最新人教版高中化学选择性必修第一册第四章化学反应与电能同步测评试卷(A)

第四章测评(A)
(时间:60分钟满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。

每小题只有一个选项符合题意)
1.关于如图所示装置的叙述,正确的是()。

A.铜是阳极,铜片上有气泡产生
B.铜片质量逐渐减小
C.电流从锌片经导线流向铜片
D.氢离子在铜片表面被还原
答案:D
解析:由所给图示可知,锌为原电池负极,失去电子被氧化,电子经导线流向正极铜电极,溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为氢气。

原电池的电极名称为正极、负极,不用阴极、阳极表示;电流与电子的流向相反。

2.下列过程需要通电后才可以发生或进行的是()。

①电离②电解③电镀④电化学腐蚀
A.①②
B.②③
C.③④
D.①②③④
答案:B
解析:电解质溶于水在水分子作用下可发生电离,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,不需要通电。

3.下列说法中不正确的是()。

A.二次电池充电时,发生电解反应;放电时,发生原电池反应
B.电镀时,应将镀层金属与电源正极相连
C.电解NaCl饱和溶液时,阳极上放出黄绿色气体的同时在阳极区还产生大量的氢氧化钠
D.利用电化学原理保护金属主要有两种方法,分别是牺牲阳极法和外加电流法
答案:C
解析:二次电池放电时是原电池,充电时是电解池,A项正确;电镀时镀层金属应该与电源的正极相连,B项正确;C项中NaOH在阴极区生成,C项错误。

4.下列事实与电化学腐蚀原理无关的是()。

A.铁锈用盐酸处理
B.黄铜(Cu-Zn合金)制的铜锣不易产生铜绿
C.铜、铝电线通常不连接起来作导线
D.生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈
答案:A
解析:B项中黄铜是铜锌合金,在潮湿环境中构成原电池,由于铜不如锌活泼,被腐蚀的是锌而不是铜,所以不易产生铜绿;C项中铝的金属活动性比铜的金属活动性强,在一定条件下易发生原电池反应导致电路中断;D项中生铁是铁碳合金,能形成原电池而使铁腐蚀生锈。

5.原电池与电解池在生活和生产中有着广泛应用。

下列有关判断中错误的是()。

A.装置①研究的是金属的吸氧腐蚀,Fe上的反应为Fe-2e-Fe2+
B.装置②研究的是电解CuCl2溶液,它将电能转化为化学能
C.装置③研究的是电解饱和食盐水,电解过程中,B极上发生氧化反应
D.三个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应
答案:C
解析:装置③B极为阴极,发生还原反应,C项错误。

其他选项都正确。

6.用如图所示装置进行实验,下列叙述不正确的是()。

A.K与N连接时,铁被腐蚀
B.K与N连接时,石墨电极产生气泡
C.K与M连接时,一段时间后溶液的pH增大
D.K与M连接时,石墨电极反应:4OH--4e-2H2O+O2↑
答案:D
解析:当K与N连接时,该装置为原电池,铁棒作负极,石墨棒为正极,由于溶液为酸性,析出氢气发生析氢腐蚀,A项、B项正确;K与M连接时,该装置为电解池,铁棒作阴极,石墨棒为阳极,阴极H+放电生成H2,H+浓度减小,溶液pH增大,阳极石墨棒上Cl-放电产生
Cl2,电极反应:2Cl--2e-Cl2↑,C项正确,D项错误。

7.下列叙述中正确的是()。

A.铜、铁和FeCl3溶液形成的原电池,铜极放出氢气
B.电解硫酸钠溶液就是电解水,电解后溶液pH升高
C.铁锅生锈的正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-
D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应为2H++2e-H2↑
答案:C
解析:铜极发生反应Fe3++e-Fe2+,A项错误;电解硫酸钠溶液就是电解水,电解后溶液pH不变,B项错误;工业上电解饱和食盐水的阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑,D项错误。

8.Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。

该电池以海水为电解质溶液,如图。

该电池工作时,下列说法正确的是()。

A.Mg电极是该电池的正极
B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C.石墨电极附近溶液的pH增大
D.溶液中Cl-向正极移动
答案:C
解析:Mg-H2O2电池中,Mg电极作负极,石墨电极作正极,正极反应为H2O2+2e-
2OH-,H2O2在该极发生还原反应,石墨电极附近溶液的pH增大,溶液中的Cl-向负极移动。

