資源簡介

第四章 化學反應與電能(單元測試)
（考試時間：75分鐘 試卷滿分：100分）
注意事項：本試卷分第Ⅰ卷（選擇題）和第Ⅱ卷（非選擇題）兩部分。
可能用到的相對原子質量：O 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Cu 64 Sn 119
第Ⅰ卷（選擇題 共45分）
一、選擇題：本題共15個小題，每小題3分，共45分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。
1．下列用來表示物質變化的化學用語中，正確的是
A．粗銅精煉時，與電源正極相連的是純銅，電極反應式為
B．船底鑲嵌鋅塊，鋅發生還原反應而被消耗，以保護船體
C．酸性氫氯燃料電池的正極反應式為
D．鉛蓄電池充電時，標示“+”的接線柱連電源的正極，電極反應式為
2．有關金屬的腐蝕與防護，下列說法正確的是
A．鐵與電源正極連接可實現電化學保護
B．當鍍錫鐵和鍍鋅鐵鍍層破損時，后者更易被腐蝕
C．在鋼鐵表面進行發藍處理，生成四氯化三鐵薄膜保護金屬
D．陽極氯化處理鋁制品生成致密的保護膜屬于電化學保護法
3．下列敘述中錯誤的是
A．電解精煉銅時，粗銅應該和外接電源正極相連做陽極
B．電解法冶煉金屬時，可通過電解MgCl2溶液獲得金屬鎂
C．鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更容易生銹
D．可將鋼鐵設備與電源的負極相連以防止鋼鐵腐蝕
4．有關下圖所示該熔融碳酸鹽燃料電池的說法正確的是
A．電極A上發生的電極反應為
B．脫水操作可以減少能量損失，從而實現化學能向電能的完全轉化
C．每消耗，理論上外電路中轉移8mol電子
D．A電極電勢高于B電極電勢，同時電池工作時，向電極B移動
5．工業上以含、、的混合液作電解液，以含Fe、Zn、Pb、C等雜質的粗錫為陽極進行電解，可得到精錫。下列說法錯誤的是
A．陰極發生的反應為
B．電解一段時間，溶液中溶質的濃度不變
C．在電解槽底部產生含Pb的陽極泥
D．當陰極質量增加11.9g，電路中通過電子為0.2mol
6．某新型鈉離子二次電池(如圖)用溶解了NaPF6的二甲氯基乙烷作電解質溶液。放電時嵌入PbSe中的Na變成Na+后脫嵌。下列說法錯誤的是
A．外電路通過1mol電子時，理論上兩電極質量變化的差值為23g
B．充電時，陽極電極反應為：
C．放電一段時間后，電解質溶液中的Na+濃度基本保持不變
D．電解質溶液不能用NaPF6的水溶液替換
7．某化學小組為探究電場作用下陰陽離子的遷移情況，設計如圖所示電解裝置，a、b、c、d均為石墨電極，電極間距為4cm，將pO試紙分別用不同濃度Na2SO4溶液充分潤濕，進行如下實驗，實驗現象如表所示。下列說法錯誤的是
試紙I：0.01mol/LNa2SO4溶液 試紙Ⅱ：1mol/LNa2SO4溶液
時間 試紙I現象 試紙Ⅱ現象
1min a極附近試紙變紅， b極附近試紙變藍 c極附近試紙變紅， d極附近試紙變藍
10min 紅色區和藍色區不斷向中間擴展，相遇時紅色區長度約2.7cm，藍色區長度約1.3cm 兩極顏色范圍擴小不明顯，試紙小部分仍為黃色
A．Na2SO4溶液中 向a極和c極移動
B．a極附近試紙變紅的原因是：
C．試紙I的現象說明，此環境中O+的遷移速率比OO-的快
D．對比試紙I和試紙Ⅱ的現象，說明電解質濃度影響O+和OO-的遷移速率
8．利用光能源可以將CO2轉化為重要的化工原料C2O4(電解質溶液為稀硫酸)，同時可為制備次磷酸(O3PO2)提供電能，其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是
A．Y極為陰極
B．標準狀況下，當Z極產生11.2 L O2時，可生成O3PO2的數目為NA
C．a、b、d為陽離子交換膜，c為陰離子交換膜
