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2020—2021学年人教版（2019）选择性必修一章节自我强化训练
第四章化学反应与电能章末检测（A）卷
1.如图所示,把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞溶液的表面皿中,先观察到酚酞变红现象的区域分别是(?? )
I和III?????B.I和IV??????
C.II和III?????D.II和IV
2.有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:由此可判断这四种金属的活动性顺序是(? ?)
实验装置
部分实验现象
a极质量减小,
b极质量增大
b极有气体产生,
c极无变化
d极溶解,
c极有气体产生
电流从a极流向d极
A.a>b>c>d?????B.b>c>d>a?????C.d>a>b>c?????D.a>b>d>c
3.全钒电池以惰性材料作电极,在电解质溶液中发生的总反应如下:VO2+(黄色)+H2O+V3+(紫色)=VO2+(黄色)+V2+(绿色)+2H+下列说法中正确的是(?? )
A.当电池放电时,VO2+被氧化
B.放电时,负极反应式为VO2++2H++e-=VO2++H2O
C.充电时,阳极附近溶液由绿色逐渐变为紫色
D.放电过程中,正极附近溶液的pH变大
4.某同学用如图所示的装置在浸有(铁氰化钾)溶液(浅黄色)的滤纸上可写出蓝色的字“神奇的化学”。已知(蓝色沉淀),下列说法正确的是( )
A.铁片上发生氧化反应
B.b是直流电源的负极
C.阳极反应为
D.“电笔”笔尖材料是铁,电极反应式为
5.可以利用微生物电池除去废水中的乙酸钠和对氯酚(),其原理如图所示。下列有关说法不正确的是(?? )
A.B极是负极
B.质子从A极移向B极
C.B极的电极反应式为CH3COO--8e-+4H2O=2+9H+
D.处理后的废水pH降低
6.—种生物电化学方法脱除水体中NH4+的原理如图所示:
下列说法中正确的是(?? )
A.装置工作时,化学能转变为电能
B.装置工作时,a极周围溶液pH降低
C.装置内工作温度越高,NH4+脱除率一定越大
D.电极b上发生的反应之一是2NO3--2e-=N2+3O2
7.一种碳纳米管能够吸附氢气,用这种材料制备的二次电池原理如下图所示,该电池的电解质为6 KOH溶液,下列说法中正确( )
A.放电时移向负极
B.放电时电池负极的电极反应为
C.放电时电池正极的电极反应为
D.该电池充电时将碳电极与电源的正极相连
8.微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品,图甲为废水中浓度与去除率的关系,图乙为其工作原理。下列说法不正确的是(?? )
A.M为负极,有机物在M极被氧化
B.电池工作时,N极附近溶液pH增大
C.处理1mol 时有6mol H+从交换膜左侧向右侧迁移
D. 离子浓度较大时,可能会造成还原菌失活
9.用如图1所示装置进行实验,若图2中横坐标表示流入电极的电子的物质的量。
下列叙述不正确的是( )
A.E表示反应生成Cu的物质的量
B.E表示反应消耗的物质的量
C.F表示反应生成的物质的量
D.F表示反应生成的物质的量
10.埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行电化学保护。下列说法正确的是( )
A.该方法是将化学能转化成了电能
B.该方法中钢管道作负极
C.该方法称为“外加电流的阴极保护法”
D.镁块上发生的电极反应为
11.电渗析法是指在外加电场作用下,利用阴离子交换膜和阳离子交换膜的选择透过性,使部分离子透过离子交换膜而迁移到另一部分水中,从而使一部分水淡化而另一部分水浓缩的过程如下是利用电渗析法从海水中获得淡水的原理图,已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-等离子,电极为石墨电极。下列有关描述错误的是(?? )
A.阳离子交换膜是A,不是B
B.刚通电时阳极上的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2
C.阴极可以使用铁丝网增强导电性
D.阴极区的现象是电极上产生无色气体,溶液中出现少量白色沉淀
12.工业上常用铁和石墨作电极电解溶液制备,具体流程如下:
下列说法错误的是( )
A.电解时,石墨为阳极
B.阳极的电极反应式为
C.每生成11.2L(标准状况下)B,有0.5个通过阳离子交换膜从阳极室进入阴极室
