2024-2025学年新教材高中化学第4章化学反应与电能章末测评新人教版选择性必修1

第四章测评一、选择题:本题包括15小题,每小题3分,共45分。每小题只有1个选项符合题意。1.化学与能源、材料、环境亲密相关。下列有关说法错误的是()A.我国科学家制备新型纤维聚合物锂离子电池,电池放电时将化学能转化为电能B.锗单晶可以作为光电转换材料,用于太阳能电池C.掩埋废旧电池不会造成环境污染D.我国科学家研制出选择性催化剂电催化还原CO2制备附加值高的乙烯等有利于实现碳中和2.下列有关金属的爱护方法的说法正确的是()A.常运用的快餐杯表面有一层搪瓷,搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用B.白铁(镀锌铁)镀层破损后,铁皮的腐蚀加快C.轮船的船壳水线以下常装有一些锌块,这是利用了牺牲阳极法D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青,这是钢铁的电化学爱护法3.用下列装置进行相应试验,能达到试验目的的是()A.图①所示装置待镀铁制品与电源正极相连,可实现铁制品上镀铜B.图②所示装置用于制备少量含NaClO的消毒液C.图③所示装置可以用来验证化学能转化为电能D.图④所示装置用于埋在潮湿的土壤中钢管的防腐4.以熔融盐为电解液,以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解,实现Al的再生。该过程中()A.阴极发生的反应为Mg-2e-Mg2+B.阴极上Al被氧化C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D.阳极和阴极的质量变更相等5.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,该装置利用牺牲阳极法爱护铁6.一种采纳H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置如图所示。下列有关说法正确的是()A.在b电极上,N2被还原B.金属Ag可作为a电极的材料C.变更工作电源电压,反应速率不变D.电解过程中,固体氧化物电解质中O2-不断削减7.家用的一种储水式电热水器的结构如图所示,其中a、b为水管口。下列说法正确的是()A.电热水器通电时,可将少量的水电解B.镁棒供应电子,钢制外壳作阳极而受到爱护C.镁棒因表面生成Mg(OH)2而得到有效爱护D.电热水器可将电能转化为热能8.下列关于如图所示各装置的叙述正确的是()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,负极反应为Fe-2e-Fe2+C.图3可在待镀铁件表面镀铜D.图4中钢闸门应与外接电源的负极相连被爱护,该方法叫做牺牲阳极法9.Mg-LiFePO4电池的总反应为xMg+2Li1-xFePO4+2xLi+xMg2++2LiFePO4,其装置如图所示。下列说法正确的是()A.充电时,阳极的电极反应式为LiFePO4-xe-Li1-xFePO4+xLi+B.充电时,Mg极连接电源的正极C.放电时,Li+被还原D.若放电时电路中流过2mol电子,则有1molMg2+迁移至正极区10.某课题探讨小组设计如图所示装置(电极材料均为Pt),该装置可将工业废水中的乙胺(CH3CH2NH2)转化为无毒无害物质。下列分析错误的是()A.电极N为电池的负极B.电池工作时,H+由N极区通过交换膜移动到M极区C.电极N的电极反应式为2CH3CH2NH2+8H2O-30e-4CO2↑+N2↑+30H+D.当空气(含氧气20%)的进入量为7.5mol时,可以处理含乙胺(质量分数为9%)的废水0.1kg11.电解废旧锂电池中的LiMn2O4示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒,但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变更忽视不计)。下列说法正确的是()A.电极A的电极反应为2LiMn2O4-6e-+16H+2Li++4Mn2++8H2OB.电极B为阳极,发生还原反应C.电解结束,溶液的pH增大D.电解一段时间后溶液中Mn2+浓度减小12.我国科学家设计的Mg-Li双盐电池工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.放电时,正极电极反应式为FeS+2e-+2Li+Fe+Li2SB.充电时,Mg电极连外接电源的负极C.充电时,每生成1molMg,电解质溶液质量削减24gD.电解液含离子迁移速率更快的Li+提高了电流效率13.“84”消毒液常用于环境消毒。在不同电压下,用惰性电极电解饱和NaCl溶液制备少量NaClO,试验结果如下:试验①②③电压U1U2U3现象a极产生少量气泡,b极无明显气泡a极产生较多气泡,b极产生少量气泡a极产生大量气泡,b极逸出大量黄绿色气体下列分析不正确的是()A.①、②、③中,a极均发生了还原反应B.①、②、③中均能发生Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2OC.电解时,OH-由b极向a极移动D.不宜采纳试验③的电压制备NaClO14.用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀试验探究,测定三颈烧瓶中压强随时间变更关系以及溶解氧(DO)随时间变更关系的曲线如下。下列说法正确的是()A.溶解氧随着溶液酸性减弱而增大B.pH=2.0时,发生析氢腐蚀而不发生吸氧腐蚀C.整个过程中,负极电极反应式为Fe-3e-Fe3+D.pH=4.0时,既发生吸氧腐蚀又发生析氢腐蚀15.微生物电解池(MEC)产甲烷技术是一种有望成为缓解能源危机与温室效应的重要新型途径。它以外界输入的较小电能为能量来源,以微生物为催化剂,MEC耦合厌氧消化系统产甲烷的工作原理如图所示。下列有关说法错误的是()A.a为电源的正极,b为电源的负极B.电子的移动方向:从b→导线→Y电极,再经X→导线→aC.Y电极发生的反应:CO2+8H++8e-CH4+2H2O、8H++8e-4H2↑、CO2+4H2CH4+2H2OD.若用铅酸蓄电池为电源,理论上消耗98gH2SO4时,此装置中有2molH+发生迁移二、非选择题:本题包括4小题,共55分。16.(15分)某科研小组为探讨电化学原理,设计如图所示装置。(1)若a和b不相连,c是铜片,d是锌片,m是稀硫酸,则锌片上的现象是,此时能量转化的主要形式是化学能转化为能。

