第四章 化学反应与电能 单元检测卷（B卷）
（满分100分 考试时间：90分）
一、选择题：本题共15小题，每题4分，共60分。
1.下列关于实验现象的描述中不正确的是( )
A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B.用锌片作阳极，铁片作阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌
C.把铜片插入三氯化铁溶液中，铜片表面出现一层铁
D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出的速率增大
2.下列钢铁管道（管桩）或铁钉易被腐蚀的是( )
A B C D
A.A B.B C.C D.D
3.镍—镉电池是一种可充电的“干电池”，镍—镉电池的总反应为。镍—镉电池的负极材料是( )
A.Cd B. C. D.
4.全钒氧化还原液流电池是一种新型绿色的二次电池，其放电时的工作原理为。用铅蓄电池对其进行充电时，与铅电板相连的一极生成的物质是( )
A. B. C. D.
5.某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是( )
A.X一定为正极 B.铁片表面上一定有红色固体析出
C.若X为Cu，则电子由铜片流向铁片 D.若将X取出，则电流计指针不再偏转
6.计是一种采用原电池原理测量溶液的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的溶液，并插入电极)和另一电极插入待测溶液中组成电池，与电池的电动势存在关系：。下列说法正确的是( )
A.如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为)
B.玻璃膜内外浓度的差异不会引起电动势的变化
C.分别测定含已知的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的
D.计工作时，电能转化为化学能
7.有机电合成是用电化学的方法进行有机合成的技术。如图是在体系中，以石墨为电极电解2-丁酮制备中间体3-碘-2-丁酮的原理图。下列说法错误的是( )
A.石墨A为阳极
B.物质D是氢气
C.反应①的方程式为
D.整个过程的总反应为
8.时，利用如图装置进行实验，结果记录如下表所示：
实验 a电极 b电极 电解质溶液 现象
Ⅰ Cu Zn 稀 检流计指针向左偏转
Ⅱ Fe Al 稀 检流计指针向左偏转
Ⅲ Fe Al 浓 检流计指针先向左偏转后逐渐归零，a电极表面逐渐变黑，b电极表面逐渐变白
Ⅳ Fe Al 浓 检流计指针迅速向右偏转，a电极逐渐溶解，b电极表面逐渐变白
下列说法不正确的是( )
A.Ⅱ中Al为负极，其电极反应是
B.Ⅲ中的现象说明Fe和Al表面形成致密的氧化膜，阻止了电极反应的进行
C.Ⅳ中Fe为负极，发生了氧化反应
D.上述实验表明：相同条件下，Fe在浓中更稳定，Al在浓中更稳定
9.《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取的绿色方法，原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.X膜为阳离子交换膜
B.a极为正极，发生还原反应
C.该装置可实现化学能与电能间的完全转化
D.当外电路通过时，消耗
10.利用微生物燃料电池进行废水处理，可实现碳氮联合转化。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，其中M、N为厌氧微生物电极。下列有关叙述错误的是( )
A.N为正极
B.电池工作时，由M极移向N极
C.负极反应式为
D.在好氧微生物反应器中被氧化
11.沿海电厂采用海水为冷却水，但生物在排水管中的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极（如图所示），通入一定的电流。下列叙述正确的是( )
A.阴极生成 B.管道中生成可以氧化灭杀附着生物的NaClO
C.阳极生成阴极 D.阳极表面形成
