第1章化学反应与能量转化 单元训练题（含解析）-2023-2024学年高二化学鲁科版选择性必修1

第1章 化学反应与能量转化 单元训练题
一、单选题
1．一种检测空气中甲醛(HCHO)含量的电化学传感器的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．传感器工作时，对电极为负极，发生还原反应
B．工作时，通过质子交换膜向工作电极附近移动
C．工作时，工作电极附近电解质溶液的pH增大
D．当导线中通过0.16mol电子，参与反应的甲醛为1.2g
2．锌铁液流电池由于安全、稳定、电解液成本低等优点成为电化学储能热点技术之一、下图为以Zn(OH)/Zn和Fe(CN)/Fe(CN)作为电极氧化还原电对的碱性锌铁液流电池放电时工作原理示意图。
己知：聚苯并咪唑PBI膜允许OH-离子通过。下列说法不正确的是
A．放电过程中，总反应为
B．放电过程中，左侧池中溶液pH逐渐减小
C．充电过程中，当2 mol OH-通过PBI膜时，导线中通过1mole-
D．充电过程中，阴极的电极反应为
3．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．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应为
B．氢氧燃料电池的正极反应：
C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应为
D．钢铁发生电化学腐蚀的负极反应：
4．如图所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有生成，逐渐溶解，下列判断正确的是
A．a是电源的正极
B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现蓝色
C．通过阴离子交换膜移动到石墨电极Ⅱ
D．当完全溶解时，至少产生气体(标准状况下)
5．室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应。，，2Na+++2(1-)e－=Na2S，下列叙述错误的是
A．放电时Na+从硫电极向钠电极迁移
B．放电时外电路电子流动的方向是a→b
C．放电时正极反应为：2Na++S8+2e-→Na2S
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
6．下列说法或表示方法中正确的是
A．等质量的硫蒸气和硫黄分别完全燃烧，后者放出的热量多
B．氢气的燃烧热为285.8，则氢气燃烧的热化学方程式为
C．
D．已知中和热，若将含0.5mol 的浓溶液与含1mol NaOH的溶液混合，放出的热量要大于57.3kJ
7．下列图示与对应的叙述不相符的是

A．若活塞右移，则证明锌粒和稀硫酸的反应为放热反应 B．制备并观察的颜色 C．打开活塞，一段时间后，可观察到烧杯内溶液进入试管中 D．进行中和反应热的测定实验时，每次实验要测量并记录三次温度数值
A．A B．B C．C D．D
8．2023年诺贝尔化学奖表彰为“发现和合成量子点”作出贡献的科学家。量子点是一种微小的纳米颗粒，其大小决定了其性质。下列关于相应物质“量子点”的说法正确的是
A．碳量子点形成的纳米碳管具有丁达尔效应
B．二氧化硅量子点可用于制更薄的太阳能电板
C．氯化铜量子点的大小与多少不会影响玻璃绿色的深浅
D．还原处理废水中Cr(Ⅵ)时，Fe量子点发生吸氧腐蚀生成
9．pH计的工作原理(如图)是通过测定电池电动势E(即玻璃电极和参比电极的电势差)来确定待测溶液的pH．pH与电池的电动势E存在关系：(E的单位为V，K为常数)。下列说法错误的是
A．pH计工作时，化学能转化为电能
B．玻璃电极玻璃膜内外的差异会引起电池电动势的变化
C．一定温度下，电池电动势越小，待测液中越大
D．若玻璃电极电势比参比电极电势低，则玻璃电极反应为
10．下列各组热化学方程式中，△H1<△H2的是
①C(s)+O2(g)=CO2(g)　△H1　C(s)+O2(g)=CO(g)　△H2
②S(s)+O2(g)=SO2(g)　△H1　S(g)+O2(g)=SO2(g)　△H2
③H2(g)+O2(g)=H2O(l)　△H1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)　△H2
④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)　△H1　CaO(s)+H2O(1)=Ca(OH)2(s)　△H2
