高中化学选修一第四章《化学反应与电能》经典习题.docx

1、高中化学选修一第四章化学反应与电能经典习题一、选择题1如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)A杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低B杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高C当杠杆为绝缘体时，A端低，B端高；为导体时，A端高，B端低D当杠杆为绝缘体时，A端高，B端低；为导体时，A端低，B端高答案：D【详解】A杠杆为导体时，构成原电池，右边Fe溶解，质量减轻，左边Cu2+得电子生成Cu附着在Cu表面，质量增

2、加，所以A端低，B端高，A不正确；B杠杆为绝缘体时，Cu与电解质不反应，质量不变，Fe与CuSO4溶液反应生成Cu附着在Fe表面，质量增加，所以A端高B端低，B不正确；C当杠杆为绝缘体时，A端高，B端低；为导体时，A端低，B端高，C不正确；D当杠杆为绝缘体时，左端质量不变右端质量增加，所以A端高，B端低；为导体时，左端生成Cu右端溶解，所以A端低，B端高，D正确；故选D。2化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语正确的是A用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，阴极的电极反应式为2Cl2e=Cl2B铅蓄电池放电时的负极反应式为Pb2e=Pb2+C粗铜精炼时，与电源负极相连

3、的应是纯铜，该极发生的电极反应只有Cu2+2e=CuD钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe3e=Fe3+答案：C【详解】A用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，阴极的电极反应式为:2H+2e-=H2,故A错误；B铅蓄电池放电时,铅做负极，稀硫酸做电解质溶液，的负极反应式为，故B错误；C粗铜精炼时，阴极是纯铜，该极发生的电极反应只有Cu2+2e=Cu，故C正确；D钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe2e=Fe2+，故D错误。故答案为：C3某新型二次电池反应原理为M+3Cn(MCl4)+44+3Cn(M代表金属，Cn代表石墨)。装置如图所示。下列说法正确的是A放电时，b极为负极B放电时，向b极

4、迁移C充电时，a极反应为4+3e=7+MD充电时，若电路中转移0.5mol电子，则有0.5 mol Cn(MCl4)被还原答案：C解析：根据电池总反应可知，放电时负极M失电子发生氧化反应，电极反应式为2M-3e-+7=4，正极发生Cn(MCl4)得电子的还原反应，电极反应式为Cn(MCl4)+e-=+Cn，原电池工作时阴离子移向负极、阳离子移向正极；充电时，外加电源与原电池相连接，阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，据此分析。【详解】A根据分析，M发生失电子的反应，因此a为负极，A错误；B放电时，向负极a移动，B错误；C充电时，a电极发生得电子的反应，电极方程式为4+3e=7+M，C正确；D充电时

5、，若电路中转移0.5mol电子，根据电极方程式+Cn-e-=Cn(MCl4)，有0.5mol的Cn被氧化，Cn(MCl4)为氧化产物，D错误；故答案选C。421世纪是钛的世纪。在8001000时电解熔融TiO2可制得钛单质，装置如图所示。下列叙述错误的是A理论上每生成4.8g钛，转移电子0.2molBa出口放出O2CTiO2连接电源负极，发生的反应为：TiO2 +4e- =Ti +2O2-D制得的钛单质要用高纯氩气保护下冷却答案：A【详解】A4.8gTi物质的量为=0.1mol，电解熔融TiO2可制得Ti单质，则生成Ti的电极反应式为TiO2+4e-=Ti+2O2-，理论上每生成4.8g钛，转

6、移电子0.4mol，A错误；Ba出口所在区域为阳极区，电极反应为2O2-4e-=O2，a出口放出O2，B正确；C电解熔融TiO2可制得Ti单质，TiO2发生得电子的还原反应，TiO2在阴极反应，TiO2连接电源负极，发生的反应为：TiO2 +4e- =Ti +2O2-，C正确；D为防止Ti在冷却过程中与空气中O2反应，故制得的钛单质要用高纯氩气保护下冷却，D正确；答案选A。5下列说法不正确的是A酸、碱、氯化钠都会破坏铝表面的氧化膜B相同温度下NaHCO3的溶解度比Na2CO3大CK2Cr2O7具有强氧化性，能与乙醇反应，得到绿色的Cr3+，因此可用K2Cr2O7测酒驾D钢铁在潮湿空气中生锈主要