12.缺乏氧气的深层潮湿土壤中存在的厌氧细菌会附着在钢管表面促进钢铁的腐蚀，这个过程称为厌氧腐蚀，一种理论认为厌氧细菌可促使与反应生成，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.厌氧腐蚀不属于电化学腐蚀厌氧细菌
B.与的反应可表示为
C.钢管发生厌氧腐蚀的产物主要含有
D.输送暖气的管道发生此类腐蚀的速率较快
13.用多孔石墨电极完成下列实验：
实验操作
现象 Ⅰ中a、b两极均产生气泡 Ⅱ中a极上析出红色固体 Ⅲ中a极上析出白色固体
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )
A.Ⅰ中b极的反应为
B.Ⅱ中析出红色固体：
C.Ⅲ中只可能发生反应
D.Ⅰ中a极上既发生了化学变化，也发生了物理变化
14.镁的单质及其化合物在电池制造、储氢及大气治理等方面用途非常广泛，一种新型镁—锂双离子二次电池的工作原理如图，下列关于该电池的说法正确的是( )
A.充电时，外加电源的正极与X相连
B.放电时，电子由Y经导线流向X
C.充电时，导线上每通过，左室中溶液增加
D.放电时，正极的电极反应式为
15.电池的总反应为，其装置示意图如图所示（锂离子导体膜只允许通过）。下列说法中正确的是( )
A.放电时，被还原
B.放电时，电路中每通过2mol电子，则有迁移至正极区
C.充电时，阳极上发生的电极反应为
D.充电时，导线上每通过1mol电子，左室溶液质量减轻12g
二、填空题：本题共5题，共40分。
16.（8分）技术在处理污染气体领域的应用广泛。
（1）用NaOH溶液吸收烟气中的，将所得的溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到，其原理如图1所示（电极材料为石墨）。
①图中a极要连接电源的__________（填“正”或“负”）极，C口流出的物质是_________。
②放电时的电极反应式为_________。
（2）工业上也可直接以含废气为原料，用电化学方法制取硫酸，装置如图2。
①写出负极反应式_________。
②写出正极反应式_________。
17.（8分）某课外小组分别用如图所示的装置对原电池和电解原理进行实验探究。
Ⅰ.用图1所示的装置进行第一组实验。
（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是___________（填字母）。
A.铝 B.石墨 C.银 D.铂
（2）M极的电极反应为__________。
（3）实验过程中，__________（选填“从左向右”“从右向左”或“不”）移动；滤纸上能观察到的现象有__________写出产生此现象的化学方程式：__________。
Ⅱ.用图2所示的装置进行第二组实验。
实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色，停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根离子（）在溶液中呈紫红色。
（4）电解过程中，X极区溶液的pH______（选填“增大”“减小”或“不变”）。
（5）电解过程中，Y极的电极反应为_____和，若在X极收集到672mL气体，在Y极收集到168mL气体（均已折算为标准状况下的气体体积），则Y极（铁电极）质量减小_____g。
18.（8分）人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。电池发挥着越来越重要的作用，如宇宙飞船、人造卫星、电脑、照相机等，都离不开各式各样的电池，但同时废弃的电池也会对环境造成污染。请根据题中提供的信息，回答下列问题。
（1）研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，在海水中电池反应可表示为。
①该电池的负极反应是____________________。
②在该电池中，不断移动到“水”电池的极____（选填“正”或“负”）。
③外电路每通过4mol电子时，生成的物质的量是____________________。
（2）中国科学院应用化学研究所在甲醇（，一种可燃物）燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃料电池的工作原理如图所示：
