河南新乡市高二上学期化学课时作业（人教版选择性必修1第四章）

人教版选择性必修1第四章《化学反应与电能》分层作业 一、作品基础信息 项目 填写内容 作品名称 人教版选择性必修1第四章《化学反应与电能》分层作业 学段学科 高中化学 适用年级 高二 教材版本 人教版（2019）选择性必修1《化学反应原理》 对应内容 选择性必修1第四章《化学反应与电能》全章复习 作业类型 课后单元分层作业 完成时长 总时长60分钟 设计者 申莉莉 二、设计背景与意图 1. 课标与教材分析 · 课标要求：本作业对应的化学学科核心素养是宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任；需达成“能运用氧化还原反应与电化学原理，分析原电池与电解池的工作原理，判断电极及离子迁移方向，并用其解释金属腐蚀与防护”这一学业质量标准。 · 教材地位：第四章《化学反应与电能》是选择性必修1《化学反应原理》的核心章节，承载“原电池—电解池—金属的腐蚀与防护”电化学主线。它以氧化还原反应、离子反应及离子方程式为基础，将化学能与电能的相互转化落实为可解释、可预测的电极过程，既是能量转化观念的具体化，也是化学电源、电解应用、金属防护等实际应用的价值载体，蕴含“守恒观”“能量观”与“模型认知”。 · 教学重难点：重点是原电池、电解池的工作原理及电极（正负极/阴阳极）判断；难点是电极反应式的规范书写、溶液中离子的迁移方向、依据电子守恒进行定量计算，以及金属腐蚀类型与防护措施的判断。本作业通过分层题组逐级聚焦、突破上述重难点。 2. 学情分析 维度 具体描述 已有基础 学生已掌握氧化还原反应、离子反应及离子方程式书写，初步具备从化合价变化判断氧化剂、还原剂与电子转移的能力；对原电池、充电电池等化学能与电能相互转化已有一定生活经验。 现有困惑 容易混淆原电池“正负极”与电解池“阴阳极”；对离子（阳离子/阴离子）迁移方向判断困难；电极反应式书写常漏写介质（H+、OH-、H2O）；多池串联、离子交换膜等复杂装置分析能力不足；电子守恒定量计算易出错。 差异分析 班级学生按掌握程度大致分三层：A层基础薄弱、知识漏洞多、学习困难；B层基础尚可、能完成常规任务；C层基础扎实、学有余力。本作业按“基础巩固—能力提升—拓展实践”三层设置题组，分别对应A/B/C层学生的学习需求。 3. 设计意图 本作业以“掌握电化学核心概念、形成守恒与能量观念、发展证据推理与模型认知、体悟化学的社会价值”为主线，采用A/B/C三层结构：A层紧扣课标保底要求，侧重基础概念记忆与简单应用，保障学困生“吃得了”；B层侧重方法迁移与综合应用，通过典型例题与变式提升中等生“吃得饱”；C层侧重深度挖掘与创新实践，以综合装置与开放任务引导学优生“吃得好”。全文以“作业内容与目标对应表”贯穿知识理解、能力运用、思维发展、情感态度四维目标，并配套分层评价量表，实现教、学、评一致。 三、作业目标 目标维度 编号 具体目标 对应核心素养 评价证据 知识理解 A 能识记原电池、电解池的构成条件与能量转化方式，辨别正负极、阴阳极及电极反应类型 宏观辨识与微观探析；变化观念与平衡思想 基础选择题正确率；概念复述 能力运用 B 能运用电极判断与守恒方法，正确书写电极反应式、判断离子迁移方向，并进行电子转移定量计算 证据推理与模型认知；变化观念与平衡思想 解题过程记录；方法选用 思维发展 C 能综合运用电化学模型，分析多池串联、离子交换膜等复杂装置，进行比较、推理与评价 证据推理与模型认知；科学探究与创新意识 论证思路；综合题得分 情感态度 D 体验电化学在化工生产、绿色能源、金属防腐中的应用，认同科技价值，形成社会责任与安全环保意识 科学态度与社会责任 微报告选题与观点；反思语 四、作业内容与目标对应表 题号 题型 题目概要 对应作业目标编号 设计意图 参考答案/评价要点 1 单选 判断能构成原电池的装置 A 巩固原电池构成三要素（两电极、电解质溶液、闭合回路） D 2 单选 镁—海水原电池的电极与离子迁移 A、B 从活泼性与化合价判断正负极、电子流向与离子迁移 C 3 单选 碱性锌锰干电池工作原理正误判断 A、B 巩固化学电源中负极、离子移动、化合价变化与电极反应 A 4 单选 铜的电解精炼 A 明确电解精炼中粗铜/纯铜的电极及其反应 