人教版高中化学选择性必修1 第4章 化学反应与电能 第四章测评 【原卷+答案】

第四章测评

一、选择题:本题包括15小题每小题3分.共45分。每小题只有1个选项符合题意。

L化学与能源、材料、环境密切相关。下列有关说法错误的是（）

A.我国科学家制备新型纤维聚合物锂离子电池，电池放电时将化学能转化为电能

B.错单晶可以作为光电转换材料，用于太阳能电池

C.掩埋废旧电池不会造成环境污染

D.我国科学家研制出选择性催化剂电催化还原CO?制备附加值高的乙烯等有利于突现碳中和

2.下列有关金属的保护方法的说法正确的是（）

A.常使用的快餐杯表面有一层搪瓷,搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用

B.白铁（镀锌铁）镀层破损后就皮的腐蚀加快

C.轮船的船壳水线以卜常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极法

D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法

3.用下列装置进行相应实验，能达到实验目的的是（）

直流电源

H饱

匚

和

•

二

电

源

食

，rI

r

盐

二3

•T水

一

-一

含KC1饱和溶液的琼胶

Cu(NOJ)lAgNO,

溶液溶液

A.图①所示装置待镀铁制品与电源正极相连，可实现铁制品上镀铜

B.图②所示装置用于制备少量含NaClO的消毒液

C.图③所示装置可以用来验证化学能转化为电能

D.图④所示装置用于埋在潮湿的土壤中钢管的防腐

4.以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程

中（）

A.阴极发生的反应为Mg-2c-~=Mg2+

B.阴极上Al被氧化

C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥

D.阳极和阴极的质量变化相等

5.下列关于如图装置说法正确的是（）

气体出口nlI铁II石墨

M溶液

A.装置中电子移动的途径是负极-Fe-M溶液-石墨一正极

B.若M为NaCl溶液，通电一段时间后,溶液中可能有NaClO

C.若M为FeCb溶液,可以实现石墨上镀铁

D.若M足海水，该装置利用牺牲阳极法保拧铁

6.一种采用HzO（g）和N?（g）为原料制备NH3（g）的装置如图所示。

I工作电源I

固体氧化物电解质

下列有关说法正确的是（）

A.在b电极上,N2被还原

B.金属Ag可作为a电极的材料

C.改变工作电源电压,反应速率不变

D.电解过程中,固体氧化物电解质中02-不断减少

7.家用的一种储水式电热水器的结构如图所示，其中a、b为水管口。

下列说法正确的是（）

镁棒二加热棒

一钢制外壳

排污口ab

A.电热水器通电时，可将少量的水电解

B.镁棒提供电子，钢制外壳作阳极而受到保护

C.镁棒因表面生成Mg（0H）2而得到有效保护

D.电热水器可将电能转化为热能

8.下列关于如图所示各装置的叙述正确的是（）

CuSO4溶液

图3图4

A.图1是原电池，总反应是Cu-2Fe3+^=Cu2++2Fe2+

B.图2可验证铁的吸氧腐蚀，负极反应为Fe-2e-Fe2+

C.图3可在待镀铁件表面镀铜

D.图4中钢闸门应与外接电源的负极相连被保护，该方法叫做牺牲阳极法

放电

9.Mg-LiFePO4电池的总反应为xMg+2Li』FePO4+2dJ+嬴rMg2++2LiFePCU,其装置如图所示。下列

说法正确的是（）

Li..xFePOx/

LiFePCh极

非水电解质电解质水溶液

锂离子导体膜

A.充电时，阳极的电极反应式为LiFePO.xe-LiiFePO4+xLi+

B.充电时,Mg极连接电源的正极

C.放电时,Li+被还原

D.若放电时电路中流过2mol电子，则有1molMg?+迁移至正极区

10.某课题研究小组设计如图所示装置（电极材料均为Pt）,该装置可将工业废水中的乙胺

（CH3cH2NH2）转化为无毒无害物质。下列分析错误的足（）

A.电极N为电池的负极

B.电池工作时,H+由N极区通过交换膜移动到M极区

