2026-2027学年高二上学期化学同步教学单元测试卷（拓展拔高）选择性必修一《第四章化学反应与电能》

2026-2027年高二年级同步教学单元测试卷（拓展拔高）全解全析 选择性必修一第四章化学反应与电能 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。 3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 4．测试范围：选择性必修一第四章 5．难度系数：0.55 6．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 可能用到的相对原子质量：H-1 B-11 C-12 N-14 O-16 Na-23 Si-28 S-32 Cl-35.5 Co-59 第Ⅰ卷（选择题 共45分） 一、选择题：本题共15个小题，每小题3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．下列实验现象描述正确的是 A．在稀硫酸作电解质溶液的铜锌原电池中，铜极产生气泡，锌极不断变细 B．钢铁制品在酸性较强的环境中主要发生吸氧腐蚀生成红色铁锈 C．以铜为电极，电解CuCl2溶液，阳极产生的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝色 D．电解饱和食盐水时，向阳极附近溶液中滴加酚酞，溶液变为红色 【答案】A 【详解】A．铜锌稀硫酸原电池中，Zn作负极失电子溶解，因此锌极不断变细；Cu作正极，在正极得电子生成，因此铜极产生气泡，A正确； B．酸性较强的环境中，钢铁主要发生析氢腐蚀，而非吸氧腐蚀；吸氧腐蚀多发生在弱酸性/中性环境中，最终生成红色铁锈，B错误； C．Cu是活性电极，电解溶液时阳极上Cu自身优先失电子溶解，不会生成，因此不存在能使湿润KI-淀粉试纸变蓝的气体，C错误； D．电解饱和食盐水时，阴极区放电，浓度富集，遇酚酞变红；阳极区生成，不会大量富集，因此向阳极滴加酚酞不会变红，D错误； 故选A。 2．根据下列实验操作及现象得出的结论正确的是 选项 实验操作及现象 结论 A 镁片、铝片在NaOH溶液中构成原电池，镁片上产生气泡 金属活泼性：铝大于镁 B 以石墨为电极，电解MgCl2溶液，阴极产生白色沉淀，两极均产生气泡 阴极产生H2 C 粗锌、纯锌分别与同浓度H2SO4溶液反应，前者产生气泡较快 粗锌中杂质作催化剂 D 以铂为电极，电解含等浓度MSO4、NSO4的溶液，先析出金属M 氧化性：M2+<N2+ A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．金属活泼性本质是镁>铝，该原电池以NaOH溶液为介质时，只有Al能与NaOH自发发生氧化还原反应，因此Al作负极、Mg作正极，正极（镁片）上水得电子生成，不能据此得出铝活泼性大于镁，A错误； B．电解溶液时，阴极上电离出的优先放电生成，同时生成，与溶液中结合生成白色沉淀，阳极放电生成，符合“两极均产生气泡、阴极出现白色沉淀”的现象，B正确； C．粗锌反应更快是因为粗锌中的杂质和Zn、稀硫酸构成原电池，Zn作负极加快了反应速率，杂质并非作为催化剂，C错误； D．电解时氧化性越强的金属阳离子越优先在阴极得电子析出，先析出金属M，说明氧化性，D错误； 故选B。 3．一种可用于心脏起搏器的扣式电池部分截面结构如图所示（难溶于该溶剂，可通过多孔聚丙烯膜）。下列说法错误的是 A．为该原电池的负极 B．可用溶液作电解质溶液 C．正极反应式为： D．放电时，通过多孔聚丙烯膜移动到正极区 【答案】B 【详解】A．为活泼金属，在原电池中发生失电子的氧化反应，是该原电池的负极，A正确； B．性质活泼，可与溶液中的水发生反应，因此不能用溶液作该电池的电解质溶液，B错误； C．正极上发生得电子的还原反应，元素从+1价降为0价，对应反应式为，C正确； D．原电池放电时，阳离子向正极移动，因此会通过多孔聚丙烯膜移动到正极区，D正确； 故选B。 4．福厦高铁安海湾特大桥成功合龙，我国高铁逐步迈入 “跨海时代”。在海洋环境中，工程材料的抗腐能力尤为关键，以下说法不正确的是 A．利用能形成致密钝化膜的含镍耐候钢，阻止海水中渗透，实现 “以锈止锈” 的长效防腐 B．根据原电池原理，主桥承台底面采用外加电流的阴极保护法，防止内部钢筋锈蚀 C．利用低渗透的海工水泥，其主要成分是无机非金属材料 D．使用石墨烯防腐涂料能有效抑制腐蚀介质的渗透，石墨烯与石墨互为同素异形体 【答案】B 【详解】A．含镍耐候钢表面会生成致密稳定的钝化锈层，能阻挡海水中渗透，通过形成稳定锈层阻止内部金属继续腐蚀，实现“以锈止锈”，A正确； B．外加电流的阴极保护法属于电解池原理，而非原电池原理，B错误； C．海工水泥属于硅酸盐类材料，是典型的无机非金属材料，低渗透的特性可以减少海水侵入，提升抗腐能力，C正确； D．石墨烯和石墨都是碳元素形成的不同单质，二者互为同素异形体，石墨烯的片层结构可以阻隔腐蚀介质渗透，起到防腐作用，D正确； 故选B。 5．某学习小组利用如图装置探究氯碱工业和铜精炼的工作原理(M 是离子交换膜)。下列错误的是 A．电源 a 极为负极 B．M 为阳离子交换膜 C．电解前后装置乙中溶液浓度变小 D．通电后，Fe 电极上发生反应为： 【答案】D 【详解】A．铜精炼的工作原理是粗铜作阳极，接电源正极；精铜作阴极，接电源负极，由此可知和粗铜相连的b是电源正极，因此a极为电源负极，A正确； B．