7、是发生了电化学腐蚀答案：B【详解】A氧化铝属于两性氧化物，能和酸、碱反应，氯化钠吸收空气里的水分，能电离出钠离子和氯离子，也会破坏铝表面的氧化膜，故A正确；B相同温度下NaHCO3的溶解度比Na2CO3小，故B错误；CK2Cr2O7具有强氧化性，能与乙醇反应，得到绿色的Cr3+，因此可用K2Cr2O7测酒驾，故D正确；D钢铁在潮湿空气中能够形成原电池，所以生锈主要是发生了电化学腐蚀，故D正确；故答案：B。6如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H2SO4为电解质溶液。下列有关说法不正确的是Aa极为负极Ba极的电极反应式：H2-2e-=2H+C电子由a极经外电路流向b极D电池工作一

8、段时间后，装置中c(H2SO4)增大答案：D解析：该氢氧燃烧电池的电解质溶液为稀硫酸，则a极为负极，其电极反应式为H2-2e-=2H+；b极为正极，其电极反应式为O2+4H+4e-=2H2O；该反应的总反应为2H2+O2=2H2O。【详解】A经分析，a极为负极，A正确；Ba极为负极，其电极反应式为H2-2e-=2H+，B正确；CH2在a极失去电子变为H+，电子从a极经过外电路流向b极，C正确；D该反应的总反应为2H2+O2=2H2O，电池工作一段时间后，水的量增加，溶液体积增大，而H2SO4的物质的量不变，故硫酸的浓度会减小，D错误；故选D。7将等物质的量浓度的CuSO4溶液和NaCl溶液等体

9、积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如下图，则下列说法正确的是ABC段阳极产物是Cl2，阴极产物是CuBBC段表示在阴极上是H+放电产生了H2CCD段表示阳极上OH-放电破坏了水的电离平衡，产生H+，所以pH值减小DAB段阳极先产生Cl2，BC段产生O2答案：D解析：设CuSO4的和NaCl各nmol，电解分3个阶段：AB段：阳极 nmol氯离子失nmol电子，阴极：nmol铜离子得nmol电子，由于铜离子水解，铜离子浓度逐渐减小，溶液pH值逐渐增大；BC段：阳极 nmol氢氧根离子失nmol电子（来源于水的电离），阴极：n mol铜离子再得nmol电子，由于氢

10、氧根离子消耗，溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH值迅速减小；CD段：阳极 氢氧根离子失去电子，阴极：氢离子得到电子，开始电解水，溶液中氢离子浓度逐渐增大，pH值减小，以此来解答。【详解】ABC段阳极发生4OH-4e-=2H2O+O2，阴极发生Cu2+2e-=Cu，故A错误；BBC段阴极上铜离子得到电子，生成铜单质，故B错误；CCD段发生2H+2e-=H2、4OH-4e-=2H2O+O2，即CD段电解的物质是水，没有产生H+，故C错误；D由离子放电顺序可知，AB段阳极发生2Cl-2e-=Cl2，BC段阳极发生4OH-4e-=2H2O+O2，故D正确；故选：D。8锂离子电池已经成为应用最广泛的可充电

11、电池。某种锂离子电池的结构示意图如图所示，其中两极区间的隔膜只允许Li+通过。电池放电时的总反应方程式为：Li1-xCoO2+xLi=LiCoO2。关于该电池的推论错误的是A放电时，Li+主要从负极区通过隔膜移向正极区B放电时，负极反应为:xLi-xe-=xLi+C为增强溶液的导电性，使用硫酸为电解质溶液D充电时，负极(C)上锂元素被还原答案：C【详解】A原电池放电时，阳离子向正极移动，放电时，Li+主要从负极区通过隔膜移向正极区，故A正确；B放电时，负极失电子发生氧化反应，负极反应为:xLi-xe-=xLi+，故B正确；C锂能与硫酸反应，所以不能使用硫酸为电解质溶液，故C错误；D充电时，负极

12、(C)上发生反应Li+ +e-=Li，锂元素被还原，故D正确；选C。9南开大学陈军院士最近开发出一种可充电的新型水系聚合物空气电池，其充放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是A放电时，M极电势低于N极电势B放电时，N极上的电极反应式为O24e-2H2O=4OH-C充电时，每消耗22.4 L O2，通过阳离子交换膜的K的物质的量为4 molD充电时，电池总反应为答案：C解析：主要从N极的变化入手判断，放电时，N极氧气得电子被还原：O24e-2H2O=4OH-，充电时氢氧根失电子被氧化生成氧气；【详解】A由图可知，放电N极是氧气得到电子形成OH，为电池的正极，所以M极电势低于N极电势，故A正确