C.电极N的电极反应式为2cH3cH2NH2+8H2O-30e-^4C（M+N2T+30H*

D.当空气（含氧气20%）的进入量为7.5mol时，可以处理含乙胺（质量分数为9%）的废水0.1kg

11.电解废旧锂电池中的LiMnQi示意图如下（其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。

电解过程中溶液的体积变化忽略不计）。下列说法正确的是（）

电极电极

A+

Li2

Mn:Mn*xf

H2SO4,>

MnSO4

溶液/

MnO2

/ZLiMn^Ox//.b[/

滤布

A.电极A的电极反应为2LiMn2（V6e-+l6H-2Li++4Mn2++8H2。

B.电极B为阳极，发生还原反应

C.电解结束,溶液的pH增大

D.电解一段时间后溶液中M产浓度减小

12.我国科学家设计的Mg-Li双盐电池工作原理如图所示。下列说法不正确的是（）

负载

A.放电时，正极电极反应式为FeS+Ze+ZH1==Fe+Li2s

B.充电时,Mg电极连外接电源的负极

C.充电时，每生成ImolMg,电解质溶液质量减少24g

D.电解液含离子迁移速率更快的Li+提高了电流效率

13.“84”消毒液常用于环境消毒。在不同电压下，用惰性电极电解饱和NaCl溶液制备少量NaClO,实

验结果如下：

1x

饱和NaCl溶液

实验①②③

电压5U2

a极产生少量气泡,b极a极产生较多气泡,b极产生a极产生大量气泡,b极逸出大量

现象

无明显气泡少量气泡黄绿色气体

下列分析不正确的是（）

A.①、②、③中,a极均发生了还原反应

B.①、②、③中均能发生Cb+ZNaOH^NaCl+NaClO+FhO

C.电解时QH-由b极向a极移动

D.不宜采用实验③的电压制备NaQO

14.用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定三颈烧瓶中压强随时间变化美系以及

溶解氧（DO）随时间变化关系的曲线如下。下列说法正确的是（）

）溶解氧传感器/

内卷强传感器C

不同的酸溶液＜二

pHVW7

均匀覆盖Fe粉六=5^

和C粉的灌纸

溶解氧随时间变化的曲线

A.溶解氧随着溶液酸性减弱而增大

B.pH=2.0时，发生析氢腐蚀而不发生吸氧腐蚀

C.整个过程中，负极电极反应式为Fe-3e------Fe3+

D.pH=4.0时，既发生吸氧腐蚀又发生析氢腐蚀

15.微生物电解池（MEC）产甲烷技术是一种有望成为缓解能源危机与温室效应的重要新型途径。它

以外界输入的较小电能为能量来源，以微生物为催化剂,MEC耨合厌氧消化系统产甲烷的工作原理如

图所示。下列有关说法错误的是（）

A.a为电源的正极,b为电源的负极

B.电子的移动方向:从b—导线一Y电极，再经X一导线一a

+=

C.Y电极发生的反应:CO2+8H++8D^=CH4+2H2O、8H+8C-==4比［、CO2+4H2^CH4+2H2O

D.若用铅酸蓄电池为电源，理论上消耗98gFhSQi时，此装置中有2molH+发生迁移

二、非选择题:本题包括4小题，共55分。

16.（15分）某科研小组为研究电化学原理,设计如图所示装置。

⑴若a和b不相连,c是铜片,d是锌片,m是稀硫酸，则锌片上的现象

是，此时能量转化的主要形式是化学能转化为

能。

（2）若a和b用导线相连：

①c是石墨电极,d是铜片,m是硝酸银溶液厕原电池正极的电极反应式为_。

②c、d均是Pt电极,m是NaOH稀溶液，分别向两极通入CH4和。2,通入CFh一极的电极反应式是

（3）若a和b分别连接直流电源的两极：

①c、d是石墨电极,m是NaCl溶液，向溶液中滴加几滴酚猷溶液。实验开始后c极周围溶液首先出

现红色则b连接直流电源的（填“正极”或“负极”），通电时总反应的离子方程式

是，检验d极气体产物可以选用的试纸是

（填字母）。

A.T•煤的红色石蕊试纸

B.干燥的蓝色石蕊试纸

C.湿润的淀粉KI试纸

D.干燥的淀粉KI试纸

②c、d分别是石墨电极和铜电极,m是NaOH浓溶液，通过反应:2Cu+H2O^=Cii2O+H2T可制得纳米

级CuzO。阳极的电极反应式是：

