第四章化学反应与电能 单元测试（含解析） 2022-2023学年上学期高二化学人教版（2023）选择性必修1

第第页第四章化学反应与电能单元测试（含解析）2022--2023学年上学期高二化学人教版（2023）选择性必修1第四章化学反应与电能单元复习卷

一、单选题

1．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式是Li＋MnO2=LiMnO2。下列说法正确的是

A．Li是负极，电极反应为Li-e-=Li+

B．Li是正极，电极反应为Li＋e-=Li-

C．MnO2是负极，电极反应为MnO2＋e-=MnO

D．Li是负极，电极反应为Li-2e-=Li2+

2．工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是

已知：①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解；②氧化性：Ni2+(高浓度)＞H+＞Ni2+(低浓度)

A．碳棒上发生的电极反应：4OH--4e-=O2↑+2H2O

B．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变

C．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小

D．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pH

3．下列图示中关于铜电极的连接错误的是

A．铜锌原电池B．电解精炼铜C．在镀件上镀铜D．电解氯化铜溶液

A．AB．BC．CD．D

4．关于铅蓄电池的说法正确的是

A．在放电时，电池的正极材料是铅板

B．在放电时，电池的负极材料质量减小

C．在放电时，向正极迁移

D．在放电时，正极发生的反应是：

5．关于如图所示各装置的叙述中，正确的是

A．图1是原电池，总反应是：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+

B．图2可验证铁的吸氧腐蚀，负极反应式为：Fe-3e-=Fe3+

C．图3装置可在待镀铁件表面镀铜

D．图4若将钢闸门与电源的负极相连，可防止钢闸门腐蚀

6．铜锌原电池为电化学建构认识模型奠定了重要的基础，懂得原理才能真正做到举一反三，应用到其他复杂的电池分析中。盐桥中装有琼脂凝胶，内含氯化钾。下面两种原电池说法错误的是

A．原电池Ⅰ和Ⅱ的反应原理都是Zn+Cu2+=Zn2++Cu

B．电池工作时，导线中电子流向为Zn→Cu

C．正极反应为Zn-2e-=Zn2+，发生还原反应

D．电池工作时，盐桥中的K+向右侧烧杯移动，Cl-向左侧烧杯移动

7．电化学脱硫在金属冶炼和废水处理中均有应用。一种电化学脱硫工作原理示意图如图所示。该装置工作时，下列说法不正确的是

A．a为直流电源负极

B．导线中通过4.5mole-时阳极区溶液质量增加44g

C．阳极反应式：Mn2+-e-=Mn3+，FeS+9Mn3++4H2O=9Mn2++8H++Fe3++SO

D．阴极区溶液pH无明显变化

8．根据甲醇在酸性电解质溶液中与氧气作用生成二氧化碳和水的反应，设计一种燃料电池。该燃料电池工作时，负极上发生的反应为。

A．

B．

C．

D．

9．银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：。下列说法不正确的是

A．该电池属于二次电池和碱性电池

B．电极是电池的负极，发生氧化反应

C．电池工作过程中，电解质溶液的浓度保持不变

D．充电时，电池的正极应与电源的正极相连

10．电解熔融氯化钠和氯化钙混合物制备金属钠的装置如图所示。阳极A为石墨，阴极为铁环K，两极用隔膜D隔开。氯气从阳极上方的抽气罩H抽出，液态金属钠经铁管F流入收集器G。下列叙述正确的是

A．氯化钙的作用是做助熔剂，降低氯化钠的熔点

B．金属钠的密度大于熔融混合盐的密度，电解得到的钠在下层

C．隔膜D为阳离子交换膜，防止生成的氯气和钠重新生成氯化钠

D．电解时阴极的电极反应为Na++e-=Na，发生氧化反应，阴极上可能有少量的钙单质生成

11．下列实验现象描述正确的是

A．碘水中加入少量直馏汽油振荡，静置后上层颜色变浅，下层颜色变为紫红色

B．红热的铜丝在氯气中燃烧，产生了棕黄色的烟雾

C．电解氯化钠饱和溶液，将阴极气体产物通入淀粉碘化钾溶液中，溶液变蓝

D．溴化钠溶液中加入少量新制的氯水振荡，再加入少量四氯化碳振荡，静置后上层颜色变浅，下层颜色变为橙红色

12．观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是

①②③④

电解溶液装置电镀铜实验装置氢氧燃料电池示意图离子交换膜法电解原理示意图

A．装置①中阳极上析出红色固体

B．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连

C．装置③中外电路电子由a极流向b极

D．装置④中的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过

13．如图甲是利用一种微生物将废水中的尿素(H2NCONH2)的化学能直接转化为电能，并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置的电能在铁上镀铜，下列说法中不正确的是

