第四章-化学反应与电能(单元检测卷A)高二化学同步课堂(解析版)

第四章化学反应与电能单元检测卷A一、选择题(本题共16小题,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.下列变化中属于原电池反应的是 ()A.白铁(镀锌铁)表面有划损时,也能阻止铁被氧化B.在空气中,金属铝表面迅速被氧化,形成一层保护膜C.红热的铁丝与水接触,表面形成蓝色保护层D.铁与稀硫酸反应时,改用铁粉,可加快H2的产生解析:A项构成原电池,铁作正极被保护,正确;B项铝在空气中表面被氧化是化学腐蚀,不构成原电池,错误;C项红热的铁丝与水、氧气反应形成蓝色保护层属于直接反应形成的氧化膜,错误;D项改用铁粉,增大了固体表面积,可加快H2的产生,与原电池无关,错误。答案:A2.如图所示,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀的速率由大到小的顺序为 ()A.②>①>③>④>⑤>⑥B.⑤>④>③>①>②>⑥C.⑤>④>②>①>③>⑥D.⑤>③>②>④>①>⑥解析:①中Fe为负极,杂质C为正极,属于钢铁的吸氧腐蚀,腐蚀速率较慢;②、③、④实质均为原电池装置,③中Fe为正极,被保护,②、④中Fe为负极,均被腐蚀,但相对来说,Fe和Cu的金属活动性差别较Fe和Sn的金属活动性差别大,故Fe-Cu原电池中Fe的腐蚀速率较大;⑤中Fe接电源正极作阳极,Cu接电源负极作阴极,加快了Fe的腐蚀;⑥中Fe接电源负极作阴极,Cu接电源正极作阳极,减缓了Fe的腐蚀。根据以上分析可知:铁在其中被腐蚀的速率由大到小的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。答案:C3.下列说法中正确的是 ()A.钢铁发生吸氧腐蚀时,铁作负极被氧化:Fe-3e-Fe3+B.以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO+4OH--2e-CO32-+2HC.工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气D.电解法精炼铜时,以粗铜作阴极,纯铜作阳极解析:钢铁发生吸氧腐蚀时,负极主要发生的反应是Fe-2e-Fe2+,A项错误;以CO和O2构成的原电池中CO作还原剂,在负极失去电子被氧化,由于溶液呈碱性,因此CO的氧化产物为CO32-,负极反应式为CO+4OH--2e-CO32-+2H2O,B项正确;要得到钠和氯气需要电解熔融的NaCl,电解氯化钠溶液得到NaOH、H2、Cl2,C项错误;电解精炼铜时,粗铜作阳极答案:B4.下图是化学能与电能相互转化的两套装置。下列对此两套装置进行的实验分析中正确的是 ()甲乙A.乙装置将化学能转化为电能B.两装置中石墨电极上产生的气体都是H2C.甲装置中的铁电极发生氧化反应D.两装置的原理都可以在现实生活中用来防止铁被腐蚀解析:乙装置是电解池,将电能转化为化学能,A项错误;甲装置中的石墨作正极,电极反应生成的是H2,乙装置中的石墨作阳极,电极反应生成的是O2,B项错误;甲装置中的铁作负极,发生氧化反应,被腐蚀,C项正确,D项错误。答案:C5.如图所示,将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中,再加入含有适量酚酞溶液和NaCl的琼脂热溶液,冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)。下列叙述中正确的是 ()A.a中铁钉附近呈现红色B.b中铁钉上发生还原反应C.a中铜丝上发生氧化反应D.b中铝条附近有气泡产生解析:a装置由铁钉、铜丝、NaCl溶液构成原电池,铁钉作负极,发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+,铁钉附近不会出现红色,铜丝上发生还原反应:O2+2H2O+4e-4OH-,A、C项错误。b装置由铁钉、铝条、NaCl溶液构成原电池,铝条作负极,发生氧化反应:Al-3e-Al3+,不会有气泡生成,铁钉作正极,发生还原反应:O2+2H2O+4e-4OH-,B项正确,D项错误。答案:B6.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。下列说法中正确的是 ()A.电解质溶液中,Li+由多孔电极移向锂电极B.该电池放电时,负极发生了还原反应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解析:由题图可知,金属锂作负极,多孔电极作正极,阳离子向正极移动,则Li+由锂电极移向多孔电极,A项错误;放电时,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,B项错误;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项正确;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项错误。