2025-2026学年人教版化学选择性必修一第四章 化学反应与电能（含解析）
文档属性
| 名称 | 2025-2026学年人教版化学选择性必修一第四章 化学反应与电能（含解析） |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 782.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-01-06 00:00:00 | ||
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文档简介
第四章 化学反应与电能
(满分:100分 考试时间:90分钟)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.根据下图判断,下列说法正确的是( )。
Ⅰ Ⅱ
A.装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe-2e-Fe2+
B.装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2+2H2O+4e-4OH-
C.装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动
D.放电过程中,装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大
2.在生产、生活中金属腐蚀所带来的损失非常严重,下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )。
A.生铁浸泡在食盐水中会发生析氢腐蚀
B.钢铁发生吸氧腐蚀的正极电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-
C.在轮船的底部镶嵌不易腐蚀的铜块,可以提高船体的使用寿命,利用了牺牲阳极法
D.将钢铁闸门与电源正极相连的防腐措施属于外加电流法
3.关于下列各装置图的叙述正确的是( )。
A.用图①装置实现铁上镀铜,b极为铁,电解质溶液可以是CuSO4溶液
B.图②装置盐桥中KCl的K+移向左烧杯
C.图③装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护,该方法为牺牲阳极的阴极保护法
D.图④两个装置中通过导线的电子数相同时,正极析出产品的物质的量不同
4.关注“实验室化学”并加以实践能有效提高同学们的实验素养。下列利用电化学原理设计的实验不能达到目的的是( )。
选项 A B C D
实验 用石墨作电极电解饱和食盐水简易制备NaClO消毒液 制备Fe(OH)2,并观察其颜色 验证铁的吸氧腐蚀 制作简单的燃料电池
装置和 试剂
5.纸电池像纸一样轻薄柔软,在制作方法和应用范围上与传统电池相比均有很大突破。如图为某种纸电池的结构示意图。电解液为氯化钠溶液,总反应为2Mg+O2+2H2O2Mg(OH)2。下列有关纸电池说法错误的是( )。
A.a、b电极不一定都使用金属材料
B.电流从a电极流向b电极
C.该电池正极反应式为O2+4e-+4H2O4OH-
D.当2.4 g Mg发生反应时,流经溶液的电子数为0.2NA
6.海水中含有大量Na+、Cl-及少量Ca2+、Mg2+、S,用电渗析法对该海水样品进行淡化处理,如图所示。下列说法正确的是( )。
A.b膜是阳离子交换膜
B.A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成
C.淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pHAD.B极室产生的气体可使湿润的KI-淀粉试纸变蓝
7.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl),不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示,下列说法正确的是 ( )。
A.腐蚀过程中,负极是C
B.Fe失去电子经电解质溶液转移给C
C.正极的电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑
D.C作正极,O2在C表面上发生还原反应
8.如图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈红色。下列说法中正确的是( )。
A.X是正极,Y是负极
B.X是负极,Y是正极
C.硫酸铜溶液的pH逐渐增大
D.硫酸铜溶液的pH不变
9.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的N,模拟装置如图所示。下列说法正确的是( )。
A.阳极室溶液由无色变成棕黄色
B.阴极的电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑
C.电解一段时间后,阴极室溶液的pH升高
D.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
