2026人教版高中化学选择性必修1--第四章 复习提升（含解析）
文档属性
| 名称 | 2026人教版高中化学选择性必修1--第四章 复习提升（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 710.4KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-09-25 12:32:20 | ||
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文档简介
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2026人教版高中化学选择性必修1
第四章 化学反应与电能
本章复习提升
易错易混练
易错点1 忽视介质环境,电极反应书写错误
1.(2025河北衡水二中月考)某微生物燃料电池的工作原理如图所示,其中a、b为厌氧微生物电极。下列有关叙述正确的是 ( )
A.负极电极反应为CH3COO--8e-+7OH- 2CO2↑+5H2O
B.电池工作时H+由b极移向a极
C.相同条件下,a极生成的CO2和b极生成的N2的物质的量之比为5∶4
D.好氧微生物反应器中反应的离子方程式为N+2O2 N+H2O+2H+
2.(2025山东名校联盟期中联考)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定,借助其降解乙酸盐生成CO2,将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+,工作时保持厌氧环境,并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨,右侧装置为原电池。下列说法正确的是 ( )
A.装置工作一段时间后,乙室应补充盐酸
B.装置工作时,甲室溶液pH逐渐增大
C.乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e- Li++Co2++4OH-
D.若甲室Co2+减少200 mg,乙室Co2+增加400 mg,则此时已进行过溶液转移
易错点2 隔膜类型判断错误
3.(2025四川泸州高级中学月考)羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2和H2O的原电池—电解池组合装置(如图所示)。下列说法错误的是 ( )
A.a极为正极,c极为阴极
B.a极区每产生1 mol Cr(OH)3,c极区溶液质量减轻3 g
C.d极的电极反应式为H2O-e- ·OH+H+
D.工作时,如果Ⅱ室中Na+、Cl-数目都减小,则N为阴离子交换膜
4.(2025江苏苏州大学附中月考)高铁酸盐作为一种绿色环保水处理剂,兼具极强的氧化性和良好的絮凝效果,电解制备K2FeO4(紫色固体,能溶于水,微溶于浓KOH溶液)的装置示意图如图,下列说法正确的是 ( )
A.KOH可以循环使用,制备过程中无须添加
B.工作时,左室和右室溶液的pH均减小
C.生成1 mol高铁酸钾,左室溶液质量会增加228 g
D.b交换膜为阳离子交换膜
思想方法练
运用守恒思想突破电化学计算题
方法概述
转移电子数相等是联系电路中各个电极变化的工具,利用守恒思想可以迅速解决电化学相关计算。串联电路中,各电极上转移电子的物质的量是相等的,这是电化学计算的依据。
1.(2025北京西城外国语学校期中)一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示,图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法错误的是 ( )
A.该装置为原电池,b为原电池的正极
B.a极区溶液的pH增大
C.当左室有4.48 L(标准状况下)CO2生成时,右室产生的N2为
0.08 mol
D.b极的电极反应式:2N+10e-+12H+ N2↑+6H2O
2.(2025黑龙江省实验中学月考)一种锌钒水性混合离子电池的结构示意图如图,放电时正极发生的反应为xLi++xe-+V2O5 LixV2O5,下列说法错误的是 ( )
A.放电时,内电路中的电流方向为锌极到V2O5极
B.充电时,溶液中Li+浓度不断增大
C.充电时,电极B的电势比电极A的高
D.放电时,电极A每减少6.5 g,有0.2x mol Li+嵌入电极B
3.(2025辽宁沈阳重点高中联合体期中)电化学及其产品与能源、材料、环境和健康等领域密切相关,回答下列问题:
Ⅰ.某实验小组同学利用下图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。
(1)甲池反应前,两电极质量相等,一段时间后,若Ag电极的质量增加21.6 g,则两电极质量相差 g。
