第四章化学反应与电能 单元测试题（含解析）---2023-2024学年高二化学人教版选择性必修1

第四章 化学反应与电能 单元测试题
一、单选题
1．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是
A．电极上发生还原反应
B．电子由锌片通过导线流向石墨棒
C．将稀硫酸换成乙醇，灯泡也能发光
D．当电路中有电子发生转移时，生成的体积为
2．如图所示，一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是
A．电极a为阴极，电极反应为
B．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
C．每生成1mol，双极膜处有9mol的发生解离
D．电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变
3．化学与社会、生产、生活密切相关，下列说法正确的是
A．溶于水可以形成胶体，因此可用于自来水的杀菌消毒
B．合成氨工业的反应温度控制在400～500℃，目的是提高平衡转化率
C．工业上常通过电解饱和食盐水的方法制备钠单质
D．用溶液清洗油污时，加热可以增强去污效果
4．高氯酸钾是一种强氧化剂，易溶于水。以氯化钠为原料制备高氯酸钾的一种流程如图：
下列说法错误的是
A．“电解”生成气体的主要成分为H2
B．“高温分解”反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶3
C．本实验条件下，KClO4在水中的溶解度比NaClO4大
D．母液经分离、提纯可制得食盐
5．一种微生物电池可以将废水中的氯乙烯(CH2=CHCl)转换成对环境无害的产物，其装置图如图甲所示，同时利用此装置在铁上镀铜。下列说法正确的是
A．电极M上的电势高于电极N上的电势
B．镀铜时，Y极与铁相连
C．若铜电极质量减少32g，则N极区溶液质量增加8g
D．M电极的电极反应式为：CH2=CHCl-10e-+4H2O=2CO2+11H++Cl-
6．甲、乙、丙、丁4种物质分别含2种或3种元素，它们的分子中均含18个电子，甲是气态氢化物，在水中分步电离出两种阴离子，下列推断正确的是
A．甲通入硫酸铜溶液中产生黑色沉淀，甲能与碱反应
B．乙被称为“绿色氧化剂”，则乙分子空间构型为直线形
C．若丙中含有第二周期IVA族的元素，则丙与甲烷中碳氢个数比不同
D．丁的溶液为强酸，用铜做电极电解丁溶液两极都有气体产生
7．利用如图装置，工业上燃料燃烧产生的SO2废气可与O2协同转化为重要的化工原料。下列说法不正确的是
A．电极A为负极，X为阴离子交换膜
B．电极B上发生的电极反应为：O2+4e-+4H+=2H2O
C．电池工作时，消耗O2、SO2物质的量之比为1：1
D．电池工作段时间后，右室中电解质溶液的pH无明显变化
8．热激活电池(又称热电池)可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物一旦受热熔融，电池瞬间可输出电能，该电池总反应为，关于该电池的说法错误的是
A．正极反应物为 B．放电过程中，向钙电极移动
C．负极的电极反应为 D．常温时，在正负极之间连上电流计，指针不偏转
9．银铝电池具有能量密度高的优点，其工作原理如图所示，电池放电时的反应为2Al+3Ag2O+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4]+3Ag。
下列说法错误的是
A．Al为电源负极 B．正极反应为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
C．放电时负极区pH增大 D．放电时Na+通过交换膜向右侧移动
10．利用电化学富集海水中锂的电化学系统如图所示。该电化学系统的工作步骤如下：
①启动电源1，所在腔室的海水中的进入结构而形成；
②关闭电源1和海水通道，启动电源2，使中的脱出进入腔室2。
下列说法不正确的是
`
A．启动电源1时，电极1为阳极，发生氧化反应
B．启动电源2时电极反应式为：
C．电化学系统提高了腔室2中LiOH的浓度
D．启动至关闭电源1，转化的与生成的之比为，可得中的x=1.2
11．工业上可利用电化学原理实现水煤气中的再利用。如图装置可将催化还原为。下列说法正确的是

A．a的电势比b的电势高
B．阳极的电极反应为
C．理论上转移电子时，装置共产生的气体(标准状况)
