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新人教版化学选择性必修一 第四章 化学反应与电能 单元测试（含解析）
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这是一份新人教版化学选择性必修一 第四章 化学反应与电能 单元测试（含解析），共18页。
第四章 化学反应与电能 单元测试
考试时间：90分钟 满分：100分
一、选择题（本大题包括10小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题意）
1.下列设备工作时，把化学能转化为电能的是( )
A硅太阳能电池
B燃气灶
C太阳能集热器
D锂离子电池
A.A B.B C.C D.D
2. 下列防止钢铁腐蚀的方法不属于电化学防护的是( )
3.下列示意图与化学用语表述内容不相符的是（水合离子用相应离子符号表示）( )
A
NaCl溶于水
B
铁的吸氧腐蚀原理
负极：
C
锌铜原电池构造和原理
总反应：
D
与反应能量变化
A.A B.B C.C D.D
4.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是( )
A.铜电极上发生氧化反应
B.电池工作一段时间后，甲池中的减小
C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增大
D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
5. 图甲为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。图乙为电解氯化铜溶液的实验装置的一部分。下列说法中不正确的是( )
A.a极应与X连接
B．N电极发生还原反应，当N电极消耗11.2 L(标准状况下) O2时，则a电极增重64 g
C．不论b为何种电极材料，b极的电极反应式一定为2Cl－－2e－===Cl2↑
D．若废水中含有乙醛，则M极的电极反应为
CH3CHO＋3H2O－10e－===2CO2↑＋10H＋
6. 下列关于各装置图的叙述不正确的是( )
A.用图①装置实现铁上镀铜，a极为铜，电解质溶液可以是溶液
B.图②装置盐桥中的移向右烧杯
C.图③装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护
D.图④两个装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的物质的量不同
7. 用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水（含、、、）的装置如图（a、b为石墨电极）所示，下列说法正确的是( )
A.电池工作时，正极反应为
B.电解时，电子流动路径：负极→外电路→阴极→溶液阳极→正极
C.试管中NaOH溶液可以用饱和食盐水替代
D.忽略能量损耗，当电池中消耗2.24L（标准状况）时，b极会产生0.1mol气体
8. 一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是( )
A．a电极发生还原反应
B．H＋由右室通过质子交换膜进入左室
C．b电极反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O
D．电池工作时，电流由a电极沿导线流向b电极
9. 用下列装置能达到预期目的的是( )
A.甲图装置可用于电解精炼铝
B．乙图装置可得到持续、稳定的电流
C．丙图装置可达到保护钢闸门的目的
D．丁图装置可达到保护钢闸门的目的
10.某城市为了减少钢管因锈蚀而造成的损失，拟用如图所示方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法正确的是( )
A.在潮湿的酸性土壤中钢管主要发生吸氧腐蚀
B.在潮湿的酸性土壤中金属棒M中的电子通过导线流向钢管
C.在潮湿的酸性土壤中向金属棒M移动，抑制与铁的反应
D.钢管与金属棒M也可用导线分别连接直流电源正、负极以达到减缓腐蚀钢管的目的
二、不定项选择题（本大题包括5小题，每小题4分，共20分。每小题有一到两个选项符合题意）
11. （亚氯酸钠）是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。下列叙述正确的是( )
A.若直流电源为铅酸蓄电池，则b极为
B.阳极反应为
C.交换膜左侧NaOH的物质的量不变，气体X为
D.制备18.1 g时理论上有0.2 mol由交换膜左侧向右侧迁移
12. 2019年3月，我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池，其原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.放电时B电极反应式为I2＋2e－===2I－
B．放电时电解质储罐中离子总浓度增大
C．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜
D．充电时，A极增重65 g时，C区增加离子数为4NA
13. 下列有关说法正确的是( )
A.工业上用石墨电极电解熔融冾炼金属铝时，阳极因被氧气氧化需定期更换
B.可用牺牲阳极法来减缓海轮外壳的腐蚀
C.氯碱工业中，产生44.8L，反应中转移的电子数为个
D.粗锌与稀反应产生氢气的速率比纯锌快，是因为粗锌的还原性比纯锌强
14. 如图是某工厂用NO气体制取NH4NO3溶液的过程，下列说法不正确的是( )
A.阳极的电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋
B．物质B与物质C是同一种物质
C．A物质可为氨气
D．阴、阳两极转移的电子数之比为1∶1
15.我国科学家成功研制出新型铝一石墨烯可充电电池，电解质为阳离子与阴离子组成的离子液体，该电池放电过程如图所示。下列说法错误的是( )
A.放电时电路中每转栘1mol电子，有被还原.
