第四章 化学反应与电能 单元测试题
一、单选题
1．“宏观辨识与微观探析”是学科核心素养之一，下列离子方程式正确且符合题意的是
A．通入水中制氯水：
B．用铜片作电极，电解饱和食盐水：
C．向过量的溶液中滴加少量“84”消毒液：
D．用双氧水和稀硫酸处理铜印刷电路板
2．如图为某原电池的结构示意图。下列说法正确的是
A．锌片为负极，锌片发生还原反应
B．电子的流动方向：锌→导线→铜→稀硫酸→锌
C．在铜电极上氢离子失去电子放出氢气
D．若有锌被溶解，电路中就有电子通过
3．如图所示为双液锌铜原电池。下列有关叙述正确的是
A．盐桥的作用是传导电子
B．在该电池的外电路中，电流由铜片流向锌片
C．锌片上发生还原反应：Zn-2e-=Zn2+
D．铜片做正极，电极反应是：Cu=Cu2++2e-
4．我国科学家发明了一种二次电池，装置如图，X Z区域电解质溶液不同，分别为溶液和溶液中的一种。下列说法错误的是
A．Z区域电解质溶液为溶液
B．充电时区域溶液浓度减小，为阴离子膜
C．放电时，电极反应式为：
D．放电时，Z区域降低
5．下列实验原理或装置不能达到相应目的的是
A．图①用于实验室制取氨气
B．图②用于比较Zn和Cu的金属性
C．图③用于验证二氧化硫的氧化性
D．图④用于比较S、C、Si的非金属性
6．利用电解法可以实现向的转化，工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电极a应与电源的正极相连
B．电解质可能是稀硫酸
C．电极的电极反应式为
D．每生成，转移
7．电化学循环氧化法可用于废水中苯酚降解成，工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．电极是阴极，发生还原反应
B．a电极的电极反应式为
C．电解时，通过阴离子交换膜从右向左迁移
D．电路中通过电子时，理论上可处理苯酚
8．氢氧(H2-O2)燃料电池的能量转化率较高，且产物是H2O，无污染，是一种具有应用前景的绿色电源。氢氧燃料电池装置如图所示，有关说法正确的是
A．该燃料电池的燃料氢气由B端充入
B．负极的电极反应式为：
C．图中“→”表示的是电流的流向
D．碱性电解液中阳离子移向负极
9．镁及其合金是用途很广的金属材料。大量的镁是从海水中提取的，主要步骤如下：
下列说法不正确的是
A．为了使转化为，试剂①可选用石灰乳
B．上述步骤中涉及的反应类型：分解反应、复分解反应
C．试剂②可以选用盐酸
D．也可以通过电解溶液的方法制备
10．液流电池是电化学储能领域的研究热点，其电解液置于电堆外部，在循环泵的推动下流经电堆，实现化学能与电能的转换。下图是全钒液流电池的结构及工作原理示意图。
下列说法正确的是
A．充电时M极应与电源的负极相连
B．充电时总反应：
C．放电时每转移，有通过交换膜移向N极区
D．放电时正极反应式：
11．用氢氧燃料电池为电源，以与辛胺为原料实现了甲酸盐和辛腈的高选择性合成，装置工作原理如图。下列说法错误的是
A．气体X为氧气，气体Y为氢气
B．工作过程中燃料电池内溶液的pH保持不变
C．每消耗1 mol 会有4 mol 由M电极区移向N电极区
D．M电极上的电极反应式为
12．钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。下图为电解方法制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是
A．Co电极与电源的正极相连
B．电解过程中，Ⅱ室溶液的pH增大
C．移除阳离子交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．外电路每通过1mol电子，Ⅲ室溶液质量理论上减少65g
