第四章 化学反应与电能 章末单元测试题 2022-2023学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章化学反应与电能章末单元测试题榆次一中李金虎一、选择题（本题共有15小题，每小题3分，共45分，每小题只有一个正确选项）1．下列过程需要通电后才可以发生或进行的是()①电离②电泳③电解④电镀⑤电化学腐蚀A．①②B．②③④C．②③④⑤D．全部2．下列叙述中，正确的是()①电解池是将化学能转变成电能的装置②原电池是将电能转变成化学能的装置③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现⑤电镀过程相当于金属的“迁移”，可视为物理变化A．①②③④ B．③④C．③④⑤ D．④3．某同学为了使反应2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑能进行，设计了如下所示的四个实验方案，你认为可行的方案是()4．某电化学装置如图所示，a、b分别接直流电源两极。下列说法正确的是()A．溶液中电子从B极移向A极B．若B为粗铜，A为精铜，则溶液中c(Cu2＋)保持不变C．若A、B均为石墨电极，则通电一段时间后，溶液pH增大D．若B为粗铜，A为精铜，则A、B两极转移的电子数相等5．下列有关金属腐蚀的说法错误的是 ()图a图b图c图dA．图a中，插入海水中的生铁棒，越靠近海水与空气交接处腐蚀越严重B．图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减慢C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D．图d中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁输水管的腐蚀，镁块相当于原电池的负极6．载人空间站的生态系统中，要求分离人呼出的二氧化碳，同时需要提供氧气。某电化学装置利用太阳能转化的电能可以实现上述要求，同时还有燃料一氧化碳生成，该电化学装置中得电子的电极发生的反应是2CO2＋4e－＋2H2O=2CO＋4OH－。下列判断错误的是()A．上述电化学装置相当于电解池B．上述装置进行的总反应式为2CO2=2CO＋O2C．反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性增强D．失电子的电极发生的反应是4OH－－4e－=2H2O＋O2↑7．如图所示，甲池的总反应为N2H4+O2=N2+2H2O，下列关于该电池工作时的说法正确的是()A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成B．甲池中负极反应为N2H4-4e-=N2+4H+C．甲池和乙池中的溶液的pH均减小D．当甲池中消耗0.1molN2H4时，乙池中理论上最多产生6.4g固体8．一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是()A．Pd电极b为阴极B．阴极的反应式为N2＋6H＋＋6e－=2NH3C．H＋由阳极向阴极迁移D．陶瓷可以隔离N2和H29．十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是()A．该电池放电时质子从Pt2电极经过内电路流到Pt1电极B．Pt1电极附近发生的反应为SO2＋2H2O－2e－=H2SO4＋2H＋C．Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－＋2H2O=4OH－D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶110．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。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4mol电子B．电极A上H2参与的电极反应式为H2＋2OH－－2e－=2H2OC．电池工作时，COeq\o\al(2－,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(2－,3)11．采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法。如图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法中正确的是()A．Zn与电源的负极相连B．ZnC2O4在交换膜右侧生成C．电解的总反应为2CO2＋Zneq\o(=,\s\up7(电解))ZnC2O4D．通入11.2LCO2时，转移0.5mol电子12．用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示。下列说法中正确的是()A．燃料电池工作时，正极反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．a极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出C．a极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出D．a、b两极均是石墨时，在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等13．某原电池装置如图所示，盐桥中装有用饱和氯化钾溶液浸泡过的琼脂。下列叙述正确的是()A．原电池工作一段时间后，FeCl2溶液中c(Cl－)增大B．此电池工作原理与硅太阳能电池工作原理相同C．Fe为正极，石墨上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑D．该装置中的盐桥完全可用金属导线代替14．