第四章化学反应与电能单元复习卷2023-2024学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第四章《化学反应与电能》单元复习卷一、单选题1．一种锂电池放电时的工作原理如图所示，总反应为。该电池以熔融盐为电解质，的熔点为1567℃，下列说法正确的是A．Li电极发生还原反应B．电子由Ni经辅助电极流向LiC．正极的电极反应：D．放电时，Li电极质量增加2．离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。一种以离子液体为电解质溶液的铝—磷酸铁锂二次电池放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是A．充电时，阳极的电极反应式为B．放电时，磷酸铁锂电极中锂元素被氧化C．放电时，铝为负极，其电极反应式为D．充电时，电子由Al电极经离子液体流向磷酸铁锂电极3．微生物脱盐池的a极上加入了呼吸细菌，工作时可将工业废水中的有机污染物转化为，其工作原理如图所示。下列说法正确的是A．工作时，极发生还原反应，电子从极流向极B．若有机物的分子式为，则极的电极反应式为C．极上在标况下消耗气体，则通过膜的离子的物质的量为D．膜为阴离子交换膜，脱盐室最终可得到淡盐水4．利用生物电化学系统将沼气生产中含的废水转化为甲烷的原理如图所示。下列说法错误的是A．装置工作时，和向阴极室迁移B．温度越高越有利于生物甲烷的产出C．阴极上发生反应：D．该工艺可捕集获得生物甲烷，并可得到副产品氯气5．我国科研工作者研发了一种光电催化系统，其工作原理如图所示。工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴；H2O在双极膜界面处解离成H+和OH，有利于电极反应顺利进行，下列说法不正确的是A．双极膜中靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜B．左室溶液pH逐渐增大C．GDE电极发生的反应为O2+2H++2e=H2O2D．空穴和电子的产生驱动了脱硫与H2O2制备反应的发生6．微生物燃料电池是利用微生物作为电池中的催化剂，将物质中的化学能直接转化成电能的装置。一种利用微生物燃料电池处理工业含氮废水和生活有机废水的装置如图甲所示，并利用此电池模拟粗铜的精炼，如图乙所示。下列说法正确的是A．图甲所示微生物燃料电池的电解质溶液为弱碱性B．增大两电极微生物的数量、采用“波浪形”离子交换膜，均可增大电池放电速率C．处理废水过程中离子交换膜两侧溶液的基本不变D．若a为粗铜，b应与M相连7．2023年星恒电源发布“超钠”开启钠电在电动车上产业化元年。该二次电池的电极材料为(普鲁士白)和(嵌钠硬碳)。下列说法中错误的是A．放电时，右边电极电势低B．放电时，电路中每转移电子，负极质量增加C．充电时，阳极的电极反应式可表示为：D．比能量：锂离子电池高于钠离子电池8．在微生物作用下电解有机废水含，可获得清洁能源，其原理如图所示，下列有关说法不正确的是A．电极极为负极B．与电源极相连的惰性电极上发生的反应为：C．通电后，通过质子交换膜向右移动。若导线中转移电子，左侧溶液质量减轻D．通电后，若有生成，则转移电子9．采用惰性电极，以水和氧气为原料电解制备H2O2的装置如下图所示。下列说法不正确的是(不考虑H2O2的弱酸性)：A．电极b连接电源正极B．质子交换膜中氢离子移动方向为从右向左C．电解一段时间后，右室pH不变D．电解一段时间后，右室生成的O2与左室消耗的O2量相等10．乙醛酸（HOOCCHO）是有机合成的重要中间体.工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图所示。该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。下列说法正确的是A．M极与直流电源的负极相连B．若有通过质子交换膜并完全参与反应，则该装置中生成的乙醛酸为1molC．N电极上的电极反应式：D．乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸的化学方程式：11．近日，复旦大学研究团队成功研发双离子钠电池，实现秒充80％、极低温70℃使用。其电池结构如图所示。该电池的负极材料为人造石墨(AG)，正极材料为聚三苯胺(PTPAn)。在充、放电过程中，溶剂复合物(Slovent)在人造石墨电极嵌入和脱嵌，同时阴离子()在聚三苯胺电极嵌入和脱嵌。下列说法正确的是A．电池充电时，B．电池放电时，阴阳离子同时参与电极反应，有利于提高电池工作效率C．