第四章 化学反应与电能 同步习题
一、单选题
1．化学与生活、社会、科技和环境密切相关。下列说法不正确的是
A．地下管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀
B．打开汽水瓶盖时有大量气泡冒出，可用勒夏特列原理解释
C．明矾常用作净水剂，是因为它能够消毒杀菌
D．电器着火可用干粉灭火器灭火
2．下列有关物质性质的应用正确的是
A．氯化钠溶液显中性，可用铝制容器贮存氯化钠溶液
B．碳酸钠溶液显碱性，可用热的纯碱溶液除去金属器件表面油污
C．氮气化学性质通常不活泼，可将炽热的镁粉可放在氮气中冷却
D．铜的金属性比铁弱，可将海轮浸水部分镶上铜锭以减缓船体腐蚀
3．若某池（电解池或原电池）的总反应离子方程式是Cu+2H+=Cu2++H2↑关于此池的有关说法正确的是（ ）
A．该池只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极
B．该池只能是原电池，且电解质溶液为硝酸
C．该池可能是原电池，也可能是电解池
D．该池只能是电解池，电解质溶液可能是硫酸铜
4．关于化学与生活、化学与生产，下列说法不正确的是
A．燃烧热是评价燃料优劣的唯一标准
B．低温下能自发进行，说明该反应的
C．工业电解精炼铜用粗铜作阳极，纯铜作阴极
D．为了延缓海水中钢闸门的腐蚀，常将钢闸门与直流电源的负极相连
5．某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质，以C4H10为燃料，该电池工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．a为C4H10，b为CO2
B．在熔融电解质中，CO向正极移动
C．此电池在常温时也能工作
D．通入丁烷的一极是负极，电极反应式为C4H10-26e-+13CO=17CO2+5H2O
6．埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速度最慢的是
A．在含铁元素较多的酸性土壤中 B．在潮湿疏松透气的土壤中
C．在干燥致密不透气的土壤中 D．在含碳粒较多、潮湿透气的土壤中
7．全钒氧化还原液流电池是一种新型绿色的二次电池，具有容量和功率可调、大电流无损深度放电、使用寿命长、易操作和维护等优点，其放电时的工作原理如图所示，下列叙述正确的是
A．放电过程中，电解液的pH降低
B．该电池放电时H+向A极室迁移，起到了导电作用
C．充电过程中，A极的电极反应式为VO2++2H++e-＝VO2++H2O
D．充电时，每转移1 mol电子，n(H+)的变化量为1 mol
8．下列说法正确的是
A．图1所示装置能将化学能转化为电能
B．图2所示反应为吸热反应
C．蓄电池充电时也发生了氧化还原反应
D．锌锰干电池中，锌筒作正极
9．一种高性能的直接硼氢燃料电池如图所示，其总反应为，该电池工作时，下列说法正确的是(已知阴离子交换膜只允许阴离子通过)
A．电子由Pt电极经NaOH溶液流向石墨电极
B．负极的电极反应为
C．透过阴离子交换膜向石墨电极迁移
D．外电路通过0.4 mol电子时，有在石墨电极上参与反应
10．如图装置，U形管中装有50mL2mol·L-1的CuSO4溶液。通电一段时间后，下列说法正确的是
A．转移0.2mol电子时，阳极减少质量大于阴极增加质量
B．转移0.4mol电子时，阴极得到2.24L标准状况下的气体
C．电解一段时间后，U形管中会产生红褐色物质，后来逐渐溶解
D．若将石墨棒换成铜棒，可实现铁制品上镀铜
11．某同学利用如图所示装置电解饱和食盐水，他在导气管b处收集到的气体不具有的特征是( )
A．呈黄绿色 B．有毒 C．密度小于空气 D．刺激性气味
二、填空题
12．下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。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）写出电解前后各溶液的pH变化情况（增大、减小或不变）：
甲溶液_______；乙溶液_______；丙溶液_______；
（3）电极b上生成的气体在标准状态下的体积是_________；
电极c的质量变化是___________g。
13．回答下列问题
(1)以KOH溶液为电解质溶液设计氢氧燃料电池时，其负极反应的电极反应式为_______。
(2)电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，Y极附近颜色加深。请回答：
①外接直流电源中A为_______极，甲中电解时的化学反应方程式为_______，通过一段时间后向所得溶液中加入0.2 mol Cu(OH)2粉末，恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为_______。