13．湖北省博物馆的镇馆之宝——曾侯乙编钟由青铜所铸。下列说法错误的是
A．青铜属于合金，硬度比纯铜大
B．青铜器露置于空气中会发生电化学腐蚀而“生锈”
C．“青铜器时期”早于“铁器时期”的原因之一是铜比铁稳定
D．现代工艺采用电解精炼提纯铜，用纯铜作阳极、粗铜作阴极
14．用如图所示装置进行实验，能达到实验目的的是
A．图①除去中的少量HCl
B．图②实验室制取干燥的氨气
C．图③用石墨作电极电解饱和食盐水生产大量NaClO
D．图④测量生成氢气的体积
二、多选题
15．某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的催化还原，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是
A．电池工作过程中电子由a极经外电路流向b极
B．b极反应式：
C．电池工作过程中a极区附近溶液的pH增大
D．每生成33.6L，则处理1mol
三、非选择题
16．基础实验——制作简单的燃料电池
(1)实验步骤
①将石墨棒和玻璃导管插入橡胶塞中，将橡胶塞塞入U形管管口中，检查 ，标记 到达的位置；
②取出橡胶塞，往U形管中注入稀硫酸，以接近 的位置为宜；
③塞紧橡胶塞，接通学生电源，当一端玻璃管内的 接近溢出时，切断学生电源；
④取出时钟内的干电池，将 与时钟的正、负极相连，观察时钟指针。
(2)实验现象
①接通学生电源， 。
②连接时钟， 。
(3)判断燃料电池中正、负极的方法
接通学生电源时，玻璃管内液柱先接近溢出的电极产生的气体是 ，该电极为燃料电池的 极；另外一个电极产生的是 ，该电解为燃料电池的 极。
17．、及氮氧化物()是常见大气污染物，消除污染并实现资源化利用是化学工作者研究的重要课题。
(1)水煤气变换［］可用于生产氢气。在金催化剂表面水煤气变换的反应历程如图-1所示，该历程中决定总反应速率快慢所对应反应的活化能是 。
(2)新型纳米材料氧缺位高铁酸盐()能将烟气中除去，原理如图-2所示。该过程中转化的和消耗的体积比为 。
(3)电解法可实现烟气脱硫脱硝同步化，原理如图-3所示，A、B为惰性材料，电解液为稀硫酸。
①电解时阴极A上电极反应方程式为 。
②吸收池中发生的化学反应方程式为 。
(4)与生成络离子可用于吸收烟气中。其吸收原理：向中加入铁粉后生成利，并使吸收液再生。写出反应的离子方程式： 。
18．某课外小组设计如图1所示装置为电源对粗铜(含有Cu，少量Fe、Zn、Ag、Au等)进行精炼。
(1)装置Ⅰ中Fe电极上发生反应的电极反应式为 。
(2)当反应一段时间后，经测量发现，Fe电极质量减少0.80 g，纯铜电极质量增重0.96 g，则实际经过电流表的电子的物质的量为 mol，装置Ⅰ的能量转化率为 。(已知：装置Ⅰ中足量)
(3)有同学提议，为避免副反应的发生，应将装置Ⅰ改为如图2所示装置，则溶液Z中溶质的化学式为 ，阴离子交换膜的作用为 (任写一条)。
(4)装置Ⅱ中X电极材料的名称为 ，Y电极上的电极反应式为 ，一段时间后，装置Ⅱ溶液中阳离子主要为和 。
19．将1 g琼脂加入250 mL烧杯中，再向其中加入50 mL饱和食盐水和150 mL水。搅拌、加热、煮沸，使琼脂溶解。稍冷后，趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5~6滴酚酞溶液和铁氰化钾溶液，混合均匀。取两个2~3cm长的铁钉，用砂纸擦光，除去表面氧化物。将裹有锌皮的铁钉放入上述培养皿中，如图1；将缠有铜丝的铁钉放入上述另一个培养皿中，如图2。