如图所示的装置中，在产生电流时，以下说法不正确的是()A．Fe是负极，C是正极B．负极反应式：Fe－3e－=Fe3＋C．内电路中阴离子移向FeCl2溶液D．电流由石墨电极流向Fe电极15．生物燃料电池是以有机物为燃料，直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池，其能量转化率高，是一种真正意义上的绿色电池，其工作原理如图所示。已知C1极的电极反应为C2H5OH＋3H2O－12e－=2CO2＋12H＋。下列说法中不正确的是()A．C1极为电池负极，C2极为电池正极B．C2极的电极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．该生物燃料电池的总反应方程式为C2H5OH＋3O2=2CO2＋3H2OD．电子由C2极经外电路流向C1极二、填空题（本题包括5个小题，共55分）16．(10分)如图所示装置，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。请回答下列问题：(1)B是电源的，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，在电场作用下向Y极移动。

(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成,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(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是溶液。电解一段时间后，常温下测得乙中溶液的pH是13(此时乙溶液体积为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，则甲中发生的总反应的离子方程式为。

17．(10分)钢铁工业是国家工业的基础。请回答下列钢铁腐蚀、防护过程中的有关问题：(1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式是。(2)下列装置可防止铁棒被腐蚀的是。(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，装置如图所示。①A电极对应的金属是(填元素名称)，B电极的电极反应是。②若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12g，则电镀时电路中通过的电子为mol。③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更易被腐蚀，简要说明原因。18．(10分)重铬酸钾又名红矾钾，是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料，采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)。制备装置如图所示(阳离子交换膜只允许阳离子透过)：制备原理：2CrOeq\o\al(2－,4)(黄色)＋2H＋=Cr2Oeq\o\al(2－,7)(橙色)＋H2O。(1)通电后阳极室产生的现象为_______________________________________________；其电极反应式是____________________________________________________________。(2)该制备过程总反应的离子方程式可表示为4CrOeq\o\al(2－,4)＋4H2O通电,2Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋4OH－＋2H2↑＋O2↑，若实验开始时在右室中加入38.8gK2CrO4，t分钟后测得右室中K与Cr的物质的量之比为3∶2，则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为________；此时电路中转移电子的物质的量为________。19．(12分)(1)用间接电化学法除去NO的过程，如图所示：已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，写出阴极的电极反应式：_____________。用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理：___________________________________。(2)目前已开发出电解法制取ClO2的新工艺。①用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图所示)，写出阳极产生ClO2的电极反应式：_________________________。②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL(标准状况)时，停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：________________________________________________________________________。20．(13分)知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是________________(填化学式)，U形管________(填“左”或“右”)边的溶液变红。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，可制备84消毒液的有效成分，则c为电源的________极；该发生器中反应的总离子反应式为_______________________________。