D.熔融时发生反应的化学方程式为
13.结合图Ⅰ、Ⅱ判断，下列叙述正确的是( )

A.Ⅰ和Ⅱ中正极材料均未被腐蚀
B.Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是
C.Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是
D.Ⅰ和Ⅱ电解质溶液中的阳离子均向负极作定向移动
14.下列过程中，不需要外加电源就能进行的是（ ）
①电解 ②电镀 ③电离 ④电化学腐蚀
A.①② B.①③ C.②③ D.③④
15.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。下列有关该实验的说法正确的是( )

铁被氧化的电极反应式为
B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
16.埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行保护。下列说法正确的是（ ）
A.该方法利用了电解池原理 B.该方法称为“外加电流的阴极保护法”
C.在此装置中钢管道作正极 D.镁块上发生的电极反应为
17.燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源。下图为燃料电池的结构示意图，电解质溶液为NaOH溶液，电极材料为疏松多孔的石墨棒。请回答下列问题:
a
b
e-





(1)若该燃料电池为氢氧燃料电池。
①a极通入的物质为_____(填物质名称)，电解质溶液中的OH—移向______极(填”负”或“正”)。
②写出此氢氧燃料电池工作时，负极的电极反应式：______________。
(2)若该燃料电池为甲烷燃料电池。已知电池的总反应为
①下列有关说法正确的是___________(填字母代号)。
A．燃料电池将电能转变为化学能
B．负极的电极反应式为
C．正极的电极反应式为
D．通入甲烷的电极发生还原反应
②当消耗甲烷33.6L(标准状况下)时，假设电池的能量转化效率为80％，则导线中转移的电子的物质的量为______mol．
18.金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。已知:铬能与稀硫酸反应,生成氢气和硫酸亚铬()。
（1）.铜和铬构成的原电池装置如图1所示,其中盛有稀硫酸的烧杯中出现的现象为____________________________。盐桥中装的是琼脂-饱和KCl溶液,下列关于该原电池的说法正确的是____________(填序号)
A.盐桥的作用是使整个装置构成通路并保持溶液呈电中性,凡是有盐桥的原电池,盐桥中均可以盛装琼脂-饱和KCl溶液
B.理论上1mol Cr溶解,盐桥中将有2mol 进入左烧杯中,2mol 进入右烧杯中
C.在原电池反应中得电子发生氧化反应
D.电子从铬极通过导线到铜极,又通过盐桥转移到左烧杯中
（2）.铜和铬构成的另一原电池装置如图2所示,铜电极上不再有图1装置中铜电极上出现的现象,铬电极上产生大量气泡,且气体遇空气呈红棕色。写出该原电池正极的电极反应式:________________________________________。
19.如图1是甲醇燃料电池工作的示意图,其中A、B、D均为石墨电极,C为铜电极。
（一）.该电池工作一段时间后,断开K,此时C电极质量减小3.2g。
(1)甲中负极的电极反应式为_____________________________________。
(2)此时乙中溶液中各离子浓度由大到小的顺序是___________________________________。
（二）.连接K,继续电解一段时间,当A、B两极上产生的气体体积相同时,断开K。
(1)此时乙中A极析出的气体在标准状态下的体积为___________________________。
(2)该过程中丙中溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量的变化关系如图2所示,则图中曲线②表示的是______(填离子符号)的变化;此时要使丙中溶液中金属阳离子恰好完全沉淀,需要__________mL 5.0溶液。
20.各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。请回答下列问题:
（1）.我同南海海域辽阔,在较远的岛礁建一些灯塔等设备以示主权必不可少,除利用太阳能提供电能外,有科学家设计了一种利用深海泥中微生物分解产生的甲烷或深海可燃冰作能源,利用空气、海水及优化多孔石墨作电极的新型电池来解决供电问题。