10.我国某大学团队将蚕茧炭化形成氮掺杂的高导电炭材料,该材料作为微生物燃料电池的电极具有较好的生物相容性,提升了电子传递效率。利用该材料制备的微生物电池可降解污水中的有机物(以CH3CHO为例),其装置原理如图所示。下列判断错误的是( )。
A.该微生物电池在处理废水时还能输出电能
B.该微生物电池工作时,电子由a电极经负载流向b电极
C.该微生物电池原理图中的离子交换膜为阴离子交换膜
D.该微生物电池的负极反应为CH3CHO+3H2O-10e-2CO2↑+10H+
11.人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图所示。下列说法错误的是( )。
A.B是电源的负极
B.相同条件下,阴、阳两极产生气体的体积比为2∶1
C.电解后阳极区NaCl溶液的浓度基本不变
D.阳极区发生的反应为2Cl--2e-Cl2↑、
CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl
12.碱吸—电解法处理硫酸厂烟气中SO2的流程和电解过程如下图。下列说法正确的是( )。
A.电极a为电解池的阴极
B.半透膜Ⅰ为阴离子交换膜,半透膜Ⅱ为阳离子交换膜
C.电极b上发生的电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑
D.若收集到标准状况下22.4 L的气体G,则有2 mol M离子移向左室
13.下列叙述错误的是( )。
A.K与N连接时X为H2SO4,一段时间后溶液的pH增大
B.K与M连接时X为H2SO4,一段时间后溶液的pH减小
C.K与N连接时X为NaCl,石墨电极上的反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-
D.K与M连接时X为NaCl,石墨电极上的反应为2Cl--2e-Cl2↑
14.在标准状况下,用铂电极电解硫酸铜溶液,当阴极产生12.8 g铜时,阳极放出的气体是( )。
A.1.12 L H2 B.1.12 L O2
C.2.24 L H2 D.2.24 L O2
15.浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池。理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池,图2为电渗析法制备磷酸二氢钠,用浓差电池为电源完成电渗析法制备磷酸二氢钠。下列说法错误的是( )。
图1
图2
A.电极a应与Ag(Ⅱ)相连
B.电渗析装置中膜b为阳离子交换膜
C.电渗析过程中左、右室中H2SO4和NaOH的浓度均增大
D.电池从开始到停止放电,理论上可制备2.4 g NaH2PO4
16.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是( )。
已知:①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解;②氧化性Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)。
A.石墨棒上发生的电极反应4OH--4e-O2↑+2H2O
B.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解总反应化学方程式发生改变
C.电解过程中,B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小
D.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.(12分)原电池是化学对人类的一项重大贡献。
(1)依据反应2Ag+(aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题。
①电极X的材料是 (填化学式);电解质溶液Y是 溶液。
②银电极为电池的正极,发生的电极反应式为 。
③导线上转移0.2 mol电子时,Cu片质量减轻 g。
(2)铅酸蓄电池在放电时发生的电池反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,负极的电极反应式为 。
(3)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4、SOCl2溶液。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2↑。则该电池正极的电极反应式为 。
18.(12分)钢铁工业是国家工业的基础之一。请回答下列有关钢铁腐蚀、防护过程中的问题。
(1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中,当铁锈被除尽后,溶液中发生的化合反应的化学方程式是 。
(2)下列装置可防止铁棒被腐蚀的是 (填字母)。
(3)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀,装置如图所示。
①A电极对应的金属是 (填元素名称),B电极上发生的电极反应是 。
