第四章-化學反應與電能(單元檢測卷A)高二化學同步課堂(解析版)

第四章化學反應與電能單元檢測卷A一、選擇題(本題共16小題,共48分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)1.下列變化中屬于原電池反應的是 ()A.白鐵(鍍鋅鐵)表面有劃損時,也能阻止鐵被氧化B.在空氣中,金屬鋁表面迅速被氧化,形成一層保護膜C.紅熱的鐵絲與水接觸,表面形成藍色保護層D.鐵與稀硫酸反應時,改用鐵粉,可加快H2的產(chǎn)生解析:A項構成原電池,鐵作正極被保護,正確;B項鋁在空氣中表面被氧化是化學腐蝕,不構成原電池,錯誤;C項紅熱的鐵絲與水、氧氣反應形成藍色保護層屬于直接反應形成的氧化膜,錯誤;D項改用鐵粉,增大了固體表面積,可加快H2的產(chǎn)生,與原電池無關,錯誤。答案:A2.如圖所示,各燒杯中盛有海水,鐵在其中被腐蝕的速率由大到小的順序為 ()A.②>①>③>④>⑤>⑥B.⑤>④>③>①>②>⑥C.⑤>④>②>①>③>⑥D.⑤>③>②>④>①>⑥解析:①中Fe為負極,雜質C為正極,屬于鋼鐵的吸氧腐蝕,腐蝕速率較慢;②、③、④實質均為原電池裝置,③中Fe為正極,被保護,②、④中Fe為負極,均被腐蝕,但相對來說,Fe和Cu的金屬活動性差別較Fe和Sn的金屬活動性差別大,故Fe-Cu原電池中Fe的腐蝕速率較大;⑤中Fe接電源正極作陽極,Cu接電源負極作陰極,加快了Fe的腐蝕;⑥中Fe接電源負極作陰極,Cu接電源正極作陽極,減緩了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知:鐵在其中被腐蝕的速率由大到小的順序為⑤>④>②>①>③>⑥。答案:C3.下列說法中正確的是 ()A.鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時,鐵作負極被氧化:Fe-3e-Fe3+B.以CO和O2構成的堿性燃料電池的負極反應式為CO+4OH--2e-CO32-+2HC.工業(yè)上通過電解氯化鈉溶液制備金屬鈉和氯氣D.電解法精煉銅時,以粗銅作陰極,純銅作陽極解析:鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時,負極主要發(fā)生的反應是Fe-2e-Fe2+,A項錯誤;以CO和O2構成的原電池中CO作還原劑,在負極失去電子被氧化,由于溶液呈堿性,因此CO的氧化產(chǎn)物為CO32-,負極反應式為CO+4OH--2e-CO32-+2H2O,B項正確;要得到鈉和氯氣需要電解熔融的NaCl,電解氯化鈉溶液得到NaOH、H2、Cl2,C項錯誤;電解精煉銅時,粗銅作陽極答案:B4.下圖是化學能與電能相互轉化的兩套裝置。下列對此兩套裝置進行的實驗分析中正確的是 ()甲乙A.乙裝置將化學能轉化為電能B.兩裝置中石墨電極上產(chǎn)生的氣體都是H2C.甲裝置中的鐵電極發(fā)生氧化反應D.兩裝置的原理都可以在現(xiàn)實生活中用來防止鐵被腐蝕解析:乙裝置是電解池,將電能轉化為化學能,A項錯誤;甲裝置中的石墨作正極,電極反應生成的是H2,乙裝置中的石墨作陽極,電極反應生成的是O2,B項錯誤;甲裝置中的鐵作負極,發(fā)生氧化反應,被腐蝕,C項正確,D項錯誤。答案:C5.如圖所示,將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中,再加入含有適量酚酞溶液和NaCl的瓊脂熱溶液,冷卻后形成瓊膠(離子在瓊膠內可以移動)。