如图1为该电池的工作原理示意图。
①该电池负极的电极反应方程式为_____________________________________。
②理论上,电池正极消耗33.6L(标准状况下)时提供的电量可电解海水产生的质量为___________________________。
（2）.科学家发明的一种光化学电池可充分利用南海太阳能,其结构如图2所示,电池总反应为
①的迁移方向为___________________(填”正极→负极”或”负极→正极”)。
②正极的电极反应式为_________________________________。
③若用该电池为手机充电,该手机电池容量为3200mA,2小时能将电池充满,则理论上消耗AgCl的质量为__________________(保留一位小数)g
(已知:1库仑约为电子所带的电量)。
参考答案
1.答案：B
解析：图中左侧装置为原电池,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,Fe为正极,电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-,Fe电极附近c(OH-)不断增大,所以区域I先全红;右侧装置为电解池,Fe为阳极,电极反应式为Fe-2e-=Fe2+,Zn为阴极,电极反应式为2H++2e-=H2,H+在阴极不断被还原,则Zn电极附近c(OH-)不断增大,所以区域IV先变红
2.答案：C
解析：a、b、溶液形成的原电池中,a极质量减小,b极质量增加,则a极为负极,b极为正极,金属的活动性顺序:a>b;b、c无接触置于稀硫酸中,b极有气体产生,c极无变化,金属的活动性顺序:b>c;c、d、稀硫酸形成的原电池中,d极溶解,所以d极是负极,c极有气体产生,所以c极是正极,金属的活动性顺序:d>c;a、d、稀硫酸形成的原电池中,电流从a极经外电路流向d极,则a极为正极,d极为负极,金属的活动性顺序:d>a。综上所述,这四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。
3.答案：D
解析：当电池放电时,VO2+→VO2+,V元素的化合价由+5变为+4,VO2+被还原,故A错误;放电时,负极上V2+失电子生成V3+,负极反应式为V2+-e-=V3+,故B错误;充电时,阳极发生氧化反应,VO2+→VO2+,阳极附近溶液由蓝色逐渐变为黄色,故C错误;放电过程中,正极反应式为VO2++2H++e-=VO2++H2O,正极附近溶液的pH变大,故D正确
4.答案：D
解析：由题给信息可知,该装置为电解池,阳极上发生氧化反应,阴极上发生还原反应,又因“电笔”划过的地方有蓝色的字出现,表明划过的地方有生成,则“电笔”笔尖材料是铁,作阳极发生氧化反应,故b为正极,a为负极,铁片上发生还原反应,A、B、C项错误,D项正确。
5.答案：B
解析：A极上C6H5OCl变为C6H5OH和Cl-,发生还原反应,B极上CH3COO-变为,发生氧化反应,即A极为正极,B极为负极,A项正确;质子应该由B极移向A极,B项错误;B极的电极反应式为CH3COO--8e-+4H2O=2+9H+、C项正确;正极的电极反应式为C6H5OCl+2e-+H+=C6H5OH+ Cl-,总反应式为CH3COO-+4C6H5OCl+4H2O=2+4C6H5OH+4Cl-+5H+,所以反应过程中H+的量增加,溶液酸性增强,D项正确。
6.答案：B
解析：该装置是把电能转化为化学能,故A错误;a极为阳极,电极反应式为:NH4++2H2O-6e-=NO2-+8H+,NH4++3H2O-8e-=NO3-+10H+,所以a极周围溶液的pH降低,故B正确;该装置中的反应是在细菌生物作用下进行的,所以温度过高,会导致细菌死亡,NH4+脱除率减小,故C错误;电极b上的反应式为2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O、2NO2- +8H++6e-=N2+4H2O,故D错误。
7.答案：C
解析：原电池中,移向正极,A项错误;放电时,根据用电器上的电子流向判断,碳电极作负极,电极反应为,B项错误;放电时,正极上NiO(OH)得电子发生还原反应生成,C项正确;放电时碳电极为负极,发少氧化反应,则充电时碳电极发生还原反应,作阴极,与电源的负极相连,D项错误。
8.答案：C