②若电镀前铁、铜两电极质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,两者质量差为5.12 g,则电镀时电路中通过的电子的物质的量为 mol。
③镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更易被腐蚀,简要说明原因: 。
19.(14分)能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关,充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。
Ⅰ.依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 (填字母)。
A.C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH>0
B.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH<0
C.2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH>0
D.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH<0
若以稀硫酸为电解质溶液,则该原电池的正极反应式为 。
Ⅱ.如图所示的装置,X、Y都是惰性电极。将电路接通后,向乙中滴入酚酞溶液,在Fe极附近显红色。试回答下列问题。
(1)甲装置是甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结构示意图,则a处通入的是 (填“CH4”或“O2”),电极上发生的电极反应是 。
(2)在乙装置中,总反应的离子方程式是 。
(3)如果丙装置中精铜电极的质量增加了6.4 g,则甲装置中消耗的CH4的质量为 。
(4)丁装置中在通电一段时间后,Y电极上发生的电极反应是 。
20.(14分)某同学用图中装置电解硫酸钾溶液来获得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。
(1)X极与电源的 (填“正”或“负”)极相连,氢气从 (填“A”“B”“C”或“D”)口导出。
(2)离子交换膜只允许一类离子通过,则M为 (填“阴离子”或“阳离子”)交换膜,N为 交换膜,图中少量硫酸和少量氢氧化钾的作用是 。
(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极),则电池负极的电极反应式为 。
(4)若使用铅酸蓄电池作电源完成上述电解,当制得11.2 L标准状况下的氢气时,理论上铅酸蓄电池消耗硫酸 mol,负极板质量增加 g。
第四章 化学反应与电能
(满分:100分 考试时间:90分钟)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.D
2.B
3.A
图①,根据装置图中电流方向可知,a电极为阳极、b电极为阴极,铁上镀铜时,Cu为阳极、Fe为阴极,电解质溶液可以是CuSO4溶液,即a电极为铜,电解质溶液可以是CuSO4溶液,A项正确。图②,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KCl的K+移向正极,移向右烧杯,B项错误。图③装置是利用电解原理防止钢闸门生锈,即外加电流的阴极保护法,其中钢闸门接外加电源的负极、作阴极,发生得电子的还原反应,C项错误。图④中两装置均为原电池,正极反应均是2H++2e-H2↑,通过导线的电子数相同时,正极析出产品的物质的量相同,D项错误。
4. A
5.D
6.A
因为阳离子向阴极移动,所以b膜为阳离子交换膜,A项正确。A极室Cl-在阳极失电子产生Cl2,但不产生沉淀,B项错误。淡化工作完成后,A室Cl-失电子产生Cl2,部分溶于水使溶液呈酸性,B室H+得电子产生H2,OH-浓度增大,溶液呈碱性,C室溶液呈中性,pH大小为pHA7.D
8.A
由b极附近溶液呈红色(显碱性),可知H+在b极上放电,则b为阴极,Y为负极,X为正极;铂作阳极,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,OH-浓度减小,H+浓度增大,溶液的pH减小。
9.C
阳极Fe-2e-Fe2+,所以溶液由无色变为浅绿色,A项错误。阴极中H3PO4电离产生的H+放电生成H2,B项错误。电解一段时间后阴极室溶液中的溶质是(NH4)3PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4,D项错误。
10.C
负极上乙醛放电生成的H+经质子交换膜流向正极,离子交换膜为质子交换膜,C项错误。
11.B
