（课时作业）第四章 化学反应与电能 06 单元素养测评卷(四)B-【学而思·高中同步培优练】2026-2027学年高二化学选择性必修1 化学反应原理 课时作业(人教版·新教材)

单元素养测评卷(四)B 　　本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。第Ⅰ卷45分,第Ⅱ卷55分,共100分,考试时间45分钟。 可能用到的相对原子质量:H—1　C—12 N—14　O—16　Na—23　S—32　Ag—108 第Ⅰ卷　(选择题　共45分) 一、选择题:本题共9小题,每小题5分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。 1.某同学用如图所示实验来探究构成原电池的一般条件,下列说法中正确的是 (　) A.左瓶的灯泡发光 B.左瓶Fe极:Fe-2e-Fe2+ C.右瓶中铁棒为正极 D.右瓶的铜棒变粗 2.已知Fe2+可用K3[Fe(CN)6]来检验(呈蓝色)。将图Ⅰ装置中的铁棒末段分别接上一块锌片和铜片,并静置于含有K3[Fe(CN)6]及酚酞的混合凝胶上,一段时间后发现凝胶的某些区域(如图Ⅱ示)发生了变化。则下列说法正确的是 (　) A.甲区不变色 B.乙区呈现蓝色 C.丙区产生Cu2+ D.丁区产生Fe2+ 3.某小组为研究原电池原理,设计如图所示装置,下列叙述正确的是 (　) A.若X为Fe,Y为Cu,铁为正极 B.若X为Fe,Y为Cu,电子由铜片流向铁片 C.若X为Fe,Y为C,碳棒上有红色固体析出 D.若X为Cu,Y为Zn,锌片发生还原反应 4.利用如图所示装置进行实验,甲、乙两池中均为1 mol·L-1的AgNO3溶液, A、B均为Ag电极。实验开始时先闭合K1, 断开K2。一段时间后, 断开K1, 闭合K2,形成浓差电池,电流计指针偏转(Ag+浓度越大氧化性越强)。下列说法不正确的是 (　) A.闭合K1,断开K2后,A电极质量增加 B.闭合K1,断开K2后,乙池溶液浓度上升 C.断开K1,闭合K2后,N向B电极移动 D.断开K1,闭合K2后,A电极发生氧化反应 5.某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁-空气电池,其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法正确的是 (　) A.O2-由b极移向a极 B.正极的电极反应式为FeOx+2xe-Fe+xO2- C.若有22.4 L(标准状况)空气参与反应,电路中有0.14 mol电子转移 D.铁表面发生的反应为xH2O(g)+FeFeOx+xH2 6.液体锌电池是一种电压较高的二次电池,具有成本低、安全性强、可循环使用等特点,其示意图如图所示。下列说法不正确的是 (　) 已知:①Zn(OH)2+2OH-[Zn(OH)4]2-。 ②KOH凝胶中允许离子存在、生成或迁移。 A.放电过程中,正极的电极反应:MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O B.充电过程中,阴极的电极反应:[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH- C.充电过程中,阳极附近的pH增大 D.充电过程中,凝胶中的KOH可以再生 7.[2025·浙江六校高二月考] 沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水,其工作原理示意图如图所示。 已知:光合菌发生的光合作用反应式为6CO2+6H2OC6H12O6+6O2,沉积物FeSx中的 Fe为+2价且在反应过程中 Fe化合价不变,下列说法不正确的是 (　) A.碳棒b为电池的正极 B.碳棒a表面发生的第二步电极反应式为S-6e-+4H2OS+8H+ C.负极室每处理1 mol沉积物FeSx,则转移(2+6x) mol电子 D.若光合菌产生的氧气被全部反应,则该电池每消耗32 g O2,正极室质量增加44 g 8.利用甲烷(CH4)燃料电池电解硫酸钠溶液的装置如图所示。下列说法错误的是 (　) A.甲装置为原电池,乙装置、丙装置均为电解池 B.b电极的电极反应式为O2+4H++4e-2H2O C.若甲、乙各通入1 mol CH4,向丙加入72 g H2O可使丙装置恢复原浓度 D.当K闭合时,整个电路中电子的流动方向为a→f,e→d,c→b 9.