A．① B．④ C．②③④ D．①②③
11．氮元素及其化合物在自然界中广泛存在且具有重要应用。氮的氧化物有NO、等，氢化物有、等，同时含氮的物质还包括、、等；自然界中固氮主要生成氮氧化物。工业合成氨中，(g)与足量的(g)反应生成1mol (g)放出46.2kJ的热量。是重要的化工原料，通过催化氧化可以实现转变为氮氧化物；柴油汽车中常需要补充来进行尾气处理，含的废水在碱性条件下可用电解法进行处理，N与Si组成的硬度媲美金刚石，下列化学反应表示正确的是
A．工业合成氨的热化学方程式：
B．催化氧化的反应：
C．用惰性电极电解制的阳极反应：
D．足量的NaOH与反应：
12．某小组为探究一系列物质的性质，设计如图所示实验。
下列叙述正确的是
A．其他条件相同，拆去热水浴，Ⅲ中褪色更快
B．Ⅰ中阳极的电极反应式为
C．用铜片替代石墨，上述实验现象相同
D．用盐酸和溶液可以检验Ⅳ中产生了
13．下图为利用肼()—空气燃料电池电解溶液的示意图。下列说法正确的是
A．左图负极反应式为：
B．图中离子交换膜为阳离子交换膜
C．一段时间后，左图中电解质溶液的pH不变
D．标况下，当左图中有2.24L被还原时，右图阳极上放出2.24L气体
14．我国科研工作者提出通过电解原理联合制备环氧乙烷(结构简式为)同时处理酸性含铬废水，其工作原理示意图如图所示。其中双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜组成，工作时内层H2O解离为H+和OH-，并分别向两极迁移。下列说法正确的是
A．膜q为阳离子交换膜
B．工作时，NaOH溶液浓度保持不变
C．N极的电极反应式为
D．处理含的废水，理论上可制得66g环氧乙烷
15．在熔融盐体系中，通过电解和获得电池材料(TiSi)，电解装置如图，下列说法正确的是
A．石墨电极为阴极，发生还原反应
B．a极是电源的正极
C．在该体系中，Cl-优先于石墨参与反应
D．A电极的电极反应为
二、非选择题
16．吸热反应、放热反应
(1)放热反应：释放热量的化学反应，反应物的总能量 生成物的总能量，反应体系的能量 ，故 0，即为 。
(2)吸热反应：吸收热量的化学反应，反应物的总能量 生成物的总能量，反应体系的能量 ，故 0，即为 。
(3)常见的吸热反应和放热反应
吸热反应() 放热反应()
①与的反应 ②大多数的分解反应 ③弱电解质的电离 ④盐类水解 ⑤C和)、C和的反应 ①中和反应 ②燃烧反应 ③金属与酸或氧气的反应 ④铝热反应 ⑤酸性氧化物或碱性氧化物与水的反应 ⑥大多数的化合反应
17．研究去除水体中的污染是环境保护的重要课题。
(1)一种活性炭载纳米铁粉吸附剂去除废水中的可能反应机理如图1所示。图中“*”表示微粒处于吸附状态。
①相同条件下，将活性炭载纳米铁粉和纳米铁粉分别加入含废水中，反应相同时间，采用活性炭载纳米铁粉去除的效率更高，原因是 。
②实验测得反应相同时间，初始pH对去除率影响如图2所示。时，pH越小，去除率越低的原因是 。
③图1所示反应机理可描述为 。
(2)以石墨为阳极、铁为阴极电解含废水可用于去除。电解时各种含氮微粒的浓度、溶液的pH与时间的关系如图3所示。
①0~1min时，阴极发生的主要电极反应方程式为 。
②若向废水中加入一定量的，则电解后废水中的几乎完全转化为，原因是 。
18．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的在5.0~6.0之间，通过电解生成沉淀。有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如图所示：
(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的 (填字母)。
a． b． c． d．
(2)电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应分别是 ； 。
(3)该熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。
①正极的电极反应为 。
②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环，A物质的化学式是 。
(4)实验过程中，若在阴极产生了67.2L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗(标准状况) L。
19．电芬顿法是利用电化学法产生的和作为芬顿试剂的持续来源，两者产生后立即作用生成具有高度活性的羟基自由基，能使有机污染物得到降解，可达到高效的废水净化效果，其耦合系统原理示意图如图所示(乙池中电解质溶液为稀硫酸)。