由题图可知,左室Cl-失电子生成Cl2,为阳极,右室H2O得电子生成H2,为阴极,则A为电源的正极,B为电源的负极,A项正确。阳极室先是Cl-放电生成Cl2,Cl2再氧化尿素生成N2、CO2,同时会生成HCl,因此阳极室中发生的反应依次为2Cl--2e-Cl2↑、CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl,阴极反应为6H2O+6e-6OH-+3H2↑(或6H++6e-3H2↑),则同条件下,阴、阳两极产生气体的体积比不是2∶1,B项错误、D项正确;由B项分析可知,阳极产生的氯气又最终转化为Cl-,电解后阳极区NaCl溶液的浓度基本不变,C项正确。
12.B
电极a室注入稀硫酸得到较浓的硫酸,说明S通过半透膜Ⅰ进入左侧,在a电极上被氧化生成S,电极反应为S-2e-+H2OS+2H+,所以半透膜Ⅰ为阴离子交换膜,电极a为阳极,电极b为阴极,在阴极上水电离出的H+放电生成H2,电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,半透膜Ⅱ为阳离子交换膜,钠离子透过半透膜Ⅱ进入右侧,从而得到浓NaOH溶液。根据分析可知电极a为电解池的阳极,A项错误。半透膜Ⅰ为阴离子交换膜,半透膜Ⅱ为阳离子交换膜,B项正确。电极b为阴极,电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,C项错误。气体G为H2,生成标准状况下22.4 L H2即1 mol H2,则转移2 mol电子,M离子为S,带两个单位负电荷,所以有1 mol M离子移向左室,D项错误。
13.C
K与N连接时X为硫酸,Fe、石墨、H2SO4形成原电池,正极H+得到电子变为H2,H+浓度降低,因此一段时间后溶液的pH增大,A项正确。K与M连接时X为H2SO4,石墨为阳极,水电离出的OH-失去电子变为氧气,铁为阴极,H+得到电子变为H2,整个过程实质是电解水,溶液体积减小,浓度变大,一段时间后溶液的pH减小,B项正确。K与N连接时X为NaCl,发生铁的吸氧腐蚀,因此石墨电极上的反应为O2+2H2O+4e-4OH-,C项错误。K与M连接时X为NaCl,石墨为阳极,Cl-在石墨电极上失去电子变为Cl2,因此石墨电极上的反应为2Cl--2e-Cl2↑,D项正确。
14.D
15.D
电池从开始到停止放电时,浓差电池两边AgNO3浓度相等,所以正极析出0.02 mol银,电路中转移0.02 mol电子,电渗析装置生成0.01 mol NaH2PO4,质量为1.2 g,D项错误。
16.C
石墨棒与电源正极相连,为电解池的阳极,发生氧化反应,OH-放电生成O2,电极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O,A项正确。若将图中阳离子膜去掉,Cl-进入阳极室,阳极会生成Cl2,总反应发生改变,B项正确。由于C室中Ni2+不断减少,Cl-通过阴离子膜从C室移向B室,A室中OH-不断减少,Na+通过阳离子膜从A室移向B室,所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大,C项错误。由于H+氧化性大于Ni2+(低浓度)的氧化性,所以为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水的pH,D项正确。
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.(12分)
(1)①Cu AgNO3 ②Ag++e-Ag ③6.4
(2)Pb-2e-+SPbSO4
(3)2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2↑
18.(12分)
(1)2FeCl3+Fe3FeCl2
(2)BD
(3)①铜 Cu2++2e-Cu ②0.08 ③铁比铜活泼,铜镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,铁为负极,加速了铁的腐蚀。而锌比铁活泼,锌镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,铁为正极,减慢了铁的腐蚀(其他合理答案也可)
(1)铁锈的主要成分是氧化铁,氧化铁与盐酸反应生成FeCl3,FeCl3与Fe反应生成FeCl2,该反应属于化合反应。(2)铁被保护的装置,在原电池中,铁作正极。在电解池中,铁作阴极。(3)①电镀池中,镀层铜作阳极。
②根据阳极电极反应Cu-2e-Cu2+,阴极电极反应Cu2++2e-Cu,可知两极相差5.12 g时,阳极被氧化的铜和阴极析出的铜质量相等,即2.56 g,转移电子的物质的量为×2=0.08 mol。③根据金属活动性Zn>Fe>Cu,当Fe作负极时易被腐蚀。
19.(14分)
Ⅰ.D O2+4e-+4H+2H2O
Ⅱ.(1)CH4 CH4+10OH--8e-C+7H2O (2)2H2O+2Cl-Cl2↑+2OH-+H2↑
(3)0.4 g (4)Cu2++2e-Cu
Ⅱ.(1)将电路接通后,向乙中滴入酚酞溶液,在Fe极附近显红色,说明Fe为阴极,石墨为阳极,甲装置左边为负极,右边为正极,即a处通入的是CH4,电极上发生的电极反应是CH4+10OH--8e-C+7H2O。
(2)乙为电解饱和食盐水,其总反应的离子方程式是2H2O+2Cl-Cl2↑+2OH-+H2↑。
