第四章 化学反应与电能 测试题
一、单选题（共13题）
1．下列电极反应式与环境或情境相匹配的选项是
选项 电极反应式 环境或情境
A O2+2H2O+4e-=4OH- 碱性环境下氢氧燃料电池的负极反应
B 4OH--4e-=O2↑+2H2O 弱酸性环境下钢铁的吸氧腐蚀
C Cu-2e-=Cu2+ 粗铜精炼时，阳极的主要反应
D H2-2e-=2H+ 用惰性电极电解H2SO4溶液的阳极反应
A．A B．B C．C D．D
2．已知 H2O2 是一种弱酸，在强碱溶液中主要以HO形式存在。现以 Al H2O2燃料电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备氢气(电解池中隔膜仅阻止气体通过，c、d 均为惰性电极)。下列说法正确的是
A．电解过程中，电子的流向：a→d，c→b
B．电解时，Al 消耗 5.4 g，则产生氮气的体积为 2.24 L
C．电极b 是负极，且反应后该电极区 pH 增大
D．燃料电池的总反应为：2Al＋3H2O2=2Al(OH)3
3．下列有关说法正确的是
A．铅蓄电池的正极反应为
B．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极
C．以CO和O2构成的碱性燃料电池负极电极反应式为
D．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气
4．氟离子电池是一种前景广阔的新型电池，其能量密度是目前锂电池的十倍以上且不会因为过热而造成安全风险。如图是氟离子电池工作示意图，其中充电时F-从乙电极移向甲电极，下列关于该电池的说法正确的是
A．放电时，甲电极的电极反应式为Bi-3e-+3F-=BiF3
B．充电时，外加电源的正极与乙电极相连
C．放电时，乙电极电势比甲电极电势高
D．充电时，导线上每通过0.1mole-，甲电极质量增加1.9g
5．下列说法中，正确的是
A．金刚石和石墨互为同素异形体
B．水溶液中能电离出H+的化合物一定是酸
C．H2SO4在电流作用下在水中电离出H+和
D．当在NaCl溶液中插入电极并接通电源时，水合钠离子移向与电源正极相连的电极
6．用铁和石墨作电极电解酸性废水，可将废水中的以(不溶于水)的形式除去，其装置如图所示：
下列说法正确的是
A．若X、Y电极材料连接反了，仍可将废水中的以的形式除去
B．X极为石墨，该电极上发生氧化反应
C．电解过程中Y极周围溶液的减小
D．电解时废水中会发生反应：
7．我国科技成果令世界瞩目。下列说法不正确的是
A．“天眼”的结构中含有大量钢，钢的硬度低于纯铁
B．“神舟十四号”返回舱外壳用的烧蚀材料酚醛树脂属于有机高分子材料
C．“辽宁舰”的船体镶嵌锌块，利用的是牺牲阳极保护法
D．“祝融号”火星车的太阳能电池材料主要成分是硅
8．铅氧化还原液流电池是一种新型储能电池。该电池以酸性甲基磺酸铅溶液为电解液，简化的工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．放电时，H+经过循环泵向Pb电极移动
B．放电时，负极反应式为Pb-2e- +SO42- = PbSO4
C．充电时，电解液中H+、Pb2+的物质的量浓度均减小
D．充电时，阳极反应式为Pb2+ +2H2O-2e- = PbO2 +4H+
9．金属镁被视为下一代能量存储系统负极材料的极佳选择。镁—溴电池的工作原理如图所示(正、负极区之间的离子选择性膜只允许Mg2+通过：反应前，正、负极区电解质溶液质量相等)。下列说法错误的是
A．Mg作负极，发生氧化反应
B．石墨电极上发生的电极反应为
C．用该电池对铅蓄电池进行充电时，N端与铅蓄电池中的Pb电极相连
D．当外电路通过0.2mol电子时，正、负极区电解质溶液质量差为2.4g
10．下列叙述正确的是
A．电解精炼铜，粗铜中所含Ni．Fe．Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥
B．电解精炼铜时，纯铜作为阳极，粗铜作为阴极
C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极
D．电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
11．下列说法正确的是
A．钢铁的腐蚀都是析氢腐蚀
B．电解精炼铜时，阳极泥中含有Zn、Fe、Au、Ag等金属
C．电镀铜时用待镀的金属制品作阳极，铜作阴极
D．氯化铝溶液蒸干灼烧产物为氧化铝
12．下列物质不属于氯碱工业产品的是
A．液氯 B．盐酸 C．乙烯 D．漂白粉
13．研究表明，电解经CO2饱和处理的KHCO3溶液可制得甲醇，同时得到氧气。电解装置如图所示，Pt片和Pb片为电极，Pb为CO2的载体，使CO2活化。下列说法错误的是
A．Pt片电极发生的反应为4OH 4e =O2↑+2H2O
B．每转化生成1 mol CH3OH，转移4 mol电子
C．电解一段时间后，阳极室的pH减小，阴极室的pH增大
D．电解总反应为14CO2+12OH +4H2O2CH3OH+12+3O2
二、非选择题（共10题）
14．(1)原电池可将化学能转化为电能。若Fe、Cu和浓硝酸构成原电池，负极是_______(填“Cu”或“Fe”)；质量相同的铜棒和锌棒用导线连接后插入CuSO4溶液中，一段时间后，取出洗净、干燥、称量，二者质量差为12.9g。则导线中通过的电子的物质的量是_______mol。