B.放电时正极的反应为
C.充电时石墨烯与电源的正极相连
D.充电时的总反应为
三、非选择题（本大题包括4小题，共50分）
16.I.氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
回答下列问题：
（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式：____________________。
（2）离子交换膜的作用为__________、_________。
（3）精制饱和食盐水从图中_____________位置补充，氢氧化钠溶液从图中_________位置流出。（选填“a”“b”“c”或“d”）
Ⅱ.可以和草酸（）、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂，还生成和等物质。写出该反应的化学方程式：______________________。
17. 如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同（假设通电前后溶液体积不变），A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。
请回答下列问题：
（1）B是电源的 ，一段时间后，甲中溶液颜色 ，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明 ，在电场作用下向Y极移动。
（2）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成，对应单质的物质的量之比为 。
（3）现用丙装置给铜件镀银，则H应是 （填“镀层金属”或“镀件”），电镀液是 溶液。电解一段时间后，常温下测得乙中溶液的pH是13（此时乙溶液体积为500mL），丙中镀件上析出银的质量为 ，甲中溶液的pH （填“变大”“变小”或“不变”）。
（4）若将C电极换为铁，其他裝置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为 。
18. CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示：
①阴极上的反应式为_____________________________________________。
②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的CH4和CO2体积比为________。
(2)我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为
①EDTA－Fe2＋－e－===EDTA－Fe3＋
②2EDTA－Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA－Fe2＋
该装置工作时，阴极的电极反应：________________；协同转化总反应：____________；若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA－Fe3＋/EDTA－Fe2＋，溶液需为________(填“碱性”“中性”或“酸性”)。
(3)以石墨为电极，电解Pb(NO3)2溶液制备PbO2，若电解过程中以铅蓄电池为电源，当电解装置中阳极增重23.9 g时(忽略副反应)，理论上蓄电池正极增重__________g。
19．如图是一个电化学原理的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O 填写下列空白：
(1)请写出甲、乙两池的名称。甲电池是____________________________，乙池是_________________________________________。
(2)甲池中通入CH3OH的电极名称是______________，电极反应方程式为____________；乙池中B(石墨)电极的名称是____________________。
(3)电解过程中，乙池溶液pH的变化为(“升高”“降低”或“不变”)______________。
(4)当乙池中A(Fe)极的质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2__________mL(标准状况下)。
(5)若乙池中的AgNO3换成一定量CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子数为____________mol。(忽略溶液体积的变化)
答案以及解析
1.答案：D
解析：硅太阳能电池是将太阳能转化为电能，A错误；燃气灶是将化学能转化为热能的装置，B错误；太阳能集热器是将太阳能转化为热能，C错误；锂离子电池是将化学能转化为电能，D正确。
2. 【解析】选D。将铁管道与直流电源的负极相连即为让金属作电解池的阴极，防止金属的腐蚀，属于电化学保护，故A不选；将钢铁输水管与金属镁相连，形成原电池，即让被保护金属作原电池的正极，防止金属的腐蚀，属于电化学保护，故B不选；将铁管道与锌相连，形成原电池，即让被保护金属作原电池的正极，防止金属的腐蚀，属于电化学保护，故C不选；在表面喷油漆是为了将金属和空气隔绝，防止金属生锈，不属于电化学防护，故D选。
3.答案：D
解析：氯化钠溶于水后电离出和，故电离方程式为，A正确；铁的吸氧腐蚀中负极上铁放电变为，故电极反应为，B正确；锌铜原电池中锌在负极上失电子，在正极上得电子，故总反应为，C正确；反应的反应物的键能之和–生成物的键能之和=，D错误。
4.答案：C
解析：由题图可知，该原电池反应为，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，A错误；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故两池中不变，B错误；乙池中发生反应：，甲池中的通过阳离子交换膜进入乙池，以保持溶液电荷守恒，进入乙池的与放电的的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu，故乙池溶液总质量增大，C正确；阴离子不能通过阳离子交换膜，D错误。
5.
【解析】选C。根据题给信息知，甲图是将化学能转化为电能的原电池，N极氧气得电子发生还原反应生成水，N极为原电池的正极，M极废水中的有机物失电子发生氧化反应，M为原电池的负极。电解氯化铜溶液，由图乙氯离子移向b极，铜离子移向a极，则a为阴极应与负极相连，即与X极相连，b为阳极应与正极相连，即与Y极相连。根据以上分析，M是负极，N是正极，a为阴极应与负极相连即X极连接，故A正确；N是正极氧气得电子发生还原反应，a为阴极铜离子得电子发生还原反应，根据得失电子守恒，则当N电极消耗11.2 L(标准状况下)气体时，则a电极增重11.2 L÷22.4 L·mol－1×4÷2×64 g·mol－1＝64 g，故B正确；b为阳极，当为惰性电极时，则电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，当为活性电极时，反应式为电极本身失电子发生氧化反应，故C错误；若有机废水中含有乙醛，图甲中M极为CH3CHO失电子发生氧化反应，发生的电极反应为CH3CHO＋3H2O－10e－===2CO2↑＋10H＋，故D正确。
6. 答案：B
解析：根据装置图中电流方向可知，a极为阳极、b极为阴极，铁上镀铜时，Cu为阳极、Fe为阴极，电解质溶液可以是溶液，A正确；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，即盐桥中的移向左烧杯，B错误；图③装置是外加电流法防腐，其中钢闸门接外加电源的负极、作阴极，发生还原反应，C正确；图④中两装置均为原电池，左侧装置中Al为负极，电极反应为，右侧装置中Zn为负极，电极反应为，装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的关系为，消耗负极材料的物质的量不同，D正确。
7. 答案：D
解析：根据题图可知，左侧为原电池，通入燃料的电极为负极，通入的电极为正极，因此右侧装置为电解池，a为阳极，b为阴极，阳极上先放电生成溴单质，阴极上水得电子生成和。电池工作时，酸性条件下正极反应为，A错误；电子不进入电解质溶液，所以电子流动路径为负极→外电路→阴极、阳极→外电路→正极，B错误；NaOH溶液用于吸收生成的，饱和食盐水不能吸收，所以不能用饱和食盐水代替NaOH溶液，C错误；b极上生成，忽略能量损耗，电池中消耗的等于右侧b极上生成的氢气，则消耗2.24L（标准状况）时，b极会产生0.1mol气体，D正确。
8.
