2024年高中化学新教材同步讲义 选择性必修第一册 章末检测试卷(四)（含解析）

章末检测试卷(四)(满分：100分)一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题意)1．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是()A．甲：Cu电极附近溶液中H＋浓度减小B．乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D．丁：放电时负极板的质量减小答案D解析锌作负极，铜作正极，氢离子在正极得电子生成氢气，因此铜电极附近氢离子浓度减=2Ag＋2OH－，B正确；普通锌锰电池中锌筒作负极，锌失电子生成锌离子，锌被消耗，锌筒变薄，C正确；放电时铅作负极，失电子生成Pb2＋，Pb2＋又会与SOeq\o\al(2－,4)结合生成PbSO4固体覆盖在负极表面，负极质量增加，D错误。2．金属腐蚀会造成巨大的经济损失，甚至引起安全事故。某同学为探究铁钉腐蚀的条件，设计了如图①②③三组实验。一段时间后，该同学观察到的现象是：①中铁钉生锈；②中铁钉不生锈；③中铁钉不生锈。下列说法错误的是()A．①中发生的腐蚀为电化学腐蚀，发生腐蚀时，铁钉中的碳作正极B．①中铁钉发生电化学腐蚀时，正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．此实验得出的结论：铁钉生锈需要和水以及空气接触D．②所用的水要经过煮沸处理，植物油可以用CCl4代替答案D解析①中不纯的铁钉、水和氧气环境中，铁发生的腐蚀为电化学腐蚀，发生腐蚀时，铁为负极、铁钉中的碳作正极，A正确；①中铁钉发生电化学腐蚀时，正极上氧气得到电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，B正确；与①相比②中植物油隔绝了氧气、③中碱石灰吸收了水分，一段时间后，根据该同学观察到的现象说明①中铁发生腐蚀而②、③中铁未发生腐蚀，可得出结论：铁钉生锈需要和水以及空气接触，C正确；②所用的水要经过煮沸处理以除去溶解氧，但CCl4密度大于水，植物油不可以用CCl4代替，D错误。3．下列有关电化学原理的说法正确的是()A．用惰性电极电解MgCl2饱和溶液可制得金属镁B．用惰性电极电解CuCl2溶液时，阳极表面生成红色物质C．在铁钉表面电镀铜时，将铁钉作阳极，铜作阴极，硫酸铜溶液为电解质溶液D．用石墨电极电解饱和食盐水的过程中，溶液的pH逐渐增大答案D解析H＋的氧化性强于Mg2＋，用惰性电极电解MgCl2饱和溶液，阴极上水电离的H＋放电生成H2，不能制得金属镁，A错误；用惰性电极电解CuCl2溶液，阴极上Cu2＋放电生成红色的铜，B错误；铁钉表面电镀铜，将铁钉作阴极，铜作阳极，C错误；用石墨电极电解饱和食盐水，电池总反应式为2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，由于生成NaOH，溶液的碱性增强，pH逐渐增大，D正确。4.最近有研究人员利用隔膜电解法处理高浓度的乙醛废水转化为乙醇和乙酸。实验室以一定浓度的乙醛-Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。下列说法不正确的是()A．直流电源a端连接的电极发生氧化反应B．若以氢氧燃料电池为直流电源，燃料电池的a极应通入H2C．反应进行一段时间，右侧电极附近酸性减弱D．电解过程中阳极区生成乙酸，阴极区生成乙醇答案B解析a为正极，与a相连的电极为阳极，发生氧化反应，A正确；连接电解池阳极的是原电池正极，正极上空气中氧气得电子发生还原反应，a为正极，b为负极，故燃料电池的a极应通入空气，B错误；阳极区发生氧化反应，乙醛被氧化为乙酸，阴极区发生还原反应，乙醛被还原为乙醇，D正确；右侧为阴极区，其电极反应式为CH3CHO＋2H＋＋2e－=CH3CH2OH，消耗H＋，故电极附近酸性减弱，C正确。5．微电解法是利用原电池原理处理、净化高浓度有机废水的一种理想方法。在酸性、充入氧气条件下的铁碳微电解法处理有机废水的过程中，有如下一些反应：①O2＋4H＋＋4e－=2H2O②O2＋2H2O＋4e－=4OH－③4Fe2＋＋O2＋4H＋=2H2O＋4Fe3＋……下列有关这种铁碳微电解法处理有机废水说法不合理的是()A．在处理废水的过程中，pH升高B．铁作负极，电极反应式是Fe－2e－=Fe2＋C．处理、净化过程中发生的反应都是氧化还原反应D．Fe(OH)3胶体可净化除去废水中的悬浮物答案C解析此反应过程中不断消耗H＋，同时生成了OH－，溶液的pH升高，A正确；铁是活泼金属，作负极，电极反应式是Fe－2e－=Fe2＋，B正确；Fe3＋生成Fe(OH)3胶体的过程没有化合价的变化，是非氧化还原反应，C错误；Fe(OH)3胶体可吸附水中的悬浮物，D正确。6.锂-空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是()A．放电时，电解质溶液中Li＋由多孔电极向锂电极迁移B．该电池放电时，负极发生还原反应C．