②现用丙装置给铜件镀银，H为_______(填“镀件”或“镀层”)，当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为_______。
(3)利用如图所示装置电解硝酸银溶液和饱和硫酸钠溶液(甲中盛有AgNO3溶液，乙中盛有饱和Na2SO4溶液)。
①通电一段时间，观察到湿润的淀粉KI试纸的_______(选填“C”或“D”)端变蓝。
②装置甲中阳极为_______，阴极的电极反应式 为_______。
③电解一段时间后，装置甲、乙中共收集到气体0.168 L(标准状况下)，测得装置甲中溶液的体积为1 L，则装置甲中溶液的pH为_______。
14．(1)如图所示装置中，Cu 片是______________(填“正极”或“负极”)。
(2)写出负极发生的电极反应式__________。
(3)2019年诺贝尔化学奖授予对锂离子电池研究做出突出贡献的科学家。某锂离子电池的工作原理如下。
下列说法正确的是_________(填序号)。
① A 为电池的正极
② 该装置实现了化学能转化为电能
③ 电池工作时，电池内部的锂离子定向移动
(4)在体积为1L的密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2，一定条件下发生反应：，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。
①3～9min内，v(H2)=_______mol·L—1·min—1。
②能说明上述反应达到平衡状态的是________(填序号)。
A．容器内CO2、H2、CH3OH、H2O(g)的浓度之比为1∶3∶1∶1
B．v正(CO2)∶v逆(H2)＝1∶3
C．单位时间内消耗3mol H2，同时生成1mol CO2
D．混合气体的平均相对分子质量保持不变
③平衡混合气体中甲醇气体的体积分数____________。
15．以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为___________；负极反应为___________；放电时，移向电池的___________(填“正极”或“负极”)。
16．用如图所示装置做电解实验，a、b、c、d均为铂电极，A槽与B槽选择的溶液足量但不同，可供选择的电解质溶液有：①500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液 ②500 mL 2 mol·L-1NaCl溶液 ③500 mL 2 mol·L-1Na2SO4溶液 ④500 mL2 mol·L-1AgNO3溶液 ⑤500 mL2 mol·L-1CuCl2溶液。
(1)若A槽选择500 mL2 mol·L-1CuCl2溶液，B槽选择500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液，闭合开关K2，则b极为___________ (填 阴极”或“阳极”)，与a极现象相同的电极为___________(填“c极”或“d极”)，d极上的电极反应式为___________。
(2)若电解池工作时，a、b、c、d电极均有气体产生，且只有a极产生的是黄绿色气体，则A槽选择的溶液为___________ (填标号，下同)，B 槽选择的溶液为___________，闭合的开关是 ___________，相同时间内，a、c电极上产生气体的体积(相同状况)之比为___________。
(3)若A槽选择500 mL2 mol·L-1AgNO3溶液，B槽选择500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液，闭合开关K1，则析出固体的电极是___________。
17．如图是一个原电池装置，请按要求填空。
(1)正极材料是_______，正极发生_______反应。负极材料是_______，负极发生_______ 反应。
(2)电子的流向是由_______(填“Fe”或“Cu”，不同)极经外电路流向_______极。
(3)写出电极反应式：负极_______，正极_______。
(4)原电池是一种_______。该原电池中发生的总反应离子方程式为_______。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】A．地下管道用导线连接锌块后，锌、管道的铁及周围的电解质溶液构成原电池。锌为原电池的负极，先被氧化，管道的铁得到了保护，故可以减缓管道的腐蚀，A项正确；
B．因在较大的压强下二氧化碳被压入汽水瓶中，打开汽水瓶，压强减小，化学平衡CO2(g)+H2OH2CO3向逆向移动，则二氧化碳逸出，即可用勒夏特列原理解释，B项正确；
C．明矾用于净水，是因为铝离子水解生成氢氧化铝胶体，能够吸附杂质使其沉降，但不能杀菌消毒，C项错误；