(2)实验过程中,甲池左侧烧杯中c(N) (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)若乙池中的某盐溶液是足量CuSO4溶液,则乙池中左侧Pt电极的电极反应式为 。工作一段时间后,若要使乙池溶液恢复至原来浓度,可向溶液中加入适量的 (填化学式)。
Ⅱ.用一种新型H2O2液态燃料电池(乙池)电解催化N2制备铵盐和硝酸盐(甲池)的工作原理示意图如下(c、d均为石墨)。
(4)甲池a极的电极反应式为 。
(5)乙池c极的电极反应式为 。
(6)乙池中若生成15 mol气体m,则甲池a、b两极共消耗 mol N2。
答案与分层梯度式解析
易错易混练
1.D 题述装置为原电池,a极上为CH3COO-失去电子生成CO2,a极为负极,b极为正极,中性废水中,负极电极反应为CH3COO-+2H2O-8e- 2CO2↑+7H+(易错点),电池工作时,H+向正极(b极)移动,A、B错误;b极的电极反应为2N+12H++10e- N2↑+6H2O,根据a、b极的电极反应和得失电子守恒分析可知,相同条件下CO2和N2的物质的量之比为10∶4=5∶2,C错误;在好氧微生物反应器中,N+H2O+2H+,D正确。
易错分析 本题在书写电极反应式时,容易忽视介质环境而出错,如a极上为CH3COO-生成CO2,电解质溶液是中性废水,所以a极的电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e- 2CO2↑+7H+。
2.A 由题意可知,右侧装置为原电池,则左侧装置为电解池。乙室发生还原反应,LiCoO2+e-+4H+ Li++Co2++2H2O,从原电池左侧迁移过来的H+不够(CH3COO--8e-+2H2O 2CO2↑+7H+),盐酸被消耗,因此工作一段时间,乙室应补充盐酸,A正确、C错误;细菌所在环境pH稳定,借助其降解乙酸盐生成CO2为氧化反应,甲室应发生还原反应Co2++2e- Co,左侧装置细菌所在电极的电极反应为CH3COO--8e-+2H2O 2CO2↑+7H+,产生的氢离子通过阳膜向甲室移动,甲室溶液pH逐渐减小,B错误;甲室内Co从+2价降低到0价,乙室内Co从+3价降低到+2价,根据得失电子守恒,甲中Co2+减少和乙室中Co2+增加的质量之比为1∶2,因此若甲室Co2+减少200 mg,乙室Co2+增加400 mg,未进行溶液转移,D错误。
3.B 电解水生成的羟基自由基(·OH)能将苯酚氧化为CO2和H2O,故左池为原电池,右池为电解池。Ⅰ室中Cr2发生还原反应生成Cr(OH)3,则a极为正极,b极为负极,c极为阴极,A正确;a极区每产生1 mol Cr(OH)3,转移3 mol电子,c极的电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,生成1.5 mol H2时转移3 mol电子,同时有3 mol H+从d极区透过质子交换膜进入阴极室,故c极区溶液质量不变,B错误;据题图可知,d极上发生的电极反应为H2O-e- ·OH+H+,C正确;由于阴离子移向负极,阳离子移向正极,Ⅱ室中Na+、Cl-数目都减小,说明Na+、Cl-从Ⅱ室分别向Ⅰ室和Ⅲ室移动,可判断N和M分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜,D正确。
易错分析 离子迁移方向或离子交换膜类型判断错误往往是因为电极判断错误,准确判断电化学装置中的电极是解答该类题的关键。在准确判断电极后,离子移动方向可以根据“阳离子移向得电子的电极,阴离子移向失电子的电极”进行分析;离子交换膜类型可以根据溶液呈电中性、离子的移动方向等进行判断。
4.C
阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e- Fe+4H2O,阴极的电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,得失电子相等时,阳极消耗OH-的量比阴极生成OH-的量多,制备过程中要添加KOH,A错误;阴极的电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,所以工作时,左室溶液的pH增大,B错误;生成1 mol K2FeO4,转移6 mol e-,有6 mol K+通过阳离子交换膜a进入左室,同时左室生成3 mol H2,溶液质量增加6 mol×39 g·mol-1-3 mol×2 g·mol-1=228 g(解题技法),右室消耗OH-,则中间室中的OH-通过阴离子交换膜b进入右室,C正确、D错误。
思想方法练