D．电极的质量变大
12．下列说法正确的是
途径a：
途径b：
A．相同条件下，等质量的碳按a、b两种途径完全转化，途径a比途径b放出更多热能
B．在电解饱和食盐水法制备氯气的装置中，采用阳离子交换膜
C．在铜的电解精炼过程中，当阳极溶解铜32g时转移电子数为
D．电解氧化铝制备单质铝时，加入冰晶石目的是增大电解液的导电性
13．解释下列事实的化学方程式或离子方程式正确的是
A．石英和焦炭制取粗硅的反应：↑
B．铅蓄电池工作时的正极反应：PbO2+2e +4H+=Pb2++2H2O
C．将碳酸氢钙溶液与过量的澄清石灰水混合：Ca2+++OH =CaCO3↓+H2O
D．向H2O2溶液中滴加少量FeCl3：2Fe3++H2O2=O2↑+2H++2Fe2+
14．某锌铜原电池装置如图，下列说法正确的是

A．电极发生还原反应
B．电池工作时，盐桥中的会持续往右池移动
C．取出盐桥，电流计的指针能继续发生偏转
D．电池总反应为
二、非选择题
15．是一种高效多功能的新型消毒剂。
已知：微溶于水，在酸性或中性溶液中快速分解产生，在碱性溶液中较稳定。
(1)一种制备的方法如下。
①若以铅蓄电池为电源，则铂片应与 极相连(填Pb或)。
②生成的电极反应式： 。
③阴极室KOH的浓度提高，结合电极反应式解释原因： 。
(2)向含的溶液中加入KOH固体，析出固体，再用稀KOH溶液洗涤，得到粗品。用化学方程式解释不能用水洗涤的原因： 。
(3)电解1.5h后，测得，
已知：
①，说明除之外，还有其他含铁物质生成。经检验，阳极产物中含铁物质仅有和FeOOH，则 。
②判断阳极有水(或)放电，判断依据：
ⅰ.水(或)有还原性；
ⅱ. 。
16．完成下列问题。
(1)电解法也可除去水中的氨氮，实验室用石墨电极电解一定浓度的与的酸性混合溶液来进行模拟。
①电解时，阳极的电极反应式为 。
电解过程中溶液初始浓度和pH对氨氮去除速率与能耗(处理一定量氨氮消耗的电能)的影响关系如图1和图2所示。
②图1中当浓度较低时、图2中当初始pH达到12时，氨氮去除速率低而能耗高的原因可能是 ；而当浓度较高时，测得溶液中的浓度也较高，可能的原因是 。
③图2中，pH为6时处理效果最佳，当pH过低时，处理效果不佳的原因可能是 。
(2)通过调节溶液pH，在弱碱性条件下，用漂白粉溶液也可将废水中的转化为碳酸盐和而除去。写出该反应的离子方程式： 。
(3)废水中的重金属离子通常用沉淀法除去。已知，，国家规定的排放标准：镍低于，铜低于。则需要控制溶液中的浓度不低于 。
17．请完成下列有关非金属元素及其化合物的问题：
(1)氮及其化合物用途广泛。写出的电子式： 。
(2)将空气中的氮气转化为氮的化合物的过程称为固氮。下列能实现人工固氮的是_______(填字母)。
A．和在一定条件下反应生成 B．雷雨闪电时空气中的和化合生成NO
C．经过催化氧化生成NO D．和反应生成
(3)肼又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。肼—空气燃料电池放电时负极的电极反应式是 。
(4)传统制备肼的方法，是以氧化，制得肼的稀溶液。该反应的离子方程式是 。
(5)黑火药是中国古代的四大发明之一，其成分含有硝酸盐等，已知其爆炸反应为：
已知①碳的燃烧热为，
②，
③；
则为 (用含有、、的代数式表示)。
(6)铵盐常用作化肥，在实验室中检验固体中含有的实验方案为： 。
(7)可以用氢氟酸刻蚀玻璃，氢氟酸发生反应的化学方程式是： 。
18．如图是乙醇燃料电池工作时的示意图，乙池中M、N两个电极的材料是石墨和铁中的一种，工作时M、N两个电极的质量都不减少，请回答：

(1)甲池中通入乙醇的铂电极名称是 ，通入的铂电极反应式为 ；
(2)乙池属于 (填“原电池”或“电解池”)，工作时，乙池中电子流出的电极是 (填“M”或“N”)：
(3)若乙池中某电极析出金属银4.32g时，甲池中理论上消耗氧气为 L(标准状况下)；
(4)如要用电解方法精炼粗铜，乙池电解液选用溶液，则N电极的材料是 ，反应一段时间以后，溶液的浓度 。(填“增大”“减小”“不变”)
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参考答案：
1．B
【分析】由图知，电极锌为负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为，石墨极为正极，得到电子，发生还原反应，电极反应式为，电子由负极经外电路流向正极。