D．家用电器着火可使用干粉灭火器和二氧化碳灭火器，D项正确；
答案选C。
2．B
【详解】A.氯化钠溶液与铝制容器可以构成原电池，金属铝作负极，发生电化学腐蚀，加快铝腐蚀，A错误；
B.加热促进纯碱水解，碱性增强，促进油脂水解，更好的洗去金属表面油污，B正确；
C.加热条件下，氮气与镁反应生成氮化镁，所以炽热的镁粉不可放在氮气中冷却，C错误；
D.铜铁形成原电池，铁为负极加速腐蚀，应镶上金属性强于铁的金属，比如镁、铝等，D错误；
故选B。
3．A
【详解】在常温下铜不能和氢离子反应置换出氢气，所以只能是通过通电进行电解实现，则铜做电解池的阳极，溶液为硫酸或盐酸等，所以选A。
4．A
【详解】A．燃烧热不是评价燃料优劣的唯一标准，还要考虑对环境是否有污染，故A错误；
B．根据ΔG=ΔH TΔS＜0，低温下能自发进行，该反应ΔS＜0，说明该反应的，故B正确；
C．工业电解精炼铜用粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解液为含铜离子的盐溶液，故C正确；
D．为了延缓海水中钢闸门的腐蚀，常将钢闸门与直流电源的负极相连即外加电流的阴极保护法，故D正确。
综上所述，答案为A。
5．D
【详解】A．电子由左侧电极流出，左侧为电池负极，所以 a为C4H10，b为空气、CO2，A错误；
B．原电池中阴离子移向负极，在熔融电解质中， CO向负极移动，B错误；
C．电解质为熔融碳酸盐，此电池在常温时不能工作，C错误；
D．通入丁烷的一极是负极，负极失电子发生氧化反应，电极反应式为C4H10-26e－+13CO=17CO2+5H2O，D正确；
故选D。
6．C
【详解】A.酸性环境中酸性物质与铁反应，会加快铁的腐蚀速率；
B.在潮湿疏松的土壤中铁易被氧气氧化；
C.干燥致密不透气的土壤中，氧气稀薄，且无溶液环境，铁的腐蚀速率很小；
D.透气潮湿的环境提供溶液环境，含碳较多可以形成原电池，会加速铁的腐蚀速率；
综上所述，答案为C。
7．B
【分析】结合题图中电子的流向可知，放电时B极是负极，A极是正极，结合原电池和电解池的工作原理分析判断。
【详解】A、结合题图知，放电时B极是负极，电极反应式为V2+-e-＝V3+，A极是正极，电极反应式为VO2++e-+2H+＝VO2++H2O，故放电时电池总反应为V2++VO2++2H+＝VO2++H2O+V3+，放电时消耗H+，故电解液的pH升高，A错误；
B、原电池放电时阳离子向正极迁移，故H+向A极室迁移，起到了导电作用，B正确；
C、充电过程相当于是电解池，A极作阳极，发生氧化反应，VO2+失去电子转化为VO2+，C错误；
D、充电时，A极的电极反应式为VO2++H2O-e-＝VO2++2H+，则每转移1 mol电子，n(H+)的变化量为2 mol，D错误。
答案选B。
【点睛】本题主要考查电化学的相关知识，意在考查考生运用所学知识综合分析、解决问题的能力，明确原电池和电解池的工作原理是解答的关键。
8．C
【详解】A．由图1可知，没有形成闭合回路，不能形成原电池反应，即不能将化学能转化为电能，故A错误；
B．由图2可知，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，故B错误；
C．蓄电池充电时，电能转化为化学能，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，故C正确；
D．锌锰干电池中，Zn比Mn活泼，锌筒作负极，故D错误；
答案为C。
9．B
【详解】A．由电池总反应及题图可知Pt为负极，石墨为正极。原电池工作时，电子由Pt电极(负极)经过导线流向石墨电极(正极)，电子不能进入NaOH溶液，A项错误；
B．Pt电极为原电池的负极，电极反应为，B项正确；
C．原电池工作时，P电极为负极，石墨电极为正极，电解质溶液中的阴离子移向负极，即透过阴离子交换膜向Pt电极迁移，C项错误；
D．正极上氧气发生得电子的还原反应，电极反应为，外电路通过0.4 mol电子时，有在石墨电极上参与反应，标准状况下的体积为，但题中未说明所处的状况，所以的体积不一定为，D项错误。
故选B。
10．B
【详解】A．n(Cu2+)＝0.05L×2mol/L＝0.1mol，转移0.2mol电子时，阳极发生Fe-2e-＝Fe2+，消耗0.1moFe，阴极发生Cu2++2e-＝Cu，生成0.1molCu，则阳极减少质量小于阴极增加质量，故A错误；
B．转移0.2mol电子时，阴极发生Cu2++2e-＝Cu，Cu2+完全放电，转移0.4mol电子时，发生2H++2e-＝H2↑，此时生成0.1molH2，得到2.24L标准状况下的气体，故B正确；
C．电解过程中溶液不可能呈酸性，则生成的红褐色物质(氢氧化铁)不会溶解，故C错误；
D．由于铁为阳极，则不会在铁上镀铜，故D错误。
答案选B。
11．C