13、； B由图知，放电时，N极上的电极反应式为O24e-2H2O=4OH-，故B正确；C由于22.4 L O2不知道气体所处的是否为标况，所以不能计算，故C错误；D由图知，充电时，电池总反应为，故D正确；答案选C。10化学创造了丰富的物质世界，指导着我们的生产、生活。下列说法正确的是A超级电容器材料石墨烯属于烯烃B硅太阳能电池和锂离子电池的工作原理相同C电解精炼铜时，阳极溶解的铜与阴极析出的铜质量相等D电解饱和食盐水，两极共生成22.4L(标准状况下)气体时，转移的电子数为NA答案：D【详解】A石墨烯不含H元素，是一种碳单质，不属于烯烃 ，故A错误；B硅太阳能电池是太阳能转化为电能，锂离子电池是电

14、能与化学能之间的转化，二者原理不同 ，故B错误；C电解精炼铜时，阳极锌、铁、镍和铜失去电子，阴极只有铜离子获得电子生成铜单质，依据电子守恒，溶解的铜与阴极析出的铜质量不相等，故C错误；D电解饱和食盐水，阴极生成氢气，阳极生成氯气，依据电子守恒，阴阳两极产生气体体积比1：1，当两极共生成22.4L(标准状况下)气体时，则生成氢气和氯气各位0.5mol，生成0.5mol氯气失去电子数是0.5mol21NA=NA，那么转移的电子数为NA ，故D正确；故选：D。11雾霾含有大量的污染物SO2、NO。工业上变“废”为宝，吸收工业尾气SO2和NO，可获得Na2S2O3和NH4NO3产品的流程图如图(Ce为

15、铈元素)：下列说法错误的是（ ）ANa2S2O4中S元素的化合价为+3B装置消耗36g水生成4NA个H+(NA代表阿伏伽德罗常数）C装置进行电解，Ce3+在阴极反应，使Ce4+得到再生D装置获得粗产品NH4NO3的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等答案：C【详解】A根据化合物中元素化合价代数和等于0，由于Na是+1价，O为-2价，所以Na2S2O4中S元素的化合价为+3，A正确；B36 g水的物质的量是2 mol，在装置II中发生反应：NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3+NO+4H+，NO+H2O+Ce4+=Ce3+NO+2H+，可见两个反应都是消耗1 mol H2O，会产生2

16、mol H+，则反应消耗2 mol H2O，就产生4 mol H+，生成H+的数目等于4 NA个，B正确；CCe3+在阳极上发生失电子的反应使Ce4+再生，C错误；D由于NH4NO3高温易分解，因此从溶液中得到粗产品NH4NO3的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等，D正确；故选C。12在电解水制取H2和O2时，为了增强导电性，常常要加入一些电解质，下列电解质中不适宜加入的是AKI BNaNO3 CH2SO4 DBa(OH)2答案：A【详解】A加入KI时，碘离子还原性大于氢氧根离子，阳极为I放电，阴极H+放电，不是电解水，故A选；B加入NaNO3，在阴极上析出氢气，阳极上析出氧气，增

17、强了导电性，可以加入，故B不选；C加入H2SO4时，在阴极上析出氢气，阳极上析出氧气，增强了导电性，可以加入，故C不选；D加入Ba(OH)2时，在阴极上析出氢气，阳极上析出氧气，增强了导电性，可以加入，故D不选；答案选A。13实验室可利用下列微生物电池将污水中的乙二胺H2N(CH2)2NH2转化为无毒无害的物质并产生电能(M、N均为石墨电极)。有关该电池工作时的说法中错误的是（ ）A该电池在微生物作用下将化学能转化为电能B负极的电极反应式为：H2N(CH2)2NH2-16e-+4H2O=2CO2+N2+16H+C电池总反应为：H2N(CH2)2NH2+4O2=N2+2CO2+4H2OD每消耗5

18、.6 L O2时，通过质子交换膜的质子数为NA答案：D【详解】A该电池是原电池，电池在微生物作用下将化学能转化为电能，A正确；B负极上H2N(CH2)2NH2失去电子，发生氧化反应，产生N2、CO2，电极反应式为：H2N(CH2)2NH2-16e-+4H2O=2CO2+N2+16H+，B正确；C乙二胺H2N(CH2)2NH2转化为无毒无害的物质，则碳生成CO2，氮元素转化为N2，所以电池总反应为：H2N(CH2)2NH2+4O2=N2+2CO2+4H2O，C正确；D状况不知，无法由气体的体积求物质的量，所以无法求通过质子交换膜的质子数，D错误；故合理选项是D。14某化学兴趣小组的同学用如图所示