(2)若a和b用导线相连:①c是石墨电极,d是铜片,m是硝酸银溶液,则原电池正极的电极反应式为。

②c、d均是Pt电极,m是NaOH稀溶液,分别向两极通入CH4和O2,通入CH4一极的电极反应式是。

(3)若a和b分别连接直流电源的两极:①c、d是石墨电极,m是NaCl溶液,向溶液中滴加几滴酚酞溶液。试验起先后c极四周溶液首先出现红色,则b连接直流电源的(填“正极”或“负极”),通电时总反应的离子方程式是,检验d极气体产物可以选用的试纸是(填字母)。

A.干燥的红色石蕊试纸B.干燥的蓝色石蕊试纸C.潮湿的淀粉KI试纸D.干燥的淀粉KI试纸②c、d分别是石墨电极和铜电极,m是NaOH浓溶液,通过反应:2Cu+H2OCu2O+H2↑可制得纳米级Cu2O。阳极的电极反应式是。

17.(14分)探讨金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。(1)图甲为教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某爱好小组按该装置试验,导管中液柱的上升缓慢,下列措施可以更快更清楚视察到水柱上升现象的有(填字母)。

A.用纯氧气代替试管内空气B.用酒精灯加热试管提高温度C.将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末D.换成更细的导管,水中滴加红墨水(2)该小组将图甲装置改进成图乙装置并进行试验,导管中红墨水液柱高度随时间的变更如下表,依据数据推断腐蚀的速率随时间渐渐(填“加快”“不变”“减慢”),你认为影响因素为。

时间/min13579液柱高度/cm0.82.13.03.74.2(3)为探究铁钉腐蚀试验a、b两点所发生的反应,进行以下试验,请完成表格空白:试验操作试验现象试验结论向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞指示剂a点旁边溶液出现红色a点电极反应为①

然后滴加2~3滴K3[Fe(CN)6]溶液b点四周出现蓝色沉淀b点电极反应为②

依据以上试验探究,试推断(填“a”或“b”)为负极,该点腐蚀更严峻。

18.(12分)海洋的水资源和其他化学资源具有非常巨大的开发潜力。(1)氯碱工业电解饱和食盐水的化学方程式为

。

制取的氯气是试验室和工业上的常用气体,科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质,开发了一种无需离子交换膜的新型氯流电池,可作储能设备(如图1所示)。充电时,电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-Na3Ti2(PO4)3。图1①放电时:正极反应为,NaCl溶液的浓度(填“增大”“减小”或“不变”)。