【详解】电解饱和食盐水的原理方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，电解食盐水，与正极相连为阳极，生成氯气，与电源负极相连为阴极，生成氢气和NaOH，b与电源正极相连，b为阳极，阳极上生成氯气，氯气是一种有毒、有刺激性气味的、黄绿色气体，密度大于空气，据此分析，答案选C。
12． 正 增大 减小 不变 2.8L 16
【分析】（1）乙中C电极质量增加，c处发生反应：Cu2＋+2e－=Cu，C处为阴极，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，碱浓度增大，pH增大；乙中发生2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑，酸浓度增大，pH变小；丙中K2SO4溶液，相当于电解水，pH不变。
（3）根据转移电子的量，即和电极反应式进行计算即可；
Cu2＋+2e－=Cu，根据转移电子的量，计算铜的质量．
【详解】（1）乙杯中c质量增加，说明Cu沉积在c电极上，电子是从b-c移动，M是负极，N为正极；
（2）甲中为NaOH，相当于电解H2O，碱浓度增大，pH增大；乙中发生2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑，酸浓度增大，pH变小；丙中K2SO4溶液，相当于电解水，pH不变。
（3）丙中为K2SO4，相当于电解水，设电解的水的质量为x．根据电解前后溶质质量相等，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，为0.25mol．由方程式2H2+O2═2H2O可知，生成2molH2O，转移4mol电子，现转移0.5mol电子，生成O2为0.5mol×1/4=0.125mol，标况下的体积为0.125×22.4=2.8L；
串联电路中，每个烧杯中的电极上转移电子数是相等，根据电极反应：Cu2＋+2e－=Cu，可知转移0.5mol电子生成的m（Cu）=0.5mol/2×64g·mol－1=16g。
13．(1)
(2) 正极 +2H2SO4 0.4mol 镀件 5.4g
(3) C Pt 2
【详解】（1）以KOH溶液为电解质溶液设计氢氧燃料电池时，燃料电池属于原电池，其负极发生氧化反应。负极物质为氢气，碱性环境，所以反应的电极反应式为：，故答案为：；
（2）将直流电源接通后，Y极附近颜色加深，胶粒带正电荷，向阴极移动，所以Y极为阴极。可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极，A是电源正极，B是电源负极；故答案为：正极；在甲中C是阳极，D是阴极。在该溶液中阴离子有、，放电顺序：>，C电极发生反应：；阳离子有H+、，放电能力：> H+,所以D电极发生反应：，电解时总反应方程式为：+2H2SO4，故答案为：+2H2SO4；通电后加入0.2mol（相当于氧化铜和水）后溶液与电解前相同，根据铜元素守恒，所以析出金属铜的物质的量是0.2mol，则转移的电子是0.4mol；故答案为：0.4mol；电镀装置中，镀层金属必须作阳极连接电源的正极，镀件做阴极，连接电源的负极，所以丙装置中H应该是镀件，G是镀层金属；故答案为：镀件；当乙中溶液的pH是13时，(此时乙溶液体积为500 mL)时，根据电极反应，则放电的氢离子的物质的量为：0.1mol/L×0.5L=0.05mol，转移电子的物质的量为0.05mol电子时，丙中镀件上析出银的质量为m=0.05mol×108g/mol=5.4g; 故答案为：5.4g；
（3）D端与电源负极相连，为阴极，因此C端为阳极，发生氧化反应变成I2 ， I2遇到淀粉变蓝，故答案为：C; 装置甲中Pt与正极相连为阳极，Fe为阴极，阴极上得电子生成Ag，则阴极电极方程式为：，故答案为：Pt ；甲乙装置共收集气体0.168L(标况下)，应该分别为氧气和氢气，则氧气为0.168L×=0.056L,转移电子0.01mol，甲中有AgNO3溶液，电解生成硝酸，，则，则pH=2, 故答案为：2。
14． 正极 Zn – 2e-= Zn2+ ②③ 0.125 BCD 0.30
【详解】(1)Zn与硫酸反应，Cu不反应，Zn失去电子发生氧化反应，故Zn为负极，Cu为正极，故答案为：正极；
(2) 负极的电极反应式为：Zn – 2e-= Zn2+，故答案为：Zn – 2e-= Zn2+；
(3) ①由图所示，电子从A极流出，流入B极，故A为负极，B为正极，故①错误；
②该装置为原电池，实现了化学能转化为电能，故②正确；
③由图所示，电池工作时，电池内部的锂离子从负极区向正极区定向移动，故③正确；
故答案为：②③；
(4)①由图象可知，3～9min内，△c(CO2)=0.25mol/L，则v(CO2)= =mol/(Lmin)，由计量数关系计算v(H2)=3v(CO2)= 0.125 mol/(Lmin)，故答案为：0.125；