下列敘述中正確的是 ()A.a中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色B.b中鐵釘上發(fā)生還原反應C.a中銅絲上發(fā)生氧化反應D.b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生解析:a裝置由鐵釘、銅絲、NaCl溶液構成原電池,鐵釘作負極,發(fā)生氧化反應:Fe-2e-Fe2+,鐵釘附近不會出現(xiàn)紅色,銅絲上發(fā)生還原反應:O2+2H2O+4e-4OH-,A、C項錯誤。b裝置由鐵釘、鋁條、NaCl溶液構成原電池,鋁條作負極,發(fā)生氧化反應:Al-3e-Al3+,不會有氣泡生成,鐵釘作正極,發(fā)生還原反應:O2+2H2O+4e-4OH-,B項正確,D項錯誤。答案:B6.鋰-空氣電池是一種新型的二次電池,其放電時的工作原理如圖所示。下列說法中正確的是 ()A.電解質溶液中,Li+由多孔電極移向鋰電極B.該電池放電時,負極發(fā)生了還原反應C.充電時,電池正極的反應式為Li2O2-2e-2Li++O2↑D.電池中的電解質溶液可以是有機溶劑或稀鹽酸等解析:由題圖可知,金屬鋰作負極,多孔電極作正極,陽離子向正極移動,則Li+由鋰電極移向多孔電極,A項錯誤;放電時,負極發(fā)生氧化反應,正極發(fā)生還原反應,B項錯誤;充電時,電池的正極與電源的正極相連,作電解池的陽極,電極反應式為Li2O2-2e-2Li++O2↑,C項正確;由于鋰是活潑金屬,可與稀鹽酸反應生成LiCl和H2,故電解質溶液不能用稀鹽酸,D項錯誤。答案:C7.下列有關如圖所示裝置的敘述中錯誤的是 ()A.這是一個原電池裝置B.該裝置中Pt為正極,電極反應為O2+2H2O+4e-4OH-C.該裝置中Fe為陰極,電極反應為Fe+2OH--2e-Fe(OH)2D.溶液中會出現(xiàn)紅褐色沉淀解析:鐵和鉑是兩種活動性不同的金屬,放在NaOH溶液中組成原電池,A項正確;通入空氣,發(fā)生類似于吸氧腐蝕的反應,Fe作負極,電極反應為Fe+2OH--2e-Fe(OH)2,Pt為正極,電極反應為O2+2H2O+4e-4OH-,B項正確,C項錯誤;Fe(OH)2會與空氣中的O2繼續(xù)反應生成Fe(OH)3:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,出現(xiàn)白色沉淀變?yōu)榛揖G色最終變成紅褐色的現(xiàn)象,D項正確。答案:C8.鎂和次氯酸鹽形成的燃料電池的工作原理為Mg+ClO-+H2OMg(OH)2+Cl-。下列說法錯誤的是 ()A.鎂作負極材料,發(fā)生氧化反應B.放電時,所有陰離子都向負極遷移C.負極反應式為Mg+2OH--2e-Mg(OH)2D.消耗12g鎂時轉移1mol電子解析:鎂燃料電池中鎂作為負極,發(fā)生氧化反應,A項正確;次氯酸根離子在正極發(fā)生還原反應,所以不是所有的陰離子都向負極遷移,B項錯誤;負極上鎂失電子,負極電極反應式為Mg+2OH--2e-Mg(OH)2,C項正確;由電極反應式可知,消耗24g鎂時轉移2mol電子,則消耗12g鎂時轉移1mol電子,D項正確。答案:B9.某溶液中含有兩種溶質NaCl和H2SO4,它們的物質的量之比為3∶1。用石墨作電極電解該混合溶液時,根據(jù)電極產(chǎn)物,可明顯分為三個階段。下列敘述中不正確的是 ()A.陰極自始至終只逸出H2B.陽極先逸出Cl2,后逸出O2C.電解最后階段為電解水D.溶液pH不斷增大,最后為7解析:由題意知,n(H+)∶n(Cl-)=2∶3,在陰極放電的是H+,在陽極放電的是Cl-、OH-,Cl-先放電,OH-后放電。因此反應開始在兩極放電的是H+、Cl-,相當于電解鹽酸。由H2SO4電離出的H+放完電后,在兩極放電的是由水電離出的H+和剩余的Cl-,相當于電解NaCl溶液。Cl-放完電后,在兩極放電的是由水電離出的H+和OH-,相當于電解水,故A、B、C項均正確。溶液pH的變化是不斷增大,但最后溶質是NaOH和Na2SO4,pH不會為7。