第第頁高二上學期化學(必修一)《第四章化學反應(yīng)與電能》單元測試卷及答案一、單選題1．下列有關(guān)化學工業(yè)的敘述錯誤的是A．工業(yè)制備硝酸的第一步反應(yīng)是N2+O22NOB．氯堿工業(yè)中使用的是陽離子交換膜C．水泥是以黏土和石灰石為主要原料，在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒制得的D．合成氨反應(yīng)分離氨氣以后的尾氣循環(huán)使用，目的是充分利用原料2．一種新型燃料電池，它是用惰性金屬作電極插入KOH溶液中，然后向兩極上分別通入甲烷和氧氣，發(fā)生的電極反應(yīng)為：X極：CH4+10OH--8e-=+7H2O，Y極：2O2+4H2O+8e-=8OH-；關(guān)于此燃料電池的說法不正確的是（）A．X極發(fā)生氧化反應(yīng)，Y極發(fā)生還原反應(yīng)B．工作一段時間后，KOH的物質(zhì)的量減少C．該電池工作時通甲烷一極附近溶液的pH升高D．在標準狀況下通入5.6LO2完全反應(yīng)，則有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移3．中國改革開放40周年取得了很多標志性成果，下列說法不正確的是A．制作“嫦娥五號”鉆桿用的增強鋁基材料屬復合材料B．“一帶一路”是現(xiàn)代“絲綢之路”，絲綢的主要成分是天然纖維素C．北斗導航使用了我國自主研發(fā)的芯片，其主要成分為硅D．港珠澳大橋設(shè)計使用壽命120年，水下鋼柱鑲鋁塊防腐的方法為犧牲陽極的陰極保護法4．下列事實與電化學腐蝕無關(guān)的是A．銀質(zhì)物品久置表面變暗B．潮濕環(huán)境下的鐵鑄管道更易腐蝕C．鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹D．為保護海輪的船殼，常在船殼水線以下部分裝上鋅塊5．下列離子方程式書寫正確的是A．足量通入含的溶液中：B．氯水具有漂白性：C．溶液與足量溶液混合：+OH-=+H2OD．用石墨電極電解溶液：Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑6．下列離子方程式與所述事實相符且正確的是A．向氫氧化亞鐵中加入足量的稀硝酸：Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2OB．鉛蓄電池充電時陰極的反應(yīng)式：Pb2++2e-=PbC．Ca(HCO3)2溶液中加入足量NaOH溶液：Ca2++2HCO+2OH-=CaCO3↓+CO+2H2OD．用鐵棒作陽極、碳棒作陰極電解飽和氯化鈉溶液：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-7．Mg-AgCl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，電池反應(yīng)方程式為：2AgCl+Mg=Mg2++2Ag+2Cl-。有關(guān)該電池的說法正確的是A．Mg為電池的正極 B．負極反應(yīng)為AgCl+e-=Ag+Cl-C．電流由鎂電極經(jīng)外電路流向正極 D．Cl-移向負極8．一款高壓無陽極配置可充電鈉電池，其充電過程的原理如圖所示。下列說法正確的是A．b為正極，電極c上發(fā)生氧化反應(yīng)B．用此電池做電解水實驗，當消耗水0.9g時，理論上c極消耗鈉2.3gC．放電時，由3A沸石分子篩膜的右側(cè)向左側(cè)遷移D．通電時，電路中每遷移2mol電子，理論上兩極質(zhì)量差46g9．高鐵電池是一種新型高能高容量電池，某高鐵電池的工作原理如圖所示。下列說法正確的是A．M極電勢高于N極電勢B．電池工作時，電子移動方向：M→A→N→MC．N極的電極反應(yīng)式為D．電池工作一段時間后，正極區(qū)中H+的濃度增大10．設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說法正確的是A．常溫下，pH=5的NaHSO4溶液中，由水電離出的H+數(shù)目為B．電解飽和食鹽水，當陰極收集到標準狀況下1.12L氣體時，理論上電路中通過的電子數(shù)為0.1NAC．100mL0.10mol/L的Na2CO3溶液中的數(shù)目為0.01NAD．已知，放出92.4kJ的熱量，需要加入N2、H2的微粒數(shù)分別為NA、3NA11．高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH。下列敘述不正確的是A．放電時鋅作負極B．充電時氫氧化鐵被氧化C．放電時溶液的堿性增強D．放電時轉(zhuǎn)移3mole－，有2molFeO42-被還原二、填空題12．科學家利用太陽能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，并開發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱ΔH分別為－285.8kJ·mol－1、－283.0kJ·mol－1和－726.5kJ·mol－1。請回答下列問題：(1)用太陽能分解10mol液態(tài)水消耗的能量是____________kJ；(2)甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式為_______________；(3)在以甲醇為燃料、電解質(zhì)為稀硫酸的燃料電池中，甲醇發(fā)生________反應(yīng)（填“氧化”或“還原”），正極反應(yīng)式為_________________________；(4)二甲醚(CH3OCH3)是無色氣體，可作為一種新型能源，由合成氣（組成為H2、CO、和少量CO2）直接制備二甲醚，其中主要過程包括以下反應(yīng)：甲醇合成反應(yīng)：①CO(g)+2H2(g)＝CH3OH(g)

