【臻品卷】同步单元4 化学反应与电能 2022-2023学年人教版(2019)选择性必修1 化学（解析版）

【臻品卷】第四章化学反应与电能(满分:100分;时间:90分钟)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.(2020山东枣庄八中高二上期中)下列设备工作时,把化学能转化为电能的是()A.硅太阳能电池B.燃气灶C.太阳能集热器D.锂离子电池2.(2020河北唐山高二上期末)下列示意图与化学用语表述内容不相符的是(水合离子用相应离子符号表示)()ANaCl溶于水NaClNa++Cl-B铁的吸氧腐蚀原理负极:Fe-2e-Fe2+C锌铜原电池构造和原理总反应:Zn+Cu2+Zn2++CuDN2与O2反应能量变化N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH=-180kJ·mol-13.(2019北京四中高二上期末)如图所示各种装置中能构成原电池的是()A.①②③ B.④⑤⑥C.①③⑤ D.②④⑥4.(2020浙江慈溪六校高二上期中联考)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是()A.铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后,甲池中的c(SO4C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增大D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡5.(2020河北石家庄六校高二上期中联考)银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O,在此电池放电时,正极上发生反应的物质是()A.Ag B.Zn(OH)2C.Ag2O D.Zn6.(2020辽宁大连高二上期中)科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池,利用细菌将有机物转化为氢气,氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池正极反应为()A.O2+4H++4e-2H2OB.H2-2e-2H+C.O2+2H2O+4e-4OH-D.H2-2e-+2OH-2H2O7.(2020山东日照一中高二上月考)下列关于金属腐蚀的说法正确的是()A.金属在潮湿的空气中腐蚀的实质是M+nH2OM(OH)n+n2H2↑B.金属的化学腐蚀的实质是M-ne-Mn+,该过程有电流产生C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D.在潮湿的中性环境中,金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀8.(2020黑龙江双鸭山一中高二上期末)化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中正确的是()A.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e-4OH-B.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应为Fe-2e-Fe2+C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应为Cu-2e-Cu2+D.铅酸蓄电池充电时,标“+”的接线柱连电源的正极,电极反应为PbSO4-2e-+2H2OPbO2+4H++SO49.(2020山东省实验中学高二上期中)下列关于各装置图的叙述不正确的是()A.用图①装置实现铁上镀铜,a极为铜,电解质溶液可以是CuSO4溶液B.图②装置盐桥中的Cl-移向右烧杯C.图③装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护D.图④两个装置中通过导线的电子数相同时,消耗负极材料的物质的量不同10.(2020山东青岛黄岛高二上期中)2019年诺贝尔化学奖颁给在锂离子电池发展史上作出杰出贡献的三位科学家。某锂离子电池放电时电池的总反应可以表示为Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6。下列说法不正确的是()A.放电时Li+由电池的负极向正极移动B.放电时,正极的电极反应为LixC6-6e-xLi++C6C.充电时阳极的电极反应为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+D.在整个充放电过程中,至少存在三种形式的能量转化二、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.(2020江苏南通高二上第一次质检)下列有关说法正确的是()A.工业上用石墨电极电解熔融Al2O3冶炼金属铝时,阳极因被氧气氧化需定期更换B.可用牺牲阳极法来减缓海轮外壳的腐蚀C.氯碱工业中,产生44.8LCl2,反应中转移的电子数为2×6.02×1023个D.粗锌与稀H2SO4反应产生氢气的速率比纯锌快,是因为粗锌的还原性比纯锌强12.假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求,即为理想化。①~⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是()A.当K闭合时,甲装置发生吸氧腐蚀,在电路中作电源B.当K断开时,乙装置锌片溶解,有氢气产生C.当K闭合后,整个电路中电子的流动方向为③→②,①→⑧,⑦→⑥,⑤→④D.当K闭合后,甲、乙装置中溶液pH变大,丙装置中溶液pH不变13.(2020江西吉安重点中学高二上第一次联考)工业上可利用如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(深度解析)A.B极为电解池的阴极B.B极区吸收5molSO2,则A极区生成2.5molS2OC.B极区电解液为稀硫酸,电解一段时间后硫酸浓度增大D.A极的电极反应为2SO32--2e-+4H+S2O414.(2020山东济宁高二上期末)NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂,工业上可采用电解法制备,工作原理如图所示。下列叙述正确的是()A.若直流电源为铅酸蓄电池,则b极为PbO2B.阳极反应为ClO2+e-ClO2C.交换膜左侧NaOH的物质的量不变,气体X为Cl2D.制备18.1gNaClO2时理论上有0.2molNa+由交换膜左侧向右侧迁移15.如图所示装置中,X是铁,Y是石墨电极,a是硫酸钠溶液,实验开始前,在U形管的两边同时各滴入几滴酚酞试液,下列叙述正确的是()A.闭合K1,断开K2,X极放出H2B.闭合K1,断开K2,Y极为阳极C.闭合K2,断开K1,Y极的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-D.闭合K2,断开K1,工作一段时间后,X电极附近显红色三、非选择题(本题共5小题,共60分)16.(14分)(2020福建师大附中高二上期中)能源的开发和利用是一个世界性的话题,充分利用能量、开发新能源为人类服务是广大科技工作者不懈努力的目标。(1)如图所示,Fe-Cu-CuSO4组成原电池:Cu电极是(填“正”或“负”)极,其电极反应为;电子由(填“Fe”或“Cu”)极流出。