②充电时:电极b是极;每生成1molCl2,电极a质量理论上增加g。

(2)沿海电厂采纳海水为冷却水,但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率,为解决这一问题,通常在管道口设置一对惰性电极(如图2所示),通入肯定的电流。图2①阴极的电极反应为,

会使海水中的Mg2+沉淀积垢,需定期清理。②阳极区生成的Cl2在管道中可以生成氧化灭杀附着生物的ClO-的离子方程式为。

19.(14分)生物燃料电池和燃料电池由于其自身的特点在生活、生产中具有广袤的应用前景。粗铜提纯的电化学装置如图所示。请回答下列问题:(1)乙池是(填“原电池”或“电解池”)。

(2)a、d电极的名称分别是、(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”);f电极的材料是(填名称)。

(3)闭合开关K,甲池中产生的H+的移动方向是(填“从左室移向右室”或“从右室移向左室”);乙池中c电极的电极反应式是。

(4)该电化学装置中每消耗22.4LO2(已换算成标准状况)时,电路中转移个电子,消耗的葡萄糖与甲醇的质量之比为,电极f的质量(填字母)。

A.增加64gB.削减64gC.增加128g D.削减128g

第四章测评1.C解析原电池是将化学能转化为电能的装置,所以电池放电时将化学能转化为电能,A正确;锗是半导体材料,锗单晶可以作为光电转换材料,用于太阳能电池,B正确;废旧电池中含有重金属离子,掩埋废旧电池会造成土壤、水体污染,C错误;利用选择性催化剂电催化还原二氧化碳制备附加值高的乙烯等能削减二氧化碳的排放,有利于实现碳中和,D正确。2.C解析A项中搪瓷层破损后,铁干脆暴露在空气中,因而搪瓷层不能对破损部分进行爱护,A错误;B项中镀层破损后,由于锌的活动性比铁强,与铁构成原电池,锌作负极,爱护铁不被腐蚀,B错误;C项实行的是牺牲阳极法,C正确;D项中用沥青作涂层不是电化学爱护法.D错误。3.B解析铁制品上镀铜,要将待镀铁制品与电池的负极相连,作电解池的阴极,A错误;图②装置上端有出气管,且电极与电源负极相连,作电解池的阴极,电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2↑,下端电极是阳极,发生反应:2Cl--2e-Cl2↑,Cl2与阴极区产生的NaOH反应生成NaClO,B正确;盐桥中的KCl会与AgNO3溶液反应,应运用含有KNO3的盐桥,C错误;由于铜不如铁活泼,发生腐蚀时,钢管作负极而被腐蚀,故图④装置不能用于钢管的防腐,D错误。4.C解析阴极发生还原反应,Mg在阳极失电子生成Mg2+,A错误;Al在阳极上被氧化生成Al3+,B错误;阳极材料中Cu和Si不参加氧化反应,在电解槽底部可形成阳极泥,C正确;阳极消耗Al、Mg,且还会形成阳极泥,而阴极只有Al3+得电子生成铝单质,依据得失电子守恒及元素守恒可知,阳极与阴极的质量变更不相等,D错误。5.B解析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,由于铁作电解池阴极,石墨作电解池阳极,故不行能实现石墨上镀铁,C错误;若M是海水,该装置利用外加电流法使铁不被腐蚀,D错误。6.A解析b电极上,N2→NH3,N2被还原,发生还原反应,A正确;a电极上O2-→O2,金属Ag是活性电极,若Ag作a电极的材料,电极反应变为Ag-e-Ag+,阳极被损耗,B错误;变更工作电源电压,电路中电流变更,则反应速率变更,C错误;结合阴、阳极反应可知,电解总反应为2N2+6H2O4NH3+3O2,固体氧化物电解质中O2-的量不变,D错误。7.D解析电热水器通电时,加热棒工作,电路不和水接触,不会电解水,A错误;利用原电池原理爱护金属,更活泼的金属镁作阳极(负极),失去电子,不断被腐蚀,可定期更换,钢铁外壳作阴极(正极)得到爱护,B错误;镁棒作阳极(负极),失去电子生成Mg2+,阴极(正极)上水电离出的H+放电,剩余的OH-与Mg2+结合生成Mg(OH)2,该设计是牺牲阳极法,故镁棒表面生成Mg(OH)2并非为了爱护镁棒,反而影响了对钢制外壳的爱护,C错误;电热水器是用电能加热,使水温上升,该过程电热水器将电能转化为热能,D正确。