高二化学（人教版）试题 选择性必修一 阶段质量检测（四）　化学反应与电能

1/9阶段质量检测(四)化学反应与电能(标题目配有讲评课件,选择题请在答题栏中作答)一、选择题:本题共15小题,每小题3分,共45分。1.下列电池工作时,O2在正极放电的是()A.碱性锌锰电池B.氢氧燃料电池C.铅酸蓄电池D.镍镉电池2.某学生欲实现Cu+H2SO4(稀)CuSO4+H2↑的反应,设计了四个实验,如图所示。你认为可行的实验是()3.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溶液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4.下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是()A.碱性氢氧燃料电池的负极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-B.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应式为Cu-2e-Cu2+C.用惰性电极电解饱和食盐水时,阴极的电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-D.在铁制品上镀银时,铁制品与电源正极相连,发生电极反应:Fe-2e-Fe2+5.下列关于金属防护方法的说法不正确的是()A.利用阳极氧化法处理铝制品的表面,使之形成致密的氧化膜而钝化B.用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2+,若得到蓝色溶液,证明原溶液中含Fe2+C.轮船在船壳水线以下常装有一些锌块,这是利用了牺牲阳极法D.外加电流,将需要保护的金属作阴极,可以起到防止金属被腐蚀的作用6.实验室以碳棒为电极电解饱和食盐水的装置如图所示,下列判断正确的是()A.X电极为阳极B.Y电极上发生氧化反应C.X电极上有氯气生成D.通电一段时间,Na+物质的量增大7.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是()A.甲:Cu电极附近溶液中H+浓度减小B.乙:正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-C.丙:锌筒作负极,发生氧化反应,锌筒会变薄D.丁:放电时负极板的质量减小8.为探究原电池的构成条件,进行了如下两组实验,装置如图1和图2所示,下列说法不正确的是()A.图1中电子经导线从Zn移向CuB.图1中铜片上发生还原反应C.图2中铜棒的a处会变粗D.图2中电流表指针不发生偏转9.如图所示,将两烧杯用导线如图相连,Pt、Cu、Zn、C分别为四个电极,当闭合开关后,则以下叙述正确的是()A.C电极为电解池的阳极B.Cu电极附近OH-浓度增大C.Na+移向Pt电极D.Pt电极上有O2生成10.原电池与电解池在生活和生产中有着广泛应用。下列有关说法中错误的是()A.装置①研究的是金属的析氢腐蚀,Fe上的反应为Fe-2e-Fe2+B.装置②研究的是电解CuCl2溶液,a电极上有黄绿色气体生成C.装置③研究的是电解饱和食盐水,选用阳离子交换膜D.三个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应11.中科院长春应用化学研究所团队提出了一种独特的锂-氮(Li-N)电池,其在放电过程中消耗氮气,充电过程中释放氮气,可实现氮气的循环,并对外提供电能。该电池在充电时发生反应:2Li3NN2+6Li。下列说法不正确的是()A.锂-氮电池为绿色固氮提供了一种可能的途径B.放电时,Li+由甲电极向乙电极迁移,并在多孔碳布表面生成Li3NC.充电时,甲接外接电源的正极,发生氧化反应D.放电时,乙电极上发生的反应为N2+6Li++6e-2Li3N12.锌碘液流电池具有高电容量、对环境友好、不易燃等优点,可作为汽车的动力电源。该电池采用无毒ZnI2水溶液作电解质溶液,放电时将电解液储罐中的电解质溶液泵入电池,其装置如图所示。下列说法不正确的是()A.M是阳离子交换膜B.充电时,多孔石墨接外电源的正极C.充电时,储罐中的电解液导电性不断增强D.放电时,每消耗1molI3−,有1molZn13.如图中装置通过控制开关连接K1或K2,可利用太阳能电池电解水制高纯氢。下列说法错误的是()A.制H2时,连接K1B.制O2时,电极3的反应:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-C.交替连接K1和K2,可使电极3得以循环使用D.上述过程,若用酸性电解质一样可以实现上述过程14.(2024·广西卷)某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌。下列说法错误的是()A.外电路通过1mol电子时,理论上两电极质量变化的差值为23gB.充电时,阳极电极反应为Na3V2(PO4)3-xe-Na3-xV2(PO4)3+xNa+C.放电一段时间后,电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变D.电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换15.(2024·黑吉辽卷)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题,科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法,装置如图所示。部分反应机理为12H+2。下列说法错误的是()A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍B.阴极反应:2H2O+2e-2OH-+H2↑C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动D.阳极反应:2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+2H2O+H2↑二、非选择题:本题共4小题,共55分。16.(13分)某校化学兴趣小组同学,利用下列装置探究pH试纸上的微型电解。(1)如图,取一条广泛pH试纸,浸润了饱和Na2SO4溶液后放置于玻璃片上,取两只回形针(铁制)夹住试纸两端,另取导线、鳄鱼夹、6V电池连接好电路。当两根鳄鱼夹夹住回形针后,试纸上立刻出现以下现象:阳极回形针处很快出现大片红棕色;阴极附近迅速呈现大片蓝紫色,对照比色卡发现其pH约为13。①右端回形针为极(填“阴”或“阳”);阴极试纸上出现大片蓝紫色的原因是(用电极反应式表示)。

