第第頁第四單元化學(xué)反應(yīng)與電能B卷能力提升（含解析）_2023-2024學(xué)年高二化學(xué)人教版（2023）選擇性必修一單元達標(biāo)測試卷第四單元化學(xué)反應(yīng)與電能

（滿分100分考試時間：90分）

一、選擇題：本題共15小題，每題3分，共45分。

1.下列設(shè)備工作時，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是()

A硅太陽能電池B燃?xì)庠頒太陽能集熱器D鋰離子電池

A.AB.BC.CD.D

2.最近我國科學(xué)家設(shè)計了一種協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實現(xiàn)對天然氣中和的高效去除。示意圖如下圖所示，其中電極分別為ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為：

①

②

該裝置工作時，下列敘述錯誤的是()

A.陰極的電極反應(yīng):

B.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng):

C.石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的低

D.若采用取代，溶液需為酸性

3.利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如下所示。下列說法錯誤的是()

A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時還可提供電能

B.陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)

C.正極區(qū)，固氮酶為催化劑，發(fā)生還原反應(yīng)生成

D.電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動

4.下列示意圖與化學(xué)用語表述內(nèi)容不相符的是（水合離子用相應(yīng)離子符號表示）()

ANaCl溶于水

B鐵的吸氧腐蝕原理負(fù)極：

C鋅銅原電池構(gòu)造和原理總反應(yīng)：

D與反應(yīng)能量變化

A.AB.BC.CD.D

5.我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅一碘溴液流電池，其工作原理示意圖如圖。圖中貯液器可儲存電解質(zhì)溶液，提高電池的容量。下列敘述不正確的是()

A.放電時，a電極反應(yīng)為

B.放電時，溶液中離子的數(shù)目增大

C.充電時，b電極每增重0.65g，溶液中有0.02mol被氧化

D.充電時，a電極接外電源負(fù)極

6.如圖所示各種裝置中能構(gòu)成原電池的是()

A.①②③B.④⑤⑥C.①③⑤D.②④⑥

7.化學(xué)用語是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具，下列用來表示物質(zhì)變化的化學(xué)用語中正確的是()

A.氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為

B.鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極反應(yīng)為

C.粗銅精煉時，與電源正極相連的是純銅，電極反應(yīng)為

D.鉛酸蓄電池充電時，標(biāo)“+”的接線柱連電源的正極，電極反應(yīng)為

8.支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是()

A.通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零

B.通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁

C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流

D.通入的保護電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整

9.我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na–二次電池。將溶于有機溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為：。下列說法錯誤的是()

A.放電時，向負(fù)極移動

B.充電時釋放，放電時吸收

C.放電時，正極反應(yīng)為

D.充電時，正極反應(yīng)為：

10.下列關(guān)于各裝置圖的敘述不正確的是()

A.用圖①裝置實現(xiàn)鐵上鍍銅，a極為銅，電解質(zhì)溶液可以是溶液

B.圖②裝置鹽橋中的移向右燒杯

C.圖③裝置中鋼閘門應(yīng)與外接電源的負(fù)極相連獲得保護

D.圖④兩個裝置中通過導(dǎo)線的電子數(shù)相同時，消耗負(fù)極材料的物質(zhì)的量不同

11.全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的材料，電池反應(yīng)為（）。下列說法錯誤的是()

A.電池工作時，正極可發(fā)生反應(yīng)：

B.電池工作時，外電路中流過0.02mol電子，負(fù)極材料減重0.14g

C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性

D.電池充電時間越長，電池中的量越多

12.假設(shè)圖中原電池產(chǎn)生的電壓、電流強度均能滿足電解、電鍍要求，即為理想化。①~⑧為各裝置中的電極編號。下列說法錯誤的是()

A.當(dāng)K閉合時，甲裝置發(fā)生吸氧腐蝕，在電路中作電源

B.當(dāng)K斷開時，乙裝置鋅片溶解，有氫氣產(chǎn)生

C.當(dāng)K閉合后，整個電路中電子的流動方向為③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④