8.B解析图1是原电池,铁比铜活泼,总反应是Fe+2Fe3+3Fe2+,故A错误;图2是原电池,铁作负极,电极反应为Fe-2e-Fe2+,故B正确;图3是电解池,与电源正极连接的是待镀铁件,电极反应为Fe-2e-Fe2+,与电源负极相连的是铜,电极反应为Cu2++2e-Cu,不是在铁件表面镀铜,故C错误;图4中钢闸门与电源的负极相连,钢闸门为阴极,属于外加电流法,故D错误。9.A解析充电时,原电池的正极接充电电源的正极作为阳极,此时阳极反应和原电池正极相反,即电极反应为LiFePO4-xe-Li1-xFePO4+xLi+,A正确;充电时,镁在阴极生成,应连接电源的负极,B错误;放电时,Li1-xFePO4被还原生成LiFePO4,Li+没有发生还原反应,C错误;放电时,由于Li+导电膜的限制作用,Mg2+不能迁移至正极区,D错误。10.D解析含有乙胺的废水通入电极N,空气通入电极M,则电极N是电池的负极,M是正极,A正确;电池工作时,阳离子向正极移动,则H+由N极区通过交换膜移动到M极区,B正确;电极N上,CH3CH2NH2发生氧化反应转化为无毒无害物质,应生成N2和CO2,电极反应式为2CH3CH2NH2+8H2O-30e-4CO2↑+N2↑+30H+,C正确;7.5mol空气(含氧气20%)中含有1.5molO2,参加正极反应:O2+4H++4e-2H2O,电路中通过6mol电子,据得失电子守恒可知,N电极消耗0.4molCH3CH2NH2,则有m(CH3CH2NH2)=0.4mol×45g·mol-1=18g,故处理含乙胺废水的质量为18g9%=200g=0.2kg,D错误。11.C解析电极A上锰元素化合价降低,发生还原反应,作电解池阴极,电极反应为2LiMn2O4+6e-+16H+2Li++4Mn2++8H2O,A错误;电极B上锰元素化合价上升,发生氧化反应,作电解池阳极,B错误;依据2LiMn2O4+4H+2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,电解后H+浓度变小,溶液的pH增大,电解一段时间后溶液中Mn2+浓度增大,C正确、D错误。12.C解析放电时Mg转化为Mg2+,右侧电极为负极,左侧电极为正极,FeS得电子生成Fe和Li2S,电极反应式为FeS+2Li++2e-Fe+Li2S,A正确;充电时Mg2+转化Mg,被还原,为阴极,连接外接电源的负极,B正确;充电时阳极反应为Fe+Li2S-2e-FeS+2Li+,每生成1molMg,消耗1molMg2+,转移2mol电子,同时生成2molLi+,故电解质溶液质量削减24g-2×7g=10g,C错误;电解液中含离子迁移速率更快的Li+,增加了导电性,提高了电流效率,D正确。13.C解析试验①~③中a极是阴极,均发生还原反应,A正确;试验①~③中,b极是阳极,电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,阴极反应产生NaOH,Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO,B正确;电解时,阴离子向阳极移动,则OH-由a极向b极移动,C错误;试验③中产生大量黄绿色气体,说明电解速率过快,产生的Cl2并未被NaOH溶液充分汲取,故不宜采纳该试验电压制备NaClO,D正确。14.D解析随着pH增大即溶液酸性减弱,溶解氧(DO)减小,A错误;pH=2.0时,锥形瓶内的溶解氧削减,说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生,同时锥形瓶内的气压增大,说明有产生氢气的析氢腐蚀发生,B错误;锥形瓶中的Fe粉和C粉构成了原电池,Fe粉作为原电池的负极,发生的电极反应式为Fe-2e-Fe2+,C错误;若pH=4.0时只发生吸氧腐蚀,锥形瓶内的压强会下降,而图中pH=4.0时,锥形瓶内的压强几乎不变,说明除了吸氧腐蚀,Fe粉还发生了析氢腐蚀,消耗氧气的同时也产生了氢气,因此锥形瓶内压强几乎不变,D正确。15.D解析由图可知,右侧CO2得电子转化为CH4,则右侧Y电极为阴极,则电源b为负极,阴极的电极反应式为CO2+8e-+8H+CH4+2H2O,左侧X电极为阳极,则电源a为正极,阳极上有机物失电子生成CO2。