解析：根据电子移动方向,可知N为正极,氧气和在N极被还原,M为负极,有机物在M极被氧化,A正确;由图中信息可知,电池工作时,N极上消耗H+生成水和Cr(OH)3,氢离子浓度减小,故N极附近溶液pH增大,B正确;处理1mol 需要6mol电子,但是同时也会有一定量的氧气得到电子,故从交换膜左侧向右侧迁移的H+物质的量大于6mol,C错误;由图甲可知, 浓度较大时,去除率几乎为0,可能是因为有强氧化性,使还原菌失活,D正确。
9.答案：C
解析：该电解池中阳极、阴极的反应式分别为:
阳极:
阴极:
总反应式:
从图2中所给的图像看,每转移4mol ,变化为2mol,F变化为1mol,因此E可表示生成Cu或消耗水或生成的物质的量,F可表示生成的物质的量。
10.答案：A
解析：由图可知,该方法利用的是原电池原理,原电池工作过程中将化学能转化成了电能,A项正确;根据图可知,该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法,钢管道作正极,B、C项错误;镁块作负极,电极反应式为,D项错误。
11.答案：A
解析：A项,溶液中的Cl-移向阳极放电生成Cl2,为使Cl-通过,A为阴离子交换膜,错误;B项,Cl-在OH-前放电,正确;C项,阴极的电极不参加反应,且铁的导电能力强,正确; D项,阴极产生的OH-与Ca2+、Mg2+反应生成白色沉淀, 正确
12.答案：C
解析：由转化成发生的是氧化反应,应发生在电解池的阳极,故电解时石墨为阳极,阳极反应式为,A、B项正确;阴极反应为通过阳离子交换膜从阳极室进入阴极室,得到KOH,D为KOH,B为,生成0.5mol时,有1mol生成,则从阳极室进入阴极室的为1mol,C项错误;熔融时的反应物为KOH、、,生成物为和,其反应方程式为,D项正确。
13.答案：A
解析：两个装置都是原电池，则Ⅰ和Ⅱ中正极材料均未被腐蚀，A正确；Ⅰ中电解质溶液呈中性，锌作负极，负极反应是，B错误；Ⅱ中电解质溶液呈酸性，铁作负极，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，反应为，C错误；两个装置都是原电池，Ⅰ和Ⅱ电解质溶液中的阳离子均向正极作定向移动，D错误。
14.答案：D
解析：电离是电解质解离成阴阳离子的过程，不需要外加电源，故选③（1）电化学腐蚀是金属发生原电池反应而锈蚀的过程，与原电池的过程条件相似，所以电化学腐蚀不需要外加电源，故选④（2）故选：D。
15.答案：C
解析：A.在铁的电化学腐蚀中,铁单质失去电子转化为二价铁离子,即负极反应为:,故A错误;
B.铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能,还有一部分转化为热能,故B错误;
C.活性炭与铁混合,在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池,加速了铁的腐蚀,故C正确;
D.以水代替氯化钠溶液,水也呈中性,铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀,故D错误;
综上所述,本题应选C.
16.答案：C
解析：根据所给图示，没有外加电源，因此该方法不是利用电解池原理，而是利用原电池原理，A错误；该方法称为牺牲阳极的阴极保护法，B错误；镁比铁活泼，因此镁作负极，铁作正极，C正确；镁作负极，发生的电极反应式为Mg＋2OH－－2e－=Mg(OH)2，D错误。答案选C。
17.答案：(1) ① 氢气 负 ②
(2) ① B ② 9．6
解析：(1)①氢氧燃料电池呈通入氢气的电极为负极、通入氧气的电极为正极,根据电子移动方向知,a为负极、b为正极,所以a通入的物质是氢气,放电时电极溶液中阴离子向负极移动,所以电解质溶液中的移向负极，
故答案为：氢气；负；
②该燃料电池中,负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水,电极反应式为，
故答案为：；
(2)①A. 燃料电池是原电池，是将化学能转化为电能的装置，故错误；
B. 负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为，故正确；
C. 正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,电极反应式为，故错误；
D. 通入甲烷的电极失电子发生氧化反应，故错误；
故选B；
②,消耗1mol甲烷转移8mol电子,则消耗1.5mol甲烷转移电子物质的量=1.5mol×=12mol，假设电池的能量转化效率为80%，据此计算转移电子的物质的量=12mol×80%=9.6mol，
故答案为：9.6。
18.答案：（1）.铜电极上有气泡生成; B
（2）.