[2025·河南部分重点中学高二检测] 一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示,双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。除硼原理:[B(OH)4]-+H+B(OH)3+H2O。下列说法正确的是 (　) A.石墨电极连接外接电源的正极 B.Ⅲ室中,X膜、Y膜分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜 C.Ⅳ室每生成3 mol NaOH,同时Ⅱ室最多生成1 mol B(OH)3 D.每产生22.4 L O2,双极膜内有4 mol H2O解离 第Ⅱ卷　(非选择题　共55分) 二、非选择题:本题共3小题,共55分。 10.(18分)Ⅰ.两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人均使用镁片和铝片作电极,甲同学将电极放入2 mol·L-1 H2SO4溶液A中,乙同学将电极放入6 mol·L-1 NaOH溶液B中,如图所示。 (1)A中正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　,电子的流向是　　　　　(填“Al→Mg”或“Mg→Al”)。  (2)B中负极为　　　　(填元素符号)。  (3)两位同学继续用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量),当闭合该装置的电键K时,观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题: 1 A电极的电极反应式为　 。  2 一段时间后,丙池中F电极上出现的现象是　 。  ③当乙池中C极质量减少10.8 g时,甲池中B电极理论上消耗O2的体积为　　　　mL(标准状况)。  Ⅱ.(4)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2)2],原理如图所示。 ①电源的负极为　　　　(填“a”或“b”)。  ②阳极室中发生的反应依次为 　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将　　　　;若两极共收集到气体13.44 L(标准状况),则除去的尿素的质量为　 。  11.(18分)电化学广泛应用于工业生产和环境保护上。 (1)全钒液流电池是化学储能领域的一个研究热点,储能容量大、使用寿命长。利用该电池电解处理含NH4NO3的废水制备硝酸和氨水的原理如图所示,a、b、c、d电极均为惰性电极。 ①全钒液流电池放电时,a电极反应式为 　　　　　　　　　　,电子的流向为 　　　　　　　(填“a→导线→d”或“d→导线→a”)。  ②隔膜1为　　　　离子交换膜(填“阴”或“阳”),装置B中q口流出液中主要的溶质为　　　　　　　　(填化学式),d电极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　。  ③当装置A中有0.4 mol H+通过质子交换膜时,则装置B中产生气体的总体积为 　L (标准状况下),处理　　　　 g NH4NO3。  (2)用电解法可除去硝酸工业产生的尾气NO,并得到NH4NO3,工作原理如图所示。 理论上通入NH3与NO的最佳物质的量之比为　　　　。  12.(19分)[2025·河南部分重点中学高二检测] 能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关,充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题,而电化学在环境保护中起着重要的作用。回答下列问题。 (1)我国科学家设计了一种原电池-电解池组合装置,可同时处理废水中的Cr2和苯酚(C6H5OH),实现发电、环保二位一体。羟基自由基(·OH)具有极强的氧化性,可将苯酚氧化为CO2和H2O,装置如图Ⅰ所示: 已知:羟基自由基氧化苯酚的化学方程式为C6H5OH+28·OH6CO2↑+17H2O。 ①a极为　　　　　(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”),装置工作时,a极附近溶液的碱性　　　　(填“增强”或“减弱”)。  ②d电极上发生的电极反应式为  　  　 　 。  ③若每生成1 mol CO2,b极转移 mol e-,则相同条件下,d、c两极产生的气体体积比为　　　　　　　　。  (2)电化学降解酸性废水中N的原理如图Ⅱ所示: Ag-Pt电极上发生的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　;若甲装置负极减少5.6 g,则理论上产生N2的物质的量为　　　　mol。  (3)某同学设计利用乙烷燃料电池来电解处理酸性含铬废水(主要含有Cr2),处理过程中存在反应Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O。其装置示意图如图Ⅲ所示(Cr的活动性介于Zn、Fe之间): ①铬元素最终以　　　　　　　　　　形式除去。  ②若电解过程中,电子的有效利用率为40%,每处理掉0.2 mol的Cr2,理论上N电极需要通入标准状况下O2的体积为　　　　　　。  学科网（北京）股份有限公司 $ 单元素养测评卷(四)B 1.D　[解析] 左瓶中苯是非电解质,不能导电,不能形成原电池,左瓶的灯泡不亮,故A、B错误;右瓶可形成原电池,Fe作负极,故C错误;右瓶可形成原电池,Fe作负极,Cu作正极,正极的电极反应式:Cu2++2e-Cu,右瓶的铜棒变粗,故D正确。 2.D　[解析] 图Ⅰ中,铁棒末段分别接上一块锌片和铜片,并静置于含有K3[Fe(CN)6]及酚酞的混合凝胶上,形成原电池装置,活泼金属为负极。图Ⅱ中,甲区的Fe为正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,甲区变红,A错误;乙区的Zn为负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,乙区无蓝色呈现,B错误;丙区的Cu为正极,电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,丙区不会产生Cu2+,C错误;丁区的Fe为负极,电极反应为Fe-2e-Fe2+,与K3[Fe(CN)6]反应产生蓝色,D项正确。 3.C　[解析] Fe比Cu活泼,Fe作负极,故A错误;Fe比Cu活泼,Fe作负极,电子从Fe经外电路流向Cu,故B错误;若X为Fe,Y为C,电解质溶液为硫酸铜溶液,则正极C上析出Cu,故C正确;Zn比Cu活泼,Zn作负极发生氧化反应,故D错误。 4.C　[解析] 由图可知,闭合K1,断开K2,构成电解池,Ag(A)电极为阴极,电极反应式为Ag++e-Ag,析出银,质量增加,Ag(B)电极为阳极,电极反应为Ag-e-Ag+,乙池溶液中c(Ag+)增大,甲池中N移向乙池,一段时间后,甲池溶液浓度减小,乙池溶液浓度增大,A、B正确;断开K1,闭合K2后,因甲、乙两池中溶液浓度不同,形成原电池,乙池c(Ag+)较大,氧化性较强,故B电极为正极,A电极为负极,阴离子向负极移动,A电极发生氧化反应,C错误,D正确。 5.D　[解析] 由新型中温全瓷铁-空气电池的装置图可知,a极通入空气,空气中氧气得电子发生还原反应,a为正极,铁与水蒸气反应生成氢气,氢气在b极失电子发生氧化反应,b为负极,结合原电池原理分析解答。原电池中,阴离子向负极移动,O2-由正极移向负极,即由a极移向b极,故A错误;a极,空气中氧气得电子发生还原反应,a为正极,电极反应式为O2+4e-2O2-,故B错误;标准状况下,22.4 L空气中气体的总物质的量为1 mol,则参与反应的O2约为0.21 mol,电路中转移0.84 mol电子,故C错误;由新型中温全瓷铁-空气电池的装置图可知,铁表面发生的反应为xH2O(g)+FeFeOx+xH2,故D正确。 6.C　[解析] 放电时,MnO2作正极,发生还原反应,正极的电极反应式为MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O,A项正确;充电过程中,阴极是[Zn(OH)4]2-得电子,生成Zn和OH-,电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-,B项正确;充电过程中,阳极的电极反应式为Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+,产生了氢离子,阳极附近的pH减小,C项错误;充电过程中,阴极产生氢氧根离子,氢氧根离子与钾离子结合生成氢氧化钾,凝胶中的KOH可再生,D项正确。 