充电时，电池正极的反应式为Li2O2－2e－=2Li＋＋O2↑D．电池中的电解质溶液可以是有机溶剂或稀盐酸等答案C解析由图可知，金属锂作负极，多孔电极作正极，阳离子向正极移动，则Li＋由锂电极向多孔电极迁移，A错误；放电时，负极发生氧化反应，B错误；充电时，电池的正极与电源的正极相连，作电解池的阳极，电极反应式为Li2O2－2e－=2Li＋＋O2↑，C正确；由于锂是活泼金属，可与稀盐酸反应生成LiCl和H2，故电解质溶液不能用稀盐酸，D错误。7．学习小组设计如图所示装置，进行NO和NO2(假设二者物质的量之比为1∶1)的处理并制取硝酸。下列说法正确的是()A．ab适宜选用阴离子交换膜B．该电池工作时，正极区溶液的pH减小C．导线中流过2mol电子的电量时，有2mol离子通过交换膜D．负极的电极反应式为NO＋H2O－2e－=NO2＋2H＋答案C解析由信息可知，左边石墨电极为负极，电极反应式为NO＋2H2O－3e－=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋、NO2＋H2O－e－=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋；右边石墨电极为正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，则ab适宜选用阳离子交换膜或质子交换膜，A、D错误；该电池工作时，正极区NaCl溶液浓度减小，溶液pH不变，B错误；由电荷守恒知，导线中流过2mol电子的电量时，有2molH＋通过交换膜，C正确。8．三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SOeq\o\al(2－,4)可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()A．通电后中间隔室的SOeq\o\al(2－,4)向阳极迁移，阳极区溶液pH增大B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C．阴极反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，阴极区溶液pH降低D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成答案B解析通电时，阳极区发生的反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，由于生成H＋，阳极区溶液中阳离子增多，故中间隔室的SOeq\o\al(2－,4)向阳极迁移，阳极区溶液的pH减小，A错误；通电时，阴极区发生的反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，阴离子增多，中间隔室的Na＋向阴极迁移，故阴极区产生NaOH，阳极区产生H2SO4，B正确；由B项分析可知，阴极区产生OH－，阴极区溶液的pH升高，C错误；阳极区发生的反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，当电路中通过1mol电子的电量时，生成0.25molO2，D错误。9．近期中科院福建物构所设计了一种电催化装置(如图所示)，实现了CO2在双电极电解体系中的阴、阳两极高效协同合成甲酸盐。双极膜由阴离子交换膜和阳离子交换膜组成，能将水分子解离成H＋和OH－。下列说法正确的是()A．催化电极的电势：M>NB．交换膜a为阴离子交换膜C．阳极区的电极反应为CO2＋2e－＋H＋=HCOO－D．电路中转移电子数为4NA时，生成n(HCOO－)为3mol答案D解析催化电极M处CO2→HCOO－，碳元素化合价降低，发生还原反应，则M是阴极、N是阳极，催化电极的电势：M<N，A错误；双极膜是由阴离子交换膜和阳离子交换膜组成，能将水分子解离成H＋和OH－，M是阴极，氢离子移向M，交换膜a为阳离子交换膜，B错误；阴极区发生还原反应，电极反应为CO2＋2e－＋H＋=HCOO－，C错误；根据得失电子守恒，电路中转移电子数为4NA时，阳极生成n(HCOO－)＝1mol，阴极生成n(HCOO－)＝2mol，所以两极共生成n(HCOO－)为3mol，D正确。10．(2023·成都调研)用电解法进行三室式电渗析法处理含NH4NO3废水的原理如图所示，在直流电源的作用下，两膜中间的NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。工作一段时间后，在两极区均得到副产品NH4NO3。下列叙述正确的是()A．a为正极B．c膜是阴离子交换膜，d膜是阳离子交换膜C．阴极电极反应式为2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2OD．