②推测阳极回形针处出现的红棕色物质可能是(写化学式)。

(2)某小组同学另取两根铅笔芯作为电极,对pH试纸上的Na2SO4溶液电解,可见阳极与试纸接触处呈现(填“红”或“蓝”)色圆点,电解Na2SO4饱和溶液的实质是(用方程式表示)。当阴极产生1mol气体时,可加(填物质及物质的质量)使溶液恢复。

17.(14分)能源短缺是人类面临的重大问题之一。甲醇是一种可再生能源,具有广泛地开发和应用前景,利用焦炉气中的H2与工业尾气中捕集的CO2制甲醇的总反应可表示为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49kJ·mol-1,该反应一般通过如下步骤来实现:①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH1②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2=-90kJ·mol-1(1)反应①的ΔH1=kJ·mol-1。

(2)反应①为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是(填字母)。

(3)甲醇燃料可替代汽油、柴油,用于各种机动车、锅灶炉使用。已知:在25℃和101kPa下,1molCH3OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出的热量为726.5kJ,请写出甲醇燃烧的热化学方程式。(4)甲醇燃料电池不需要燃料的前期预处理程序,能直接通过特定的方式使甲醇和空气反应产生电流,已广泛应用于电动车,其工作原理如图,消耗0.1mol甲醇时需要标准状况下O2的体积为L。

(5)电催化还原CO2制甲醇是研究的新热点,提高催化剂的性能和甲醇转化的选择性是重点方向,试验反应系统简图如图,阴极上的电极反应式为。

18.(13分)某化学兴趣小组设计如图所示装置来研究电化学知识。回答下列问题:(1)闭合开关K,丙装置将能转化为能。Pt电极的名称(填“正”“负”“阴”或“阳”)极,石墨电极上的电极反应式为。

(2)乙装置锥形瓶中发生反应的化学方程式为、;长颈漏斗的作用是。

(3)若装置气密性良好,乙中反应进行完全,当电路中有0.1mol电子发生转移时,理论上乙中生成物质的物质的量浓度为(忽略溶液体积变化)。

(4)某小组在反应进行一段时间后,断开开关K,过一段时间再闭合开关K,发现电流表指针偏转的方向与开始时不同,出现该现象的原因可能是。

19.(15分)以NaCl为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备。某研究小组探究NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响。(1)将滤纸用3.5%的NaCl溶液润湿,涂上铁粉、碳粉的混合物,贴在表面皿上。在滤纸上加几滴检验试剂,再缓慢加入NaCl溶液至没过滤纸,操作如下所示:①实验ⅰ的现象说明,得电子的物质是。②碳粉的作用是。③为了说明NaCl的作用,需要补充的对照实验是。

(2)向如图所示装置的烧杯a、b中各加入30mL3.5%的NaCl溶液,闭合K,指针未发生偏转。加热烧杯a,指针向右偏转。①各取a、b中溶液少量,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,a中出现蓝色沉淀,b中无变化,b中铁片作极。

②加热后,指针发生偏转的原因可能是。

(3)用(2)中图示装置探究不同浓度NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响,向烧杯a、b中各加入30mL不同质量分数的NaCl溶液,实验记录如下表所示。实验ab指针偏转方向Ⅰ0.1%0.01%向右Ⅱ0.1%3.5%向左Ⅲ3.5%饱和溶液向右①Ⅱ中,b中电极发生的电极反应是。

