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章末测评验收卷(四)
(满分：100分)
一、选择题(本题共15小题，每小题4分，共60分。每小题只有一个选项符合题意)
1.“乌铜走银”是我国非物质文化遗产之一。匠人以铜为胎，将氧化变黑的银丝(Ag2S)嵌入铜器表面已錾刻好的花纹内，然后用汗湿的手边捂边揉搓铜器，使铜胎变得乌黑，银丝变得光亮，呈现出黑白分明的装饰效果。下列叙述正确的是(　　)
A.揉搓工序中电子从铜器经汗液流向银丝
B.铜作为原电池的负极发生了吸氧腐蚀
C.铜和银均不活泼，在任何条件下都不能形成原电池
D.用铁丝代替银丝，铜器不会变黑
答案　D
解析　部分氧化的银丝镶嵌于铜器表面，艺人用手边捂边揉搓铜器，铜表面逐渐变黑，银丝变得银光闪闪，构成原电池的反应，银丝发生还原反应，氧化银转化为单质银，揉搓工序中电子从铜器经接触部分相当于原电池的导线流向银丝，不能进入溶液，A错误； 铜作为原电池的负极发生了氧化而腐蚀，B错误；在金属活动顺序表中，金属位置越靠前，越容易失去电子，铜排在银的前面，铜的金属活动性大于银，在一定条件下能形成原电池，C错误；用铁丝代替银丝，铁的活泼性强于铜，构成原电池的反应，铁为负极发生氧化反应，铜得到保护，因此铜不会变黑，D正确。
2.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑，腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.腐蚀过程中，负极是Fe，发生电极反应：Fe－3e－===Fe3＋
B.Fe失去电子经电解质溶液转移给C
C.多孔铁锈的主要成分是Fe(OH)3
D.C是正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
答案　D
解析　腐蚀过程中，负极是Fe，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，A项错误；原电池中电子沿外导线从负极流向正极，不能通过电解质溶液，电解质溶液中是离子的定向移动形成闭合回路，B项错误；多孔铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O，C项错误；C是正极，正极电极反应是溶液中氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项正确。
3.某氢氧燃料电池工作如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.此电池反应为自发的氧化还原反应
B.电极b表面反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C.电池工作过程中K＋向负极迁移
D.氢氧燃料电池将化学能转化为电能的转化率高于火力发电，提高了能源利用率
答案　C
解析　此电池为原电池原理，反应为自发的氧化还原反应，A正确；电极b为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B正确；原电池工作时，阴离子向负极移动，K＋移向正极，C错误；氢氧燃料电池将化学能转化为电能，能量损失少，转化率高于火力发电，提高了能源利用率，D正确。
4.下列说法不正确的是(　　)
A.在铁制品上镀银时，铁制品与电源正极相连
B.反应Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑可设计成电解池实现
C.镀层破损后，马口铁(镀锡的铁)比白铁(镀锌的铁)更易被腐蚀
D.钢铁电化学腐蚀分为吸氧和析氢腐蚀，主要区别在于水膜的酸性不同，引起的正极反应不同
答案　A
解析　电镀时，镀件作阴极，与电源的负极相连，A错误；Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑是氧化还原反应，但是不是自发的氧化还原反应，可设计成电解池实现，B正确；金属性是Zn>Fe>Sn，因此镀层破损后，马口铁中铁为负极被腐蚀，白铁中铁为正极被保护，则马口铁(镀锡的铁)比白铁(镀锌的铁)更易被腐蚀，C正确；极弱酸性或中性下发生吸氧腐蚀，酸性较强时发生析氢腐蚀，D正确。
5.(2024·南充阆中中学高二月考)有关下列装置的说法不正确的是(　　)
A.图1所示不能构成原电池
B.图2锌锰干电池属于一次电池，锌作负极
C.图3是“纸电池”，Zn片失去电子，发生氧化反应
D.图4电池Al电极反应式为Al－3e－＋3H2O===Al(OH)3＋3H＋
答案　D
解析　图1所示装置没有形成闭合回路，不能构成原电池，故A正确；锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被消耗，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，石墨棒作正极，B正确；Zn比Cu活泼，锌片做负极，Zn片失去电子，发生氧化反应，C正确；由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，铝和氢氧化钠反应易失去电子而作负极，镁作正极，其负极反应式为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－，D错误。
6.某小组进行电化学研究， 甲同学设计如图的原电池装置，乙同学利用甲设计的装置及提供的药品与材料，不能完成的实验是(　　)
A.在石墨电极上镀锌
B.设计一个新的原电池
C.使甲同学的正极变为负极
D.使锌电极受到保护
答案　A
解析　因为只有硫酸铜和硝酸银2种电解质溶液，并且铜离子和银离子的氧化性都比锌离子强，所以不可能在石墨电极上镀锌，A符合题意；可将铝、石墨和硝酸银组成一个新的原电池，B不符合题意；原电池中，锌做负极，铜作正极，若将锌换成石墨，电解质溶液换成硝酸银溶液时，即铜变成负极，C不符合题意；将原电池装置中的铜改为铝，锌与铝组合形成原电池，锌作正极被保护，D不符合题意。
7.某种锂离子二次电池的总反应为FePO4(s)＋Li(s)LiFePO4(s)，装置如图所示：
a极材料为金属锂和石墨的复合材料。下列说法错误的是(　　)
A.图中e－及Li＋移动方向说明该电池处于放电状态
B.该电池可选择含Li＋的水溶液作离子导体
C.充电时，a极连接外接电源的负极
D.充电时，b极电极反应为LiFePO4－e－===Li＋＋FePO4
答案　B
解析　锂为负极，电子由负极经导线流向正极，根据e－及Li＋移动方向，说明该电池处于放电状态，A正确；锂能与水反应，该电池不能选择含Li＋的水溶液作离子导体，故B错误；放电时，a为负极、b为正极，充电时，a作阴极，a极连接外接电源的负极，故C正确；充电时，b是阳极失电子发生氧化反应，b极电极反应为LiFePO4－e－===Li＋＋FePO4，D正确。
8.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－从乙电极流向甲电极，下列说法正确的是(　　)
A.放电时，甲电极上的反应为Bi－3e－＋3F－===BiF3
B.放电时，电子的流向：乙→电解质溶液→甲
C.充电时，导线上每通过1 mol e－，甲电极质量减少19 g
D.充电时，外加电源的正极与甲电极相连
答案　D
解析　放电时，甲电极为原电池的正极，氟化铋在正极得到电子发生还原反应生成铋和氟离子，电极反应式为BiF3＋3e－===Bi＋3F－，A错误；放电时，甲电极是正极、乙电极是负极，电子的流向为：乙→导线→甲，电解质溶液不能传递电子，B错误；甲电极是电解池的阳极，氟离子作用下铋在阳极失去电子发生氧化反应生成氟化铋，电极反应式为Bi－3e－＋3F－===BiF3，则导线上每通过1 mol电子，甲电极质量增加19 g，C错误；甲电极是与直流电源正极相连的电解池的阳极，D正确。
9.(2024·枣庄薛城区、滕州市高二期中)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是(　　)
