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

第四章过关检测卷(B)

(时间:90分钟　满分:100分)

一、选择题(本题共9小题,每小题只有一个选项符合题意。每小题5分,共45分)

1.在日常生活中,我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多金属腐蚀现象。现通过如图所示装置进行实验探究。下列说法正确的是(　　)。

图Ⅰ

图Ⅱ

图Ⅲ

A.用图Ⅰ所示装置进行实验,为了更快、更清晰地观察到导管中液柱上升,可用酒精灯加热具支试管

B.图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图,图Ⅱ所示装置的正极材料是铁

C.铝制品表面出现白斑的原理可以通过图Ⅲ所示装置进行探究,Cl-由活性炭向铝箔表面迁移,并发生电极反应:2Cl--2e-Cl2↑

D.图Ⅲ所示装置的总反应为4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3,生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑

答案:D

解析:具支试管内气体受热压强增大,不能更快更清晰地观察到液柱上升,A项错误;铁作负极,B项错误;铝箔表面发生电极反应Al-3e-Al3+,C项错误。

2.用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(　　)。

A.待加工铝制工件为阳极

B.可选用不锈钢网作为阴极

C.阴极的电极反应式为Al3++3e-Al

D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

答案:C

解析:该电解池阳极发生的电极反应为2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+,铝化合价升高失电子,所以待加工铝制工件应为阳极,A项正确;阴极发生的电极反应为2H++2e-H2↑,阴极可选用不锈钢网作电极,B项正确,C项错误;电解质溶液中的阴离子向阳极移动,D项正确。

3.支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流法进行防护,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)。

A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

答案:C

解析:C项,高硅铸铁为惰性辅助阳极,其主要作用是传递电流,而不是作为损耗阳极,错误。

4.某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理,设计了如图装置(图a)。图a的铁棒末端分别连上一块Zn片和Cu片,并静置于含有K3[Fe(CN)6]及酚酞的混合凝胶上,一段时间后发现凝胶的某些区域发生了变化(图b)。下列说法错误的是(　　)。

A.甲区发生的电极反应式:Fe-2e-Fe2+

B.乙区产生Zn2+

C.丙区呈现红色

D.丁区呈现蓝色

答案:A

解析:铁棒末端连上Zn片时,锌片端作负极(乙区),乙区的电极反应式是Zn-2e-Zn2+;铁棒另一端(甲区)作正极,甲区的电极反应式是O2+2H2O+4e-4OH-。铁棒末端连上铜片时,铜片端(丙区)作正极,丙区的电极反应式是O2+2H2O+4e-4OH-,溶液呈碱性,酚酞变红;铁棒另一端(丁区)作负极,丁区电极反应式是Fe-2e-Fe2+,遇K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀。

5.某原电池构造如图所示。下列叙述正确的是(　　)。

A.在外电路中,电子由银电极流向铜电极

B.取出盐桥后,电流表的指针仍发生偏转

C.外电路中每通过0.1 mol电子,铜的质量理论上减小6.4 g

D.原电池的总反应式为Cu+2AgNO32Ag+Cu(NO3)2

答案:D

解析:Cu作负极,Ag作正极,外电路中,电子由Cu电极流向Ag电极,A项错误;取出盐桥后,不能形成闭合回路,故电流表的指针不偏转,B项错误;电极反应式分别是负极:Cu-2e-Cu2+,正极:2Ag++2e-2Ag,当转移0.1mole-时,铜的质量理论上减小3.2g,C项错误;电池总反应式为Cu+2AgNO32Ag+Cu(NO3)2,D项正确。

6.一种电化学制备NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输H+。下列叙述错误的是(　　)。

A.Pd电极b为阴极

B.阴极的反应式为N2+6H++6e-2NH3

C.H+由阳极向阴极迁移

D.陶瓷可以隔离N2和H2

答案:A

解析:Pd电极b上是氢气发生氧化反应,Pd电极b为阳极,A项错误。Pd电极a为阴极,N2发生还原反应,N2+6H++6e-2NH3,B项正确。阳离子向阴极移动,C项正确。陶瓷隔离N2和H2,使之分别在阴极、阳极放电,D项正确。

7.某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性:Cr2>Fe3+,设计了盐桥式的原电池,如图所示。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是(　　)。