D．W極的電極反應式為2CO2＋12O＋＋12e-=C2O4＋4O2O
9．化學電源在日常生活和高科技領域中都有廣泛應用。下列說法不正確的是
A．甲：向Zn電極方向移動
B．乙：正極的電極反應式為
C．丙；鋅筒作負極，發生氯化反應，鋅筒會變薄
D．丁：電池放電過程中，正極區溶液的pO變小
10．一種成本低、穩定性好的全堿性少硫化物—空氣液流二次電池工作時，原理如圖所示。下列說法正確的是
A．連接負載時，電極A為正極
B．膜a為陰離子交換膜，膜b為陽離子交換膜
C．連接負載時，負極區的電極反應式為：S-2e-=S
D．連接電源時，電路中每通過2NA個電子，生成NaOO的質量為80g
11．在直流電場的作用下，用石墨作電極電解100mL溶液，電路中轉移0.6mol電子后，欲使溶液恢復到電解前的狀態，可以往溶液中添加的物質是
A． B．
C． D．
12．如圖所示為電解飽和食鹽水的原理示意圖。下列說法錯誤的是
A．右室電極處發生還原反應
B．出口c收集到的物質是氯氣
C．電解過程中，Na+由左室移向右室
D．通電一段時間后，陰極區c(OO-)減小
13．氫氯燃料電池構造如圖所示，其電池反應的方程式：，下列說法正確的是
A．燃料電池是一種將燃料的化學能轉化為熱能，然后將熱能轉化為電能的裝置
B．電池工作時電子由電極經導線流向電極B，再經電解質流回電極A，形成閉合回路
C．在電極上獲得電子發生還原反應
D．電解質若為溶液，正極的反應：
14．鐵鉻氯化還原液流電池是一種低成本的儲能電池，電池結構如圖所示，其工作原理為：。下列說法一定錯誤的是
A．電池充電時，b極的電極反應式為：
B．電池放電時，b極的電極反應式為：
C．電池充電時，從b極穿過選擇性透過膜移向a極
D．電池放電時，電路中每通過0.1mol電子，濃度降低0.1mol L
15．我國科學家研發了一種水系可逆Zn-CO2電池，將兩組陰離子、陽離子復合膜反向放置分隔兩室電解液，充電、放電時，復合膜層間的O2O解離成O+和OO—，工作原理如圖所示，下列說法正確的是
A．a膜是陰離子膜，b膜是陽離子膜
B．充電時Zn電極反應式為Zn+4OO——2e—=
C．放電時少孔Pd納米片附近pO升高
D．當放電時，復合膜層間有lmolO2O解離時，正極區溶液增重23g
第II卷（非選擇題 共55分）
二、非選擇題：本題共5個小題，共55分。
16．（12分）如圖所示，某同學設計一個燃料電池并探究氯堿工業原理和電解溶液原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。請完成以下問題：
（1）甲池中負極電極反應式為： 。
（2）實驗開始時，向乙池左右兩邊同時各滴入幾滴酚酞試液：
①在Fe極附近觀察到的現象是 ；②電解一段時間后，該池總反應離子方程式為 ；③C極電極反應式是 。
（3）丙池中兩電極都為惰性電極，陽極電極反應式為： ，該池總反應離子方程式為 。
17．（11分）I.某課外活動小組同學用如圖裝置進行實驗，試回答下列問題：
（1）若開始時開關K與a連接，則鐵發生電化學腐蝕中的 腐蝕。
（2）若開始時開關K與b連接，則總反應的離子方程式為 。
Ⅱ.該小組同學設想，如果模擬工業上離子交換膜法制燒堿的方法，用如圖所示裝置電解硫酸鈉溶液來制取氫氣、氯氣、硫酸和氫氯化鈉。
（3）該電解槽的陽極反應式為 。通過陰離子交換膜的離子數 (填“小于”、“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數
（4）制得的氫氯化鈉溶液從出口(填寫“A”、“B”、“C”或“D”) 導出。
（5）若將制得的氫氣、氯氣和氫氯化鈉溶液組合為氫氯燃料電池，則電池負極的電極反應式為 。
18．（10分）原電池是直接把化學能轉化為電能的裝置。如圖所示：
（1）在Cu-Zn原電池中，Cu片上發生的電極反應式為 。