A.甲室Cu电极为负极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为Cu2＋＋SO===CuSO4
D.NH3扩散到乙室将对电池电动势不产生影响
答案　A
解析　甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作，通入氨气的电极为原电池负极，电极反应Cu－2e－===Cu2＋，通入氨气发生反应Cu2＋＋4NH3??[Cu(NH3)4]2＋，右端为原电池正极，电极反应Cu2＋＋2e－===Cu，中间为阴离子交换膜。放电时，甲室的铜电极棒不断溶解，发生氧化反应：Cu－2e－===Cu2＋，所以放电时，甲室Cu电极为负极，A正确；在原电池内电路中阳离子向正极移动，如隔膜为阳离子交换膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入NH3要消耗Cu2＋，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，B错误；放电时，负极和正极的反应分别为Cu－2e－===Cu2＋、Cu2＋＋2e－===Cu，向甲室加入足量氨水后，发生反应Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，故电池总反应：Cu2＋＋4NH3??[Cu(NH3)4]2＋，C错误；NH3扩散到乙室，与乙室中的Cu2＋反应，降低了乙室中Cu2＋的浓度，将对电池电动势产生影响，D错误。
10.一种监测空气中甲醛含量的燃料电池传感器如图。下列说法正确的是(　　)
A.M极为电池的负极，发生还原反应
B.N极的电极反应式为HCHO－4e－＋2OH－===CO＋4H＋
C.传感器工作过程中，OH－移向M极
D.当电路中转移4×10－4 mol电子时，消耗3.2 mg O2
答案　D
解析　氧气得电子，M为正极，发生还原反应，A错误；N极是负极，发生失去电子的氧化反应，故电极反应为HCHO－4e－＋6OH－===CO＋4H2O，B错误；传感器工作时，OH－移向负极(N极)，C错误；传感器工作过程中，1 mol氧气转移4 mol电子，故当电路中转移4×10－4 mol电子时，消耗1×10－4 mol氧气，即3.2 mg O2，D正确。
11.我国科学家研究出一种可充电NaZn双离子电池体系(如图)。已知放电时是Zn到[Zn(OH)4]2－的变化。下列说法不正确的是(　　)
A.打开K2，闭合K1，此装置将化学能转化为电能
B.打开K2，闭合K1，正极发生还原反应
C.打开K1，闭合K2，a为电源负极
D.打开K1，闭合K2，Zn极附近溶液的碱性减弱
答案　D
解析　打开K2，闭合K1，装置为原电池，原电池中化学能转化为电能，正极得电子，发生还原反应，A、B正确；打开K2，闭合K1，装置为原电池，放电时是Zn到[Zn(OH)4]2－的变化，锌元素化合价升高，失电子，锌作负极，打开K1，闭合K2，装置为电解池，锌作阴极，则电源a为负极，锌电极反应式为[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－，生成氢氧根离子，溶液碱性增强，C正确、D错误。
12.科学家设计了一种能产生羟基自由基(·OH)的原电池—电解池组合装置，·OH能将苯酚(C6H5OH)氧化为CO2和H2O，实现发电、环保二位一体，原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.a极为正极，工作时如果NaCl溶液浓度降低，N为阴离子交换膜
B.d极的电极反应式为H2O－e－===·OH＋H＋
C.a极区每产生1 mol Cr(OH)3，C 极区溶液质量减轻3 g
D.b极区消耗1 mol C6H5OH，理论上电路中转移电子28 mol
答案　C
解析　Ⅰ室化合价降低，得电子，发生还原反应，因此a极为正极，b极为负极，c极为阴极，d极为阳极；Ⅱ室中Na＋、Cl－数目都减小，说明离子从Ⅱ室向Ⅰ室和Ⅲ室移动，由于阴离子移向负极(b极)，阳离子移向正极(a极)，因此N和M分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜，A正确；根据图中信息可知，d极上发生的电极反应式为H2O－e－===·OH＋H＋，B正确；a极每产生1 mol Cr(OH)3，转移3 mol电子，c极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成1.5 mol H2，与此同时，有3 mol H＋从阳极室透过质子交换膜进入阴极室，因此c极区溶液质量不变，C错误； 根据苯酚被·OH氧化生成二氧化碳，故消耗1 mol C6H5OH，理论上电路中转移电子28 mol，D正确。
13.微生物电解池(MEC)作为一种新的CO2再利用技术，可通过将电活性微生物与电化学刺激相结合的方式，将CO2转化为低碳燃料CH4，从而实现CO2固定和能量回收，下列说法正确的是(　　)
A.直流电源a极是负极，发生氧化反应
B.N极上的电极反应为CO2＋8e－＋6H2O===CH4＋8OH－
C.在电解过程中H＋从N极向M极移动
D.电活性微生物可以加快电子转移
答案　D
解析　由图可知，该装置为电解池，在微生物作用下有机物在M极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，M极为阳极，与阳极相连的直流电源a为正极，A错误；与负极b极相连的N电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲烷和水，电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，B错误；由图可知，M极为电解池的阳极、N电极为阴极，则在电解过程中氢离子从M极向N极移动，C错误；电活性微生物可以使有机物被氧化的反应速率加快，从而加快电子转移，D正确。
14.(2023·永州高二质检)可充电水系ZnCO2电池用锌和催化剂材料作两极，电池工作示意图如下图所示，其中双极膜是由阳膜和阴膜制成的复合膜，在直流电场的作用下，双极膜复合层间的H2O电离出的H＋和OH－可以分别通过膜移向两极。下列说法不正确的是(　　)
A.放电时，电极a为负极，发生氧化反应
B.放电时，b极的电极反应为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH
C.充电时，若电路中通过1 mol e－，则有0.5 mol的CO2生成
D.充电时，双极膜中水电离出的H＋向b极移动，OH－向a极移动
答案　D
解析　放电时a极上Zn转变为Zn(OH)，则a极作负极，发生氧化反应，A正确；放电时，b极为正极，二氧化碳在酸性条件下生成甲酸，电极反应为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH，B正确；充电时，HCOOH－2e－===CO2＋2H＋，若电路中通过1 mol e－，则有0.5 mol HCOOH转化为0.5 mol的CO2，C正确；充电时，a极为阴极、b极为阳极，则双极膜中水电离出的H＋向a极移动，OH－向b极移动，D错误。
15.利用浓差电池为电源，石墨做电极处理碱性氨废水同时得到高纯氢气的装置如图所示，甲、乙中分别盛有200 mL 0.5 mol/L和200 mL 3.0 mol/L的CuSO4溶液。下列说法错误的是(　　)
A.a为负极
B.隔膜均为阴离子交换膜
C.c极电极反应式为2NH3·H2O－6e－＋6OH－===N2↑＋8H2O
D.当浓差电池停止放电时，理论上可得到标准状况下2.8 L的H2(忽略溶液体积变化)
答案　D