请回答下列问题：
(1)工作时，将电能转化为化学能的装置是 (填“甲”或“乙”)。
(2)b电极为 (填“正极”、“负极”、“阳极”或“阴极”，下同)，X电极为 。
(3)上述装置工作时，a电极发生的电极反应为 ，一段时间后，甲池中溶液的 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)Y电极发生的电极反应为 ，乙池生成具有高度活性的时的离子方程式为 。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【分析】工作电极上HCHO发生失电子的氧化反应转化成CO2，工作电极为负极，对电极为正极。
【详解】A．根据分析，传感器工作时，对电极为正极，发生得电子的还原反应，A项错误；
B．工作时，阳离子H+通过质子交换膜向对电极（正极）附近移动，B项错误；
C．工作时，工作电极的电极反应式为HCHO-4e-+H2O=CO2+4H+，工作电极附近电解质溶液酸性增强，pH减小，C项错误；
D．HCHO发生的电极反应为HCHO-4e-+H2O=CO2+4H+，当导线中通过0.16mol电子，参与反应的HCHO物质的量为0.04mol，质量为0.04mol×30g/mol=1.2g，D项正确；
答案选D。
2．C
【分析】Zn是活泼电极，放电过程中Zn是负极，Zn失去电子生成，电极方程式为Zn-2e-+4=；惰性电极为正极，得到电子生成，电极方程式为：+e-=。
【详解】A．由分析可知，放电过程中，总反应为：，A正确；
B．放电过程中，左侧惰性电极为正极，右侧Zn是负极，负极电极方程式为：Zn-2e-+4=，该过程需要的由左侧池经过聚苯并咪唑(PBI)膜进入右侧池，左侧池中溶液pH逐渐减小，B正确；
C．充电过程中，Zn是阴极，电极方程式为+2e- = Zn+4，该过程生成的一半进入左侧池，当2mol通过PBI膜时，导线中通过2mole-，C错误；
D．充电过程中，Zn是阴极，电极方程式为：+2e- = Zn+4，D正确；
故选C。
3．A
【详解】A．电解饱和食盐水时，阳极氯离子失电子发生氧化反应，其电极反应为，A正确；
B．碱性氢氧燃料电池的正极反应：，酸性氢氧燃料电池的正极反应，B错误；
C．铜精炼时，粗铜连接电源正极，纯铜连接电源负极，阳极上电极反应式为，C错误；
D．钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极失电子发生氧化反应生成二价铁离子，电极反应为Fe﹣2e﹣═Fe2+，D错误。
故选A。
4．D
【分析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极，据此解答。
【详解】A．由分析可知，a是电源的负极，故A错误；
B．石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B错误；
C．随着电解的进行，氯离子通过阴离子交换膜移动到中间，但不会穿过质子交换膜移动到石墨II处，故C错误；
D．当0.01mol Fe2O3完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式2H2O - 4e =O2↑+ 4H+，产生氧气为0.015mol，体积为336mL (折合成标准状况下)，故D正确；
故选D。
5．A
【分析】由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极，据此解答。
【详解】A．放电时为原电池装置，阳离子移向正极，即硫电极，故放电时Na+从钠电极向硫电极迁移，A错误；
B．放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫在b电极上得电子与a电极释放出的Na+结合得到Na2S，电子在外电路的流向为a→b，B正确；
C．由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++S8+2e-→Na2S，C正确；
D．炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确；
故答案选A。
6．D
【详解】A．等质量的同一物质气态时具有的能量大于固态时具有的能量，等质量的硫蒸气和硫黄分别完全燃烧，均放出热量生成二氧化硫气体，前者放出的热量多，故A错误；
B．燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成指定产物时放出的热量，热化学方程式中氢气是2mol，故B错误；