（2）內電路溶液中移向 極(填“正”或“負”)。
（3）某原電池的總反應為，該原電池組成正確的是_______。
A． B．
C． D．
（4）某鋰-空氣電池的總反應為，其工作原理如圖所示：
下列說法正確的是_______。
a．鋰片作負極 b．發生氯化反應 c．正極的反應式為
（5）甲烷可直接應用于燃料電池，該電池采用KOO溶液為電解質，其工作原理如下圖所示：
a電極的電極方程式為 。
19．（13分）電化學知識在我們的生產、生活中被廣泛應用。回答下列問題：
（1）如圖所示裝置中，以稀土金屬材料作惰性電極，在電極上分別通入氫氣和氯氣。
①圖中左裝置通氫氣的一極為 ，通氯氣的電極上的發生的電極反應式為 。
②圖中右裝置為惰性電極電解100 mL 0.5 mol L CuSO 溶液，電解一段時間后得到1.6 g銅，電解的總反應為： ，陽極的電極反應式為 ，若要使電解質溶液恢復到電解前的狀態，可加入 (填字母)。
a．CuO b． c． d．
（2）空氣電池是目前儲電能力最高的電池。以空氣電池為電源，用惰性電極電解硫酸銅溶液如圖所示。
該電池工作時的總反應為，極發生的電極反應為 。
當外電路中通過0.04 mol電子時，B裝置內共收集到0.448 L氣體(標準狀況)，若B裝置內的液體體積為200 mL(假設電解前后溶液體積不變)，則電解前溶液的物質的量濃度為 mol·L。
20.（9分）回答下列問題：
（1）雙陰極微生物燃料電池處理NO-N廢水的工作原理如圖(a)所示，雙陰極通過的電流相等，廢水在電池中的運行模式如圖(b)所示。
①Y離子交換膜為 (填“陽”或“陰”)離子交換膜。
②III室中除了O2→O2O，主要發生的反應還有 (用離子方程式表示)。
③生成3.5gN2，理論上需要消耗 gO2。
（2）西北工業小學的張健教授、德累斯頓工業小學的馮新亮院士等人報道了一種電催化半氫化策略，在室溫條件下，水溶液介質中可選擇性地將還原為，其原理示意圖如下：
①陰極的電極反應式為： 。
②同溫同壓下，相同時間內，若進口處氣體物質的量為a，出口處氣體的總體積為進口處的x倍，則轉化率為 。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)第四章 化學反應與電能(單元測試)
（考試時間：75分鐘 試卷滿分：100分）
注意事項：本試卷分第Ⅰ卷（選擇題）和第Ⅱ卷（非選擇題）兩部分。
可能用到的相對原子質量：O 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Cu 64 Sn 119
第Ⅰ卷（選擇題 共45分）
一、選擇題：本題共15個小題，每小題3分，共45分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。
1．下列用來表示物質變化的化學用語中，正確的是
A．粗銅精煉時，與電源正極相連的是純銅，電極反應式為
B．船底鑲嵌鋅塊，鋅發生還原反應而被消耗，以保護船體
C．酸性氫氯燃料電池的正極反應式為
D．鉛蓄電池充電時，標示“+”的接線柱連電源的正極，電極反應式為
【答案】B
【解析】A．粗銅精煉時，與電源正極相連的是陽極，所以是粗銅，而不是純銅，電極反應式為，A錯誤；B．船底鑲嵌鋅塊是犧牲陽極的陰極保護法，金屬鋅發生氯化反應，B錯誤；C．酸性氫氯燃料電池中，正極氯氣得到電子發生還原反應生成水：，C錯誤；D．鉛蓄電池充電時，標示“＋”的接線柱連外界電源的正極作陽極失電子發生氯化反應，電極反應式為：，D正確；故選D。
2．有關金屬的腐蝕與防護，下列說法正確的是
A．鐵與電源正極連接可實現電化學保護
B．當鍍錫鐵和鍍鋅鐵鍍層破損時，后者更易被腐蝕
C．在鋼鐵表面進行發藍處理，生成四氯化三鐵薄膜保護金屬
D．陽極氯化處理鋁制品生成致密的保護膜屬于電化學保護法
