2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1第四章化学反应与能量 综合练习2
一、单选题
1．下列指定反应的离子方程式错误的是
A．电解饱和食盐水：
B．用碳酸钠溶液处理锅炉水垢：
C．制备胶体：(胶体)
D．铅酸蓄电池放电时的正极反应：
2．催化剂作用下电解还原以制备高附加值化学品是实现碳中和的有效方法之一，将转化为的原理如图所示。下列说法正确的是
已知：法拉第常数为，法拉第常数与电子物质的量的乘积等于电量。
A．电极b应该连接电源的正极
B．电解一段时间后，阳极区电解质溶液的浓度保持不变
C．电极a上生成时，理论上可还原(标准状况下)
D．若电解效率为，则处理(标准状况下)需要的电量
3．基于水煤气转化反应，通过电化学装置制备纯氢的原理示意如下。下列说法不正确的是
A．电解质溶液可以是KOH溶液
B．阴极电极反应为：
C．使用阴离子交换膜能减缓单位时间内乙室中c(OH-)的降低
D．该装置中氧化反应和还原反应分别在两极进行，利于制得高纯度氢气
4．高铁电池的总反应为：。如图是高铁电池的模拟实验装置，下列说法不正确的是
A．该电池放电时正极的电极反应式为
B．被氧化，转移3mol电子
C．放电过程中负极附近溶液的pH减小
D．盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向右移动
5．某同学设置了如图所示装置(电解质溶液均过量)，下列说法正确的是
A．a极的电极反应为
B．N试管收集到黄绿色的气体
C．电路中每转移2电子，理论上乙池阴极区生成2
D．甲池b极消耗的气体与乙池阴极产生的气体的体积比为2∶1
6．关于下列各装置图的叙述正确的是
A．图①装置实现铜的电解精炼，a极为精铜，离子导体为硫酸酸化溶液
B．图②装置中电子由电极流向电极，盐桥中的移向溶液
C．图③装置中钢闸门应与外接电源的正极相连获得保护
D．图④两个装置中电流计指针偏转方向相同，正极上均产生氢气
7．下列事实中，主要是吸氧腐蚀引起的是
A．煤气灶炉头生锈 B．装浓硝酸的铁桶内部变黑
C．纯银手链长时间佩戴后变黑 D．炒完菜的铸铁锅长时间用水浸泡导致生锈
8．某化学学习小组利用氯化钠溶液润湿的pH试纸和石墨电极完成如图实验：
下列说法错误的是
A．a处试纸变蓝色
B．b处只发生反应2Cl--2e-=Cl2↑
C．d处发生的反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
D．c极为阳极
9．NA代表阿伏加德罗常数的值。下图电路中，电极6增重0.64g时，下列叙述不正确的是
A．电极2上析出的气体在标况下的体积为224mL
B．电极3上产生的气体产物中含有的共用电子对数目为0.02NA
C．忽略离子的扩散，盐桥中进入左侧AgNO3溶液中数目为0.02NA
D．为使装Na2SO4溶液的电解池恢复到电解前状态，需加入H2O的质量为0.18g
10．贮备电池主要用于应急救援和武器系统。Mg－AgCl电池是一种可被海水激活的贮备电池，电池总反应为Mg+2AgCl=MgCl2+2Ag。下列叙述正确的是
A．放电时电子由Mg经海水移动到AgCl
B．若将镁换成锌，该装置将不能构成海水原电池
C．负极会发生副反应：Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑
D．正极反应为Ag＋＋e－=Ag
11．隔膜电解法制备 K2FeO4的工作原理如下图所示。下列说法正确的是
A．隔膜为阴离子交换膜
B．该方法中KOH可以循环使用，但需另外补充
C．Fe电极上的反应为：Fe - 6e- 4H2O = FeO 8H+
D．电路中每转移0.2mol e-，Pt 电极上理论上产生 2.24L气体
12．微生物燃料电池可用于净化含铬废水，其工作原理如图所示，该电池工作时，下列说法不正确的是
A．M极是电池的负极
B．在电极上发生氧化反应
C．N电极附近溶液的pH增大
D．若参加反应，则有从交换膜右侧向左侧迁移
二、填空题
13．由锌片、铜片和200 mL稀H2SO4组成的原电池如下图所示：
(1)原电池的负极反应式为 ，正极反应式为 。
(2)一段时间后，当在铜片上放出1.68 L(标准状况)气体时，H2SO4恰好消耗一半，则产生这些气体的同时，共消耗 g锌，有 mol电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是 。
(3)在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为 2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，该电池正极发生的反应的电极反应式为 。