C．碳酸钙的分解反应吸热，△H＞0，故C错误；
D．0.5molH2SO4与1molNaOH完全中和生成1molH2O，除了酸碱中和放出热量外，浓硫酸溶于水放热，故反应放出的热量大于57.3kJ，故D正确；
答案选D。
7．A
【详解】A．锌与硫酸反应会产生氢气，会导致活塞右移，则活塞右移，不能证明锌粒和稀硫酸的反应为放热反应，A错误；
B．Fe作为阳极失去电子生成氢氧化亚铁，汽油可以进行液封，避免氢氧化亚铁与氧气接触，则该装置可制备并观察的颜色，B正确；
C．用食盐水浸泡的铁丝网会发生吸氧腐蚀，试管内的气压减小，导管倒吸饱和食盐水，C正确；
D．该装置可用于测量中和热，中和热的测定实验中每次实验需要测量并记录酸溶液和碱溶液起始的温度，酸碱混合后溶液最高温度共三次温度数值，D正确；
故选A。
8．D
【详解】A．胶体的分散质直径位于1~100nm，为混合物，纳米碳管为纯净物，故A错误；
B．太阳能电池板的材料为Si，故B错误；
C．由题意可知，量子点大小决定其性质，因此，氯化铜量子点的大小与多少会影响玻璃绿色的深浅，故C错误；
D．还原处理废水中Cr(Ⅵ)时，Fe量子点做负极发生吸氧腐蚀生成，故D正确；
答案选D。
9．D
【详解】A．pH计的工作原理是通过测定电池电动势E(即玻璃电极和参比电极的电势差)来确定待测溶液的pH，则pH计工作时，化学能转化为电能，故A正确；
B．根据pH计的工作原理可知，玻璃电极玻璃膜内外c(H+)的差异会引起电池电动势的变化从而使得其能确定溶液的pH，故B正确；
C．pH与电池的电动势E存在关系：即，则一定温度下，电池电动势越小，待测液中越大，故C正确；
D．若玻璃电极电势比参比电极电势低，则玻璃电极为负极，失去电子发生氧化反应，反应为，故D错误；
故选：D。
10．A
【详解】①碳完全燃烧放热多，但焓变小于0，所以；
②气态硫的能量高于固态硫的能量，所以气态硫完全燃烧放热多，但焓变小于0，所以；
③参加反应的氢气越多，放热越多，但焓变小于0，所以；
④碳酸钙分解吸热，氧化钙溶于水放热，因此；
综上所述，符合条件的有①；
故答案选A。
11．C
【详解】A．由氮气与足量氢气反应生成1mol氨气放出热量为46.2kJ可知，合成氨反应的反应热△H=—=—92.4kJ/mol，反应的热化学方程式为△H=—92.4kJ/mol，故A错误；
B．催化剂作用下氨气与氧气共热发生催化氧化反应生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为，故B错误；
C．由题意可知，电解尿素溶液制备氮气的阳极反应为碱性条件下尿素在阳极失去电子发生氧化反应生成氮气、碳酸根离子和水，电极反应式为，故C正确；
D．碳酸氢铵溶液与足量氢氧化钠溶液反应生成一水合氨、碳酸钠和水，反应的离子方程式为，故D错误；
故选C。
12．B
【分析】石墨电极连接正极，为电解池的阳极，阳极上氯离子失电子产生氯气，产生的氯气分别进入硫氢化钠溶液、品红溶液、硫代硫酸钠溶液进行探究氯气的性质；
【详解】A．其他条件相同，拆去热水浴，Ⅲ中温度降低反应速率减慢，褪色更慢，选项A错误；
B．I中阳极的电极反应式为2Cl-2e- = Cl2↑，选项B正确；
C．用铜片替代石墨铜作阳极，失电子生成铜离子，上述实验现象不相同，选项C错误；
D．用盐酸和Ba(NO3)2溶液，酸性条件下，硝酸根离子具有强氧化性，能氧化亚硫酸根离子生成硫酸根离子，不能检验Ⅳ中产生了，选项D错误；
答案选B。
13．D
【详解】A．左图为燃料电池，负极肼失电子生成氮气和水，负极反应式为：，故A错误；
B．正极生成氢氧根离子、负极消耗氢氧根离子，所以图中离子交换膜为阴离子交换膜，故B错误；
C．左图为肼燃料电池，总反应为N2H4+O2=N2+2H2O，有水生成，一段时间后，左图中电解质溶液的pH减小，故C错误；
D．标况下，当左图中有2.24L被还原时，电路中转移0.4mol电子，右图阳极上氢氧根离子放电生成氧气，4OH--4e-=2H2O+O2↑,根据电子守恒，放出0.1mol氧气，标况下的体积为2.24L气体，故D正确；
答案选D。
14．D
【分析】该原理为电解池原理，电极N发生转化为的反应，铬元素由+6→+3价，得电子化合价降低，为还原反应，电极N为阴极，则催化电极M为阳极。
【详解】A．催化电极M为阳极，该极区电解质为NaOH溶液，双极膜内层H2O解离产生的OH-移向阳极，膜q为阴离子交换膜，A错误；
B．催化电极M的电极反应式为，每2mol电子转移有2mol OH-移向该电极区，但反应中有水生成，NaOH溶液浓度降低，B错误；
C．N极的电极反应式应为，C错误；