(3)设甲中消耗的CH4的质量为x g,则根据关系式列比例式。
4Cu~8e-~CH4
256 g 16 g
6.4 g x g
解得x=0.4。
(4)丁装置中Y为阴极,其电极上发生的电极反应是Cu2++2e-Cu。
20.(14分)
(1)正 C (2)阴离子 阳离子 增强溶液的导电能力 (3)H2-2e-+2OH-2H2O (4)1 48
(满分:100分 考试时间:90分钟)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.根据下图判断,下列说法正确的是( )。
Ⅰ Ⅱ
A.装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe-2e-Fe2+
B.装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2+2H2O+4e-4OH-
C.装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动
D.放电过程中,装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大
2.在生产、生活中金属腐蚀所带来的损失非常严重,下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )。
A.生铁浸泡在食盐水中会发生析氢腐蚀
B.钢铁发生吸氧腐蚀的正极电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-
C.在轮船的底部镶嵌不易腐蚀的铜块,可以提高船体的使用寿命,利用了牺牲阳极法
D.将钢铁闸门与电源正极相连的防腐措施属于外加电流法
3.关于下列各装置图的叙述正确的是( )。
A.用图①装置实现铁上镀铜,b极为铁,电解质溶液可以是CuSO4溶液
B.图②装置盐桥中KCl的K+移向左烧杯
C.图③装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护,该方法为牺牲阳极的阴极保护法
D.图④两个装置中通过导线的电子数相同时,正极析出产品的物质的量不同
4.关注“实验室化学”并加以实践能有效提高同学们的实验素养。下列利用电化学原理设计的实验不能达到目的的是( )。
选项 A B C D
实验 用石墨作电极电解饱和食盐水简易制备NaClO消毒液 制备Fe(OH)2,并观察其颜色 验证铁的吸氧腐蚀 制作简单的燃料电池
装置和 试剂
5.纸电池像纸一样轻薄柔软,在制作方法和应用范围上与传统电池相比均有很大突破。如图为某种纸电池的结构示意图。电解液为氯化钠溶液,总反应为2Mg+O2+2H2O2Mg(OH)2。下列有关纸电池说法错误的是( )。
A.a、b电极不一定都使用金属材料
B.电流从a电极流向b电极
C.该电池正极反应式为O2+4e-+4H2O4OH-
D.当2.4 g Mg发生反应时,流经溶液的电子数为0.2NA
6.海水中含有大量Na+、Cl-及少量Ca2+、Mg2+、S,用电渗析法对该海水样品进行淡化处理,如图所示。下列说法正确的是( )。
A.b膜是阳离子交换膜
B.A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成
C.淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pHA
7.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl),不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示,下列说法正确的是 ( )。
A.腐蚀过程中,负极是C
B.Fe失去电子经电解质溶液转移给C
C.正极的电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑
D.C作正极,O2在C表面上发生还原反应
8.如图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈红色。下列说法中正确的是( )。
A.X是正极,Y是负极
B.X是负极,Y是正极
C.硫酸铜溶液的pH逐渐增大
D.硫酸铜溶液的pH不变
9.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的N,模拟装置如图所示。下列说法正确的是( )。
A.阳极室溶液由无色变成棕黄色
B.阴极的电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑
C.电解一段时间后,阴极室溶液的pH升高
D.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
10.我国某大学团队将蚕茧炭化形成氮掺杂的高导电炭材料,该材料作为微生物燃料电池的电极具有较好的生物相容性,提升了电子传递效率。利用该材料制备的微生物电池可降解污水中的有机物(以CH3CHO为例),其装置原理如图所示。下列判断错误的是( )。
A.该微生物电池在处理废水时还能输出电能