(2)一定温度下，将3molA气体和1molB气体通入一容积固定为2L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)+B(g) xC(g)，反应1min时测得剩余1.8molA，C的浓度为0.4mol/L，x为_______。若反应经2min达到平衡，平衡时C的浓度_______0.8mol/L(填“大于，小于或等于”)。若已知达平衡时，该容器内混合气体总压强为p，混合气体起始压强为p0。请用p0、p来表示达平衡时反应物A的转化率为_______。
15．根据原电池原理，人们研制出的各种化学电池，满足了不同的用电需要。
(1)如图装置中，Cu片作__(填“正极”或“负极”)，Zn片上发生反应的电极反应式为__，能证明化学能转化为电能的实验现象是__。
(2)下列可通过原电池装置实现化学能直接转化为电能的反应是___(填字母)。
a.CH4+2O2CO2+2H2O
b.Fe+2H+=Fe2++H2↑
16．钢铁是用途最广泛的金属材料。
（1）将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。写出正极反应式：______。
（2）纯铁作电极插入浓的NaOH溶液电解可制得Na2FeO4，装置如图所示。阳极的电极反应式为______；若消耗11.2g铁，则通过离子交换膜的Na＋物质的量为______。
（3）如图所示装置为利用甲烷燃料电池实现在铁质材料上镀锌的一部分，燃料电池的负极反应式为______；在如图所示虚线框内补充完整在铁质材料上镀锌的装置图(注明电极材料和电解质溶液的成分)。_____
三、实验题
17．研究+6价铬盐不同条件下微粒存在形式及氧化性，某小组同学进行如图实验：
已知：①Cr2O(aq)(橙色)+H2O(l)2CrO(aq)(黄色)+2H+(aq) △H1=+13.8kJ mol-1
②+6价铬盐在一定条件下可被还原为Cr3+，Cr3+在水溶液中为墨绿色。
(1)对比试管c和b，推测试管c的现象是：___________。
(2)对比试管a和b，发现a中溶液橙色比b的更深，请用平衡移动理论分析原因：___________。
(3)写对比试管a、b、c的实验现象，若pH增大，则___________(选填“增大”，“减小”，“不变”)。
(4)分析如图试管c中滴加KI溶液无明显现象、继续滴加过量稀H2SO4溶液变成墨绿色，由此实验现象，说明+6价铬盐氧化性强弱为Cr2O___________CrO(填“大于”，“小于”，“不确定”)。
(5)工业上用电解还原法处理酸性含铬废水：以铁板做阴、阳极，电解含铬废水，示意图如图：
①阳极电极反应Fe-2e-=Fe2+。产生的Fe2+将Cr2O还原为Cr3+的离子方程式为___________。
②阴极区的pH___________(填“增大”或“减小”)，使Cr3+、Fe3+形成Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀。
③随着电解的进行，阳极铁板会发生钝化，表面形成FeO·Fe2O3的钝化膜，使电解池不能正常工作。将阴极铁板与阳极铁板交换使用，一段时间后，钝化膜消失。结合有关反应，解释钝化膜消失的原因___________。
18．CuSO4溶液是一种较重要的铜盐试剂，在电镀、印染、颜料、农药等方面有广泛应用。某同学利用CuSO4溶液进行以下实验探究：
(1)下图是根据反应Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4设计成的锌铜原电池：
该原电池的正极为___________(填“Zn”或“Cu”)，电解质溶液甲是___________(填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液；若盐桥中的成分是KNO3溶液，则盐桥中K+向___________(填“甲”或“乙”)烧杯中移动。
(2)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是___________(填字母)。
a．溶液中Cu2+向阳极移动 b．粗铜接电源正极，发生还原反应
c．电解后CuSO4溶液的浓度减小 d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
(3)利用反应2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4 + 2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应为___________。
(4)下图中，Ⅰ 是甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结构示意图。
①该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜，b处通入的是___________(填“CH4”或“O2”)，a处电极上发生的电极反应式是___________。
②Ⅱ中电解前CuSO4溶液的浓度为2mol/L，当线路中有0.2 mol电子通过时，则此时电解液CuSO4溶液的浓度为___________，阴极增重___________ g。
四、计算题
