第四章 化学反应与电能 章末综合测评(含答案)
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1、第四章第四章 化学反应与电能化学反应与电能 (时间:90 分钟 满分:100 分) 一、选择题(本题包括 15 小题,每小题 3 分,共 45 分;每小题只有一个选项符合 题意) 1.(2019 江苏化学,10)将铁粉和活性炭的混合物用 NaCl 溶液湿润后,置于如图所 示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是( ) A.铁被氧化的电极反应式为 Fe3e =Fe3 B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D.以水代替 NaCl 溶液,铁不能发生吸氧腐蚀 解析 A 项,铁和炭的混合物用 NaCl 溶液湿润后构成原电池,铁作负极,铁失 去电子生成
2、 Fe2 ,电极反应式为 Fe2e=Fe2,错误;B 项,铁腐蚀过程中化 学能除了转化为电能外,还可转化为热能等,错误;C 项,构成原电池后,铁腐 蚀的速率变快,正确;D 项,用水代替 NaCl 溶液,Fe 和炭也可以构成原电池, Fe 失去电子,空气中的 O2得到电子,铁发生吸氧腐蚀,错误。 答案 C 2.下列关于实验现象的描述不正确的是( ) A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀 H2SO4中,铜片表面出现气泡 B.用锌片作阳极,铁片作阴极,电解 ZnCl2溶液,铁片表面出现一层锌 C.把铜片插入 FeCl3溶液中,在铜片表面出现一层铁 D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴 CuCl2溶液
3、,气泡放出速率加快 解析 铜、铁是两种活动性不同的金属,稀 H2SO4是电解质溶液,三者共同形成 了原电池,铁片上发生氧化反应:Fe2e =Fe2,铜片上发生还原反应:2H 2e =H 2,故 A 正确;B 为电镀池,锌片上发生:Zn2e =Zn2,铁片上 发生:Zn2 2e=Zn,理论上 ZnCl 2溶液的浓度不变,故 B 正确;Cu 2FeCl3=2FeCl2CuCl2,故 C 项错误;D 项中 Zn 与被 Zn 置换出的 Cu 以及盐 酸一起构成了原电池,发生了原电池反应,故 D 项也正确。 答案 C 3.如图是 Zn 和 Cu 形成的原电池,则下列结论中正确的是( ) 铜为阳极,锌为阴
4、极;铜极上有气泡;SO2 4向铜极移动;若有 0.5 mol 电子流经导线, 则可产生 0.25 mol 气体; 电子的流向是铜到锌; 正极反应式: Cu2e =Cu2。 A. B. C. D. 解析 中 Cu 为正极,Zn 为负极;中 SO2 4向负极(Zn 极)移动;中电子的流 向是 Zn Cu;中正极反应式:2H 2e=H 2,故错。 答案 B 4.用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液,电解结束后,向剩余电解液中 加适量水,能使溶液和电解前相同的是( ) A.CuSO4 B.H2SO4 C.CuCl2 D.NaCl 解析 当电解池的电极是惰性电极时,阳极不溶解,电解过程的本质是电解溶
5、剂 水或电解质或二者都发生反应。电池反应分别为 A.2CuSO42H2O= 电解 2CuO22H2SO4 B.2H2O= 电解 2H2O2 C.CuCl2= 电解 CuCl2 D.2NaCl2H2O= 电解 H2Cl22NaOH 所以 B 项电解的实质是电解水。 答案 B 5.(2019 课标全国,12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作 时 MV2 /MV在电极与酶之间传递电子,示意图如图所示。下列说法错误的是 ( ) A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能 B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应 H22MV2 =2H2MV C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还
6、原反应生成 NH3 D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 解析 由题图和题意知,电池总反应是 3H2N2=2NH3。该合成氨反应在常温 下进行,并形成原电池产生电能,反应不需要高温、高压和催化剂,A 项正确; 观察题图知,左边电极发生氧化反应 MV e=MV2,为负极,不是阴极,B 项错误;正极区 N2在固氮酶作用下发生还原反应生成 NH3,C 项正确;电池工作 时,H 通过交换膜,由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移,D 项正确。 答案 B 6.我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的 NaCO2二次电池。将 NaClO4溶 于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳钠米管的镍网分别作为电极
7、材料,电池的总 反应为:3CO24Na2Na2CO3C。下列说法错误的是( ) A.放电时,ClO 4向负极移动 B.充电时释放 CO2,放电时吸收 CO2 C.放电时,正极反应为:3CO24e =2CO2 3C D.充电时,正极反应为:Na e=Na 解析 电池放电时,ClO 4向负极移动,A 项正确;结合总反应可知放电时需吸收 CO2,而充电时释放出 CO2,B 项正确;放电时,正极 CO2得电子被还原生成单 质 C,即电极反应式为 3CO24e =2CO2 3C,C 项正确;充电时阳极发生氧 化反应,即 C 被氧化生成 CO2,D 项错误。 答案 D 7.一种可充电锂空气电池如图所示。当