B.该微生物电池工作时,电子由a电极经负载流向b电极
C.该微生物电池原理图中的离子交换膜为阴离子交换膜
D.该微生物电池的负极反应为CH3CHO+3H2O-10e-2CO2↑+10H+
11.人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图所示。下列说法错误的是( )。
A.B是电源的负极
B.相同条件下,阴、阳两极产生气体的体积比为2∶1
C.电解后阳极区NaCl溶液的浓度基本不变
D.阳极区发生的反应为2Cl--2e-Cl2↑、
CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl
12.碱吸—电解法处理硫酸厂烟气中SO2的流程和电解过程如下图。下列说法正确的是( )。
A.电极a为电解池的阴极
B.半透膜Ⅰ为阴离子交换膜,半透膜Ⅱ为阳离子交换膜
C.电极b上发生的电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑
D.若收集到标准状况下22.4 L的气体G,则有2 mol M离子移向左室
13.下列叙述错误的是( )。
A.K与N连接时X为H2SO4,一段时间后溶液的pH增大
B.K与M连接时X为H2SO4,一段时间后溶液的pH减小
C.K与N连接时X为NaCl,石墨电极上的反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-
D.K与M连接时X为NaCl,石墨电极上的反应为2Cl--2e-Cl2↑
14.在标准状况下,用铂电极电解硫酸铜溶液,当阴极产生12.8 g铜时,阳极放出的气体是( )。
A.1.12 L H2 B.1.12 L O2
C.2.24 L H2 D.2.24 L O2
15.浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池。理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池,图2为电渗析法制备磷酸二氢钠,用浓差电池为电源完成电渗析法制备磷酸二氢钠。下列说法错误的是( )。
图1
图2
A.电极a应与Ag(Ⅱ)相连
B.电渗析装置中膜b为阳离子交换膜
C.电渗析过程中左、右室中H2SO4和NaOH的浓度均增大
D.电池从开始到停止放电,理论上可制备2.4 g NaH2PO4
16.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是( )。
已知:①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解;②氧化性Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)。
A.石墨棒上发生的电极反应4OH--4e-O2↑+2H2O
B.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解总反应化学方程式发生改变
C.电解过程中,B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小
D.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.(12分)原电池是化学对人类的一项重大贡献。
(1)依据反应2Ag+(aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题。
①电极X的材料是 (填化学式);电解质溶液Y是 溶液。
②银电极为电池的正极,发生的电极反应式为 。
③导线上转移0.2 mol电子时,Cu片质量减轻 g。
(2)铅酸蓄电池在放电时发生的电池反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,负极的电极反应式为 。
(3)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4、SOCl2溶液。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2↑。则该电池正极的电极反应式为 。
18.(12分)钢铁工业是国家工业的基础之一。请回答下列有关钢铁腐蚀、防护过程中的问题。
(1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中,当铁锈被除尽后,溶液中发生的化合反应的化学方程式是 。
(2)下列装置可防止铁棒被腐蚀的是 (填字母)。
(3)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀,装置如图所示。
①A电极对应的金属是 (填元素名称),B电极上发生的电极反应是 。
②若电镀前铁、铜两电极质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,两者质量差为5.12 g,则电镀时电路中通过的电子的物质的量为 mol。
③镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更易被腐蚀,简要说明原因: 。