17.（14分）研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。

，*，

止水夹

蘸

食

有

的

盐

水

铁

钉;一红墨水

NaCI溶液

图

甲国乙

（I）图甲为教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下

列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有（填字母）。

A.用纯氧气代替试管内空气

B.用酒精灯加热试管提高温度

C.将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末

D.换成更细的导管，水中滴加红墨水

（2）该小组将图甲装置改进成图乙装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据

数据判断腐蚀的速率随时间逐渐（填“加快”“不变”“减慢”）,你认为影响因素为

时间/min1379

液柱高度，cm0.82.13.03.74.2

（3）为探究铁钉腐蚀实验a、b两点所发生的反应,进行以下实验，请完成表格空白:

实验操作实验现象实验结论

向NaCI溶

a点电极反应为

液中滴加a点附近溶液

①

2~3滴酚酰出现红色

指示剂—

然后滴加

b点电极反应为

2~3滴b点周围出现

②

K.；|rc（CNk.l蓝色沉淀

溶液—

根据以上实验探究,试判断（填“a”或"b”）为负极，该点腐蚀更严重。

18.（12分）海洋的水资源和其他化学资源具TT十分巨大的开发潜力。

（1）氯碱工业电解饱和食盐水的化学方程式为:

制取的氯气是实验室和工业上的常用气体，科学家基于CL易溶于CO,的性质，开发了一种无需离子

交换膜的新型氯流电池,可作储能设备（如图1所示）。充电时，电极a的反应为NaTi2（PO5+2Na++2e-

Na?Ti2（PO4）3o

O输电网1

风力

发电

Cl/NaCI

ccu溶液

索多孔炭

案

电极b

图1

①放电时:正极反应为NaCI溶液的浓度（填“增

大，，“减小，，或“不变，，）。

②充电时:电极b是极;每生成1mol。岂电极a质量理论上增加go

（2）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率,

为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极（如图2所示），通入一定的电流。

/阳极

-海水

・・••・/

、阴极

图2

①阴极的电极反应为

会使海水中的Mg+沉淀积垢,需定期清理。

②阳极区生成的C12在管道中可以生成氧化灭杀附着生物的C10-的离子方程式

为O

19.（14分）生物燃料电池和燃料电池由于其自身的特点在生活、生产中具有广阔的应用前景。粗铜

提纯的电化学装置如图所示。

清除+产质子'交换膜

甲池乙池丙池

请回答下列问题：

⑴乙池是（填“原电池”或“电解池”）。

（2）a、d电极的名称分别是、（填“正极”“负极”“阴极”或“阳极。f电极的材料

是（填名称）。

（3）闭合开关K,甲池中产生的H+的移动方向是（填“从左室移向右室”或“从右

室移向左室”）;乙池中c电极的电极反应式是。

（4）该电化学装置中每消耗22.4L0乂已换算成标准状况）时，电路中转移个电子，消耗的葡

萄糖与甲醇的质量之比为，电极f的质量（填字母）。

A.增加64gB.减少64g

C增加128gD.减少128g

第四章测评

1.C解析原电池是将化学能转化为电能的装置，所以电池放电时将化学能转化为电能,A正确；

错是半导体材料，错单晶可以作为光电转换材料，用于太阳能电池,B正确;废旧电池中含有重金属

离子,掩埋废旧电池会造成土壤、水体污染,C错误;利用选择性催化剂电催化还原二氧化碳制备

附加值高的乙烯等能减少二氧化碳的排放,有利于实现碳中和.D正确。

2.C解析A项中搪瓷层破损后,铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层不能对破损部分进行果护,A

