人教版选择性必修1第四章 化学反应与电能单元检测题含答案.docx

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人教版选择性必修1第四章化学反应与电能单元检测题含答案

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新教材人教版化学选择性必修1第四章化学反应与电能单元检测题

本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。

分卷I

一、单选题（共15小题,每小题4.0分,共60分）

1.据报道，以硼氢化合物NaBH4（B元素的化合价为＋3价）和H2O2作原料的燃料电池可用作空军通信卫星电源，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，其工作原理如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．电池放电时Na＋从b极区移向a极区

B．电极b采用MnO2，MnO2既作电极材料又有催化作用

C．每消耗1molH2O2，转移的电子为1mol

D．该电池的正极反应为

＋8OH－－8e－===

＋6H2O

2.化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。

目前常用的镍镉（Ni－Cd）电池，其电池总反应可以表示：

Cd＋2NiO（OH）＋2H2O

2Ni（OH）2＋Cd（OH）2

已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是（　　）

①以上反应是可逆反应　②以上反应不是可逆反应　③充电时化学能转变为电能　④放电时化学能转变为电能

A．①③

B．②④

C．①④

D．②③

3.目前人们正研究开发一种高能电池——钠硫电池，它以熔融的钠、硫为两极，以Na＋导电的β″Al2O3陶瓷作固体电解质，反应为2Na＋xS

Na2Sx。

以下说法正确的是（　　）

A．放电时，钠作正极，硫作负极

B．放电时，Na＋向负极移动

C．充电时，钠极与外电源正极相连，硫极与外电源的负极相连

D．放电时，负极发生的反应是：

2Na－2e－===2Na＋

4.“天宫一号”使用镍氢电池供电。

镍氢电池的负极材料为储氢合金（用MH表示，氢以单原子填入合金晶格），总反应为M＋Ni（OH）2

MH＋NiOOH，下列说法正确的是（　　）

A．电池充电时氢原子被氧化

B．电池放电时正极为NiOOH

C．电池充电时，与电源负极相连的电极反应为MH＋OH－＋e－===M＋H2O

D．电池放电时，负极反应为Ni（OH）2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O

5.下图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池（MHNi电池）。

下列有关说法不正确的是（　　）

A．放电时正极反应为NiOOH＋H2O＋e－―→Ni（OH）2＋OH－

B．电池的电解液可为KOH溶液

C．充电时负极反应为MH＋OH－―→H2O＋M＋e－

D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高

6.铁在下列四种情况中腐蚀速率判断正确的是（　　）

A．a＞b＞c＞d

B．b＞a＞d＞c

C．d＞c＞b＞a

D．b＞d＞a＞c

7.下列有关叙述正确的是（　　）

A．碱性锌锰电池中，MnO2是催化剂

B．银锌纽扣电池工作时，Ag2O被还原为Ag

C．放电时，铅蓄电池中硫酸浓度不断增大

D．电镀时，待镀的金属制品表面发生氧化反应

8.关于如图所示装置的叙述正确的是（）

A．锌片上有气泡产生

B．铜片周围溶液氢离子浓度不变

C．电流从锌片经导线流向铜片

D．氢离子在铜片表面被还原

9.现有A、B、C、D四种金属片：

①把A、B用导线连接后同时浸入稀硫酸中，B表面变黑并逐渐溶解；

②把C、D用导线连接后同时浸入稀硫酸中，C发生氧化反应；

③把A、C用导线连接后同时浸入稀硫酸中，电子流动方向为A→导线→C。

根据上述情况，下列说法中正确的是（　　）

A．在①中，金属片B发生还原反应

B．在②中，金属片C作正极

C．如果把B、D用导线连接后同时浸入稀硫酸中，则金属片D上有气泡产生

D．上述四种金属的活动性由强到弱的顺序是A>B>C>D

10.根据Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑的反应原理设计一个原电池，当锌为负极时，正极可以选用的金属材料是（）

A．镁　　　

B．石墨　　　

C．铝　　　

D．铅

11.某溶液中含有溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。

用石墨作电极电解溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。

下列叙述不正确的是（　　）

A．阴极只析出H2

B．阳极先析出Cl2，后析出O2

C．电解最后阶段为电解水

D．溶液pH不断增大，最后为7

12.电解稀H2SO4、Cu（NO3）2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上分别析出的物质分别是（　　）