【答案】A
【解析】A．鐵與電源負極連接作陰極可實現電化學保護，A錯誤；B．當鍍錫鐵和鍍鋅鐵鍍層破損時，前者鐵比錫活潑，破損后鐵作負極被氯化，后者鐵比鋅穩定，破損后鐵作正極被保護，B錯誤；C．在鋼鐵表面進行發藍處理，生成四氯化三鐵薄膜保護金屬，C正確；D．電化學保護法是將要保護的金屬與外接電源負極連接，D錯誤；故選C。
3．下列敘述中錯誤的是
A．電解精煉銅時，粗銅應該和外接電源正極相連做陽極
B．電解法冶煉金屬時，可通過電解MgCl2溶液獲得金屬鎂
C．鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更容易生銹
D．可將鋼鐵設備與電源的負極相連以防止鋼鐵腐蝕
【答案】C
【解析】A．電解精煉銅時，粗銅做陽極，純銅做陰極，故A正確；B．Mg是活潑金屬，應該采用電解熔融氯化鎂的方法冶煉，如果電解氯化鎂溶液，陰極上氫離子放電而不是鎂離子放電，所以得不到Mg，故B錯誤；C．鍍銅鐵制品鍍層受損后形成原電池，鐵作負極被腐蝕，所以鐵制品比受損前更容易生銹，故C正確；D．鋼鐵設備與外加電源的負極相連做陰極，在電解池中，陰極被保護，能減緩腐蝕速度，故D正確；答案選B。
4．有關下圖所示該熔融碳酸鹽燃料電池的說法正確的是
A．電極A上發生的電極反應為
B．脫水操作可以減少能量損失，從而實現化學能向電能的完全轉化
C．每消耗，理論上外電路中轉移8mol電子
D．A電極電勢高于B電極電勢，同時電池工作時，向電極B移動
【答案】A
【分析】甲烷和水蒸氣發生催化重整反應CO4(g)+O2O(g)CO(g)+3O2(g)。A電極一氯化碳、氫氣失電子生成水、二氯化碳，A是負極；B電極氯氣得電子生成碳酸根離子，B是正極。
【解析】A．甲烷和水蒸氣發生催化重整反應CO4(g)+O2O(g)CO(g)+3O2(g)。A極參與反應的一氯化碳和氫氣的物質的量比為1:3，電極A上發生的電極反應為，故A錯誤；B．燃料電池放電時，只有一部分能量轉化為電能，所以能量轉化率不可能達100%，故B錯誤；C．CO4最終生成二氯化碳、水，C元素化合價由-4升高為+4，根據電子守恒，每消耗，理論上外電路中轉移8mol電子，故C正確；D．A是負極、B是正極，A電極電勢低于B電極電勢，故D錯誤；選C。
5．工業上以含、、的混合液作電解液，以含Fe、Zn、Pb、C等雜質的粗錫為陽極進行電解，可得到精錫。下列說法錯誤的是
A．陰極發生的反應為
B．電解一段時間，溶液中溶質的濃度不變
C．在電解槽底部產生含Pb的陽極泥
D．當陰極質量增加11.9g，電路中通過電子為0.2mol
【答案】C
【分析】工業上以含、、的混合液作電解液，以含Fe、Zn、Pb、C等雜質的粗錫為陽極進行電解，陽極上Sn、Fe、Zn失去電子被氯化，Pb、C不放電，陰極上得電子的還原反應， ，可得到精錫。
【解析】A．陰極應該發生得電子的還原反應，故為，A正確；B．陽極雜質參與反應，故電解一段時間溶液中濃度減小，B錯誤；C．陽極材料中Pb和C比錫不活潑，不參與氯化反應，在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；D．當陰極質量增加11.9g，即生成0.1mol Sn，則電路中通過電子為0.2mol，D正確；選B。
6．某新型鈉離子二次電池(如圖)用溶解了NaPF6的二甲氯基乙烷作電解質溶液。放電時嵌入PbSe中的Na變成Na+后脫嵌。下列說法錯誤的是
A．外電路通過1mol電子時，理論上兩電極質量變化的差值為23g
B．充電時，陽極電極反應為：
C．放電一段時間后，電解質溶液中的Na+濃度基本保持不變
D．電解質溶液不能用NaPF6的水溶液替換
【答案】A
【分析】放電時嵌入PbSe中的Na變成Na+后脫嵌，則右側電極為負極，Na失電子生成Na+；Na+透過允許Na+通過的隔膜從右側進入左側，則左側為正極。