1.B 题图装置为原电池,左室中C6H10O5被氧化生成二氧化碳,C元素化合价升高,故a极是负极,右室硝酸根离子被还原生成氮气,N元素的化合价降低,硝酸根离子得电子,发生还原反应,则b极是正极,A正确;a极是负极,电极反应式为C6H10O5-24e-+7H2O 6CO2↑+24H+,a极区溶液中H+浓度增大,pH减小,B错误;左室有4.48 L(标准状况下)CO2生成,即生成0.2 mol CO2气体,根据负极的电极反应式C6H10O5-24e-+7H2O 6CO2↑+24H+可知,转移0.8 mol电子,正极(b极)的电极反应式为2N+10e-+12H+ N2↑+6H2O,可知生成N2的物质的量为 mol=0.08 mol,C、D正确。
方法点津 电化学装置中相连电极上转移的电子数目相等,可以通过某电极的变化数据确定得失电子的数目,继而推断其他电极的变化情况。
2.D 由放电时的正极反应知,放电时电极A为负极,电极B为正极(破题关键),Li+嵌入V2O5中,内电路中的电流方向为锌极到V2O5极(易错点),电极A减少6.5 g时,嵌入电极B的Li+的物质的量为×2=0.2 mol,A正确、D错误;充电时,Li+从V2O5极脱嵌,溶液中Li+浓度不断增大,电极B为阳极,电极A为阴极,电极B的电势比电极A的高,B、C正确。
3.答案 (1)28 (2)变大 (3)2H2O-4e- 4H++O2↑ CuO或CuCO3 (4)N2-10e-+6H2O 2N+12H+ (5)H2O2-2e-+2OH- O2↑+2H2O (6)8
解析 (1)甲池为原电池,Cu电极为负极,电极反应式为Cu-2e- Cu2+,Ag电极为正极,电极反应式为Ag++e- Ag,两电极质量相等,一段时间后,Ag电极增加21.6 g,转移0.2 mol e-,则负极0.1 mol Cu放电,质量减轻6.4 g,则两电极质量相差21.6 g+6.4 g=28 g。
(2)实验过程中,盐桥中N移向负极,甲池左侧烧杯中的c(N)变大。
(3)乙池为电解池,左侧Pt电极是阳极,电极反应式为2H2O-4e- 4H++O2↑,乙池中发生的总反应为2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4,要使乙池溶液恢复至原来浓度,可向溶液中加入CuO或CuCO3。
(4)乙池是燃料电池,总反应为2H2O2 O2↑+2H2O,c极上有O2放出,c极为负极,甲池为电解池,a为阳极,电极反应式为N2-10e-+6H2O 2N+12H+。
(5)乙池中c极电极反应式为H2O2-2e-+2OH- O2↑+2H2O。
(6)乙池中若生成15 mol O2,则转移电子的物质的量为30 mol,根据阳极的电极反应式可知转移30 mol电子,阳极上消耗3 mol N2,根据阴极的电极反应式N2+6e-+8H+ 2N可知转移30 mol电子,阴极上消耗5 mol N2,两极共消耗8 mol N2。
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第四章 化学反应与电能
本章复习提升
易错易混练
易错点1 忽视介质环境,电极反应书写错误
1.(2025河北衡水二中月考)某微生物燃料电池的工作原理如图所示,其中a、b为厌氧微生物电极。下列有关叙述正确的是 ( )
A.负极电极反应为CH3COO--8e-+7OH- 2CO2↑+5H2O
B.电池工作时H+由b极移向a极
C.相同条件下,a极生成的CO2和b极生成的N2的物质的量之比为5∶4
D.好氧微生物反应器中反应的离子方程式为N+2O2 N+H2O+2H+
2.(2025山东名校联盟期中联考)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定,借助其降解乙酸盐生成CO2,将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+,工作时保持厌氧环境,并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨,右侧装置为原电池。下列说法正确的是 ( )
A.装置工作一段时间后,乙室应补充盐酸
B.装置工作时,甲室溶液pH逐渐增大
C.乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e- Li++Co2++4OH-
D.若甲室Co2+减少200 mg,乙室Co2+增加400 mg,则此时已进行过溶液转移
易错点2 隔膜类型判断错误
3.(2025四川泸州高级中学月考)羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2和H2O的原电池—电解池组合装置(如图所示)。下列说法错误的是 ( )
A.a极为正极,c极为阴极
B.a极区每产生1 mol Cr(OH)3,c极区溶液质量减轻3 g
C.d极的电极反应式为H2O-e- ·OH+H+
D.工作时,如果Ⅱ室中Na+、Cl-数目都减小,则N为阴离子交换膜