电池充电时，聚三苯胺为阴极，溶剂复合物得电子后嵌入阴极D．由于未使用稀缺锂元素，量产后的钠离子电池生产成本一定比锂离子电池的高12．2023年星恒电源发布“超钠”开启钠电在电动车上产业化元年。该“超钠”二次电池的工作原理是。下列说法错误的是A．钠离子电池能量密度(单位质量电池所放出的能量)小于锂离子电池B．放电时，负极的电极反应式为C．充电时，由a极向b极迁移D．用该电池为铅酸蓄电池充电，当b极材料减轻时，铅酸蓄电池耗水13．水系锌锰二次电池放电时存在电极MnO2剥落现象，造成电池容量衰减。研究发现，加入少量KI固体能很大程度恢复“损失”的容量，原理如图。已知PBS膜只允许Zn2+通过。下列说法不正确的是A．PBS膜的优点是能有效抑制电池的自放电B．放电时的总反应：Zn+MnO2+4H+=Zn2++Mn2++2H2OC．充电时，电路中每通过2mole，阳极区溶液减少87gD．放电时，0.6molI参加反应，理论上负极减少13g14．利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是A．b电极为电池正极B．电池工作时，海水中的Na+向a电极移动C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性D．每消耗27gAl，就有22.4L的溶解氧(已换算标准状况)参与反应二、非选择题15．新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组以甲烷燃料电池(装置甲)为电源，模拟氯碱工业生产原理，装置如图所示。请回答以下问题：(1)B、D的电极名称分别是、。(2)C极可以选用的材料是_______(填标号)。A．铁棒 B．银棒 C．石墨棒 D．铜棒(3)观察到C极和D极的不同现象是。(4)气体b应为(填“CH4”或“O2”)，A极发生的电极反应为。(5)装置甲、乙中的电解质溶液足量，当电路中通过0.2mol电子时，理论上得到的气体在标准状况下的体积为；此时气体a、b的总物质的量与气体c、d的总物质的量之比为。16．铝作为一种应用广泛的金属，在电化学领域发挥着举足轻重的作用。回答下列问题：(1)某同学根据氧化还原反应设计如图所示的原电池：A溶液溶质的化学式为；电极Y材料的化学式为；盐桥中的阴离子向(填化学式)溶液中移动。(2)新型电池中的铝电池类型较多。①LiAl/FeS是一种二次电池，可用于车载电源，其电池总反应为，充电时锂电极连接电源的极，充电时阳极的电极反应式为。②Al—空气燃料电池可用作电动汽车的电源，该电池多使用NaOH溶液为电解液。电池工作过程中，电路中通过3mol电子时，电解质溶液质量的变化为。③A1AgO(氧化高银)电池可用作水下动力电源。该电池反应的化学方程式为，当电极上析出2.16gAg时，铝电极质量减少g。17．I.如图所示，某研究性学习小组利用燃烧原理设计一个肼(N2H4)─空气燃料电池(如图甲，已知肼反应生成N2)并探究某些工业原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答相关问题：(1)甲装置中通入的一极为正极；乙装置中电解一段时间后溶液呈性，此时若将乙池中石墨(C)电极换成Mg电极，电极反应变为：。II.下图是甲醇燃料电池工作的示意图，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同。(2)写出甲池的负极电极反应式：。(3)乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为。(4)丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图，则图中②线表示的是离子的变化；反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要mL5.0mol/LNaOH溶液。18．铅蓄电池是典型的可充电电池，电池总反应式为：Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO2PbSO4＋2H2O。请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：(1)放电时，正极的电极反应式是。电解液中H2SO4的浓度将变，当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加g。(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成。