②Ⅲ中,铁在饱和NaCl溶液中不易被腐蚀。查阅资料可知:在饱和NaCl溶液中O2浓度较低,钢铁不易被腐蚀。设计实验证明:。

(4)根据上述实验,对钢铁腐蚀有影响的因素是。

阶段质量检测(四)1.选B碱性锌锰电池中负极反应为Zn+2OH--2e-Zn(OH)2,正极反应为MnO2+e-+H2OMnO(OH)+OH-,故A错误;酸性氢氧燃料电池负极反应式为H2-2e-2H+,正极:O2+4H++4e-2H2O,碱性氢氧燃料电池负极反应式为H2-2e-+2OH-2H2O,正极:O2+2H2O+4e-4OH-,故B正确;铅酸蓄电池放电时负极电极反应为Pb-2e-+SO42−PbSO4,正极电极反应为PbO2+2e-+4H++SO42−PbSO4+2H2O,故C错误;镍镉电池放电正极反应为2NiOOH+2H2O+2e-2Ni(OH)2+2OH-,负极反应为Cd+2OH--2e-Cd(OH)2,故D错误。2.选C铜为不活泼金属,与稀硫酸不反应,要完成反应Cu+H2SO4(稀)CuSO4+H2↑,应设计成电解池,且铜为阳极,电解质溶液为硫酸,B、D是原电池,故错误,A中铜作阴极,故A错误,C正确。3.选DH+的氧化性强于Mg2+,用惰性电极电解MgCl2饱和溶液,阴极上水电离的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;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+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,由于生成NaOH,溶液的碱性增强,pH逐渐增大,D正确。4.选C在碱性氢氧燃料电池中,通入燃料H2的电极为负极,负极的电极反应式为H2-2e-+2OH-2H2O,A错误;粗铜精炼时,与电源正极相连的电极是阳极,阳极材料是粗铜,阳极的电极反应式主要为Cu-2e-Cu2+,B错误;用惰性电极电解饱和食盐水时,阴极上H2O电离产生的H+得到电子生成H2,则阴极的电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,C正确;在铁制品上镀银时,铁制品与电源负极相连作阴极,发生电极反应:Ag++e-Ag,D错误。5.选B利用阳极氧化法处理铝制品的表面,阳极的电极反应式为2Al+3O2--6e-Al2O3,使之形成致密的氧化膜而钝化;检验亚铁离子加入K3[Fe(CN)6]溶液,若生成蓝色沉淀,则证明原溶液中含Fe2+;轮船在船壳水线以下常装有一些锌块与铁构成原电池,铁作为原电池的正极,锌作为原电池的负极,利用了牺牲阳极法;外加电流法,将需要保护的金属与电源的负极相连作为电解池的阴极,可以起到防止金属被腐蚀的作用。6.选BX与电源负极相连,作阴极,故A错误;Y与电源正极相连,作阳极,阳极失电子发生氧化反应,故B正确;X电极上发生反应:2H2O+2e-H2↑+2OH-,生成氢气,故C错误;钠离子氧化性比氢离子弱,因此在水溶液中不参与电极放电,其物质的量不变,故D错误。7.选D锌作负极,铜作正极,氢离子在正极得电子生成氢气,因此铜电极附近氢离子浓度减小,A正确;锌银纽扣电池中氧化银得电子作正极,电极反应式为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-,B正确;普通锌锰电池中锌筒作负极,锌失电子生成锌离子,锌被消耗,锌筒变薄,C正确;放电时铅作负极,失电子生成Pb2+,Pb2+又会与SO42−结合生成PbSO4固体覆盖在负极表面,负极质量增加,D8.选D图1中构成原电池,Zn为负极,失去电子,电子经导线从Zn移向Cu,A正确;图1中Zn为负极,失去电子,铜片上铜离子得到电子生成铜,发生还原反应,B正确;图2中构成Zn⁃Cu⁃CuSO4原电池,而铜棒构成了电解池,铜棒的a极为阴极,铜离子得到电子生成铜,a处会变粗,C正确;图2中构成Zn⁃Cu⁃CuSO4原电池,而铜棒构成了电解池,电流表指针发生偏转,D错误。9.选B当闭合开关后,右边装置中锌和稀硫酸能自发地进行氧化还原反应,且锌和碳棒是活泼性不同的导体,所以右边装置构成了原电池,其中Zn是负极,C是正极;左边装置则是有外加电源的电解池,其Pt是阳极,Cu是阴极。据分析,C电极为原电池的正极,A项错误;Cu电极是电解池的阴极,阴极上氢离子得电子生成氢气,同时铜电极附近产生OH-,所以随着反应的进行,铜电极附近OH-浓度增大,B项正确;电解池中阳离子向阴极移动,所以Na+向铜电极移动,C项错误;铂作电解池的阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,D项错误。10.选A装置①中NaCl溶液是中性的,铁发生吸氧腐蚀,A项错误;装置②是电解池,a为阳极,发生氧化反应,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,得到黄绿色气体,B项正确;装置③研究的是电解饱和食盐水,为防止OH-扩散至阳极与Cl2反应,所以选用阳离子交换膜,C项正确;原电池中发生的反应是自发的氧化还原反应,装置②③中的反应也是氧化还原反应,D项正确。11.选C锂-氮电池放电时消耗N2,充电时释放N2,实现了N2的循环,为绿色固氮提供了一种可能的途径,A正确;放电时,甲电极为负极,乙电极为正极,Li+向正极即乙电极迁移,并在多孔碳布表面生成Li3N,B正确;放电时,甲电极发生氧化反应,充电时,甲接外接电源的负极,发生还原反应,C错误;乙电极上发生的反应为N2+6e-+6Li+2Li3N,D正确。