A．X电极与铁电极相连接

B．当N电极消耗0.75mol气体时，则铁电极质量增加48g

C．乙装置中溶液的颜色不会变浅

D．M电极反应式：H2NCONH2+H2O－6e-=CO2↑+N2↑+6H+

14．微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示，下列说法正确的是

A．电子从b流出，经外电路流向a

B．HS—在硫氧化菌作用下转化为SO的反应是：HS—+4H2O—8e—=SO+9H+

C．该电池在高温下进行效率更高

D．若该电池有0.4mol电子转移，则有0.45molH+通过质子交换膜

二、非选择题

15．常见的化学电源

(1)锌锰干电池

①结构：锌锰干电池是以锌筒作_______极，石墨棒作_______极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作_______。

②原理：锌锰干电池属于_______电池，放电之后_______充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为_______，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH＋2e-=Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。

(2)充电电池

①充电电池属于_______电池。有些充电电池在放电时所进行的_______反应，在充电时可以_______进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。

②常见充电电池：铅酸蓄电池、_______、锂离子电池等。

(3)发展中的燃料电池

燃料电池是一种将燃料(如甲烷，_______)和氧化剂(如氧气)的_______能直接转化为_______能的电化学装置，具有_______的优点。

16．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。

请回答下列问题：

(1)甲池为____(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为___。

(2)乙池中A(石墨)电极的名称为____(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，乙池总反应式为____。

(3)当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积为____mL(标准状况下)，丙池中____极析出____g铜。

(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将____(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将___(填“增大”“减小”或“不变”)。

17．阅读下列短文并填空。

化学电源的反应原理是氧化还原反应，燃料电池是燃料和氧化剂通过特定装置发生反应将化学能转变为电能的化学电源。氢氧燃料电池在工作时，负极通入H2，正极通入O2，氧化剂和还原剂不接触即可在电池内部发生反应生成H2O，同时产生电能。若负极通入CH4、C2H5OH等燃料，正极通入O2，二者与电池内部的KOH或H2SO4等物质的溶液发生反应生成H2O、CO2或K2CO3等。燃料电池将化学能转化为电能的转化率超过80%，远高于转化率仅为30%多的火力发电。与常规发电厂相比，燃料电池CO2排放量明显降低。

目前已研制成功Al－空气燃料电池，它可以代替汽油为汽车提供动力，也可以用做照明电源。

(1)KOH的电子式___________。

(2)上述用化学式表示的物质中，属于酸性氧化物的是___________，属于碱的是___________。

(3)足量H2SO4溶液滴加到K2CO3中的离子方程式___________。

(4)下列关于燃料电池的说法，正确的是___________。

a．燃料电池的负极发生还原反应，正极发生氧化反应

b．燃料电池具有能量转化率高、对环境友好等特点

c．燃料电池属于化学电源，能将化学能转变为电能

(5)氢氧燃料电池中，当负极消耗1molH2时，则正极消耗O2的体积为___________L(标准状况)。

18．反应Sn+H2SO4=SnSO4+H2↑的能量变化趋势，如图所示：

(1)该反应为__反应(填“吸热”或“放热”)。

(2)若要使该反应的反应速率加快，下列措施可行的是__(填字母)。

A．改锡片为锡粉B．加入少量醋酸钠固体

C．滴加少量CuSO4D．将稀硫酸改为98%的浓硫酸

(3)若将上述反应设计成原电池，石墨棒为原电池某一极材料，则石墨棒为__极(填“正”或“负”)。石墨棒上产生的现象为__，该极上发生的电极反应为__，稀硫酸的作用是传导离子、__，原电池工作时溶液中的移向__极移动(填正或负)。