(3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图3所示(其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过)。①燃料电池B中的电极反应式分别为负极：__________________________________________________________________，正极：___________________________________________________________________。②分析图3可知，氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为________________。1．答案：B解析：电解质溶于水即可发生电离，不需要通电；电化学腐蚀的实质是发生原电池反应，是化学能转变为电能的自发反应，也不需要通电。2．答案：B解析：①、②正好相反了，③、④正确，⑤中电镀是特殊形式的电解，仍然是化学变化。3．答案：C解析：只有电解装置，银做阳极，盐酸做电解质溶液可以实现。4．答案：D解析：电解质溶液通过离子移动导电，电解质溶液中没有电子移动，故A错误；若B为粗铜，A为精铜，电解质溶液是硫酸铜溶液，该装置为电解精炼铜装置，溶液中c(Cu2＋)略减小，故B错误；若A、B均为石墨电极，电解总反应式为2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，则通电一段时间后，溶液pH减小，故C错误；根据电子守恒，阴极、阳极转移电子数一定相等，若B为粗铜，A为精铜，则A、B两极转移的电子数相等，故D正确。5．答案：C解析：图a中，生铁棒中含有铁和碳，铁、碳和海水构成原电池，在海水与空气交接处氧气的浓度较大，铁最容易被腐蚀，A正确；图b中，开关由M改置于N时，合金作正极，锌作负极，所以合金的腐蚀速率减慢，B正确；图c中，接通开关时，Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢离子在铂丝上放电生成氢气，C错误；图d中，Fe、Mg构成原电池时，Mg的活泼性比Fe强,Mg作负极，可用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁输水管的腐蚀，D正确。6．答案：C解析：该电化学装置是利用电能转化为化学能，符合电解池原理，所以上述电化学装置相当于电解池，故A正确；该电池中，阴极电极反应式为2CO2＋4e－＋2H2O=2CO＋4OH－，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，得失电子相同条件下将两个电极反应式相加即得电池总反应式为2CO2=2CO＋O2，故B正确；阴极反应生成的OH－在阳极完全反应，电池总反应式为2CO2=2CO＋O2，所以反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性不变，故C错误；阳极上氢氧根离子失电子生成氧气供给呼吸，电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，故D正确。7．答案：C解析：甲池为原电池，乙池为电解池。通入N2H4的电极为负极，银电极为阴极，银电极上铜离子得电子生成铜单质，A错误；甲池中负极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，B错误；甲池中有水生成，导致溶液中KOH浓度降低，则溶液pH减小，乙池中水电离出的氢氧根离子放电，导致溶液pH减小，C正确;N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，甲池消耗0.1molN2H4时，转移0.4mol电子，Cu2++2e-=Cu，因此可产生0.2mol铜，即12.8g固体，D错误。8．答案：A解析：此装置为电解池，总反应是N2＋3H22NH3，Pd电极b上发生的反应是氢气失去电子，氢元素的化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N2＋6H＋＋6e－=2NH3，故B说法正确；H＋在阴极上与N2反应，则H＋由阳极移向阴极，故C说法正确；根据装置图，陶瓷可以隔离N2和H2，故D说法正确。9．答案：D解析：放电时为原电池，质子向正极移动，Pt1电极为负极，则该电池放电时质子从Pt1电极移向Pt2电极，A错误；Pt1电极为负极，发生氧化反应，SO2被氧化为硫酸，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，硫酸应当拆写成离子形式，B错误；酸性条件下，氧气得电子生成水，C错误；相同条件下，放电过程中：负极发生氧化反应：2SO2＋4H2O－4e－=2SOeq\o\al(2－,4)＋8H＋，正极发生还原反应：O2＋4e－＋4H＋=2H2O，根据转移电子数相等可知，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1，D正确。10．答案：D解析：A选项，CH4中C元素的化合价为－4价，CO中C元素的化合价为＋2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗1molCH4转移6mol电子，错误；B选项，熔融盐中没有OH－，因此OH－不能参与电极反应，错误；C选项，COeq\o\al(2－,3)应向负极移动，即向电极A移动，错误；D选项，电极B上O2得电子和CO2结合生成COeq\o\al(2－,3)，正确。11．答案：C解析：电解过程中Zn被氧化，作阳极，所以Zn与电源的正极相连，A错误；Zn2＋透过阳离子交换膜到达左侧与生成的C2Oeq\o\al(2－,4)形成ZnC2O4，B错误；没有给出气体所处的温度和压强，无法计算转移电子的物质的量，D错误。解析：由题意知，以盐酸作电解质溶液，Ag作阳极，设计成电解池可实现该反应。12．