ΔH1=-90.1kJ·mol?1水煤氣變換反應(yīng)：②CO(g)+H2O(g)＝CO2(g)+H2(g)

ΔH2=-41.1kJ·mol?1二甲醚合成反應(yīng)：③2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH3=-24.5kJ·mol?1由H2和CO直接制備二甲醚（另一產(chǎn)物為水蒸氣）的熱化學方程式為___________，二甲醚直接燃料電池具有啟動快，效率高等優(yōu)點，其能量密度高于甲醇直接燃料電池，若電解質(zhì)為堿性，二甲醚燃料電池的負極反應(yīng)式為______________________________。13．鋼鐵是目前應(yīng)用最廣泛的金屬材料，了解鋼鐵腐蝕的原因與防護方法具有重要意義，對鋼鐵制品進行抗腐蝕處理，可適當延長其使用壽命。利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。①若X為碳棒，為減緩鐵件的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于________處。②若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學防護法稱為_______。14．電池在我們的生活中有著重要的應(yīng)用，請回答下列問題：(1)為了驗證Fe2+與Cu2+氧化性強弱，下列裝置能達到實驗?zāi)康牡氖莀___(填序號)，寫出正極的電極反應(yīng)式____。若構(gòu)建原電池時兩個電極的質(zhì)量相等，當導線中通過0.05mol電子時，兩個電極的質(zhì)量差為____。(2)將CH4設(shè)計成燃料電池，其利用率更高，裝置如圖所示(A、B為多孔碳棒)。實驗測得OH-向B電極定向移動，則___(填“A”或“B”)處電極入口通甲烷，該電池正極的電極反應(yīng)式為___當消耗甲烷的體積為33.6L(標準狀況下)時，正極消耗氧氣的物質(zhì)的量為___。15．下圖是一個化學過程的示意圖。已知甲池的總反應(yīng)式為2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O請回答：(1)甲池是__________（填“原電池”或“電解池”），通入CH3OH的電極作為_____極，通入O2的電極作為_____極，該電極反應(yīng)式為_________________________________。(2)乙池是__________（填“原電池”或“電解池”），A電極名稱為_____極，電極反應(yīng)式為_________________________________。(3)甲池中溶液的pH_____(填“增大”、“減小”或“不變”)；乙池中溶液的pH_____(填“增大”、“減小”或“不變”)。(4)當乙池中B(Ag)極的質(zhì)量增加5.40g時，電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是_____mol，甲池中理論上消耗O2_____mL(標準狀況下)。16．電解原理在化學領(lǐng)域應(yīng)用廣泛如圖1表示一個電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導線與直流電源相連。請完成以下問題：(1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液：①在X極附近觀察到的現(xiàn)象是_______；②電解一段時間后，該反應(yīng)總離子方程式_______；(2)若用該裝置電解精煉銅，電解液a選用CuSO4溶液，則：X電極的材料是_______電解一段時間后，CuSO4溶液濃度_______(填“增大”、減小”或“不變”)。(3)若X、Y都是惰性電極，a是溶質(zhì)為Cu(NO3)2和X(NO3)3，且均為0.1mol的混合溶液，通電一段時間后，陰極析出固體質(zhì)量m(g)與通過電子的物質(zhì)的量n(mol)關(guān)系如圖2所示，則Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的順序是_______。17．環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵[，結(jié)構(gòu)簡式為]，后者廣泛應(yīng)用于航天、化工等領(lǐng)域中。