(4)实验后同学们经过充分讨论，观察原电池反应特点，认为符合某些要求的化学反应都可以通过原电池来实现。下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是__。

A．CO2+H2O=H2CO3B．NaOH+HCl=NaCl+H2O

C．2H2+O2=2H2OD．CuO+H2SO4=CuSO4+H2O

以KOH为电解质溶液，在所选反应设计成原电池，该电池负极反应为：__。

参考答案：

1．A

【详解】A．根据锂电池的总反应式Li+MnO2=LiMnO2，失电子的金属Li为负极，电极反应为：Li-e-=Li+，故A正确；

B．根据锂电池的总反应式Li+MnO2=LiMnO2，失电子的金属Li为负极，电极反应为：Li-e-=Li+，故B错误；

C．MnO2是正极，电极反应为MnO2+e-=，故C错误；

D．根据锂电池的总反应式Li+MnO2=LiMnO2，失电子的金属Li为负极，电极反应为：Li-e-=Li+，故D错误；

故选A。

2．C

【分析】碳棒与电源正极相连，为电解池的阳极，发生氧化反应，氢氧根放电生成氧气，镀镍铁棒与电源负极相连，为电解池阴极，发生还原反应，Ni2+放电生成Ni单质，由于溶液显酸性，H+也会放电生成氢气。

【详解】A．碳棒与电源正极相连，为电解池的阳极，发生氧化反应，氢氧根放电生成氧气，电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，A正确；

B．若将图中阳离子膜去掉，氯离子进入阳极室，阳极会生成氯气，总反应发生改变，B正确；

C．由于C室中Ni2+、H+不断减少，Cl-通过阴离子膜从C室移向B室，A室中OH-不断减少，Na+通过阳离子膜从A室移向B室，所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，C错误；

D．由于H+氧化性大于Ni2+(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水的pH，D正确；

综上所述答案为C。

3．C

【详解】A．锌、铜、稀硫酸原电池中，锌作负极，铜作正极，A正确；

B．电解精炼铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，精铜作阴极，与电源负极相连，B正确；

C．在镀件上镀铜时，镀件作阴极，与电源负极相连，镀层金属铜作阳极，与电源正极相连，C错误；

D．电解氯化铜溶液时，铜电极不参予电极反应，则铜作阴极，与电源负极相连，D正确；

故选C。

4．D

【分析】铅蓄电池中，放电过程为原电池原理。Pb作负极，发生失电子的氧化反应；PbO2作正极，发生得电子的还原反应，放电的总反应方程式为：，据此结合二次电池的工作原理分析解答。

【详解】A．在放电时，电池的正极材料是PbO2，A错误；

B．在放电时，电池的负极材料Pb放电转化为，电极质量增大，B错误；

C．上述铅蓄电池放电时，阴离子移向负极，所以向负极迁移，C错误；

D．在放电时，正极PbO2发生得电子的还原反应转化为，其电极反应式为：，D正确；

故选D。

5．D

【详解】A．装置①是原电池，总反应溶液中的铁离子与铁电极发生的氧化还原反应，则总反应是：Fe+2Fe3+=3Fe2+，A错误；

B．装置②是原电池，铁做负极，失电子发生氧化反应生成二价铁，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，B错误；

C．装置是电解池③，与电源正极连接的待镀铁件，反应为：Fe-2e-=Fe2+，与电源负极相连的为铜，反应为：Cu2++2e-=Cu，铜上出现铜，而不是铁上镀铜，C错误；

D．钢闸门与电源的负极相连，钢闸门为阴极，属于外加电流的阴极保护法，D正确；

故选D。

6．C

【分析】在原电池中，若两金属做电极，一般活泼金属做负极，不活泼金属做正极。Ⅰ和Ⅱ两个原电池装置中，都是锌做负极，铜做正极。

【详解】A．原电池Ⅰ和Ⅱ中，Zn为负极，Cu为正极，CuSO4为电解质溶液，工作原理都是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，故A正确；