②A．容器内n(CO2)：n(H2)：n(CH3OH)：n(H2O)=1：3：1：1，不能说明正逆反应速率相等反应速率，故A错误；
B．v正(CO2)∶v逆(H2)＝1∶3，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故B正确；
C．单位时间内消耗3mol H2，同时生成1mol CO2，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态故，C正确；
D．容器内气体质量守恒，当气体的物质的量不再随时间而发生变化，则混合气体的平均相对分子质量保持不变，可说明达到平衡状态，，故D正确。
故答案为：BCD。
③根据题意可列三段式：，平衡混合气体中甲醇气体的体积分数= =0.30，故答案为0.30。
15． 负极
【详解】燃料电池反应等同于燃料的燃烧反应。该电池电解质为熔融碳酸盐，不会与C3H8的燃烧产物CO2和H2O发生反应，所以电池反应即为：；
正极氧气得电子，同时结合二氧化碳生成碳酸根离子，电子反应为：，负极反应=电池反应-正极反应，由此可得负极反应式：；
根据原电池中阴离子移向负极，阳离子移向正极的规律，可知移向负极。
故答案为：；；负极；
16．(1) 阳极 c极 4OH- -4e-=2H2O+O2 ↑或2H2O- 4e- =O2↑+4H+
(2) ② ③ K1 2：1
(3)b极、d极
【分析】电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上发生还原反应，阳极上发生氧化反应；在惰性电极上，各种离子的放电顺序：阴极(夺电子的能力)： Ag+ >Cu2+ >H+ ，阳极(失电子的能力)： Cl- >OH- >含氧酸根，据此回答 ；
【详解】（1）若A槽选择500 mL2 mol·L-1CuCl2溶液，B槽选择500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液，闭合开关K2，则a极与电源的负极相连为阴极、b极为阳极，d极与电源的正极相连为阳极、c极为阴极，阴极铜离子得电子被还原变成铜，因此电极上析出紫红色的金属，则与a极现象相同的电极为c极，d极上水提供的氢氧根失去电子被氧化产生氧气，电极反应式为4OH- -4e-=2H2O+O2 ↑或2H2O- 4e- =O2↑+4H+；故答案为：阳极；c极；4OH- -4e-=2H2O+O2 ↑或2H2O- 4e- =O2↑+4H+。
（2）若电解池工作时，a、b、c、d电极均有气体产生，且只有a极产生的是黄绿色气体即氯气、则a极氯离子被氧化为阳极、b即金属离子不放电、产生的只能是氢气、电极反应为2H++2e ＝H2↑或，则A槽选择的溶液为食盐水、标号为②；B 槽产生的气体分别为氢气和氧气，c电极上产生氧气、d电极上产生氢气、相当于电解水，则选择的溶液为硫酸钠溶液、标号为③；a极为阳极与电源的正极相连、则闭合的开关是K1，电解质工作时电极上的电子数守恒，存在关系式：，则相同时间内，a、c电极上产生气体即氯气和氧气的体积(相同状况)之比为2:1。故答案为：②；③； K1；2:1。
（3）闭合开关K1 ，则a和c为阳极、b和d为阴极；若A槽选择500 mL2 mol·L-1AgNO3溶液、b极银离子得电子被还原变成银，B槽选择500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液、d极铜离子得电子被还原变成铜，则析出固体的电极是b极、d极。
17．(1) Cu 还原 Fe 氧化
(2) Fe Cu
(3) Fe-2e-=Fe2+ Cu2++2e-=Cu
(4) 将化学能转化为电能的装置 Fe+Cu2+=Fe2++Cu
【分析】在原电池反应中，较活泼的电极为负极，负极失去电子发生氧化反应；正极得到电子发生还原反应，在外电路中电子由负极经导线流向正极。
（1）
由于金属活动性：Fe＞Cu，所以Cu为原电池的正极，正极上Cu2+得到电子，发生还原反应；Fe为原电池的负极，Fe失去电子发生氧化反应产生Fe2+；
（2）
电子由负极经外电路通过电流表然后流向正极Cu电极；
（3）
在负极上，Fe失去电子变为Fe2+，故负极的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+；
在正极上溶液中的Cu2+得到电子被还原为Cu单质，故正极的电极反应式为：Cu2++2e-=Cu；
（4）
原电池是一种将化学能转化为电能的装置。在该原电池反应中，负极Fe的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极Cu的电极反应式为：Cu2++2e-=Cu。由于在同一闭合回路中电子转移数目相等，故将正、负极电极式相加，可得总反应的离子方程式为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