二茂鐵的電化學制備原理如下圖所示，其中電解液為溶解有溴化鈉(電解質(zhì))和環(huán)戊二烯的DMF溶液(DMF為惰性有機溶劑)。該電解池的陽極為___________，總反應(yīng)為___________。電解制備需要在無水條件下進行，原因為___________。參考答案與解析1．A【詳解】A．現(xiàn)代工業(yè)采用氨氧化法制硝酸，第一步為氨氣與氧氣反應(yīng)制得一氧化氮，反應(yīng)方程式為4HN3+5O24NO+6H2O，A錯誤；B．氯堿工業(yè)中陰極氫離子放電，需要陽離子交換膜將鈉離子移動到陰極，鈉離子與氫氧根離子結(jié)合生成NaOH，B正確；C．水泥是以黏土和石灰石為主要原料，在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒制得的，C正確；D．合成氨是可逆反應(yīng)，采用循環(huán)操作，目的是提高氮氣和氫氣的利用率，D正確；故選A。2．C【詳解】A．根據(jù)電極反應(yīng)式，X極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Y極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故A正確；B．根據(jù)總反應(yīng)，CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，工作一段時間后，KOH的物質(zhì)的量減少，故B正確；C．該電池工作時通甲烷一極附近溶液的pH降低，故C錯誤；D．在標準狀況下通入5.6LO2完全反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子=1mol，故D正確；答案選C。3．B【詳解】A．是一種新型無機非金屬材料，增強鋁基材料屬復合材料，故A正確。B．絲綢的主要成分是蛋白質(zhì)，故B錯誤；C．芯片主要成分為硅，故C正確；D．水下鋼柱鑲鋁塊防腐，鋁連接在鋼鐵上，鋁比鐵活潑，因此利用犧牲陽極的陰極保護法，故D正確。綜上所述，答案為B。4．A【詳解】A．銀質(zhì)物品久置變暗是金屬銀與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成氧化銀，屬于化學腐蝕，與電化學腐蝕無關(guān)，A符合題意；B．生鐵為鐵、碳構(gòu)成的合金，在潮濕的空氣中能構(gòu)成原電池，金屬鐵為負極，易被腐蝕而生銹，屬于電化學腐蝕，B不符合題意；C．附件有銅質(zhì)的鐵器，在接觸處構(gòu)成原電池，其中鐵作負極，銅作正極，屬于電化學腐蝕，C不符合題意；D．船殼與鋅在海水中構(gòu)成原電池，其中鋅作負極被腐蝕，船殼鐵作正極被保護，屬于犧牲陽極的陰極保護法，D不符合題意；故答案為：A。5．D【詳解】A．足量通入含的溶液發(fā)生反應(yīng)，生成FeCl3和Br2，其離子方程式為2Fe2++4Br-+3Cl2═2Fe3++2Br2+6Cl-，故A錯誤；B．氯水具有漂白性，是因為Cl2與H2O反應(yīng)，產(chǎn)生了HClO，HClO是弱酸，在離子方程式中不能拆開，應(yīng)保留分子式，其離子方程式為Cl2+H2OH++Cl-+HClO，故B錯誤；C．NH4HCO3溶液與足量NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)，生成Na2CO3、NH3·H2O和H2O，其離子方程式為++2OH-=NH3·H2O++H2O，故C錯誤；D．用石墨電極電解MgCl2溶液，陽極氯離子放電產(chǎn)生Cl2，陰極水電離的氫離子放電產(chǎn)生H2，OH-與Mg2+結(jié)合成Mg(OH)2沉淀，該反應(yīng)的離子方程式為Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑，故D正確；答案為D。6．C【詳解】A．向氫氧化亞鐵中加入足量的稀硝酸的離子反應(yīng)為，故A錯誤；B．鉛蓄電池充電時陰極的反應(yīng)式，，故B錯誤；C．Ca(HCO3)2溶液中加入少量NaOH溶液，，故C正確；D．鐵作陽極，被氧化，故陽極不能產(chǎn)生氯氣，D錯誤；故答案為：C。7．D【詳解】A．Mg失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Mg為電池的負極，故A錯誤；