D.當(dāng)K閉合后，甲、乙裝置中溶液pH變大，丙裝置中溶液pH不變

13.工業(yè)廢氣經(jīng)資源化利用后可回收能量并得到單質(zhì)硫。反應(yīng)原理為。燃料電池的工作原理如圖所示。

下列有關(guān)說法不正確的是()

A.電極a為電池的負(fù)極

B.電極b上的電極反應(yīng)式為

C.若電路中通過2mol電子，則電池內(nèi)部釋放632kJ熱能

D.若有17g參與反應(yīng)，則會有1mol經(jīng)質(zhì)子膜進入正極區(qū)

14.下列化學(xué)用語或說法正確的是()

A.用鐵作陽極電解熔融生產(chǎn)金屬鋁

B.鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng):

C.粗銅（含等雜質(zhì)）精煉中產(chǎn)生的陽極泥的成分只有Au

D.用石墨作電極電解飽和食鹽水:

15.工業(yè)上可利用如圖所示電解裝置吸收和轉(zhuǎn)化（A、B均為惰性電極），下列說法正確的是()

A.B極為電解池的陰極

B.B極區(qū)吸收5mol，則A極區(qū)生成25mol

C.B極區(qū)電解液為稀硫酸，電解一段時間后硫酸濃度增大

D.A極的電極反應(yīng)為

二、填空題：本題共5題，共55分。

16.能源的開發(fā)和利用是一個世界性的話題，充分利用能量、開發(fā)新能源為人類服務(wù)是廣大科技工不懈努力的目標(biāo)。

（1）如圖所示，F(xiàn)e–Cu–組成原電池：Cu電極是____________（填“正”或“負(fù)”）極，其電極反應(yīng)為______________；電子由____________（填“Fe”或“Cu”）極流出。

（2）利用（1）中圖的電極和電解質(zhì)溶液，在增加電源后可以實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，F(xiàn)e接入電源負(fù)極，Cu接入電源正極，電解過程中電極質(zhì)量增加的是__________（填“Fe”或“Cu”），F(xiàn)e的腐蝕速度比正常在空氣中的腐蝕速度______________（填“快”或“慢”），溶液中_________________（填“增大”“減小”或“不變”）。

（3）利用氫氣與氧氣的燃燒反應(yīng)，作為燃料電池的反應(yīng)原理，填充的電極是__________（填“正”或“負(fù)”）極；當(dāng)有11.2L（折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）完全燃燒，會放出____________kJ熱量；如果，則a_________________571.6（填“>”“<”或“=”）。

17.新能源汽車所用蓄電池分為鉛酸蓄電池、二次鋰電池、空氣電池等類型。請回答下列問題：

（1）2023年諾貝爾化學(xué)獎授予了為鋰離子電池發(fā)展做出貢獻的約翰·古迪納夫等三位科學(xué)家。如圖所示為水溶液鋰離子電池體系。放電時，電池的負(fù)極是_______（填“a”或“b”），溶液中從_______遷移（填“a向b”或“b向a”）。

（2）鉛酸蓄電池是最常見的二次電池，電壓穩(wěn)定，安全可靠，價格低廉，應(yīng)用廣泛。電池總反應(yīng)為。

①放電時，正極的電極反應(yīng)是_______，電解質(zhì)溶液中硫酸的濃度_______（填“增大”“減小”或“不變”），當(dāng)外電路通過0.5mol時，理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加_______g。

②用該蓄電池作電源，進行粗銅（含Ag、Pt、Au等雜質(zhì)）的電解精煉。如圖所示，電解液c選用_______溶液，A電極的材料是_______，B電極反應(yīng)式是_______。

③用該蓄電池作電源，A、B為石墨電極，c為氯化鈉溶液，進行電解。如圖所示，則A電極產(chǎn)生的氣體是_______，B電極附近溶液的pH_______（填“增大”“減小”或“不變”）。

18.某學(xué)生利用下面實驗裝置探究鹽橋式原電池的工作原理。按照實驗步驟依次回答下列問題：

(1)銅為_____________極，導(dǎo)線中電子流向為______________(用a、b表示)。

(2)若裝置中銅電極的質(zhì)量增加3.2g，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為___________（用表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。