D．由电极M的电极反应式和N极的电极反应式，可知参加反应，生成3mol，处理含的废水，理论上可制得1.5mol环氧乙烷，质量为，D正确；
答案选D。
15．D
【分析】由图可知，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，与电源正极b相连，则电极A作阴极，和获得电子产生电池材料，电极反应为。
【详解】A．由分析可知，石墨电极发生氧化反应，为阳极，A错误；
B．石墨电极为阳极，与电源正极b相连，则a为负极，B错误；
C．根据图中信息可知，该体系中，石墨优先于Cl-参与反应，C错误；
D．电极A作阴极，和获得电子产生电池材料，电极反应为，D正确；
故选D。
16．(1) 大于 降低 < 负值
(2) 小于 升高 > 正值
【详解】（1）放热反应是反应物的总能量大于生成物总能量的反应，反应中会释放能量，反应体系的能量会降低，所以反应的焓变ΔH是小于0的负值，故答案为：大于；降低；<；负值；
（2）吸热反应是反应物的总能量小于生成物总能量的反应，反应中会吸收能量，反应体系的能量会增大，所以反应的焓变ΔH是大于0的正值，故答案为：小于；升高；>；正值。
17．(1) 活性炭具有吸附性，能吸附；活性炭载纳米铁粉能形成铁碳原电池，加快反应速率 pH低于4.0，纳米铁粉易与反应放出氢气，被还原的数目减少 失去电子转化为，失去电子转化为或，吸附于活性炭表面的得到电子转化为进入溶液(或离开活性炭表面)
(2) 电解时阳极产生，将溶液中的氧化为
【详解】（1）①活性炭具有吸附性，能吸附大量的，活性炭载纳米铁粉能形成铁碳原电池，原电池反应可以加快反应速率，这样可以提高的去除效率，故答案为：活性炭具有吸附性，能吸附；活性炭载纳米铁粉能形成铁碳原电池，加快反应速率；
②时，pH越小，氢离子浓度越大，纳米铁粉易与反应放出氢气，被还原的数目减少，故答案为：纳米铁粉易与反应放出氢气，被还原的数目减少；
③由图可知，失去电子转化为，失去电子转化为或，吸附于活性炭表面的得到电子转化为进入溶液(或离开活性炭表面)故答案为：失去电子转化为，失去电子转化为或，吸附于活性炭表面的得到电子转化为进入溶液(或离开活性炭表面)；
（2）①由图可知0~1min时，减小，浓度增大趋势大于氮气，则此时发生的主要反应为转化为，阴极电极反应为：，故答案为：；
②若向废水中加入一定量的，氯离子在阳极放电生成氯气，氯气具有强的氧化性，能将溶液中的氨气氧化成氮气，故答案为：电解时阳极产生，将溶液中的氧化为；
18．(1)c
(2)
(3)
(4)16.8
【详解】（1）保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀时，加入的使导电能力增强的电解质必须是可溶于水的、显中性的盐，即选硫酸钠；
（2）燃料电池中通入空气一极为正极，所以电解池中铁作阳极，活泼金属电极做电解池的阳极时电极本身放电，另外是水电离提供的氢氧根放电生成氧气，即两个电极反应为：Fe-2e-═Fe2+、2H2O-4e-=O2↑+4H+；
（3）①燃料电池中，正极反应是氧气得电子的过程，该电池的电解质环境是熔融碳酸盐，所以电极反应为：O2+2CO2+4e-=2；
②结合正极电极反应知二氧化碳参与电极反应，即物质A为二氧化碳；
（4）阴极电极反应为，若在阴极产生了67.2L(标准状况)气体，即生成3mol氢气，所以电路中共转移6mol电子，又消耗1mol甲烷转移8mol电子，所以需要消耗甲烷0.75mol，即标况下体积为16.8L。
19．(1)乙
(2) 正极 阳极
(3) 增大
(4)
【分析】分析可知，甲装置是原电池，乙装置是电解池，其中甲中充燃料的一极为负极，充氧气一极为正极，则乙池中X电极为阳极，Y电极为阴极。
【详解】（1）由分析知，甲为燃料电池，化学能转化为电能；乙为电解池，电能转化为化学能，故答案：乙；
（2）由分析知，甲为燃料电池，通入燃料的a电极为负极，通入氧气的b电极为正极，则乙为电解池， X电极为阳极，Y为阴极，故答案：正极；阳极。
（3）甲为燃料电池，正极：O2+4e-+4H+=2H2O，则负极：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，总反应式：2CH3OH+3O2=2CO2↑+4H2O，一段时间后，甲池中溶液成c(H+)减小，pH增大，答案：；增大；
（4）在Y电极上O2得电子生成H2O2，根据电子守恒、元素守恒可得电极反应式为，乙池中生成经羟基自由基的反应为：，答案：；。
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