①该电池工作时，b口通入的物质为____________________。
②该电池负极的电极反应为____________________。
③工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成时，有________个电子转移。
（3）是银锌碱性电池的正极活性物质，当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液时，电池放电时正极的转化为Ag，负极的Zn转化为，写出该电池反应的方程式：____________________。
19.（8分）“氰化提金”产生的废水中含有一定量的，电解法处理含氰废水是常用方法之一，其原理如图所示。
（1）①电解时，阴极是_______（填“A”或“B”）。
②电解时，发生反应的电极反应式是_______。
③常温下，为了研究pH对除脐效率的影响，控制电流密度为，电解时间1h，测得除氰效率（%）随pH变化如图2所示。结合图中信息分析，当，除氰效率降低，原因是_______。
（2）按如图3所示装置进行电解，A、B、C、D均为铂电极，回答下列问题。
已知一：甲槽电解的是200mL一定浓度的NaCl与的混合溶液，理论上两极所得气体体积随时间变化的关系如图4所示（气体体积已换算成标准状况下的体积，电解前后溶液的体积变化忽略不计）。
①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为_______。
已知二：乙槽为溶液：
②当C极析出0.64g物质时，乙槽溶液中生成的的物质的量为_______mol。
③若通电一段时间后，向所得的乙槽溶液中加入才能恰好恢复到电解前的浓度，则电解过程中转移的电子数为_______（用含的式子表示）。
20.（8分）按要求填空。
（1）钢铁的电化学腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，可以采用电化学手段进行防腐。
①若图甲中钢铁处于酸性较强的环境中，则发生电化学腐蚀的正极反应式为__________________________。
②为了减缓水库钢闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案。其中连接在钢闸门上的固体材料R可以采用(填字母)_______。
A. B. C. D.石墨
（2）支撑海港码头基础的钢管桩，常采用图乙所示的方法进行防腐，其中高硅铸铁为 性辅助阳极。
①该保护方法叫做____________________（填“牺牲阳极法”或“外加电流法”)。
②下列有关叙述正确的是(填字母)_______。
a.钢管桩被迫成为阴极而受到保护，其表面的腐蚀电流接近于零
b.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
c.通电后，调整外加电压，外电路中的电子被强制从钢管桩流向高硅铸铁
d.石墨能导电且化学性质不活泼，可用石墨代替高硅铸铁作辅助阳极
答案以及解析
1.答案：C
解析：把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，形成铁铜原电池，正极是金属铜，该电极上溶液中的氢离子得到电子产生氢气，A项正确；用锌片作阳极，铁片作阴极，电解氯化锌溶液，这是一个电镀池，镀层金属锌作阳极，待镀件铁作阴极，镀层金属盐溶液作电解质溶液，阳极反应为，阴极反应为，B项正确；把铜片插入三氯化铁溶液中，铜与三氯化铁反应生成氯化铜和氯化亚铁，铜的金属活动性不及铁，铜不能置换出铁，C项错误；把锌片放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，锌置换出铜，所以形成了锌铜原电池，原电池反应可以增大反应速率，D项正确。
2.答案：D
解析：图A中构成了电解池，钢制管桩作阴极被保护，故不易被腐蚀，A项错误；图B中镁和铁制输水管构成了原电池，而镁作负极被腐蚀，输水管作正极被保护，故不易被腐蚀，B项错误；图C中铁管道和锌构成了原电池，锌作负极被腐蚀，铁管道作正极被保护，C项错误。
3.答案：A
解析：Cd在反应中化合价升高，发生氧化反应，作负极材料，A项正确。
4.答案：B
解析：铅蓄电池放电时，铅电极为负极，与负极相连的一极为阴极，充电时阴极发生还原反应：，B项正确。