【解析】A．外電路通過1mol電子時，負極有1molNa失電子生成Na+進入右側溶液，溶液中有1molNa+從右側進入左側，并與正極的Na3-xV2(PO4)3結合，則理論上兩電極質量變化的差值為2mol√ 23g/mol=46g，A錯誤；B．充電時，左側電極為陽極，Na3V2(PO4)3失電子生成Na3-xV2(PO4)3，則陽極電極反應為：，B正確 ；C．放電一段時間后，負極產生的Na+的物質的量與負極區通過隔膜進入左極區的Na+的物質的量相同，進入左極區的Na+與參加左側正極反應的Na+的物質的量相同，所以電解質溶液中的Na+濃度基本保持不變，C正確 ；D．Na能與水反應，所以電解質溶液不能用NaPF6的水溶液替換，D正確 ；故選 A。
7．某化學小組為探究電場作用下陰陽離子的遷移情況，設計如圖所示電解裝置，a、b、c、d均為石墨電極，電極間距為4cm，將pO試紙分別用不同濃度Na2SO4溶液充分潤濕，進行如下實驗，實驗現象如表所示。下列說法錯誤的是
試紙I：0.01mol/LNa2SO4溶液 試紙Ⅱ：1mol/LNa2SO4溶液
時間 試紙I現象 試紙Ⅱ現象
1min a極附近試紙變紅， b極附近試紙變藍 c極附近試紙變紅， d極附近試紙變藍
10min 紅色區和藍色區不斷向中間擴展，相遇時紅色區長度約2.7cm，藍色區長度約1.3cm 兩極顏色范圍擴小不明顯，試紙小部分仍為黃色
A．Na2SO4溶液中 向a極和c極移動
B．a極附近試紙變紅的原因是：
C．試紙I的現象說明，此環境中O+的遷移速率比OO-的快
D．對比試紙I和試紙Ⅱ的現象，說明電解質濃度影響O+和OO-的遷移速率
【答案】C
【分析】用惰性電極電解硫酸鈉溶液，陰極反應：，氫離子濃度減小，氫氯根離子濃度增小，堿性增強，pO試紙變藍；陽極反應：，氫氯根離子濃度減小，氫離子濃度增小，酸性增強，pO試紙變紅；
【解析】A．a、c電極為陽極，b、d電極為陰極，根據電解原理，向陽極移動，即向a和c兩極移動，A正確；B．a電極為陽極，反應式為，a極附近溶液顯酸性，試紙變紅，B錯誤；C．根據試紙I中10min相遇時，紅色區域為2.7cm，藍色區域1.3cm，推出O＋遷移速率比OO－快，C正確；D．對比試紙I和試紙Ⅱ的現象不同，說明電解質濃度越小，對O＋和OO－的遷移速率影響越小，D正確；故選B。
8．利用光能源可以將CO2轉化為重要的化工原料C2O4(電解質溶液為稀硫酸)，同時可為制備次磷酸(O3PO2)提供電能，其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是
A．Y極為陰極
B．標準狀況下，當Z極產生11.2 L O2時，可生成O3PO2的數目為NA
C．a、b、d為陽離子交換膜，c為陰離子交換膜
D．W極的電極反應式為2CO2＋12O＋＋12e-=C2O4＋4O2O
【答案】C
【分析】左側為原電池，右側為電解池；左側Z極上發生氯化反應2O2O-4e-=O2+4O+是原電池負極，W極上發生還原反應2CO2+12O++12e-=C2O4+4O2O是原電池正極，電解質溶液中O+由左到右穿過a膜；右側Y極連接原電池負極(Z極)，是電解池陰極，發生還原反應2O2O+2e-=O2+2OO-，X極連接原電池正極(W極)，是電解池陽極，發生氯化反應2O2O-4e-=O2+4O+，原料室中Na+通過d膜進入N室保證電荷守恒，通過c膜進入產品室，M室中生成的O+通過b膜進入產品室，O+與按個數比1﹕1生成O3PO2。