B．負極Mg失電子生成鎂離子，負極反應(yīng)為Mg-2e-=Mg2+，故B錯誤；C．Mg是負極，電子由鎂電極經(jīng)外電路流向正極，故C錯誤；

D．原電池中陰離子移向負極，所以Cl-移向負極，故D正確；選D。8．D【分析】由圖可知，充電時，a極為陰極，電極反應(yīng)式為Na＋＋e?=Na，b為陽極，放電時，c極為負極，d極為正極，據(jù)此作答。【詳解】A．a(chǎn)和b為電源電極，為電解過程，b為陰極，故A錯誤；B．用此電池做電解水實驗時，不參與電極反應(yīng)，故B錯誤；C．放電時，陰離子向負極，陽離子向正極，由3A沸石分子篩膜的側(cè)左向右側(cè)遷移，故C錯誤；D．充電時，a極為陰極，電極反應(yīng)式為Na＋＋e?=Na，電路中每遷移2mol電子，理論上a極凈增重2mol×23g/mol＝46g，故D正確；故答案選D。9．C【分析】從圖中可知，M極為負極，F(xiàn)e失電子結(jié)合氫氧根離子生成氫氧化亞鐵，N極為正極，得電子與水反應(yīng)生成氫氧化鐵。【詳解】A．M極為負極，N極為正極，M極電勢低于N極電勢，A錯誤；B．原電池中，電子由負極經(jīng)過外電路流向正極，不經(jīng)過電解質(zhì)溶液，電子移動方向：M→A→N，B錯誤；C．N極為正極，電極反應(yīng)式為+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-，C正確；D．正極生成氫氧根離子，正極區(qū)中H+的濃度減小，D錯誤；故答案選C。10．B【詳解】A．NaHSO4是強酸的酸式鹽，在溶液中電離產(chǎn)生H+，起一元強酸的作用，溶液pH=5，則溶液中c(H+)=10-5mol/L，根據(jù)室溫下水的離子積是10-14，可知溶液c(OH-)=10-9mol/L，水電離產(chǎn)生的H+與OH-濃度相等，故水電離產(chǎn)生的H+的濃度c(H+)=10-9mol/L，但未知溶液的體積，因此不能計算水電離產(chǎn)生的H+的數(shù)目，A錯誤；B．電解飽和食鹽水，在陰極上發(fā)生反應(yīng)：2H++2e-=H2↑，反應(yīng)產(chǎn)生1molH2時轉(zhuǎn)移2mol電子。現(xiàn)在陰極上收集到標準狀況下1.12L氣體，其物質(zhì)的量是0.05mol，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.1mol，故轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目0.1NA，B正確；C．100mL0.10mol/L的Na2CO3溶液中含有溶質(zhì)Na2CO3的物質(zhì)的量是0.01mol，但其電離產(chǎn)生的部分水解，故該溶液中含有的的數(shù)目小于0.01NA，C錯誤；D．該反應(yīng)放出92.4kJ的熱量，說明反應(yīng)消耗N2、H2的微粒數(shù)分別為NA、3NA，但由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物，所以加入的N2、H2的微粒數(shù)要分別大于NA、3NA，D錯誤；故合理選項是B。11．D【詳解】A.由電池反應(yīng)知，Zn從0價變?yōu)椋?價的Zn(OH)2失去電子，作為原電池的負極，A項正確；B.充電時，F(xiàn)e(OH)3中的＋3價的鐵被氧化為K2FeO4中的＋6價的鐵，B項正確；C.放電時，生成OH－，對應(yīng)的溶液堿性增強，C項正確；D.此反應(yīng)共轉(zhuǎn)移6mole－，對應(yīng)有2molFeO42-被還原，D項錯誤；答案選D。【點睛】12．

2858

CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－443.5kJ·mol－1

氧化

O2＋4H＋＋4e－＝2H2O

2CO(g)+4H2(g)＝CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH=-204.7kJ/mol

CH3OCH3－12e－＋16OH?＝2+11H2O【詳解】(1)根據(jù)H2的燃燒熱的定義可知H2的燃燒熱化學方程式為：H2(g)+O2(g)＝H2O(l)

ΔH=－285.8kJ·mol－1。根據(jù)蓋斯定律，可知，用太陽能分解10mol液態(tài)水消耗的能量是。答案為：2858；(2)根據(jù)題中給出的信息，可知，CO的燃燒熱化學方程式為：CO(g)+O2(g)＝CO2(g)

ΔH=－28..0kJ·mol－1

①；CH3OH(l)的燃燒熱化學方程式為：CH3OH(l)＋O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－726.5kJ·mol－1

