2024春新教材高中化学第4章化学反应与电能检测卷新人教版选择性必修1

第四章化学反应与电能一、选择题：本大题共16小题，共44分。第1～10小题，每小题2分；第11～16小题，每小题4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．下列事实不能用电化学原理说明的是()A．铝片不用特别方法爱护B．轮船吃水线下的船体上装肯定数量的锌块C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后反应速率增大D．镀锌铁比较耐用【答案】A2．下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是() A．太阳能电池 B．燃气燃烧 C．电池充电 D．水力发电【答案】C3．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质改变的化学用语中，正确的是()A．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑B．氢氧燃料电池的负极反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应为Cu－2e－=Cu2＋D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应：Fe－2e－=Fe2＋【答案】A4．视察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是()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闭合电键后，外电路电子由a极流向b极D．装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过【答案】C【解析】装置①中阳极上氯离子放电生成氯气，A错误；装置②是电镀装置，待镀铁制品作阴极，应与电源负极相连，B错误；装置③闭合电键后，a极是负极，因此外电路电子由a极流向b极，C正确；装置④的离子交换膜只允许阳离子、水分子自由通过，D错误。5．某小组为探讨电化学原理，设计下图装置，下列叙述不正确的是()A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－=CuC．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色渐渐变成浅绿色D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动【答案】D【解析】a和b不连接时，铁与CuSO4溶液发生反应：Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu，A正确；a和b用导线连接时，组成了原电池，Fe为负极，Cu为正极，铜片上发生还原反应：Cu2＋＋2e－=Cu，铁片上发生氧化反应：Fe－2e－=Fe2＋，B正确；通过以上分析可知，无论a和b是否连接，均发生反应Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu，故溶液均从蓝色(Cu2＋的颜色)渐渐变成浅绿色(Fe2＋的颜色)，C正确；a和b分别连接直流电源正、负极时，构成电解池，铜片为阳极，铁片为阴极，Cu2＋应向阴极(铁电极)移动，D错误。6．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是()A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－=NiB．电解过程中，阳极削减的质量与阴极增加的质量相等C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt【答案】D【解析】阳极应发生氧化反应，A错误；依据金属活动性依次和金属阳离子的氧化性强弱，阳极反应为Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋，Cu、Pt在该条件下不失电子，阴极反应为Ni2＋＋2e－=Ni。比较两电极反应，因Zn、Fe、Ni的相对原子质量不等，当两极通过相同的电量时，阳极削减的质量与阴极增加的质量不等，B、C均错误。7．铜在发生电化腐蚀时，正极发生的反应是()A．2Cu－4e－=2Cu2＋B．2H＋＋2e－=H2↑C．O2＋4e－＋2H2O=4OH－D．4OH－－4e－=O2↑＋2H2O【答案】C8．采纳惰性电极，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下图所示。忽视温度改变的影响，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】D9．中国科学家探讨出对环境污染小、便于铝回收的海水电池，其工作原理示意图如下：下列说法正确的是()A．电极Ⅰ为阴极，其反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2OB．聚丙烯半透膜允许阳离子从右往左通过C．假如电极Ⅱ为活性镁铝合金，则负极区会逸出大量气体D．当负极质量削减5.4g时，正极消耗3.36L气体【答案】C【解析】电极Ⅰ为正极，电解质溶液为碱性，其反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，A错误；依据图中信息右边为酸性溶液，左边为碱性海水，右边氢离子不能通过聚丙烯半透膜，B错误；若不在标准状况下，则无法计算正极消耗气体的体积，D错误。10．肼(N2H4)暴露在空气中简单爆炸，但是以其为燃料的燃料电池是一种志向的电池，具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是()A．电池工作时，正极旁边的pH减小B．当消耗1molO2时，有2molNa＋由甲槽向乙槽迁移C．负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－=N2↑＋4H2OD．若去掉阳离子交换膜，电池也能正常工作【答案】C【解析】电池工作时，O2在正极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，由于生成OH－，溶液的pH增大，A错误；当消耗1molO2时，电路中转移4mol电子，生成4molOH－，为保持溶液呈电中性，应有4molNa＋由甲槽向乙槽迁移，B错误；N2H4在负极上失电子发生氧化反应，则负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－=N2↑＋4H2O，C正确；若去掉阳离子交换膜，肼会与水中溶解的氧气干脆接触，发生爆炸，无法正常工作，D错误。11．500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NOeq\o\al(－,3))＝6.0mol·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22.4L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是()A．原混合溶液中c(K＋)为2mol·L－1B．上述电解过程中共转移6mol电子C．电解得到的Cu的物质的量为0.5molD．电解后溶液中c(H＋)为2mol·L－1【答案】A【解析】两极都收集到22.4L气体，说明阴极上发生的反应依次为：①Cu2＋＋2e－=Cu；②2H＋＋2e－=H2↑，阳极只生成O2：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，n(H2)＝n(O2)＝1mol，则n(e－)＝4mol，B错误。依据电子转移守恒得，原溶液中n(Cu2＋)＝1mol，依据电荷守恒有n(K＋)＋n(Cu2＋)×2＝n(NOeq\o\al(－,3))，所以n(K＋)＝1mol，c(K＋)＝2mol·L－1，A正确。依据Cu析出后，溶液中只有KNO3和HNO3，由电荷守恒可以推出c(H＋)＝4mol·L－1，D错误。12．工业上电解熔融NaCl与电解食盐水都能干脆得到的物质是()A．Na B．NaOHC．H2 D．Cl2【答案】D13．