(3)裝置的鹽橋中除添加瓊脂外，還要添加KCl的飽和溶液，電池工作時，對鹽橋中的、的移動方向的表述正確的是______________。

A.鹽橋中的向右側(cè)燒杯移動、向左側(cè)燒杯移動

B.鹽橋中的向左側(cè)燒杯移動、向右側(cè)燒杯移動

C.鹽橋中的、幾乎都不移動

(4)若將反應(yīng)設(shè)計成原電池，其正極反應(yīng)是______________。

(5)設(shè)計一個電化學(xué)裝置，實現(xiàn)反應(yīng)：，請在下面方框內(nèi)畫出這個電化學(xué)裝置圖。

19.如圖所示，X是一種生活中常見的金屬元素，A、B、C、D為石墨電極，E、F分別為短周期相鄰兩種活潑金屬中的一種，且E能與NaOH溶液反應(yīng)。按圖示接通線路，反應(yīng)一段時間（實驗中所有溶液均足量）。

（1）甲池是_____________（填“原電池”或“電解池”，下同）裝置；乙池是______________裝置。

（2）D極為___________（填“陰極”或“陽極”）。

（3）燒杯中溶液會變藍(lán)的是_____________（填“a”或“b”）；C極上的電極反應(yīng)為_____________。

（4）F極上的電極反應(yīng)為___________________。

（5）當(dāng)電路中通過0.02mol電子時，B電極上沉積0.64g金屬X，則X為____________（填元素符號），甲池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。

20.I.氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。如圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。

回答下列問題：

（1）寫出電解飽和食鹽水的離子方程式：____________________。

（2）離子交換膜的作用為__________、_________。

（3）精制飽和食鹽水從圖中_____________位置補充，氫氧化鈉溶液從圖中_________位置流出。（選填“a”“b”“c”或“d”）

Ⅱ.可以和草酸（）、硫酸反應(yīng)生成高效的消毒殺菌劑，還生成和等物質(zhì)。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________。

答案以及解析

1.答案：D

解析：硅太陽能電池是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，A錯誤；燃?xì)庠钍菍⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置，B錯誤；太陽能集熱器是將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，C錯誤；鋰離子電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，D正確。

2.答案：C

解析：本題考查電解原理的應(yīng)用。由石墨烯電極區(qū)反應(yīng)①可知該極發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，則ZnO@石墨烯為陰極。陰極的電極反應(yīng)為，A正確；裝置工作時涉及三個反應(yīng)，與的轉(zhuǎn)化循環(huán)進行，總反應(yīng)為與之間的反應(yīng)，根據(jù)得失電子守恒可知總反應(yīng)為，B正確；石墨烯與電源正極相連，ZnO@石墨烯與電源負(fù)極相連，故石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的高，C錯誤;均在酸性環(huán)境中穩(wěn)定存在，D正確。

3.答案：B

解析：A項，現(xiàn)有工業(yè)合成氨的反應(yīng)條件是高溫、高壓、催化劑，則題述方法合成氨條件更為溫和，同時可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，正確；B項，陰（正）極區(qū)，在固氮酶催化作用下發(fā)生反應(yīng)，錯誤；C項，由B項分析可知正極區(qū)被還原為，正確；D項，原電池工作時，質(zhì)子（）通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動，正確。

4.答案：D

解析：氯化鈉溶于水后電離出和，故電離方程式為，A正確；鐵的吸氧腐蝕中負(fù)極上鐵放電變?yōu)?，故電極反應(yīng)為，B正確；鋅銅原電池中鋅在負(fù)極上失電子，在正極上得電子，故總反應(yīng)為，C正確；反應(yīng)的反應(yīng)物的鍵能之和–生成物的鍵能之和=，D錯誤。