【解析】选C。b极上N元素的化合价降低，所以b是正极发生还原反应，故A错误；原电池中阳离子从负极移向正极，即H＋由左室通过质子交换膜进入右室，故B错误；b极上N元素的化合价降低，b是正极，发生还原反应，电极反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，故C正确；原电池中电流从正极流向负极，电流由b电极沿导线流向a电极，故D错误。
9. 【解析】选D。电解精炼铝可以让粗铝作阳极，纯铝作阴极，电解质不能是氯化铝溶液，这样在阴极上会析出氢气，可以是熔融的氧化铝，A项错误；乙装置是原电池可以产生电流，但不能提供稳定的电流，产生的电流会迅速衰减，B项错误；丙图装置中，形成原电池，钢闸门是负极，易被腐蚀，不能达到保护钢闸门的目的，C项错误；丁图装置，形成电解池，钢闸门是阴极，不容易被腐蚀，可达到保护钢闸门的目的，D项正确。
10.答案：B
解析：在酸性环境下，钢铁主要发生析氢腐蚀，A项错误；金属棒M、钢管在酸性土壤中形成原电池，其中金属棒M作负极，失去电子失去的电子通过导线流向钢管，钢管作正极被保护，B项正确；在潮湿的酸性土壤中，存在大量，移动到正极上得电子被还原，即移动到钢管上得电子，抑制与铁的反应，C项错误；若钢管与金属棒M用导线分别连接直流电源正、负极，则钢管作阳极，腐蚀速率加快，D项错误。
11.答案：AC
解析：二氧化氯转化为（亚氯酸钠）发生还原反应，应该发生在阴极，电解池的阴极与原电池的负极相连，所以a是负极，b是正极，若直流电源为铅酸蓄电池，则b极应该是，A正确；阳极反应为，则气体X为，阴极反应为，所以NaOH不参与电极反应，其物质的量不变，B错误、C正确；由交换膜右侧向左侧迁移，D错误。
12.
【解析】选C。放电时，B电极为正极，I2得到电子生成I－，电极反应式为I2＋2e－===2I－，A正确；放电时，左侧即负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，所以储罐中的离子总浓度增大，B正确；离子交换膜是防止正负极I2、Zn接触发生反应，负极区生成Zn2＋、正电荷增加，正极区生成I－、负电荷增加，所以Cl－通过M膜进入负极区，K＋通过N膜进入正极区，所以M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，C错误；充电时，A极反应式Zn2＋＋2e－===Zn，A极增重65 g转移2 mol电子，所以C区增加2 mol K＋、2 mol Cl－，离子总数为4 NA，D正确。
13. 答案：AB
解析：石墨作电极电解熔融氧化铝，阳极上电极反应为，在冶炼过程中，阳极材料碳被氧气氧化，反应为或2CO，所以阳极需定期更换，A正确；牺牲阳极法可保护海轮外壳，减缓海轮外壳的腐蚀，B正确；氯气所处的状况不明确，故其物质的量无法计算，C错误；粗锌中的杂质和锌形成原电池，加快了反应速率，D错误。
14.
【解析】选B。阳极NO失电子发生氧化反应生成NO，电极反应式是NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，故A正确；阴极是NO得电子发生还原反应生成铵根离子，所以B是铵根离子，C是硝酸根离子，故B错误 ；阳极反应为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，阴极反应为NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O，从两极反应可看出，要使得失电子守恒，阳极产生的NO的物质的量大于阴极产生的NH的物质的量，因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充NH3，故C正确；电解过程中两个电极转移电子数一定相等，阴、阳两极转移的电子数之比为1∶1，故D正确。
15.答案：B
解析：放电时，正极反应为，则电路中每转移1mol电子，有被还原，A正确，B错误；充电时，石墨烯为阳极，与电源的正极相连，C正确；充电时，阳极发生氧化反应，电极反应为，阴极发生还原反应，电极反应为，则充电时的总反应为，D正确。
16.答案：I.（1）
（2）防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢氧化钠反应而使产品不纯；防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢气遇火反应而引发安全事故
（3）a；d
Ⅱ.
