新教材2023年高中化学第四章化学反应与电能过关检测卷A新人教版选择性必修1

第四章过关检测卷(A)

(时间:90分钟　满分:100分)

一、选择题(本题共10小题,每小题只有一个选项符合题意。每小题4分,共40分)

1.下列说法正确的是(　　)。

A.原电池中,负极上发生的反应是还原反应

B.原电池中,电流的方向是负极导线正极

C.原电池中的盐桥是为了连通电路,所以也可以用金属导线代替

D.在原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极

答案:D

解析:原电池中,负极上发生的反应是氧化反应,A项错误;电流的方向是正极导线负极,B项错误;双液原电池中的盐桥是为了连通电路,但不能用金属导线代替,C项错误;电解质溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极,D项正确。

2.下列有关叙述正确的是(　　)。

A.碱性锌锰电池中,MnO2是催化剂

B.锌银纽扣电池工作时,Ag2O被还原为Ag

C.放电时,铅酸蓄电池中H2SO4浓度不断增大

D.电镀时,待镀的金属制品表面发生氧化反应

答案:B

解析:由碱性锌锰电池的总反应Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2可知,正极MnO2得电子被还原,A项错误;锌银纽扣电池由Zn粉(作负极)、Ag2O(作正极)和KOH溶液构成,电池工作时的反应原理为Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,电池工作过程中,正极上Ag2O得电子发生还原反应,生成Ag,B项正确;铅酸蓄电池放电时,发生的反应是PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O,H2SO4不断被消耗,浓度不断减小,C项错误;电镀时,待镀的金属制品作阴极,在阴极上发生还原反应,D项错误。

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2Cl--2e-Cl2↑

B.酸性氢氧燃料电池的正极电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-

C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应为Cu-2e-Cu2+

D.钢铁发生吸氧腐蚀时,铁作负极被氧化:Fe-3e-Fe3+

答案:A

解析:电解饱和食盐水阳极的电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,A项正确;酸性氢氧燃料电池的正极反应式为O2+4H++4e-2H2O,B项不正确;粗铜精炼时粗铜接电源正极,C项不正确;钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,D项不正确。

4.如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹气流量侦测与控制的功能,非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是(　　)。

A.电流由O2所在的铂电极流出

B.O2所在的铂电极处发生还原反应

C.该电池的负极反应式为CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2↑+12H+

D.微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量

答案:C

解析:燃料电池,燃料在负极发生氧化反应,氧气在正极发生还原反应,电流由正极流向负极,A、B项正确;由题图可知负极反应物为CH3CH2OH(碳元素的化合价平均显-2价),生成物为CH3COOH(碳元素的化合价平均显0价),由质子交换膜可知溶液呈酸性,负极的电极反应式为CH3CH2OH-4e-+H2OCH3COOH+4H+,C项错误。

5.实验发现,25 ℃时,在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后,Fe3+立即被还原成Fe2+。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是(　　)。

A.该原电池的正极反应是Zn-2e-Zn2+

B.左侧烧杯中溶液的红色逐渐褪去

C.该电池铂电极上立即有气泡出现

D.该电池总反应为3Zn+2Fe3+2Fe+3Zn2+

答案:B

解析:该电池的总反应为Zn+2Fe3+2Fe2++Zn2+,所以左侧烧杯中Pt为正极,电极反应为Fe3++e-Fe2+,右侧烧杯中Zn为负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+;由于左侧烧杯中的Fe3+被还原为Fe2+,所以左侧烧杯中溶液的红色逐渐褪去。

6.下图是一种新型的光化学电源,当光照射光电极时,通入O2和H2S即产生稳定的电流(H2AQ和AQ是两种有机物)。下列说法不正确的是(　　)。

A.H+通过阳离子交换膜从正极区进入负极区

B.电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化

C.负极的电极反应式为2I--2e-I2

D.总反应为H2S+O2H2O2+S↓

答案:A

解析:由电子流向可知石墨电极为正极,光电极为负极;负极上碘离子失电子被氧化,电极反应为2I--2e-I2,生成的碘可与硫化氢发生反应;正极AQ得电子被还原生成H2AQ,H2AQ与氧气反应生成AQ和过氧化氢,总反应为H2S+O2H2O2+S↓。原电池工作时,阳离子向正极移动,A项错误;由题图可知电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化,B项正确;通过以上分析可知,C、D项正确。

