高中化学人教版本(2019)选择性必修1第四章《化学反应与电能》单元测试卷

第四章《化学反应与电能》单元测试卷 一、单选题(共 15 小题) 1.用石墨电极电解 CuCl2 溶液(见下图)。下列分析正确的是( ) A． a 端是直流电源的负极 B． 通电使 CuCl2 发生电离 C． 阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－===Cu D． 通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体 2.下列举措不能防止或减缓钢铁腐蚀的是( ) A． 在钢铁制品表面镀一层金属锌 B． 将钢铁制品放置在潮湿处 C． 在钢铁中加入锰、铬等金属，以改变钢铁结构 D． 将钢铁制品与电源负极相连 3.一种甲醇、氧气和强碱溶液作电解质的新型手机电池，可连续使用一个月，其电池反应为 2CH3OH＋3O2＋4OH－===2 CO ＋6H2O。则有关说法正确的是( ) A． 放电时 CH3OH 参与反应的电极为正极 B． 放电时负极的电极反应为 CH3OH＋8OH－－6e－=== CO ＋6H2O C． 标准状况下，通入 5.6 L O2 并完全反应后，有 0.5 mol 电子转移 D． 放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的 pH 降低 4.实验发现，298 K 时，在 FeCl3 酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成 Fe2＋。某夏令营兴 趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是( ) A． 该原电池的正极反应是 Zn－2e－===Zn2＋ B． 左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去 C． 该电池铂电极上有气泡出现 D． 该电池总反应为 3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋ 5.如图装置中，U 形管内为红墨水，a、b 试管内分别盛有食盐水和稀盐酸，各加入生铁块，放置一 段时间。下列有关描述错误的是( ) A． 生铁块中的碳是原电池的正极 B． 红墨水柱两边的液面变为左低右高 C． 两试管中相同的电极反应式是 Fe－2e－===Fe2＋ D． a 试管中发生了吸氧腐蚀，b 试管中发生了析氢腐蚀 6.如图为直流电源电解稀 Na2SO4 溶液的装置。通电后在石墨电极 a 和 b 附近分别滴加一滴石蕊溶 液。下列实验现象中正确的是( ) A． a 电极附近呈红色，b 电极附近呈蓝色 B． a 电极附近呈蓝色，b 电极附近呈红色 C． 逸出气体的体积，a 极的小于 b 极的 D． 一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体 7.钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是( ) A． 2H＋＋2e－===H2↑ B． Fe2＋＋2e－===Fe C． 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D． Fe3＋＋e－===Fe2＋ 8.化学与生产、生活息息相关，下列叙述错误的是( ) A． 铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性 B． 用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染 C． 大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素 D． 含重金属离子的电镀废液不能随意排放 9.下图为铁、铜水果电池装置示意图，下列说法不正确的是( ) A． 铜片为正极 B． 铁片上发生氧化反应 C． 负极反应：Fe－2e－===Fe2＋ D． 电子由铜片沿导线流向铁片 10.下列说法正确的是( ) A． 碱性锌锰电池是二次电池 B． 铅蓄电池是一次电池 C． 二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生 D． 燃料电池的活性物质大量储存在电池内部 11.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量 Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质，可用电解法制备高纯度的镍， 下列叙述正确的是(已知：氧化性 Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)( ) A． 阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni B． 电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C． 电解后，溶液中存在的金属阳离子只有 Fe2＋和 Zn2＋ D． 电解后，电解槽底部的阳极泥中只有 Cu 和 Pt 12.铜锌原电池工作时，下列叙述不正确的是( ) A． 负极反应为 Zn－2e－===Zn2＋ B． 电池反应为 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu C． 