解析：I.（1）电解精制饱和食盐水生成氯气、氢气、烧碱。
（2）离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子和气体不能通过。
（3）电解饱和食盐水时阳极发生的反应为，阴极为；、NaOH在阴极生成，NaOH溶液的出口为d，在阳极生成，精制饱和食盐水从a口进入。
Ⅱ.和草酸（）在酸性条件下反应生成、和，发生氧化还原反应，结合质量守恒可书写化学方程式。
17. 答案：（1）负极；逐渐变浅；氢氧化铁胶粒带正电荷
（2）1：2：2：2
（3）镀件；（合理即可）5.4g；变小
（4）
解析： （1）由装置图知，直流电源与各电解池串联；由“F极附近呈红色”知F极电极反应为，由此可知电极D、F、H、Y为阴极，电极C、E、G、X为阳极，A为正极、B为负极。甲装置是用惰性电极电解溶液，由于放电，导致降低，溶液颜色逐渐变浅；丁装置是胶体的电泳实验，X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷。（2）当甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，C、D、E、F电极的产物分别为、Cu、、，根据各电极转移电子数相同，对应单质的物质的量之比为1：2：2：2。（3）给铜件镀银，根据电镀原理，镀件即铜件作阴极，银作阳极，电镀液是可溶性银盐的溶液。当乙中溶液的pH是13时，则乙中，即各电极转移电子0.05mol，所以丙中析出银0.05mol，质量为5.4g；甲装置中电解产生，导致溶液的酸性增强，pH变小。（4）若将C电极换为铁，则铁作阳极发生的反应为，D电极发生的反应为，则总反应的离子方程式为。
18.
【解析】(1)①由装置图知为电解装置，电极A为阴极，由球棍模型可知反应物为CO2，产物为CO，固体电解质传递O2－，则电极反应式为CO2＋2e－===CO＋O2－。②由球棍模型知，阳极的反应物为甲烷，生成物为乙烷、乙烯和水。生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，即物质的量之比为2∶1，设物质的量分别为2 mol、1 mol，由原子守恒知消耗的CH4的物质的量为(2 mol＋1 mol)×2＝6 mol，转移电子的物质的量为2 mol×2×2＋1 mol×2×1＝10 mol，则消耗的CO2的物质的量为10 mol÷2＝5 mol，则消耗的CH4和CO2的物质的量之比为6∶5，即体积比为6∶5。
(2)石墨烯作阳极，ZnO@石墨烯作阴极，CO2被还原生成CO，电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O；石墨烯作阳极，阳极Fe2＋失电子生成Fe3＋，Fe3＋继续与H2S反应生成Fe2＋与S，故协同转化总反应为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，Fe2＋、Fe3＋易水解，只能在酸性条件下存在；
(3)电解Pb(NO3)2溶液制备PbO2时，阳极上铅离子失电子发生氧化反应生成二氧化铅，电极反应式为Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2↓＋4H＋，23.9 g PbO2的物质的量为0.1 mol，反应转移的电子数目为0.2 mol，蓄电池正极为PbO2，PbO2得电子发生还原反应，电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋ 2H2O，由电极反应式可知，当PbO2得到2 mol电子时，正极增重64 g，则反应转移的电子数目为0.2 mol，正极增重6.4 g。
答案：(1)①CO2＋2e－===CO＋O2－ ②6∶5
(2)CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O CO2＋H2S===CO＋H2O＋S 酸性 (3)6.4
19. 【解析】(1)甲池能自发进行氧化还原反应而构成原电池，乙池有外接电源，所以乙池为电解池；
(2)根据2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O知，CH3OH发生氧化反应，所以该电极是负极，反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；O2发生还原反应，所以该电极是正极；乙池中B(石墨)电极与原电池的正极相连，所以石墨电极B是阳极，
(3)乙池中石墨电极B是阳极，A为阴极，离子放电顺序为阳离子 Ag＋＞H＋，阴离子OH－＞NO，依据氧化还原反应的电子守恒，结合反应的物质书写化学方程式：4AgNO3＋2H2O4Ag↓＋O2↑＋4HNO3，生成酸，所以pH变化为降低；
(4)乙池中A(Fe)极发生Ag＋＋e－===Ag，质量增加5.40 g时，n(Ag)＝＝0.05 mol，转移0.05 mol电子，则根据得失电子守恒，理论上消耗O2标准状况下的体积为 mol×22 400 mL·mol－1＝280 mL；
(5)乙池加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH，发生如下电解：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4、2H2O2H2↑＋O2↑，Cu(OH)2从组成上可看成CuO·H2O，根据“析出什么加入什么”的原则知，析出的物质是氧化铜和水，则阴极上析出氢气和铜，生成0.1 mol铜转移电子＝0.1 mol×2＝0.2 mol，根据原子守恒知，生成0.1 mol水需要0.1 mol氢气，生成0.1 mol氢气转移电子＝0.1 mol×2＝0.2 mol，所以电解过程中共转移电子数为0.4 mol。