14．电化学原理在工农业生产中有重要应用。已知N2H4是一种重要的清洁高能燃料，产物无污染。根据如图所示装置回答下列问题(C1~C6均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变)
(1)甲装置C2电极为 极，C1电极上的电极反应为
(2)装置中Ag电极上的电极反应为 ，若乙装置中溶液体积为400mL，开始时溶液pH为6，当电极上通过0.04mol电子时溶液pH约为 。
(3)丙装置用于处理含高浓度硫酸钠的废水，同时获得硫酸、烧碱及氢气，膜X为 (填“阳离子”“阴离子”或“质子”)交换膜，当电极上通过0.04mol电子时，中间硫酸钠废水的质量改变 g(假定水分子不能通过膜X和膜Y)。
(4)电解一段时间后，丁装置中能观察到的现象是 ，丁装置中电解反应的总化学方程式为 。
15．新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入和，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组以甲烷燃料电池(装置甲)为电源，模拟氯碱工业生产原理，装置如图所示。
请回答以下问题：(1)B、D的电极名称分别是 、 。
(2)C极可以选用的材料是___________(填标号)。
A．铁棒 B．银棒 C．石墨棒 D．铜棒
(3)该装置工作一段时间后，观察到C极和D极的不同现象是 。
(4)气体b应为 (填“”或“”)，A极发生的电极反应为 。
(5)装置甲、乙中的电解质溶液足量，当电路中通过0.4mol电子时，气体a、b的总物质的量与气体c、d的总物质的量之比为 。
(6)若以装置甲为电源，要在铁器上镀铜，则铁器应连接 (填“A”或“B”)极。
16．党的二十大报告提出，加强基础研究，突出原创，鼓励自由探索。一氧化氮-空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能，实现了制硝酸、发电环保三位一体的结合。如图所示，某同学设计用该电池探究将雾霾中的SO2、NO转化为(NH4)2SO4的原理和粗铜的精炼原理。
(1)燃料电池放电过程中负极的电极反应式 。
(2)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，CuSO4溶液的浓度将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)乙装置中物质A是 (填化学式)；阴极的电极反应式是 。
(4)若在标准状况下，甲装置有11.2LO2参加反应，则乙装置中转化SO2和NO的物质的量共有 mol；丙装置中阴极析出铜的质量为 g。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
2．D
3．B
4．B
5．C
6．D
7．D
8．B
9．B
10．C
11．B
12．D
13．(1) Zn－2e－=Zn2＋ 2H＋＋2e－=H2↑
(2) 4.875 0.15 0.75 mol·L－1
(3)2+6e—+5H2O=Fe2O3+10OH－
14．(1) 正 N2H4－4e－+4OH－ = N2+4H2O
(2) Ag++e－ = Ag 1
(3) 阴离子 2.84
(4) Fe电极逐渐溶解，C6电极上有气泡产生，溶液中出现红褐色沉淀 Fe+2H2OFe(OH)2↓+H2↑
15．(1) 正极 阴极
(2)C
(3)C极产生的气体为黄绿色，D极产生的气体为无色；C极附近溶液不变色，D极附近溶液变红
(4)
(5)3∶8
(6)A
16．(1)
(2)减小
(3) H2SO4
(4) 1.4 64
参考答案：
1．C
【分析】
【详解】A．电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，该离子方程式正确，A正确；
B．锅炉水垢主要是难溶于水和酸的硫酸钙，用碳酸钠溶液将其转化为更难溶的碳酸钙，该离子方程式正确，B正确；
C．将饱和氯化铁溶液滴入沸水中制备氢氧化铁胶体，离子方程式中水分子要保留化学式，C错误；
D．铅蓄电池的正极是二氧化铅放电生成硫酸铅和水，该离子方程式正确，D正确；
故选C。
2．D
【分析】根据图中信息可知，电极a上生成，发生氧化反应，为阳极，电极b上生成甲烷，由二氧化碳得电子产生，发生还原反应，为阴极；
【详解】A．由图可知，电极a上生成，发生氧化反应，为阳极，则电极a连接电源的正极，选项A错误；