(1)图1中裸露的铁钉作 极，该电极的电极反应式为 ，其附近可观察到的颜色变化为 。
(2)图2中，在裸露的铁钉附近看到的颜色变化为 ，分析出现该颜色的原因： ，靠近铜丝一端可观察到的颜色变化为 。
(3)另一个同学也进行了上述实验操作，在图1装置中没有看到上述实验现象，其原因可能是 (填一条)。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】A．氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，反应的离子方程式为，故A错误；
B．用铜片作电极，电解饱和食盐水时，铜做阳极失去电子发生氧化反应生成铜离子，不可能有氯气生成，故B错误；
C．过量的亚硫酸氢钠溶液与次氯酸钠溶液反应生成硫酸钠、氯化钠和次氯酸，反应的离子方程式为，故C错误；
D．用双氧水和稀硫酸处理铜印刷电路板发生的反应为铜与过氧化氢和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，反应的离子方程式为，故D正确；
故选D。
2．D
【分析】锌的金属性强于铜，锌失去电子被氧化，为负极，铜电极上氢离子得电子发生还原反应，铜电极为正极；
【详解】A．锌电极为负极，失去电子生成锌离子，发生氧化反应，A错误；
B．该装置是原电池，电子经导线从负极流向正极，电子不能通过溶液，故电子从锌→导线→铜，B错误；
C．在铜电极上氢离子发生还原反应，得到电子而放出氢气，C错误；
D．锌电极上的电极反应为Zn+2e-=Zn2+，若有13g锌被溶解即0.2mol，电路中就有0.4mol电子通过，D正确；
故选D。
3．B
【分析】由图可知，锌较活泼失去电子发生氧化反应，为负极；铜离子得到电子发生还原反应生成铜，为正极；
【详解】A．盐桥的作用是传导离子形成内电路，A错误；
B．在该电池的外电路中，电流由正极流向负极，故电流由铜片流向锌片，B正确；
C．锌片上发生氧化反应：Zn-2e-=Zn2+，C错误；
D．铜片做正极，铜离子得到电子发生还原反应生成铜，电极反应是：Cu2++2e-=Cu，D错误；
故选B。
4．D
【分析】Zn为活泼金属，根据原电池工作原理，Zn为负极，电极反应式为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)， PbO2为正极，电极反应式为PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O，据此分析；
【详解】A．根据装置图可知，Zn电极：Zn→Zn(OH)，说明该区域电解质溶液为KOH，PbO2电极区域的电解质溶液为H2SO4，故A说法正确；
B．充电时，Zn电极反应式为Zn(OH)+2e-= Zn+4OH-，PbO2电极反应式为PbSO4+2H2O-2e-= PbO2+4H++SO，为平衡电荷，SO通过N膜移向Z区，N膜为阴离子交换膜，K+通过M膜移向X区，则M膜为阳离子交换膜，K2SO4溶液浓度减小，故B说法正确；
C．根据上述分析，放电时，Zn电极反应式为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)，故C说法正确；
D．放电时，PbO2电极反应式为PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O，消耗H+，溶液中c(H+)减小，Z区域pH增大，故D说法错误；
答案为D。
5．A
【详解】A．固固加热时试管口略向下倾斜，A符合题意；