答案:C7.下列有关如图所示装置的叙述中错误的是 ()A.这是一个原电池装置B.该装置中Pt为正极,电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-C.该装置中Fe为阴极,电极反应为Fe+2OH--2e-Fe(OH)2D.溶液中会出现红褐色沉淀解析:铁和铂是两种活动性不同的金属,放在NaOH溶液中组成原电池,A项正确;通入空气,发生类似于吸氧腐蚀的反应,Fe作负极,电极反应为Fe+2OH--2e-Fe(OH)2,Pt为正极,电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,B项正确,C项错误;Fe(OH)2会与空气中的O2继续反应生成Fe(OH)3:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,出现白色沉淀变为灰绿色最终变成红褐色的现象,D项正确。答案:C8.镁和次氯酸盐形成的燃料电池的工作原理为Mg+ClO-+H2OMg(OH)2+Cl-。下列说法错误的是 ()A.镁作负极材料,发生氧化反应B.放电时,所有阴离子都向负极迁移C.负极反应式为Mg+2OH--2e-Mg(OH)2D.消耗12g镁时转移1mol电子解析:镁燃料电池中镁作为负极,发生氧化反应,A项正确;次氯酸根离子在正极发生还原反应,所以不是所有的阴离子都向负极迁移,B项错误;负极上镁失电子,负极电极反应式为Mg+2OH--2e-Mg(OH)2,C项正确;由电极反应式可知,消耗24g镁时转移2mol电子,则消耗12g镁时转移1mol电子,D项正确。答案:B9.某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4,它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解该混合溶液时,根据电极产物,可明显分为三个阶段。下列叙述中不正确的是 ()A.阴极自始至终只逸出H2B.阳极先逸出Cl2,后逸出O2C.电解最后阶段为电解水D.溶液pH不断增大,最后为7解析:由题意知,n(H+)∶n(Cl-)=2∶3,在阴极放电的是H+,在阳极放电的是Cl-、OH-,Cl-先放电,OH-后放电。因此反应开始在两极放电的是H+、Cl-,相当于电解盐酸。由H2SO4电离出的H+放完电后,在两极放电的是由水电离出的H+和剩余的Cl-,相当于电解NaCl溶液。Cl-放完电后,在两极放电的是由水电离出的H+和OH-,相当于电解水,故A、B、C项均正确。溶液pH的变化是不断增大,但最后溶质是NaOH和Na2SO4,pH不会为7。答案:D10.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示,该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述中正确的是 ()A.b电极发生氧化反应B.a电极的反应式:N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2OC.放电时,电流从a电极经过负载流向b电极D.其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜解析:该燃料电池中燃料(N2H4)在负极(a极)发生氧化反应:N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O,O2在正极(b极)发生还原反应:O2+2H2O+4e-4OH-,总反应为N2H4+O2N2+2H2O,A项错误,B项正确;放电时电流由正极流向负极,C项错误;OH-在正极生成,移向负极消耗,所以离子交换膜应让OH-通过,故选用阴离子交换膜,D项错误。答案:B11.海水中含有大量Cl-、Na+及少量SO42-、Ca2+、Mg2+,用电渗析法对某海水样品进行淡化处理(如图所示)。下列说法错误的是A.a膜是阴离子交换膜B.A极室产生的气体可使湿润的淀粉KI试纸变蓝C.B极室产生气泡并伴有少量沉淀生成D.淡化工作完成后,A、B、C三室中pH大小为pH(B)<pH(A)<pH(C)解析:一般情况下,电解时,阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动,A为阳极,则a为阴离子交换膜,A项正确;A极为阳极,发生氧化反应生成氯气,能使湿润的淀粉KI试纸变蓝,B项正确;B极电解水中的H+生成氢气和氢氧根离子,氢氧根离子与Mg2+结合生成沉淀,C项正确;B极生成氢气和氢氧根离子,pH最大,应为pH(A)<pH(C)<pH(B),D项错误。答案:D12.氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池(600~700℃),具有效率高、噪音低、无污染、燃料多样、余热利用价值高等优点。