甲是氯碱工业的电解饱和食盐水装置，Fe作阴极（反应：），石墨作阳极（反应：）；为了让阴极区生成高浓度的NaOH，同时避免阳极产生的和阴极的反应，需要让阳极区的通过离子交换膜移向阴极区，因此M是阳离子交换膜，B正确； C．铜精炼时，阳极粗铜中比Cu活泼的杂质金属（如Zn、Fe等）会优先于Cu失电子溶解，而阴极只有得电子析出Cu，整个过程中溶液里消耗的的量多于阳极溶解产生的的量，因此溶液浓度会变小，C正确； D．Fe电极是连接电源负极的阴极，阴极发生得电子的还原反应，而是失电子的氧化反应，属于阳极的反应，D错误； 故选D。 6．锌铜原电池装置如图，已知阳离子交换膜只允许阳离子通过。下列说法正确的是 A．电子由锌电极经导线、铜、电解质溶液又回到锌电极，形成闭合回路 B．锌电极上发生还原反应 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增大 D．如果把阳离子交换膜换成阴离子交换膜，一段时间后，甲中减小 【答案】C 【分析】该装置是带阳离子交换膜的锌铜双液原电池；甲池、锌电极作负极；乙池、铜电极作正极；负极（）：（氧化反应）；正极（）：（还原反应），据以上分析解答。 【详解】A．电解质溶液依靠离子定向移动导电，电子仅能在外电路（导线）中移动，无法进入电解质溶液，A错误； B．锌电极为原电池负极，失电子，发生氧化反应，B错误； C．根据分析，乙池中每析出1 mol（质量为64 g），就有1 mol（质量为65g）从甲池通过阳离子交换膜进入乙池，乙池总质量增大，C正确； D．若换为阴离子交换膜，负极失电子生成，这样会使甲池中正电荷增多，为平衡电荷，乙池中的会通过阴离子交换膜进入甲池，因此甲中增大，D错误； 故答案选C。 7．乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是 A．KBr的作用是作为支持电解质，增强溶液导电性和充当间接电氧化的媒介 B．阴极上的反应式为： C．制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了2 mol电子 D．双极膜中间层中的H+在外电场作用下向石墨电极方向迁移 【答案】D 【分析】左侧电极上乙二酸被还原为乙醛酸，作阴极；右侧电极上Br-被氧化为Br2，作阳极，生成的Br2再氧化乙二醛生成乙醛酸，电解池工作时阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则双极膜的左侧膜为阳离子交换膜，右侧膜为阴离子交换膜，据此解答。 【详解】A．右侧电极上Br-被氧化为Br2，生成的Br2再氧化乙二醛生成乙醛酸，同时Br2又被还原为Br-，因此KBr的作用是作为支持电解质，增强溶液导电性和充当间接电氧化的媒介，A正确； B．由分析可知，铅电极为阴极，乙二酸被还原为乙醛酸，电极反应式为： ，B正确； C．阴极区和阳极区均有乙醛酸生成，1 mol乙二酸转化为1 mol乙醛酸和1 mol乙二醛转化为1 mol乙醛酸均转移2 mol电子，由电子守恒可知，制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了2 mol电子，C正确； D．阴极反应消耗氢离子，且电解池工作时阳离子向阴极移动，故双极膜中间层中的H+在外电场作用下向左侧迁移，即向铅电极移动，D错误； 故选D。 8．一种从高炉气回收制储氢物质的综合利用示意图如下所示。下列说法不正确的是 (已知：) A．玻碳电极为阳极，电极反应式为 B．吸收池中主要反应的离子方程式为 C．离子交换膜为质子交换膜 D．若生成的电解效率为60%，当电路中转移2 mol电子时，阴极室溶液的质量增加28.4 g 【答案】D 【分析】由图可知，高炉气中二氧化碳被饱和碳酸钾吸收生成碳酸氢钾，分解池中碳酸氢钾受热分解为碳酸钾和水、二氧化碳，二氧化碳进入电解池，电解池右侧水失去电子发生氧化生成氧气，为阳极，左侧二氧化碳得到电子发生还原反应生成甲酸，为阴极；据此分析。 【详解】A．根据分析，玻碳电极为阳极，电极反应式为，A正确； B．吸收池中高炉气中二氧化碳被饱和碳酸钾吸收生成碳酸氢钾，对应的离子方程式为，B正确； C．由分析，电解池左侧反应为：，则右侧氢离子迁移到左侧，离子交换膜为质子交换膜，C正确； D．当电路中转移2 mol电子时，用于生成的电子为，所以消耗的物质的量为（为26.4 g），同时迁移过来2 mol（为2 g），副反应为，生成（为0.8 g），阴极室溶液的质量增加，D错误； 故选D。 9．采用废碳再生的“绿色甲醇”作为燃料，实现了零排放的循环使用。一种甲醇()燃料电池装置如图所示。下列说法正确的是 A．该燃料电池工作过程中电子从N极通过负载流向M B．该燃料电池工作过程中，右侧pH保持不变 C．左侧消耗32 g甲醇时，理论上右侧消耗1.5 mol D．M极电极反应： 【答案】C 【分析】根据燃料电池装置图可知，通入的M极为负极，发生氧化反应，对应的电极反应式为：；通入的N极为正极，发生还原反应，对应的电极反应式为：，据此分析。 【详解】A．放电时，电子由负极（M极）通过负载流向正极（N极），不是从N极流向M极，A错误； B．N为正极，放电过程中，右侧氧气得电子生成氢氧根，钾离子移向右侧使氢氧化钾浓度增大，pH增大，B错误； C．，电路中转移6 mol电子，理论上消耗，C正确； D．根据分析，M极甲醇被氧化为，其电极反应式为，D错误； 故答案选C。 10．