在外电路中，电子从铜电极流向锌电极 D． 盐桥中的 K＋移向 CuSO4 溶液 13.下列关于电解氯化钠水溶液(铁作阴极、石墨作阳极)的叙述正确的是( ) A． 若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色 B． 若在阳极附近的溶液中滴入 KI 溶液，溶液呈棕黄色 C． 电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 D． 电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 14.下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是( ) A． 答案 A B． 答案 B C． 答案 C D． 答案 D 15.某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是( ) A． 无论 a 和 b 是否连接均可形成原电池 B． a 和 b 不连接时，铁片上会有金属铜析出 C． a 和 b 用导线连接时，铜片上发生的反应为 Cu2＋＋2e－===Cu D． 无论 a 和 b 是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色 二、实验题(共 3 小题) 16.某同学用如图所示做水果电池的实验,测得数据如下表所示： 请回答以下问题: (1)实验⑥中负极的电极反应式为 。 (2)实验①、⑤中电流方向相反的原因是 。 (3)影响水果电池电压的因素有 、 。 (4)若在实验中发光二极管不亮，该同学用铜、锌作电极，用菠萝作介质，并将多个此电池串联起 来，再接发光二极管，这样做 。(填“合理”或“不合理”) 17.已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2 溶液、Fe2(SO4)3 溶液、硫酸。 设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求画出装置图(需标明电极材料及电池的正、负极)。 18.有甲、乙两位学生利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人都使用镁片与铝片作电极，但 甲同学将电极放入 6 mol·L－1 硫酸溶液中，乙同学将电极放入 6 mol·L－1 的氢氧化钠溶液中，如 下图所示。 (1)写出甲池中正极的电极反应式_______________________________________。 (2)写出乙池中负极的电极反应式________________________________________。 (3)写出乙池中总反应的离子方程式_______________________________________。 (4)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成 正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出________活动性更强(填 写元素符号)。 (5)由此实验，可得到如下哪些结论正确( ) A．利用原电池反应判断金属活动顺序时应注意选择合适的介质 B．镁的金属性不一定比铝的金属性强 C．该实验说明金属活动顺序已过时，已没有实用价值 D．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析 (6)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序判断原电池中的正负极”这种做法________(可 靠或不可靠)。如不可靠，请你提出另一个判断原电池正负极的可行实验方案________________(如 可靠，此空可不填)。 三、填空题(共 3 小题) 19.某新型可充电电池能长时间保持稳定的放电电压，该电池的总反应为 3Zn＋2K2FeO4 ＋ 8H2O 3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。 (1)放电时负极反应为______________________________。 (2)充电时 Fe(OH)3 发生________反应。 (3)放电时电子由________极流向________(填“正”或“负”)极。 (4)放电时 1 mol K2FeO4 发生反应，转移电子数是__________________。 20.回答下列问题： (1)如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 ①该电化腐蚀称为__________________。 ②图中 A、B、C、D 四个区域，生成铁锈最多的是________(填字母)。 ③以锌为负极，采用牺牲阳极的阴极保护法防止铁闸的腐蚀，图中锌块的固定位置最好应在 ________处(填字母)。 (2)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图防腐示意图，并作相应标注： (3)下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是________。 (4)如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和 NaCl 溶液的 U 形管中，下列分析正确的是________(填字 母)。 A．