错误中项中镀层破损后，由于锌的活动性比铁强，与铁构成原电池，锌作负极，保护铁不被廨蚀,B

错误;C项采取的是牺牲阳极法,C正确;D项中用沥青作涂层不是电化学保护法.D错误。

3.B解析铁制品上镀铜，要将待镀铁制品与电池的负极相连，作电解池的阴极,A错误;图②装置

上端有出气管，且电极与电源负极相连，作电解池的阴极,电极反应式为2H2O+2e:~=2OH+H2t，

下端电极是阳极，发生反应:2Cl-2e-C12|,C12与阴极区产生的NaOH反应生成NaCIO,B正确；

盐桥中的KC1会与AgNCh溶液反应，应使用含有KNCh的盐桥,C错误;由于铜不如铁活泼，发生

腐蚀时，钢管作负极而被腐蚀,故图④装置不能用于钢管的防腐,D错误。

4.C解析阴极发生还原反应,Mg在阳极失电子生成Mg2\A错误;Al在阳极上被氧化生成

AItB错误;阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥,C正确;阳极消耗

Al、Mg,且还会形成阳极泥，而阴极只有AU+得电子生成铝单质，根据得失电子守恒及元素守恒

可知，阳极与阴极的质量变化不相等,D错误。

5.B解析装置中电子移动的途径:负极—Fe电极,然后是溶液中的阴离子在阳极（石墨）放电一

电源的正极,A错误;若M为NaCl溶液，通电一段时间后，阳极产生CH溶液中的NaOH与阳极产

生的CL发生反应生成NaCl和NaCIO,所以溶液中可能有NaC10,B正确;若M为FeCL溶液，由

于铁作电解池阴极，石墨作电解池阳极，故不可能实现石墨上镀铁,C错误;若M是海水，该装置利

用外加电流法使铁不被腐蚀,D错误。

6.A解析b电极上,N2-NHa,N2被还原，发生还原反应,A正确;a电极上O'—Ch,金属Ag是活性

电极，若Ag作a电极的材料,也极反应变为Age—Ag+,阳极被损耗,B错误;改变工作电源电压，

电路中电流改变，则反应速率改变,c错误;结合阴、阳极反应可知，电解总反应为2N2+6H2O坦中e斛

4NH3+3O2,固体氧化物电解质中的量不变,D错误。

7.D解析电热水器通电时，加热棒工作，电路不和水接触,不会电解水,A错误;利用原电池原理保

护金属，更活泼的金属镁作阳极（负极），失去电子，不断被腐蚀，可定期更换，钢铁外壳作阴极（正极）

得到保护,B错误;铁棒作F口极（负极）,失去电子生成M『+,阴极（正极）上水电离山的T放电，轲氽

的0H与Mg2+结合生成Mg（0H）2,该设计是牺牲阳极法，故镁棒表面生成Mg（OH）2并非为了保护

镁棒，反而影响了对钢制外壳的保护,C错误;电热水器是用电能加热，使水温升高，该过程也热水

器将电能转化为热能,D正确。

8.B解析图I是原电池，铁比铜活泼，总反应是Fe+2Fe3+~GFe?。故A错误;图2是原电池，铁作

负极，电极反应为Fe-2e--Fe?+,故B正确;图3是电解池，与电源正极连接的是待镀铁件,电极反

应为Fe-2e--Fe?:与电源负极相连的是铜，电极反应为（2a+2e一Cu,不是在铁件表面镀铜，故