解析：（1）.根据题中信息可知在图1装置中,铬失去电子生成,氢离子在铜电极上得到电子生成氢气。双液原电池中盐桥中通常盛装的是琼脂-饱和氯化钾溶液,但若某溶液中的溶质是硝酸银,则盐桥中应改装琼脂-饱和硝酸钾溶液,防止生成的氯化银沉淀堵塞盐桥使离子移动不畅。由电子守恒可知,1mol Cr溶解转移2mol电子,左烧杯中增加2mol正电荷,右烧杯中减少2mol正电荷,盐桥中将有2mol 进入左烧杯中,2mol 进入右烧杯中。在原电池反应中氢离子得到电子发生还原反应。电子只在导线中移动,电解质溶液中是离子的移动。
（2）.由实验现象可知,在图2装置中铬电极作正极,硝酸根离子在铬电极上得到电子发生还原反应转化为NO。
19.答案：（一）.(1)
(2)
（二）.(1)2.24L
(2); 280
解析： （一）.(1)甲醇燃料电池是原电池,甲醇在负极失电子发生氧化反应,电极反应为。
(2)100mL 1的溶液中含有 0.1mol, 0.1mol,电解溶液时,阴极反应式为,阳极反应式为,C极有3.2g(0.05mol) Cu,阳极反应式为,C极有3.2g(0.05mol)Cu溶解时转移电子0.1mol, A极(阳极)有0.1mol 生成,B极(阴极)有0.05mol Cu生成,剩余 0.05mol,该过程中的物质的量没有变化,溶液中还存在水的电离平衡,所以离子浓度大小顺序为。
（二）.(1)工作一段时间后,断开K,此时A、B两极上产生的气体体积相同,分析电极反应可知,B为阴极,电解过程中先在B极放电,放电完毕后,在B极放电,设生成气体的物质的量为x,已知溶液中物质的量为0.1mol,则有:
0.1mol 0.2mol 2x x
A为阳极,电解过程中在A极放电生成,则有:
4x x
由0.2mol+2x=4x,可得x=0.1mol。则乙中A极析出的氧气的物质的量为0.1mol,在标准状况下的体积为2.24L。
(2)在D极放电时,丙中电解总反应为,由此反应式可知,图2中①为的物质的量与转移电子物质的量的关系,②为的物质的量与转移电子物质的量的关系,③为的物质的量与转移电子物质的量的关系,则转移电子0.4mol时,丙中阳极上生成的物质的量为0.2mol,已知在D极放电时的电极反应为,则当有0.4mol电子发生转移时,由图2可知恰好放电完毕,故电解前丙中的物质的量为0.4mol,的物质的量为0.1mol,电解生成的为0.4mol,所以当有0.4mol电子发生转移时,丙中含有0.2mol ,0.5mol ,要使丙中溶液中金属阳离子恰好完全沉淀,需要加入5.0溶液的体积为(0.2×2+0.5×2)mol÷5.0=0.28L=280mL。
20.答案：（1）.①
②6g
（2）.①正极→负极;②;③33.0
解析：（1）.①根据图示可知,海水中含有,为非强碱性环境,则负极反应为。
②电池正极消耗33.6L(标准状况下),则转移1.5mol×4=6mol电子,电解可生成3mol,其质量为6g。
（2）.①原电池中,阴离子向负极移动,所以应该从正极迁移到负极。
②根据电池总反应和工作原理示意图可知,AgCl得到电子生成Ag,AgCl为电池正极,其电极反应为。
③给手机电池充电时,通过的电量,根据1库仑约为电子所带的电量可得,转移电子物质的量,所以理论上需要AgCl的质量

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