A.甲烧杯的溶液中发生还原反应

B.乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3++7H2O-6e-Cr2+14H+

C.外电路的电流方向为从b到a

D.电池工作时,盐桥中的S移向乙烧杯

答案:C

解析:由于氧化性Cr2>Fe3+,即Cr2可以将Fe2+氧化为Fe3+,在原电池中,Fe2+失电子被氧化,a极为负极;Cr2得电子被还原,b极为正极。甲烧杯中Fe2+失电子被氧化,即甲池发生氧化反应,A项错误;乙烧杯中Cr2得电子被还原:Cr2+6e-+14H+2Cr3++7H2O,B项错误;外电路中电流由正极流向负极,即由b流向a,C项正确;原电池中,阴离子移向负极,即S移向甲烧杯,D项错误。

8.现有如图所示装置,下列叙述中正确的是(　　)。

A.若X为锌棒,Y为NaCl溶液,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀,这种保护方法称为外加电流法

B.若X为石墨棒,Y为NaOH饱和溶液,开关K置于N处,保持温度不变,则溶液的pH保持不变

C.若X为银棒,Y为硝酸银溶液,开关K置于N处,铁棒质量将增大,溶液中银离子浓度将减小

D.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于M处,铜棒质量将增大,此时外电路中的电子向铁电极移动

答案:B

解析:A项中的保护方法为牺牲阳极法,A项错误;B项实质是电解水,温度不变,饱和NaOH溶液的浓度不变,溶液的pH不变,B项正确;C项为铁上镀银,溶液中银离子浓度将不变,C项错误;D项,外电路中的电子由铁电极向铜电极移动,D项错误。

9.生产硝酸钙的工业废水常含有NH4NO3,可用电解法净化,其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　)。

A.a极为电源负极,b极为电源正极

B.装置工作时电子由b极流出,经导线、电解槽流入a极

C.Ⅰ室能得到副产品浓硝酸,Ⅲ室能得到副产品浓氨水

D.阴极的电极反应式为2N+12H++10e-N2↑+6H2O

答案:C

解析:根据装置图,Ⅰ室和Ⅱ室之间为阴离子交换膜,即N从Ⅱ室移向Ⅰ室,同理N从Ⅱ室移向Ⅲ室,依据电解原理,a为正极,b为负极,A项错误;根据电解原理,电解槽中没有电子通过,只有阴阳离子通过,B项错误;Ⅰ室石墨为阳极,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,得到较浓的硝酸,Ⅲ室石墨为阴极,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,N与OH-反应生成NH3·H2O,得到较浓的氨水,C项正确、D项错误。

二、非选择题(本题共3小题,共55分)

10.(17分)Ⅰ.用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(N)已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中N的反应原理如图所示。

①作负极的物质是　　　　。 

②正极的电极反应式是　　　　　　　　　　　。 

Ⅱ.如图是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图,其中A是纯铜片、B是石墨,插在100 mL CuSO4稀溶液中,铜片、石墨与引出导线相连,引出端分别为X、Y。

(1)当以a A的电流电解6 min后,测得铜片A质量减少2.56 g,则装置中的X端应与直流电源的　　　　　　极相连。 

(2)电解后将电源反接,2a A的电流电解6 min后,假设溶液体积不变,测得溶液中CuSO4物质的量浓度为

0.1 mol·L-1,则原溶液中CuSO4物质的量浓度为　　　　　 mol·L-1。溶液中H+的物质的量浓度为　　　　 mol·L-1。 

(3)列式计算实验测得的阿伏加德罗常数NA=　　　　　　 mol-1(用a表示)。(已知电子电量e=1.60×10-19 C) 

答案:Ⅰ.①铁　②N+10H++8e-N+3H2O

Ⅱ.(1)正

(2)0.5　0.8

(3)2.8a×1022

解析:Ⅰ.根据题图及原电池原理不难判断铁失电子作负极,正极N得电子被还原为N。Ⅱ.考查阿伏加德罗常数的测定,电解原理的应用的相关知识。(1)铜片A的质量减少,铜失去电子发生氧化反应,表明A是阳极,X端应与直流电源的正极相连。(2)当以aA的电流电解6min后,测得铜片A的质量减少2.56g,铜的物质的量为=0.04mol,转移电子0.08mol,石墨上析出0.04mol铜,电解后将电源反接,铜作阴极,石墨作阳极,首先,析出的铜放电溶解,转移电子0.08mol,然后电解硫酸铜溶液,方程式为2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑,以2aA的电流电解6min后,转移电子的物质的量为0.08mol×2=0.16mol,则电解的硫酸铜的物质的量为=0.04mol;原溶液中CuSO4物质的量浓度为+0.1mol·L-1=0.5mol·L-1,生成的硫酸的物质的量为0.04mol×2=0.08mol·L-1,物质的量浓度为=0.8mol·L-1。(3)当以aA的电流电解6min后,测得铜片A的质量减少2.56g,铜的物质的量为=0.04mol,转移电子的物质的量为0.08mol,根据Q=It=aA×6×60s=0.08mol×NAmol-1×1.60×10-19C,因此NA=2.8a×1022。