19、装置研究电化学问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生偏转。下列有关说法正确的是()A实验一段时间后，甲烧杯中溶液的质量增大B甲装置中Zn作正极，Cu作负极C当甲中产生22.4 L气体时，乙中石墨电极析出固体的质量为64 gD将乙中的C电极换成铜电极，则乙装置可变成电镀铜装置答案：A解析：由于电极活动性的差异甲池大，所以甲装置为铜锌原电池，Zn为负极，Cu为正极，正极上氢离子得电子变为氢气；乙为电解池，Pt极与铜相连，为阳极，阳极上氯离子失电子变为Cl2，石墨电极为阴极，阴极上铜离子得电子析出铜，以此解答该题。【详解】A甲烧杯中负极上锌失去电子被氧化生成锌离子进入溶液，正极上H+得到

20、电子生成氢气，每反应消耗65gZn形成Zn2+，正极上产生2 g H2，故若转移2 mol电子，溶液质量就会增加63 g，因此随着反应的进行，烧杯中溶液的质量增大，A正确；B由于金属活动性：锌比铜活泼，所以Zn为原电池的负极，铜为正极，B错误；C气体存在的外界条件未知，不能确定物质的量和质量，C错误；D乙中的C电极连接电源负极为阴极，若将其换成铜电极，铜极为阴极，该装置不是电镀装置，D错误；故合理选项是A。15下列关于如图所示装置的说法，正确的是A装置中阴极处产生的气体能够使湿润KI淀粉试纸变蓝B装置中待镀铁制品应与电源负极相连C装置中电子由a极经电解质溶液流向b极D装置中的离子交换膜为阴离子

21、交换膜答案：B【详解】A该装置是电解池，阴极上溶液中阳离子Cu2+得到电子发生还原反应产生Cu单质，阴极上没有氯气产生，因此不能够使湿润KI淀粉试纸变蓝，A错误；B该装置是电镀装置，待镀制品和电源负极相连，作电解池的阴极；B正确；C该装置是原电池，电子流向是从负极a经导线流向正极b，不能经过电解质溶液，C错误；D该装置若采用阴离子交换膜则允许阴离子通过，则NaOH溶液中的氢氧根可以通过与氯气发生反应，则不可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应，故应该用阳离子交换膜，D错误；故合理选项是B。二、填空题16用如图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极)，供选择的有4组电解液，其体积均为，浓度均

22、为2mol/L：组别A槽B槽1NaOH溶液溶液2溶液NaCl溶液3溶液溶液4溶液溶液(1)工作时，a、b、c、d电极上均有气体产生，则选择的电解液是上述四组中的第_组。(2)选择第1组电解液时，电解过程中各电极上的电极反应为a极：_；b极：_；c级：_；d极：_。(3)选择第2组电解液时，当b极析出2g电解产物时，a极上析出产物的质量为_g；忽略电解前后电解液的体积变化，此时B槽中的_mol/L。(不考虑与的反应)(4)选择第3组电解液时，当a、c两极电解产物的质量相等时，b极和d极产生的气体体积比为_(同温同压下)。答案：(或) 27 0.5 1:2 解析：1组：A槽是电解水，氢氧化钠溶液p

23、H增大，a电极是阴极，电极反应为：2H2eH2，b电极是阳极，电极反应为：4OH4e2H2OO2；B槽电解CuBr2溶液，c电极为阴极，电解反应为：Cu22eCu，d电极是阳极，电极反应为：2Br2eBr2；2组：A槽是电解硝酸银，溶液pH减小，a电极是阴极，电极反应为：2Ag2e2Ag，b电极是阳极，电极反应为：4OH4e2H2OO2；B槽电解NaCl溶液，溶液pH增大，c电极为阴极，电解反应为：2H2eH2，d电极是阳极，电极反应为：2Cl2eCl2；3组：A槽是电解硫酸铜溶液，a电极为阴极，电解反应为：Cu22eCu，b电极是阳极，电极反应为：4OH4e2H2OO2；B槽电解氯化铜溶液，