B．图②为原电池装置，锌作负极，失电子生成锌离子进入溶液，右侧烧杯中铜离子在铜电极上得电子生成铜单质，该原电池可以比较锌与铜的金属性，B不符合题意；
C．二氧化硫具有氧化性能与还原性的硫化氢溶液发生氧化还原反应生成硫单质的黄色浑浊，C不符合题意；
D．硫的最高价含氧酸硫酸可以与碳酸钠反应生成二氧化碳，二氧化碳气体进入硅酸钠溶液中生成难溶的硅酸，较强酸可制较弱酸，故硫酸酸性强于碳酸，碳酸酸性强于硅酸，可用于比较S、C、Si的非金属性，D不符合题意；
故选A。
6．B
【详解】A．电极a上二氧化硫失去电子被氧化，故应与电源的正极相连，A项正确；
B．可传导O2－，说明是非水溶液环境，B项错误；
C．电极b上氧气得到电子转化为O2－，电极反应式为，C项正确；
D．a极的电极反应式为SO2－2e－+O2－＝SO3，每生成，转移，D项正确。
答案选B。
7．D
【详解】A．根据硫元素化合价变化可知，电极是阳极，发生氧化反应，A错误；
B．a极为阴极，电极反应式为，B错误；
C．为保持溶液电中性，通过阴离子交换膜从左向右迁移，C错误；
D．根据关系式可知，电路中通过电子时，可处理苯酚，D正确；
故选D。
8．B
【分析】氢氧燃料电池工作时，是把化学能转变为电能，通入氢气的电极为电源的负极，发生氧化反应，电极反应式为，通入氧气的电极为原电池的正极，电极反应式为O2+2H2O+4e－＝4OH－，电子是从负极流向正极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，据此解答。
【详解】A．氢氧燃料电池中，氢气易失电子发生氧化反应转化为水，A端产生水，说明通入的氢气，故A错误；
B．通入氢气的电极是负极，电极反应式为，故B正确；
C．负极失去电子，则图中“→”表示的是电子的流向，故C错误；
D．阳离子向正极移动即通入氧气的电极移动，故D错误；
故选B。
9．D
【分析】加入试剂①，得到氢氧化镁沉淀，因为氢氧化镁为难溶物，氢氧化钙为微溶物，同时为了节约成本，因此加入的试剂①为石灰乳；氢氧化镁沉淀中加入盐酸，生成氯化镁溶液，然后再HCl分为中加热氯化镁溶液，得到无水氯化镁，最后电解熔融氯化镁得到镁单质，据此分析；
【详解】A．氢氧化镁为难溶物，氢氧化钙为微溶物，氢氧化钙可以由煅烧贝壳制得，来源丰富，因此试剂①为石灰乳；故A说法正确；
B．海水中加入石灰乳，发生Mg2++Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+，属于复分解反应，Mg(OH)2溶解反应Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O，属于复分解反应，电解熔融氯化镁，发生MgCl2Mg+Cl2↑，属于分解反应，故B说法正确；
C．氢氧化镁为二元碱，氯化镁为盐，因此试剂②为盐酸，故C说法正确；
D．电解氯化镁溶液，根据电解原理，其方程式为Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2+Cl2↑+H2↑，故D说法错误；
答案为D。
10．D
【分析】由图可知放电时，M电极上→VO2+、发生得电子的还原反应，N电极上V2+→V3+、发生失电子的氧化反应，则M电极为正极，N是负极，正极反应式为+2H++e-=VO2++H2O，负极反应式为V2+-e-=V3+，电子由负极经过负载流向正极；充电时原电池的正负极与电源正负极相接，分别为阳极、阴极，阴阳极反应与原电池负正极反应相反，据此分析解答。
【详解】A．充电时原电池的正负极与电源正负极相接，分别为阳极、阴极，充电时极应与电源的正极相连，A错误；
B．充电时的总反应为：，B错误；