根据实验目的进行实验，下列实验示意图正确的是 A．验证牺牲阳极法保护铁 B．验证铁的析氢腐蚀 C．测定中和反应的反应热 D．制备并能较长时间不变色 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．Zn的活动性强于铁，理论上Fe会作正极被保护而不会失电子得到，滴加铁氰化钾溶液不会有明显现象；但可能是铁氰化钾溶液将Fe氧化而得来，无法证明牺牲阳极法保护铁的实验目的，A错误； B．铁钉在饱和食盐水中发生吸氧腐蚀，所以题给装置不能达到验证铁的析氢腐蚀的实验目的，B错误； C．测定中和反应的反应热需要保温、搅拌和准确测温，由实验装置图可知，题给装置能达到保温隔热，减少热量散失的作用，所以题给装置能达到测定中和反应的反应热的实验目的，C正确； D．用电解原理制备氢氧化亚铁时，铁电极应与直流电源的正极相连做电解池的阳极，否则无法提供亚铁离子与溶液中的氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，则题给装置不能达到制备氢氧化亚铁并能较长时间不变色的实验目的，D错误； 故选C。 11．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池(通常情况下离子浓度差引起离子迁移和电子转移)，如图所示装置是利用浓差电池电解溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得、、和。下列说法不正确的是 A．电池放电过程中，Cu(2)作正极，电极反应为 B．c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜 C．b为电解池的阳极，电极反应为 D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得160 g 【答案】A 【分析】由图可知，左侧装置为浓差电池，其左侧溶液中离子浓度大，且中间隔膜为阴离子交换膜，浓差电池，离子从浓度大的一侧向浓度小的一侧移动，则硫酸根离子向右移动，所以Cu(2)电极是负极，Cu(1)电极是原电池的正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，Cu(2)电极是负极，铜失去电子发生氧化反应生成铜离子，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，硫酸根离子通过阴离子交换膜进入负极区；右侧装置为电解池，a电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，硫酸钠溶液中的钠离子通过阳离子交换膜c进入阴极区，b电极为阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，硫酸根离子通过阴离子交换膜d进入阳极区。 【详解】A．由分析可知，电池放电过程中，Cu(2)作浓差电池的负极，A错误； B．由分析可知，硫酸钠溶液中的钠离子通过阳离子交换膜c进入阴极区，硫酸根离子通过阴离子交换膜d进入阳极区，则c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜，B正确； C．由分析可知，b电极为电解池的阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，C正确； D．电池从开始工作到停止放电时，正极区和负极区溶液中的铜离子浓度相等，设Cu(1)电极析出铜的物质的量为x mol，由题意可得：2.5 mol/L×2L-x mol=0.5 mol/L×2L+x mol，解得：x=2，由得失电子数目守恒可得：Cu~2e-~2NaOH，则电解池理论上可制得氢氧化钠的质量为：2 mol×2×40 g/mol=160 g，D正确； 故选A。 12．从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现从海水中提取锂，即锂的富集。下列说法错误的是 A．电极2为阳极，发生氧化反应 B．电极1的电极反应式为 C．理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变 D．理论上，电路通过1 mol电子时，右侧电解液中会富集14 g 【答案】D 【分析】为从海水中提取锂，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，电极1的电极反应式为，则电极1为阴极，电极2为阳极，电极2材料为Ag，电极反应式为；电极3为阴极，电极材料为AgCl，电极反应式为，电极4为阳极，电极4上发生氧化反应：，实现了锂的富集。 【详解】A．由分析可知，电极2为阳极，发生氧化反应，A正确； B．电极1的电极反应式为，B正确； C．通过相同电量，电极1上附着的的量和电极4上失去的的量相等，所以理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变，C正确； D．电路通过电子时，右侧电解液中会富集7 g ，D错误； 故选D。 13．一种稳定且低成本的碱性混合多硫化物-空气氧化还原液流电池的结构如图所示，其中双膜结构的液流电池缓解了硫交叉问题。下列说法正确的是 A．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜 B．