B．在原电池中，负极锌失去电子，经外电路流向正极铜，故B正确；

C．正极反应为Cu2++2e-=Cu，发生还原反应，故C错误；

D．在原电池内部，阳离子移向正极，阴离子移向负极，装置Ⅱ中，右侧烧杯中的铜为正极，左侧烧杯中的锌为负极，所以盐桥中的K+向右侧烧杯移动，Cl-向左侧烧杯移动，故D正确；

故选C。

7．B

【分析】由图可知，右侧电极Mn2+生成Mn3+，Mn元素价态升高失电子，发生氧化反应，故右侧电极为阳极，电极反应式为Mn2+-e-=Mn3+，生成的Mn3+氧化FeS，发生的反应为9Mn3++FeS+4H2O=9Mn2++8H++Fe3++SO，则b为正极，a为负极，左侧电极为阴极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，据此分析解答。

【详解】A．右侧电极上Mn2+生成Mn3+，Mn元素价态升高失电子，发生氧化反应，故右侧电极为阳极，则b为直流电源正极，a为直流电源负极，故A正确；

B．导线中通过4.5mole-时，反应生成4.5molMn3+，消耗0.5molFeS，阳极区溶液质量增重为0.5mol×88g/mol=44g，同时氢离子由右向左迁移4.5mol，质量减少4.5mol×1g/mol=4.5g，阳极区溶液质量增加44g-4.5g=39.5g，故B错误；

C．右侧电极为阳极，电极反应式为Mn2+-e-=Mn3+，生成的Mn3+氧化FeS，发生的反应为9Mn3++FeS+4H2O=9Mn2++8H++Fe3++SO，Mn2+和Mn3+之间的转化可提高脱硫效率，故C正确；

D．阴极区消耗氢离子，阳极区生成氢离子，氢离子由右向左迁移，阳极区氢离子浓度基本不变，溶液的pH基本不变，故D正确；

故选B。

8．C

【详解】甲醇在酸性电解质溶液中与氧气构成的燃料中，甲醇在负极上失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为，故选C。

9．C

【详解】A．该电池有充电和放电两个过程，属于二次电池，放电过程的产物有氢氧化锌是碱性电池，故A正确；

B．放电时锌从0价升高到+2价，失电子发生氧化反应，电极是电池的负极，故B正确；

C．根据电极反应式可知，电池工作过程中生成水，电解质溶液的浓度减小，故C错误；

D．根据原电池与电解池的关系，充电时，电池的正极发生氧化反应，应与电源的正极相连，故D正确；

故答案为：C

10．A

【详解】A．本装置的目的是电解熔融氯化钠，可以联想电解铝工业中的助熔剂冰晶石，加入氯化钙的目的同样为做助熔剂，A正确；

B．从图中知道，金属钠在上部收集，所以猜想到钠的密度小于混合盐的密度，B不正确；

C．由图可知，Cl通过隔膜D移至阳极A放电产生Cl2，所以，隔膜D应该为阴离子隔膜，C不正确；

D．阴极的电极反应书写正确，但发生的是还原反应，D不正确；

故选A。

11．D

【详解】A．碘单质在汽油中的溶解度大于其在水中的溶解度，故经过萃取，碘单质会大部分进入汽油层，即上层会显紫红色，下层水层颜色变浅，选项A错误；

B．红热的铜丝在氯气中燃烧生成CuCl2，产生了棕黄色的烟而非烟雾，选项B错误；

C．电解氯化钠饱和溶液，阳极生成氯气，阴极生成氢气。将氯气通入淀粉碘化钾溶液中，溶液变蓝。选项C错误；

D．溴化钠与新制氯水中的氯分子反应生成溴单质与氯化钠，加入四氯化碳萃取，静置后上层水层颜色变浅，下层为四氯化碳层颜色变为橙红色，选项D正确。

故本题选D。

12．C

【详解】A．装置①电解氯化铜的装置图中没有标明电极材料的名称，但根据溶液的组成及所给提示“电解CuCl2溶液实验装置示意图”，不难判断，铜应该在阴极上析出,故A错误；

B．装置②电镀实验中，待镀金属作为阴极，故在装置②电镀铜实验中，待镀铁制品应与电源负极相连，故B错误；

C．装置③，根据氢气的入口，故很容易判断出原电池的左边为负极，氢气在左边电极上失电子，故外电路电子由a极流向b极，故C正确；

D．装置④的离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子、水分子自由通过，不允许阴离子通过，故D错误；