C．根据电极反应式，每转移，有通过交换膜移向极区，C错误；
D．放电时，正极反应式为：，D正确；
故选：D。
11．B
【详解】A．由电解池内的移动方向可判断M电极为阴极，N电极为阳极，气体X为氧气，气体Y为氢气，A正确；
B．工作过程中有水生成，对燃料电池内溶液起到稀释作用，溶液的pH会降低，B错误；
C．每消耗1 mol ，会转移4 mol ，会有4 mol 由M电极区移向N电极区，C正确；
D．M电极上的电极反应式为，D正确；
故选B。
12．D
【详解】A．电解方法制备金属钴，则Co电极为阴极，与电源的负极相连，故A错误；
B．电解过程中，石墨为阳极，溶液中的氢氧根失去电子，氢离子向Ⅱ室移动，因此Ⅱ室溶液的pH减小，故B错误；
C．移除阳离子交换膜后，石墨电极上氯离子失去电子变为氯气，因此发生的反应改变，故C错误；
D．外电路每通过1mol电子，Ⅲ室中有0.5mol Co2+变为Co单质，有1mol Cl－移向Ⅱ室，则溶液质量理论上减少1mol×35.5g mol 1+0.5mol×59g mol 1=65g，故D正确。
综上所述，答案为D。
13．D
【详解】A．合金的硬度比各组分都大，则青铜的硬度比纯铜大，故A正确；
B．青铜器露置于空气中，在潮湿的条件下铜会与杂质形成原电池，发生电化学腐蚀生成碱式碳酸铜，故B正确；
C．铜的金属性弱于铁，稳定性强于铁，所以“青铜器时期”早于“铁器时期”，故C正确；
D．电解精炼提纯铜时，粗铜作精炼池的阳极、纯铜作阴极，故D错误；
故选D。
14．D
【详解】A．二氧化碳、氯化氢都会和碳酸钠反应，A不符合题意；
B．碳酸氢铵受热分解为氨气、二氧化碳、水，温度降低，三者会反应生成碳酸氢铵，且混合气体通过无水氯化钙时候只有水蒸气被吸收，B不符合题意；
C．图③用石墨作电极电解饱和食盐水，应该下侧电极为阳极氯离子发生氧化反应生成氯气，生成氯气向上运动与上侧阴极生成的氢氧根离子生产大量NaClO，图示不符合题意，C不符合题意；
D．图④中生成气体被注射器收集，可以测量生成氢气的体积，恒压分液漏斗的使用可以减少读数误差，D符合题意；
故选D。
15．CD
【分析】由图可知，a极乙酸生成二氧化碳和氢离子，发生氧化反应为负极，反应为；b极转化为，发生还原反应，为正极，反应为；
【详解】A．电池工作过程中，电子由负极流向正极，由a极流向极，故A正确；
B．b极发生还原反应，电极式正确，故B正确；
C．电池工作过程中a极区生成氢离子，溶液的减小，故C错误；
D．每生成标况下，二氧化碳的物质的量为1.5mol，转移电子6mol，根据电子守恒可知，处理，但是选项中未标明温度压强，气体的物质的量不确定为1.5mol，故D错误；
故选CD。
16．(1) 气密性 橡胶塞底部 橡胶塞底部标记 液柱 导线
(2) 两个石墨棒上都有气泡产生，U形管内液面下降，玻璃管液面上升 时钟指针又开始走动
(3) H2 负 O2 正
【详解】（1）①将石墨棒和玻璃导管插入橡胶塞中，将橡胶塞塞入U形管管口中，检查气密性，标记橡胶塞底部到达的位置；②取出橡胶塞，往U形管中注入稀硫酸，以接近橡胶塞底部标记的位置为宜；③塞紧橡胶塞，接通学生电源，当一端玻璃管内的液柱接近溢出时，切断学生电源；④取出时钟内的干电池，将导线与时钟的正、负极相连，观察时钟指针；
（2）电解稀硫酸相当于电解水，两个电极上都有气体产生，U形管内液面下降，玻璃管液面上升，连接时钟，时钟指针又开始走动；
（3）电解总反应方程式为，阴极产生的是H2，由于H2的物质的量是O2的两倍，因此玻璃管内液柱先接近溢出的电极产生的气体是H2，该电极为燃料电池的负极，另外一个电极产生的是O2，该电解为燃料电池的正极。
17．(1)2.02eV