(2)利用(1)中图的电极和电解质溶液,在增加电源后可以实现电能转化为化学能,Fe接入电源负极,Cu接入电源正极,电解过程中电极质量增加的是(填“Fe”或“Cu”),Fe的腐蚀速度比正常在空气中的腐蚀速度(填“快”或“慢”),溶液中c(Cu2+)(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)利用氢气与氧气的燃烧反应2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1,作为燃料电池的反应原理,填充H2的电极是(填“正”或“负”)极;当有11.2L(折算成标准状况下的体积)H2完全燃烧,会放出kJ热量;如果2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=-akJ·mol-1,则a571.6(填“>”“<”或“=”)。

17.(12分)(2020安徽宿州十三校高二上期中)某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。按照实验步骤依次回答下列问题:(1)铜为极,导线中电子流向为(用a、b表示)。

(2)若装置中铜电极的质量增加3.2g,则导线中转移电子的数目为(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。

(3)装置的盐桥中除添加琼脂外,还要添加KCl的饱和溶液,电池工作时,对盐桥中的K+、Cl-的移动方向的表述正确的是。

A.盐桥中的K+向右侧烧杯移动、Cl-向左侧烧杯移动B.盐桥中的K+向左侧烧杯移动、Cl-向右侧烧杯移动C.盐桥中的K+、Cl-几乎都不移动(4)若将反应2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+设计成原电池,其正极反应是。

(5)设计一个电化学装置,实现反应:Cu+H2SO4(稀)CuSO4+H2↑,请在下面方框内画出这个电化学装置图。18.(14分)(2020河北保定八校高二上月考)如图所示,X是一种生活中常见的金属元素,A、B、C、D为石墨电极,E、F分别为短周期相邻两种活泼金属中的一种,且E能与NaOH溶液反应。按图示接通线路,反应一段时间(实验中所有溶液均足量)。(1)甲池是(填“原电池”或“电解池”,下同)装置;乙池是装置。

(2)D极为(填“阴极”或“阳极”)。

(3)烧杯中溶液会变蓝的是(填“a”或“b”);C极上的电极反应为。

(4)F极上的电极反应为。

(5)当电路中通过0.02mol电子时,B电极上沉积0.64g金属X,则X为(填元素符号),甲池中发生反应的化学方程式为 。

19.(12分)(2020安徽师大附中高二上期中)Ⅰ.氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。回答下列问题:(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式:

。

(2)离子交换膜的作用为 、 。

(3)精制饱和食盐水从图中位置补充,氢氧化钠溶液从图中位置流出。(选填“a”“b”“c”或“d”)

Ⅱ.KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2,还生成CO2和KHSO4等物质。写出该反应的化学方程式:

。

20.(8分)(2020山东师大附中高二上期中)在如图所示的装置中,试管A、B中的电极为多孔的惰性电极;C、D为两个铂夹,夹在被Na2SO4溶液浸湿的滤纸条上,滤纸条的中部滴有一滴KMnO4液滴;电源有a、b两极。若在A、B中充满0.01mol/L的KOH溶液后倒立于装有同浓度的KOH溶液的水槽中,断开K1,闭合K2、K3,通直流电,实验现象如图所示:回答下列问题:(1)断开K1,闭合K2、K3,通直流电,试管B中产生的气体为(填化学式)。