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.25molO2生成答案D解析在直流电场的作用下，两膜中间的NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室，在两极区均得到副产品NH4NO3，则NHeq\o\al(＋,4)移向Ⅰ室，NOeq\o\al(－,3)移向Ⅲ室，故c膜为阳离子交换膜，d膜是阴离子交换膜，Ⅰ室为阴极室，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，Ⅲ室为阳极室，电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，A、B、C错误。11．(2022·长沙高二调研)直接H2O2燃料电池(DPPFC)是一种新型电池，其原理示意图如图所示。下列说法正确的是()A．电极a为正极B．电池工作时电极b的反应式是H2O2－2e－=O2↑＋2H＋C．电池工作时负极区溶液pH减小D．电池工作时电解质溶液中H＋向电极a移动答案C解析通过原理示意图可知，在原电池中K＋通过阳离子交换膜向电极b移动，因此可以判断电极b为正极，则电极a为负极，A错误；电极b为正极，得电子发生还原反应，因此电池工作时电极b的反应式为H2O2＋2e－＋2H＋=2H2O，B错误；电池工作时负极发生的电极反应为H2O2－2e－＋2OH－=O2↑＋2H2O，反应中消耗OH－且生成水，溶液的pH减小，C正确；电池工作时电解质溶液中H＋向正极移动，即向电极b移动，D错误。12．(2020·山东，13)采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是()A．阳极反应为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑B．电解一段时间后，阳极室的pH未变C．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量答案D解析A项，根据题图可知，a极为阳极，其电极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，正确；B项，阳极室产生的氢离子通过质子交换膜进入阴极室，阳极室pH保持不变，正确；C项，电解过程中阳离子移向阴极，故H＋移向b极区，正确；D项，阴极反应为2H＋＋O2＋2e－=H2O2，故a极生成的O2与b极反应的O2不等量，错误。13．400mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NOeq\o\al(－,3))＝0.6mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为400mL，下列说法正确的是()A．原混合溶液中c(K＋)为0.1mol·L－1B．上述电解过程中共转移0.2mol电子C．电解得到的Cu的物质的量为0.05molD．电解后溶液中c(H＋)为0.2mol·L－1答案A解析电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时，阳极上水电离的氢氧根离子放电生成氧气：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，阴极上铜离子先放电生成铜单质：Cu2＋＋2e－=Cu，当铜离子完全析出时，水电离的氢离子放电生成氢气：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，两极均收集到2.24L气体(标准状况下)，气体的物质的量是0.1mol，每生成1mol氧气转移4mol电子，每生成1mol氢气转移2mol电子，每生成1mol铜转移2mol电子，所以根据转移电子守恒得铜的物质的量是0.1mol，则铜离子的物质的量浓度为eq\f(0.1mol,0.4L)＝0.25mol·L－1，根据电荷守恒得钾离子浓度为0.6mol·L－1－0.25mol·L－1×2＝0.1mol·L－1，A正确，B、C错误；电解后由电荷守恒得c(K＋)＋c(H＋)＝c(NOeq\o\al(－,3))，c(H＋)＝0.5mol·L－1，D错误。14．我国科学家研究出一种可充电Na-Zn双离子电池体系(如图)。已知放电时是Zn到eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Zn\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH))4))2－的变化。下列说法不正确的是()A．打开K2，闭合K1，此装置将化学能转化为电能B．打开K2，闭合K1，正极发生还原反应C．打开K1，闭合K2，a为电源负极D．