7.下列叙述中正确的是(　　)。

A.纯锌与稀硫酸反应时,加入少量CuSO4溶液,可使反应加快

B.甲醇和氧气以及KOH溶液构成的新型燃料电池中,其负极上发生的反应为CH3OH+6OH-+6e-CO2+5H2O

C.在铁件上镀铜时,金属铜作阴极

D.电解精炼铜时,电解质溶液中铜离子浓度保持不变

答案:A

解析:锌置换出少量铜后形成锌铜原电池,使反应加快,A项正确;负极上应发生失去电子的氧化反应,并且CO2在碱性环境中要生成C,B项错误;电镀池中,镀层金属作阳极,C项错误;电解精炼铜时,溶液中铜离子浓度降低,D项错误。

8.高压直流电线路的瓷绝缘子易出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　)。

A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应

B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-

C.断电时,锌环上的电极反应为Zn2++2e-Zn

D.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀

答案:C

解析:通电时,锌环连接电源正极,作阳极,发生氧化反应,A项正确;通电时,阴极为溶液中H+得电子,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,B项正确;断电时发生原电池反应,锌环失电子作负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,C项错误;断电时锌作负极保护铁,属于牺牲阳极法,D项正确。

9.环保、安全的铝-空气电池的工作原理如图所示,下列有关叙述错误的是(　　)。

铝-空气电池的工作示意图

A.NaCl的作用是增强溶液的导电性

B.正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-

C.电池工作过程中,电解质溶液的pH不断增大

D.用该电池做电源电解KI溶液制取1 mol KIO3,消耗铝电极的质量为54 g

答案:C

解析:由题图可知Al电极为负极,电极反应式为Al-3e-+3OH-Al(OH)3,O2在正极反应:O2+4e-+2H2O4OH-,总反应方程式为4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3↓,pH基本不变,A、B项正确,C项错误;1molKI制得1molKIO3转移6mol电子,消耗2molAl,即54g铝,D项正确。

10.如图,装置中a、b、c、d均为Pt电极。电解过程中,电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大,且增大的质量为b>d。符合上述实验结果的盐溶液是(　　)。

答案:B

解析:当X为MgSO4时,b极上生成H2,电极质量不变,A项错误;当Y为Al2(SO4)3时,d极上产生气体,电极质量不变,C项错误;当b极上析出2molAg时,d极上析出1molPb,b极增大的质量为216g,d极增大的质量为207g,B项正确;当b极上析出1molCu时,d极上析出2molAg,d极增大的质量为216g,b极增大的质量为64g,D项错误。

二、非选择题(本题共4小题,共60分)

11.(12分)如图是以铂为电极电解含一定CaCl2水溶液的装置。电解一段时间后,将CO2缓慢持续通入电解质溶液中。

(1)电解时,F极发生　　　　(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　;E极发生　　　　(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　,电解总反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)通电后E极处溶液呈　　　　色,原因是　　　　　　　　　　　。 

(3)缓慢持续通入CO2发生的现象是 　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)氧化　2Cl--2e-Cl2↑　还原　2H2O+2e-H2↑+2OH-　CaCl2+2H2OCa(OH)2+H2↑+Cl2↑

(2)红　E极上发生反应2H2O+2e-H2↑+2OH-,溶液呈碱性

(3)先出现白色沉淀,继续通CO2,沉淀又消失

解析:溶液中含有Ca2+、H+、Cl-、OH-,通电时,Ca2+、H+移向阴极,由于H+放电能力比Ca2+强,在E极上发生反应:2H2O+2e-H2↑+2OH-;Cl-、OH-移向阳极,Cl-在阳极放电:2Cl--2e-Cl2↑,电解后,溶液中OH-浓度增大,通入CO2后会有CaCO3沉淀生成,继续通入CO2,沉淀又消失。