A 5 单选 电解池基本概念 A 巩固电解池能量转化、阴阳极反应类型与离子迁移 C 6 单选 金属腐蚀类型与防护辨析 A 辨析析氢/吸氧腐蚀、化学/电化学腐蚀及镀层保护 D 7 单选 海港钢管桩外加电流阴极保护 B 运用电解原理理解阴极保护法 B 8 单选 锌—氧化银纽扣电池放电过程 B 结合电极反应判断反应物、离子迁移与碱性变化 D 9 单选 电解制备H2O2绿色氧化剂装置 B 综合运用电解原理、电极反应与定量计算 B 10 单选 电催化还原CO2制燃料CO C 运用电化学模型分析新型催化电极与质子迁移 C 11 单选 以N2为氮源电解制备NH3 C 分析隔膜电解装置并做守恒计算 C 12 单选 甲醇燃料电池与电解池多池串联 C 综合运用原电池与电解池，跨装置电子守恒计算 D 13 单选 水性电解液双隔膜电池分析 C 分析隔膜离子迁移、总反应与定量计算 C 14 填空 电解原理在化工中的应用（电解溶液、铜精炼、电解食盐水计算） A、B 综合落实电解方程式书写、浓度变化与定量计算 见答案 15 填空 电解制备ClO2与尾气NO制备NH4NO3 B、C 运用电解工艺原理分析电极反应、离子膜与定量配比 见答案 16 实践 查阅资料撰写《金属防腐技术微报告》（高铁无砟轨道防腐/海洋平台石墨烯防腐） C、D 综合实践与跨学科，体验电化学在社会生产中的应用 合理即可 五、作业评价 维度 A（优秀） B（良好） C（待改进） 权重 得分 知识理解 基础题全对，概念精确 少量细节错误 较多基础错误 20% 能力运用 方法恰当，过程清晰，理由充分 方法基本正确 方法不当或缺失 30% 思维发展 观点明确，论证充分，有独创性 表达清楚，欠缺深度 思路混乱，缺乏证据 30% 情感态度 主动投入，积极交流，乐于协作；学习目标明确，能主动反思改进 态度端正，能按要求完成任务；基本参与合作 学习态度消极，被动完成任务，合作意识弱 20% 6、 试题详情 第一部分、单选题 A层（基础巩固层） 基础层（夯实层/巩固层）适配对象：基础薄弱、知识漏洞多、学习困难的学生（A层）。标准：紧扣课标保底要求，侧重基础知识的记忆、理解与简单应用（如基础题、课本核心知识点、必背内容）。题量适中，降低难度，减少拓展题量，重点保障基础训练，确保学生“吃得了”，树立学习信心。 1．下列装置中，能构成原电池的是 A． B． C． D． 2．电池可用于驱动无人驾驶的潜航器，该电池以镁片、石墨为电极，石墨电极一侧加入，海水为电解质溶液。该电池工作时，下列说法正确的是 A．镁片是电池的正极 B．在石墨电极上发生氧化反应 C．电子由镁电极流出 D．溶液中的阳离子向镁电极移动 3．碱性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法不正确的是 A．石墨作电池的负极材料 B．电池工作时，向负极方向移动 C．MnO2发生还原反应 D．锌筒发生的电极反应为 4．关于铜的电解精炼，下列说法正确的是 A．粗铜作阳极，纯铜作阴极 B．纯铜作阳极，粗铜作阴极 C．电解质溶液为溶液，电解过程中溶液浓度不变 D．阳极发生的反应为 5．下列关于电解池的说法正确的是 A．电解池中阳极发生还原反应，阴极发生氧化反应 B．电解池中阳离子向阳极移动 C．电解是将电能转化为化学能的装置 D．电解任何溶液时，阳极一定产生氧气 6．金属腐蚀的现象普遍存在，金属腐蚀常常是自发进行的，下列说法正确的是 A．钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，此时主要发生析氢腐蚀 B．金属与O2直接反应引起的腐蚀称为电化学腐蚀 C．疏松的铁锈覆盖在钢铁制品表面，能阻止钢铁继续发生腐蚀 D．马铁是在薄钢板表面镀上一层锡，白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，马铁破损时比白铁皮破损时腐蚀更快 7．海港的钢制管桩受到海水的长期侵袭，常用如图所示装置对其进行保护(高硅铸铁为惰性辅助电极)。下列有关叙述正确的是 A．钢制管桩连接直流电源正极 B．通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零 C．