水得到电子生成，气体C为 ，M区是阳极区，溶液中的Cl-失去电子生成气体，电极反应为：2-2e-= ↑，氢氧根的浓度不变，溶液的pH不变，丙装置电解饱和KCl溶液，阳极生成，阴极生成和KOH，总反应的化学方程式为：。 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 $ 第四章 化学反应与电能 能力提升检测卷 一、单选题（16小题，每题3分，共48分）。 1．（25-26高二下·湖南长沙·期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图甲：锌铜原电池工作时，电流由铜经电流表流向锌 B．图乙：纽扣式银锌电池中，正极的电极反应式为 C．图丙：锌锰干电池中，锌筒作负极，发生还原反应，且外电路中每转移2mol电子消耗锌65g D．图丁：铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为 2．（25-26高二上·河北石家庄·期末）如图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均为石墨电极。在电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重情况为。符合上述实验结果的盐溶液是 选项 X Y A B C D A．A B．B C．C D．D 3．（25-26高二下·云南昆明·期末）实验是科学探究的重要手段。下列实验方案正确且能达到实验目的的是 实验方案 实验目的 A．测定白葡萄酒中的含量 B．滴定终点前冲洗锥形瓶内壁 实验方案 实验目的 C．萃取过程中放气 D．验证牺牲阳极法保护铁 A．A B．B C．C D．D 4．（24-25高二上·福建莆田·期中）设为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是 A．氢氧燃料电池正极消耗22.4 L(标准状况)气体时，电路中通过的电子数目为2 B．0.1 mol熔融NaHSO4中含有阳离子数目为0.1 C．32 g SO2与过量O2反应生成SO3分子数为0.5 D．常温下，1mol/LNa2SO4溶液中，Na+和SO的离子总数是3 5．（25-26高二下·甘肃平凉·期末）下列离子方程式书写正确的是 A．过量的和稀硝酸反应： B．用石墨电极电解溶液： C．实验室用浓盐酸与反应制： D．用酸性高锰酸钾溶液滴定草酸： 6．（25-26高一下·云南红河·期中）利用原电池原理，在室温下从含低浓度铜的酸性废水中回收铜的实验装置如图所示：下列说法错误的是 A．电极1为负极 B．Y为阴离子选择性交换膜 C．电极2上只有Cu析出 D．负极的电极反应式： 7．（25-26高三上·湖南长沙·阶段检测）锂离子电池已经成为我们现代生活中不可或缺的化学电源，产品也在不断地更新升级。某新型锂离子电池以嵌锂非晶硅薄膜()和钴酸锂()薄膜为电极，充电时，嵌入非晶硅膜，放电时发生脱嵌，工作原理如图所示： 下列说法不正确的是 A．该电池放电时，穿过交换膜向极移动 B．该电池放电时，外电路通过，极质量增加 C．该电池充电时，极接电源的正极 D．该电池充电时，极的电极反应式为 8．（25-26高一下·广东深圳·期末）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．制作简易的燃料电池 C．该装置能将化学能转化为电能 D．冶炼金属钠 A．A B．B C．C D．D 9．（2026·河北沧州·一模）我国某科研团队以和分别为阳极和阴极，以二氧化碳为原料，在酸性条件下电化学协同合成环氧乙烷()，其原理如图1所示，电极催化生成的机理如图2所示。已知电极上反应完后还有生成。 下列说法错误的是 A．理论上，反应前后的物质的量不变 B．电极的电极反应为 C．理论上，每生成1 mol 的同时会生成标准状况下56 L D．若用标记电解池2中的，则可得到含D的 10．（【育博苑】4.2.3电化学中多池串联及定量计算）实验室以某燃料电池为电源模拟工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染的装置如图所示，电解过程中Fe电极附近有N2产生。下列说法不正确的是 A．电解过程中，装置甲中Fe电极附近溶液颜色变化为无色→浅绿色→黄色 B．b电极的电极反应式：2-10e-+12H+=N2↑+6H2O C．装置乙的中间室中的Na+移向右室，Cl-移向左室 D．1 mol甲醇参加反应时，整个装置能产生1.1 mol N2 11．（25-26高二上·福建三明·期中）催化剂(Ⅱ)的应用，使电池的研究取得了新的进展。电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如下图所示。下列说法错误的是 A．放电时，由正极向负极迁移 B．电池可使用有机电解液 C．放电时，正极反应为 D．、、都是正极反应的中间产物 12．（25-26高二上·湖北黄石·期末）化学与科学技术、生产、生活密切相关。下列说法正确的是 A．用明矾净水与用对自来水杀菌消毒的作用原理相同 B．血浆中的缓冲体系对稳定体系的酸碱度发挥着重要作用 C．含氟牙膏可以将羟基磷灰石转化为氟磷灰石达到预防龋齿的目的 D．将铁闸门与直流电源的正极相连，可以防止铁闸门被腐蚀 13．（25-26高一下·浙江宁波·期中）新型电池工作原理如图所示，下列说法错误的是 已知：阳离子交换膜，只能使阳离子通过，同理阴离子交换膜只能使阴离子通过；难溶于水。 A．负极电极反应式为 B．膜为阳离子交换膜，膜为阴离子交换膜 C．电池工作一段时间后，浓度将减小 D．外电路每转移电子，理论上增重 14．（26-27高三上·云南昆明·阶段检测）如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法正确的是 A．外电路电流方向为：a极→导线→b极 B．电池工作一段时间后，右室溶液的降低 C．