A．H2和Cl2

B．Cu和Cl2

C．H2和O2

D．Cu和O2

13.为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期，下列对实验结束时现象描述不正确的是（　　）

A．装置Ⅰ左侧的液面一定会上升

B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低

C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重

D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀

14.为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是（　　）

A．在精密机床的铁床上安装铜螺钉

B．在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中

C．在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里

D．在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极

15.X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下反应：

①Y与M用导线连接放入稀硫酸中，M上冒气泡；

②M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，电子从M极流出，经过外电路，流入N极；

③Z＋2H2O（冷水）===Z（OH）2＋H2↑；

④水溶液中，X＋Y2＋===X2＋＋Y。

则这五种金属的活动性由强到弱的顺序为（　　）

A．Z＞X＞Y＞M＞N

B．Z＞Y＞X＞M＞N

C．Z＞X＞Y＞N＞M

D．X＞Y＞M＞N＞Z

分卷II

二、非选择题（共4小题,每小题10.0分,共40分）

16.某研究小组对铁生锈进行研究。

（1）甲同学设计了A、B、C一组实验（如图），探究铁生锈的条件。

经过较长时间后，甲同学观察到的现象是A中铁钉生锈；B中铁钉不生锈；C中铁钉不生锈。

①通过上述实验现象分析，可得出铁生锈的外部条件是______________________________；

②铁钉发生电化学腐蚀的正极电极反应式为________________________________________；

③实验B所用的水要经过________处理；植物油的作用是_______________________；

④实验C中碱石灰的作用是_______________________________________________。

（2）乙同学为了达到同样目的，设计了实验D（如图），发现一段时间后，试管中的液面升高，其原因是_____________________________________________________________________，

该实验________（填“能”或“不能”）说明水对铁钉生锈产生影响。

17.某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解池原理进行实验探究。

图1

图2

请回答：

Ⅰ.用图1所示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________（填序号）。

A．铝B．石墨C．银D．铂

（2）N极发生反应的电极反应为________。

（3）实验过程中，

________（填“从左向右”、“从右向左”或“不”）移动；滤纸上能观察到的现象有__________________。

Ⅱ.用图2所示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（Fe

）在溶液中呈紫红色。

（4）电解过程中，X极区溶液的pH________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（5）电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe－6e－＋8OH－===Fe

＋4H2O和________________________________________________________________________。

（6）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电极（铁电极）质量减少________g。

（7）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应：

2K2FeO4＋3Zn===Fe2O3＋ZnO＋2K2ZnO2，该电池正极发生的反应的电极反应为________________。

18.已知甲池的总反应式：

2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O

（1）请回答图中甲、乙两池的名称。

甲池是________装置；乙池是________装置。

（2）请回答下列电极的名称：

通入CH3OH的电极名称是________________，B（石墨）电极的名称是________________。

（3）写出电极反应式：

通入O2的电极的电极反应式是________________。

（4）乙池中反应的化学方程式为_____________________________________________。

（5）当乙池中A（Fe）极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2________mL（标准状况下）

19.下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。

（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。

据此回答问题：

①电源的N端为________极。

②电极b上发生的电极反应为____________________________________________________。

③计算电极b上生成的气体在标准状态下的体积：

________。

④电极c的质量变化是________g。

⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：

甲溶液________________________________________________________________________;

乙溶液________________________________________________________________________;

丙溶液________________________________________________________________________。

（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案解析

1.【答案】B

【解析】由装置图可知，H2O2得电子，化合价降低，b为正极，在碱性溶液中发生反应：

H2O2＋2e－===2OH－，阳离子应向正极区移动，A错误；1molH2O2得到2mole－，C错误；由图可看出负极发生氧化反应生成

，在碱性溶液中负极反应：

＋8OH－－8e－===

＋6H2O，D错误。

2.【答案】B

【解析】Ni－Cd电池的充、放电条件不相同，因此电池的充、放电反应不属于可逆反应。

3.【答案】D

【解析】放电时，负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，故钠作负极，硫作正极，A错误；放电时，阳离子向正极移动，B错误；充电时，钠极（负极）与外电源的负极相连，硫极（正极）与外电源的正极相连，C错误；放电时，负极发生氧化反应，D正确。

4.【答案】B

【解析】电池放电时，正极NiOOH发生还原反应，B正确；电池放电时，负极上MH发生氧化反应：

MH－e－＋OH－===M＋H2O，D错误。

电池充电时氢元素由＋1价变为0价，被还原，A错误；电池充电时，阴极与电源负极相连，发生还原反应：

M＋H2O＋e－===MH＋OH－，C错误。

5.【答案】C

【解析】在金属氢化物镍电池（MHNi电池）中，MH在负极发生反应：

MH＋OH－－e－―→M＋H2O，NiOOH在正极发生反应：

NiOOH＋H2O＋e－―→Ni（OH）2＋OH－，电解液可为KOH溶液，A、B正确；充电时，阴极反应式为M＋H2O＋e－―→MH＋OH－，C错误；MH中氢密度越大，单位体积电池所储存电量越多，即电池能量密度越高，D正确。