放电时，左侧储液器中含的多硫电解质减少 C．充电时，电极A连接电源的正极 D．充电时的总反应为 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，通入O2的电极为正极，电极B为正极，电极反应方程式为：，电极A为负极，失电子变为；充电时，电极A为阴极，电极B为阳极。 【详解】A．由图可知，钠离子通过膜a移向Ⅱ室，膜a为阳离子膜，正极上生成的OH-移向Ⅱ室，b为阴离子交换膜，A错误； B．放电时，电极A为负极，失电子变为，含的多硫电解质增加，B错误； C．根据分析，充电时电极A为阴极，连接电源的负极，C错误； D．充电时氢氧根氧化得到氧气，被还原为，总反应为，D正确； 故选D。 14．以铅蓄电池供电，利用双极膜（双极膜是一种复合膜，在直流电作用下，中间界面内水解离为和，并实现其定向通过）电解制备磷酸和氢氧化钠的原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极a的电极反应式： B．产品室2制备的产品是磷酸 C．当电路中通过电子时，电极上产生 D．膜为阴离子交换膜，膜为阳离子交换膜 【答案】D 【分析】铅蓄电池中铅为负极，二氧化铅为正极。由图可知，与直流电源正极相连的电极c为电解池的阳极，d为阴极，电解池工作时阴离子向阳极迁移，阳离子向阴极迁移，M膜为阴离子交换膜，原料室中通过M膜进入产品室1，与双极膜产生的反应生成，N膜为阳离子交换膜，原料室中钠离子通过N膜进入产品室2得到氢氧化钠，据此分析； 【详解】A．电极a是铅蓄电池的负极，反应为，A错误； B．根据分析，产品室2得到氢氧化钠，B错误； C．由分析可知，与直流电源正极相连的电极c为电解池的阳极，在阳极失电子发生氧化反应生成氧气，可知电路中通过电子时，电极c上产生氧气的物质的量为，C错误； D．根据分析，M膜为阴离子交换膜，N膜为阳离子交换膜，D正确； 故选D。 15．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 【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。 第II卷（非选择题 共55分） 16．（13分）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物。从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示。 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以存在，在碱性介质中以存在。 回答下列问题： (1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为__________（填化学式）。 (2)“分离钒”步骤中，将溶液调到1.8左右得到沉淀，在时，溶解为或；在碱性条件下，溶解为或，上述性质说明具有__________（填标号）。 A．酸性 B．碱性 C． 两性 (3)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠（）溶液，反应的离子方程式为__________。 (4)全钒液流储能电池是利用不同价态离子发生氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的，其装置原理如图： ①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为__________。 ②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由__________色变为__________色。 ③放电过程中氢离子的作用是__________和__________，充电时若转移的电子数为个，左槽溶液中的变化量为__________。 【答案】(1) (2)C (3) (4) 绿 紫 参与电极反应 平衡电荷 【分析】铬钒渣在空气中和碳酸钠、氢氧化钠中煅烧得到，、等，用水浸取，过滤出滤渣二氧化硅和氧化铁，再用稀硫酸调节值得到氢氧化铝沉淀，再用硫酸镁、硫酸铵除硅、磷杂质，用稀硫酸调节值分离出钒，用焦亚硫酸钠（）溶液还原得到氢氧化铬。 【详解】（1）煅烧过程加入了碱性的和，体系为强碱性环境，结合题目给出的已知信息：最高价铬酸根在碱性介质中以形式存在，因此生成的含铬最高价含氧酸盐为； （2）两性氧化物的定义是既可以和酸反应生成盐和水，又可以和碱反应生成盐和水。题目中在强酸性条件下溶解生成阳离子，在碱性条件下溶解生成阴离子，符合两性氧化物的特征，因此选C； （3）分离钒之后的溶液为酸性环境，铬元素以形式存在，焦亚硫酸钠作为还原剂，其中为+4价，被氧化为+6价的；作为氧化剂，从+6价被还原为+3价，离子方程式为； （4）① 左槽溶液由黄变蓝，说明黄色的转化为蓝色的，元素从+5价得1个电子变为+4价，结合酸性环境补全和产物，得到的电极反应式为； ② 充电过程中右槽为阴极，发生还原反应：绿色的得电子生成紫色的，因此溶液颜色由绿色变为紫色； ③ 放电时氢离子一方面作为反应物参与左槽正极的电极反应，另一方面可通过只允许通过的交换膜定向移动，形成闭合回路的电流；充电时转移电子，左槽电极反应为，该反应生成，同时为平衡电荷会有通过交换膜从左槽移向右槽，因此左槽中的变化量为。 17．