答案：(1)原电池 电解池 (2)负极 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O 阳极 (3)降低 (4)280 (5)0.4
第四章 化学反应与电能 单元测试
考试时间：90分钟 满分：100分
一、选择题（本大题包括10小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题意）
1.下列设备工作时，把化学能转化为电能的是( )
A硅太阳能电池
B燃气灶
C太阳能集热器
D锂离子电池
A.A B.B C.C D.D
2. 下列防止钢铁腐蚀的方法不属于电化学防护的是( )
3.下列示意图与化学用语表述内容不相符的是（水合离子用相应离子符号表示）( )
A
NaCl溶于水
B
铁的吸氧腐蚀原理
负极：
C
锌铜原电池构造和原理
总反应：
D
与反应能量变化
A.A B.B C.C D.D
4.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是( )
A.铜电极上发生氧化反应
B.电池工作一段时间后，甲池中的减小
C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增大
D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
5. 图甲为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。图乙为电解氯化铜溶液的实验装置的一部分。下列说法中不正确的是( )
A.a极应与X连接
B．N电极发生还原反应，当N电极消耗11.2 L(标准状况下) O2时，则a电极增重64 g
C．不论b为何种电极材料，b极的电极反应式一定为2Cl－－2e－===Cl2↑
D．若废水中含有乙醛，则M极的电极反应为
CH3CHO＋3H2O－10e－===2CO2↑＋10H＋
6. 下列关于各装置图的叙述不正确的是( )
A.用图①装置实现铁上镀铜，a极为铜，电解质溶液可以是溶液
B.图②装置盐桥中的移向右烧杯
C.图③装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护
D.图④两个装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的物质的量不同
7. 用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水（含、、、）的装置如图（a、b为石墨电极）所示，下列说法正确的是( )
A.电池工作时，正极反应为
B.电解时，电子流动路径：负极→外电路→阴极→溶液阳极→正极
C.试管中NaOH溶液可以用饱和食盐水替代
D.忽略能量损耗，当电池中消耗2.24L（标准状况）时，b极会产生0.1mol气体
8. 一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是( )
A．a电极发生还原反应
B．H＋由右室通过质子交换膜进入左室
C．b电极反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O
D．电池工作时，电流由a电极沿导线流向b电极
9. 用下列装置能达到预期目的的是( )
A.甲图装置可用于电解精炼铝
B．乙图装置可得到持续、稳定的电流
C．丙图装置可达到保护钢闸门的目的
D．丁图装置可达到保护钢闸门的目的
10.某城市为了减少钢管因锈蚀而造成的损失，拟用如图所示方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法正确的是( )
A.在潮湿的酸性土壤中钢管主要发生吸氧腐蚀
B.在潮湿的酸性土壤中金属棒M中的电子通过导线流向钢管
C.在潮湿的酸性土壤中向金属棒M移动，抑制与铁的反应
D.钢管与金属棒M也可用导线分别连接直流电源正、负极以达到减缓腐蚀钢管的目的
二、不定项选择题（本大题包括5小题，每小题4分，共20分。每小题有一到两个选项符合题意）
11. （亚氯酸钠）是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。下列叙述正确的是( )
A.若直流电源为铅酸蓄电池，则b极为
B.阳极反应为
C.交换膜左侧NaOH的物质的量不变，气体X为
D.制备18.1 g时理论上有0.2 mol由交换膜左侧向右侧迁移
12. 2019年3月，我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池，其原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.放电时B电极反应式为I2＋2e－===2I－
B．放电时电解质储罐中离子总浓度增大
C．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜
D．充电时，A极增重65 g时，C区增加离子数为4NA
13. 下列有关说法正确的是( )
A.工业上用石墨电极电解熔融冾炼金属铝时，阳极因被氧气氧化需定期更换
B.可用牺牲阳极法来减缓海轮外壳的腐蚀
C.氯碱工业中，产生44.8L，反应中转移的电子数为个
D.粗锌与稀反应产生氢气的速率比纯锌快，是因为粗锌的还原性比纯锌强
14. 如图是某工厂用NO气体制取NH4NO3溶液的过程，下列说法不正确的是( )
A.阳极的电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋
B．物质B与物质C是同一种物质
C．A物质可为氨气
D．阴、阳两极转移的电子数之比为1∶1
15.我国科学家成功研制出新型铝一石墨烯可充电电池，电解质为阳离子与阴离子组成的离子液体，该电池放电过程如图所示。下列说法错误的是( )
A.放电时电路中每转栘1mol电子，有被还原.