6.【答案】B

【解析】金属电极在原电池和电解池装置中，腐蚀规律为电解池阳极腐蚀>原电池负极腐蚀，金属被保护效果规律是原电池正极保护<电解池阴极保护。

a、b、d装置是原电池，c装置是电解池。

a装置中铁作负极，在氯化钠溶液中铁发生吸氧腐蚀，Fe失电子变成离子进入溶液，加快铁腐蚀的速度；b装置中铁作负极，在硫酸溶液中铁发生析氢腐蚀，Fe容易失电子变成离子进入溶液，腐蚀的速度最快；c装置中铁作电解池的阴极，在外加电源的作用下，铁被保护腐蚀速度最慢；d装置构成金属的吸氧腐蚀，铁作正极，锌作负极，锌易失电子而使铁受到保护，但保护效果不如c装置，综合以上可得腐蚀速率为b＞a＞d＞c

7.【答案】B

【解析】由碱性锌锰电池的总反应Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2可知，正极MnO2得电子被还原，A项错误；银锌纽扣电池由Zn粉（作负极）、Ag2O（作正极）和KOH溶液构成，电池工作时的反应原理为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag，电池工作过程中，正极上Ag2O得电子发生还原反应，生成Ag，B项正确；铅蓄电池放电时，发生的反应是PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，硫酸不断被消耗，浓度不断减小，C项错误；电镀时，待镀的金属制品作阴极，在阴极上发生还原反应，D项不正确。

8.【答案】D

【解析】该装置为铜锌原电池，锌的活动性大于铜，锌为负极、铜为正极。

负极锌失去电子不断溶解，在外电路中电子由锌电极流向铜电极；溶液中的氢离子移向正极铜，铜片周围的氢离子浓度增大，并在正极上发生还原反应产生氢气，硫酸溶液的氢离子浓度减小。

9.【答案】C

【解析】①B表面变黑并逐渐溶解，B失去电子作为负极，活动性B>A，发生氧化反应，选项A错误；②中，由于金属片C发生氧化反应，C作负极，活动性C>D，选项B错误；③负极失去电子，电子流出，A为负极，活动性A>C；所以四种金属活动性由强到弱的顺序是B>A>C>D，选项D错误；由于活动性B>D，B、D用导线连接后同时浸入稀硫酸中，则金属片D作正极，在D上氢离子得到电子产生氢气，所以有气泡产生，选项C正确。

10.【答案】D

【解析】选用金属活泼性比锌弱的金属或能导电的非金属材料作正极，D项符合题意。

11.【答案】D

【解析】电解质溶液中，n（H＋）∶n（Cl－）＝2∶3，开始电解时，阳极反应：

2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应：

2H＋＋2e－===H2↑，溶液中c（H＋）下降，；根据电子守恒：

2Cl－～2e－～2H＋，当酸提供的H＋反应完后，阴极反应：

2H＋＋2e－===H2↑，此时溶液呈碱性pH>7，D错误；最后当Cl－放电结束后，阳极反应：

2OH－－4e－===2H2O＋O2↑，相当于电解水，阴极只生成H2，A、B、C正确。

三个阶段分别为电解HCl、NaCl、H2O。

12.【答案】B

【解析】离子放电顺序为Cu2＋＞H＋＞Na＋、Cl－＞OH－＞

、

，所以阴极上先析出Cu，阳极上先析出氯气，选B。

13.【答案】B

【解析】装置Ⅰ中潮湿的水蒸气为中性，铁钉发生吸氧腐蚀，左侧氧气减少，气压减小，左侧的液面一定会上升，A正确；装置Ⅱ中潮湿的水蒸气为酸性，铁钉发生析氢腐蚀，产生氢气，气压增大，左侧的液面下降，故左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的高，B错误；装置Ⅱ中铜与铁构成原电池，加快腐蚀，铁为原电池的负极，腐蚀最严重，C正确；装置Ⅲ中铁钉处于干燥环境，几乎没被腐蚀，D正确。

14.【答案】C

【解析】A、B中形成的原电池，铁都是作负极，加速钢铁腐蚀，A、B错误；锌比铁活泼，铁作正极，起到防护作用，C正确；铸铁管上接直流电源的正极，铸铁管作阳极，加速腐蚀，D错误。

15.【答案】A

【解析】①M上冒气泡，发生反应：

2H＋＋2e－===H2↑，M为原电池正极，活动性Y＞M；②在原电池反应中，负极失电子，电子流出，正极得电子，电子流入，活动性M＞N；③Z＋2H2O（冷水）===Z（OH）2＋H2↑，证明Z的活动性是题目提供的所有的元素中最强的；④水溶液中，X＋Y2＋===X2＋＋Y，则证明活动性X＞Y；所以这五种金属的活动性由强到弱的顺序为Z＞X＞Y＞M＞N。