9.下列有关电化学装置完全正确的是()。

A B C D
铜的精炼铁上镀银防止Fe被腐蚀构成锌铜原电池
答案:C
解析:电解精炼铜时,应该用粗铜作阳极,纯铜作阴极,A项错误;铁上镀银时,应该用银作阳极,铁作阴极,B项错误;C项是外加电流的阴极保护法,正确;锌铜原电池中,锌应插入硫酸锌溶液中,铜应插入硫酸铜溶液中,D项错误。

10.一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体,电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。

下列对该燃料电池说法正确的是()。

A.在熔融电解质中,O2-由负极移向正极
B.电池的总反应:2C4H10+13O28CO2+10H2O
C.通入空气的一极是正极,电极反应为:O2+4e-2O2-
D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为:C4H10+26e-+13O2-4CO2+5H2O
答案:C
解析:原电池中,阴离子O2-移向负极,A项错误;燃料电池不是在点燃的条件下发生的,B 项错误;O2得电子,发生还原反应,通入空气的一极是正极,C项正确;丁烷失电子,发生氧化反应,通入丁烷的一极是负极,D项错误。

二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。

每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
11.如图是铅酸蓄电池充、放电时的工作示意图,已知放电时电池反应为
PbO2+Pb+4H++2S O42-2PbSO4+2H2O。

下列有关说法正确的是()。

A.K与N相接时,能量由电能转化为化学能
B.K与N相接时,H+向负极区迁移
C.K与M相接时,所用电源的a极为负极
D.K与M相接时,阳极附近的pH逐渐增大
答案:C
解析:K与N相接时形成原电池,化学能转化为电能,A项错误;原电池工作时,H+向正极迁移,B项错误;充电时,铅酸蓄电池的负极接外加电源的负极,故a极为负极,C项正确;K与M相接时,为充电过程,阳极反应式为PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H++S O42-,阳极附近的pH减小,D项错误。

12.镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。

已知某镍镉电池的电解质溶液为
KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2,有关该电池的说法正确的是()。

A.充电时该电池正极上的反应:Ni(OH)2+OH--e-NiO(OH)+H2O
B.放电过程是化学能全部转化为电能的过程
C.放电时负极附近溶液的碱性不变
D.充电时电解质溶液中的OH-向电池正极移动
答案:AD
解析:放电时是原电池,Cd的化合价升高,Cd作负极,Ni的化合价降低,NiO(OH)作正极,充电时是电解池,该电池的正极接外加电源的正极,作阳极,电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-NiO(OH)+H2O,A项正确;放电过程是化学能转化为电能的过程,但不可能全部转化,B 项错误;放电时负极电极反应式为Cd+2OH--2e-Cd(OH)2,负极周围OH-的浓度减小,C 项错误;充电时,该电池的正极接直流电源的正极,作阳极,OH-向电源正极移动,D项正确。

13.“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。

下列关于该电池的叙述错误的是()。

A.电池反应中有NaCl生成
B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子
C.正极反应为Ni+2Cl--2e-NiCl2
D.钠离子通过钠离子导体移向多孔Ni/NiCl2电极
答案:BC
解析:根据蓄电池装置图,利用原电池原理分析相关问题。

负极反应为Na-e-Na+,正极反应为NiCl2+2e-Ni+2Cl-,电池反应中有NaCl生成,A项正确,C项错误;电池总反应是金属钠还原二价镍离子,B项错误;原电池中阳离子移向正极,Na+通过钠离子导体移向正极,D项正确。

14.工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化SO2(a、b均为惰性电极)。

下列说法正确的是()。

A.a极接电源的正极
B.a极区溶液的酸性逐渐减弱
C.本装置中使用的是阴离子交换膜
D.b极的电极反应式为SO2+2H2O-2e-S O42-+4H+
答案:BD
解析:由HS O3-生成S2O42-,发生还原反应,a极应接电源的负极,A项错误;阴极的电极反应式为2HS O3-+2H++2e-S2O42-+2H2O,酸性逐渐减弱,B项正确;阳极的电极反应式为
SO2+2H2O-2e-S O42-+4H+,D项正确;根据两极的电极反应,离子交换膜应使H+移动至左侧,故为阳离子交换膜,C项错误。