解析　浓差电池是利用物质的浓度差产生电池的一种装置，将两个完全相同的电极浸入两个溶质相同但浓度不同的电解质溶液中构成的浓差电池，称为双液浓差电池，该浓差电池最终交换膜两侧硫酸铜溶液浓度相等，甲、乙中分别盛有200 mL 0.5 mol·L－1和200 mL 3 mol·L－1的CuSO4溶液，即隔膜左侧溶液c(CuSO4)要增大，右侧c(CuSO4)要减小，故隔膜左侧铜极溶解，c(Cu2＋)增大；隔膜右侧铜极析出铜，c(Cu2＋)减小，即a极为负极，发生反应Cu－2e－===Cu2＋；b极为正极，发生还原反应，Cu2＋＋2e－===Cu，SO由乙池向甲池迁移，右侧为电解池，电极c为阳极，发生氧化反应，电极反应为2NH3·H2O－6e－＋6OH－===N2＋8H2O，电极d为阴极，发生还原反应，OH－由右侧向左侧迁移，隔膜为阴离子交换膜。当浓差电池停止放电时，两侧浓度相同，转移＝0.25 mol硫酸根离子，转移电子数为0.5 mol，对应氢气标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L/mol＝11.2 L，D错误。
二、非选择题(本题共3小题，共40分。)
16.(12分)研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。
(1)甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有________(填序号)。
A.用纯氧气代替试管内空气
B.用酒精灯加热试管提高温度
C.将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末
D.换成更细的导管，水中滴加红墨水
(2)该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐________(填“加快”“不变”“减慢”)，你认为影响因素为__________________________________。
时间/min 1 3 5 7 9
液柱高度/cm 0.8 2.1 3.0 3.7 4.2
(3)为探究铁钉腐蚀实验a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白：
实验操作 实验现象
向NaCl溶液中滴加2～3滴酚酞指示剂 a点附近溶液出现红色
然后再滴加2～3滴②________ b点周围出现蓝色沉淀
根据以上实验探究，试判断________(填“a”或“b”)为负极，该点腐蚀更严重。
(4)金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。将Fe作阳极置于H2SO4溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，试写出该阳极电极反应式
__________________________________________________________。
答案　(1)ACD　(2)减慢　氧气的浓度
(3)铁氰化钾溶液　b
(4)3Fe－8e－＋4H2O===Fe3O4＋8H＋
解析　(1)用纯氧气代替试管内空气，氧气的浓度增大，反应速率加快，A正确；用酒精灯加热试管提高温度，试管内气体受热压强增大，不能更快更清晰地观察到液柱上升，B错误；将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末，增大反应物的接触面积，反应速率加快，C正确；换成更细的导管，水中滴加红墨水，细导管上升的高度大于玻璃导管，且红墨水现象更明显，D正确。(2)液柱高度变化值与铁腐蚀的速率成正比，分析2 min时间内液柱高度变化值即可判断腐蚀的速率变化，1 min～3 min、3 min～5 min、5 min～7 min、7 min～9 min时间段液柱上升高度分别为：1.3 cm、0.9 cm、0.7 cm、0.5 cm，故铁腐蚀的速率逐渐减慢；由于铁的锈蚀是铁与氧气、水的反应，反应过程中不断消耗氧气，容器内氧气的浓度不断减小，反应速率逐渐减慢，相同时间内液柱上升的高度逐渐变小。(3)铁钉的吸氧腐蚀中，滴有酚酞的a点附近出现红色，则产生氢氧根离子，b点则为Fe失电子生成Fe2＋，b点周围出现蓝色沉淀说明加入铁氰化钾验证Fe2＋的存在，b点做电池的负极，腐蚀更严重。(4)阳极为Fe，Fe失电子生成Fe3O4，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应为3Fe－8e－＋4H2O===Fe3O4＋8H＋。
17.(14分)(2024·北京丰台区高二期中)电化学原理在能量转换、物质制备、防止金属腐蚀等方面应用广泛。
(1)下图是常见电化学装置图
① 负极材料为Zn，其在此装置中的作用是________________________
__________________________________________________________。
② 若用一根铜丝代替盐桥插入两烧杯中，电流计指针也发生偏转，推测：其中一个为原电池，一个为电解池，写出a端发生的电极反应__________________________________________________________。
(2)如图探究金属Fe是否腐蚀的示意图
在培养皿中加入一定量的琼脂和饱和NaCl溶液混合，滴入5～6滴酚酞溶液，混合均匀，将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。溶液变红的部位为________端(填“左”或“右”)，结合化学用语解释变红的原因______________________
__________________________________________________________。
(3)下图是氯碱工业电解饱和NaCl溶液的示意图
①电解饱和NaCl溶液的化学方程式是________________________
__________________________________________________________。
② NaOH溶液从________(填“b”或“c”)口导出。结合化学用语解释NaOH在此区域生成的原因______________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
③电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(4)我国科学家通过电解，从海水中提取到锂单质，其工作原理如图所示。
①金属锂在电极________(填“A”或“B”)生成，发生的是________(填“氧化”或“还原”)反应。
②阳极产生两种气体单质，电极反应式分别是
__________________________________________________________；
__________________________________________________________。
答案　(1)①做还原剂(或失电子)，失电子的场所，电子导体，(任意两点即可)　②Cu － 2e－===Cu2＋
(2)左　铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，发生吸氧腐蚀，反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，使左端附近溶液c(OH－) > c(H＋)，溶液呈碱性
(3)①2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑　②c　c口为阴极区，阴极发生反应：2H2O＋2e－===O2 ↑＋2OH－，OH－在阴极生成，阳极的Na＋通过阳离子交换膜进入阴极，因此NaOH在c口导出　③Cl2＋H2O??HCl＋HClO，用盐酸控制阳极的pH，增大氢离子浓度，平衡逆向移动，有利于氯气逸出收集　(4)①A　还原　②2H2O － 4e－===O2↑＋4H＋　2Cl－－ 2e－===Cl2 ↑