故答案：C。

13．B

【分析】由图甲中信息结合原电池原理可知，M失电子为负极、N得电子为正极；由电镀原理可知，Cu作镀层为阳极，Fe作镀件为阴极。

【详解】A．铁电极是阴极，应与电源的负极相连，即与X相连接，A正确；

B．当N电极消耗0.75mol气体时，根据O2~2H2O~4e-，则电路中转移电子的物质的量为3mol，铁电极上发生Cu2++2e-=Cu，根据转移电子守恒可知，析出Cu的物质的量为1.5mol，故铁电极的质量增加86g，B不正确；

C．电镀过程中，电解质的浓度及成分均不会发生变化，因此，乙装置中溶液的颜色不会变浅，C正确；

D．M电极为负极，负极上发生氧化反应，并生成环境友好物质,电极反应式为，D正确。

故答案选择B。

14．B

【分析】由氢离子的移动方向可知，电极a为微生物燃料电池的负极，在硫氧化菌作用下，硫氢根离子在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为HS—+4H2O—8e—=SO+9H+，b极为正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4e—+4H+=2H2O。

【详解】A．由分析可知，电极b是电池的正极，a是负极，则电子从a流出，经外电路流向b，故A错误；

B．由分析可知，电极a为微生物燃料电池的负极，在硫氧化菌作用下，硫氢根离子在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为HS—+4H2O—8e—=SO+9H+，故B正确；

C．微生物的主要成分是蛋白质，若电池在高温下进行，蛋白质会发生变性，微生物的催化能力降低，电池的工作效率降低，故C错误；

D．由分析可知，正极的电极反应式为O2+4e—+4H+=2H2O，则当电池有0.4mol电子转移时，负极区有0.4mol氢离子通过质子交换膜加入正极区，故D错误；

故选B。

15．(1)负正电解质溶液一次不能Zn-2e-=Zn2+

(2)二次氧化还原逆向镍氢电池

(3)氢气化学电清洁、安全、高效

【详解】（1）①锌锰干电池是以锌筒作负极，石墨棒作正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质溶液。

②锌锰干电池属于一次电池，放电之后不能充电。负极发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2+。

（2）①充电电池属于二次电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。

②常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。

（3）发展中的燃料电池

燃料电池是一种将燃料(如甲烷，氢气)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学装置，具有清洁、安全、高效的优点。

16．(1)原电池CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O

(2)阳极4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3

(3)280D1.60

(4)减小增大

【分析】由题干图示信息可知，甲池为甲醇燃料电池，通CH3OH的一极为负极，电极反应为：CH3OH+8OH--6e-=+6H2O，通O2的一极为正极，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-；乙池为电解池，石墨电极A为阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，Ag电极B为阴极，电极反应为：Ag++e-=Ag；丙池为电解池，电极C为阳极，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，电极D为阴极，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，据此分析解题。

【详解】（1）①由分析可知，甲池为原电池；

②通入CH3OH电极的电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=+6H2O；

（2）①由分析可知，乙池A(石墨)电极的名称为阳极；

②电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，Ag电极B为阴极，电极反应为：Ag++e-=Ag，则乙池中总反应式为：4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑；

（3）①由分析可知，当乙池中B极质量增加5.40g，即析出5.40g的Ag时，n(Ag)==0.05mol，则电路中转移的电子的物质的量为0.05mol，故甲池中理论上消耗O2的体积为=0.28L=280mL；

②丙池中阴极（即D极）;

③析出铜的质量为=1.60g；

（4）①若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲池为甲醇燃料电池，通CH3OH的一极为负极，电极反应为：CH3OH+8OH--6e-=+6H2O，通O2的一极为正极，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-则溶液的pH将减小；

②若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，即用惰性电极电解NaCl溶液，丙中D极即阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则阴极的产物为NaOH、H2，由于生成了NaOH，则溶液的pH将增大。

17．(1)

(2)CO2KOH

(3)2H++CO=H2O+CO2

(4)bc

(5)11.2

【