5.答案：D

解析：根據(jù)電池的工作原理示意圖可知，放電時a電極上轉(zhuǎn)化為和，電極反應(yīng)為，A項正確；放電時正極區(qū)轉(zhuǎn)化為和，負(fù)極區(qū)Zn轉(zhuǎn)化為，溶液中離子的數(shù)目增大，B項正確；充電時b電極發(fā)生反應(yīng)，b電極增重0.65g時，轉(zhuǎn)移0.02mol，a電極發(fā)生反應(yīng)，根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，則有0.02mol被氧化，C項正確；放電時a電極為正極，充電時，a電極為陽極，接外電源正極，D項錯誤。

6.答案：C

解析：原電池的構(gòu)成條件是：①有兩個活潑性不同的電極，②將電極插入電解質(zhì)溶液中，③兩電極間構(gòu)成閉合回路，④能自發(fā)地進行氧化還原反應(yīng)。據(jù)此可知裝置①③⑤能構(gòu)成原電池。②中酒精是非電解質(zhì)，不能構(gòu)成原電池；④中沒有形成閉合回路，不能構(gòu)成原電池；⑥中電極相同，不能構(gòu)成原電池。

7.答案：D

解析：氫氧燃料電池中負(fù)極上是氫氣放電，A錯誤；鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，負(fù)極反應(yīng)為，B錯誤；粗銅精煉時，粗銅作陽極和電源的正極相連，C錯誤；鉛酸蓄電池充電時，原電池正極接電源的正極作電解池的陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為，D正確。

8.答案：C

解析：依題意，鋼管樁為陰極，電子流向陰極，陰極被保護，鋼管樁表面腐蝕電流是指鐵失去電子形成的電流，接近于0，鐵不容易失去電子，A項正確；陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，電子經(jīng)外電路流向陰極，B項正確；高硅鑄鐵作陽極，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極上主要是海水中的水被氧化生成氧氣，惰性輔助陽極不被損耗，C項錯誤；根據(jù)海水對鋼管樁的腐蝕情況，增大或減小電流，D項正確。

9.答案：D

解析：放電時，負(fù)極反應(yīng)為，正極反應(yīng)為；移向正極，、移向負(fù)極，A、C正確；充電過程與放電過程相反，B正確；充電時，陽極反應(yīng)為，D錯誤。

10.答案：B

解析：根據(jù)裝置圖中電流方向可知，a極為陽極、b極為陰極，鐵上鍍銅時，Cu為陽極、Fe為陰極，電解質(zhì)溶液可以是溶液，A正確；雙液銅鋅原電池中，Zn為負(fù)極、Cu為正極，原電池工作時，陽離子移向正極、陰離子移向負(fù)極，即鹽橋中的移向左燒杯，B錯誤；圖③裝置是外加電流法防腐，其中鋼閘門接外加電源的負(fù)極、作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，C正確；圖④中兩裝置均為原電池，左側(cè)裝置中Al為負(fù)極，電極反應(yīng)為，右側(cè)裝置中Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)為，裝置中通過導(dǎo)線的電子數(shù)相同時，消耗負(fù)極材料的關(guān)系為，消耗負(fù)極材料的物質(zhì)的量不同，D正確。

11.答案：D

解析：根據(jù)圖示中移動方向可知，電極a為正極，依次發(fā)生的轉(zhuǎn)化，A正確；電池工作時負(fù)極反應(yīng)式為，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.02mol電子時，負(fù)極消耗的Li的物質(zhì)的量為0.02mol，質(zhì)量為0.14g，B正確；石墨烯具有導(dǎo)電性，可以提高電極a的導(dǎo)電能力，C正確；電池充電時為電解池，此時的量越來越少，D錯誤。

12.答案：A

解析：當(dāng)K閉合時，形成閉合電路，乙中Zn–Cu形成的原電池比甲中Fe–C形成的原電池產(chǎn)生的電壓大，甲為電解池，乙為原電池，A錯誤；當(dāng)K斷開時，乙不能構(gòu)成原電池，鋅片和稀硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而溶解，有氫氣產(chǎn)生，B正確；當(dāng)K閉合后，乙為原電池，甲、丙、丁為電解池，③為負(fù)極，④為正極，故整個電路中電子的流動方向為③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④，C正確；當(dāng)K閉合后，甲中有NaOH生成，溶液pH增大，乙中消耗，溶液pH增大，丙裝置相當(dāng)于在銀上鍍銅，溶液pH不變，D正確。