解析　(1)①该图装置为原电池，Zn易失电子作负极发生氧化反应、电子经锌和导线流向Cu极，Cu作正极，正极上铜离子得电子发生还原反应。负极材料为Zn，即Zn做还原剂(或失电子)，失电子的场所，同时Zn也能导电，可以作为电子导体；②若用一根铜丝代替盐桥插入烧杯，右侧烧杯中a电极反应为Cu － 2e－===Cu2＋；(2)铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，整个体系中发生Fe的吸氧腐蚀，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，使左端附近溶液中，c(OH－)>c(H＋)，溶液呈碱性，所以铜端变红；(3)①电解饱和NaCl溶液时，阳极氯离子被氧化为氯气，阴极水电离出的氢离子被还原生成氢气，同时产生氢氧根离子，化学方程式是2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；②由电源可知，与负极相连的为阴极，c口为阴极区，阴极发生反应：2H2O＋2e－===O2↑＋2OH－，OH－在阴极生成，阳极的Na＋通过阳离子交换膜进入阴极，因此NaOH在c口导出； ③阳极产生的氯气会和水发生反应，存在如下平衡：Cl2＋H2O??HCl＋HClO，用盐酸控制阳极的pH，增大氢离子浓度，平衡逆向移动，有利于氯气逸出收集；(4)①Li＋得到电子发生还原反应转化为锂单质，根据图示电子流向分析可知A极得到电子，所以金属锂在A电极生成，发生的是还原反应；②阳极上失电子发生氧化反应，且阳极附近主要含有OH－和Cl－等，阳极产生两种气体单质，则阳极对应的电极反应式分别是2H2O － 4e－===O2↑＋4H＋、2Cl－－ 2e－===Cl2 ↑。
18.(14分)(2024·邯郸永年区高二期中联考)图中甲池的电池总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，回答下列问题：
(1)甲池中的能量转化形式主要是________，其发生氧化反应的电极上的电极反应式为__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(2)常温下，乙池中CuSO4溶液的体积为0.04 L，甲池中通入标准状况下22.4 mL的O2时，乙池中CuSO4溶液的pH为________(忽略溶液体积变化)。
(3)要使乙池恢复到电解前的状态，应向溶液中加入适量的________(填字母)。
A.CuO B.Cu(OH)2
C.CuCO3 D.CuSO4
(4)若将乙池中两个电极改成等质量的Fe和Cu，实现在Fe上镀Cu，当甲中消耗1.6 g N2H4时，乙池中两个电极质量差为________ g。
(5)已知：2H＋＋2CrO(黄色)??Cr2O(橙色)＋H2O。利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为4Na2CrO4＋4H2O2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑，则Na2Cr2O7在________(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为________(填离子符号)。
答案　(1)化学能转化为电能　N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O
(2)1　(3)AC　(4)12.8　(5)阳　CrO
解析　(1)由分析可知，甲池为化学能转化为电能的肼燃料电池，通入肼的左侧电极为燃料电池的负极，碱性条件下肼在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和水，电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O；(2)由得失电子数目守恒可知，甲池中通入标准状况下22.4 mL氧气时，乙池中生成氢离子的物质的量为×4＝4×10－3 mol，则溶液中氢离子浓度为＝0.1 mol/L，则溶液pH为1；(3)乙池为电解硫酸铜溶液的电解池，电解总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，由方程式可知，加入氧化铜或碳酸铜可以使电解生成的硫酸转化为物质的量比为1∶1的硫酸铜和水，则若要使电解质溶液恢复至原状态应向溶液中加入适量的氧化铜或碳酸铜，故选AC；(4)若要在乙池实现在铁上镀铜，则左侧阳极为铜电极，右侧阴极为铁电极，由得失电子数目守恒可知，当甲中消耗1.6 g肼时，铜电极消耗铜的质量和铁电极生成铜的质量均为×2×64 g/mol＝6.4 g，则两个电极质量差6.4 g＋6.4 g＝12.8 g；(5)由4Na2CrO4＋4H2O2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑可知，电解过程中实质是电解水，阳极上水失去电子生成H＋和O2，阴极上H＋得到电子生成H2，由2CrO＋2H＋??Cr2O＋H2O可知，Cr2O在氢离子浓度较大的电极室中制得，即Na2Cr2O7在阳极室产生；电解过程中阴极产生OH－，NaOH在阴极生成，所以为提高制备Na2Cr2O7的效率，CrO通过离子交换膜移向阳极。章末测评验收卷(四)
(满分：100分)　
一、选择题(本题共15小题，每小题4分，共60分。每小题只有一个选项符合题意)
1.“乌铜走银”是我国非物质文化遗产之一。匠人以铜为胎，将氧化变黑的银丝(Ag2S)嵌入铜器表面已錾刻好的花纹内，然后用汗湿的手边捂边揉搓铜器，使铜胎变得乌黑，银丝变得光亮，呈现出黑白分明的装饰效果。下列叙述正确的是(　　)
揉搓工序中电子从铜器经汗液流向银丝
铜作为原电池的负极发生了吸氧腐蚀
铜和银均不活泼，在任何条件下都不能形成原电池
用铁丝代替银丝，铜器不会变黑
2.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑，腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是(　　)
腐蚀过程中，负极是Fe，发生电极反应：Fe－3e－===Fe3＋
Fe失去电子经电解质溶液转移给C
多孔铁锈的主要成分是Fe(OH)3
C是正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
3.某氢氧燃料电池工作如图所示。下列说法不正确的是(　　)
此电池反应为自发的氧化还原反应
电极b表面反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
电池工作过程中K＋向负极迁移
氢氧燃料电池将化学能转化为电能的转化率高于火力发电，提高了能源利用率
4.下列说法不正确的是(　　)
在铁制品上镀银时，铁制品与电源正极相连
反应Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑可设计成电解池实现
镀层破损后，马口铁(镀锡的铁)比白铁(镀锌的铁)更易被腐蚀
钢铁电化学腐蚀分为吸氧和析氢腐蚀，主要区别在于水膜的酸性不同，引起的正极反应不同
5.(2024·南充阆中中学高二月考)有关下列装置的说法不正确的是(　　)
图1所示不能构成原电池
图2锌锰干电池属于一次电池，锌作负极
图3是“纸电池”，Zn片失去电子，发生氧化反应
图4电池Al电极反应式为Al－3e－＋3H2O===Al(OH)3＋3H＋
6.某小组进行电化学研究， 甲同学设计如图的原电池装置，乙同学利用甲设计的装置及提供的药品与材料，不能完成的实验是(　　)
在石墨电极上镀锌
设计一个新的原电池
使甲同学的正极变为负极
使锌电极受到保护
7.某种锂离子二次电池的总反应为FePO4(s)＋Li(s)LiFePO4(s)，装置如图所示：
a极材料为金属锂和石墨的复合材料。下列说法错误的是(　　)
图中e－及Li＋移动方向说明该电池处于放电状态
该电池可选择含Li＋的水溶液作离子导体
充电时，a极连接外接电源的负极