【详解】A．由分析知，锌电极为负极，失去电子，发生氧化反应，A错误；
B．由分析知，电子由锌片通过导线流向石墨棒，B正确；
C．由于乙醇是非电解质，将稀硫酸换成乙醇，不能构成原电池，灯泡不发光，C错误；
D．未给定标准状况下，无法得知气体得体积，D错误；
故选B。
2．C
【详解】A．根据催化电解溶液制氨，则电极a处化合价降低得到电子，因此电极a为阴极，其电极反应为，故A正确；
B．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构增大接触面积，催化解离成更多的和可提高氨生成速率，故B正确；
C．每生成1mol，根据A中电极反应式得到有8mol电子转移，则双极膜处有8mol的发生解离，故C错误；
D．电解过程中，电极b是氢氧根失去电子变为氧气和水，而双极膜中氢氧根移向阴极室，因此阴极室中KOH的物质的量不因反应而改变，故D正确。
综上所述，答案为C。
3．D
【详解】A．溶于水，发生水解可以形成胶体，胶体具有吸附性，因此可用于净水，但不可用于杀菌消毒，故A错误；
B．合成氨反应为放热反应，低温有利于提高平衡转化率，但低温反应速率慢，合成氨工业将反应温度控制在400～500℃，主要是考虑了温度对催化剂活性的影响，加快反应速率，故B错误；
C．电解饱和食盐水得到氢气、氯气和氢氧化钠，得不到钠，电解熔融氯化钠制备钠单质，故C错误；
D．加热促进的水解，溶液碱性增强，去污效果增强，故D正确。
综上所述，答案为D。
4．C
【分析】根据流程，电解饱和食盐水后阳极失电子生成氯气，生成的氯气与溶液中的氢氧根反应生成氯酸钠溶液，将溶液结晶得到氯酸钠晶体，氯酸钠晶体经高温分解生成高氯酸钠，由于高氯酸钾在溶液中的溶解度小于高氯酸钠，因此向高氯酸钠晶体中加入氯化钾溶液使晶体转化成高氯酸钾，经后续步骤得到高氯酸钾晶体，据此分析。
【详解】A．“电解”过程中阴极由水电离出的H+得电子生成H2，A项正确；
B．由流程信息知，NaClO3 “高温分解”生成NaCl和NaClO4，由电子守恒知氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶3，B项正确；
C．“转化”步骤中，NaClO4中加入KCl溶液后经系列操作得KClO4，推知本实验条件下，KClO4在水中的溶解度比NaClO4小，C项错误；
D．母液中溶质的主要成分为NaCl，D项正确；
故答案选C。
5．D
【分析】根据题给信息可知，甲装置是将化学能转化为电能的原电池，由甲图可知，N极氧气得电子变成水，是正极，则M是负极，电解质溶液为酸性溶液；乙装置是电解池，在铁上镀铜，Cu做阳极与甲中正极相连，Fe做阴极与甲中M极相连。
【详解】A．N电极氧气得电子，为电池的正极，M为电池的负极，M极电势更低，故A错误；
B．镀铜时，铁为阴极，X连接铁电极，故B错误；
C．当铜电极质量减少32g时，根据Cu~2e-，转移电子物质的量为1mol，N极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，转移1mole-，N极溶液增加的质量为0.5molH2O，即9g，故C错误；
D．M极氯乙烯转化成无害的二氧化碳和HCl，电极反应式为：CH2=CHCl-10e-+4H2O=2CO2+11H++Cl-，故D正确；
故答案为D。
6．A
【详解】A．有18个电子的气态氢化物是H2S，通入硫酸铜生成硫化铜黑色沉淀，且其为二元弱酸，能与碱反应，故A正确；
B．含有18电子的绿色氧化剂是H2O2，空间构型不是直线型，故B错误；
C．有第二周期IVA族的元素的18电子是C2H4或CH4O，可能与甲烷中碳氢个数比相同，故C错误；
D．含有18电子且是强酸的是HCl，用铜做电极电解盐酸，阳极发生Cu-2e-=Cu2+没有气体产生，故D错误；
故选A。
7．B
【详解】A．电极A亚硫酸根失去电子生成硫酸根离子，发生氧化反应，A为负极，阴离子OH-向负极移动，X为阴离子交换膜，A正确；
B．电极B上发生的电极反应为：O2+2e-+2H+=H2O2，B错误；
C．电池工作时，1molSO2与OH-离子反应生成1mol亚硫酸根离子，1mol亚硫酸根离子失去2mol电子生成硫酸根离子，1molO2得到1mol电子生成H2O2，当转移电子的物质的量相等时，消耗O2、SO2物质的量之比为1：1，C正确；
D．电池工作段时间后，右室发生O2+2e-+2H+=H2O2，2mol电子转移消耗2molH+，同时氢离子通过离子交换膜Y转移2molH+离子，溶液中氢离子浓度不变，电解质溶液的pH无明显变化，D正确；