5.答案：D
解析：若X比Fe活泼，则X充当负极，A项错误；若X为C，则铁片会溶解，铁片上无铜析出，B项错误；若X为Cu，则Cu作正极，电子由铁片流向铜片，C项错误；若将X取出，则Fe与溶液直接反应，导线中无电流，D项正确。
6.答案：C
解析：电势低的电极为负极，负极失去电子而不是得到电子，电极反应式为，A错误；与浓度有关，根据可知，玻璃膜内外的浓度差异会造成改变，引起电动势的变化，B错误；通过测定含已知的标准溶液的电池的可以得出题给公式中常数的值，然后测定含未知溶液的电池的就可以计算出未知溶液的，C正确；因为计利用的是原电池原理，故其工作时是化学能转化为电能，D错误。
7.答案：D
解析：图中石墨A中，碘元素的化合价升高，发生氧化反应，A为阳极；石墨B中，其中元素化合价不变，而B为阴极，则H元素化合价应该降低，则D为；由分析可知，选项A、B正确；由图可知反应①的方程式为，C正确；由图可知，参加反应的为、2-丁酮（），化学方程式为，D错误。
8.答案：D
解析：根据Ⅱ的现象，检流计指针向左偏转，说明Ⅱ中铝为负极，铝与稀硫酸反应生成氢气，其电极反应是，故A正确；而中检流计指针先向左偏转，后逐渐归零，说明Fe和Al表面形成致密的氧化膜，阻止了电极反应的进行，故B正确；Ⅰ中检流计指针迅速向右偏转，说明Fe为负极，逐渐溶解，发生了氧化反应，故C正确；上述实验表明：相同条件下，Al在浓中更稳定，Fe在浓中更稳定，故D错误。
9.答案：A
解析：a极生成的需要穿过X膜进入电解质中与结合，X膜是阳离子交换膜，A正确；在该原电池中，a极通入氢气，发生氧化反应，是原电池的负极，B错误；原电池不可能实现化学能与电能间的完全转化，还有一部分化学能会转化为其他形式的能量，如内能，C错误；当外电路通过时，根据b极的电极反应式可知需要消耗，但本题中未指明是否处于标准状况，不能确定的体积一定为，D错误。
10.答案：C
解析：负极失电子，由图可知，M为负极，N为正极，使用质子交换膜，在负极反应生成二氧化碳，其电极反应式为，A项正确，C项错误；原电池工作时，阳离子由负极移向正极，所以由M极移向N极，B项正确；由图可知，好氧微生物反应器中发生的反应为被氧化，D项正确。
11.答案：B
解析：海水中阳极区的会优先失去电子生成，A项错误；该装置的原理为电解池，阳极区生成的与阴极区生成的在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B项正确；阴极区生成，C项错误；阴极的电极反应式为，生成的会使海水中的沉淀积垢，D项错误。
12.答案：B
解析：钢管中含有碳元素，铁、C与潮湿的土壤中形成原电池，则厌氧腐蚀属于电化学腐蚀，A项错误；与在厌氧细菌的催化作用下反应生成和，离子方程式为，B项正确；钢管腐蚀过程中，负极铁失去电子生成，与正极周围的结合生成，C项错误；厌氧细菌在高温下变性，失去活性，不能催化此类反应，D项错误。
13.答案：C
解析：Ⅰ中b极连接电源的正极，所以b极是阳极，发生氧化反应，故电极反应为，A正确；II中产生了铜单质，是由于多孔电极中吸附了氢气，氢气置换出了铜：，B正确；Ⅰ中产生的银也有可能是氢气置换出了银：，C错误；Ⅰ中a极是电解池的阴极，产生氢气是化学变化，多孔电极吸附氢气是物理变化，D正确。
14.答案：D
解析：充电时，外加电源的正极与Y相连，A项错误；放电时，为原电池，Mg失电子，作负极，电子由X经导线流向Y，B项错误；充电时，左室得电子发生还原反应，为维持溶液中电荷守恒，导线上每通过，右室将有移向左室，C项错误；放电时，右边为正极，得电子发生还原反应，反应式为，D项正确。
15.答案：C
解析：放电时该装置为原电池，由电池的总反应可知，Mg元素的化合价升高，被氧化，Mg作负极，其电极反应为，则被还原，作原电池正极，其电极反应为，A项错误；电池中间是锂离子导体膜，所以不能通过，B项错误；充电时，阳极上的电极反应与放电时正极上的电极反应互逆，即阳极上发生的电极反应为，C项正确；充电时，左室阴极发生反应，导线上每通过1mol电子，左室有反应生成镁单质，同时右室会有移向左室，则左室溶液质量减轻，D项错误。
16.（8分）答案：（1）①负（1分）；硫酸（或）（1分）
②（2分）
（2）①（2分）
②（2分）