（14分）某兴趣小组利用电解装置，探究 “铁作阳极” 时发生反应的多样性，实验过程如下。 I． KCl 作电解质 (1)一定电压下，按图 1 装置电解，现象如下：石墨电极上迅速产生无色气体，铁电极上无气体生成，铁逐渐溶解。5min 后 U 形管下部出现灰绿色固体，之后铁电极附近也出现灰绿色固体，10min 后断开 K。按图 2 进行实验。 ① 石墨电极上的电极反应式是____________。 ② 确认灰绿色固体中含有 的实验现象是____________。 (2)其他条件不变时，用图 3 装置重复实验，10min 后铁电极附近溶液依然澄清，断开 K。按图 4进行 实验 ① 盐桥的作用是____________。 ② 与实验 I 中 vi、vii 与 ii~v 中的现象比较，可以得出以下结论：本实验条件下铁在阳极区的产物主要为____________； 在____________(填 “酸性”、“中性” 或 “碱性”)条件下更容易被氧化为 。 II． KOH 作电解质 (3)用图 1 装置电解浓 KOH 溶液，观察到铁电极上立即有气体生成，附近溶液逐渐变为淡紫色(FeO)，没有沉淀产生。 ① 铁电极上 能够放电的原因是____________。 ② 阳极生成FeO的总电极反应式是____________。 ③ 某同学推测生成FeO的必要条件是浓碱环境，将图中的实验方案补充完整，证实推测成立。a：_______________；b：______________。 【答案】(1) 2H2O + 2e-= 2OH-+ H2↑ 试管iii中生成蓝色沉淀，试管v中没有蓝色沉淀 (2) 阻碍OH-向阳极迁移，避免灰绿色固体生成 Fe2+ 碱性 (3) c(OH-)增大，更容易放电 Fe-6e-+ 8OH-= FeO+4H2O 水 紫色消失，生成红褐色沉淀和无色气体 【分析】（1）①石墨电极是电解池的阴极，电极上的电极反应是氢离子得到电子发生还原反应生成氢气； ②灰绿色固体用盐酸溶解后的溶液中加入铁氰化钾溶液生成蓝色沉淀，灰绿色悬浊液过滤后的溶液中加入铁氰化钾溶液无蓝色沉淀生成； （2）①盐桥中的氯离子代替氢氧根离子向阳极移动，避免氢氧化亚铁的生成； ②依据实验Ⅰ中的vi、vii与ii～v中的实验现象比较可知，vii中加入铁氰化钾溶液后生成大量蓝色沉淀，说明在使用盐桥的实验条件下，铁在阳极区的产物为亚铁离子，vi中溶液中加入KSCN溶液后溶液呈浅红色； 【详解】（1）①石墨电极为阴极，溶液中的氢离子放电生成氢气，电极反应式为； ②灰绿色固体用盐酸溶解后的溶液中（即试管ⅲ中）加入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，灰绿色悬浊液过滤后的滤液中（即试管v中）加入铁氰化钾溶液，无蓝色沉淀生成，说明灰绿色固体中含有； （2）①盐桥中的氯离子代替氢氧根离子向阳极移动，避免灰绿色固体生成； ②根据实验中ⅵ、ⅶ与ⅱ～v中的现象比较可知，ⅶ中加入铁氰化钾溶液后生成大量蓝色沉淀，说明在使用盐桥的实验条件下铁在阳极区的产物主要为，ⅵ中溶液在加入溶液后呈浅红色，ⅱ中溶液在加入溶液后呈红色，说明在碱性条件下更容易被氧化为； （3）①增大，反应速率加快，使得铁电极上能够放电； ②阳极上生成的氧气能够将亚铁离子氧化生成，反应的总电极反应式为； ③要推测生成的必要条件是浓碱环境，只需要改变溶液的碱性，看是否仍然生成即可，实验方案为将淡紫色溶液（含）加入水中稀释使溶液的碱性减弱，会发生反应，则看到紫色消失，同时生成红褐色沉淀和无色气体，即可说明生成的必要条件是浓碱环境。 18．（14分）电化学是化学研究的重要分支，在生产生活中发挥着非常重要的作用。 (1)某空间站局部能量转化系统如图所示，其中氢氧燃料电池采用KOH溶液为电解液，该燃料电池放电时的负极反应式为______。 (2)在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离出CO2，还要求提供充足的O2.某种电化学装置可实现转化2CO2=2CO+O2.已知该反应的阳极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，则阴极反应式为______。 (3)铅酸蓄电池是最常见的二次电池，电压稳定，安全可靠，价格低廉，应用广泛。电池总反应为Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)。放电时，正极的电极反应式为______，电解质溶液中硫酸的浓度______(填“增大”“减小”或“不变”)；当外电路通过1mol e-时，理论上负极板的质量增加______g。 (4)以CH3OH燃料电池为电源，采用电解法制取二氧化氯(ClO2)。ClO2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。 ①图中电解池用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2，阳极产生ClO2的反应式为______。 ②电解一段时间，从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多2.24L时(标准状况，忽略生成的气体溶解)，停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为______mol(精确到小数点后两位)。 