B电极上生成，充电完成后，重新放电，A电极为。参考答案：1．C【分析】由锂离子的移动方向可知，锂电极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为Li—e—=Li+，辅助电极为正极，锂离子作用下硝酸根离子在催化剂表面得到电子发生还原反应生成亚硝酸根离子和氧化锂，电极反应式为。【详解】A．由分析可知，锂电极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，故A错误；B．由分析可知，锂电极为原电池的负极，辅助电极为正极，则电子由锂电极流向辅助电极，故B错误；C．由分析可知，辅助电极为正极，锂离子作用下硝酸根离子在催化剂表面得到电子发生还原反应生成亚硝酸根离子和氧化锂，电极反应式为，故C正确；D．由分析可知，锂电极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，则放电时，锂电极质量减小，故D错误；故选C。2．A【分析】以离子液体为电解质的铝一磷酸铁锂二次电池放电时铝为负极，失电子发生氧化反应，根据图像可知转化为，负极电极反应式为：，磷酸铁锂为正极，铁元素被还原，电极反应式为：；则充电时，铝电极为阴极，磷酸铁锂为阳极，据此分析；【详解】A．充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为：，A正确；B．放电时，磷酸铁为正极，铁元素被还原，B错误；C．放电时，铝为负极，其电极反应式为，C错误；D．电子不下水，不能经过溶液，D错误；故选A。3．B【分析】a极上加入了呼吸细菌，工作时可将工业废水中的有机污染物转化为CO2，则a极为负极，发生氧化反应，则M为阴离子交换膜，经过M膜的离子为Cl和，b极为正极，发生还原反应，N为阳离子交换膜，经过N膜的离子为Na+和Ca2+；【详解】A．根据电极转化关系可知，a极为负极、b极为正极，因此工作时，a极发生氧化反应，电流从b极流向a极，A错误；B．若有机物的分子式为C6H6O，则a极失电子生成CO2，电极反应式为，B正确；C．若b极上消耗标准状况下11.2LO2，则外电路中通过2mole，此时通过阳离子交换膜的电荷数为2mol，M为阴离子交换膜，经过M膜的离子为Cl和，其所带电荷数不同，故此离子数目无法确定，C错误；D．阴离子向a极迁移，阳离子向b极迁移，因此N为阳离子交换膜，M为阴离子交换膜，D错误；答案选B。4．B【分析】由图可知，该装置为电解池，发生的反应为：阳极：8Cl8e=4Cl2↑阴极：CO2+8H++8e−=CH4+2H2O，【详解】A．Na+和H+经阳离子交换膜进入阴极，A项正确；B．温度超过一定范围，阴极上的生物失去活性，B项错误；C．阴极上发生反应：CO2+8H++8e−=CH4+2H2O，C项正确；D．该工艺可捕集CO2获得生物甲烷，并可得到副产品氯气，D项正确；故答案选B。5．B【分析】由题干图示信息可知，电池工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴，故Fe2O3电极为负极，电极反应为：+2OH2e=+H2O，GDE电极为正极，电极反应为：2H++O2+2e=H2O2，电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极，故双极膜中靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜，OH通过阴离子交换膜移向负极室，H+通过阳离子交换膜进入正极室，据此分析解题。【详解】A．由分析可知，双极膜中靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜，A正确；B．已知左室发生反应为：SO2+2OH=+H2O，+2OH2e=+H2O，根据电荷守恒可知，每消耗4molOH转移2mol电子，则有2molOH进入左室，即左室溶液中OH浓度减小，故pH逐渐减小，B错误；C．由分析可知，GDE电极为正极，发生还原反应，其电极反应为O2+2H++2e=H2O2，C正确；D．原电池能够加快反应速率，空穴和电子的产生促使形成原电池反应，故可驱动了脱硫与H2O2制备反应的发生，D正确；故答案为：B。6．B【分析】微生物燃料电池工作时，电极N上转化为，电极反应式为，发生氧化反应，电极N为负极；电极M上转化，为，电极反应式为，发生还原反应，电极M为正极；“波浪形”离子交换膜为质子交换膜，通过质子交换膜移向电极M，由此解答。【详解】A．微生物燃料电池工作时负极放出，故电解质溶液不能为弱碱性，应为弱酸性，A错误；B．