B．电解一段时间后，，阳极产生的通过质子交换膜进入阴极，同时阳极消耗水，则阳极区电解质溶液的浓度增大，选项B错误；
C．根据得失电子守恒可得关系式，若生成，则可还原，其体积在标准状况下为，选项C错误；
D．由电极反应式可知，标准状况下二氧化碳反应时转移电子，则需要的电量为，选项D正确；
答案选D。
3．B
【详解】A．阳极失去电子变成，但阳极出来的是 所以乙池里电解质溶液应为碱性，可以是KOH溶液，A正确；
B．阳极电极反应为：，阴极的电极反应式为：，B错误；
C．阴极的电极反应式为： 若为阴离子交换膜，从甲池向乙池迁移，因此能减缓单位时间内乙室中c(OH-)的降低，C正确；
D．在阴极生成，在阳极产生且在乙池被吸收变成，因此利于制得高纯度氢气，D正确；
故选B。
4．B
【详解】A．由高铁电池的总反应为：可知，正极区得到电子生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，A正确；
B．高铁电池的总反应为：可知，极区得到电子生成，被还原，B错误；
C．由高铁电池的总反应为：可知，Zn在负极上失去电子，则负极反应为Zn 2e +2OH =Zn(OH)2，反应过程中OH-浓度减小，pH减小，C正确；
D．由高铁电池的总反应为：可知，正极区得到电子生成，Zn在负极上失去电子，盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向负极移动，D正确；
故选B。
5．C
【分析】甲为燃料电池中，通入O2的b极为正极，电极方程式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，通入CH3OH的a极为负极，电极方程式为：，乙为电解池，M为阳极，电极方程式为：2Cl--2e-=Cl2，N极为阴极，电极方程式为：4H2O+4e-=2H2+4OH-，以此解答。
【详解】A．由分析可知，a极的电极反应为，A项错误；
B．由分析可知，N极为阴极，电极方程式为：4H2O+4e-=2H2+4OH-，N试管收集的是阴极产生的，B项错误；
C．N极为阴极，电极方程式为：4H2O+4e-=2H2+4OH-，电路中每转移2电子，理论上乙池阴极区生成2，C项正确；
D．未注明温度、压强，且相同条件下甲池b极消耗的气体与乙池阴极产生的气体的体积比为1∶2，D项错误；
故选C。
6．D
【详解】A．根据电流判断a为阴极，因此a为精铜，离子导体为溶液，故A错误；
B．做负极做正极，电子由负极流向正极，在电解质溶液中阳离子向正极移动，故B错误；
C．要保护钢闸门，应与电源的负极相连，故C错误；
D．两个装置中左边都是负极，右边都是正极因此电流计指针偏转方向相同，正极都是氢离子的电子，因此都产生氢气，故D正确；
故选D。
7．D
【详解】A．燃气灶使用中会受到空气中的氧气的侵蚀，长时间使用后可能导致燃气灶表面生锈，主要是因为化学腐蚀，A项不符合题意；
B．装浓硝酸的铁桶变黑是因为发生钝化，不是吸氧腐蚀引起的，B项不符合题意；
C．银单质化学性质较稳定，纯银不能形成原电池，C项不符合题意；
D．炒完菜的铸铁锅长时间存留盐液时出现锈斑，发生吸氧腐蚀，酸性条件下发生析氢腐蚀，故D符合题意；
故选D。
8．B
【分析】a、d为电解池的阴极，c、b为电解池的阳极，c电极Zn失电子生成锌离子，b电极上氯离子失电子生成氯气，据此分析解答。
【详解】A．a为电解池的阴极，发生电极反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-，a极附近溶液呈碱性，能使pH试纸变蓝，故A正确；
B．b电极上氯离子失电子生成氯气，若氯离子放电完毕也可能发生2H2O-4e-=O2↑+4H+，故B错误；
C．d作阴极，电极反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故C正确；
D．由上述分析可知c极为阳极，故D正确；
故选：B。
9．B
【分析】电极6增重，则表明电极6为阴极，b为负极，a为正极，从而得出1、3、5为阳极，2、4、6为阴极。电极6增重0.64g，发生反应Cu2++2e- =Cu，线路中通过电子的物质的量为=0.02mol。
【详解】A．电极2为阴极，发生反应2H2O+2e-=2OH-+H2↑，线路中通过电子0.02mol，则析出的H2的物质的量为0.01mol，在标况下的体积为224mL，A正确；
B．电极3为阳极，发生反应2H2O-4e-=O2↑+4H+，产生的气体产物为O2，物质的量为0.005mol，含有的共用电子对数目为0.01NA，B不正确；