答案:D10.液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小等優(yōu)點。一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖所示,該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑,KOH溶液作為電解質溶液。下列關于該電池的敘述中正確的是 ()A.b電極發(fā)生氧化反應B.a電極的反應式:N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2OC.放電時,電流從a電極經(jīng)過負載流向b電極D.其中的離子交換膜需選用陽離子交換膜解析:該燃料電池中燃料(N2H4)在負極(a極)發(fā)生氧化反應:N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O,O2在正極(b極)發(fā)生還原反應:O2+2H2O+4e-4OH-,總反應為N2H4+O2N2+2H2O,A項錯誤,B項正確;放電時電流由正極流向負極,C項錯誤;OH-在正極生成,移向負極消耗,所以離子交換膜應讓OH-通過,故選用陰離子交換膜,D項錯誤。答案:B11.海水中含有大量Cl-、Na+及少量SO42-、Ca2+、Mg2+,用電滲析法對某海水樣品進行淡化處理(如圖所示)。下列說法錯誤的是A.a膜是陰離子交換膜B.A極室產(chǎn)生的氣體可使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍C.B極室產(chǎn)生氣泡并伴有少量沉淀生成D.淡化工作完成后,A、B、C三室中pH大小為pH(B)<pH(A)<pH(C)解析:一般情況下,電解時,陰離子向陽極移動,陽離子向陰極移動,A為陽極,則a為陰離子交換膜,A項正確;A極為陽極,發(fā)生氧化反應生成氯氣,能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍,B項正確;B極電解水中的H+生成氫氣和氫氧根離子,氫氧根離子與Mg2+結合生成沉淀,C項正確;B極生成氫氣和氫氧根離子,pH最大,應為pH(A)<pH(C)<pH(B),D項錯誤。答案:D12.氫氧熔融碳酸鹽燃料電池是一種高溫電池(600~700℃),具有效率高、噪音低、無污染、燃料多樣、余熱利用價值高等優(yōu)點。氫氧熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理如下頁下圖所示。下列有關該電池的說法中正確的是 ()A.電池工作時,熔融碳酸鹽只起到導電的作用B.負極反應式為H2+CO32--2e-CO2+HC.該電池可利用工廠中排出的CO2,減少溫室氣體的排放D.電池工作時,外電路中流過0.2mol電子,消耗3.2gO2解析:根據(jù)題圖可知,在氫氧熔融碳酸鹽燃料電池中,通入氫氣的電極作負極,負極發(fā)生氧化反應,電極反應式為H2+CO32--2e-CO2+H2O,通入氧氣的電極作正極,正極發(fā)生還原反應,電極反應式為O2+2CO2+4e-2CO32-,總反應為2H2+O22H2O。A項,根據(jù)上述分析,電池工作時,熔融碳酸鹽參與了電極反應,錯誤;B項,負極發(fā)生氧化反應,電極反應式為H2+CO32--2e-CO2+H2O,正確;C項,根據(jù)總反應,該電池工作時沒有消耗二氧化碳,不能減少溫室氣體的排放,錯誤;D項,電池工作時,外電路中流過0.2mol電子,消耗0.05mol答案:B13.“打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”,意味著對大氣污染防治比過去要求更高。