打开K1，闭合K2，Zn极附近溶液的碱性减弱答案D解析打开K2，闭合K1，装置为原电池，原电池中化学能转化为电能，正极得电子，发生还原反应，A、B正确；打开K2，闭合K1，装置为原电池，放电时是Zn到eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Zn\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH))4))2－的变化，锌元素化合价升高，失电子，锌作负极，打开K1，闭合K2，装置为电解池，锌作阴极，则电源a为负极，锌电极反应式为eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Zn\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH))4))2－＋2e－=Zn＋4OH－，生成氢氧根离子，溶液碱性增强，C正确、D错误。15．(2021·浙江6月选考，22)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li＋得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是()A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连B．放电时，外电路通过amol电子时，LiPON薄膜电解质损失amolLi＋C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2D．电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Si＋LiCoO2答案B解析由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A说法正确；放电时，外电路通过amol电子时，内电路中有amolLi＋通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li＋，B说法不正确；放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2，C说法正确；电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子转化为Li＋，正极上Li1－xCoO2得到电子和Li＋转化为LiCoO2，故电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Si＋LiCoO2，D说法正确。二、非选择题(本题包括4小题，共55分)16．(15分)以NaCl为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备。某研究小组探究NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响。(1)将滤纸用3.5%的NaCl溶液润湿，涂上铁粉、碳粉的混合物，贴在表面皿上。在滤纸上加几滴检验试剂，再缓慢加入NaCl溶液至没过滤纸，操作如下所示：①实验ⅰ的现象说明，得电子的物质是______________________________________。②碳粉的作用是__________________________________________________________。③为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是_____________________________。(2)向如图所示装置的烧杯a、b中各加入30mL3.5%的NaCl溶液，闭合K，指针未发生偏转。加热烧杯a，指针向右偏转。①各取a、b中溶液少量，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，a中出现蓝色沉淀，b中无变化，b中铁片作______极。②加热后，指针发生偏转的原因可能是____________________________________。(3)用(2)中图示装置探究不同浓度NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响，向烧杯a、b中各加入30mL不同质量分数的NaCl溶液，实验记录如下表所示。实验ab指针偏转方向Ⅰ0.1%0.01%向右Ⅱ0.1%3.5%向左Ⅲ3.5%饱和溶液向右①Ⅱ中，b中电极发生的电极反应是__________________________________________。②Ⅲ中，铁在饱和NaCl溶液中不易被腐蚀。查阅资料可知：在饱和NaCl溶液中O2浓度较低，钢铁不易被腐蚀。设计实验证明：______________________________________________。(4)根据上述实验，对钢铁腐蚀有影响的因素是____________________________________。答案(1)①O2(或氧气)②与铁组成原电池，作原电池的正极③用水代替NaCl溶液进行上述实验(2)①正②温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快(3)①Fe－2e－=Fe2＋②另取两个烧杯，分别向其中加入铁片和一定量的饱和NaCl溶液，再分别滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液，然后向其中一个烧杯中通入O2，观察现象(4)温度、NaCl溶液的浓度、O2的浓度等解析(1)①铁、碳以氯化钠溶液为电解质溶液形成原电池，滴有酚酞的滤纸局部变红说明生成了OH－，发生了吸氧腐蚀，得电子的物质是O2。