C．AgNO3溶液中，电极5为阳极，发生反应Ag-e-=Ag+，线路中通过电子0.02mol时，生成Ag+0.02mol，忽略离子的扩散，盐桥中进入左侧AgNO3溶液中数目为0.02NA，C正确；
D．电解Na2SO4溶液的实质是电解水，H2O——2e-，线路中通过电子0.02mol时，电解水0.01mol，为使装Na2SO4溶液的电解池恢复到电解前状态，需加入H2O的质量为0.18g，D正确；
故选B。
10．C
【详解】A．电子只能在外电离移动，不会进入海水，A错误；
B．锌为活泼金属，若将镁换成锌，也可构成海水原电池，B错误；
C．镁是活泼金属，镁能与水反应，所以能发生副反应：Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑，C正确；
D．电池放电时，正极发生还原反应，AgCl是难溶物，电极反应式为，D错误；
故选C。
11．B
【分析】该装置为电解池，与直流电源正极相连的铁电极为阳极，碱性条件下，铁失去电子发生氧化反应生成高铁酸根离子，电极反应式为，铂电极为阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为，电解的总反应为，则电解时，钾离子通过阳离子交换膜从左池移向右池。
【详解】A．由分析可知，电解池中隔膜为阳离子交换膜，故A错误；
B．由分析可知，电解的总反应为，反应中消耗氢氧根离子，需要补充氢氧化钾，故B正确；
C．由分析可知，与直流电源正极相连的铁电极为阳极，碱性条件下，铁失去电子发生氧化反应生成高铁酸根离子，电极反应式为，故C错误；
D．没有标况，不确定生成的气体的体积，故D错误；
故选B。
12．D
【分析】由图可知，M电极为原电池的负极，微生物和水分子作用下甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH—6e—+H2O=CO2↑+6H+，电极N为正极，还原菌作用下氧气、重铬酸根离子酸性条件下在正极得到电子发生还原反应生成水、氢氧化铬，电极反应式为O2+4e—+4H+＝2H2O、Cr2O+6e—+8H+＝2Cr(OH)3+H2O，原电池工作时负极区氢离子通过阳离子交换膜进入正极区。
【详解】A．由分析可知，M电极为原电池的负极，故A正确；
B．由分析可知，M电极为原电池的负极，微生物和水分子作用下甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，故B正确；
C．由分析可知，电极N为正极，还原菌作用下氧气、重铬酸根离子酸性条件下在正极得到电子发生还原反应生成水、氢氧化铬，电极反应式为O2+4e—+4H+＝2H2O、Cr2O+6e—+8H+＝2Cr(OH)3+H2O，原电池工作时放电消耗氢离子，溶液中氢离子浓度减小，所以N电极附近溶液的pH增大，故C正确；
D．由分析可知，电极N为正极，还原菌作用下氧气、重铬酸根离子酸性条件下在正极得到电子发生还原反应生成水、氢氧化铬，电极反应式为O2+4e—+4H+＝2H2O、Cr2O+6e—+8H+＝2Cr(OH)3+H2O，则若有0.1mol重铬酸根离子参加反应，从交换膜右侧向左侧迁移的氢离子的物质的量大于0.8mol，故D错误；
故选D。
13．(1) Zn－2e－=Zn2＋ 2H＋＋2e－=H2↑
(2) 4.875 0.15 0.75 mol·L－1
(3)2+6e—+5H2O=Fe2O3+10OH－
【分析】由图可知，比铜金属性强的锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋，铜为正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。
【详解】（1）由分析可知，负极的电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋，正极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；
（2）由电极反应式可知，标准状况下铜片上放出1.68 L氢气时，反应转移电子和消耗氢离子的物质的量都为×2=0.15mol，则原硫酸的浓度为=0.75mol/L，由得失电子数目守恒可知，反应消耗锌的质量为×65g/mol=4.875g；
（3）由电池反应可知，高铁酸钾为原电池的正极，水分子作用下高铁酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氧化铁和氢氧根离子，电极反应式为2+6e—+5H2O=Fe2O3+10OH－。
14．(1) 正 N2H4－4e－+4OH－ = N2+4H2O
