2020-2021化学选择性第一册章末综合测评4 化学反应与电能

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年化学新教材人教版选择性必修第一册章末综合测评4化学反应与电能章末综合测评(四）（时间：90分钟，满分：100分）一、选择题:（本题共10小题,每题2分，共20分,每题只有一个选项符合题意)1．下列关于化学能转化为电能的四种装置的说法正确的是（)A．电池Ⅰ中锌是正极B．电池Ⅱ是一次性电池C．电池Ⅲ工作时，氢气发生还原反应D．电池Ⅳ工作时，电子由锌通过导线流向碳棒D［电池Ⅰ中锌是负极，铜是正极，A错误；电池Ⅱ为铅蓄电池，属于二次电池，B错误；电池Ⅲ为氢氧燃料电池，H2在负极失去电子发生氧化反应，C错误;电池Ⅳ为锌锰干电池，锌为负极，碳棒为正极,电子由负极流向正极，D正确。］2．在理论上可设计成原电池的化学反应是()A．C（s)＋H2O（g）=CO（g）＋H2（g)ΔH＞0B．Ba（OH）2·8H2O（s）＋2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)＋2NH3·H2O(l）＋8H2O(l）ΔH＞0C．CaO(s)＋H2O（l)=Ca(OH)2（s)ΔH＜0D．CH4（g)＋2O2（g）=CO2（g)＋2H2O(l）ΔH＜0D[原电池反应是放热的氧化还原反应，C（s)＋H2O（g）=CO（g）＋H2(g)属于吸热反应，A错误；B、C不是氧化还原反应，且为吸热反应，错误.］3．下列叙述正确的是(）A．电解质溶液导电的过程实际上就是电解的过程B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．粗铜精炼时，电解质溶液中铜离子浓度保持不变D．铁与稀硫酸反应时，加入过量硫酸铜溶液，可使反应速率加快A[氢氧燃料电池的负极发生失去电子的氧化反应，氢气放电，B错误;粗铜精炼时，阳极是粗铜，粗铜中的杂质也会失去电子，而阴极始终是铜离子放电，因此电解质溶液中铜离子浓度降低，C错误;铁与稀硫酸反应时，加入过量硫酸铜溶液，铁全部被铜离子氧化，不能生成氢气,D错误。]4．锂。空气电池是一种新型的二次电池，由于具有较高的比能量而成为未来电动汽车的希望.其放电时的工作原理如图所示.下列说法正确的是（)A．该电池放电时，锂电极发生了还原反应B．放电时,Li＋向锂电极迁移C．电池中的电解液可以是有机电解液或稀盐酸等D．充电时，电池阳极的反应式为Li2O2－2e－=2Li＋＋O2↑D[该电池放电时，负极锂失电子发生了氧化反应，A错误；电解液中Li＋由锂电极迁移向多孔电极,B错误；锂是活泼金属,能与稀盐酸发生反应，所以电解液不能为稀盐酸，可用有机电解液作电解液，C错误；充电时电解池的阳极反应为Li2O2－2e－=2Li＋＋O2↑,D正确。］5．科学家最新研究表明,一种糖生物电池可以完全将糖中的化学能量转变为电流，它使用酶代替贵金属催化剂，利用空气氧化糖类产生电流。下列有关判断正确的是（）A．该电池不宜在高温下工作B．放电过程中,电池内阳离子向负极迁移C．若该电池为酸性介质，则正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．若该电池为碱性介质，且以葡萄糖为原料，则电池总反应为C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2OA［糖生物电池中的催化剂为生物酶，高温条件下生物酶死亡,催化活性减弱，糖电池工作效率降低或不工作,所以糖电池不宜在高温下工作,A正确；原电池放电时,内电路中阳离子移向正极、阴离子移向负极,B错误；该电池中糖类所在电极为负极，通入氧气的电极为正极，酸性介质中氧气得电子生成水，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O,C错误；葡萄糖碱性原电池的总反应为C6H12O6＋6O2＋12OH－=6COeq\o\al（2－,3）＋12H2O，D错误。］6．“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应式为2Mg＋O2＋2H2O=2Mg（OH)2.下列关于该电池的说法错误的是()A．镁片作为负极B．食盐水作为电解质溶液C．电池工作时镁片逐渐被消耗D．电池工作时实现了电能向化学能的转化D[根据原电池反应式知，Mg元素化合价由0价变为＋2价，所以Mg失电子作负极，A正确；该原电池中，电解质溶液是食盐水，B正确；Mg作负极，电极反应式为Mg－2e－＋2OH－=Mg（OH)2，所以电池工作时镁片逐渐被消耗，C正确；该电池为盐水动力电池,是将化学能转化为电能的装置，D错误.]7．如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间，下列有关描述错误的是（）A．生铁块中的碳是原电池的正极B．红墨水柱两边的液面为左低右高C．两试管中相同的电极反应式是：Fe－2e－=Fe2＋D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀B[a为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b中酸性较强,发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大,所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故B项错。］8．钢铁的锈蚀过程中，下列五种变化可能发生的是()①Fe由＋2价转化为＋3价②O2被还原③H＋被还原④有Fe2O3·xH2O生成⑤杂质碳被氧化除去A．①② B．③④C．①②③④ D．①②③④⑤C［钢铁在发生电化学腐蚀时，依据介质的不同可以发生两类原电池反应：(1）当钢铁表面的电解质溶液的酸性较强时，钢铁发生析氢腐蚀,其电极反应式是正极:2H＋＋2e－=H2↑,负极:Fe－2e－=Fe2＋;(2）当钢铁表面的电解质溶液的酸性较弱或呈中性时,钢铁发生吸氧腐蚀，其电极反应式是正极:O2＋2H2O＋4e－=4OH－，负极：Fe－2e－=Fe2＋。