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的 D．外加电压偏高时，高硅铸铁表面可发生反应： 8．纽扣电池的两极材料分别是锌和氧化银，离子导体是溶液。放电时两个电极的电极反应分别为：，。下列说法中不正确的是 A．锌是负极反应物，氧化银是正极反应物 B．锌发生氧化反应，氧化银发生还原反应 C．溶液中向锌电极移动，、向氧化银电极移动 D．在电池放电过程中，电解质溶液的碱性减弱 9．是常用的绿色氧化剂，可用如图所示装置电解和制备。下列说法不正确的是 A．移向a电极 B．装置工作过程中a极消耗的量等于b极生成的量 C．b电极的电极反应式为 D．电解生成时，电子转移的数目为 B层（能力提升层） 提升层（发展层/能力层）适配对象：基础尚可、能完成常规任务的中等水平学生（B层）。标准：侧重基础知识的灵活运用与综合应用，侧重方法迁移与能力提升（如典型例题、易错题、简单应用题、变式题）。题量适中，要求学生在掌握基础之上，能举一反三，提升解题思维，确保学生“吃得饱”。 10．电催化还原CO2可实现捕捉并将其转化为燃料CO，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．Co-N-C/P电极与直流电源的正极相连 B．溶液中H+通过质子交换膜向石墨电极一侧移动 C．Co-N-C/P电极发生的反应为： D．工作过程中石墨电极周围溶液的pH不变 11．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 C层（拓展实践层） 拓展层（创新层/拔高层）适配对象：基础扎实、学有余力、思维能力强、成绩优异的学生（C层）。标准：侧重知识的深度挖掘、综合应用与创新思维，侧重探究性、开放性、实践性任务（如综合题、开放题、跨学科任务、实践探究题）。题量精而深，不设上限，鼓励学生自主挑战，确保学生“吃得好”。 12．如图所示，其中甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，下列说法正确的是 A．甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置 B．甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH-6e-+2H2O=CO32-+8H+ C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度 D．甲池中消耗280mL（标准状况下）O2，此时丙池中理论上最多产生1.45g固体 13．利用水性电解液离子选择双隔膜电池[图1，KOH溶液中，以存在]电解溶液(图2，Z为离子交换膜，X、Y均为惰性电极)装置如图所示。下列说法正确的是 A．图1中Ⅱ区的通过隔膜向Ⅰ区迁移 B．图2中，若为阴离子交换膜，电解一小段时间后，则极区溶液浓度变小 C．图1中电池总反应为 D．若图1中消耗锌，则理论上极上产生(标准状况下) 第二部分、填空题 A层（基础巩固层） 基础层（夯实层/巩固层）适配对象：基础薄弱、知识漏洞多、学习困难的学生（A层）。标准：紧扣课标保底要求，侧重基础知识的记忆、理解与简单应用（如基础题、课本核心知识点、必背内容）。题量适中，降低难度，减少拓展题量，重点保障基础训练，确保学生“吃得了”，树立学习信心。 14．电解原理在化学工业中有广泛应用，请回答下列问题： (1)用惰性电极电解下列溶液： ①电解NaCl溶液的阳极反应式为：________阴极反应式为：________。总反应方程式为：________电解一段时间后，溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②电解溶液的阳极反应式为：________阴极反应式为：________总反应方程式为：________电解一段时间后，溶液的酸性________(填“增强”“减弱”或“不变”)。 (2)铜的电解精炼：粗铜作________极，纯铜作________极，电解质溶液为________。阳极的电极反应式主要为：________。