15.某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。

下列说法正确的是()。

A.该装置将化学能转化为光能和电能
B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移
C.每生成1 mol O2,有44 g CO2被还原
D.a 电极的反应为3CO2+18H+-18e-C3H8O+5H2O
答案:B
解析:该装置是电解池,在电解和光的作用下H2O在光催化剂的表面转化为O2和H+,故该装置是将电能和光能转化为化学能,A项错误;该装置工作时,H+移向阴极a极区,B项
正确;根据该电解池的总反应式6CO2+8H2O2C3H8O+9O2可知,每生成1 mol O2,有2
3
g,C项错误;a电极为阴极,发生还原反应,电极反应式为
mol CO2被还原,其质量为88
3
3CO2+18H++18e-C3H8O+5H2O,D项错误。

三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(12分)知识的梳理和感悟是进行有效学习的重要手段。

某化学学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理,形成如下问题(电极均为石墨)。

图1
图2
(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,电解可制备“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方程式为。

(3)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。

下图是用电解法制取ClO2的装置示意图。

图3
①写出产生ClO2的电极反应式:。

②当阴极产生标准状况下112 mL气体时,通过阳离子交换膜的离子物质的量
为。

答案:(1)H2右
(2)负Cl-+H2O ClO-+H2↑
(3)①Cl-+2H2O-5e-ClO2↑+4H+
②0.01 mol
解析:(1)图1中,根据电子流向知,左边电极是电解池阳极,阳极上Cl-放电生成Cl2;右边电极是电解池阴极,阴极上H+放电生成H2,同时阴极附近产生NaOH。

(2)要制取“84”消毒液,应创造氯气与氢氧化钠反应生成NaClO的环境,为了使反应更充分,则下边电极生成氯气,上边电极附近有NaOH生成,上边电极生成氢气,为阴极,则c为负极,d为正极。

题中要求书写发生器中反应的总离子方程式。

(3)①依据题中信息,Cl-在阳极被氧化为ClO2,根据电子守恒和电荷守恒,写出电极反应式:Cl-+2H2O-5e-ClO2↑+4H+。

②在阴极,发生还原反应生成H2,标准状况下112 mL H2的物质的量为0.005 mol,转移0.01 mol电子。

电极上转移1个电子,电解质溶液中必然有1个阳离子通过阳离子交换膜。

所以通过阳离子交换膜的离子物质的量为0.01 mol。

17.(12分)某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。

当闭合该装置的电键时,观察到电流表的指针发生了偏转。

(1)甲池为(填“原电池”“电解池”或“电镀池”),通入CH3OH电极的电极反应式为。

(2)乙池中A电极的名称为,乙池中发生反应的总方程式
为。

(3)若乙池中电解质足量,当乙池中B极质量增大5.40 g时,甲池中理论上消耗O2的体积为 mL(标准状况下),丙池中(填“C”或“D”)极析出 g铜。

(4)若丙中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,电键闭合一段时间后,甲中溶液的pH将(填“增大”“减小”或“不变”,下同),丙中溶液的pH将。

答案:(1)原电池CH3OH+8OH--6e-C O32-+6H2O(2)阳极4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3(3)280D 1.60(4)减小增大
解析:(1)甲池为原电池,通入CH3OH的电极为负极,电极反应式为CH3OH+8OH--6e-
C O32-+6H2O。

(2)乙池中电解AgNO3溶液,其中石墨作阳极,Ag作阴极,总反应式为
4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3。

(3)根据各电极上转移的电子数相
同,n(Ag)=4n(O2)=2n(Cu),V(O2)=1
4×5.40g
108g·mol-1
×22.4 L·mol-1=0.28 L=280 mL,m(Cu)=1
2
×
5.40g
108g·mol-1
×64 g·mol-1=1.60 g。

(4)若丙中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,根据丙中总反应2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,则溶液pH增大,而甲中总反应为
2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O,使溶液pH减小。

18.(12分)如图是以铂为电极电解含一定CaCl2水溶液的装置,Ⓐ为电流表。

电解一段时间t后,将CO2缓慢持续通入电解液中。

(1)电解时,F极发生(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式
为;E极发生(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为,电解总反应式
为。

(2)通电后E极处溶液呈色,原因是。

(3)缓慢持续通入CO2发生的现象是。

答案:(1)氧化2Cl--2e-Cl2↑还原2H2O+2e-H2↑+2OH-CaCl2+2H2O
Ca(OH)2+H2↑+Cl2↑
(2)红E极上发生反应2H2O+2e-H2↑+2OH-,溶液呈碱性
(3)先出现白色沉淀,继续通CO2,沉淀又消失
解析:溶液中含有Ca2+、H+、Cl-、OH-,通电时,Ca2+、H+移向阴极,由于H+放电能力比Ca2+强,在E极上发生反应:2H2O+2e-H2↑+2OH-;Cl-、OH-移向阳极,Cl-在阳极放电:2Cl--2e-Cl2↑,电解至t后,溶液中OH-浓度增大,通入CO2后会有CaCO3沉淀生成,继续通入CO2,沉淀又消失。