(2)在Na2SO4溶液浸湿的滤纸条中部的KMnO4液滴处现象为 。

(3)断开K1,闭合K2、K3,通直流电较长一段时间后,KOH溶液的浓度(填“变大”“变小”或“不变”)。

(4)电解一段时间后,A、B中均有气体包围电极。此时切断K2、K3,闭合K1,检流计有指数,此时该装置A试管中电极上发生的反应为 。

答案全解全析1.D硅太阳能电池是将太阳能转化为电能,A错误;燃气灶是将化学能转化为热能的装置,B错误;太阳能集热器是将太阳能转化为热能,C错误;锂离子电池是将化学能转化为电能,D正确。2.D氯化钠溶于水后电离出Na+和Cl-,故电离方程式为NaClNa++Cl-,A正确;铁的吸氧腐蚀中负极上铁放电变为Fe2+,故电极反应为Fe-2e-Fe2+,B正确;锌铜原电池中锌在负极上失电子,Cu2+在正极上得电子,故总反应为Zn+Cu2+Zn2++Cu,C正确;反应的ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和=946kJ·mol-1+498kJ·mol-1-632kJ·mol-1×2=+180kJ·mol-1,D错误。3.C原电池的构成条件是:①有两个活泼性不同的电极,②将电极插入电解质溶液中,③两电极间构成闭合回路,④能自发地进行氧化还原反应。据此可知装置①③⑤能构成原电池。②中酒精是非电解质,不能构成原电池;④中没有形成闭合回路,不能构成原电池;⑥中电极相同,不能构成原电池。4.C由题图可知,该原电池反应为Zn+Cu2+Zn2++Cu,Zn为负极,发生氧化反应,Cu为正极,发生还原反应,A错误;阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,故两池中c(SO42-)不变,B错误;乙池中发生反应:Cu2++2e-Cu,甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池,以保持溶液电荷守恒,进入乙池的Zn2+与放电的Cu2+5.C放电时,正极上发生还原反应,发生反应的物质是Ag2O。6.A该酸性燃料电池中,负极上氢气失电子生成氢离子,正极上氧气得电子和氢离子反应生成水,负极反应为H2-2e-2H+,正极反应为O2+4H++4e-2H2O。7.D金属在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀,正极上氧气得电子发生还原反应,所以没有氢气生成,A错误;金属的化学腐蚀实质是M-ne-Mn+,是金属直接和氧化剂反应的过程,该过程中没有电流产生,B错误;金属的化学腐蚀在酸性和碱性条件下均有可能进行,C错误;在潮湿的中性环境中,负极上金属失电子被腐蚀,正极上氧气得电子,即金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀,D正确。8.D氢氧燃料电池中负极上是氢气放电,A错误;钢铁发生电化学腐蚀时,负极反应为Fe-2e-Fe2+,B错误;粗铜精炼时,粗铜作阳极和电源的正极相连,C错误;铅酸蓄电池充电时,原电池正极接电源的正极作电解池的阳极,发生氧化反应,电极反应为PbSO4-2e-+2H2OPbO2+4H++SO42-9.B根据装置图中电流方向可知,a极为阳极、b极为阴极,铁上镀铜时,Cu为阳极、Fe为阴极,电解质溶液可以是CuSO4溶液,A正确;双液铜锌原电池中,Zn为负极、Cu为正极,原电池工作时,阳离子移向正极、阴离子移向负极,即盐桥中的Cl-移向左烧杯,B错误;图③装置是外加电流法防腐,其中钢闸门接外加电源的负极、作阴极,发生还原反应,C正确;图④中两装置均为原电池,左侧装置中Al为负极,电极反应为Al-3e-Al3+,右侧装置中Zn为负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,装置中通过导线的电子数相同时,消耗负极材料的关系为n(Al)∶n(Zn)=2∶3,消耗负极材料的物质的量不同,D正确。10.B放电时LixC6为负极失e-,生成C6和Li+,溶液中Li+从负极移向正极,A正确;正极的电极反应为Li1-xCoO2+xLi++xe-LiCoO2,B错误;充电时阴极的电极反应为C6+xLi++xe-LixC6,阳极发生氧化反应,电极反应为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+,C正确;原电池和电解池中,存在电能和化学能之间的相互转化,化学能转化为热能等,D正确。11.AB石墨作电极电解熔融氧化铝,阳极上电极反应为2O2--4e-O2↑,在冶炼过程中,阳极材料碳被氧气氧化,反应为C+O2CO2或2C+O22CO,所以阳极需定期更换,A正确;牺牲阳极法可保护海轮外壳,减缓海轮外壳的腐蚀,B正确;氯气所处的状况不明确,故其物质的量无法计算,C错误;粗锌中的杂质和锌形成原电池,加快了反应速率,D错误。