②。根據(jù)蓋斯定律，由②-①可得到目標熱化學方程式為：CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－443.5kJ·mol－1。答案為：CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－443.5kJ·mol－1；(3)在以甲醇為燃料、電解質(zhì)為稀硫酸的燃料電池中，發(fā)生的總反應(yīng)為：2CH3OH+3O2＝2CO2+4H2O。在化學反應(yīng)中，甲醇中的C元素化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)。O2發(fā)生還原反應(yīng)，作燃料電池的正極，正極反應(yīng)式為：O2＋4H＋＋4e－＝2H2O；答案為：氧化；O2＋4H＋＋4e－＝2H2O；(4)根據(jù)題給信息，可知目標熱化學方程式為：2CO(g)+4H2(g)＝CH3OCH3(g)+H2O(g)。結(jié)合題給信息，①2+③可得目標熱化學方程式，則由H2和CO直接制備二甲醚（另一產(chǎn)物為水蒸氣）的熱化學方程式為2CO(g)+4H2(g)＝CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH=-204.7kJ/mol；根據(jù)原電池原理，二甲醚為燃料電池的負極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH3OCH3－12e－＋16OH?＝2+11H2O；答案為：2CO(g)+4H2(g)＝CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH=-204.7kJ/mol；CH3OCH3－12e－＋16OH?＝2+11H2O。【點睛】書寫原電池的電極反應(yīng)式，必須考慮電解質(zhì)溶液（介質(zhì)）中的粒子與電極產(chǎn)物的反應(yīng)，正確反映放電前的始態(tài)和放電后的終態(tài)。13．

N

犧牲陽極的陰極保護法【分析】①若X為碳棒，由于Fe比較活潑，為減緩鐵的腐蝕，應(yīng)使Fe連接電源的負極，作電解池的陰極被保護；②若X為鋅，開關(guān)K置于M處，構(gòu)成原電池，Zn為負極被腐蝕，F(xiàn)e為正極被保護。【詳解】①若X為碳棒，由于Fe比較活潑，為減緩鐵的腐蝕，應(yīng)使Fe作電解池的陰極，即連接電源的負極，故K連接N處；故答案為：N；②若X為鋅，開關(guān)K置于M處，構(gòu)成原電池，Zn為負極被腐蝕，F(xiàn)e為正極被保護，該防護法稱為犧牲陽極的陰極保護法故答案為：犧牲陽極的陰極保護法。14．(1)

③

Cu2++2e-=Cu

3g(2)

B

O2+4e-+2H2O=4OH-

3mol【分析】(1)①中銅是負極，碳是正極，鐵離子在正極放電生成亞鐵離子，不能比較Fe2+與Cu2+氧化性強弱；②中在常溫下鐵遇濃硝酸發(fā)生鈍化，鐵是正極，銅是負極，不能比較Fe2+與Cu2+氧化性強弱；③中鐵是負極，碳是正極，銅離子在正極得到電子生成銅，能比較Fe2+與Cu2+氧化性強弱，正極的電極反應(yīng)為Cu2++2e-=Cu；當導線中通過0.05mol電子時，消耗鐵0.025mol×56＝1.4g，析出銅是0.025mol×64g/mol＝1.6g，則兩個電極的質(zhì)量差為1.4g+1.6g＝3.0g；(2)①實驗測得OH-定向移向B電極，則B電極是負極，因此B處電極入口通甲烷，正極的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-；②甲烷的體積為33.6L(標準狀況下)，物質(zhì)的量是1.5mol，則導線中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.5mol×8＝12mol，消耗的氧氣的物質(zhì)的量為3mol。15．(1)

原電池

負

正

O2＋2H2O＋4e－=4OH－(2)

電解池

陽

4OH－－4e－=O2↑＋2H2O(3)

減小

減小(4)

0.05

280【詳解】（1）甲為燃料電池故為原電池，在燃料電池中燃料反應(yīng)的一極是負極，氧氣反應(yīng)的一極是正極，CH3OH的電極作為負極，通入O2的電極是正極，正極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－；（2）甲為原電池，則乙為電解池，A接電源的正極做陽極，陽極是陰離子放電，OH－放電能力強于，電極反應(yīng)為：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O；（3）從總反應(yīng)來看，甲中反應(yīng)要消耗OH－，所以溶液的堿性減弱，pH減小，乙中陽極OH－放電，陰極是Ag+放電，OH－放電后溶液中的H+增多，酸性增強，pH減小；（4）乙中B電極增加5.40g，是析出的Ag的質(zhì)量，則n(Ag)==0.05mol，根據(jù)Ag++e-＝Ag，轉(zhuǎn)移的電子物質(zhì)的量為n(Ag)=n(e-)=0.05mol，根據(jù)電路中的電子守恒和O2＋2H2O＋4e－=4OH－，轉(zhuǎn)移0.05mol電子需要反應(yīng)O2的物質(zhì)的量為0.0125mol，體積為：0.0125mol×22.4L/mol=0.28L=280mL16．(1)