24、溶液pH减小，c电极为阴极，电解反应为：Cu22eCu，d电极是阳极，电极反应为：2Cl2eCl2；4组：A槽是电解氯化铝溶液，a电极为阴极，电解反应为：2H2eH2，b电极是阳极，电极反应为：2Cl2eCl2；B槽是电解水，c电极是阴极，电极反应为：2H2eH2，d电极是阳极，电极反应为：4OH4e2H2OO2；依据电极反应分析判断。【详解】(1)依据上述分析可知，工作时，a、b、c、d电极上均有气体产生，符合条件的是第4组，故答案为：4；(2)选择第1组电解液时，电解过程中各电极上的电极反应式为：a、(或)；b、4OH4e2H2OO2；c、Cu22eCu；d、2Br2eBr2，故答案为：(

25、或)；4OH4e2H2OO2；Cu22eCu；2Br2eBr2；(3)选择第2组电解液时，当b极析出2g电解产物O2时，依据电子守恒和电极反应可以计算，a极上析出产物的Ag质量为：4108g/mol27g，忽略电解前后电解液的体积变化，此时B槽中的c(OH)0.5mol/L，故答案为：27；0.5；(4)选择第3组电解液时，当a、c两极电解产物的质量相等时，转移的电子相同，b电极的反应为：4OH4e2H2OO2，d电极的反应为：2Cl2eCl2，由电子守恒可知，生成1molO2时，生成的Cl2为2mol，则b极和d极产生的气体体积比为1：2，故答案为：1：2。17科学家制造出一种使用固体电解质

26、的燃料电池，其效率更高，可用于航空航天。如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导正极生成的O2-离子(O24e-=2O2-)。(1)c电极为_极，d电极上的电极反应式为_(2)如图2所示为用惰性电极电解100mLCuSO4溶液，a电极上的电极反应式为_；电解一段时间后，a电极产生气体，b电极不产生气体，则溶液的pH_(填“减小”或“增大”)，要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入_ (填序号)a.CuO b.Cu(OH)2 c.CuCO3 d.Cu2(OH)2CO3(3)在工业上，利用该电池电解N

27、aOH溶液生产Na2FeO4，装置如图。阳极的电极反应式为_。阴极产生的气体为 _。右侧的离子交换膜为_(填“阴”或“阳”)离子交换膜，阴极区a%_b%(填“”“=”或“”)。答案：正 CH4-8e-4O2-=CO22H2O 4OH-4e-=2H2OO2或2H2O-4e-=4H+O2 减小 ac Fe8OH-6e-=FeO4H2O H2 阴 【详解】(1)电流的方向是从正极流向负极，根据图1装置，c电极为正极，d电极为负极，即A通入空气，B通入的是甲烷，电解质为固体电解质，因此d电极反应式为CH44O28e=CO22H2O；故答案为正极；CH44O28e=CO22H2O；(2)图2有外加电源，

28、即该装置为电解池，根据电解原理，a为阳极，b为阴极，a电极反应式为4OH4e=O22H2O或2H2O4e=O24H；b电极上不产生气体，其电极反应式为Cu22e=Cu，总反应式为2Cu22H2O2CuO24H，溶液中c(H)增大，pH减小；恢复到电解前的状态，a根据电解方程式，脱离体系的是Cu和O2，因此加入CuO能恢复到电解前的状态，故A符合题意；bCu(OH)2可以拆写成CuOH2O，使溶液浓度降低，故B不符合题意；cCuCO3可以拆写成CuOCO2，CO2对原溶液无影响，故C符合题意；dCu2(OH)2CO3可以拆写成2CuOH2OCO2，使溶液浓度降低，故D不符合题意；综上所述，选项a

29、c符合题意；故答案为4OH4e=O22H2O或2H2O4e=O24H；减小；ac；(3)该装置为电解池，Fe作阳极，其电极反应式为Fe8OH-6e-=FeO4H2O;故答案为Fe8OH-6e-=FeO4H2O；根据离子放电顺序，阴极反应式为2H2e=H2或者2H2O2e=H22OH，产生气体为H2；故答案为H2；根据的电极反应式，OH参加反应，OH移向右侧，即右侧的离子交换膜为阴离子交换膜；根据的分析，阴极上成产生OH，即Na通过交换膜移向左侧，生成NaOH，氢氧化钠浓度增大，即a%b%；故答案为阴；。18按要求填空：(1)氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一、氢气是清洁燃料，其燃烧产物为_。NaBH4是一种重要的储氢载体，能与水反应得到NaBO2，且反应前后B的化合价不变，