19.(14分)能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关,充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。
Ⅰ.依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 (填字母)。
A.C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH>0
B.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH<0
C.2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH>0
D.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH<0
若以稀硫酸为电解质溶液,则该原电池的正极反应式为 。
Ⅱ.如图所示的装置,X、Y都是惰性电极。将电路接通后,向乙中滴入酚酞溶液,在Fe极附近显红色。试回答下列问题。
(1)甲装置是甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结构示意图,则a处通入的是 (填“CH4”或“O2”),电极上发生的电极反应是 。
(2)在乙装置中,总反应的离子方程式是 。
(3)如果丙装置中精铜电极的质量增加了6.4 g,则甲装置中消耗的CH4的质量为 。
(4)丁装置中在通电一段时间后,Y电极上发生的电极反应是 。
20.(14分)某同学用图中装置电解硫酸钾溶液来获得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。
(1)X极与电源的 (填“正”或“负”)极相连,氢气从 (填“A”“B”“C”或“D”)口导出。
(2)离子交换膜只允许一类离子通过,则M为 (填“阴离子”或“阳离子”)交换膜,N为 交换膜,图中少量硫酸和少量氢氧化钾的作用是 。
(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极),则电池负极的电极反应式为 。
(4)若使用铅酸蓄电池作电源完成上述电解,当制得11.2 L标准状况下的氢气时,理论上铅酸蓄电池消耗硫酸 mol,负极板质量增加 g。
第四章 化学反应与电能
(满分:100分 考试时间:90分钟)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.D
2.B
3.A
图①,根据装置图中电流方向可知,a电极为阳极、b电极为阴极,铁上镀铜时,Cu为阳极、Fe为阴极,电解质溶液可以是CuSO4溶液,即a电极为铜,电解质溶液可以是CuSO4溶液,A项正确。图②,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KCl的K+移向正极,移向右烧杯,B项错误。图③装置是利用电解原理防止钢闸门生锈,即外加电流的阴极保护法,其中钢闸门接外加电源的负极、作阴极,发生得电子的还原反应,C项错误。图④中两装置均为原电池,正极反应均是2H++2e-H2↑,通过导线的电子数相同时,正极析出产品的物质的量相同,D项错误。
4. A
5.D
6.A
因为阳离子向阴极移动,所以b膜为阳离子交换膜,A项正确。A极室Cl-在阳极失电子产生Cl2,但不产生沉淀,B项错误。淡化工作完成后,A室Cl-失电子产生Cl2,部分溶于水使溶液呈酸性,B室H+得电子产生H2,OH-浓度增大,溶液呈碱性,C室溶液呈中性,pH大小为pHA
8.A
由b极附近溶液呈红色(显碱性),可知H+在b极上放电,则b为阴极,Y为负极,X为正极;铂作阳极,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,OH-浓度减小,H+浓度增大,溶液的pH减小。
9.C
阳极Fe-2e-Fe2+,所以溶液由无色变为浅绿色,A项错误。阴极中H3PO4电离产生的H+放电生成H2,B项错误。电解一段时间后阴极室溶液中的溶质是(NH4)3PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4,D项错误。
10.C
负极上乙醛放电生成的H+经质子交换膜流向正极,离子交换膜为质子交换膜,C项错误。
11.B
由题图可知,左室Cl-失电子生成Cl2,为阳极,右室H2O得电子生成H2,为阴极,则A为电源的正极,B为电源的负极,A项正确。阳极室先是Cl-放电生成Cl2,Cl2再氧化尿素生成N2、CO2,同时会生成HCl,因此阳极室中发生的反应依次为2Cl--2e-Cl2↑、CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl,阴极反应为6H2O+6e-6OH-+3H2↑(或6H++6e-3H2↑),则同条件下,阴、阳两极产生气体的体积比不是2∶1,B项错误、D项正确;由B项分析可知,阳极产生的氯气又最终转化为Cl-,电解后阳极区NaCl溶液的浓度基本不变,C项正确。