增大两电极微生物的数量可使两电极放电速率更快，“波浪形”离子交换膜具有更大的膜面积，有利于通过，降低电池内阻，可增大电池放电速率，B正确；C．当转移时，电极M所在的正极区消耗，但通过离子交换朠的只有，因此电极所在的溶液中减小，溶液的不断增大，C错误；D．粗铜电解精炼时，粗铜为阳极、纯铜为阴极，若a为粗铜，则b为纯铜，b应与负极N相连，D错误；故选B。7．B【分析】根据图示，放电时中的钠失去电子生成，因此为负极，左电极为原电池的正极，正极电势高于负极。充电时左电极为阳极，发生氧化反应；右电极为阴极，发生还原反应，据此答题。【详解】A．放电时，左边电极为正极，电极电势高，A正确；B．放电时，负极的电极反应式：，电路中每转移1mol电子，负极质量减少23g，B错误；C．充电时，阳极的电极反应式可表示为：，C正确；D．比能量就是参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，Li、Na原子正常状态下反应时均为失去1个电子，但Li的相对原子质量小于Na的，故锂离子电池的比能量高于钠离子电池，D正确；答案选B。8．C【分析】电解有机废水含，在阴极上氢离子得电子生成氢气，即，在阳极上失电子生成二氧化碳，即，根据电极反应式结合电子守恒进行计算。【详解】A．连接电极的电极上生成氢气，说明该电极上氢离子得电子，则为电解池阴极，电解池阴极连接原电池负极，所以电极极为负极，故A正确；B．与电源极相连的惰性电极为阳极，阳极上乙酸失电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为，故B正确；C．通电后，右侧放电生成氢气，所以通过质子交换膜向右移动。若导线中转移电子，，逸出二氧化碳，向右迁移的为，所以左侧溶液质量减轻为，故C错误；D．右侧电极反应式为，根据氢气和转移电子之间的关系式知，若有生成，则转移电子，故D正确；答案选C。9．D【分析】由图可知，a极氧气得到电子发生还原反应生成过氧化氢：，为阴极；b极水失去电子发生氧化反应生成氧气：，为阳极；【详解】A．由分析可知，b为阳极，则电极b连接电源正极，A正确；B．电解池中阳离子向阴极迁移，则质子交换膜中氢离子移动方向为从右向左，B正确；C．由分析可知，总反应为水和氧气电解制备H2O2：，则电解一段时间后，右室pH不变，C正确；

D．由分析可知，a极反应：；b极反应：，则电解一段时间后，右室生成的O2与左室消耗的O2量不相等，D错误；故选D。10．D【分析】根据图中质子的移动方向可知，M电极是阳极，M电极上Cl失电子生成Cl2，生成的Cl2氧化OHCCHO为HOOCCHO，阳极反应式为Cl2e=Cl2↑，M电极生成的Cl2氧化OHCCHO生成OHCCOOH的反应为Cl2+OHCCHO+H2O═HOOCCHO+2HCl，N电极为阴极，N极上HOOCCOOH得电子生成HOOCCHO，阴极反应式为HOOCCOOH+2e+2H+═HOOCCHO+H2O，据此分析解答。【详解】A．由分析可知，M极为阳极，故与直流电源的正极相连，A错误；B．由分析可知，阳极反应式为Cl2e=Cl2↑，M电极生成的Cl2氧化OHCCHO生成OHCCOOH的反应为Cl2+OHCCHO+H2O═HOOCCHO+2HCl，阴极反应式为HOOCCOOH+2e+2H+═HOOCCHO+H2O，根据电子守恒可知，若有通过质子交换膜并完全参与反应，则该装置中生成的乙醛酸为2mol，B错误；C．由分析可知，N电极为阴极，发生还原反应，则N电极上的电极反应式：，C错误；D．由分析可知，乙二醛与M电极的产物即Cl2反应生成乙醛酸的化学方程式：，D正确；故答案为：D。11．B【分析】放电时，负极材料为人造石墨(AG)，正极材料为聚三苯胺(PTPAn)，放电过程中，溶剂复合物(Slovent)在人造石墨电极脱嵌，阴离子()在聚三苯胺电极脱嵌；充电时溶剂复合物(Slovent)嵌入人造石墨电极，阴离子()嵌入聚三苯胺电极，据此分析解答。【详解】A．双离子钠电池中，人造石墨为电池负极材料，充电时溶剂复合物获得电子嵌入人造石墨电极，A错误；B．双离子钠电池中，阴阳离子同时参与电极反应，使得电池能量密度更大，使用效率更高，B正确；C．电池充电时，聚三苯胺为阳极，阴离子在聚三苯胺电极嵌入，溶剂复合物在阴极得电子后嵌入，C错误；D．由于锂比较稀缺，量产后钠离子电池成本比锂离子电池成本可能更低，D错误；故选：B。12．D【分析】由总反应结合图可知，放电是a极发生还原反应为正极、b极发生氧化反应为负极；【详解】A．能量密度为单位质量电池所能释放的能量，钠离子密度大于锂离子，钠离子电池能量密度小于锂离子电池，A正确；B．