氢氧熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如下页下图所示。下列有关该电池的说法中正确的是 ()A.电池工作时,熔融碳酸盐只起到导电的作用B.负极反应式为H2+CO32--2e-CO2+HC.该电池可利用工厂中排出的CO2,减少温室气体的排放D.电池工作时,外电路中流过0.2mol电子,消耗3.2gO2解析:根据题图可知,在氢氧熔融碳酸盐燃料电池中,通入氢气的电极作负极,负极发生氧化反应,电极反应式为H2+CO32--2e-CO2+H2O,通入氧气的电极作正极,正极发生还原反应,电极反应式为O2+2CO2+4e-2CO32-,总反应为2H2+O22H2O。A项,根据上述分析,电池工作时,熔融碳酸盐参与了电极反应,错误;B项,负极发生氧化反应,电极反应式为H2+CO32--2e-CO2+H2O,正确;C项,根据总反应,该电池工作时没有消耗二氧化碳,不能减少温室气体的排放,错误;D项,电池工作时,外电路中流过0.2mol电子,消耗0.05mol答案:B13.“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,原理如下图所示。下列说法中正确的是 ()A.该电池放电时质子从电极b移向电极aB.电极a附近发生的电极反应为SO2+2H2O-2e-H2SO4+2H+C.电极b附近发生的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-D.相同条件下,放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1解析:A项,放电时为原电池,质子向正极移动,电极a为负极,则该电池放电时质子从电极a移向电极b,错误;B项,电极a为负极,发生氧化反应,电极反应为SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+,硫酸应当拆为离子形式,错误;C项,酸性条件下,氧气得电子与氢离子反应生成水,电极b附近发生的电极反应为O2+4H++4e-2H2O,错误;D项,由总反应式2SO2+O2+2H2O2SO42-+4H+可知,放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2答案:D14.将两支惰性电极插入CuSO4溶液中,通电电解,当有1×10-3mol的OH-放电时,溶液显浅蓝色,则下列叙述中正确的是 ()A.阳极上析出11.2mLO2(标准状况)B.阴极上析出32mgCuC.阴极上析出11.2mLH2(标准状况)D.阳极和阴极质量都无变化解析:用惰性电极电解CuSO4溶液时,阴极电极反应为2Cu2++4e-2Cu,阳极电极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O。当有1×10-3mol的OH-放电时,生成标准状况下的O2为5.6mL,此时转移1×10-3mol电子,则在阴极上析出32mgCu。答案:B15.甲、乙、丙三个电解槽如图所示(其中电极的大小、形状、间距均相同)。乙、丙中AgNO3溶液浓度和体积均相同,当通电一小段时间后,若甲中铜电极的质量增加0.128g,则乙中电极上银的质量增加 ()A.0.054gB.0.108g C.0.216g D.0.432g解析:甲中铜电极质量增加0.128g,说明析出铜的物质的量为0.002mol。由图示可知,乙、丙并联后与甲串联,又因乙、丙两槽中的电极反应相同,故乙、丙中的电子转移数分别是甲中电子转移数的一半。甲中转移0.004mol电子,故乙中析出的银的物质的量为0.002mol,质量为0.002mol×108g·mol-1=0.216g。答案:C16.将KCl和CuSO4两种溶液等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中,溶液pH随时间t变化的曲线如图所示,则下列说法中正确的是 ()A.整个过程中两电极反应2Cl--2e-Cl2↑、2H++2e-H2↑不可能同时发生B.电解至C点时,向电解质溶液中加入适量CuCl2固体,即可使电解质溶液恢复至原来的浓度C.AB段表示电解过程中H+被还原,pH增大D.原混合溶液中KCl和CuSO4浓度之比恰好为2∶1解析:图像分为三段,因此整个电解过程也有三个过程。第一个过程相当于电解CuCl2溶液,CuCl2水解呈酸性,随着电解的进行,浓度减小,酸性减弱,pH增大,C项错误;若原混合溶液中KCl和CuSO4浓度之比恰好为2∶1,则至B点时CuCl2消耗完,接着只电解水,则与图像不符,D项错误;根据B→C,溶液的pH明显下降,说明B点时Cl-已消耗完,而Cu2+过量,继续电解,水量减少,由此可判断B项错误;综上分析可知A项正确。答案:A二、非选择题(本题共4小题,共52分)17.(10分)钢铁工业是一个国家工业的基础,而且钢铁制品在人们的生产、生活中有着广泛的用途。(1)钢材加工前需要对其表面的氧化物(如铁锈)进行处理。常用的方法之一是用硫酸处理。下列能加快除去钢铁表面氧化物的是(填字母)。