12.A当K闭合时,形成闭合电路,乙中Zn-Cu形成的原电池比甲中Fe-C形成的原电池产生的电压大,甲为电解池,乙为原电池,A错误;当K断开时,乙不能构成原电池,锌片和稀硫酸发生化学反应而溶解,有氢气产生,B正确;当K闭合后,乙为原电池,甲、丙、丁为电解池,③为负极,④为正极,故整个电路中电子的流动方向为③→②,①→⑧,⑦→⑥,⑤→④,C正确;当K闭合后,甲中有NaOH生成,溶液pH增大,乙中消耗H+,溶液pH增大,丙装置相当于在银上镀铜,溶液pH不变,D正确。13.CA极处加入SO32-,产生S2O42-,硫元素化合价降低,发生还原反应,则A极为电解池阴极,B极为电解池阳极,A错误;B极区吸收5molSO2,生成H2SO4,硫元素化合价升高2价,转移电子5mol×2=10mol,根据得失电子守恒,则阴极也转移10mol电子,2SO32-~S2O42-~2e-,则A极区生成5molS2O42-,B错误;B极区电解液为稀硫酸,电解过程中SO2转化为H2SO4,则电解一段时间后硫酸浓度增大,C正确;A极处加入SO3规律方法明确目标套原理,紧扣类型写反应。14.AC二氧化氯转化为NaClO2(亚氯酸钠)发生还原反应,应该发生在阴极,电解池的阴极与原电池的负极相连,所以a是负极,b是正极,若直流电源为铅酸蓄电池,则b极应该是PbO2,A正确;阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑,则气体X为Cl2,阴极反应为ClO2+e-ClO2-,所以NaOH不参与电极反应,其物质的量不变,B错误、C正确;Na+由交换膜右侧向左侧迁移,D错误。15.D闭合K1,断开K2,此时装置为原电池,铁为负极,石墨为正极,发生铁的吸氧腐蚀,X极反应为Fe-2e-Fe2+,无氢气放出,A、B错误;闭合K2,断开K1,此时装置为电解池,X为阴极,电极反应为4H2O+4e-2H2↑+4OH-,OH-使滴入的酚酞变红,Y为阳极,电极反应为2H2O-4e-4H++O2↑,C错误,D正确。16.答案(1)正Cu2++2e-CuFe(2)Fe慢不变(3)负142.9<解析(1)Fe-Cu-CuSO4溶液组成的原电池中,Fe比Cu活泼,发生氧化反应,所以Fe作负极,Cu作正极,Cu电极反应为Cu2++2e-Cu,电池工作时,电子由负极Fe流出经过导线流向正极Cu。(2)电解池中Fe作阴极,Cu作阳极,CuSO4溶液为电解质溶液,装置为Fe上镀Cu的电镀池,由于Fe作阴极,所以Fe的腐蚀速度减慢,电极反应为Cu2++2e-Cu,析出的Cu附在Fe上,导致Fe电极质量增加,由于阳极生成Cu2+的物质的量等于阴极消耗Cu2+的物质的量,所以溶液中c(Cu2+)不变。(3)氢氧燃料电池中H2发生氧化反应,通入氢气的电极为负极;由热化学方程式2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1可知,燃烧2molH2时,放热571.6kJ,所以燃烧11.2L(标准状况)即11.2L22.4L/mol=0.5molH2时,放出热量142.9kJ;①2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1,②2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=-akJ·mol-1,由②-①得2H17.答案(1)正a→b(2)0.1NA(3)A(4)Fe3++e-Fe2+(5)解析(1)Zn能与硫酸铜反应,Zn为负极、Cu为正极。电子由负极流出,经导线流入正极,导线中电子流向为a→b。(2)铜电极反应为Cu2++2e-Cu,生成Cu物质的量为3.2g÷64g/mol=0.05mol,故转移电子为0.05mol×2=0.1mol,即转移电子的数目为0.1NA。(3)原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,盐桥中的K+向右侧烧杯移动、Cl-向左侧烧杯移动。(4)正极发生还原反应,Fe3+在正极得电子生成Fe2+,电极反应为Fe3++e-Fe2+。(5)要实现Cu+H2SO4(稀)CuSO4+H2↑,应设计成电解池,铜为阳极,石墨为阴极,稀硫酸为电解质溶液,装置图为。18.答案(1)电解池原电池(2)阴极(3)a2Cl--2e-Cl2↑(4)2H2O+2e-2OH-+H2↑(5)Cu2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4解析(1)E、F分别为短周期相邻两种活泼金属中的一种,且E能与NaOH溶液反应,则E是金属铝,所以F是金属镁,乙是原电池,甲是电解池。(2)铝电极是负极,镁电极是正极,所以D是阴极,C是阳极,B是阴极,A是阳极。(3)C是阳极,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,产生的Cl2能将I-氧化为I2,I2遇到淀粉变蓝色。(4)F是正极,溶液呈碱性,所以电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-。(5)当电路中通过0.02mol电子时,B电极上沉积0.64g金属X。根据XSO4的化学式可知X的化合价为+2价,则转移0.02