放电时负极失去电子发生氧化反应，电极反应式为：，B正确；C．充电时为电解池装置，则a为阳极，b为阴极，阳离子移向阴极，C正确；D．铅酸蓄电池反应原理为，充电时每转移，消耗，b极减轻，有脱嵌，转移，铅酸蓄电池耗水0.1mol，为，D错误；故选D。13．C【分析】Zn电极为负极，发生氧化反应：Zn2e=Zn2+，MnO2为正极，发生还原反应：MnO2+2e+4H+=Mn2++2H2O，加入KI后，发生反应：MnO2+3I+4H+=Mn2+++2H2O，+2e=3I，据此回答。【详解】A．PBS膜只允许Zn2+通过，能够防止脱落的二氧化锰与锌接触构成微电池，减少锌的损耗，能有效抑制电池的自放电，A正确；B．Zn电极为负极，发生氧化反应：Zn2e=Zn2+，MnO2为正极，发生还原反应：MnO2+2e+4H+=Mn2++2H2O，放电时的总反应为MnO2+Zn+4H+=Zn2++Mn2++2H2O，B正确；C．充电时阳极电极反应式为：3I2e=、Mn2++2H2O2e=MnO2+4H+，电路中每通过2mol，阳极区溶液减少的质量小于1molMnO2的质量，即小于87g，C错误；D．加入KI后，I与剥落的MnO2反应生成的，发生反应为：MnO2+3I+4H+=Mn2+++2H2O、+2e=3I，如有0.6molI参加反应，需得到电子0.4mol，理论上负极Zn减少0.2mol，质量为13g，D正确；故选C。14．A【分析】利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，a极是铝，作负极，b极是石墨，作正极。【详解】A．由分析可知，b极是电池的正极，A正确；B．该装置是原电池，电池工作时钠离子向正极移动，应该向b极移动，B错误；C．电池工作时，a极是负极，电极反应式为：，铝离子水解会显酸性，所以紧邻a电极区域的海水呈酸性，C错误；D．每消耗27gAl，消耗铝的物质的量为1mol，转移电子3mol，正极电极反应式为，此时正极消耗氧气的物质的量小于1mol，所以标准状况下参与反应的氧气体积小于22.4L，D错误；故选A。15．(1)正极阴极(2)C(3)C极产生的气体为黄绿色，D极产生的气体为无色；C极附近溶液不变色，D极附近溶液变红(4)O2(5)2.24L3:8【分析】根据电子的流向可知A为负极，B为正极，则D为阴极，C为阳极，电解饱和食盐水时，D极产生氢气和氢氧化钠，D电极附近溶液变红，d为H2，C电极产生Cl2；【详解】（1）根据分析可知B为正极，则D为阴极；（2）C为阳极，应选择惰性电极，故应选石墨电极，其余选项为活性阳极，故答案为C；（3）根据分析可知C电极产生Cl2，应该观察到C极产生的气体为黄绿色，D极产生氢气和氢氧化钠，D极产生的气体为无色；C极附近溶液不变色，D极附近溶液变红；（4）甲装置为燃料电池，则A为负极，通入的气体为甲烷，B为正极，正极上通O2，负极上CH4发生失去电子的氧化反应生成CO32，电极反应为；（5）C为阳极，收集的气体为氯气，电极反应为2Cl2e=Cl2；当电路中通过0.2mol电子时，理论上得到的Cl2的物质的量为0.1mol，在标准状况下的体积为2.24L；当电路中通过0.2mol电子时，消耗O20.05mol，根据电极反应式可知消耗CH4的物质的量0.025mol，Cl2的物质的量为0.1mol，产生H2的物质的量为0.1mol，此时气体a、b的总物质的量与气体c、d的总物质的量之比为(0.05+0.025)：(0.1+0.1)=3:8；16．(1)(等)Al(2)负51g0.36【分析】由总方程式可知，铝失去电子，发生氧化反应，作负极，即Y电极为负极，在A溶液中应该是铜离子得到电子，发生还原反应，即X电极为正极，以此解题。【详解】（1）根据总反应可知，X电极为铜离子得到电子生成单质铜，故A溶液的溶质应该是易溶于水的铜盐，如：(等)；在总反应中，铝失去电子，发生氧化反应，故电极Y材料的化学式为Al；原电池中阴离子向负极移动，即盐桥中的阴离子向Al2(SO4)3溶液中移动，故答案为：；（2）①放电时，锂失去电子，发生氧化反应，作负极，则充电时，应该接外接电源的负极；由总方程式可知，充电时铁失去电子结合硫离子生成硫化亚铁，则电极反应式为：；②Al−空气电池的总反应为：，由该方程式可知，转移12mol电子，溶液质量增加4mol铝的质量和3mol氧气的质量，则电路中通过3mol电子时，电解质溶液质量增加51g；③该电池的正极反应为AgO+2e−+H2O=Ag+2OH−，AgO中Ag的化合价为+2，当电极上析出2.16gAg(即0.02mol)时，由方程式可知，此时溶解的铝的物质的量=。17．(1)空气碱Mg2e+2OH=Mg(OH)2(2)CH3OH6e