电解过程中电解质溶液中浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)电解饱和食盐水时，若阴极产生2.24 L气体(标准状况)，则转移电子________mol，同时生成NaOH________g。 B层（能力提升层） 提升层（发展层/能力层）适配对象：基础尚可、能完成常规任务的中等水平学生（B层）。标准：侧重基础知识的灵活运用与综合应用，侧重方法迁移与能力提升（如典型例题、易错题、简单应用题、变式题）。题量适中，要求学生在掌握基础之上，能举一反三，提升解题思维，确保学生“吃得饱”。 15．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___________。 C层（拓展实践层） 拓展层（创新层/拔高层）适配对象：基础扎实、学有余力、思维能力强、成绩优异的学生（C层）。标准：侧重知识的深度挖掘、综合应用与创新思维，侧重探究性、开放性、实践性任务（如综合题、开放题、跨学科任务、实践探究题）。题量精而深，不设上限，鼓励学生自主挑战，确保学生“吃得好”。 16. 查阅资料，了解我国高铁“无砟轨道防腐涂层”或“海洋平台石墨烯防腐技术”，分析其电化学原理（阴极保护/涂层隔离），撰写一份《金属防腐技术微报告》 。 第三部分、自我反思 _____________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 七、答案与解析 1．【答案】D A．两个电极均为，活泼性完全相同，无法形成电势差，不满足原电池的构成条件； B．酒精属于非电解质，不能电离出自由移动的离子，无法导电，不满足电解质溶液的要求； C．两个电极分别盛放于两个独立的烧杯中，没有形成闭合回路； D．和是活泼性不同的两个电极，稀硫酸为电解质溶液，可与稀硫酸发生自发的氧化还原反应，且通过导线、电流表形成闭合回路，满足原电池所有构成条件，D正确； 2．【答案】C A．金属活泼性较强，原电池中易失去电子作负极，因此镁片是正极的表述错误，A错误； B．石墨为电池正极，在正极得到电子，发生还原反应，并非氧化反应，B错误； C．原电池工作时，电子由负极（镁电极）流出，经外电路流向正极，C正确； D．原电池中电解质溶液的阳离子向正极（石墨电极）移动，不会向镁电极移动，D错误； 3．【答案】A A．原电池中，活泼金属为负极，碱性锌锰干电池中，锌为活泼金属，作为负极材料，石墨为正极的导电材料，A错误； B．原电池工作时阴离子向负极移动，为阴离子，向负极方向移动，B正确； C．在正极得电子，锰元素化合价降低，发生还原反应，C正确； D．碱性环境下锌失电子后与结合，电极反应式为，D正确； 4．【答案】A A．电解精炼铜时，粗铜连接电源正极作阳极发生氧化反应溶解，纯铜连接电源负极作阴极，铜离子在阴极得电子析出，A正确； B．电解精炼铜时，纯铜应作阴极，粗铜应作阳极，B错误； C．电解质溶液为溶液，但阳极上比铜活泼的杂质（如、等）也会失电子变为离子进入溶液，而阴极只有得电子析出，因此电解过程中溶液中浓度会减小，C错误； D．阳极发生失电子的氧化反应，给出的反应是阴极的还原反应，阳极主要反应为，D错误； 5．【答案】C A．电解池中阳极失去电子发生氧化反应，阴极得到电子发生还原反应，选项描述反应类型颠倒，A错误； B．电解池中阳离子带正电，会向带负电的阴极移动，阴离子向阳极移动，B错误； C．电解池是将电能转化为化学能的装置，描述符合电解池的能量转化特点，C正确； D．若电解液中存在比还原性更强的离子（如），阳极优先是这些离子放电，比如电解饱和溶液时阳极生成，并非一定产生，D错误； 6.【答案】D A．钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，此时主要发生吸氧腐蚀，A项错误； B．金属与O2直接反应引起的腐蚀称为化学腐蚀，B项错误； C．疏松的铁锈覆盖在钢铁制品表面，不能阻止钢铁继续发生腐蚀，C项错误。 D．活动性锌大于铁大于锡，故形成原电池后，锡会加速铁锈蚀，而锌会保护铁，D正确； 7.【答案】B A．要保护钢制管桩，需将其连接直流电源负极，作电解池阴极，A错误； B．外加电流阴极保护法的原理就是通过外加电压，使被保护的钢制管桩表面的腐蚀电流接近零，阻止腐蚀发生，B正确； C．