(2) Ag++e－ = Ag 1
(3) 阴离子 2.84
(4) Fe电极逐渐溶解，C6电极上有气泡产生，溶液中出现红褐色沉淀 Fe+2H2OFe(OH)2↓+H2↑
【分析】利用肼-氧气燃料电池给乙、丙、丁三个电解池供电。在燃料电池中，通入燃料肼的C1电极为负极，通入氧气的C2电极为正极，和原电池正极相连的为电解池的阳极，和负极相连的为电解池的阴极。
【详解】（1）甲为燃料电池，肼和氧气发生反应生成无污染物，即生成氮气和水，所以肼为负极，氧气为正极，负极上肼失去电子发生氧化反应生成氮气，电极反应式为：N2H4－4e－+4OH－ = N2+4H2O。
（2）和电池正极相连的电极C3、C4和铁为阳极，和电池负极相连的银、C5和C6为阴极，银电极上Ag+得到电子生成银：Ag++e－ = Ag；C1电极上发生的电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，当电极上通过0.04mol电子时，生成0.04molH+，电解后溶液中的H+的物质的量为0.04mol+0.4L×10-6mol/L≈0.04mol，溶液体积为400mL，则H+浓度为0.1mol/L，所以溶液的pH=1。
（3）丙装置中阳极C4的电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极C5的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，要获得硫酸、烧碱和氢气，则硫酸钠废水中的硫酸根离子通过膜X进入阳极室，所以膜X为阴离子交换膜；当电极上通过0.04mol电子时，根据电子守恒，通过膜X的硫酸根离子为0.02mol，通过膜Y的钠离子为0.04mol，所以中间硫酸钠废水的质量减轻0.02mol×142g/mol=2.84g。
（4）丁装置中铁为阳极，在阳极铁失去电子转化为Fe2+，阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH--，OH-和Fe2+生成Fe(OH)2，Fe(OH)2易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，电解一段时间后，丁装置中能观察到Fe电极逐渐溶解，C6电极上有气泡产生，溶液中出现红褐色沉淀，丁装置中电解反应的总化学方程式为：Fe+2H2OFe(OH)2↓+H2↑。
15．(1) 正极 阴极
(2)C
(3)C极产生的气体为黄绿色，D极产生的气体为无色；C极附近溶液不变色，D极附近溶液变红
(4)
(5)3∶8
(6)A
【分析】根据电子的流向可知A为负极，B为正极，则D为阴极，C为阳极，电解饱和食盐水时，D极产生氢气和氢氧化钠，D电极附近溶液变红，d为H2， C电极产生Cl2；
【详解】（1）据分析，B、D的电极名称分别是正极、阴极。
（2）C为阳极，应选择惰性电极，故应选石墨电极，其余选项为活性阳极，故答案为C；
（3）根据分析可知C电极产生Cl2，应该观察到C极产生的气体为黄绿色，D极产生氢气和氢氧化钠，D极产生的气体为无色；C极附近溶液不变色，D极附近溶液变红。
（4）B为正极，气体b应为，A极为负极，甲烷发生氧化反应，发生的电极反应为。
（5）电极上得失电子数守恒，存在关系式，当电路中通过0.4mol电子时，消耗O2 0.1mol，消耗CH4的物质的量0.05mol，理论上得到的Cl2的物质的量为0.2mol，产生H2的物质的量为0.2mol，则此时气体a、b的总物质的量与气体c、d的总物质的量之比为(0.1+0.05)：(0.2+0.2)=3:8。
（6）若以装置甲为电源，要在铁器上镀铜，则铁器为阴极、应连接负极即A极。
16．(1)
(2)减小
(3) H2SO4
(4) 1.4 64
【详解】（1）甲池为燃料电池，通入的一级为负极，发生电极反应为：；
（2）丙装置为电解精炼铜，如果粗铜中含有锌、银等杂质，在阳极上锌等活泼金属失去电子发生反应：，等，阴极上发生反应：，根据阳极失去的电子数和阴极得到的电子数相等，所以反应一段时间，CuSO4溶液中的浓度将减小；
（3）乙装置中通入的石墨电极接甲装置中的正极，为阳极，发生氧化反应：，所以A为H2SO4；通入的石墨电极为阴极，发生反应：；
（4）甲装置正极发生反应：，在标准状况下有11.2LO2参加反应，转移的电子数为：，根据得失电子守恒，乙装置中转化SO2物质的量为1mol，转化NO的物质的量为0.4mol，共有1.4mol；丙装置中阴极发生反应，析出铜的质量为64g。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