C错误;图4中钢闸门与电源妁负极相连，钢间门为阴极，属于外加电流法，故D错误。

9.A解析充电时，原电池的正极接充电电源的正极作为阳极,此时阳极反应和原电池正极相反，

即电极反应为LiFePOne—-LizFePOj+xLi+.A正确;充电时，镁在阴极生成,应连接电源的负

极,B错误;放电时,LiiJFePO4被还原生成LiFePC)4,Li+没有发生还原反应,C错误;放电时，由于Li+

导电膜的限制作用,Mg2+不能迁移至正极区,D错误。

10.D解析含有乙胺的废水通入电极N,空气通入电极M,则电极N是电池的负极,M是正极,A

正确;电池工作时，阳离子向正极移动，则H+由N极区通过交换膜移动到M极区,B正确;电极N

上,CH3cH2NH2发生氧化反应转化为无毒无害物质,应生成N?和CO?,电极反应式为

2Cn3Cn2NIl2+8Il2O-30c——4cChT+N2T+3()H+,C正确;7.5mol空气(含氧气20%)中含有1.5mol

O2,参与正极反应:O2+4Hf4c-=2比0,电路中通过6mol电子，据得失电子守恒可知,N电极消耗

0.4molCH3cH2NH2,则有机(CHaCFkNH?)：。，molx45g-mo—=18g,故处理含乙胺废水的质量为

^=200g=0.2kg,D错误。

Y/O

11.C解析电极A上镒元素化合价降低，发生还原反应,作电解池阴极，电极反应为

2+

2LiMn2O4+6e+16H^~2Li++4N4n+8H2O,A错误;电极B二镒元素化合价升高，发生氧化反应，作

电解池阳极,B错凝根据2LiMmO4+4H+她2Li++Mn2++3MnO2+2HjO,电解后田浓度变小，溶液的

pH增大，电解一段时间后溶液中Mif♦浓度增大,c正确、D错误。

12.C解析放电时Mg转化为Mg2+,右侧电极为负极，左侧电极为正极,FeS得电子生成Fe和

LizS,电极反应式为FeS+2Li++2e--Fe+Li2S,A正确;充电时Mg?+转化Mg,被还原，为阴极,连接外

接电源的负极,B正确;充电时阳极反应为Fe+Li2S-2e-~FeS+2Li+,每生成1molMg,消耗1mol

Mg?：转移2mol电子，同时生成2molLi:故电解质溶液质量减少24g-2x7g=10g,C错误;电解液

中含离子迁移速率更快的增强了导电性，提高了也流效率,D正确。

13.C解析实脸①~③中a极是阴极，均发生还原反应,A正确;实脸①~③中,b极是阳极,电极反

应式为2C「-2e--CbT,阴极反应产生NaOH,CL与NaOH反应生成NaCKNaCIO,B正确;电解

时，阴离子向阳极移动，则OH由a极向b极移动,C错误;实脸③中产生大量黄绿色气体，说明电解

速率过快,产生的C12并未被NaOH溶液充分吸收，故不宜采用该实脸电压制备NaClO,D正确。

14.D解析随着pH增大即溶液酸性减弱，溶解氧(DO)减小,A错误;pH=2.0时，锥舫瓶内的溶解

氧减少，说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生，同时锥形瓶内的气压增大，说明有产生氢气的析氢腐蚀