B.放电时正极的反应为
C.充电时石墨烯与电源的正极相连
D.充电时的总反应为
三、非选择题（本大题包括4小题，共50分）
16.I.氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
回答下列问题：
（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式：____________________。
（2）离子交换膜的作用为__________、_________。
（3）精制饱和食盐水从图中_____________位置补充，氢氧化钠溶液从图中_________位置流出。（选填“a”“b”“c”或“d”）
Ⅱ.可以和草酸（）、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂，还生成和等物质。写出该反应的化学方程式：______________________。
17. 如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同（假设通电前后溶液体积不变），A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。
请回答下列问题：
（1）B是电源的 ，一段时间后，甲中溶液颜色 ，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明 ，在电场作用下向Y极移动。
（2）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成，对应单质的物质的量之比为 。
（3）现用丙装置给铜件镀银，则H应是 （填“镀层金属”或“镀件”），电镀液是 溶液。电解一段时间后，常温下测得乙中溶液的pH是13（此时乙溶液体积为500mL），丙中镀件上析出银的质量为 ，甲中溶液的pH （填“变大”“变小”或“不变”）。
（4）若将C电极换为铁，其他裝置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为 。
18. CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示：
①阴极上的反应式为_____________________________________________。
②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的CH4和CO2体积比为________。
(2)我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为
①EDTA－Fe2＋－e－===EDTA－Fe3＋
②2EDTA－Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA－Fe2＋
该装置工作时，阴极的电极反应：________________；协同转化总反应：____________；若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA－Fe3＋/EDTA－Fe2＋，溶液需为________(填“碱性”“中性”或“酸性”)。
(3)以石墨为电极，电解Pb(NO3)2溶液制备PbO2，若电解过程中以铅蓄电池为电源，当电解装置中阳极增重23.9 g时(忽略副反应)，理论上蓄电池正极增重__________g。
19．如图是一个电化学原理的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O 填写下列空白：
(1)请写出甲、乙两池的名称。甲电池是____________________________，乙池是_________________________________________。
(2)甲池中通入CH3OH的电极名称是______________，电极反应方程式为____________；乙池中B(石墨)电极的名称是____________________。
(3)电解过程中，乙池溶液pH的变化为(“升高”“降低”或“不变”)______________。
(4)当乙池中A(Fe)极的质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2__________mL(标准状况下)。
(5)若乙池中的AgNO3换成一定量CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子数为____________mol。(忽略溶液体积的变化)
答案以及解析
1.答案：D
解析：硅太阳能电池是将太阳能转化为电能，A错误；燃气灶是将化学能转化为热能的装置，B错误；太阳能集热器是将太阳能转化为热能，C错误；锂离子电池是将化学能转化为电能，D正确。
2. 【解析】选D。将铁管道与直流电源的负极相连即为让金属作电解池的阴极，防止金属的腐蚀，属于电化学保护，故A不选；将钢铁输水管与金属镁相连，形成原电池，即让被保护金属作原电池的正极，防止金属的腐蚀，属于电化学保护，故B不选；将铁管道与锌相连，形成原电池，即让被保护金属作原电池的正极，防止金属的腐蚀，属于电化学保护，故C不选；在表面喷油漆是为了将金属和空气隔绝，防止金属生锈，不属于电化学防护，故D选。
3.答案：D
解析：氯化钠溶于水后电离出和，故电离方程式为，A正确；铁的吸氧腐蚀中负极上铁放电变为，故电极反应为，B正确；锌铜原电池中锌在负极上失电子，在正极上得电子，故总反应为，C正确；反应的反应物的键能之和–生成物的键能之和=，D错误。
4.答案：C
解析：由题图可知，该原电池反应为，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，A错误；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故两池中不变，B错误；乙池中发生反应：，甲池中的通过阳离子交换膜进入乙池，以保持溶液电荷守恒，进入乙池的与放电的的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu，故乙池溶液总质量增大，C正确；阴离子不能通过阳离子交换膜，D错误。
5.
【解析】选C。根据题给信息知，甲图是将化学能转化为电能的原电池，N极氧气得电子发生还原反应生成水，N极为原电池的正极，M极废水中的有机物失电子发生氧化反应，M为原电池的负极。电解氯化铜溶液，由图乙氯离子移向b极，铜离子移向a极，则a为阴极应与负极相连，即与X极相连，b为阳极应与正极相连，即与Y极相连。根据以上分析，M是负极，N是正极，a为阴极应与负极相连即X极连接，故A正确；N是正极氧气得电子发生还原反应，a为阴极铜离子得电子发生还原反应，根据得失电子守恒，则当N电极消耗11.2 L(标准状况下)气体时，则a电极增重11.2 L÷22.4 L·mol－1×4÷2×64 g·mol－1＝64 g，故B正确；b为阳极，当为惰性电极时，则电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，当为活性电极时，反应式为电极本身失电子发生氧化反应，故C错误；若有机废水中含有乙醛，图甲中M极为CH3CHO失电子发生氧化反应，发生的电极反应为CH3CHO＋3H2O－10e－===2CO2↑＋10H＋，故D正确。
6. 答案：B
解析：根据装置图中电流方向可知，a极为阳极、b极为阴极，铁上镀铜时，Cu为阳极、Fe为阴极，电解质溶液可以是溶液，A正确；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，即盐桥中的移向左烧杯，B错误；图③装置是外加电流法防腐，其中钢闸门接外加电源的负极、作阴极，发生还原反应，C正确；图④中两装置均为原电池，左侧装置中Al为负极，电极反应为，右侧装置中Zn为负极，电极反应为，装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的关系为，消耗负极材料的物质的量不同，D正确。
7. 答案：D
解析：根据题图可知，左侧为原电池，通入燃料的电极为负极，通入的电极为正极，因此右侧装置为电解池，a为阳极，b为阴极，阳极上先放电生成溴单质，阴极上水得电子生成和。电池工作时，酸性条件下正极反应为，A错误；电子不进入电解质溶液，所以电子流动路径为负极→外电路→阴极、阳极→外电路→正极，B错误；NaOH溶液用于吸收生成的，饱和食盐水不能吸收，所以不能用饱和食盐水代替NaOH溶液，C错误；b极上生成，忽略能量损耗，电池中消耗的等于右侧b极上生成的氢气，则消耗2.24L（标准状况）时，b极会产生0.1mol气体，D正确。
8.