7.D　[解析] 氢离子移向碳棒b,故碳棒b为原电池的正极,氧气在正极上得到电子发生还原反应生成水;碳棒a为原电池的负极,FeSx在负极上失电子发生氧化反应生成S单质,S单质再失电子生成S,A正确;根据图示,碳棒a上(负极) S生成S的电极反应式:S-6e-+4H2OS+8H+,B正确;FeSx中Fe为+2价,S的化合价为,FeSx最终转化为S(S为+6价),每个S原子失去电子数为6-()=6+,1 mol FeSx含x mol S原子,转移电子总物质的量为x mol·(6+)=(6x+2) mol,即(2+6x) mol,C正确;消耗32 g O2(1 mol)时,根据正极反应O2+4e-+4H+2H2O,有4 mol H+(约4 g)进入正极室;根据光合作用反应式,生成1 mol O2需要消耗1 mol CO2(44 g),则正极室质量增加为H+和CO2的质量之和,即 4 g+44 g=48 g ,D错误。 8.A　[解析] 该装置中,甲为原电池,通入甲烷的电极为负极,即a为负极,则b为正极,乙也是原电池,通入甲烷的c电极为负极,通入氧气的d电极为正极,丙为电解池,与正极相连的e为阳极,与负极相连的f为阴极。甲、乙装置为串联的甲烷燃料电池,丙装置为电解池,A错误;b电极为正极且电解质溶液呈酸性,氧气得电子发生还原反应结合电解质溶液中的H+生成水,电极反应式正确,B正确;甲中负极上CH4失电子转化为二氧化碳,乙中负极上CH4失电子转化为碳酸根离子,甲、乙各通入CH4的物质的量为1 mol,电路中转移电子的物质的量为8 mol,根据得失电子守恒,则丙中电解4 mol H2O,质量为72 g,C正确;当K闭合时,a是负极,b是正极,c是负极,d是正极,e是阳极,f是阴极,电子流动方向为a→f,e→d,c→b,D正确。 9.B　[解析] 根据双极膜中离子迁移方向,H+向阴极移动、OH-向阳极移动,右侧双极膜H+向右迁移至Ⅴ室(石墨电极侧),则石墨电极是阴极,应连接外接电源的负极,A错误;Ⅲ室中NaCl浓溶液需通过离子迁移变为稀溶液,Cl-需通过X膜向左迁移(阴离子交换膜允许Cl-通过),Na+需通过Y膜向右迁移至Ⅳ室生成NaOH(阳离子交换膜允许Na+通过),故X为阴离子交换膜、Y为阳离子交换膜,B正确;Ⅳ室生成3 mol NaOH时,右侧双极膜中水解离3 mol OH-(对应3 mol H+迁移至Ⅴ室),电路转移3 mol e-,左侧双极膜中水解离3 mol H+迁移至Ⅱ室,与[B(OH)4]-反应生成3 mol B(OH)3,C错误;未说明“标准状况”,22.4 L O2物质的量不一定为1 mol,无法计算双极膜中H2O的解离量,D错误。 10.(1)2H++2e-H2↑　Mg→Al　(2)Al (3)①CH4+10OH--8e-C+7H2O　②石墨上有红色固体析出　③560 (4)①b　②2Cl--2e-Cl2↑　CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl　 ③不变　7.2 g [解析] (1)A中Al作正极,电解质溶液为H2SO4溶液,电极反应式为2H++2e-H2↑;电子的流向是Mg(负极)→Al(正极)。 (2)B中负极为能与氢氧化钠溶液反应的Al,Mg不与氢氧化钠溶液反应、作正极。 (3)①A电极是原电池的负极,在氢氧化钾介质下甲烷作还原剂转化为碳酸根离子,该电极反应式为CH4+10OH--8e-C+7H2O。②F是电解池的阴极,铜离子在该电极得电子被还原为铜单质,现象是石墨上有红色固体析出。③根据串联电池中得失电子守恒可得=n(O2)×4,n(O2)=0.025 mol,标准状况下,V(O2)= 0.025 mol×22.4 L·mol-1×1000 mL·L-1=560 mL。 (4)由图可知,左侧电极产生Cl2,进而产生N2和CO2,则左侧惰性电极为阳极,发生的电极反应为2Cl--2e- Cl2↑,Cl2氧化尿素的化学方程式为CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl,故a为电源的正极;右侧惰性电极为阴极,产生H2,b为电源的负极,阴极的电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-;电解时,左侧产生的H+通过质子交换膜进入右侧,电解结束时,右侧溶液中H+和水的量均保持不变,故阴极室溶液的pH与电解前相比保持不变。由上述分析可知,存在关系式:6e-~3Cl2~N2+CO2~3H2,两极共产生气体5 mol时去除的尿素为1 mol,当两极收集标准状况下的气体共为13.44 L,即0.6 mol时,除去的尿素应为0.12 mol,质量为7.2 g。 11.