16.【答案】

（1）①有水（或电解质溶液）和氧气（或空气）

②O2＋4e－＋2H2O===4OH－

③煮沸（或“除去氧气”）　隔绝空气（或“防止氧气与铁接触”）　④吸收水蒸气（或“干燥”、“保持试管内干燥环境”）

（2）铁的腐蚀要吸收氧气（或“参与反应”、“消耗了氧气”）使气体体积减小　不能

【解析】钢铁在潮湿环境下形成原电池，发生电化学腐蚀。

B试管用植物油防止氧气与铁接触，则说明O2是影响生锈的一个重要因素。

C中的现象说明，潮湿是铁生锈的另一个重要因素。

D中既有空气又有水分存在，不能确定是那种因素对铁钉生锈产生的影响。

17.【答案】

（1）A　

（2）2H＋＋2e－===H2↑（或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－）

（3）从右向左　滤纸上M极附近有红褐色斑点产生（答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可）

（4）增大　（5）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　（6）0.28　（7）2Fe

＋6e－＋5H2O===Fe2O3＋10OH－

【解析】

（1）铝与CuSO4溶液反应，且比Zn活泼，选用Al时将改变电源负极。

（2）N极和电池负极锌相连，为阴极，发生得电子反应，溶液中只有水电离的H＋得电子，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；

（3）

向负极（左）移动，滤纸上阴极有OH－生成、阳极有Fe2＋生成，两离子生成白色Fe（OH）2沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色；

（4）由图中直流电源可看出X极是阴极，水电离的H＋得电子，所以pH增大；

（5）两极均有气体产生，可知阳极生成氧气，说明氢氧根也放电；

（6）X极收集n（H2）＝0.03mol，得0.06mol电子，Y极收集n（O2）＝0.0075mol，OH－失去0.03mol电子，所以参加反应的n（Fe）＝

＝0.005mol；

（7）第一步，正极发生还原反应，选择化合价降低的，铁的化合价降低3价；第二步，依据得失电子写2Fe

＋6e－===Fe2O3；第三步，依据电荷守恒，结合电解质溶液显碱性配平得电极反应：

2Fe

＋6e－＋5H2O===Fe2O3＋10OH－。

18.【答案】

（1）原电池（化学能转变为电能）　电解池（电能转变为化学能）

（2）负极　阳极

（3）O2＋2H2O＋4e－

4OH－

（4）4AgNO4＋2H2O

4Ag＋3O2↑＋4HNO3

（5）280

【解析】

（1）由甲池总反应可以看出甲池为原电池，乙池是电解池。

（2）通入燃料CH3OH的电极是负极，通入氧气的电极名称为正极。

在乙池中与电源的正极相连接的石墨电极B为阳极，与电源的负极相连接的Fe电极为阴极。

（3）通入O2的电极为正极，在碱性环境下的电极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

（5）由于在整个闭合回路中电子转移的数目相等，4Ag～4e－～O2，当乙池中A（Fe）极的质量增加5.40g时，n（Ag）＝n（e－）＝5.40g÷108g·mol－1＝0.05mol。

则n（O2）＝0.05mol÷4＝0.0125mol，V（O2）＝0.0125mol×22.4L·mol－1＝0.28L＝280mL。

19.【答案】

（1）①正　②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　③2.8L　④16　⑤碱性增强，因为相当于电解水　酸性增强，OH－放电，H＋增多　酸、碱性不变，相当于电解水

（2）可以；因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应

【解析】

（1）①乙中c电极质量增加，则c处发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，即c处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。

②甲中为NaOH，相当于电解H2O，阳极b处为阴离子OH－放电，即4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。

③丙中为K2SO4，相当于电解水，设电解的水的质量为x。

由电解前后溶质质量相等有100g×10%＝（100g－x）×10.47%，得x≈4.5g，即消耗0.25molH2O,2H2O～2H2～O2～4e－可知，整个反应中转化0.5mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的，即b电极上生成O2为0.125mol，标准状况下的体积为0.125mol×22.4L·mol－1＝2.8L。

④c电极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，Cu～2e－，转移0.5mol电子，则生成的m（Cu）＝16g。

⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大；乙中阴极为Cu2＋放电，阳极为OH－放电，所以H＋增多，故pH减小；丙中为电解水，对于K2SO4溶液而言，其pH几乎不变。

（2）铜全部析出，可以继续电解H2SO4，有电解液即可电解。