【答案】(1)H2-2e-+2OH-=2H2O (2)CO2+2e-+H2O=CO+2OH- (3) PbO2(s)+2e-+4H+(aq)+(aq)=PbSO4(s)+2H2O(l) 减小 48 (4) Cl-+2H2O-5e-=ClO2↑+4H+ 0.33 【详解】（1）氢氧燃料电池采用溶液为电解液，放电时负极发生氧化反应，氢气失去电子并在碱性条件下生成水，其电极反应式为 ； （2）该装置的总反应为，已知阳极反应式为。根据“总反应式 = 阴极反应式+阳极反应式”，将总反应式减去阳极反应式并化简，可得阴极反应式为； （3）铅酸蓄电池放电时，正极得到电子发生还原反应，电极反应式为 ；放电过程中不断消耗硫酸并生成水，因此电解质溶液中硫酸的浓度减小；负极反应式为，当外电路通过电子时，负极消耗，理论上负极板增加的质量即为结合的的质量，为； （4）①电解饱和食盐水制取，阳极氯离子失去电子发生氧化反应生成，电极反应式为； ②阴极反应式为。设电路中转移电子的物质的量为，则阳极生成的物质的量为，阴极生成的物质的量为。根据题意，阴极比阳极多收集到（标准状况下为）气体，即 ，解得。电解过程中，为保持溶液电中性，通过阳离子交换膜的阳离子（）的物质的量等于电路中转移电子的物质的量，即。 19．（14分）电化学研究在能源和物质转化方面有重大意义和应用价值，请回答下列问题： Ⅰ．电化学气敏传感器可用于监测环境中的含量，其工作原理如图所示，被氧化为常见无毒物质。 (1)电极b的名称是_________，电流的方向为_________(填“a→b”或“b→a”)。 (2)a极的电极反应式为_______________。 (3)电池工作时，理论上反应消耗与的物质的量之比为______________。 Ⅱ．电催化还原耦合乙二醇()氧化制甲酸，可同步解决PET塑料和废弃物的环境负荷问题，并降低电解所需的电压，还能提高的电子经济性，工作原理如图所示。 的电子经济性 (4)阴极生成的电极方程式为_________。 (5)的电子经济性时，阴极、阳极生成的物质的量之比_________。 (6)可提高乙二醇中键的断键效率，故在阳极负载作催化剂，目的是_________。 (7)电解电压过大，乙二醇的转化率会降低，原因是_________。 【答案】(1) 正极 b→a (2) (3)4:3 (4) (5)5:2 (6)加快乙二醇氧化断裂C-C键生成的反应速率，提高产率 (7)阳极发生副反应，OH-优先放电生成，竞争消耗电能，减少乙二醇的氧化，转化率下降 【详解】（1）NH3-O2碱性原电池（NH3氧化为N2），通入NH3的a极为负极发生氧化反应，通入O2的 b 极为正极发生还原反应，因此电极b的名称是正极，电流方向为外电路正极流向负极b→a； （2）a极为负极发生氧化反应，碱性条件下，NH3失电子生成N2，电极反应式为； （3）电池工作时，根据得失电子可知，消耗与的物质的量之比为4:3； （4）电解池阴极；阳极乙二醇氧化生成，其中阴极得电子，碱性环境生成，反应方程式为； （5）根据题目可知的电子经济性，则设电路转移电子为2mol：阴极转移2mol，生成1mol，设阳极生成x mol；，因此阴极:阳极=5:2； （6）在阳极负载作催化剂的目的是加快乙二醇氧化断裂C-C键生成的反应速率，提高产率; （7）如果电解电压过大，乙二醇的转化率会降低，原因是阳极发生副反应，OH-优先放电生成，竞争消耗电能，减少乙二醇的氧化，转化率下降。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026-2027年高二年级同步教学单元测试卷（拓展拔高） 选择性必修一第四章化学反应与电能 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。 3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 4．测试范围：选择性必修一第四章 5．难度系数：0.55 6．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 可能用到的相对原子质量：H-1 B-11 C-12 N-14 O-16 Na-23 Si-28 S-32 Cl-35.5 Co-59 第Ⅰ卷（选择题 共45分） 一、选择题：本题共15个小题，每小题3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．下列实验现象描述正确的是 A．在稀硫酸作电解质溶液的铜锌原电池中，铜极产生气泡，锌极不断变细 B．钢铁制品在酸性较强的环境中主要发生吸氧腐蚀生成红色铁锈 C．以铜为电极，电解CuCl2溶液，阳极产生的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝色 D．电解饱和食盐水时，向阳极附近溶液中滴加酚酞，溶液变为红色 2．根据下列实验操作及现象得出的结论正确的是 选项 实验操作及现象 结论 A 镁片、铝片在NaOH溶液中构成原电池，镁片上产生气泡 金属活泼性：铝大于镁 B 以石墨为电极，电解MgCl2溶液，阴极产生白色沉淀，两极均产生气泡 阴极产生H2 C 粗锌、纯锌分别与同浓度H2SO4溶液反应，前者产生气泡较快 粗锌中杂质作催化剂 D 以铂为电极，电解含等浓度MSO4、NSO4的溶液，先析出金属M 氧化性：M2+<N2+ A．A B．B C．C D．D 3．一种可用于心脏起搏器的扣式电池部分截面结构如图所示（难溶于该溶剂，可通过多孔聚丙烯膜）。