2024-2025学年课时作业人教版化学选择性必修1第四章综合检测

第四章综合检测(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48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2．为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是()A．在精密机床的铁床上安装铜螺钉B．在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中C．在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里D．在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极3．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他电极均为Cu，则()A.电流方向：电极Ⅳ→Ⓐ→电极ⅠB．电极Ⅰ发生还原反应C．电极Ⅱ逐渐溶解D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－=Cu4．如图所示，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是()A．X极是电源负极，Y极是电源正极B．a极上的电极反应是2Cl－－2e－=Cl2↑C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大D．b极上产生2.24L(标准状况下)气体时，Pt极上有6.4gCu析出5．如图是H2－N2O固体氧化物燃料电池装置原理图，已知：“YSZ”为钇稳定的氧化物，在高温(800～1000℃)下具有离子导电性；“LSM”为掺杂锶的亚锰酸镧。该装置工作时，下列说法不正确的是()A．X为H2，Y为N2OB．O2－从电势高的电极移向电势低的电极C．H2所在电极发生的反应为H2＋2OH－－2e－=2H2OD．正极反应为N2O＋2e－=N2＋O2－6．如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2=N2＋2H2O。下列说法正确的是()A.甲池中负极上的电极反应式为N2H4－4e－=N2＋4H＋B．乙池中石墨电极上发生的反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小D．甲池中每消耗0.1molN2H4，乙池电极上则会析出6.4g固体7．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图。下列有关该电池的说法正确的是()A．反应CH4＋H2Oeq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))3H2＋CO，每消耗1molCH4转移12mol电子B．电极A上H2参与的电极反应为：H2＋2OH－－2e－=2H2OC．电池工作时，COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))向电极B移动D．电极B上发生的电极反应为：O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))8．下列实验装置，其中按要求设计正确的是()A．电解饱和食盐水并验证产物B．铜锌原电池电流方向如箭头所示C.在钥匙上电镀银D.电解精炼铜9.用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，实验装置如图甲。电解过程中的实验数据如图乙，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。则下列说法正确的是()A．电解过程中，b电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生B．a电极上发生的反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－和2H2O－4e－=4H＋＋O2↑C.从P到Q收集到的混合气体的平均摩尔质量为24g·mol－1D．曲线0～P段表示O2的体积变化，曲线P～Q段表示H2和O2混合气体的体积变化10．科技工作者利用催化剂和电化学原理还原CO2，使其转化为可被利用的燃料。如图所示装置就可以将CO2转化为燃料CO。下列有关判断正确的是()A.该装置的电化学原理为电解原理，M电极发生氧化反应B．该装置工作时，N电极的电极反应为CO2＋2H＋＋2e－=CO＋H2OC．质子由N电极区通过质子交换膜移向M电极区D．外电路中流过10mol电子，理论上可收集70g燃料11．如下图是采用新能源储能器件将CO2转化为固体产物，实现CO2的固定和储能灵活应用的装置。储能器件使用Li­CO2电池，组成为钌电极/CO2饱和的LiClO4­DMSO电解液/锂片。下列说法不正确的是()A.Li­CO2电池的电解液由LiClO4和DMSO溶于水得到B．CO2的固定中，每转移8mole－，生成6mol气体C．过程Ⅱ中化学能转化为电能D．过程Ⅰ的反应为2Li2CO3＋C－4e－=4Li＋＋3CO2↑12．500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(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2mol电子C．电解得到铜的物质的量为0.5molD．电解后溶液中c(H＋)为2mol·L－1二、非选择题(本题包括4小题，共52分)13．(12分)将洁净的金属片Fe、Zn、A、B分别与Cu用导线连接浸在合适的电解质溶液里。