钢铁发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀,导致钢铁表面生成铁锈，发生的一系列反应为2Fe＋O2＋2H2O=2Fe（OH)2,4Fe(OH）2＋2H2O＋O2=4Fe（OH）3，Fe(OH）3脱去一部分水生成Fe2O3·xH2O.]9．下列关于如图装置说法正确的是（)A．装置中电子移动的途径是：负极→Fe→M溶液→石墨→正极B．若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClOC．若M为FeCl2溶液,可以实现石墨上镀铁D．若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法"使铁不被腐蚀B［装置中电子移动的途径：负极→Fe电极,然后是溶液中的阴离子在阳极(石墨)放电→电源的正极，A错误;若M为NaCl溶液，通电一段时间后，阳极产生Cl2，溶液中的NaOH与阳极产生的Cl2发生反应生成NaCl和NaClO，所以溶液中可能有NaClO，B正确；若M为FeCl2溶液,在阳极，溶液中的Fe2＋失去电子变为Fe3＋，所以不可能实现石墨上镀铁，C错误；若M是海水,该装置是电解池,是通过外加电流的阴极保护法使铁不被腐蚀，不是通过“牺牲阳极的阴极保护法”，D错误。]10．2019年3月22日央视报道，包括龙泉中学校友在内的日本名古屋大学新津葵一团队研发出了一种隐形眼镜式血糖监测器。这款血糖监测器还安装有葡萄糖发电装置，能利用泪液中所含的糖分自行发电并蓄电，无需任何外部供电。葡萄糖微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是（）A．该电池能够在高温下工作B．电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移D．电池消耗1mol氧气则转移4mole－，可产生22。4LCO2气体B［高温条件蛋白质发生变性,所以该电池不能在高温下工作，A错误；负极是葡萄糖失电子生成二氧化碳,电极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋，B正确；原电池内部阳离子应向正极移动，所以H＋从负极区通过质子交换膜向正极区迁移，C错误；正极反应式为：O2＋4e－＋4H＋=2H2O，对比负极反应可知，消耗1mol氧气生成1mol二氧化碳，标准状况下体积是22.4L,因为温度和压强未知，所以生成二氧化碳的体积不一定是22.4L,D错误。］［备选题目］如图所示装置中，a、b都是惰性电极,通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法中正确的是()A．X是正极，Y是负极B．X是负极，Y是正极C．硫酸铜溶液的pH逐渐增大D．硫酸铜溶液的pH不变A[由b极附近溶液呈红色（显碱性),可知氢离子在b极上放电，则b为阴极,Y为负极，X为正极；铂作阳极，电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，氢氧根浓度减小，氢离子浓度增大，溶液的pH减小。]二、选择题：(本题共5小题，每题4分，共20分，每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分,选对但不全的得1分，有选错的得0分）11．将一张滤纸剪成四等份,用铜片、锌片、发光二极管、导线在玻璃片上连接成如图所示的装置，在四张滤纸上滴入稀H2SO4直至全部润湿。下列叙述正确的是（）A．锌片上有气泡，铜片溶解B．锌片发生氧化反应C．电子都是从铜片经外电路流向锌片D．该装置至少有两种形式的能量转换BD[锌、铜、稀硫酸构成原电池，锌为负极，铜为正极，正极上生成氢气，故A错误；锌为负极，发生氧化反应，故B正确;电子从锌极经外电路流向铜极，故C错误；该装置存在电能与化学能、电能与光能的转化，故D正确。]12．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸"的Na。CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是()A．放电时，ClOeq\o\al（－，4)向负极移动B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2C．放电时，正极反应为：3CO2＋4e－=2COeq\o\al（2－,3)＋CD．充电时，阳极反应为：Na＋＋e－=NaD［放电时，Na失电子作负极、Ni作正极，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以ClOeq\o\al（－，4)向负极移动，A正确；放电时Na作负极、Ni作正极，充电时Ni作阳极、Na作阴极，则放电电池反应式为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C、充电电池反应式为2Na2CO3＋C3CO2↑＋4Na,所以充电时释放CO2，放电时吸收CO2,B正确;放电时负极反应式为Na－e－=Na＋、正极反应式为3CO2＋4e－=2COeq\o\al（2－，3）＋C，C正确；充电时，原来的正极Ni作电解池的阳极，Na作电解池阴极，则阳极发生的反应为原来正极反应式的逆反应，即2COeq\o\al（2－,3）＋C－4e－=3CO2↑，D错误。]13．近期，柔性屏手机开始崭露头角.某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管做电极材料,以ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质，其电池总反应为：MnO2＋eq\f(1,2）Zn＋eq\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1（1＋\f（x，6））)H2O＋eq\f（1,6）ZnSO4MnO（OH)＋eq\f(1，6）ZnSO4·3Zn（OH)2·xH2O，其电池结构如图1所示，图2是有机高聚物的结构片段。下列说法中,正确的是（）图1图2A．充电时，含有锌膜的碳纳米管纤维一端连接电源正极B．