下列说法错误的是 A．为该原电池的负极 B．可用溶液作电解质溶液 C．正极反应式为： D．放电时，通过多孔聚丙烯膜移动到正极区 4．福厦高铁安海湾特大桥成功合龙，我国高铁逐步迈入 “跨海时代”。在海洋环境中，工程材料的抗腐能力尤为关键，以下说法不正确的是 A．利用能形成致密钝化膜的含镍耐候钢，阻止海水中渗透，实现 “以锈止锈” 的长效防腐 B．根据原电池原理，主桥承台底面采用外加电流的阴极保护法，防止内部钢筋锈蚀 C．利用低渗透的海工水泥，其主要成分是无机非金属材料 D．使用石墨烯防腐涂料能有效抑制腐蚀介质的渗透，石墨烯与石墨互为同素异形体 5．某学习小组利用如图装置探究氯碱工业和铜精炼的工作原理(M 是离子交换膜)。下列错误的是 A．电源 a 极为负极 B．M 为阳离子交换膜 C．电解前后装置乙中溶液浓度变小 D．通电后，Fe 电极上发生反应为： 6．锌铜原电池装置如图，已知阳离子交换膜只允许阳离子通过。下列说法正确的是 A．电子由锌电极经导线、铜、电解质溶液又回到锌电极，形成闭合回路 B．锌电极上发生还原反应 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增大 D．如果把阳离子交换膜换成阴离子交换膜，一段时间后，甲中减小 7．乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是 A．KBr的作用是作为支持电解质，增强溶液导电性和充当间接电氧化的媒介 B．阴极上的反应式为： C．制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了2 mol电子 D．双极膜中间层中的H+在外电场作用下向石墨电极方向迁移 8．一种从高炉气回收制储氢物质的综合利用示意图如下所示。下列说法不正确的是 (已知：) A．玻碳电极为阳极，电极反应式为 B．吸收池中主要反应的离子方程式为 C．离子交换膜为质子交换膜 D．若生成的电解效率为60%，当电路中转移2 mol电子时，阴极室溶液的质量增加28.4 g 9．采用废碳再生的“绿色甲醇”作为燃料，实现了零排放的循环使用。一种甲醇()燃料电池装置如图所示。下列说法正确的是 A．该燃料电池工作过程中电子从N极通过负载流向M B．该燃料电池工作过程中，右侧pH保持不变 C．左侧消耗32 g甲醇时，理论上右侧消耗1.5 mol D．M极电极反应： 10．根据实验目的进行实验，下列实验示意图正确的是 A．验证牺牲阳极法保护铁 B．验证铁的析氢腐蚀 C．测定中和反应的反应热 D．制备并能较长时间不变色 A．A B．B C．C D．D 11．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池(通常情况下离子浓度差引起离子迁移和电子转移)，如图所示装置是利用浓差电池电解溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得、、和。下列说法不正确的是 A．电池放电过程中，Cu(2)作正极，电极反应为 B．c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜 C．b为电解池的阳极，电极反应为 D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得160 g 12．从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现从海水中提取锂，即锂的富集。下列说法错误的是 A．电极2为阳极，发生氧化反应 B．电极1的电极反应式为 C．理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变 D．理论上，电路通过1 mol电子时，右侧电解液中会富集14 g 13．一种稳定且低成本的碱性混合多硫化物-空气氧化还原液流电池的结构如图所示，其中双膜结构的液流电池缓解了硫交叉问题。下列说法正确的是 A．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜 B．放电时，左侧储液器中含的多硫电解质减少 C．充电时，电极A连接电源的正极 D．充电时的总反应为 14．以铅蓄电池供电，利用双极膜（双极膜是一种复合膜，在直流电作用下，中间界面内水解离为和，并实现其定向通过）电解制备磷酸和氢氧化钠的原理如图所示。下列说法正确的是 A． 电极a的电极反应式： B． 产品室2制备的产品是磷酸 C．当电路中通过电子时，电极上产生 D．膜为阴离子交换膜，膜为阳离子交换膜 15．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 第II卷（非选择题 共55分） 16．（13分）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物。从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示。 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以存在，在碱性介质中以存在。 回答下列问题： (1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为__________（填化学式）。 (2)“分离钒”步骤中，将溶液调到1.8左右得到沉淀，在时，溶解为或；在碱性条件下，溶解为或，上述性质说明具有__________（填标号）。 A．酸性 B．碱性 C． 两性 (3)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠（）溶液，反应的离子方程式为__________。 (4)全钒液流储能电池是利用不同价态离子发生氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的，其装置原理如图： ①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为__________。 ②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由__________色变为__________色。 ③放电过程中氢离子的作用是__________和__________，充电时若转移的电子数为个，左槽溶液中的变化量为__________。 17．（14分）某兴趣小组利用电解装置，探究 “铁作阳极” 时发生反应的多样性，实验过程如下。 I． KCl 作电解质 (1)一定电压下，按图 1 装置电解，现象如下：石墨电极上迅速产生无色气体，铁电极上无气体生成，铁逐渐溶解。5min 后 U 形管下部出现灰绿色固体，之后铁电极附近也出现灰绿色固体，10min 后断开 K。按图 2 进行实验。 ① 石墨电极上的电极反应式是____________。 ② 确认灰绿色固体中含有 的实验现象是____________。 (2)其他条件不变时，用图 3 装置重复实验，10min 后铁电极附近溶液依然澄清，断开 K。按图 4进行 实验 ① 盐桥的作用是____________。 ② 与实验 I 中 vi、vii 与 ii~v 中的现象比较，可以得出以下结论：本实验条件下铁在阳极区的产物主要为____________； 在____________(填 “酸性”、“中性” 或 “碱性”)条件下更容易被氧化为 。 II． KOH 作电解质 (3)用图 1 装置电解浓 KOH 溶液，观察到铁电极上立即有气体生成，附近溶液逐渐变为淡紫色(FeO)，没有沉淀产生。 ① 铁电极上 能够放电的原因是____________。 ② 阳极生成FeO的总电极反应式是____________。 ③ 某同学推测生成FeO的必要条件是浓碱环境，将图中的实验方案补充完整，证实推测成立。 a：_______________；b：______________。 18．（14分）电化学是化学研究的重要分支，在生产生活中发挥着非常重要的作用。 (1)某空间站局部能量转化系统如图所示，其中氢氧燃料电池采用KOH溶液为电解液，该燃料电池放电时的负极反应式为______。 (2)在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离出CO2，还要求提供充足的O2.某种电化学装置可实现转化2CO2=2CO+O2.已知该反应的阳极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，则阴极反应式为______。 (3)铅酸蓄电池是最常见的二次电池，电压稳定，安全可靠，价格低廉，应用广泛。电池总反应为Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)。放电时，正极的电极反应式为______，电解质溶液中硫酸的浓度______(填“增大”“减小”或“不变”)；当外电路通过1mol e-时，理论上负极板的质量增加______g。 (4)以CH3OH燃料电池为电源，采用电解法制取二氧化氯(ClO2)。ClO2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。 ①图中电解池用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2，阳极产生ClO2的反应式为______。 ②电解一段时间，从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多2.24L时(标准状况，忽略生成的气体溶解)，停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为______mol(精确到小数点后两位)。 19．（14分）电化学研究在能源和物质转化方面有重大意义和应用价值，请回答下列问题： Ⅰ．电化学气敏传感器可用于监测环境中的含量，其工作原理如图所示，被氧化为常见无毒物质。 (1)电极b的名称是_________，电流的方向为_________(填“a→b”或“b→a”)。 (2)a极的电极反应式为_______________。 (3)电池工作时，理论上反应消耗与的物质的量之比为______________。 Ⅱ．电催化还原耦合乙二醇()氧化制甲酸，可同步解决PET塑料和废弃物的环境负荷问题，并降低电解所需的电压，还能提高的电子经济性，工作原理如图所示。 的电子经济性 (4)阴极生成的电极方程式为_________。 (5)的电子经济性时，阴极、阳极生成的物质的量之比_________。 (6)可提高乙二醇中键的断键效率，故在阳极负载作催化剂，目的是_________。 (7)电解电压过大，乙二醇的转化率会降低，原因是_________。 1 学科网（北京）股份有限公司 $