充电时，b极电极反应为LiFePO4－e－===Li＋＋FePO4
8.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－从乙电极流向甲电极，下列说法正确的是(　　)
放电时，甲电极上的反应为Bi－3e－＋3F－===BiF3
放电时，电子的流向：乙→电解质溶液→甲
充电时，导线上每通过1 mol e－，甲电极质量减少19 g
充电时，外加电源的正极与甲电极相连
9.(2024·枣庄薛城区、滕州市高二期中)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是(　　)
甲室Cu电极为负极
隔膜为阳离子膜
电池总反应为Cu2＋＋SO===CuSO4
NH3扩散到乙室将对电池电动势不产生影响
10.一种监测空气中甲醛含量的燃料电池传感器如图。下列说法正确的是(　　)
M极为电池的负极，发生还原反应
N极的电极反应式为HCHO－4e－＋2OH－===
CO＋4H＋
传感器工作过程中，OH－移向M极
当电路中转移4×10－4 mol电子时，消耗3.2 mg O2
11.我国科学家研究出一种可充电Na－Zn双离子电池体系(如图)。已知放电时是Zn到[Zn(OH)4]2－的变化。下列说法不正确的是(　　)
打开K2，闭合K1，此装置将化学能转化为电能
打开K2，闭合K1，正极发生还原反应
打开K1，闭合K2，a为电源负极
打开K1，闭合K2，Zn极附近溶液的碱性减弱
12.科学家设计了一种能产生羟基自由基(·OH)的原电池—电解池组合装置，·OH能将苯酚(C6H5OH)氧化为CO2和H2O，实现发电、环保二位一体，原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
a极为正极，工作时如果NaCl溶液浓度降低，N为阴离子交换膜
d极的电极反应式为H2O－e－===·OH＋H＋
a极区每产生1 mol Cr(OH)3，C 极区溶液质量减轻3 g
b极区消耗1 mol C6H5OH，理论上电路中转移电子28 mol
13.微生物电解池(MEC)作为一种新的CO2再利用技术，可通过将电活性微生物与电化学刺激相结合的方式，将CO2转化为低碳燃料CH4，从而实现CO2固定和能量回收，下列说法正确的是(　　)
直流电源a极是负极，发生氧化反应
N极上的电极反应为CO2＋8e－＋6H2O===CH4＋8OH－
在电解过程中H＋从N极向M极移动
电活性微生物可以加快电子转移
14.(2023·永州高二质检)可充电水系Zn－CO2电池用锌和催化剂材料作两极，电池工作示意图如下图所示，其中双极膜是由阳膜和阴膜制成的复合膜，在直流电场的作用下，双极膜复合层间的H2O电离出的H＋和OH－可以分别通过膜移向两极。下列说法不正确的是(　　)
放电时，电极a为负极，发生氧化反应
放电时，b极的电极反应为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH
充电时，若电路中通过1 mol e－，则有0.5 mol的CO2生成
充电时，双极膜中水电离出的H＋向b极移动，OH－向a极移动
15.利用浓差电池为电源，石墨做电极处理碱性氨废水同时得到高纯氢气的装置如图所示，甲、乙中分别盛有200 mL 0.5 mol/L和200 mL 3.0 mol/L的CuSO4溶液。下列说法错误的是(　　)
a为负极
隔膜均为阴离子交换膜
c极电极反应式为2NH3·H2O－6e－＋6OH－===N2↑＋8H2O
当浓差电池停止放电时，理论上可得到标准状况下2.8 L的H2(忽略溶液体积变化)
二、非选择题(本题共3小题，共40分)
16.(12分)研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。
(1)(2分)甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有________(填序号)。
A.用纯氧气代替试管内空气
B.用酒精灯加热试管提高温度
C.将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末
D.换成更细的导管，水中滴加红墨水
(2)(4分)该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐________(填“加快”“不变”“减慢”)，你认为影响因素为___________________________
__________________________________________________________________。
时间/min 1 3 5 7 9
液柱高度/cm 0.8 2.1 3.0 3.7 4.2
(3)(4分)为探究铁钉腐蚀实验a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白：
实验操作 实验现象
向NaCl溶液中滴加2～3滴酚酞指示剂 a点附近溶液出现红色
然后再滴加2～3滴②________ b点周围出现蓝色沉淀
根据以上实验探究，试判断________(填“a”或“b”)为负极，该点腐蚀更严重。
(4)(2分)金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。将Fe作阳极置于H2SO4溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，试写出该阳极电极反应式__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
17.(14分)(2024·北京丰台区高二期中)电化学原理在能量转换、物质制备、防止金属腐蚀等方面应用广泛。
(1)(3分)下图是常见电化学装置图
①(1分)负极材料为Zn，其在此装置中的作用是__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
②(2分)若用一根铜丝代替盐桥插入两烧杯中，电流计指针也发生偏转，推测：其中一个为原电池，一个为电解池，写出a端发生的电极反应__________________________________________________________________。
(2)(3分)如图探究金属Fe是否腐蚀的示意图
在培养皿中加入一定量的琼脂和饱和NaCl溶液混合，滴入5～6滴酚酞溶液，混合均匀，将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。溶液变红的部位为__________(1分)端(填“左”或“右”)，结合化学用语解释变红的原因
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________(2分)。
(3)(4分)下图是氯碱工业电解饱和NaCl溶液的示意图
①电解饱和NaCl溶液的化学方程式是
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
②NaOH溶液从________(填“b”或“c”)口导出。结合化学用语解释NaOH在此区域生成的原因_______________________________________________
__________________________________________________________________
________________________________________________________。
③电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用______________________________________________________
__________________________________________________________________。
(4)(4分)我国科学家通过电解，从海水中提取到锂单质，其工作原理如图所示。