13.答案：C

解析：由，得出負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則電極a為電池的負(fù)極，A正確；正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為，B正確；電路中每通過2mol電子，則消耗0.5mol氧氣，但該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，所以電池內(nèi)部幾乎不放出熱量，C錯誤；每17g即0.5mol參與反應(yīng)，則消耗0.25mol氧氣，根據(jù)可知，有1mol經(jīng)質(zhì)子膜進入正極區(qū)，D正確。

14.答案：B

解析：電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極，則陽極放電的是金屬鐵，電極被損耗，不符合生產(chǎn)實際，A錯誤；鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為，B正確；粗銅（含Zn、Fe、Ag、Au等雜質(zhì)）作陽極，陽極泥的成分為比銅不活潑的金屬和非金屬，所以陽極泥的成分為Ag、Au等，C錯誤；用石墨作電極電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣，離子方程式為，D錯誤。

15.答案：C

解析：A極處加入，產(chǎn)生，硫元素化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，則A極為電解池陰極，B極為電解池陽極，A錯誤；B極區(qū)吸收5mol，生成，硫元素化合價升高2價，轉(zhuǎn)移電子5mol×2=10mol，根據(jù)得失電子守恒，則陰極也轉(zhuǎn)移10mol電子，，則A極區(qū)生成5mol，B錯誤；B極區(qū)電解液為稀硫酸，電解過程中轉(zhuǎn)化為，則電解一段時間后硫酸濃度增大，C正確；A極處加入，產(chǎn)生，電解過程中硫元素化合價降低，則A極的電極反應(yīng)為，D錯誤。

16.答案：（1）正；；Fe

（2）Fe；慢；不變

（3）負(fù)；142.9；<

解析：（1）Fe–Cu–溶液組成的原電池中，F(xiàn)e比Cu活潑，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以Fe作負(fù)極，Cu作正極，Cu電極反應(yīng)為，電池工作時，電子由負(fù)極Fe流出經(jīng)過導(dǎo)線流向正極Cu。

（2）電解池中Fe作陰極，Cu作陽極，溶液為電解質(zhì)溶液，裝置為Fe上鍍Cu的電鍍池，由于Fe作陰極，所以Fe的腐蝕速度減慢，電極反應(yīng)為，析出的Cu附在Fe上，導(dǎo)致Fe電極質(zhì)量增加，由于陽極生成的物質(zhì)的量等于陰極消耗的物質(zhì)的量，所以溶液中不變。

（3）氫氧燃料電池中發(fā)生氧化反應(yīng)，通入氫氣的電極為負(fù)極；由熱化學(xué)方程式可知，燃燒2mol時，放熱571.6kJ，所以燃燒11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）即時，放出熱量142.9kJ；①，②，由②–①得，即a<571.6。

17.答案：（1）b；b向a

（2）①；減??；24②；粗銅；③氯氣；增大

解析：（1）該鋰離子電池中，Li易失電子、作負(fù)極，即a是正極、b是負(fù)極，放電時，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動，即溶液中從b向a遷移。

（2）①由鉛酸蓄電池總反應(yīng)可知，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成，正極電極反應(yīng)式為；由電池總反應(yīng)可知，放電時消耗酸，則電解質(zhì)溶液中硫酸的濃度降低；負(fù)極反應(yīng)式為，產(chǎn)生的附著在負(fù)極板上，增加的質(zhì)量即的質(zhì)量，所以通過時，理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加。②電解精煉中，粗銅作陽極，純銅作陰極，A是陽極，則A極材料是粗銅，B電極為陰極，該極上銅離子得電子生成金屬銅，即電極反應(yīng)式為，電解質(zhì)溶液可選用溶液。③根據(jù)電流方向知，A是電解池陽極，B是電解池陰極，電解氯化鈉溶液時，陽極上是氯離子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，在陰極上是氫離子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，促進水的電離，生成NaOH，溶液堿性增強、pH增大。

18.答案：（1）正；a→b

（2）0.1

（3）A

（4）

（5）

解析：（1