a为电源的正极,b为电源的负极,X为阳极,Y为阴极,则电子的移动方向:从b→导线→Y电极,再经X→导线→a,A、B正确;Y为阴极,发生还原反应,则Y电极发生的反应:CO2+8H++8e-CH4+2H2O、8H++8e-4H2↑、CO2+4H2CH4+2H2O,C正确;依据铅酸蓄电池的总反应Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O可知,若用铅酸蓄电池为电源,理论上消耗98gH2SO4时,转移1mole-,依据转移电子守恒可知,此装置中有1molH+发生迁移,D错误。16.答案(1)锌片溶解,且锌片表面有气泡生成热(2)①Ag++e-Ag②CH4+10OH--8e-CO32-+7H2(3)①正极2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑C②2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O解析(1)若a和b不相连,c是铜片,d是锌片,m是稀硫酸,则锌片与稀硫酸反应,锌片上的现象是锌片溶解,且锌片表面有气泡生成;此时能量转化的主要形式是化学能转化为热能。(2)若a和b用导线相连,构成原电池装置。①c是石墨电极,d是铜片,m是硝酸银溶液,则铜为负极,石墨为正极,则原电池正极的电极反应式为Ag++e-Ag;②c、d均是Pt电极,m是NaOH稀溶液,分别向两极通入CH4和O2,通入CH4的一极为负极,电极反应式是CH4+10OH--8e-CO32-+7H2(3)若a和b分别连接直流电源的两极,构成电解池装置。①c、d是石墨电极,m是NaCl溶液,向溶液中滴加几滴酚酞溶液。试验起先后c极四周溶液首先出现红色,则c极为阴极,a连接直流电源的负极,b连接直流电源的正极,d为阳极;通电时总反应的离子方程式是2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑;d电极为阳极,产生氯气,氯气能够使潮湿的淀粉KI试纸变蓝,故检验氯气可以选用的试纸是C。②c、d分别是石墨电极和铜电极,m是NaOH浓溶液,通过反应:2Cu+H2OCu2O+H2↑可制得纳米级Cu2O,阳极为铜失电子生成Cu2O,电极反应式为2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O。17.答案(1)ACD(2)减慢氧气的浓度(3)①O2+4e-+2H2O4OH-②Fe-2e-Fe2+b解析(1)用纯氧气代替试管内空气,氧气浓度增大,反应速率加快,可以更快更清楚视察到水柱上升现象,A正确;用酒精灯加热试管提高温度,温度上升,试管内气体膨胀,可能视察不到水柱上升现象,B错误;将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末,构成原电池,反应速率加快,可以更快更清楚视察到水柱上升现象,C正确;换成更细的导管,水中滴加红墨水,消耗相同体积的氧气时,导管中液面变更会明显,D正确。(2)该小组将图甲装置改进成图乙装置并进行试验,依据导管中红墨水液柱高度随时间的变更,可知腐蚀的速率随时间渐渐减慢;随反应进行,氧气的浓度降低,故反应速率减慢。(3)滴加2~3滴酚酞指示剂,a点旁边溶液出现红色,说明氧气在a点得电子生成氢氧根离子,a点电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-;滴加2~3滴K3[Fe(CN)6]溶液,b点四周出现蓝色沉淀,说明b点铁失电子生成Fe2+,b点电极反应为Fe-2e-Fe2+;原电池负极发生氧化反应,依据以上试验探究,可知b为负极,b点腐蚀更严峻。18.答案(1)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑①Cl2+2e-2Cl-增大②阳46(2)①2H2O+2e-H2↑+2OH-②Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O解析(1)氯碱工