19.(12分)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图。

(1)电源的负极为(填“A”或“B”)。

若用安全性能高、能量密度大的可充电氟镁动力电池作为电源,电池反应为Mg+2MnF32MnF2+MgF2,则电池正极的电极反应式为。

(2)阳极室中发生的反应依次为,。

(3)电解结束后,与电解前相比,阴极室溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)若从装置中共收集到13.44 L气体(标准状况),则可除去的尿素的质量为 g(忽略气体的溶解)。

答案:(1)B MnF3+e-MnF2+F-
(2)2Cl--2e-Cl2↑CO(NH2)2+3Cl2+H2O N2+CO2+6HCl
(3)不变(4)7.2
解析:(1)由图中信息可知,产生Cl2的电极为阳极,产生H2的电极为阴极,故A为电源正极,B为电源负极。

根据电池总反应Mg+2MnF32MnF2+MgF2,MnF3在正极得电子发生还原反应生成MnF2,电极反应式为MnF3+e-MnF2+F-。

(2)阳极室电极上发生反应 2Cl--2e-Cl2↑。

由产物CO2、N2知CO(NH2)2在此室被氧化:CO(NH2)2CO2+N2,发生还原反应的为Cl2,化学方程式为CO(NH2)2+3Cl2+H2O
N2+CO2+6HCl。

(3)阴极室电极上反应为2H++2e-H2↑,阳极室产生的H+通过质子交换膜进入阴极室,从而使阴极室H+浓度保持不变。

与电解前相比,溶液的pH不变。

(4)两极共收集到的气体的物质的量为n(气体)=13.44L
=0.6 mol。

22.4L·mol-1
阳极阴极
(N2+CO2)~3H2
⏟ ~6e-~CO(NH2)2
5 mol 60 g
0.6 mol m[CO(NH2)2]
m[CO(NH2)2]=60g×0.6mol
=7.2 g。

5mol
20.(12分)蓄电池是一种可以反复充电、循环使用的高效化学电源。

一种铁镍蓄电池的总反应是NiO2+Fe+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2。

(1)此蓄电池放电时,某一电极发生还原反应的物质是,正极附近溶液的pH
(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)充电时,此蓄电池正极上的电极反应式为。

(3)用此蓄电池分别电解以下两种溶液,电解池的电极均为惰性电极且电路中转移0.02 mol e-。

①电解M(NO3)x溶液时,某一电极增加了a g M,则金属M的相对原子质量为。

(用含“a、x”的式子表示)
②电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL,阳极产生的气体在标准状况下的体积是 mL;将电解后的溶液加水稀释至1 L,此时溶液的pH=。

答案:(1)NiO2增大
(2)Ni(OH)2+2OH--2e-NiO2+2H2O
(3)①50ax②168 2
解析:(1)根据电池总反应式可知,该电池放电时,负极是Fe失电子发生氧化反应,正极是NiO2得电子发生还原反应,正极反应式为NiO2+2H2O+2e-Ni(OH)2+2OH-,正极附近溶液的pH增大。

(2)充电时,蓄电池的正极接外加电源的正极,此时蓄电池的正极作阳极,电极反应式为
Ni(OH)2+2OH--2e-NiO2+2H2O。

(3)①根据硝酸盐的化学式可知,金属M的化合价是+x价,失去0.02 mol电子,M的摩尔质
=50ax g·mol-1,金属M的相对原子质量为50ax。

量为ag
0.02mol
x
②电路中转移0.02 mol e-时,阴极刚好有0.01 mol Cu2+放电,而阳极先是0.01 mol Cl-放电生成0.005 mol Cl2,然后是0.01 mol OH-放电生成0.002 5 mol O2,阳极共产生气体0.007 5 mol,标准状况下的体积是0.007 5 mol×22.4 L·mol-1=0.168 L=168 mL。

根据阳极反应
=0.01 2H2O -4e-O2+4H+,生成H+的物质的量是0.002 5 mol×4=0.01 mol,浓度是0.01mol
1L
mol·L-1,pH=2。