答案选B。
8．B
【分析】由电池总反应可知，钙电极为热激活电池的负极，钙失去电子发生氧化反应生成钙离子，硫酸铅为正极，硫酸铅得到电子发生还原反应生成铅和硫酸根离子。
【详解】A．由分析可知，硫酸铅为正极，硫酸铅得到电子发生还原反应生成铅和硫酸根离子，故A正确；
B．由分析可知，钙电极为热激活电池的负极，硫酸铅为正极，放电过程中，阳离子锂离子向硫酸铅电极移动，故B错误；
C．由分析可知，钙电极为热激活电池的负极，钙失去电子发生氧化反应生成钙离子，电极反应式为，故C正确；
D．常温下，电解质不能熔融电离出自由移动的离子，不能形成闭合回路，不能构成原电池，所以电流表或检流计指针不偏转，故D正确；
故选B。
9．C
【详解】A．由方程式可知，放电时Al被氧化，因此Al为电源负极，A正确；
B．为电源正极，放电时被还原成Ag，电极反应式为，B正确；
C．负极的电极反应式为，反应时负极区减小，则pH减小，C错误；
D．电池放电时，阳离子移向正极，因此通过交换膜向右侧移动，D正确；
故选C。
10．B
【分析】由题意知，启动电源1，使海水中Li+进入MnO2结构形成LiMn2O4；可知二氧化锰中锰的化合价降低，为阴极，电极反应式为2MnO2+Li++e-=LiMn2O4，电极1为阳极，连接电源正极；关闭电源1和海水通道，启动电源2，向电极2上通入空气，使中的Li+脱出进入室2，可知，电极2为阴极，电极反应式：；阳极的电极反应式：；
【详解】A．由分析知，室1中电极1连接电源1的正极，作阳极，发生氧化反应，故A正确；
B．启动电源2时作阳极，电极反应式：，故B错误；
C．电化学系统提高了腔室2中LiOH的浓度，故C正确；
D．根据分析可知，启动至关闭电源1，转化的与生成的之比为，可得中的x=1.2，故D正确；
答案选B。
11．B
【详解】A．玻碳电极上水放电生成氧气和，发生氧化反应，该极为阳极，铂电极为阴极，则a为负极，b为正极，a的电势比b低，A错误；
B．玻碳电极为阳极，电极反应为，B正确；
C．阴极反应为、，转移电子时，阳极产生气体O2（标准状况），两极共产生的气体体积大于（标准状况），C错误；
D．，则电极的质量减小，D错误；
故答案选B。
12．B
【详解】A．反应热只与物质的初始、终点状态有关，与中间状态无关，A错误；
B．电解饱和食盐水，阳极氯离子放电生成氯气，阴极水电离的氢离子放电生成氢气和氢氧根，为防止氯气和氢氧根离子反应，应采用阳离子交换膜，B正确；
C．粗铜精炼中，阳极上粗铜发生反应，粗铜的主要材料有Cu、Ag等不同金属，C错误；
D．加入冰晶石主要目的是助熔，D错误；
故答案为：B。
13．C
【详解】A．石英和焦炭制取粗硅的反应为：↑，A项错误；
B．铅蓄电池工作时的正极反应：PbO2+2e ++4H+=PbSO4+2H2O，B项错误；
C．碳酸氢钙溶液与过量的澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀、氢氧化钠和水，离子方程式为Ca2+++OH =CaCO3↓+H2O，C项正确；
D．向H2O2溶液中滴加少量FeCl3，Fe3+可作为H2O2分解的催化剂，发生的反应为2H2O2=2H2O +O2↑，D项错误；
答案选C。
14．D
【分析】在原电池中，较活泼的金属锌作负极，失去电子，发生氧化反应，在外电路中，电子由负极移向正极，在电解质溶液中，阴离子向负极移动，反应的总反应方程式为。
【详解】A．由分析知，锌作为负极，发生氧化反应，A错误；
B．由分析知，盐桥中的会持续往左池移动，B错误；
C．取出盐桥，不能形成闭合回路，无法形成原电池，电流计指针不能继续发生偏转，C错误；
D．由分析知，电池总反应为，D正确；
故选D。
15．(1) Pb 阴极反应，浓度增大；通过阳离子交换膜进入阴极室
(2)
(3) 13.3% (或其他合理答案)
【详解】（1）①铅蓄电池中Pb电极为负极，电极为正极，由图可知，铁片为阳极，失去电子生成，则铂片为阴极，与Pb极相连；
②铁片为阳极，失去电子生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：；
③阴极反应，浓度增大；通过阳离子交换膜进入阴极室。
（2）K2FeO4在中性溶液中快速分解产生O2，可知K2FeO4和水反应产生O2，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为。