①金属锂在电极________(填“A”或“B”)生成，发生的是________(填“氧化”或“还原”)反应。
②阳极产生两种气体单质，电极反应式分别是
__________________________________________________________________；
__________________________________________________________________。
18.(14分)(2024·邯郸永年区高二期中联考)图中甲池的电池总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，回答下列问题：
(1)(4分)甲池中的能量转化形式主要是________，其发生氧化反应的电极上的电极反应式为_____________________________________________________
___________________________________________________。
(2)(2分)常温下，乙池中CuSO4溶液的体积为0.04 L，甲池中通入标准状况下22.4 mL的O2时，乙池中CuSO4溶液的pH为________(忽略溶液体积变化)。
(3)(2分)要使乙池恢复到电解前的状态，应向溶液中加入适量的________(填字母)。
A.CuO B.Cu(OH)2
C.CuCO3 D.CuSO4
(4)(2分)若将乙池中两个电极改成等质量的Fe和Cu，实现在Fe上镀Cu，当甲中消耗1.6 g N2H4时，乙池中两个电极质量差为________ g。
(5)(4分)已知：2H＋＋2CrO(黄色)??Cr2O(橙色)＋H2O。利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为4Na2CrO4＋4H2O2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑，则Na2Cr2O7在________(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为________(填离子符号)。(共51张PPT)
章末测评验收卷(四)
第四章　化学反应与电能
(满分：100分)
一、选择题(本题共15小题，每小题4分，共60分。每小题只有一个选项符合题意)
1.“乌铜走银”是我国非物质文化遗产之一。匠人以铜为胎，将氧化变黑的银丝(Ag2S)嵌入铜器表面已錾刻好的花纹内，然后用汗湿的手边捂边揉搓铜器，使铜胎变得乌黑，银丝变得光亮，呈现出黑白分明的装饰效果。下列叙述正确的是(　　)
A.揉搓工序中电子从铜器经汗液流向银丝
B.铜作为原电池的负极发生了吸氧腐蚀
C.铜和银均不活泼，在任何条件下都不能形成原电池
D.用铁丝代替银丝，铜器不会变黑
D
解析　部分氧化的银丝镶嵌于铜器表面，艺人用手边捂边揉搓铜器，铜表面逐渐变黑，银丝变得银光闪闪，构成原电池的反应，银丝发生还原反应，氧化银转化为单质银，揉搓工序中电子从铜器经接触部分相当于原电池的导线流向银丝，不能进入溶液，A错误； 铜作为原电池的负极发生了氧化而腐蚀，B错误；在金属活动顺序表中，金属位置越靠前，越容易失去电子，铜排在银的前面，铜的金属活动性大于银，在一定条件下能形成原电池，C错误；用铁丝代替银丝，铁的活泼性强于铜，构成原电池的反应，铁为负极发生氧化反应，铜得到保护，因此铜不会变黑，D正确。
2.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑，腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.腐蚀过程中，负极是Fe，发生电极反应：
Fe－3e－===Fe3＋
B.Fe失去电子经电解质溶液转移给C
C.多孔铁锈的主要成分是Fe(OH)3
D.C是正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D
解析　腐蚀过程中，负极是Fe，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，A项错误；原电池中电子沿外导线从负极流向正极，不能通过电解质溶液，电解质溶液中是离子的定向移动形成闭合回路，B项错误；多孔铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O，C项错误；C是正极，正极电极反应是溶液中氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项正确。
3.某氢氧燃料电池工作如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.此电池反应为自发的氧化还原反应
B.电极b表面反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C.电池工作过程中K＋向负极迁移
D.氢氧燃料电池将化学能转化为电能的转化率高于火力发电，提高了能源利用率
C
解析　此电池为原电池原理，反应为自发的氧化还原反应，A正确；电极b为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B正确；原电池工作时，阴离子向负极移动，K＋移向正极，C错误；氢氧燃料电池将化学能转化为电能，能量损失少，转化率高于火力发电，提高了能源利用率，D正确。
4.下列说法不正确的是(　　)
A.在铁制品上镀银时，铁制品与电源正极相连
B.反应Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑可设计成电解池实现
C.镀层破损后，马口铁(镀锡的铁)比白铁(镀锌的铁)更易被腐蚀
D.钢铁电化学腐蚀分为吸氧和析氢腐蚀，主要区别在于水膜的酸性不同，引起的正极反应不同
A
解析　电镀时，镀件作阴极，与电源的负极相连，A错误；Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑是氧化还原反应，但是不是自发的氧化还原反应，可设计成电解池实现，B正确；金属性是Zn>Fe>Sn，因此镀层破损后，马口铁中铁为负极被腐蚀，白铁中铁为正极被保护，则马口铁(镀锡的铁)比白铁(镀锌的铁)更易被腐蚀，C正确；极弱酸性或中性下发生吸氧腐蚀，酸性较强时发生析氢腐蚀，D正确。
5.(2024·南充阆中中学高二月考)有关下列装置的说法不正确的是(　　)
A.图1所示不能构成原电池
B.图2锌锰干电池属于一次电池，锌作负极
C.图3是“纸电池”，Zn片失去电子，发生氧化反应
D.图4电池Al电极反应式为Al－3e－＋3H2O===Al(OH)3＋3H＋
D
解析　图1所示装置没有形成闭合回路，不能构成原电池，故A正确；锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被消耗，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，石墨棒作正极，B正确；Zn比Cu活泼，锌片做负极，Zn片失去电子，发生氧化反应，C正确；由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，铝和氢氧化钠反应易失去电子而作负极，镁作正极，其负极反应式为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－，D错误。
6.某小组进行电化学研究， 甲同学设计如图的原电池装置，乙同学利用甲设计的装置及提供的药品与材料，不能完成的实验是(　　)
A.在石墨电极上镀锌
B.设计一个新的原电池
C.使甲同学的正极变为负极
D.使锌电极受到保护
A