【解析】选C。b极上N元素的化合价降低，所以b是正极发生还原反应，故A错误；原电池中阳离子从负极移向正极，即H＋由左室通过质子交换膜进入右室，故B错误；b极上N元素的化合价降低，b是正极，发生还原反应，电极反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，故C正确；原电池中电流从正极流向负极，电流由b电极沿导线流向a电极，故D错误。
9. 【解析】选D。电解精炼铝可以让粗铝作阳极，纯铝作阴极，电解质不能是氯化铝溶液，这样在阴极上会析出氢气，可以是熔融的氧化铝，A项错误；乙装置是原电池可以产生电流，但不能提供稳定的电流，产生的电流会迅速衰减，B项错误；丙图装置中，形成原电池，钢闸门是负极，易被腐蚀，不能达到保护钢闸门的目的，C项错误；丁图装置，形成电解池，钢闸门是阴极，不容易被腐蚀，可达到保护钢闸门的目的，D项正确。
10.答案：B
解析：在酸性环境下，钢铁主要发生析氢腐蚀，A项错误；金属棒M、钢管在酸性土壤中形成原电池，其中金属棒M作负极，失去电子失去的电子通过导线流向钢管，钢管作正极被保护，B项正确；在潮湿的酸性土壤中，存在大量，移动到正极上得电子被还原，即移动到钢管上得电子，抑制与铁的反应，C项错误；若钢管与金属棒M用导线分别连接直流电源正、负极，则钢管作阳极，腐蚀速率加快，D项错误。
11.答案：AC
解析：二氧化氯转化为（亚氯酸钠）发生还原反应，应该发生在阴极，电解池的阴极与原电池的负极相连，所以a是负极，b是正极，若直流电源为铅酸蓄电池，则b极应该是，A正确；阳极反应为，则气体X为，阴极反应为，所以NaOH不参与电极反应，其物质的量不变，B错误、C正确；由交换膜右侧向左侧迁移，D错误。
12.
【解析】选C。放电时，B电极为正极，I2得到电子生成I－，电极反应式为I2＋2e－===2I－，A正确；放电时，左侧即负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，所以储罐中的离子总浓度增大，B正确；离子交换膜是防止正负极I2、Zn接触发生反应，负极区生成Zn2＋、正电荷增加，正极区生成I－、负电荷增加，所以Cl－通过M膜进入负极区，K＋通过N膜进入正极区，所以M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，C错误；充电时，A极反应式Zn2＋＋2e－===Zn，A极增重65 g转移2 mol电子，所以C区增加2 mol K＋、2 mol Cl－，离子总数为4 NA，D正确。
13. 答案：AB
解析：石墨作电极电解熔融氧化铝，阳极上电极反应为，在冶炼过程中，阳极材料碳被氧气氧化，反应为或2CO，所以阳极需定期更换，A正确；牺牲阳极法可保护海轮外壳，减缓海轮外壳的腐蚀，B正确；氯气所处的状况不明确，故其物质的量无法计算，C错误；粗锌中的杂质和锌形成原电池，加快了反应速率，D错误。
14.
【解析】选B。阳极NO失电子发生氧化反应生成NO，电极反应式是NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，故A正确；阴极是NO得电子发生还原反应生成铵根离子，所以B是铵根离子，C是硝酸根离子，故B错误 ；阳极反应为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，阴极反应为NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O，从两极反应可看出，要使得失电子守恒，阳极产生的NO的物质的量大于阴极产生的NH的物质的量，因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充NH3，故C正确；电解过程中两个电极转移电子数一定相等，阴、阳两极转移的电子数之比为1∶1，故D正确。
15.答案：B
解析：放电时，正极反应为，则电路中每转移1mol电子，有被还原，A正确，B错误；充电时，石墨烯为阳极，与电源的正极相连，C正确；充电时，阳极发生氧化反应，电极反应为，阴极发生还原反应，电极反应为，则充电时的总反应为，D正确。
16.答案：I.（1）
（2）防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢氧化钠反应而使产品不纯；防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢气遇火反应而引发安全事故
（3）a；d
Ⅱ.