12.(14分)(1)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航空航天。如图1所示装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-(O2+4e-2O2-)。

图1

图2

c电极的名称为　　　　,d电极上的电极反应式为　　　　　　　　　　。 

(2)如图2所示用惰性电极电解100 mL 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液,a电极上的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　;若a电极产生56 mL(标准状况)气体,则所得溶液的pH=　　　　(不考虑溶液体积变化);若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入　　　　(填字母)。 

A.CuO B.Cu(OH)2

C.CuCO3 D.Cu2(OH)2CO3

答案:(1)正极　CH4+4O2--8e-CO2+2H2O

(2)4OH--4e-2H2O+O2↑　1　AC

解析:(1)原电池中电流的方向是从正极流向负极,故c电极为正极,d电极为负极,通入的气体B为甲烷,d电极反应式为CH4+4O2--8e-CO2+2H2O。

(2)用惰性电极电解CuSO4溶液时,阳极(a电极)反应式:4OH--4e-2H2O+O2↑;阴极反应式:2Cu2++4e-2Cu,n(O2)==2.5×10-3mol。线路中转移电子的物质的量为2.5×10-3mol×4=0.01mol,溶液中c(H+)==0.1mol·L-1,pH=-lg0.1=1。加入CuO或CuCO3与溶液中的H+反应,可使电解质溶液恢复到电解前的状态。

13.(16分)某科研单位利用电化学原理用SO2制备硫酸,装置如图。电极为多孔材料,能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。

(1)通入SO2的电极为　　　极,其电极反应式为　　　　　　　　　　　　,此电极区溶液的pH　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 

(2)电解质溶液中的H+通过质子膜　　　　(填“向左”“向右”或“不”)移动,通入氧气的电极反应式为　 　　　　　　　　　　　。 

(3)电池总反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)若通入 1.12 L(标准状况)SO2全部转化为H2SO4的过程中电路中通过0.08 mol电子,则该过程中化学能转化为电能的效率为　　　　。 

答案:(1)负　SO2+2H2O-2e-S+4H+　减小　

(2)向右　O2+4H++4e-2H2O

(3)2SO2+2H2O+O22H2SO4

(4)80%

解析:(1)SO2制备硫酸,SO2在负极发生氧化反应:SO2+2H2O-2e-S+4H+,负极区溶液酸性增强,溶液的pH减小。

(2)阳离子向正极区移动,O2在正极上发生还原反应,酸性溶液中电极反应式为O2+4H++4e-2H2O。

(3)将正、负极电极反应式相加得电池总反应式:2SO2+O2+2H2O2H2SO4。

(4)标准状况下,1.12LSO2的物质的量为0.05mol,全部转化为H2SO4失去0.1mol电子,所以该过程中化学能转化为电能的效率为×100%=80%。

14.(18分)某研究性学习小组根据反应2KMnO4+10FeSO4+8H2SO42MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O设计如图原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L-1,溶液的体积均为200 mL,盐桥中装有饱和K2SO4溶液。

回答下列问题。

(1)此原电池的正极是石墨　　　(填“a”或“b”),发生　　　　反应。 

(2)电池工作时,盐桥中的S移向　　　　(填“甲”或“乙”)烧杯。 

(3)两烧杯中的电极反应式分别为

甲:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　, 

乙:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)若不考虑溶液的体积变化,MnSO4浓度变为1.5 mol·L-1,则反应中转移的电子为　　　　 mol。 

答案:(1)a　还原　

(2)乙　

(3)Mn+8H++5e-Mn2++4H2O　5Fe2+-5e-5Fe3+　

(4)0.5

解析:(1)根据题目提供的总反应方程式可知,KMnO4作氧化剂,发生还原反应,故石墨a是正极。(2)电池工作时,S向负极移动,即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为Mn+8H++5e-Mn2++4H2O,乙烧杯中的电极反应式为5Fe2+-5e-5Fe3+。(4)溶液中的MnSO4浓度由1mol·L-1变为1.5mol·L-1,由于溶液的体积未变,则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5mol·L-1×0.2L=0.1mol,转移的电子为0.1mol×5=0.5mol。