（3）①Fe→，Fe的化合价从0价变为+6价，Fe→FeOOH，Fe的化合价从0变为+3价。S(K2FeO4)=60%，说明40%的Fe转化为了FeOOH，假设共有1molFe，则n(生成所用的电子)=1mol×60%×6=3.6mol，n(通过电极的电子)= =9mol，则n(生成FeOOH所用的电子)=1mol×40%×3=1.2mol，η(FeOOH)= ×100%=13.3%。
②η(K2FeO4)+η(FeOOH)＜100%，说明不只有Fe被氧化失去电子，阳极还有水(或OH )放电。
16．(1) 2Cl--2e-=Cl2↑ 阳极可能OH-放电，产生大量氧气，消耗电能 Cl-浓度较高时，产生的Cl2(或HClO)较多，会将NH氧化为NO pH太低时，产生的Cl2会从溶液中逸出
(2)2CN-+5ClO-+2OH-+2Ca2+=2CaCO3↓+N2↑+5Cl-+H2O
(3)10-16
【详解】（1）①用石墨电极电解一定浓度的(NH4)2SO4与NaCl的酸性混合溶液，阳极发生氧化反应，Cl-失电子生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑；
②Cl-浓度较低或pH较大时，阳极可能是OH-放电，产生大量氧气，消耗电能，所以氨氮去除速率低而能耗高；Cl-浓度较高时，产生的Cl2(或HClO)较多，会将NH氧化为NO；
③pH过低时，氢离子浓度大，反应Cl2+H2OH++Cl-+HClO平衡逆向移动，Cl2溶解度降低，产生的Cl2会从溶液中逸出而使氨氮去除速率降低，所以处理效果不佳；
（2）漂白粉有效成分为次氯酸钙，次氯酸根离子具有氧化性，能够把CN-氧化为碳酸盐和氮气，该反应的离子方程式为2CN-+5ClO-+2OH-+2Ca2+=2CaCO3↓+N2↑+5Cl-+H2O；
（3）Ksp(NiS)=c(Ni2+)·c(S2-)=1.1×10-21，则c(S2-)=；Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=1.3×10-36，c(S2-)=；1.7×10-32 mol/L<10-16 mol/L，故需要控制溶液中S2-的浓度不低于10-16 mol/L。
17．(1)
(2)A
(3)
(4)
(5)
(6)取少量固体于试管中，加适量蒸馏水配成溶液，加入浓溶液、加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，若试纸变蓝则表明含有
(7)
【详解】（1）的电子式为。
（2）A. 和在一定条件下反应生成属于人工固氮，A正确；
B. 雷雨闪电时空气中的和化合生成NO属于自然界固氮，B错误；
C. 经过催化氧化生成NO不属于氮的固定，C错误；
D. 和反应生成不属于氮的固定，D错误；
答案选A。
（3）肼—空气燃料电池放电时负极是肼发生失去电子的氧化反应，其电极反应式是。
（4）氧化，制得肼的稀溶液，还原产物是氯离子，该反应的离子方程式是；
（5）碳的燃烧热为，则
①
②
③
则根据盖斯定律可知①×3+②－③即可得到反应的＝。
（6）铵盐能与碱反应生成碱性气体氨气，则在实验室中检验固体中含有的实验方案为：取少量固体于试管中，加适量蒸馏水配成溶液，加入浓溶液、加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，若试纸变蓝则表明含有。
（7）氢氟酸能与二氧化硅反应，因此可以用氢氟酸刻蚀玻璃，氢氟酸发生反应的化学方程式是。
18．(1) 负极
(2) 电解池 N
(3)0.224
(4) 粗铜 减小
【分析】乙醇燃料电池中通乙醇的一极为负极，通氧气的一极为正极，则M极为阴极，N极为阳极，据此解答。
【详解】（1）由以上分析可知通乙醇的铂电极作负极；通入的铂电极反应式为；
（2）甲池为原电池，则乙池为电解质，其中M极为阴极，N极为阳极，电解池中电子从阳极N流出，流入电源正极；
（3）乙池阴极反应为：，析出金属银4.32g时，即0.04molAg，转移电子0.04mol，结合上述正极反应可知此时消耗0.01mol氧气，标况下体积为0.224L；
（4）如要用电解方法精炼粗铜，乙池电解液选用溶液，粗铜作阳极，精铜作阴极，则N为粗铜，反应开始阶段粗铜中比铜活泼的金属先失电子，此时阴极铜离子得电子生成Cu，此过程中溶液的浓度逐渐减小。
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