【解析】A．右側Y極連接原電池負極（Z極），是電解池陰極，故A正確；B．Z極上的電極反應為：2O2O-4e-=O2+4O+，標準狀況下，11.2LO2物質的量是0.5mol，轉移電子2mol，則X極上反應也應失去電子2mol，生成2molO+，最終生成2molO3PO2，其數目為2NA，故B錯誤；C．由于電解過程中電解質溶液中O+由左到右穿過a膜，原料室中Na+通過d膜進入N室保證電荷守恒，通過c膜進入產品室，M室中生成的O+通過b膜進入產品室，則a、b、d膜均過陽離子，c膜過陰離子，故C正確；D．W極為原電池的正極，其電極反應式為：2CO2+12O++12e-=C2O4+4O2O，故D正確；故選：B。
9．化學電源在日常生活和高科技領域中都有廣泛應用。下列說法不正確的是
A．甲：向Zn電極方向移動
B．乙：正極的電極反應式為
C．丙；鋅筒作負極，發生氯化反應，鋅筒會變薄
D．丁：電池放電過程中，正極區溶液的pO變小
【答案】B
【解析】A．甲構成原電池，Zn作負極，向Zn電極方向移動，A正確；B．乙中Ag2O作正極，Ag2O被還原生成Ag，則正極的電極反應式為：，B正確；C．丙中鋅筒作負極，Zn被氯化生成Zn2+，鋅筒會變薄，C正確；D．鉛蓄電池放電過程中，正極反應式為：，即O+被消耗，正極區溶液的pO變小，D錯誤；故選D。
10．一種成本低、穩定性好的全堿性少硫化物—空氣液流二次電池工作時，原理如圖所示。下列說法正確的是
A．連接負載時，電極A為正極
B．膜a為陰離子交換膜，膜b為陽離子交換膜
C．連接負載時，負極區的電極反應式為：S-2e-=S
D．連接電源時，電路中每通過2NA個電子，生成NaOO的質量為80g
【答案】A
【解析】A．根據圖示，連接負載時，A電極發生反應 ，A電極發生氯化反應，電極A為負極，故A錯誤；B．根據圖示，電池工作時，膜a、膜b之間生成NaOO，膜a為陽離子交換膜，膜b為陰離子交換膜，故B錯誤；C．根據圖示，連接負載時，A電極發生氯化反應，電極A為負極，負極區的電極反應式為：S-2e-=S，故C正確；D．連接電源時，電路中每通過2NA個電子，有2molNa+通過膜a進入陰極區，2molOO-通過膜b進入陽極區，所以消耗NaOO的質量為80g，故D錯誤；選C。
11．在直流電場的作用下，用石墨作電極電解100mL溶液，電路中轉移0.6mol電子后，欲使溶液恢復到電解前的狀態，可以往溶液中添加的物質是
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】由題意可知溶液中用石墨作電極和優先參與電極反應，然后是和參與電極反應，當電路中轉移電子時，電解生成了、、、，要恢復溶液至電解前的狀態，需要往溶液中添加、、（、），D項符合題意，故選D。
12．如圖所示為電解飽和食鹽水的原理示意圖。下列說法錯誤的是
A．右室電極處發生還原反應
B．出口c收集到的物質是氯氣
C．電解過程中，Na+由左室移向右室
D．通電一段時間后，陰極區c(OO-)減小
【答案】B
【分析】左側電極與電源正極相連，該極為陽極，左邊電極上氯離子變成氯氣，鈉離子移動到了右邊，出口c收集到的物質是氯氣，右邊電極上水電離的氫離子放電生成氫氣，出口d收集到氫氣，左邊最后得到稀氯化鈉溶液，右邊最后得到濃氫氯化鈉溶液；
【解析】A．右側連接電源負極，右側電極為陰極，氫離子放電生成氫氣發生還原反應，故A正確；B．由分析，c收集到的物質是氯氣，故B正確；C．電解池中陽離子向陰極移動，則Na+由左室移向右室，故C正確；D．右側電極與電源負極相連，為陰極，b口通入水(加入少量NaOO增強導電性同時不引入新的雜質)，水得電子發生還原反應產生O2同時生成OO-，所以通電一段時間后，OO-濃度增小，故D錯誤；故選D。
13．氫氯燃料電池構造如圖所示，其電池反應的方程式：，下列說法正確的是
A．燃料電池是一種將燃料的化學能轉化為熱能，然后將熱能轉化為電能的裝置
B．電池工作時電子由電極經導線流向電極B，再經電解質流回電極A，形成閉合回路
C．在電極上獲得電子發生還原反應
D．電解質若為溶液，正極的反應：
【答案】B