二氧化硫-空氣質子交換膜燃料電池實現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結合,原理如下圖所示。下列說法中正確的是 ()A.該電池放電時質子從電極b移向電極aB.電極a附近發(fā)生的電極反應為SO2+2H2O-2e-H2SO4+2H+C.電極b附近發(fā)生的電極反應為O2+2H2O+4e-4OH-D.相同條件下,放電過程中消耗的SO2和O2的體積比為2∶1解析:A項,放電時為原電池,質子向正極移動,電極a為負極,則該電池放電時質子從電極a移向電極b,錯誤;B項,電極a為負極,發(fā)生氧化反應,電極反應為SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+,硫酸應當拆為離子形式,錯誤;C項,酸性條件下,氧氣得電子與氫離子反應生成水,電極b附近發(fā)生的電極反應為O2+4H++4e-2H2O,錯誤;D項,由總反應式2SO2+O2+2H2O2SO42-+4H+可知,放電過程中消耗的SO2和O2的體積比為2答案:D14.將兩支惰性電極插入CuSO4溶液中,通電電解,當有1×10-3mol的OH-放電時,溶液顯淺藍色,則下列敘述中正確的是 ()A.陽極上析出11.2mLO2(標準狀況)B.陰極上析出32mgCuC.陰極上析出11.2mLH2(標準狀況)D.陽極和陰極質量都無變化解析:用惰性電極電解CuSO4溶液時,陰極電極反應為2Cu2++4e-2Cu,陽極電極反應為4OH--4e-O2↑+2H2O。當有1×10-3mol的OH-放電時,生成標準狀況下的O2為5.6mL,此時轉移1×10-3mol電子,則在陰極上析出32mgCu。答案:B15.甲、乙、丙三個電解槽如圖所示(其中電極的大小、形狀、間距均相同)。乙、丙中AgNO3溶液濃度和體積均相同,當通電一小段時間后,若甲中銅電極的質量增加0.128g,則乙中電極上銀的質量增加 ()A.0.054gB.0.108g C.0.216g D.0.432g解析:甲中銅電極質量增加0.128g,說明析出銅的物質的量為0.002mol。由圖示可知,乙、丙并聯(lián)后與甲串聯(lián),又因乙、丙兩槽中的電極反應相同,故乙、丙中的電子轉移數(shù)分別是甲中電子轉移數(shù)的一半。甲中轉移0.004mol電子,故乙中析出的銀的物質的量為0.002mol,質量為0.002mol×108g·mol-1=0.216g。答案:C16.將KCl和CuSO4兩種溶液等體積混合后,用石墨電極進行電解,電解過程中,溶液pH隨時間t變化的曲線如圖所示,則下列說法中正確的是 ()A.整個過程中兩電極反應2Cl--2e-Cl2↑、2H++2e-H2↑不可能同時發(fā)生B.電解至C點時,向電解質溶液中加入適量CuCl2固體,即可使電解質溶液恢復至原來的濃度C.AB段表示電解過程中H+被還原,pH增大D.原混合溶液中KCl和CuSO4濃度之比恰好為2∶1解析:圖像分為三段,因此整個電解過程也有三個過程。第一個過程相當于電解CuCl2溶液,CuCl2水解呈酸性,隨著電解的進行,濃度減小,酸性減弱,pH增大,C項錯誤;若原混合溶液中KCl和CuSO4濃度之比恰好為2∶1,則至B點時CuCl2消耗完,接著只電解水,則與圖像不符,D項錯誤;根據(jù)B→C,溶液的pH明顯下降,說明B點時Cl-已消耗完,而Cu2+過量,繼續(xù)電解,水量減少,由此可判斷B項錯誤;綜上分析可知A項正確。答案:A二、非選擇題(本題共4小題,共52分)17.(10分)鋼鐵工業(yè)是一個國家工業(yè)的基礎,而且鋼鐵制品在人們的生產(chǎn)、生活中有著廣泛的用途。(1)鋼材加工前需要對其表面的氧化物(如鐵銹)進行處理。常用的方法之一是用硫酸處理。下列能加快除去鋼鐵表面氧化物的是(填字母)。