放电时，电池的正极反应为：MnO2＋e－＋H＋=MnO(OH)C．充电时，Zn2＋移向Zn膜D．有机高聚物中的氢键是一种特殊的化学键，键能大于共价键，能使高聚物更稳定C[该原电池中，含有MnO2膜的碳纳米管纤维为正极，含有锌膜的碳纳米管纤维为负极，充电时，原电池负极接外电源的负极，即含有锌膜的碳纳米管纤维一端连接电源负极,A错误；放电过程正极上是二氧化锰得到电子生成MnO(OH）,电极反应为MnO2＋e－＋H2O═MnO（OH)＋OH－，B错误;放电过程中含有锌膜的碳纳米管纤维为负极，充电过程中，含有锌膜的碳纳米管纤维为负极作阴极，阳离子移向阴极，即Zn2＋移向锌膜,C正确;氢键是分子间作用力,不是化学键，D错误。］14．用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水（含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋）的装置如图(a、b为石墨电极)所示,下列说法正确的是（)A．电池工作时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．电解时，电子流动路径：负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极C．试管中NaOH溶液可以用饱和食盐水替代D．忽略能量损耗，当电池中消耗2。24L（标准状况）H2时，b极会产生0。1mol气体D［根据图知，左侧电池为原电池，通入燃料H2的电极为负极、通入O2的电极为正极,由此装置有外接电源而作电解池,a连接正极，则a为阳极，b为阴极，阳极上先Br－放电生成溴,阴极上水得电子生成H2和OH－。电池工作时，酸性条件下正极上不能得到OH－，得到的是H2O,则电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，A错误；电子不能进入电解质溶液，所以导致流动路径为负极→外电路→阴极、阳极→外电路→正极，B错误；NaCl不能抑制氯气溶解，所以不能用饱和食盐水代替NaOH溶液，C错误；b电极上生成H2，忽略能量损耗，电池中消耗2。24L(标准状况）H2等于右侧b电极上生成的氢气,则b极会产生0.1mol气体,D正确。]15．铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，工作原理为Fe3＋＋Cr2＋Fe2＋＋Cr3＋。下列说法一定正确的是（)A．电池充电时,b极的电极反应式为Cr3＋＋e－=Cr2＋B．电池放电时，b极的电极反应式为Fe2＋－e－=Fe3＋C．电池放电时，Cl－从b极穿过选择性透过膜移向a极D．电池放电时，电路中每通过0.1mol电子，Fe3＋的物质的量减少0.1molAD［解本题的关键是要知道放电过程为原电池工作原理，充电过程为电解池工作原理，结合原理示意图确定电极反应。放电时负极b发生氧化反应Cr2＋－e－=Cr3＋,充电时该电极发生还原反应Cr3＋＋e－=Cr2＋，A项正确，B项错误。放电时阴离子向负极b移动，C项错误。电池放电时,电路中每通过0。1mol电子，Fe3＋的物质的量减少0.1mol,D项正确.］三、非选择题：(本题共5小题，共60分）16．（12分）知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一.某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题（显示的电极均为石墨)。图1图2（1）图1中，电解一段时间后,气球b中的气体是______________________（填化学式)，U形管________（填“左”或“右”)边的溶液变红.（2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84"消毒液的有效成分，则c为电源的________极;该发生器中反应的总离子方程式为________________________________.(3)二氧化氯（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。下图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺.①阳极产生ClO2的电极反应式：_________________________________。②当阴极产生标准状况下112mL气体时，通过阳离子交换膜离子的物质的量为________________。[解析](1)图1中,根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极,阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极附近产生NaOH。（2)要制取“84”消毒液,应创造氯气和氢氧化钠反应生成NaClO的环境，为了使反应更充分，则下面电极生成氯气，上面电极附近有NaOH生成，上面电极生成氢气，为阴极，则c为负极，d为正极。（3)①依据题干信息，阳极Cl－被氧化为ClO2，根据电子守恒和电荷守恒，写出电极反应式.②电极上得到或失去一个电子，电解质溶液中必然有一个阳离子通过阳离子交换膜.［答案］（1）H2右(2）负Cl－＋H2Oeq\o(=，\s\up10（电解））ClO－＋H2↑（3)①Cl－－5e－＋2H2O=ClO2↑＋4H＋②0。01mol17．（10分）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命.(1)以下为铝材表面处理的一种方法：脱脂碱洗槽液水洗除灰电解H2SO4溶液耐蚀铝材废电解液。①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_____________________________________________________(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________(选填字母）。a．NH3b．CO2c．NaOHb．