题干明确说明高硅铸铁为惰性辅助电极，不会作为损耗阳极发挥作用，只有牺牲阳极法才会牺牲阳极，C错误； D．高硅铸铁连接电源正极，作电解池阳极，阳极发生失电子的氧化反应，而给出的反应是得电子的还原反应，D错误； 8．D A．锌在电极反应中失去电子，作负极反应物；氧化银在电极反应中得到电子，作正极反应物，A正确； B．锌失电子发生氧化反应，氧化银得电子发生还原反应，B正确； C．原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，锌为负极、氧化银为正极，因此向锌电极移动，、向氧化银电极移动，C正确； D．两电极反应相加得总反应为，反应过程中和的总量均不变，电解质溶液碱性不变，D错误； 9．【答案】B A．由图可知，b极水失电子生成氧气和氢离子，b极为阳极，氢离子向a极移动，故A项正确； B．a极电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2，b极电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，当转移4mol电子时，a极消耗2mol氧气，b极产生1mol氧气，故B项错误； C．b电极为阳极，其电极反应式：2H2O-4e-=O2↑+4H+，故C项正确； D．a极电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2，每生成1molH2O2时，转移2mol电子，转移电子数目为2×6.02×1023，故D项正确； 10.【答案】C A．Co-N-C/P电极为阴极，与直流电源的负极相连，A错误； B．阳离子向阴极移动，所以溶液中H+通过质子交换膜向Co-N-C/P电极一侧移动，B错误； C．Co-N-C/P电极为阴极，所以电极反应式为：，C正确； D．石墨电极为阳极，电极反应式为：，H+浓度增大，pH减小，D错误； 11.【答案】C 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； 12．【答案】D A．甲池将化学能转化为电能，乙、丙池将电能转化化学能，A不正确； B．甲池中通入CH3OH的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH- =CO32- +6H2O，B不正确； C．乙池中，石墨为阳极，电极反应式为2H2O-4e- ==O2↑+4H+，Ag为阴极，电极反应式为2Cu2++4e- ==2Cu，反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuO固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度，C不正确； D．依据得失电子守恒，可建立甲池中O2与丙池中Mg(OH)2的关系式为：O2—2Mg(OH)2，n(O2)==0.0125mol，此时丙池中理论上最多产生Mg(OH)2固体0.0125mol ×2×58g/mol=1.45g，D正确； 13.【答案】C A．根据分析，Ⅰ区的向Ⅱ区移动，A错误； B．X为电解池的阴极、Y为阳极，阳极氯离子失去电子发生氧化反应生成氯气，阴极铜离子得到电子发生还原生成铜单质，若为阴离子交换膜，则阴极区氯离子向阳极区移动，电解一小段时间后，则极区溶液浓度不变，B错误； C．由分析可知，电池总反应为，C正确； D．若图1中消耗锌为1mol，转移电子1mol×2=2mol，则理论上阳极Y极上产生1mol氯气，为(标准状况下)氯气，D错误； 14．【答案】(1) 增大 增强 (2) 阳 阴 溶液（或可溶性铜盐溶液） 减小 (3) 15.【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 （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。 16．【答案】合理即可，开放性作答。【评价要点】能正确分析所选防腐技术的原理（阴极保护或涂层隔离），原理表述准确、逻辑清晰，能联系原电池或电解原理，体现科学态度与社会责任；微报告结构完整、信息有据。 学科网（北京）股份有限公司 $