发生,B错误;锥形瓶中的Fe粉和C粉构成了原电池,Fe粉作为原电池的负极，发生的电极反应式

为Fe-2e--=Fe2+,C错误;若pH=4.0时只发生吸氧腐蚀，锥形瓶内的压强会下降,而图中pH=4.0

时,锥形瓶内的压强几乎不变，说明除了吸氧腐蚀,Pc粉还发生了析氢腐蚀，消耗氧气的同时也产

生了氢气，因此锥形瓶内压强几乎不变,D正确。

15.D解析由图可知，右侧CO2得电子转化为CH4,则右侧Y电极为阴极,则电源b为负披,阴极

的电极反应式为CO2+8e+8H+=CH4+2H2O,左侧X电极为阳极,则电源a为正极，阳极上有机物

失电子生成CO”a为电源的正极,b为电(源的负极,X为阳极,Y为阴极，则电子的移动方句:从

b—导线TY电极，再经X-＞导线-a,A、B正确;Y为阴极，发生还原反应，则Y电极发生的反

应:CO2+8H++8e=CH4+2H2。、84+8已一4H2}CO2+4H2—CH4+2H2O,C正确;根据铅酸蓄

电池的总反应Pb+PbO?+2H2so4-2PbSO4+2H2O可知，若用铅酸蓄电池为电源,理论上消耗98g

H2sCh时，转移1mole,根据转移电子守恒可知，此装置中有1molH+发生迁移,D错误。

16.答案(1)锌片溶解，且锌片表面有气泡生成热

⑵①Ag++e--=Ag@CH4+1OOH-8e-~C0i+7H20

⑶①正极2C1+2H2。皿20H+CI2T+H2TC②2Cu+20H・2e=C112O+H2O

解析(1)若a和b不相连,c是铜片.d是锌片,m是稀硫酸，则■每片与稀硫酸反应，锌片上的现象是停

片溶解,且锌片表面有气泡生成;此时能量转化的主要形式是化学能转化为热能。

(2)若a和b用导线相连，构成原电池装置。①c是石墨电极,d是铜片,m是硝酸银溶液，则铜为负

极，石墨为正极，则原电池正极的也极反应式为Ag++e"~=Ag;@c^d均是Pl电极,m是NaOH稀

溶液，分别向两极通入CH4和。2,通入CH」的一极为负极，电极反应式是CH4+10OH-8e~:

CO1+7H2OO

(3)若a和b分别连接直流电源的两极，构成电解池装置。①c、d是石墨电极,m是NaCL容液响

溶液中滴加几滴酚酿溶液。实睑开始后c极周围溶液首先出现红包，则c极为阴极,a连接直流电

源的负极力连接直流电源的王极,d为阳极;通电时总反应的离子方程式是2C1-+2HQ幽2OH

+Cl2t+H2T；d电极为阳极，产生氯气，氯气能够使湿泗的淀粉KI试纸变蓝，故检验氯气可以选用的

试纸是C。②c、d分别是石墨电极和铜电极,m是NaOH浓溶液，通过反应:2CU+H2。——

OO+H2T可制得纳米级CsO,阳极为铜失电子生成CU2。,电极反应式为2Cu+2OH-2e:~=

C112O+H2OO

17.答案(l)ACD

(2)减慢氧气的浓度

⑶①O2+4e+2H2。—=40H②Fe-2e-=Fe?+b

解析(1)用纯氧气代替试管内空气,氧气浓度增大，反应速率加快，可以更快更清晰观察到水柱上

升现象,A正确;用酒精灯加热试管提高温度，温度升高，试管内气体膨胀，可能观察不到水柱上升

现象,B错误;将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末，构成原电池.反应速率加快,可以更快更清晰观察

到水柱上升现象,C正确;换成更细的导管，水中滴加红墨水.消耗相同体积的氧气时，导管中液面

变化会明显,D正确。

(2)该小组将图甲装置改进成图乙装置并进行实险,根据导管中红墨水液柱高度随时间的变化，可

知腐蚀的速率随时间逐渐减慢;随反应进行,氧气的浓度降氐故反应速率减慢。

(3)滴加2~3滴酚配指示剂,a点附近溶液出现红色，说明氧气在a点得电子生成氨我根离子声点

电极反应为O2+4D+2H20-40匹;滴加2~3滴KdFe(CN)6］溶液,b点周围出现蓝色沉淀，说明b

点铁失电子生成Fe2+,b点电极反应为Fe-2e-~年2+;原电池负极发生氧化反