(1)①V+2H++e-VO2++H2O　d→导线→a ②阳　HNO3　2H2O-4e-O2↑+4H+　③6.72　32 (2)1∶4 [解析] (1)利用全钒液流电池电解处理含NH4NO3的废水,由图知,B为电解池,X区释放氢气,则为阴极区,c为阴极,d为阳极,A为原电池,则a为正极、b为负极。 ①a电极为正极,溶液中V得到电子和氢离子反应生成VO2+和水,其电极反应式为V+2H++e-VO2++H2O;电子的流向为d→导线→a。 ②c极是水得到电子生成氢气和OH-,OH-与废水中的铵根离子反应生成一水合氨,d极是水失去电子变为氧气,d电极的电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,H+与N结合为HNO3,因此隔膜1为阳离子交换膜,q口流出液含有的溶质为HNO3。 ③当装置A中有0.4 mol H+通过质子交换膜时,则电子转移为0.4 mol,B装置中存在关系式:2H2~4e-~O2,则装置B中产生0.2 mol H2、0.1 mol O2,产生的气体总体积为 (0.2 mol+0.1 mol)×22.4 L·mol-1=6.72 L(标准状况下),处理NH4NO3的物质的量为0.4 mol,NH4NO3的质量为0.4 mol×80 g·mol-1=32 g。 (2)由图示可知,NO在阳极上失电子生成N,电极反应式为NO-3e-+2H2ON+4H+,NO在阴极上得电子生成,电极反应式为NO+5e-+6H+N+H2O,电解总反应式为8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,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,则理论上通入NH3与NO的最佳物质的量之比为n(NH3)∶n(NO)=2 mol∶8 mol=1∶4。 12.(1)①正极　增强　②H2O-e-·OH+H+　③3∶7 (2)2N+10e-+12H+N2↑+6H2O　0.02 (3)①Cr(OH)3(或氢氧化铬)　②33.6 L [解析] (1)①a极发生还原反应,则a为原电池正极,a电极上的电极反应式为Cr2+6e-+7H2O2Cr(OH)3↓+8OH-,a极附近溶液OH-浓度增大,溶液碱性增强。②d与原电池正极相连,d为电解池阳极,由图知H2O在d电极上失电子变为·OH和H+,其电极反应式为H2O-e-·OH+H+。③d电极上的电极反应式为H2O-e-·OH+H+,羟基自由基进一步氧化苯酚,反应为C6H5OH+28·OH6CO2↑+17H2O,c电极的电极反应式为2H++2e-H2↑,每转移1 mol e-,产生氢气的物质的量是0.5 mol,d电极生成的气体的物质的量是 mol,相同条件下气体的体积之比等于其物质的量之比,则d、c两极产生的气体体积之比为∶=3∶7。 (2)如题图所示,两池相连,可自发发生氧化还原反应的为原电池,即装置甲为原电池,铁电极为负极,铜电极为正极,而装置乙为电解池,则乙池中Pt电极为阳极,Ag-Pt电极为阴极,阴极反应式为2N+10e-+12H+N2↑+6H2O;装置甲的负极反应为Fe-2e-Fe2+,当负极质量减少5.6 g时,即转移0.2 mol e-,根据转移电子守恒知,装置乙的阴极N得到0.2 mol电子,根据电极反应式知,阴极上生成0.02 mol N2。 (3)①由图知,左侧装置为燃料电池,M电极为燃料电池的负极,在氧离子作用下乙烷失去电子发生氧化反应生成CO2和水,N电极为正极,氧气在正极得到电子发生还原反应生成氧离子;右侧装置为电解池,与M电极相连的铁电极为阴极,H+在阴极得到电子发生还原反应生成氢气,与N电极相连的铁电极为阳极,铁失去电子发生氧化反应生成Fe2+:Fe-2e-Fe2+,生成的Fe2+在酸性条件下与废水中的Cr2反应:Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,随着H+的放电和被消耗,溶液的pH增大,溶液中的Fe3+、Cr3+与OH-反应生成Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀,达到处理酸性含铬废水的目的,则铬元素最终以Cr(OH)3形式除去而达到处理酸性含铬废水的目的。②每处理掉0.2 mol Cr2,电路中需要1.2 mol Fe2+,若电解过程中,电子的有效利用率为40%,由得失电子守恒知,理论上N电极需要通入标准状况下氧气的体积为×22.4 L·mol-1=33.6 L。 学科网（北京）股份有限公司 $