19．由铜片、锌片和300 mL稀硫酸组成的原电池中，当铜片上放出3.36 L气体(标准状况)时，硫酸恰好用完，产生这些气体消耗锌________g，有________个电子通过导线，原硫酸的物质的量浓度为________mol·L－1。
20．以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意如图所示。电解一段时间以后，测得阳极区K与Cr的物质的量之比[为d。
(1)电解过程中电解池里K+的移动方向：从___________池移动到___________ 池(横线上填“左”或者“右")；
(2)此时铬酸钾的转化率为多少___________。
21．通直流电用惰性电极电解，3个电解槽串联。
(1)第一个电解槽中盛放500 mL 1 mol/L AgNO3溶液，一段时间后溶液pH由6变为1，忽略电解前后溶液体积变化，试计算阴极上析出单质的质量_____________。
(2)另外2个电解槽盛放KCl，Al2O3的熔融态，计算该电解时间段阴阳极产物的物质的量_________。
22．D、E为中学化学常见的单质，在一定条件下C、D间能发生反应。各物质转化关系如下图：
(1)B的同素异形体的名称为：_____________；H的化学式为：_____________。
(2)已知E的燃烧热为QkJ/mol，试写出表示E燃烧热的热化学方程式_____________。
(3)用惰性电极电解A 溶液的阳极反应式为：_____________。
(4)检验H和G的混合溶液中含有G的阳离子的试剂可以是：_____________。
a.氯水和KSCN溶液 b.氢氧化钠溶液 c.酸性KMnO4溶液
(5)用惰性电极电解一定浓度的A溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入9.8g含A中金属阳离子的弱碱固体后恰好恢复到电解前的浓度和pH。则电解过程中转移电子的物质的量为_____________mol, 收集到标准状况下的气体体积为_____________。
23． A、B、C、D、E、F属于短周期主族元素。A的原子半径在短周期中最大，B的一种原子中，质量数与质子数之差为零, C与D、E与F均同主族，C元素的原子L层电子数是K层的2倍，E原子的核外电子总数等于C、D原子核外电子总数的差。
（1）离子B－的结构示意图为 ；化合物CE2的分子属于 分子（填“极性”或“非极性”）；用电子式表示化合物A2F的形成过程 。
（2）A、E、F形成的简单离子的半径由大到小的顺序为 （用离子符号表示）；元素C、D、E形成的常见单质中，熔沸点由高到低的顺序是（用名称表示）
（3）由B、C可以构成的最简单的化合物W，取16.0g分子式为W·8H2O的化合物，将其释放的W完全燃烧生成液态水，可放出89.03kJ的热量，则W燃烧的热化学方程式为
（4）使液化石油气氧化直接产生电流是新世纪最富有挑战性的课题之一。有人设计制造了一种燃料电池，一个电极通入富含E单质的气体和少量CE2，另一电极通入液化石油气（以C4H10表示），电池的电解质是熔融的K2CO3。该电池的负极反应式为 ，电池工作时，电解质里的CO32－向 极移动。
参考答案：
1．C 2．A 3．C 4．D 5．A 6．D 7．A 8．D 9．C 10．C 11．D 12．C 13．B
14． Cu 0.2 2 小于 或
15． 正极 电流表指针偏转 ab
16． O2+4e-+2H2O=4OH- Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O 1.2mol CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O
17．(1)溶液变黄色
(2)Cr2O(橙色)+H2OCrO(黄色)+2H+正向是吸热反应，若因浓H2SO4溶于水而温度升高，平衡正向移动，溶液变为黄色。而实际的实验现象是溶液橙色加深，说明橙色加深就是增大c(H+)平衡逆向移动的结果
(3)减小
(4)大于
(5) 6Fe2++Cr2O+14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O 增大 将阴极铁板与阳极铁板交换使用，阴极氢离子放电产生氢气2H++2e-=H2↑，氢气还原金属氧化物4H2+FeO·Fe2O3=3Fe+4H2O，因此一段时间后，钝化膜消失
18． Cu ZnSO4 乙 cd O2+4e-+4H+=2H2O O2 CH4-8e-+10OH-=+7H2O 2mol/L 6.4
19． 9.75 1.806×1023 0.5
20． 右 左 2-d
21．(1)5.4 g
(2)电解熔融KCl，阳极析出0.025 mol Cl2、阴极析出0.05 molK；电解熔融Al2O3，阳极析出0.0125 mol O2、阴极析出0.0167 molAl
22． 臭氧 Fe2(SO4)3 Fe(s)+O2(g)=Fe3O4(s) △H=-QkJ/mol 4OH--4e-=2H2O+O2↑ c 0.4mol 4.48L
23．（1）(2分)；非极性(1分)；(2分)
（2）S2－＞O2－＞Na＋(2分)；金刚石(或石墨)＞晶体硅＞氧气（2分）
（3）CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l)；kJ/mol（3分）
（4）C4H10– 26e－+ 13CO32－= 17CO2+ 5H2O（3分）；负（1分）