HNO（2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是________________________________________________________________________________________________________________________。（3)利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为________。［解析］（1)①铝与碱反应产生H2，离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al（－，2）＋3H2↑,通CO2气体,可以让溶液中的AlOeq\o\al(－，2)全部转化为Al（OH）3沉淀.（2）保持溶液中Cu2＋浓度恒定，使镀层均匀。(3）X为碳棒时，接M时，Fe作负极，被腐蚀；接N时，Fe作阴极，被保护。X为锌时，接M时，形成原电池，Zn为负极,Fe为正极，属于牺牲阳极法。［答案]（1)①2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－，2）＋3H2↑b（2）补充溶液中的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定（3）N牺牲阳极法18．(12分)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航天航空。如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在电极上分别通入甲烷和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2－(O2＋4e－=2O2－).图1图2(1）c电极的名称为________，d电极上的电极反应式为_____________。（2)如图2所示用惰性电极电解100mL0。5mol·L－1硫酸铜溶液，a电极上的电极反应式为____________________________________，若a电极产生56mL(标准状况）气体,则所得溶液的pH＝________（不考虑溶液体积变化），若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入________(填字母）。a．CuO B．Cu(OH)2c．CuCO3 D．Cu2（OH）2CO3［解析］(1)原电池中电流的方向是从正极流向负极，故c电极为正极；d电极为负极,通入的气体为甲烷，d电极反应式为CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O。(2）用惰性电极电解CuSO4溶液时,阳极(a电极）反应式：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑;阴极反应式：2Cu2＋＋4e－=2Cu，n(O2)＝eq\f（0。056L,22.4L·mol－1)＝2。5×10－3mol。线路中转移电子的物质的量为2.5×10－3mol×4＝0.01mol，溶液中c（H＋）＝eq\f（0.01mol，0.1L）＝0。1mol·L－1,pH＝－lg0.1＝1.加入CuO或者说CuCO3与溶液中的H＋反应,可使电解质溶液恢复到电解前的状态。[答案］（1)正极CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O（2)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑119．(14分)铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。(1）某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。①②③为防止金属Fe被腐蚀,可以采用上述________(填装置序号)装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为___________________________________。(2)用甲烷或其他有机物、氧气为原料可设计成原电池，以CnH2nOn、O2为原料，硫酸溶液为电解质设计成燃料电池，则负极的电极反应式为_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)图1是在金属锌板上贴上一张用某溶液浸湿的滤纸,图2是NaBH4/H2O2燃料电池.图1图2图2电池负极区的电极反应为__________________________；若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸,用导线将a、b直接相连，则滤纸出现________色,c位置的电极反应式为________________________________，若用KI－淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与A、B电极相连，铅笔芯c点处出现蓝色，则b接的是________(填“A”或“B”)电极.[解析］(1）①装置为原电池，铁为负极，被腐蚀；②装置为原电池，锌为负极被腐蚀，铁作正极被保护；③装置为电解池，铁作阴极被保护。装置③中铁被保护，实际是电解饱和食盐水，生成氢氧化钠、氢气和氯气，离子方程式为2Cl－＋2H2Oeq\o(=，\s\up10(电解))2OH－＋Cl2↑＋H2↑。(2）燃料电池中燃料作负极，反应失去电子，在酸性条件下生成二氧化碳和水，电极反应为CnH2nOn－4ne－＋nH2O=nCO2＋4nH＋。(3）NaBH4/H2O2燃料电池中负极为BHeq\o\al（－，4）发生氧化反应，电极反应为BHeq\o\al(－,4）－8e－＋8OH－=BOeq\o\al(－，2）＋6H2O，即A为负极，B为正极。若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，形成原电池，锌失去电子，铅笔芯为正极,氧气得到电子，在该电极生成氢氧化钠,使酚酞变红色；c点的电极反应是O2＋2H2O