4.(2025江苏苏州大学附中月考)高铁酸盐作为一种绿色环保水处理剂,兼具极强的氧化性和良好的絮凝效果,电解制备K2FeO4(紫色固体,能溶于水,微溶于浓KOH溶液)的装置示意图如图,下列说法正确的是 ( )
A.KOH可以循环使用,制备过程中无须添加
B.工作时,左室和右室溶液的pH均减小
C.生成1 mol高铁酸钾,左室溶液质量会增加228 g
D.b交换膜为阳离子交换膜
思想方法练
运用守恒思想突破电化学计算题
方法概述
转移电子数相等是联系电路中各个电极变化的工具,利用守恒思想可以迅速解决电化学相关计算。串联电路中,各电极上转移电子的物质的量是相等的,这是电化学计算的依据。
1.(2025北京西城外国语学校期中)一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示,图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法错误的是 ( )
A.该装置为原电池,b为原电池的正极
B.a极区溶液的pH增大
C.当左室有4.48 L(标准状况下)CO2生成时,右室产生的N2为
0.08 mol
D.b极的电极反应式:2N+10e-+12H+ N2↑+6H2O
2.(2025黑龙江省实验中学月考)一种锌钒水性混合离子电池的结构示意图如图,放电时正极发生的反应为xLi++xe-+V2O5 LixV2O5,下列说法错误的是 ( )
A.放电时,内电路中的电流方向为锌极到V2O5极
B.充电时,溶液中Li+浓度不断增大
C.充电时,电极B的电势比电极A的高
D.放电时,电极A每减少6.5 g,有0.2x mol Li+嵌入电极B
3.(2025辽宁沈阳重点高中联合体期中)电化学及其产品与能源、材料、环境和健康等领域密切相关,回答下列问题:
Ⅰ.某实验小组同学利用下图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。
(1)甲池反应前,两电极质量相等,一段时间后,若Ag电极的质量增加21.6 g,则两电极质量相差 g。
(2)实验过程中,甲池左侧烧杯中c(N) (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)若乙池中的某盐溶液是足量CuSO4溶液,则乙池中左侧Pt电极的电极反应式为 。工作一段时间后,若要使乙池溶液恢复至原来浓度,可向溶液中加入适量的 (填化学式)。
Ⅱ.用一种新型H2O2液态燃料电池(乙池)电解催化N2制备铵盐和硝酸盐(甲池)的工作原理示意图如下(c、d均为石墨)。
(4)甲池a极的电极反应式为 。
(5)乙池c极的电极反应式为 。
(6)乙池中若生成15 mol气体m,则甲池a、b两极共消耗 mol N2。
答案与分层梯度式解析
易错易混练
1.D 题述装置为原电池,a极上为CH3COO-失去电子生成CO2,a极为负极,b极为正极,中性废水中,负极电极反应为CH3COO-+2H2O-8e- 2CO2↑+7H+(易错点),电池工作时,H+向正极(b极)移动,A、B错误;b极的电极反应为2N+12H++10e- N2↑+6H2O,根据a、b极的电极反应和得失电子守恒分析可知,相同条件下CO2和N2的物质的量之比为10∶4=5∶2,C错误;在好氧微生物反应器中,N+H2O+2H+,D正确。
易错分析 本题在书写电极反应式时,容易忽视介质环境而出错,如a极上为CH3COO-生成CO2,电解质溶液是中性废水,所以a极的电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e- 2CO2↑+7H+。
2.A 由题意可知,右侧装置为原电池,则左侧装置为电解池。乙室发生还原反应,LiCoO2+e-+4H+ Li++Co2++2H2O,从原电池左侧迁移过来的H+不够(CH3COO--8e-+2H2O 2CO2↑+7H+),盐酸被消耗,因此工作一段时间,乙室应补充盐酸,A正确、C错误;细菌所在环境pH稳定,借助其降解乙酸盐生成CO2为氧化反应,甲室应发生还原反应Co2++2e- Co,左侧装置细菌所在电极的电极反应为CH3COO--8e-+2H2O 2CO2↑+7H+,产生的氢离子通过阳膜向甲室移动,甲室溶液pH逐渐减小,B错误;甲室内Co从+2价降低到0价,乙室内Co从+3价降低到+2价,根据得失电子守恒,甲中Co2+减少和乙室中Co2+增加的质量之比为1∶2,因此若甲室Co2+减少200 mg,乙室Co2+增加400 mg,未进行溶液转移,D错误。