实验并记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下表所示。金属电子流动方向电压/VFeFe→Cu＋0.78ZnZn→Cu＋1.10ACu→A－0.15BB→Cu＋0.3根据表中实验记录，回答下列问题：(1)构成两电极的金属活动性相差越大，电压表的读数越________(填“大”或“小”)。(2)Zn、A、B三种金属活动性由强到弱的顺序是____________________。(3)Cu与A构成的原电池中，________为负极，此电极反应为________________________________________________________________________。(4)A、B形成合金，露置在潮湿空气中，________先被腐蚀。14．(12分)如图装置所示，C、D、E、F、X、Y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极附近呈红色。请回答：(1)B极是电源的________极，一段时间后，甲中溶液颜色________，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明氢氧化铁胶体粒子带________电荷(填“正”或“负”)，在电场作用下向________极移动(填“X”或“Y”)。(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应该是________(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是________(填化学式)溶液。当乙中的溶液的pH是13时(此时乙中溶液的体积为500mL)，丙中镀件上析出银的质量为________，甲中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生总反应的离子方程式为________________________________________________________________________。15．(12分)一氧化氮－空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能，实现了制硝酸、发电，环保三位一体的结合。如图所示，某同学设计用该电池探究将雾霾中的SO2、NO转移为(NH4)2SO4的原理和粗铜的精炼原理。(1)燃料电池放电过程中负极的电极反应式为________________________________________________________________________。(2)乙装置中物质A是________(填化学式)，理由是________________________；电解过程中阳极附近pH________(填“增大”“减小”或“不变”)，阴极的电极反应式是________________________________________________________________________。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，CuSO4溶液的浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)若在标准状况下，甲装置有22.4LO2参加反应，则乙装置中转化SO2和NO的物质的量共有________mol；丙装置中阴极析出铜的质量为________g。16．(16分)某化学兴趣小组的同学用如下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合K时，观察到电流表的指针发生了偏移。请回答下列问题：(1)甲装置的名称是____________；乙装置的名称是__________；Zn为________极；Pt为________极。(2)写出电极反应：Cu极：____________；石墨棒极：____________。(3)当甲中产生0.1mol气体时，乙中析出铜的质量应为________；乙中产生的气体在标准状况下的体积应为________。(4)若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，闭合K一段时间后，乙中溶液的颜色________(填“变深”“变浅”或“无变化”)。(5)若乙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，闭合K一段时间后，甲中溶液的pH将__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；乙中溶液的pH将________。(6)若乙中电极不变，将其溶液换成饱和Na2SO4溶液，闭合K一段时间，当阴极上有amol气体生成时，同时有wgNa2SO4·10H2O析出，假设温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数应为____________(用含w、a的表达式表示，不必化简)。第四章综合检测1．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；在铁钉表面电镀铜，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。答案：D2．解析：A、B中形成的原电池，铁都是作负极，加速钢铁腐蚀，A、B错误；锌比铁活泼，铁作正极，起到防护作用，C正确；铸铁管上接直流电源的正极，铸铁管作阳极，加速腐蚀，D错误。答案：C3．解析：Al的活泼性强于Cu，故电极Ⅰ为原电池的负极，电极Ⅱ为原电池的正极，电极Ⅲ与原电池的正极相连，为电解池的阳极，电极Ⅳ为电解池的阴极。