A.用中等浓度的硫酸 B.用98.3%的浓硫酸C.加热 D.加少许铜粉(2)实际生产中也可以用适量的稀盐酸来处理钢铁表面的铁锈。在实验室中,将一块表面生锈的铁片置于稀盐酸中,写出铁锈完全消失后溶液中发生化合反应的离子方程式:。

(3)防止钢铁腐蚀可以延长钢铁制品的使用寿命。在钢铁制品表面镀铜可以有效地防止其腐蚀,电镀的装置如图所示:①右面的电镀装置图的直流电源中,(填“a”或“b”)是正极。

②接通电源前,装置图中的铜、铁两个电极质量相等,电镀完成后,将两个电极取出,用蒸馏水小心冲洗干净、烘干,然后称量,两者质量差为5.12g,由此计算电镀过程中电路中通过的电子的物质的量为。

③上述镀铜铁镀件破损后,铁更容易被腐蚀,请简要说明原因:。

解析:(1)用中等浓度的硫酸,氢离子浓度增大,则反应速率增大,加热也会使反应速率增大,故A、C项均能加快除去钢铁表面的氧化物;用98.3%的浓硫酸,不易与铁锈反应,加少许铜屑,不能与氧化铁反应,都不利于除铁锈,故B、D项不能加快除去钢铁表面的氧化物。(2)铁锈溶解于酸,生成Fe3+,Fe3+能与单质铁发生化合反应。(3)①电镀时正极连接的电极为阳极,故a为电源正极。②阳极溶解的铜的质量等于阴极上析出的铜的质量,故阳极溶解的铜为2.56g,即0.04mol,故电镀过程中电路中通过的电子的物质的量为0.08mol。③镀件破损时,镀层金属与镀件金属在周围环境中形成原电池,活泼性强的金属更容易被腐蚀。答案:(1)AC(2)2Fe3++Fe3Fe2+(3)①a②0.08mol③铁比铜活泼,铁与铜构成原电池的两个电极,铁作负极,更易被腐蚀18.(14分)某科研单位利用电化学原理用SO2来制备硫酸,装置如图所示,含有某种催化剂。电极为多孔的材料,能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。(1)通入SO2的电极为极,其电极反应式为,此电极区pH(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)电解质溶液中的H+通过质子膜(填“向左”或“向右”)移动,通入氧气的电极反应式为。

(3)电池总反应式为。

解析:(1)SO2制备硫酸,SO2被氧化,为负极反应物,反应式为SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+(2)阳离子向正极区移动,O2得电子,反应式为O2+4H++4e-2H2O。(3)电池总反应式为2SO2+2H2O+O22H2SO4。答案:(1)负SO2+2H2O-2e-SO42-+4H(2)向右O2+4H++4e-2H2O(3)2SO2+2H2O+O22H2SO419.(12分)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航天航空。如图甲所示装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-(O2+4e-2O2-)。甲乙(1)c电极的名称为,d电极上的电极反应式为。

(2)如图乙所示,用惰性电极电解100mL0.5mol·L-1CuSO4溶液,a电极上的电极反应式为。若a电极产生56mL(标准状况)气体,则所得溶液的pH=(不考虑溶液体积变化),若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入(填字母)。

A.CuO B.Cu(OH)2C.CuCO3 D.Cu2(OH)2CO3解析:(1)原电池中电流的方向是从正极流向负极,故c电极为正极;d电极为负极,通入的气体为甲烷,d电极反应式为CH4+4O2--8e-CO2+2H2O。(2)用惰性电极电解CuSO4溶液时,阳极(a电极)反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,阴极反应式为2Cu2++4e-2Cu,n(O2)=0.056L22.4L·mol-1=2.5×10-3mol,则转移电子的物质的量为2.5×10-3mol×4=0.01mol,则c(H答案:(1)正极CH4+4O2--8e-CO2+2H2O(2)2H2O-4e-O2