3.B 电解水生成的羟基自由基(·OH)能将苯酚氧化为CO2和H2O,故左池为原电池,右池为电解池。Ⅰ室中Cr2发生还原反应生成Cr(OH)3,则a极为正极,b极为负极,c极为阴极,A正确;a极区每产生1 mol Cr(OH)3,转移3 mol电子,c极的电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,生成1.5 mol H2时转移3 mol电子,同时有3 mol H+从d极区透过质子交换膜进入阴极室,故c极区溶液质量不变,B错误;据题图可知,d极上发生的电极反应为H2O-e- ·OH+H+,C正确;由于阴离子移向负极,阳离子移向正极,Ⅱ室中Na+、Cl-数目都减小,说明Na+、Cl-从Ⅱ室分别向Ⅰ室和Ⅲ室移动,可判断N和M分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜,D正确。
易错分析 离子迁移方向或离子交换膜类型判断错误往往是因为电极判断错误,准确判断电化学装置中的电极是解答该类题的关键。在准确判断电极后,离子移动方向可以根据“阳离子移向得电子的电极,阴离子移向失电子的电极”进行分析;离子交换膜类型可以根据溶液呈电中性、离子的移动方向等进行判断。
4.C
阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e- Fe+4H2O,阴极的电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,得失电子相等时,阳极消耗OH-的量比阴极生成OH-的量多,制备过程中要添加KOH,A错误;阴极的电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,所以工作时,左室溶液的pH增大,B错误;生成1 mol K2FeO4,转移6 mol e-,有6 mol K+通过阳离子交换膜a进入左室,同时左室生成3 mol H2,溶液质量增加6 mol×39 g·mol-1-3 mol×2 g·mol-1=228 g(解题技法),右室消耗OH-,则中间室中的OH-通过阴离子交换膜b进入右室,C正确、D错误。
思想方法练
1.B 题图装置为原电池,左室中C6H10O5被氧化生成二氧化碳,C元素化合价升高,故a极是负极,右室硝酸根离子被还原生成氮气,N元素的化合价降低,硝酸根离子得电子,发生还原反应,则b极是正极,A正确;a极是负极,电极反应式为C6H10O5-24e-+7H2O 6CO2↑+24H+,a极区溶液中H+浓度增大,pH减小,B错误;左室有4.48 L(标准状况下)CO2生成,即生成0.2 mol CO2气体,根据负极的电极反应式C6H10O5-24e-+7H2O 6CO2↑+24H+可知,转移0.8 mol电子,正极(b极)的电极反应式为2N+10e-+12H+ N2↑+6H2O,可知生成N2的物质的量为 mol=0.08 mol,C、D正确。
方法点津 电化学装置中相连电极上转移的电子数目相等,可以通过某电极的变化数据确定得失电子的数目,继而推断其他电极的变化情况。
2.D 由放电时的正极反应知,放电时电极A为负极,电极B为正极(破题关键),Li+嵌入V2O5中,内电路中的电流方向为锌极到V2O5极(易错点),电极A减少6.5 g时,嵌入电极B的Li+的物质的量为×2=0.2 mol,A正确、D错误;充电时,Li+从V2O5极脱嵌,溶液中Li+浓度不断增大,电极B为阳极,电极A为阴极,电极B的电势比电极A的高,B、C正确。
3.答案 (1)28 (2)变大 (3)2H2O-4e- 4H++O2↑ CuO或CuCO3 (4)N2-10e-+6H2O 2N+12H+ (5)H2O2-2e-+2OH- O2↑+2H2O (6)8
解析 (1)甲池为原电池,Cu电极为负极,电极反应式为Cu-2e- Cu2+,Ag电极为正极,电极反应式为Ag++e- Ag,两电极质量相等,一段时间后,Ag电极增加21.6 g,转移0.2 mol e-,则负极0.1 mol Cu放电,质量减轻6.4 g,则两电极质量相差21.6 g+6.4 g=28 g。
(2)实验过程中,盐桥中N移向负极,甲池左侧烧杯中的c(N)变大。
(3)乙池为电解池,左侧Pt电极是阳极,电极反应式为2H2O-4e- 4H++O2↑,乙池中发生的总反应为2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4,要使乙池溶液恢复至原来浓度,可向溶液中加入CuO或CuCO3。
(4)乙池是燃料电池,总反应为2H2O2 O2↑+2H2O,c极上有O2放出,c极为负极,甲池为电解池,a为阳极,电极反应式为N2-10e-+6H2O 2N+12H+。
(5)乙池中c极电极反应式为H2O2-2e-+2OH- O2↑+2H2O。
(6)乙池中若生成15 mol O2,则转移电子的物质的量为30 mol,根据阳极的电极反应式可知转移30 mol电子,阳极上消耗3 mol N2,根据阴极的电极反应式N2+6e-+8H+ 2N可知转移30 mol电子,阴极上消耗5 mol N2,两极共消耗8 mol N2。
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