12.B
电极a室注入稀硫酸得到较浓的硫酸,说明S通过半透膜Ⅰ进入左侧,在a电极上被氧化生成S,电极反应为S-2e-+H2OS+2H+,所以半透膜Ⅰ为阴离子交换膜,电极a为阳极,电极b为阴极,在阴极上水电离出的H+放电生成H2,电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,半透膜Ⅱ为阳离子交换膜,钠离子透过半透膜Ⅱ进入右侧,从而得到浓NaOH溶液。根据分析可知电极a为电解池的阳极,A项错误。半透膜Ⅰ为阴离子交换膜,半透膜Ⅱ为阳离子交换膜,B项正确。电极b为阴极,电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,C项错误。气体G为H2,生成标准状况下22.4 L H2即1 mol H2,则转移2 mol电子,M离子为S,带两个单位负电荷,所以有1 mol M离子移向左室,D项错误。
13.C
K与N连接时X为硫酸,Fe、石墨、H2SO4形成原电池,正极H+得到电子变为H2,H+浓度降低,因此一段时间后溶液的pH增大,A项正确。K与M连接时X为H2SO4,石墨为阳极,水电离出的OH-失去电子变为氧气,铁为阴极,H+得到电子变为H2,整个过程实质是电解水,溶液体积减小,浓度变大,一段时间后溶液的pH减小,B项正确。K与N连接时X为NaCl,发生铁的吸氧腐蚀,因此石墨电极上的反应为O2+2H2O+4e-4OH-,C项错误。K与M连接时X为NaCl,石墨为阳极,Cl-在石墨电极上失去电子变为Cl2,因此石墨电极上的反应为2Cl--2e-Cl2↑,D项正确。
14.D
15.D
电池从开始到停止放电时,浓差电池两边AgNO3浓度相等,所以正极析出0.02 mol银,电路中转移0.02 mol电子,电渗析装置生成0.01 mol NaH2PO4,质量为1.2 g,D项错误。
16.C
石墨棒与电源正极相连,为电解池的阳极,发生氧化反应,OH-放电生成O2,电极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O,A项正确。若将图中阳离子膜去掉,Cl-进入阳极室,阳极会生成Cl2,总反应发生改变,B项正确。由于C室中Ni2+不断减少,Cl-通过阴离子膜从C室移向B室,A室中OH-不断减少,Na+通过阳离子膜从A室移向B室,所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大,C项错误。由于H+氧化性大于Ni2+(低浓度)的氧化性,所以为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水的pH,D项正确。
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.(12分)
(1)①Cu AgNO3 ②Ag++e-Ag ③6.4
(2)Pb-2e-+SPbSO4
(3)2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2↑
18.(12分)
(1)2FeCl3+Fe3FeCl2
(2)BD
(3)①铜 Cu2++2e-Cu ②0.08 ③铁比铜活泼,铜镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,铁为负极,加速了铁的腐蚀。而锌比铁活泼,锌镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,铁为正极,减慢了铁的腐蚀(其他合理答案也可)
(1)铁锈的主要成分是氧化铁,氧化铁与盐酸反应生成FeCl3,FeCl3与Fe反应生成FeCl2,该反应属于化合反应。(2)铁被保护的装置,在原电池中,铁作正极。在电解池中,铁作阴极。(3)①电镀池中,镀层铜作阳极。
②根据阳极电极反应Cu-2e-Cu2+,阴极电极反应Cu2++2e-Cu,可知两极相差5.12 g时,阳极被氧化的铜和阴极析出的铜质量相等,即2.56 g,转移电子的物质的量为×2=0.08 mol。③根据金属活动性Zn>Fe>Cu,当Fe作负极时易被腐蚀。
19.(14分)
Ⅰ.D O2+4e-+4H+2H2O
Ⅱ.(1)CH4 CH4+10OH--8e-C+7H2O (2)2H2O+2Cl-Cl2↑+2OH-+H2↑
(3)0.4 g (4)Cu2++2e-Cu
Ⅱ.(1)将电路接通后,向乙中滴入酚酞溶液,在Fe极附近显红色,说明Fe为阴极,石墨为阳极,甲装置左边为负极,右边为正极,即a处通入的是CH4,电极上发生的电极反应是CH4+10OH--8e-C+7H2O。
(2)乙为电解饱和食盐水,其总反应的离子方程式是2H2O+2Cl-Cl2↑+2OH-+H2↑。
(3)设甲中消耗的CH4的质量为x g,则根据关系式列比例式。
4Cu~8e-~CH4
256 g 16 g
6.4 g x g
解得x=0.4。
(4)丁装置中Y为阴极,其电极上发生的电极反应是Cu2++2e-Cu。
20.(14分)
(1)正 C (2)阴离子 阳离子 增强溶液的导电能力 (3)H2-2e-+2OH-2H2O (4)1 48