电流方向：电源正极(Ⅱ)→电解池的阳极(Ⅲ)，电解池的阴极(Ⅳ)→原电池的负极(Ⅰ)，A项正确；B项，电极Ⅰ为原电池的负极，发生氧化反应，B项错误；C项，电极Ⅱ为原电池的正极，正极反应为Cu2＋＋2e－=Cu，C项错误；D项，电极Ⅲ为阳极，其电极材料是Cu，电极反应为Cu－2e－=Cu2＋，D项错误。答案：A4．解析：b极附近溶液显红色，所以b极上的电极反应为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，a极上的电极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，则Y为电源负极，X为电源正极，Pt为阳极，Cu为阴极，a为阳极，b为阴极，A项错误，B项正确；2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐变小，C项错误；Pt极上发生氧化反应，不会有Cu析出，D项错误。答案：B5．解析：根据该电池的反应物为H2和N2O，生成物为H2O和N2可知，X为H2，Y为N2O，A项正确；电池工作时，阴离子从正极移向负极，即从电势高的电极移向电势低的电极，B项正确；该电池的电解质为固体氧化物，电极反应不涉及OH－，由题图可知H2所在电极发生的反应为H2＋O2－－2e－=H2O，C项错误；正极N2O得电子，被还原为N2，故正极反应为N2O＋2e－=N2＋O2－，D项正确。答案：C6．解析：由图知甲池是燃料电池，乙池是电解池，甲池的电解质溶液是氢氧化钾溶液，则负极不可能生成H＋，电极反应式应为N2H4－4e－＋4OH－=N2＋4H2O，A错误；乙池的石墨极是阳极，发生氧化反应，B正确；甲池总反应中生成了水，则KOH溶液浓度变小，pH减小，乙池生成Cu、O2和H2SO4，溶液pH减小，C错误；根据各个电极流过的电量相等知，N2H4～2Cu，甲池消耗0.1molN2H4，乙池电极上则会析出12.8g铜，D错误。答案：B7．解析：A项，由化合价变化知每消耗1molCH4转移6mol电子；B项，电极A为负极，发生的电极反应为H2－2e－＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))=H2O＋CO2；C项，电池工作时，COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))向电极A移动；D项，电极B是正极，电极反应为O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))。答案：D8．解析：该电解池中，阳极上Fe失电子而不是Cl－失电子，所以阳极上得不到氯气，则淀粉­KI溶液不会变蓝，A项错误；含有盐桥的铜锌原电池中，Zn作负极，Cu作正极，电流由正极流向负极，符合原电池设计要求，B项正确；该电镀池中电解质溶液应是AgNO3溶液，C项错误；电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，且电解质溶液中必须含有铜离子，D项错误。答案：B9．解析：电路中电子流动方向与电流方向相反，由图甲可知，b为阳极，a为阴极，用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，首先发生2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Cu2＋消耗完全后，发生2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑。b为阳极，溶液中的氢氧根离子放电，则不会有红色物质析出，A错误；a为阴极，先发生Cu2＋＋2e－=Cu，后发生2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，B错误；由图乙可知，当转移0.2mole－时，Cu2＋消耗完全，P到Q收集到的混合气体为氢气和氧气，转移0.2mole－时生成0.1molH2、0.05molO2，则混合气体的平均摩尔质量为eq\f(0.1mol×2g·mol－1＋0.05mol×32g·mol－1,0.1mol＋0.05mol)＝12g·mol－1，C错误；由上述分析可知，曲线0～P段表示O2的体积变化，曲线P～Q段表示H2和O2混合气体的体积变化，D正确。答案：D10．解析：该电化学装置为原电池装置，A项错误；M电极为负极，N电极为正极，CO2得电子，被还原为CO，故电极反应为CO2＋2H＋＋2e－=CO＋H2O，B项正确；原电池工作时，阳离子从负极移向正极，即质子从M电极区移向N电极区，C项错误；对比两个电极的反应物与生成物可知，外电路中通过2mol电子，生成1molCO，故外电路中通过10mol电子，理论上可生成5molCO，即140gCO，D项错误。答案：B11．解析：金属锂能够与水反应，电解液不能由LiClO4和DMSO溶于水得到，A错误；根据CO2固定反应2Li2CO3=4Li＋＋2CO2↑＋O2↑＋4e－可知，每转移4mole－，生成2molCO2和1molO2，现转移8mole－，生成6mol气体，B正确；由题图可知，过程Ⅱ为放电过程，化学能转化为电能，C正确；由题图可知，过程Ⅰ和过程Ⅱ为可逆过程，过程Ⅰ为充电过程，可表示为2Li2CO3＋C－4e－=4Li＋＋3CO2↑，D正确。答案：A12．解析：电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，得O222.4L(标准状况)，则转移电子数为4mol，阴极：先发生：Cu2＋＋2e－=Cu，后发生：2H＋＋2e－=H2↑，得H21mol，则后式转移电子数为2mol，前式转移电子数为(4－2)mol＝2mol，故n(Cu2＋)＝1mol，n[Cu(NO3)2]＝1mol。