解析　因为只有硫酸铜和硝酸银2种电解质溶液，并且铜离子和银离子的氧化性都比锌离子强，所以不可能在石墨电极上镀锌，A符合题意；可将铝、石墨和硝酸银组成一个新的原电池，B不符合题意；原电池中，锌做负极，铜作正极，若将锌换成石墨，电解质溶液换成硝酸银溶液时，即铜变成负极，C不符合题意；将原电池装置中的铜改为铝，锌与铝组合形成原电池，锌作正极被保护，D不符合题意。
a极材料为金属锂和石墨的复合材料。下列说法错误的是(　　)
A.图中e－及Li＋移动方向说明该电池处于放
电状态
B.该电池可选择含Li＋的水溶液作离子导体
C.充电时，a极连接外接电源的负极
D.充电时，b极电极反应为LiFePO4－e－===
Li＋＋FePO4
B
解析　锂为负极，电子由负极经导线流向正极，根据e－及Li＋移动方向，说明该电池处于放电状态，A正确；锂能与水反应，该电池不能选择含Li＋的水溶液作离子导体，故B错误；放电时，a为负极、b为正极，充电时，a作阴极，a极连接外接电源的负极，故C正确；充电时，b是阳极失电子发生氧化反应，b极电极反应为LiFePO4－e－===Li＋＋FePO4，D正确。
8.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－从乙电极流向甲电极，下列说法正确的是(　　)
A.放电时，甲电极上的反应为Bi－3e－＋3F－
===BiF3
B.放电时，电子的流向：乙→电解质溶液→甲
C.充电时，导线上每通过1 mol e－，甲电极质
量减少19 g
D.充电时，外加电源的正极与甲电极相连
D
解析　放电时，甲电极为原电池的正极，氟化铋在正极得到电子发生还原反应生成铋和氟离子，电极反应式为BiF3＋3e－===Bi＋3F－，A错误；放电时，甲电极是正极、乙电极是负极，电子的流向为：乙→导线→甲，电解质溶液不能传递电子，B错误；甲电极是电解池的阳极，氟离子作用下铋在阳极失去电子发生氧化反应生成氟化铋，电极反应式为Bi－3e－＋3F－===BiF3，则导线上每通过1 mol电子，甲电极质量增加19 g，C错误；甲电极是与直流电源正极相连的电解池的阳极，D正确。
9.(2024·枣庄薛城区、滕州市高二期中)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是(　　)
A
10.一种监测空气中甲醛含量的燃料电池传感器如图。下列说法正确的是(　　)
D
11.我国科学家研究出一种可充电NaZn双离子电池体系(如图)。已知放电时是Zn到[Zn(OH)4]2－的变化。下列说法不正确的是(　　)
A.打开K2，闭合K1，此装置将化学能转化为
电能
B.打开K2，闭合K1，正极发生还原反应
C.打开K1，闭合K2，a为电源负极
D.打开K1，闭合K2，Zn极附近溶液的碱性减弱
D
解析　打开K2，闭合K1，装置为原电池，原电池中化学能转化为电能，正极得电子，发生还原反应，A、B正确；打开K2，闭合K1，装置为原电池，放电时是Zn到[Zn(OH)4]2－的变化，锌元素化合价升高，失电子，锌作负极，打开K1，闭合K2，装置为电解池，锌作阴极，则电源a为负极，锌电极反应式为[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－，生成氢氧根离子，溶液碱性增强，C正确、D错误。
12.科学家设计了一种能产生羟基自由基(·OH)的原电池—电解池组合装置，·OH能将苯酚(C6H5OH)氧化为CO2和H2O，实现发电、环保二位一体，原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.a极为正极，工作时如果NaCl溶液浓度降低，N为阴离子交换膜
B.d极的电极反应式为H2O－e－===·OH＋H＋
C.a极区每产生1 mol Cr(OH)3，C 极区溶液质量减轻3 g
D.b极区消耗1 mol C6H5OH，理论上电路中转移电子28 mol
C
解析　Ⅰ室化合价降低，得电子，发生还原反应，因此a极为正极，b极为负极，c极为阴极，d极为阳极；Ⅱ室中Na＋、Cl－数目都减小，说明离子从Ⅱ室向Ⅰ室和Ⅲ室移动，由于阴离子移向负极(b极)，阳离子移向正极(a极)，因此N和M分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜，A正确；根据图中信息可知，d极上发生的电极反应式为H2O－e－===·OH＋H＋，B正确；a极每产生1 mol Cr(OH)3，转移3 mol电子，c极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成1.5 mol H2，与此同时，有3 mol H＋从阳极室透过质子交换膜进入阴极室，因此c极区溶液质量不变，C错误； 根据苯酚被·OH氧化生成二氧化碳，故消耗1 mol C6H5OH，理论上电路中转移电子28 mol，D正确。
13.微生物电解池(MEC)作为一种新的CO2再利用技术，可通过将电活性微生物与电化学刺激相结合的方式，将CO2转化为低碳燃料CH4，从而实现CO2固定和能量回收，下列说法正确的是(　　)
A.直流电源a极是负极，发生氧化反应
B.N极上的电极反应为CO2＋8e－＋6H2O
===CH4＋8OH－
C.在电解过程中H＋从N极向M极移动
D.电活性微生物可以加快电子转移
D
解析　由图可知，该装置为电解池，在微生物作用下有机物在M极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，M极为阳极，与阳极相连的直流电源a为正极，A错误；与负极b极相连的N电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲烷和水，电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，B错误；由图可知，M极为电解池的阳极、N电极为阴极，则在电解过程中氢离子从M极向N极移动，C错误；电活性微生物可以使有机物被氧化的反应速率加快，从而加快电子转移，D正确。
14.(2023·永州高二质检)可充电水系ZnCO2电池用锌和催化剂材料作两极，电池工作示意图如下图所示，其中双极膜是由阳膜和阴膜制成的复合膜，在直流电场的作用下，双极膜复合层间的H2O电离出的H＋和OH－可以分别通过膜移向两极。下列说法不正确的是(　　)
A.放电时，电极a为负极，发生氧化反应
B.放电时，b极的电极反应为CO2＋2H＋＋
2e－===HCOOH
C.充电时，若电路中通过1 mol e－，则有
0.5 mol的CO2生成
D.充电时，双极膜中水电离出的H＋向b极移动，OH－向a极移动
D
15.利用浓差电池为电源，石墨做电极处理碱性氨废水同时得到高纯氢气的装置如图所示，甲、乙中分别盛有200 mL 0.5 mol/L和200 mL 3.0 mol/L的CuSO4溶液。下列说法错误的是(　　)
A.a为负极
B.隔膜均为阴离子交换膜
C.c极电极反应式为2NH3·H2O－6e－
＋6OH－===N2↑＋8H2O
D.当浓差电池停止放电时，理论上可得到标准状况下2.8 L的H2(忽略溶液体积变化)
D
二、非选择题(本题共3小题，共40分。)
16.(12分)研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。
(1)甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有________(填序号)。
A.用纯氧气代替试管内空气
B.用酒精灯加热试管提高温度
C.将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末
D.换成更细的导管，水中滴加红墨水
ACD
解析　(1)用纯氧气代替试管内空气，氧气的浓度增大，反应速率加快，A正确；用酒精灯加热试管提高温度，试管内气体受热压强增大，不能更快更清晰地观察到液柱上升，B错误；将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末，增大反应物的接触面积，反应速率加快，C正确；换成更细的导管，水中滴加红墨水，细导管上升的高度大于玻璃导管，且红墨水现象更明显，D正确。