8、电池放电时,O2与 Li 在多孔碳材料电 极处生成 Li2O2x(x0 或 1)。下列说法正确的是( ) A.放电时,多孔碳材料电极为负极 B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C.充电时,电解质溶液中 Li 向多孔碳材料区迁移 D.充电时,电池总反应为 Li2O2x=2Li 1x 2 O2 解析 根据电池工作原理,多孔碳材料吸附 O2,O2在此获得电子,所以多孔碳 材料电极为电池的正极,A 项错误;放电时电子从负极(锂电极)流出,通过外电 路流向正极(多孔碳材料电极),B 项错误;Li 带正电荷,充电时,应该向电解池 的阴极(锂电极)迁移, C项错误; 充电时, 电池总反应为Li
9、2O2x=2Li 1x 2 O2, D 项正确。 答案 D 8.X、Y、Z、M、N 代表五种金属。有以下化学反应: 水溶液中:XY2 =X2Y Z2H2O(冷)=Z(OH)2H2 M、N 为电极与 N 盐溶液组成原电池,发生的电极反应为:M2e =M2 Y 可以溶于稀 H2SO4中,M 不被稀 H2SO4氧化,则这五种金属的活动性由弱到 强的顺序是( ) A.MNYXZ B.NMXYZ C.NMYXZ D.XZNMY 解析 根据金属活动性强弱的判断规律:能在水溶液中发生置换反应,一定是 XY,且均不是 Al 以前的金属;Z 与冷水反应放出 H2,为活泼金属;原电 池中负极活泼,则 MN;Y 可
10、与稀 H2SO4反应,M 不能,则 YM,故选 C。 答案 C 9.实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取 Cl2, 已知铅蓄电池放电时发生如 下反应: 负极:PbSO2 42e =PbSO 4 正极:PbO24H SO2 42e =PbSO 42H2O 今欲制得 Cl2 0.050 mol,这时电池内消耗的 H2SO4的物质的量至少是( ) A.0.025 mol B.0.050 mol C.0.100 mol D.0.200 mol 解析 要求消耗 H2SO4的量,需首先找出铅蓄电池的总反应。将上述两个电极反 应合并可得: PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。 而在制取 Cl
11、2时, 每生成 1 mol Cl2,转移电子 2 mol,现需要转移电子 0.050 mol20.100 mol。由铅蓄电池总 反应可知,每转移 0.100 mol 电子,将消耗 0.100 mol H2SO4。 答案 C 10.(2019 课标全国,13)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多 孔海绵状 Zn(3DZn)可以高效沉积 ZnO 的特点,设计了采用强碱性电解质的 3D ZnNiOOH 二次电池,结构如图所示。电池反应为 Zn(s)2NiOOH(s) H2O(l) 放电 充电 ZnO(s)2Ni(OH)2(s)。 下列说法错误的是( ) A.三维多孔海绵状 Zn 具有较高
12、的表面积,所沉积的 ZnO 分散度高 B.充电时阳极反应为 Ni(OH)2(s)OH (aq)e=NiOOH(s)H 2O(l) C.放电时负极反应为 Zn(s)2OH (aq)2e=ZnO(s)H 2O(l) D.放电过程中 OH 通过隔膜从负极区移向正极区 解析 该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较大的表面积, 可以高效沉积ZnO, 且所沉积的ZnO分散度高, A正确; 根据题干中总反应可知该电池充电时, Ni(OH)2 在阳极发生氧化反应生成 NiOOH,其电极反应式为 Ni(OH)2(s)OH (aq)e =NiOOH(s)H2O(l),B 正确;放电时 Zn 在负极发生氧化反应生成
13、ZnO,电极 反应式为 Zn(s)2OH (aq)2e=ZnO(s)H 2O(l),C 正确;电池放电过程中, OH 等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区,D 错误。 答案 D 11.工业上为了处理含有 Cr2O2 7的酸性工业废水,采用下面的处理方法:往工业废 水中加入适量 NaCl, 以铁为电极进行电解, 经过一段时间, 有 Cr(OH)3和 Fe(OH)3 沉淀生成,工业废水中铬元素的含量可低于排放标准。关于上述方法,下列说法 错误的是( ) A.阳极反应:Fe2e =Fe2 B.阴极反应:2H 2e=H 2 C.在电解过程中工业废水由酸性变为碱性 D.可以将铁电极改为石墨电极 解析 用石
14、墨作电极, 阳极产生 Cl2, 得不到 Fe2 , 缺少还原剂, 不能使 Cr 2O2 7Cr3 Cr(OH) 3而除去,所以 D 项错误。 答案 D 12.早在 1807 年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠:4NaOH(熔融)= 电解 4Na O22H2O;后来盖 吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠,反应原理为 3Fe4NaOH(熔融) = 1 100 Fe 3O42H24Na。下列有关说法正确的是( ) A.电解熔融氢氧化钠制钠,阳极发生的电极反应为 2OH 2e=H 2O2 B.盖 吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强 C.若戴维法与盖 吕萨克法制得等量的钠,则两反应中转移的电子总
15、数也相同 D.目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如上图),电解槽中石墨为阳极,铁为 阴极 解析 电解熔融 NaOH 时,阳极 OH 放电生成 O 2和 H2O,A 错;钠的还原性强 于铁, B 错; C 项中戴维法、 盖 吕萨克法生成 4 mol Na, 转移电子数分别为 4 mol、 8 mol,C 错。 答案 D 13.铅蓄电池的工作原理为 PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。研读下图,下 列判断不正确的是( ) A.K 闭合时,d 极的电极反应式:PbSO42H2O2e =PbO 24H SO2 4 B.当电路中转移 0.2 mol 电子时,中消耗的 H2SO4为 0.2
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