总共n(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))＝0.5L×6mol·L－1＝3mol，故n(KNO3)＝3mol－n(Cu2＋)×2＝1mol。c(K＋)＝eq\f(1mol,0.5L)＝2mol·L－1，A项正确；转移电子数为4mol，B项错误；n(Cu)＝1mol，C项错误；水溶液中n(H＋)＝n(OH－)＝4mol，有2molH＋电解放电，则剩余c(H＋)＝eq\f(（4－2）mol,0.5L)＝4mol·L－1，D项错误。答案：A13．解析：(1)由表中1，2行数据可知，金属活动性差异越大，电压越大。(2)Zn→Cu中电压为＋1.10，此时金属性Zn>Cu，Cu→A中电压为负值，则Cu为负极，A为正极，金属性Cu>A，同理知B>Cu，三种金属的活动性由强到弱的顺序为Zn>B>A。(3)Cu与A构成的原电池中，Cu失电子为负极，此电极的电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋。(4)B比A活泼，则B先被腐蚀。答案：(1)大(2)Zn>B>A(3)CuCu－2e－=Cu2＋(4)B14．解析：将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F极附近溶液显碱性，可知氢离子在该电极放电，所以F极是阴极，B为电源负极、A为电源正级，可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极。(1)由上述分析可知，B极是电源的负极；C、D电极发生的电极反应分别为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋、Cu2＋＋2e－=Cu，Cu2＋浓度逐渐减小，故甲中溶液颜色逐渐变浅；Y极是阴极，该电极附近颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶体粒子向该电极移动，异种电荷相互吸引，所以氢氧化铁胶体粒子带正电荷。(2)C、D、E、F电极发生的电极反应分别为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋、Cu2＋＋2e－=Cu、2Cl－－2e－=Cl2↑、2H＋＋2e－=H2↑，当各电极转移电子的物质的量均为1mol时，生成单质的物质的量分别为0.25mol、0.5mol、0.5mol、0.5mol，所以单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2。(3)电镀装置中，镀层金属必须作阳极，镀件作阴极，所以H应该是镀件，电镀液含有镀层金属阳离子，故电渡液为AgNO3溶液；当乙中溶液的pH为13，即c(OH－)＝0.1mol·L－1时(此时乙中溶液的体积为500mL)，根据电极反应2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，则放电的氢离子的物质的量为0.1mol·L－1×0.5L＝0.05mol，即转移电子的物质的量为0.05mol，H极的电极反应式为Ag＋＋e－=Ag，则可知此时丙中镀件上析出银的质量为108g·mol－1×0.05mol＝5.4g；由甲中C、D两极的电极反应式2H2O－4e－=O2↑＋4H＋、Cu2＋＋2e－=Cu可知，电解过程中溶液中氢离子浓度增大，则甲中溶液的pH变小。(4)若将C电极换为铁，则阳极铁失电子，阴极铜离子得电子，电解池总反应式为Fe＋Cu2＋eq\o(=,\s\up7(通电))Cu＋Fe2＋。答案：(1)负逐渐变浅正Y(2)1∶2∶2∶2(3)镀件AgNO35.4g变小(4)Fe＋Cu2＋eq\o(=,\s\up7(通电))Cu＋Fe2＋15．解析：(1)燃料电池放电过程中负极是NO失电子发生氧化反应，电极反应式为NO－3e－＋2H2O=NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋4H＋。(2)根据5SO2＋2NO＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))(NH4)2SO4＋4H2SO4，产物中除有(NH4)2SO4外还有H2SO4，或阳极的电极反应式为SO2－2e－＋2H2O=SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H＋，故A为H2SO4。电解过程中阳极附近生成H＋，溶液pH减小，电解池阴极的电极反应式为NO＋5e－＋6H＋=NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋H2O。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，阳极上不仅有铜失电子进入溶液，阴极上只析出铜离子，根据转移电子数相等知，阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜，所以丙装置中反应一段时间，CuSO4溶液浓度将减小。(4)若在标准状况下，甲装置有22.4LO2参加反应，反应的O2物质的量＝eq\f(22.4L,22.4L·mol－1)＝1mol，根据电极反应和电子守恒得到O2＋4H＋＋4e－=2H2O，SO2－2e－＋2H2O=SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H＋，NO＋5e－＋6H＋=NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋H2O，1molO2反应电子转移总数为4mol，则乙装置中转化SO2和NO的物质的量共为2mol＋