(2)1∶2
(3)
(4)或
【详解】（1）活化能越大，反应速率越慢，慢反应决定总反应速率，该历程中决定总反应速率快慢所对应的活化能（最大能垒）是（1.86+0.16）eV=2.02eV；
（2）由图可知，该反应的化学反应方程：SO2+2H2=S+2H2O，所以和体积比为1∶2；
（3）由图可知，电解时阴极A上得电子生成，故方程式为：，吸收池的方程式：；
（4）向中加入铁粉后生成利，N的化合价降低，铁的化合价升高，根据电子守恒，反应离子方程式为：或
18．(1)
(2) 0.03 75%
(3) 提高能量转化率
(4) 粗铜 、
【分析】该装置中，铁能和硫酸铜发生自发的氧化还原反应，则装置Ⅰ为原电池，铁为负极，铜为正极，装置Ⅱ为电解池，则和铜相连的X为阳极，和Fe相连的Y为阴极。
【详解】（1）装置Ⅰ中Fe电极是负极，发生反应的电极反应式为。
（2）当反应一段时间后，经测量发现，Fe电极质量减少0.80 g，纯铜电极质量增重0.96 g，由于硫酸铜和铁直接接触，铁失去的部分电子直接被溶液中的铜离子在铁上得到，即直接发生了置换反应Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，所以实际经过电流表的电子的物质的量只能用铜电极质量增加计算，0.96gCu的物质的量为0.96g÷64g/mol=0.015mol，则实际经过电流表的电子的物质的量为0.015mol×2=0.03mol。若没有铁和硫酸铜直接发生的反应，则铁电极质量应减少，即Fe和硫酸铜直接发生置换反应导致质量增加0.04g。根据反应方程式，若1mol铁参加反应，则质量增加8g，若反应后铁质量增加0.04g，则有0.005mol铁参加了直接的置换反应，所以铁共失去(0.005mol+0.015mol)×2=0.04mol电子，装置Ⅰ的能量转化率为。
（3）图2中用阴离子交换膜隔开正负两极，可以避免铁和硫酸铜直接接触。铁为负极，失去电子转化为Fe2+，则溶液Z可以为FeSO4溶液。阴离子交换膜可以避免铁和硫酸铜直接发生置换反应，从而能提高能量转化率，且可以获得持续稳定的电流。
（4）精炼粗铜时，粗铜为阳极，则装置Ⅱ中X电极材料的名称为粗铜。Y电极是阴极，电极反应式为；粗铜中含有的铁和锌比铜活泼，电解过程中都会失去电子转化为、，所以电解一段时间后，装置Ⅱ溶液中阳离子除了Cu2+外，还有、。
19．(1) 正 出现红色
(2) 出现蓝色 铁钉作负极，发生氧化反应得到，与反应生成蓝色沉淀 出现红色
(3)锌皮和铁钉接触不够紧密
【分析】形成原电池时，需要有两个活动性不同的电极。Zn与Fe可在电解质中形成原电池，Zn、Fe与Cu也能在电解质溶液中分别形成原电池。图1中，Fe、Zn、水膜可形成原电池，Zn发生吸氧腐蚀；图2中，由于Zn与Fe未接触，所以Fe、Cu、水膜可形成原电池，发生吸氧腐蚀。
【详解】（1）图1中，由于Zn的金属活动性大于Fe，所以Zn作负极，裸露的铁钉作正极，该电极上，O2得电子产物与水作用生成OH-，电极反应式为，生成的OH-使酚酞变红色，则其附近可观察到的颜色变化为出现红色。
（2）图2中，由于铁钉与锌未接触，所以铁钉作负极，铜作正极，裸露的铁钉发生反应：Fe-2e-=Fe2+，Fe2+与作用生成蓝色沉淀，看到的颜色变化为出现蓝色，出现该颜色的原因：铁钉作负极，发生氧化反应得到，与反应生成蓝色沉淀；在铜丝上，，则靠近铜丝一端可观察到的颜色变化为出现红色。
（3）另一个同学也进行了上述实验操作，在图1装置中没有看到上述实验现象，则表明锌皮、铁钉、水膜没有形成原电池，其原因可能是：锌皮和铁钉接触不够紧密。
【点睛】形成原电池时，必须形成闭合回路