12.选C根据题知左侧金属锌作负极,放电时,Zn2+通过离子交换膜移向正极,故M是阳离子交换膜,故A正确;充电时,多孔石墨作阳极,发生氧化反应,才能使电池恢复原状,所以接外电源的正极,故B正确;充电时,阳极发生的反应为3I--2e-I3−,阴极发生的反应为Zn2++2e-Zn,故储罐中的电解液导电性不断减弱,故C错误;放电时,正极发生还原反应:I3−+2e-3I-,故每消耗1molI3−,有1molZn2+生成,13.选D闭合K1、断开K2,电极1为电解池阴极,发生反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,电极3为阳极,发生反应为Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O;闭合K2、断开K1,电极3为电解池阴极,发生反应为NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,电极2为阳极,发生反应为4OH--4e-O2↑+2H2O。结合分析可知,制H2时,连接K1,A正确;制O2时,电极3的反应为NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,B正确;交替连接K1和K2,可使电极3得以循环使用,C正确;Ni(OH)2、NiOOH均溶于酸,故若用酸性电解质不可以实现题述过程,D错误。14.选A外电路通过1mol电子时,负极上1molNa+脱嵌,质量减少23g,正极上1molNa+嵌入,质量增加23g,两电极质量变化的差为46g,A项错误;充电时阳极上发生反应Na3V2(PO4)3-xe-Na3-xV2(PO4)3+xNa+,B项正确;放电时电池的总反应方程式为xNa+Na3-xV2(PO4)3Na3V2(PO4)3,电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变,C项正确;Na能与水反应,电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换,D项正确。15.选A传统电解水过程中每转移4mole-可制得2molH2,耦合HCHO高效制H2过程中每转移4mole-,阴、阳极均可产生2mol氢气,则相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍,A错误;由装置图知,b为阳极,a为阴极,在阴极区阳离子放电,则阴极的电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,B正确;综合装置图中的离子交换膜为阴离子交换膜及电解池中阴离子向阳极移动知,OH-通过阴离子交换膜向b极区移动,C正确;由反应机理知,D正确。16.解析:该装置为电解池,右端回形针(铁制)与电源的正极相连作阳极,发生腐蚀:Fe-2e-Fe2+再发生一系列反应生成红棕色物质Fe2O3;左端回形针与电源负极相连作阴极,发生反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-。(1)①由分析可知右端回形针为阳极;阴极试纸上出现大片蓝紫色的原因是2H2O+2e-H2↑+2OH-使溶液中氢氧根离子浓度增大,阴极附近呈碱性,试纸变为蓝紫色;②由分析知阳极回形针处出现的红棕色物质可能是Fe2O3;(2)某小组同学另取两根铅笔芯作为电极,对pH试纸上的Na2SO4溶液电解,实质是电解水:2H2O2H2↑+O2↑,阳极水电离的氢氧根发生反应生成氧气,氢离子浓度增大,显酸性使与试纸接触处呈现红色圆点。2mol即36g水发生电解会生成2mol氢气,故当阴极产生1mol气体时,可加18g水使溶液恢复。答案:(1)①阳2H2O+2e-H2↑+2OH-②Fe2O3(2)红2H2O2H2↑+O2↑18g水17.解析:(1)设③CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49kJ·mol-1,根据盖斯定律可知,①=③-②,则ΔH1=(-49kJ·mol-1)-(-90kJ·mol-1)=+41kJ·mol-1;(2)根据第(1)问分析,总反应是放热反应,且第一步是吸热反应,符合条件的为A、C,再结合反应①为慢反应,则其活化能较大,则符合要求的为A;(3)根据题意可知甲醇燃烧的热化学方程式为2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-1453kJ·mol-1;(4)甲醇燃料电池负极反应为CH3OH+H2O-6e-CO2↑+6H+,则消耗0.1mol甲醇时,会转移0.6mol电子,需要氧气0.6mol4=0.15mol,标况下体积为3.36L;(5)由图可知在阴极二氧化碳得到电子生成甲醇,电极反应式为CO2+6H++6e-CH3OH+H2O。答案:(1)+41(2)A(3)2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-1453kJ·mol-1(4)3.36(5)CO2+6H++6e-CH3OH+H2O18.解析:(1)由图分析可知,若闭合开关K,甲装置为原电池,丙装置为电解池,因此丙装置将电能转化为化学能。甲装置中铝与浓硝酸反应发生钝化,因此铜为原电池的负极,铝为原电池的正极,则Pt为阳极,石墨为阴极,阴极氢离子得电子生成氢气,电极反应式为2H2O+2e-2O