交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 D．若以饱和食盐水代替海水进行实验，处理碱性废水中0.2 mol CN-的同时，可除去1 mol的NaCl 15．（25-26高三上·湖南长沙·期末）板状碳封装镍纳米晶体(Ni@C)可加快5-羟甲基糠醛(，HMF)转化为2，5-呋喃二甲酸(，FDCA)的速率，是一种高性能电催化剂，装置如图所示。下列叙述不正确的是 A．Ni@C能降低负极反应的活化能 B．a极反应为 C．可用铜电极替代石墨电极 D．收集22.4 L(标准状况)气体X时，理论上有2 mol质子从质子交换膜右侧向左侧迁移 16．（25-26高二下·湖北襄阳·期末）利用燃料电池电解制备的装置如图所示。已知微溶于水，难溶于水。 下列说法错误的是 A．该装置同时可以得到副产物NaOH、H2、Cl2 B．B膜为阴离子交换膜，A、C膜均为阳离子交换膜 C．若去掉C膜，产品室中有可能产生沉淀 D．标准状况下，理论上每消耗0.56 L甲烷，产品室生成0.2 mol的Ca(H2PO4)2 二、填空题（4小题，共52分）。 17．（25-26高二上·福建龙岩·期末）Ⅰ液流电池储能容量大，使用寿命长。下图为钒液流电池的结构及充电时工作原理示意图。 已知：酸性溶液中钒的存在形式及颜色 离子种类 颜色 黄色 蓝色 绿色 紫色 回答下列问题： (1)充电完成时，阳极溶液的颜色是_____________，该电极的电极反应式为_____________。 (2)若用碱性氢氧燃料电池做电源，电源负极反应式为_____________。 Ⅱ研究发现，电催化和含氮物质在常温常压下合成尿素[]，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液中通至饱和，在电极上反应生成尿素，电解原理如图所示，回答下列问题。 (3)①图中离子交换膜为_____（填“阴离子”或“阳离子”）交换膜。 ②B电极的电极反应式为___________。 ③电解过程中，当B极产生（标准状况）时，A极生成尿素________g。 18．（25-26高一下·山东菏泽·期中）研究能量的转化与利用具有重要的现实意义。 (1)依据下列金属腐蚀的有关示意图回答问题。 ①图a插入海水中的铁棒(含碳量为10.8%)越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越___________(填“轻微”或“严重”)。 ②图b铁棒上的接触导线由N改置于M时，铁的腐蚀速率___________(填“减小”或“增大”)。 ③图c为外加电流的阴极保护法，钢闸门应与外接电源的___________极相连。 ④图d在反应过程中U形管内左侧液面的变化是：___________(填标号)。 A．升高        B．降低        C．先升高后降低        D．先降低后升高 (2)电池可作为电源电解制备，其工作原理如图所示。已知电池反应方程式为。 ①Li电极与___________(填“镍”或“不锈钢”)相连，膜c为___________(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。 ②电解一段时间后，Ⅳ室中氢氧化钠溶液浓度将___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ③理论上产品室每获得283.5 g的，Li电极的质量减少___________g。 19．（25-26高二下·江苏无锡·期中）电化学处理CO2将其转化为其他化学产品，是一种减缓温室效应并综合利用CO2的方法。回答下列问题： Ⅰ．原电池法：通过“溶解”水中的CO2，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图1所示。 (1)①原电池工作时，电子经导线由___________(填“a→b”或“b→a”)，刚开始b极区的电极反应式为___________。 ②一段时间后，b极区溶液中析出少量固体为___________(填化学式)。 Ⅱ．电解法：电解还原CO2的方法如图2所示，其中电解质溶液为稀硫酸，电极均为惰性电极。 (2)电解池工作时，H+通过阳离子膜移向___________极(填“m”或“n”)。 (3)若阴极还原产物只有C2H4，当阳极区溶液质量减少36 g时，产生C2H4的物质的量为___________。 Ⅲ．中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体LaHx，以电化学方法制备甲醇，总反应为：CO2+3H2=CH3OH+H2O。 (4)①电极b为电源的___________(填“正极”或“负极”)。 ②生成CH3OH的电极反应式为___________。 20．（25-26高二上·广西崇左·期末）利用电化学原理可实现能量和物质的转化。现有如图所示装置(电解质溶液均足量)，甲、丙装置中的电极均为Pt，请按要求回答下列问题： (1)甲装置是___________(填“原电池”或“电解池”)，a极的电极反应式为___________。 (2)乙是粗铜(主要成分为Cu、Zn、Fe、Ag、Au)电解精炼制备精铜的装置。 ①电解过程中产生的阳极泥的成分为___________(填化学式)；理论上电路中转移0.4 mol电子时，阴极质量增加___________g。 ②电解过程中，电解质溶液中的c(Cu2+)___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)现用丙装置制备氯气，氢氧化钾等，则气体C为___________(写化学式)，电解过程中，M区溶液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)，丙装置总反应的化学方程式为___________。 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 $