K1 闭合，铁棒上发生的反应为 2H＋＋2e－===H2↑ B．K1 闭合，石墨棒周围溶液 pH 逐渐升高 C．K2 闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法 D．K2 闭合，电路中通过 0.002NA 个电子时，两极共产生 0.001 mol 气体 21.如图所示是用于合成甲醇产品中甲醇含量的检测仪。写出该仪器工作时的电极反应式： 负极________________________________________________________________________， 正极________________________________________________________________________。 答案解析 1.【答案】A 【解析】 电解过程中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，阴极与直流电源的负极相连， 阳极与直流电源的正极相连，A 项正确；电解质在溶液中的电离是因为水分子的作用，与通电无关， B 项错误；电解过程中阳极上发生的反应为氧化反应，阳极反应 2Cl－－2e－===Cl2↑，在阳极附近可 观察到黄绿色气体，C、D 项错误。 2.【答案】B 【解析】覆盖保护层，改变钢的结构，与电源负极相连，均能防止或减缓钢铁腐蚀，A、C、D 正 确；将钢铁制品放置在潮湿处，易形成电化学腐蚀，B 错误。 3.【答案】B 【解析】从电池反应可知，CH3OH 为原电池的负极，A 错误；在碱性介质中，正极反应为 O2＋ 2H2O＋4e－===4OH－，标准状况下，5.6 L O2 为 0.25 mol，转移电子为 1 mol，C 错误；从正极反应 可以看出，正极附近溶液 OH－的浓度增大，pH 升高，D 错误。 4.【答案】B 【解析】该原电池的正极反应是 Fe3＋＋e－===Fe2＋，左边烧杯中的血红色会逐渐消失，A 错误、B 正确；铂作负极，负极反应为 Zn－2e－===Zn2＋，C 错误；原电池总反应为 Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋ Zn2＋，不生成气体，D 错误。 5.【答案】B 【解析】a、b 试管中均发生铁的电化学腐蚀，a 管中在食盐水中的 Fe 发生吸氧腐蚀，正极为碳： 2H2O＋O2＋4e－===4OH－，负极为铁：Fe－2e－===Fe2＋，由于吸收 O2，气压降低，A 正确；b 管中 的电解质溶液是酸性较强的稀盐酸溶液，发生析氢腐蚀，正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－ ===Fe2＋，C、D 正确；由于放出氢气，b 管中气压增大，故 U 形管中的红墨水应是左高右低，B 错 误。 6.【答案】B 【解析】a 极为阴极，H2O 电离出的 H＋放电，促进 H2O 的电离平衡向右移动，c(OH－)增大，石蕊 溶液变蓝色，b 极为阳极，H2O 电离出的 OH－放电，c(H＋)增大，石蕊溶液变红色，A 项不正确、B 项正确；a 极产生 H2，b 极产生 O2，H2 的体积是 O2 体积的 2 倍，故 C、D 项不正确。 7.【答案】C 【解析】钢铁发生吸氧腐蚀，正极反应为 2H2O＋O2＋4e－===4OH－，C 正确。 8.【答案】B 【解析】A 项，铁表面镀锌，当发生电化学腐蚀时，Fe 作正极被保护。B 项，聚乙烯塑料非常稳 定，不易降解，而聚乳酸塑料是易降解的塑料，故应用聚乳酸塑料代替聚乙烯塑料来减少白色污 染，故 B 项错误。D 项，重金属离子对土壤、水都会产生污染，所以含重金属离子的电镀废液不 能随意排放。 9.【答案】D 【解析】在铁、铜水果电池中，较活泼的铁作负极，Fe－2e－===Fe2＋，发生氧化反应，电子由铁片 沿导线流向铜片，A、B、C 正确、D 不正确。 10.【答案】C 【解析】碱性锌锰电池，也就是常用的干电池，是一次电池，A 错误；铅蓄电池放电完后，再充电 又可恢复供电，是二次电池，B 错误；燃料电池的燃料、助燃剂都外接于电池，不是一次性充入电 池内部。 11.【答案】D 【解析】阳极发生氧化反应，A 错；电解过程中，阳极主要电极反应为 Ni－2e－===Ni2＋，但比 Zn 活泼的铁和锌也会溶解，Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，而阴极反应为 Ni2＋＋2e－===Ni，溶 解和析出金属不同，B 错误；电解后溶液还有镍离子，C 错；Cu 和 Pt 比镍弱，形成阳极泥，D 正 确。 12.【答案】C 【解析】金属活动性 Zn>Cu，Zn 作为负极，失去电子，Zn－2e－===Zn2＋，电子经外电路流向铜电 极，C 错误。因 Zn 失电子生成 Zn2＋，为使 ZnSO4 溶液保持电中性，盐桥中的 Cl－移向 ZnSO4 溶液； 正极反应为 Cu2＋＋2e－===Cu，溶液中铜离子减小，为使 CuSO4 溶液保持电中性，盐桥中的 K＋移 向 CuSO4 溶液，A、B、D 正确。 13.【答案】B 【解析】电解食盐水时发生的反应： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 总反应：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 对照分析选项，C 错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的 Cl2，滴加 KI 溶液后发生反应：Cl2＋2I－ ===I2＋2Cl－，溶液呈棕黄色，B 正确；阴极附近产生大量的 OH－，滴加酚酞后变红色，A 错误； 电解后生成 NaOH，溶液呈碱性，D 错误。 