(2)该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐______________(填“加快”“不变”“减慢”)，你认为影响因素为_______________________。
时间/min 1 3 5 7 9
液柱高度/cm 0.8 2.1 3.0 3.7 4.2
减慢
氧气的浓度
解析　(2)液柱高度变化值与铁腐蚀的速率成正比，分析2 min时间内液柱高度变化值即可判断腐蚀的速率变化，1 min～3 min、3 min～5 min、5 min～7 min、7 min～9 min时间段液柱上升高度分别为：1.3 cm、0.9 cm、0.7 cm、0.5 cm，故铁腐蚀的速率逐渐减慢；由于铁的锈蚀是铁与氧气、水的反应，反应过程中不断消耗氧气，容器内氧气的浓度不断减小，反应速率逐渐减慢，相同时间内液柱上升的高度逐渐变小。
(3)为探究铁钉腐蚀实验a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白：
实验操作 实验现象
向NaCl溶液中滴加2～3滴酚酞指示剂 a点附近溶液出现红色
然后再滴加2～3滴②__________________ b点周围出现蓝色沉淀
根据以上实验探究，试判断________(填“a”或“b”)为负极，该点腐蚀更严重。
(4)金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。将Fe作阳极置于H2SO4溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，试写出该阳极电极反应式
__________________________________________________________。
铁氰化钾溶液
b
3Fe－8e－＋4H2O===Fe3O4＋8H＋
解析　(3)铁钉的吸氧腐蚀中，滴有酚酞的a点附近出现红色，则产生氢氧根离子，b点则为Fe失电子生成Fe2＋，b点周围出现蓝色沉淀说明加入铁氰化钾验证Fe2＋的存在，b点做电池的负极，腐蚀更严重。(4)阳极为Fe，Fe失电子生成Fe3O4，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应为3Fe－8e－＋4H2O===Fe3O4＋8H＋。
17.(14分)(2024·北京丰台区高二期中)电化学原理在能量转换、物质制备、防止金属腐蚀等方面应用广泛。
(1)下图是常见电化学装置图
① 负极材料为Zn，其在此装置中的作用是
_______________________________________________
_______________________________________________。
② 若用一根铜丝代替盐桥插入两烧杯中，电流计指针也发生偏转，推测：其中一个为原电池，一个为电解池，写出a端发生的电极反应__________________________________________________________。
做还原剂(或失电子)，失电子的场所，电子导体，
(任意两点即可)
Cu － 2e－===Cu2＋
解析　(1)①该图装置为原电池，Zn易失电子作负极发生氧化反应、电子经锌和导线流向Cu极，Cu作正极，正极上铜离子得电子发生还原反应。负极材料为Zn，即Zn做还原剂(或失电子)，失电子的场所，同时Zn也能导电，可以作为电子导体；②若用一根铜丝代替盐桥插入烧杯，右侧烧杯中a电极反应为Cu － 2e－===Cu2＋；
(2)如图探究金属Fe是否腐蚀的示意图
在培养皿中加入一定量的琼脂和饱和NaCl溶液混合，滴入
5～6滴酚酞溶液，混合均匀，将缠有铜丝的铁钉放入培养
皿中。溶液变红的部位为________端(填“左”或“右”)，
结合化学用语解释变红的原因_______________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
左
铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，
发生吸氧腐蚀，反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，使左端附近溶液c(OH－) > c(H＋)，溶液呈碱性
解析　(2)铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，整个体系中发生Fe的吸氧腐蚀，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，使左端附近溶液中，c(OH－)>c(H＋)，溶液呈碱性，所以铜端变红；
(3)下图是氯碱工业电解饱和NaCl溶液的示意图
①电解饱和NaCl溶液的化学方程式是
________________________________________。
② NaOH溶液从________(填“b”或“c”)口导出。
结合化学用语解释NaOH在此区域生成的原因
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
③电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用_________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
c
c口为阴极区，阴极发生反应：2H2O＋2e－===O2 ↑＋2OH－，OH－在阴极生成，阳极的Na＋通过阳离子交换膜进入阴极，因此NaOH在c口导出
(4)我国科学家通过电解，从海水中提取到锂单质，其工作原理如图所示。
①金属锂在电极________(填“A”或“B”)生成，
发生的是_________(填“氧化”或“还原”)
反应。
②阳极产生两种气体单质，电极反应式分别是
_______________________________________；
_______________________________________。
A
还原
2H2O － 4e－===O2↑＋4H＋
2Cl－－ 2e－===Cl2 ↑
解析　(4)①Li＋得到电子发生还原反应转化为锂单质，根据图示电子流向分析可知A极得到电子，所以金属锂在A电极生成，发生的是还原反应；②阳极上失电子发生氧化反应，且阳极附近主要含有OH－和Cl－等，阳极产生两种气体单质，则阳极对应的电极反应式分别是2H2O － 4e－===O2↑＋4H＋、2Cl－－ 2e－===Cl2 ↑。
18.(14分)(2024·邯郸永年区高二期中联考)图中甲池的电池总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，回答下列问题：
(1)甲池中的能量转化形式主要是
_______________________________，
其发生氧化反应的电极上的电极反应式为
__________________________________________________________。
(2)常温下，乙池中CuSO4溶液的体积为0.04 L，甲池中通入标准状况下
22.4 mL的O2时，乙池中CuSO4溶液的pH为________(忽略溶液体积变化)。
化学能转化为电能
N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O
1
(3)要使乙池恢复到电解前的状态，应向溶液中加入适量的________(填字母)。
A.CuO B.Cu(OH)2
C.CuCO3 D.CuSO4
(4)若将乙池中两个电极改成等质量的Fe和Cu，实现在Fe上镀Cu，当甲中消耗1.6 g N2H4时，乙池中两个电极质量差为________ g。
AC
12.8
阳

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