解析：I.（1）电解精制饱和食盐水生成氯气、氢气、烧碱。
（2）离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子和气体不能通过。
（3）电解饱和食盐水时阳极发生的反应为，阴极为；、NaOH在阴极生成，NaOH溶液的出口为d，在阳极生成，精制饱和食盐水从a口进入。
Ⅱ.和草酸（）在酸性条件下反应生成、和，发生氧化还原反应，结合质量守恒可书写化学方程式。
17. 答案：（1）负极；逐渐变浅；氢氧化铁胶粒带正电荷
（2）1：2：2：2
（3）镀件；（合理即可）5.4g；变小
（4）
解析： （1）由装置图知，直流电源与各电解池串联；由“F极附近呈红色”知F极电极反应为，由此可知电极D、F、H、Y为阴极，电极C、E、G、X为阳极，A为正极、B为负极。甲装置是用惰性电极电解溶液，由于放电，导致降低，溶液颜色逐渐变浅；丁装置是胶体的电泳实验，X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷。（2）当甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，C、D、E、F电极的产物分别为、Cu、、，根据各电极转移电子数相同，对应单质的物质的量之比为1：2：2：2。（3）给铜件镀银，根据电镀原理，镀件即铜件作阴极，银作阳极，电镀液是可溶性银盐的溶液。当乙中溶液的pH是13时，则乙中，即各电极转移电子0.05mol，所以丙中析出银0.05mol，质量为5.4g；甲装置中电解产生，导致溶液的酸性增强，pH变小。（4）若将C电极换为铁，则铁作阳极发生的反应为，D电极发生的反应为，则总反应的离子方程式为。
18.
【解析】(1)①由装置图知为电解装置，电极A为阴极，由球棍模型可知反应物为CO2，产物为CO，固体电解质传递O2－，则电极反应式为CO2＋2e－===CO＋O2－。②由球棍模型知，阳极的反应物为甲烷，生成物为乙烷、乙烯和水。生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，即物质的量之比为2∶1，设物质的量分别为2 mol、1 mol，由原子守恒知消耗的CH4的物质的量为(2 mol＋1 mol)×2＝6 mol，转移电子的物质的量为2 mol×2×2＋1 mol×2×1＝10 mol，则消耗的CO2的物质的量为10 mol÷2＝5 mol，则消耗的CH4和CO2的物质的量之比为6∶5，即体积比为6∶5。
(2)石墨烯作阳极，ZnO@石墨烯作阴极，CO2被还原生成CO，电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O；石墨烯作阳极，阳极Fe2＋失电子生成Fe3＋，Fe3＋继续与H2S反应生成Fe2＋与S，故协同转化总反应为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，Fe2＋、Fe3＋易水解，只能在酸性条件下存在；
(3)电解Pb(NO3)2溶液制备PbO2时，阳极上铅离子失电子发生氧化反应生成二氧化铅，电极反应式为Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2↓＋4H＋，23.9 g PbO2的物质的量为0.1 mol，反应转移的电子数目为0.2 mol，蓄电池正极为PbO2，PbO2得电子发生还原反应，电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋ 2H2O，由电极反应式可知，当PbO2得到2 mol电子时，正极增重64 g，则反应转移的电子数目为0.2 mol，正极增重6.4 g。
答案：(1)①CO2＋2e－===CO＋O2－ ②6∶5
(2)CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O CO2＋H2S===CO＋H2O＋S 酸性 (3)6.4
19. 【解析】(1)甲池能自发进行氧化还原反应而构成原电池，乙池有外接电源，所以乙池为电解池；
(2)根据2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O知，CH3OH发生氧化反应，所以该电极是负极，反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；O2发生还原反应，所以该电极是正极；乙池中B(石墨)电极与原电池的正极相连，所以石墨电极B是阳极，
(3)乙池中石墨电极B是阳极，A为阴极，离子放电顺序为阳离子 Ag＋＞H＋，阴离子OH－＞NO，依据氧化还原反应的电子守恒，结合反应的物质书写化学方程式：4AgNO3＋2H2O4Ag↓＋O2↑＋4HNO3，生成酸，所以pH变化为降低；
(4)乙池中A(Fe)极发生Ag＋＋e－===Ag，质量增加5.40 g时，n(Ag)＝＝0.05 mol，转移0.05 mol电子，则根据得失电子守恒，理论上消耗O2标准状况下的体积为 mol×22 400 mL·mol－1＝280 mL；
(5)乙池加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH，发生如下电解：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4、2H2O2H2↑＋O2↑，Cu(OH)2从组成上可看成CuO·H2O，根据“析出什么加入什么”的原则知，析出的物质是氧化铜和水，则阴极上析出氢气和铜，生成0.1 mol铜转移电子＝0.1 mol×2＝0.2 mol，根据原子守恒知，生成0.1 mol水需要0.1 mol氢气，生成0.1 mol氢气转移电子＝0.1 mol×2＝0.2 mol，所以电解过程中共转移电子数为0.4 mol。
答案：(1)原电池 电解池 (2)负极 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O 阳极 (3)降低 (4)280 (5)0.4
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