答案：C解析：酸性燃料电池工作时，正极反应：O2＋4H＋＋4e－=2H2O，A错误；a极是铁，b极是铜时，a极上铁发生氧化反应逐渐溶解，b极上Cu2＋发生还原反应有铜析出，B错误；a极是粗铜，b极是纯铜时，a极上发生氧化反应，粗铜溶解，b极上Cu2＋发生还原反应，有铜析出，C正确；a、b两极均是石墨时，根据电子守恒，a极上产生的O2与电池中消耗的H2的体积比为1∶2，D错误。13．答案：A解析：原电池中离子的移动方向由静电作用决定，铁失去电子形成Fe2＋进入FeCl2溶液中，使其带正电，吸引盐桥中的Cl－，故c(Cl－)增大，A项正确；太阳能电池是太阳能转化为电能的装置，原电池是化学能转化为电能的装置，B项错误；铁作负极，石墨作正极；C项错误；金属导线不能传递离子，所以盐桥不能用导线代替，D项错误。14．答案：B解析：负极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，B不正确；阴离子移向负极(左池)，C项正确；电流由正极流向负极，D项正确。15．答案：D解析：根据原电池的反应原理，通入乙醇的电极发生氧化反应，是原电池的负极，通入氧气的电极发生还原反应，是原电池的正极，该燃料电池的总反应方程式是C2H5OH＋3O2=2CO2＋3H2O，则选项A、B、C均正确。电子流动的方向是从C1极经外电路流向C2极，选项D不正确。16．答案：(1)负极逐渐变浅氢氧化铁胶粒带正电荷(2)1∶2∶2∶2(3)镀件AgNO3(合理即可)5.4g变小(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+解析：(1)由装置图知，直流电源与各电解池串联；由“F极附近呈红色”知F极电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，由此可知电极D、F、H、Y为阴极，电极C、E、G、X为阳极，A为正极、B为负极。甲装置是用惰性电极电解CuSO4溶液，由于Cu2+放电，导致c(Cu2+)降低，溶液颜色逐渐变浅，；丁装置是胶体的电泳实验，X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷。(2)当甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，C、D、E、F电极的产物分别为O2、Cu、Cl2、H2，根据各电极转移电子数相同，对应单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2。(3)给铜件镀银，根据电镀原理,镀件即铜件作阴极，银作阳极，电镀液是可溶性银盐的溶液。当乙中溶液的pH是13时，则乙中n(OH-)=0.1mol·L-1×0.5L=0.05mol,即各电极转移电子0.05mol，所以丙中析出银0.05mol，质量为5.4g；甲装置中电解产生H+，导致溶液的酸性增强，pH变小。(4)若将C电极换为铁,则铁作阳极发生的反应为Fe-2e-=Fe2+，D电极发生的反应为Cu2++2e-=Cu，则总反应的离子方程式为Fe+Cu2+Cu+Fe2+。17．答案：（1）2FeCl3+Fe=3FeCl2（2）BD（3）①铜Cu2++2e-=Cu②0.08③铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀(其他合理答案也可)解析：（1）铁锈的成分是氧化铁和氢氧化铁，与盐酸反应生成FeCl3，FeCl3与Fe反应生成FeCl2，该反应属于化合反应。（2）铁被保护的装置：原电池中，铁做正极;电解池中，铁做阴极。（3）①电镀池中，镀层铜做阳极。②根据电极反应：阳极Cu-2e-=Cu2+，阴极Cu2++2e-=Cu，可知两极相差5.12g时，阳极被氧化的铜和阴极析出的铜相等，即2.56g，转移电子QUOTE×2=0.08mol。③根据金属活动性：Zn>Fe>Cu，分析形成原电池后谁为负极可知原因。18．答案：(1)阳极产生无色气体，溶液由黄色逐渐变为橙色4OH－－4e－eq\o(=,\s\up7())O2↑＋2H2O(或2H2O－4e－eq\o(=,\s\up7())O2↑＋4H＋)(2)2∶10.1mol解析：(1)阳极发生氧化反应，溶液中氢氧根离子失去电子生成氧气和水。(2)直接设两物质的物质的量分别为x、y，则钾原子的物质的量为2x＋2y，铬原子物质的量为x＋2y，依据两原子个数比为3∶2，可求出两物质的物质的量之比为2∶1；根据铬酸钾的质量可求出铬原子总物质的量为0.2mol，又tmin后两物质的物质的量之比为2∶1，则铬酸钾为0.1mol，重铬酸钾为0.05mol，根据化学方程式可知，生成0.05mol的重铬酸钾的反应中转移电子为0.05×2mol。19．答案：(1)2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－＋2H＋=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O2NO＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(－,3)(2)①Cl－－5e－＋2H2O=ClO2↑＋4H＋②0.01在阴极发生反应：2H＋＋2e－=H2↑，H＋浓度减小，使得H2OOH－＋H＋的平衡向右移动，OH－浓度增大，阴极区溶液pH增大解析：(1)阴极发生还原反应，是亚硫酸氢根离子得电子生成S2Oeq\o\al(2－,4)，电极反应式为2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－＋2H＋=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O;S2Oeq\o\al(2－,4)与一氧化氮发生氧化还原反应，生成氮气和亚硫酸氢根离子，离子反应方程式为2NO＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(－,3)。(2)①由题意可知，氯离子