(2)①K3[Fe(CN)6]溶液与Fe2＋反应生成蓝色沉淀，而a中出现蓝色沉淀，说明a中生成Fe2＋，b中无变化，说明b中没有Fe2＋生成，所以a作负极，b作正极。(3)①依据图表中Ⅱ组数据及指针向左偏转，则可知：b极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式：Fe－2e－=Fe2＋。②要证明氧气浓度对金属腐蚀速率的影响，可以设计对比实验，设计实验见答案。17．(12分)钠硫电池作为一种新型储能电池，其应用逐渐得到重视和发展。(1)钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Na＋)为电解质，其反应原理如图所示：①根据表中数据，请你判断该电池工作的适宜温度应控制在__________(填字母)范围内。物质NaSAl2O3熔点/℃97.81152050沸点/℃892444.62980a.100℃以下 b．100～300℃c．300～350℃ d．350～2050℃②放电时，电极A为________极，电极B发生__________(填“氧化”或“还原”)反应③充电时，总反应为Na2Sx=2Na＋xS(3＜x＜5)，则阳极的电极反应式：_____________。(2)若把钠硫电池作为电源，按如图所示装置进行实验电解乙池和丙池：当钠硫电池中消耗0.05xmol的S时，理论上乙池中B极的质量增加____________g；此时丙装置中__________(填“C”或“D”)电极析出金属。答案(1)①c②负还原③Seq\o\al(2－,x)－2e－=xS(2)10.8D解析(1)①原电池工作时，控制的温度应满足Na、S为熔融状态，则温度应高于115℃而低于444.6℃，只有c符合。②放电时，Na被氧化，则电极A应为原电池负极，电极B为正极，发生还原反应。③充电时，是电解池反应，阳极反应为Seq\o\al(2－,x)－2e－=xS。(2)根据反应式Seq\o\al(2－,x)－2e－=xS可知，当钠硫电池中消耗0.05xmol的S时，转移0.1mol电子；乙池是电解池，B极上Ag＋得电子发生还原反应而析出Ag，根据转移电子数相等，乙池中B极的质量增加0.1mol×108g·mol－1＝10.8g。丙池是电解池，D电极连接电源的负极，则D是阴极，溶液中的金属离子放电析出金属单质。18．(16分)A、B、C、D均为石墨电极，E、F为两种活泼金属，这两种金属元素均位于短周期，且位置相邻，E能与NaOH溶液反应。按图示接通线路，反应一段时间。(1)判断装置的名称：甲池为__________(填“电解池”或“原电池”，下同)，乙池为________________________________________________________________________。(2)F极为__________(填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”)，电极反应式为__________；B极为______(填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”)，电极反应式为________________。(3)溶液会变蓝的是__________(填“a”或“b”)，U形管中先变红的是__________(填“C”或“D”)极附近的溶液，U形管中发生的总反应为____________________。(4)已知烧杯和U形管中的溶液均足量，当烧杯中有38.1gI2生成时，甲池中溶液的质量会减少________g。答案(1)电解池原电池(2)正极2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－阴极Cu2＋＋2e－=Cu(3)aD2H2O＋2KCleq\o(=,\s\up7(电解))2KOH＋H2↑＋Cl2↑(4)12解析(1)该整套装置为原电池与电解池连接的装置，由题意知E为Al，F为Mg，则乙池为原电池，甲池为电解池。(2)E为Al，则E极为负极，F极为正极，正极上H2O得电子生成H2，故正极的电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，A连接正极，即A极为阳极，故B极为阴极，阴极上Cu2＋得电子生成Cu，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu。(3)溶液变蓝，说明I－发生氧化反应生成I2，因E极为负极，故D极为阴极、C极为阳极，阳极发生氧化反应，故a中溶液会变蓝；U形管中为KCl-酚酞溶液，溶液变红说明生成了OH－，D极(阴极)的电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，则D极附近溶液先变红。电解KC