A.用中等濃度的硫酸 B.用98.3%的濃硫酸C.加熱 D.加少許銅粉(2)實際生產(chǎn)中也可以用適量的稀鹽酸來處理鋼鐵表面的鐵銹。在實驗室中,將一塊表面生銹的鐵片置于稀鹽酸中,寫出鐵銹完全消失后溶液中發(fā)生化合反應的離子方程式:。

(3)防止鋼鐵腐蝕可以延長鋼鐵制品的使用壽命。在鋼鐵制品表面鍍銅可以有效地防止其腐蝕,電鍍的裝置如圖所示:①右面的電鍍裝置圖的直流電源中,(填“a”或“b”)是正極。

②接通電源前,裝置圖中的銅、鐵兩個電極質量相等,電鍍完成后,將兩個電極取出,用蒸餾水小心沖洗干凈、烘干,然后稱量,兩者質量差為5.12g,由此計算電鍍過程中電路中通過的電子的物質的量為。

③上述鍍銅鐵鍍件破損后,鐵更容易被腐蝕,請簡要說明原因:。

解析:(1)用中等濃度的硫酸,氫離子濃度增大,則反應速率增大,加熱也會使反應速率增大,故A、C項均能加快除去鋼鐵表面的氧化物;用98.3%的濃硫酸,不易與鐵銹反應,加少許銅屑,不能與氧化鐵反應,都不利于除鐵銹,故B、D項不能加快除去鋼鐵表面的氧化物。(2)鐵銹溶解于酸,生成Fe3+,Fe3+能與單質鐵發(fā)生化合反應。(3)①電鍍時正極連接的電極為陽極,故a為電源正極。②陽極溶解的銅的質量等于陰極上析出的銅的質量,故陽極溶解的銅為2.56g,即0.04mol,故電鍍過程中電路中通過的電子的物質的量為0.08mol。③鍍件破損時,鍍層金屬與鍍件金屬在周圍環(huán)境中形成原電池,活潑性強的金屬更容易被腐蝕。答案:(1)AC(2)2Fe3++Fe3Fe2+(3)①a②0.08mol③鐵比銅活潑,鐵與銅構成原電池的兩個電極,鐵作負極,更易被腐蝕18.(14分)某科研單位利用電化學原理用SO2來制備硫酸,裝置如圖所示,含有某種催化劑。電極為多孔的材料,能吸附氣體,同時也能使氣體與電解質溶液充分接觸。(1)通入SO2的電極為極,其電極反應式為,此電極區(qū)pH(填“增大”“減小”或“不變”)。

(2)電解質溶液中的H+通過質子膜(填“向左”或“向右”)移動,通入氧氣的電極反應式為。

(3)電池總反應式為。

解析:(1)SO2制備硫酸,SO2被氧化,為負極反應物,反應式為SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+(2)陽離子向正極區(qū)移動,O2得電子,反應式為O2+4H++4e-2H2O。(3)電池總反應式為2SO2+2H2O+O22H2SO4。答案:(1)負SO2+2H2O-2e-SO42-+4H(2)向右O2+4H++4e-2H2O(3)2SO2+2H2O+O22H2SO419.(12分)科學家制造出一種使用固體電解質的燃料電池,其效率更高,可用于航天航空。如圖甲所示裝置中,以稀土金屬材料作惰性電極,在兩極上分別通入CH4和空氣,其中固體電解質是摻雜了Y2O3的ZrO2固體,它在高溫下能傳導陽極生成的O2-(O2+4e-2O2-)。甲乙(1)c電極的名稱為,d電極上的電極反應式為。

(2)如圖乙所示,用惰性電極電解100mL0.5mol·L-1CuSO4溶液,a電極上的電極反應式為。若a電極產(chǎn)生56mL(標準狀況)氣體,則所得溶液的pH=(不考慮溶液體積變化),若要使電解質溶液恢復到電解前的狀態(tài),可加入(填字母)。

A.CuO B.Cu(OH)2C.CuCO3 D.Cu2(OH)2CO3解析:(1)原電池中電流的方向是從正極流向負極,故c電極為正極;d電極為負極,通入的氣體為甲烷,d電極反應式為CH4+4O2--8e-CO2+2H2O。(2)用惰性電極電解CuSO4溶液時,陽極(a電極)反應式為2H2O-4e-O2↑+4H+,陰極反應式為2Cu2++4e-2Cu,n(O2)=0.056L22.4L·mol-1=2.5×10-3mol,則轉移電子的物質的量為2.5×10-3mol×4=0.01mol,則c(H答案:(1)正極CH4+4O2--8e-CO2+2H2O(2)2H2O-4e-O2