11.(18分)蓄电池是一种可以反复充电、循环使用的高效化学电源。一种铁镍蓄电池的总反应是NiO2+Fe+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2。

(1)此蓄电池放电时,某一电极发生还原反应的物质是　　　　,正极附近溶液的pH　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 

(2)充电时,此蓄电池正极上的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)用此蓄电池分别电解以下两种溶液,电解池的电极均为惰性电极且电路中转移0.02 mol电子。

①电解M(NO3)x溶液时,某一电极增加了a g M,则金属M的相对原子质量为　　　　(用含a、x的式子表示)。 

②电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL,阳极产生的气体在标准状况下的体积是　　　　　　 mL;将电解后的溶液加水稀释至1 L,此时溶液的pH=　　　　。 

答案:(1)NiO2　增大

(2)Ni(OH)2+2OH--2e-NiO2+2H2O

(3)①50ax　②168　2

解析:(1)根据电池总反应式可知,该电池放电时,负极是Fe失电子发生氧化反应,正极是NiO2得电子发生还原反应,正极反应式为NiO2+2H2O+2e-Ni(OH)2+2OH-,正极附近溶液的pH增大。

(2)充电时,蓄电池的正极接外加电源的正极,此时蓄电池的正极作阳极,电极反应式为Ni(OH)2+2OH--2e-NiO2+2H2O。

(3)①根据硝酸盐的化学式可知,金属M的化合价是+x价,失去0.02mol电子,M的摩尔质量为=50axg·mol-1,金属M的相对原子质量为50ax。

②电路中转移0.02mol电子时,阴极刚好有0.01molCu2+放电,而阳极先是0.01molCl-放电生成0.005molCl2,然后是0.01molOH-放电生成

0.0025molO2,阳极共产生气体0.0075mol,标准状况下的体积是0.0075mol×22.4L·mol-1=0.168L=168mL。根据阳极反应2H2O-4e-O2+4H+,生成H+的物质的量是0.0025mol×4=0.01mol,浓度是=0.01mol·L-1,pH=2。

12.(20分)重铬酸钾(K2CrO4)又名红矾钾,是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾为原料,采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)。制备装置如图。

制备原理:+2H++H2O。

(1)通电后,阳极的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　　,阳极室产生的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)制备过程总反应的离子方程式可表示为4Cr+4H2O2Cr2+4OH-+2H2↑+O2↑,若实验开始时在右室中加入38.8 g K2CrO4,t min后测得右室中K与Cr的物质的量之比为3∶2,则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为　　　　;此时电路中转移电子的物质的量为　　　　。 

(3)若制备重铬酸钾时使用以甲醇为原料、以KOH溶液为电解质溶液的可充电高效燃料电池,该电池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O。

①该电池负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②若该电池化学能转化为电能的效率为80 %,上述电解t min内共消耗CH3OH的质量为　　　 g。(保留2位有效数字) 

答案:(1)4OH--4e-O2↑+2H2O(或2H2O-4e-O2↑+4H+)　阳极产生无色气体,溶液由黄色逐渐变为橙色

(2)2∶1　0.1 mol

(3)①CH3OH+8OH--6e-C+6H2O

②0.67

解析:(1)阳极发生氧化反应,阳极室溶液中OH-失去电子生成O2和H2O,H+浓度增大,使黄色的Cr转化为橙色的Cr2。

(2)设K2CrO4和K2Cr2O7物质的量分别为xmol、ymol,根据原子守恒,则有:

n(K)∶n(Cr)=(2x+2y)∶(x+2y)=3∶2,解得x∶y=2∶1 ①

38.8gK2CrO4的物质的量为0.2mol,电解过程中阳极室内Cr的物质的量不变,则x+2y=0.2mol              ②

解①②得:x=0.1,y=0.05。根据4Cr+4H2O2Cr2+4OH-+2H2↑+O2↑可知,生成0.05molK2Cr2O7时反应中转移电子为0.1mol。

(3)①根据电池总反应可知,负极上CH3OH失电子被氧化,电极反应式为CH3OH+8OH--6e-C+6H2O 。②电解tmin内,电路中转移0.1mol电子,则甲醇失电子为mol,消耗CH3OH的物质的量为mol=mol,质量为mol×32g·mol-1≈0.67g。