解析：（1）依据电解质溶液中阴阳离子的移动方向判断电极，阳离子移向阴极，a为阴极，b为阳极，在阳极失去电子变成，可能伴有氢氧根离子放电生成氧气，所以C口流出的物质是，阴极区放电离子为氢离子生成氢气；
①由上述分析可知，a接电源负极；C口流出的物质是；
②发生氧化反应，放电的电极反应式为。
（2）①A电极上转化为，S元素化合价升高，失去电子，为负极，电极反应式为；
②B电极上得电子，为正极，电极反应式为。
17.（8分）答案：（1）A（1分）
（2）（1分）
（3）从右向左（1分）；滤纸上有红褐色斑点产生（1分）；（1分）
（4）增大（1分）
（5）（1分）；0.28（1分）
解析：（1）在保证电极反应不变的情况下，锌仍然作负极，则正极材料必须是不如锌活泼的金属或能导电的非金属，铝是比锌活泼的金属，所以不能代替铜。
（2）M电极连接原电池的正极，所以M电极是电解池的阳极，阳极材料是活性电极，铁失去电子发生氧化反应，其电极反应为。
（3）原电池放电时，阴离子向负极移动，所以从右向左移动，电解池中，阴极上得到电子生成，阳极上Fe失去电子生成，与反应生成，被氧气氧化生成，所以滤纸上有红褐色斑点产生，反应的化学方程式为。
（4）解过程中，阴极上放电生成，则阴极区溶液中的浓度增大，溶液的pH增大。
（5）X极上析出的是极上析出的是，且Y极Fe失去电子生成进入溶液，电极反应为和，设铁质量减小，由转移电子数相等可得，解得。
18.（8分）答案：（1）①（1分）
②正（1分）
③2mol（1分）
（2）①（1分）
②（2分）
③1.2（1分）
（3）（1分）
解析：（1）①由电池反应中元素化合价的变化可知，Ag失去电子，被氧化，所以Ag作负极，该电池的负极反应是。
②根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原侧，在该电池中，不断移动到“水”电池的正极。③由电池反应可知，每转移2mol电子，会生成1mol，则外电路每通过4mol电子时，生成的物质的量是2mol。
（2）①由示意图可知，溶液中的向右移动，则右边的电极为正极，左边的电极为负极。该电池工作时，b口通入的物质为燃料。
②该电池的负极是通入甲醇的电极，负极的电极反应是。
③6.4g甲醇的物质的量是，每1mol甲醇参与反应，转移6mol电子，0.2mol甲醇参与反应生成时，会转移电子。
（3）是银锌碱性电池的正极活性物质，当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液时，电池放电时正极的转化为Ag，电极反应是，负极的Zn转化为，电极反应是，则该电池反应的方程式是。
19.（8分）答案：（1）（1）A（1分）
（2）（2分）
（3）在电流密度、电解时间一定条件下，，参与放电，放电减少，导致除氰效率降低（2分）
（2）①0.1（1分）
②0.01（1分）
③（1分）
解析：（1）①根据图示可知，B极上失去电子生成，和发生氧化反应，B极为阳极，A极为阴极；②电解时，失去电子发生氧化反应，电极反应式是；③当时溶液的碱性强，失去电子参与放电，放电减少，导致除氧效率降低。（2）①阳极上离子放电顺序为>，阴极上离子放电顺序为，开始阶段阴极上析出Cu，阳极上产生，则题图4中曲线Ⅰ代表阴极产生气体体积的变化，曲线II代表阳极产生气体体积的变化。阳极上发生的反应依次为，由曲线Ⅱ可知，放电完全时生成标准状况下，根据Cl原子守恒可知，溶液中；
②电解溶液时，在阴极放电，水电离的在阳极放电，电解反应的离子方程式为；C极为阴极，电极反应式为，析出0.64gCu（即0.01mol）时，生成的物质的量也为0.01mol；
③加入相当于加入0.2molCuO和，则电解过程中转移电子的物质的量为，即个电子。
20.（8分）答案：（1）① （2分）②（2分）
（2）①外加电流法 （2分） ②（2分）
解析：（1）②为了减缓水库钢闸门被腐蚀的速率，在构成的原电池中，钢闸门应该为正极，则连接在钢闸门上的固体材料R为负极，R的活泼性要比强，且不能与水发生反应，由金属活动性顺序知，符合要求，故选C。
（2）②高硅铸铁为惰性辅助阳极，不能作损耗阳极材料，只能起到传递电流作用，可用石墨代替，b错误；通电后，调整外加电压，外电路中的电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，c错误。故选ad。