14.【答案】A 【解析】Cu、Ag 均为不活泼金属，不会置换出酸中的 H＋生成 H2，B、C 均无化学反应；D 虽然 Zn 与稀 H2SO4 反应，但装置不能形成闭合回路，只有 A 符合要求。 15.【答案】A 【解析】a 和 b 不连接时，不构成闭合回路，无法形成原电池，此时发生 Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋置 换反应，铁片上会有金属铜析出，A 错误、B 正确；a 和 b 用导线连接时，形成原电池，Cu 为正极， 在正极上阳离子得电子，Cu2＋＋2e－===Cu，C 正确；无论 a 和 b 是否用导线连接，均发生 Fe＋Cu2 ＋===Cu＋Fe2＋，铁片均溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色，D 正确。 16.【答案】(1)Al-3e- Al3+ (2)实验①中锌比铜活泼，锌作负极，实验⑤中铝比锌活泼，锌作正极，两实验中电流方向相反 (3)水果品种；电极材料 (4)合理 【解析】实验⑥中电极是铝比锌与铝活泼，铝为负极，反应式为 Al-3e- Al3+；实验①中锌比铜 活泼，锌为负极，实验⑤中铝比锌活泼，锌为正极，两实验中电流方向相反；由实验①和⑤可知, 水果电池的电压与水果的品种及电极材料有关。 17.【答案】 (答案合理即可) 【解析】因为总反应式为 Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，所以负极为 Fe，正极可为 Cu、Ag 或石墨， 电解质溶液为稀硫酸，按原电池示意图一般形式画出装置图。 18.【答案】(1)2H＋＋2e－===H2↑ (2)2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O (3)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ (4)Mg Al (5)AD (6)不可靠；将两种金属作电极连上电流计后插入电解质溶液，构成原电池，利用电流计测定电流 的方向，从而判断电子流动方向，再确定原电池正负极 【解析】甲同学依据的化学反应原理是 Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，乙同学依据的化学反应原理 是 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。由于铝与碱的反应是一个特例，不可作为判断金属性 强弱的依据。判断原电池的正极、负极要依据实验事实。 19.【答案】(1)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 (2)氧化 (3)负 正 (4)1.806×1024 【解析】放电时锌在负极发生氧化反应，因为电解质是碱，故负极反应是 Zn－2e － ＋2OH － ===Zn(OH)2；电子由负极流出，通过外电路流向正极，每 1 mol K2FeO4 发生反应，转移电子是 3 mol，数目是 1.806×1024，充电时 Fe(OH)3 失去电子发生氧化反应。 20.【答案】(1)①吸氧腐蚀 ②B ③C (2) (3)④>②>①>③ (4)B 【解析】(1)①金属在中性或较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。②发生吸氧腐蚀，越靠近液面 接触到的 O2 越多，腐蚀得越严重。③锌块应固定在腐蚀最严重的 C 处形成原电池，锌作负极，铁 闸作正极，得到保护。(2)要用石墨通过电化学腐蚀保护铜，只能用电解池原理，碳接电源正极， 铜接电源负极。(3)当电解质溶液相同时，同一金属腐蚀的快慢是电解池的阳极>原电池的负极>化 学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。故本题中，铁腐蚀由快到慢的顺序为④>②>①>③。(4)A 项， K1 闭合时，该装置构成了 Fe－C－NaCl 溶液原电池，铁作负极，发生氧化反应，电极反应式是 Fe －2e－===Fe2＋；B 项，石墨棒作正极，发生的电极反应式是 2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故石墨棒 周围溶液 pH 逐渐升高；C 项，K2 闭合时，该装置构成了 Fe－C－外加电源的电解池，石墨棒作阳 极，Fe 作阴极而不被腐蚀，该方法称为外加电流的阴极保护法；D 项，K2 闭合时，阳极的电极反 应式是 2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极的电极反应式是 2H＋＋2e－===H2↑，所以当电路中通过 0.002NA 个 即 0.002 mol 电子时，生成 H2 和 Cl2 的物质的量均为 0.001 mol，则两极共产生 0.002 mol 气体。 21.【答案】2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2＋12H＋ 3O2＋12e－＋12H＋===6H2O 【解析】左边通入甲醇的电极为负极，电解质溶液为酸性，电极反应为 2CH3OH－12e － ＋ 2H2O===2CO2＋12H＋；右边通入 O2 的电极为正极，电极反应为 3O2＋12e－＋12H＋===6H2O。