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2Ag＋Zn(OH)2eq\o(,\s\up7(充电),\s\do5(放电))Ag2O＋Zn＋H2O。此电池放电时，负极上发生反应的物质是()A．Ag B．Zn(OH)2C．Ag2O D．Zn【答案】D14．下列措施不能加快Zn与1mol·L－1H2SO4反应产生H2的速率是()A．用Zn粉代替Zn粒B．滴加少量的CuSO4溶液C．上升温度D．再加入1mol·L－1CH3COOH溶液【答案】D15．下列叙述正确的是()A．电解饱和食盐水制烧碱时，Fe作阳极，石墨作阴极B．电解氯化铜溶液时，阳极上产生的气体质量和阴极上析出的铜的质量相等C．钢铁在空气中发生电化学腐蚀时，铁作负极D．原电池工作时，阳离子移向电池的负极【答案】C16．某爱好小组设计如下微型试验装置。试验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发觉电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是()A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为2H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑B．断开K2，闭合K1时，石墨电极旁边溶液变红C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应为Cl2＋2e－=2Cl－D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极【答案】D【解析】由题意知，断开K2，闭合K1时，两极均有气泡产生，则说明铜电极没有参加反应，则铜电极肯定作阴极，石墨电极作阳极，所以总反应的离子方程式应为2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－，铜电极旁边溶液变红，A、B均错误；断开K1，闭合K2时，氯气在石墨电极上得到电子生成Cl－，氢气在铜电极上失去电子生成氢离子，所以此时石墨电极作正极，铜电极作负极，C错误，D正确。二、非选择题：本大题共4小题，共56分。17．(14分)如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时，M、N两个电极的质量都不削减，请回答下列问题：(1)M电极的材料是____________，其电极名称是__________________，N的电极反应式为________________________________________________________________________，乙池的总反应是___________________________________________________，通入甲烷的铂电极的电极反应式为______________________________________________________________________________________________________________。(2)在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32g时，甲池中理论上消耗氧气________L(标准状况下)，若此时乙池溶液的体积为400mL，则乙池溶液的H＋的浓度为________________________。【答案】(1)铁阴极4OH－－4e－=O2↑＋2H2O4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))4Ag＋4HNO3＋O2↑CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O(2)0.2240.1mol·L－1【解析】(2)设甲池中理论上消耗氧气体积为x，乙池中生成H＋的物质的量为y。则：4AgNO3～4Ag～O2～4H＋4×108g22.4L4mol4.32gxy解得：x＝0.224L，y＝0.04mol。c(H＋)＝eq\f(n（H＋）,V)＝eq\f(0.04mol,0.4L)＝0.1mol·L－1。18．(14分)如图所示装置，C、D、E、F都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极旁边呈红色。请回答：(1)B极是电源的________，一段时间后，甲中溶液颜色________。(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为________________________________________________________________________。(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应是________，电镀液是__________溶液。(4)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)负极变浅(2)1∶2∶2∶2(3分)(3)铜件AgNO3(4)Fe＋Cu2＋eq\o(=,\s\up7(电解))Cu＋Fe2＋(3分)【解析】(1)F极旁边溶液呈红色，说明F极是阴极，产生了NaOH，则B极是电源的负极。(2)甲中，C极为阳极，阳极发生氧化反应：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；D极为阴极，阴极发生还原反应：2Cu2＋＋4e－=2Cu。乙中，E极为阳极，电极反应为4Cl－－4e－=2Cl2↑，F极为阴极，电极反应为4H＋＋4e－=2H2↑。甲、乙池串联，转移电子的数目相同，故C、D、E、F电极产生单质的物质的量之比为n(O2)∶n(Cu)∶n(Cl2)∶n(H2)＝1∶2∶2∶2。(3)H极与电源负极相连，H极为阴极，电镀时，镀件应作阴极，即H应当是镀件，电镀液可以是AgNO3溶液。(4)若C电极为铁，铁为活性电极，阳极反应：Fe－2e－=Fe2＋，阴极反应：Cu2＋＋2e－=Cu，总反应：Fe＋Cu2＋eq\o(=,\s\up7(电解))Cu＋Fe2＋。19．(14分)(1)O2协助的Al－CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式：___________________________________________________。电池的正极反应式：6O2＋6e－=6Oeq\o\al(－,2)、6CO2＋6Oeq\o\al(－,2)=3C2Oeq\o\al(2－,4)＋6O2。反应过程中O2的作用是____________。该电池的总反应式：__________________________________________________。(2)制备Na2S2O5也可采纳三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱汲取液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为___________________________________。电解后，________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。【答案】(1)Al－3e－=Al3＋(或2Al－6e－=2Al3＋)(3分)催化剂(2分)2Al＋6CO2=Al2(C2O4)3(4分)(2)2H2O－4e－=4H＋＋O2↑(3分)a(2分)【解析】(1)该电池中Al作负极，电解质为含AlCl3的离子液体，故负极反应为Al－3e－=Al3＋。正极为多孔碳电极，依据正极反应式，得正极总反应为6CO2＋6e－=3C2Oeq\o\al(2－,4)，O2不参加正极的总反应，故O2为催化剂。将负极反应：2Al－6e－=2Al3＋和正极总反应：6CO2＋6e－=3C2Oeq\o\al(2－,4)相加，可得该电池的总反应式为2Al＋6CO2=Al2(C2O4)3。(2)阳极发生氧化反应：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，阳极室H＋向a室迁移，a室中的Na2SO3转化成NaHSO3。阴极发生还原反应析出H2，OH－增多，Na＋由a室向b室迁移，则b室中Na2SO3浓度增大。20．(14分)KIO3是一种重要的无机化合