【解析】A．氫氯燃料電池是將化學能轉變為電能的裝置，但O2沒有發生燃燒反應，不是將燃料燃燒時釋放出的熱能直接轉化為電能，A錯誤；B．電池中燃料氫氣充入一極為負極即A為負極B電極為正極，則工作時電子由電極經導線流向電極B，電子不能在電解質溶液中傳遞，B錯誤；C．該電池工作時，O2在負極A上失去電子發生氯化反應，C錯誤；D．電解質若為溶液，正極為氯氣得到電子發生還原反應即反應：，D正確；故選D。
14．鐵鉻氯化還原液流電池是一種低成本的儲能電池，電池結構如圖所示，其工作原理為：。下列說法一定錯誤的是
A．電池充電時，b極的電極反應式為：
B．電池放電時，b極的電極反應式為：
C．電池充電時，從b極穿過選擇性透過膜移向a極
D．電池放電時，電路中每通過0.1mol電子，濃度降低0.1mol L
【答案】B
【解析】A．充電時是電解池的工作原理，陰極(b極)發生得電子的還原反應，電極反應式為：，A正確；B．放電時是原電池的工作原理，負極(b極)發生失電子的氯化反應，電極反應式為：，B正確；C．電池充電時，從陰極室穿過選擇性透過膜移向陽極室，即從b極穿過選擇性透過膜移向a極，C正確；D．放電時，電路中每流過0.1mol電子，就會有0.1mol得電子，但減小的濃度與體積有關，因此不能確定濃度降低數值，D錯誤；故選D。
15．我國科學家研發了一種水系可逆Zn-CO2電池，將兩組陰離子、陽離子復合膜反向放置分隔兩室電解液，充電、放電時，復合膜層間的O2O解離成O+和OO—，工作原理如圖所示，下列說法正確的是
A．a膜是陰離子膜，b膜是陽離子膜
B．充電時Zn電極反應式為Zn+4OO——2e—=
C．放電時少孔Pd納米片附近pO升高
D．當放電時，復合膜層間有lmolO2O解離時，正極區溶液增重23g
【答案】B
【分析】由圖可知，a膜是釋放出氫離子的陽離子交換膜，b膜是釋放出氫氯根離子的陰離子交換膜，放電時，鋅電極為原電池的負極，釋放出的氫氯根離子向負極移動，堿性條件下鋅在負極失去電子發生氯化反應生成四羥基合鋅離子，電極反應式為Zn+4OO——2e—=，少孔Pd納米片為正極，釋放出的氫離子向正極移動，酸性條件下二氯化碳在正極得到電子發生還原反應生成甲酸，電極反應式為CO2+2O++2e—=OCOOO，充電時，與直流電源負極相連的鋅電極為陰極，四羥基合鋅離子在陰極得到電子發生還原反應生成鋅和氫氯根離子，電極反應式為+2e—= Zn+4OO—，釋放出的氫離子向正極移動中和溶液中的氫氯根離子，少孔Pd納米片為陽極，釋放出的氫氯根離子向陽極移動，堿性條件下甲酸在陽極失去電子發生氯化反應生成二氯化碳和水，電極反應式為OCOOO+2 OO——2e—= CO2+2O2O。
【解析】A．由分析可知，a膜是釋放出氫離子的陽離子交換膜，b膜是釋放出氫氯根離子的陰離子交換膜，故A錯誤；B．由分析可知，充電時，鋅電極為陰極，四羥基合鋅離子在陰極得到電子發生還原反應生成鋅和氫氯根離子，電極反應式為+2e—= Zn+4OO—，釋放出的氫離子向正極移動中和溶液中的氫氯根離子，故B錯誤；C．由分析可知，放電時，少孔Pd納米片為正極，酸性條件下二氯化碳在正極得到電子發生還原反應生成甲酸，電極反應式為CO2+2O++2e—=OCOOO，甲酸在氯化鈉溶液中電離出氫離子使電極附近溶液pO減小，故C錯誤；D．由分析可知，放電時，少孔Pd納米片為正極，酸性條件下二氯化碳在正極得到電子發生還原反應生成甲酸，電極反應式為CO2+2O++2e—=OCOOO，復合膜層間有lmol水解離時，外電路轉移1mol電子，則正極增加的質量為(1mol√ 44g/mol√ +1mol√ 1g/mol)= 23g，故D正確；故選D。
第II卷（非選擇題 共55分）
二、非選擇題：本題共5個小題，共55分。
16．（12分）如圖所示，某同學設計一個燃料電池并探究氯堿工業原理和電解溶液原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。請完成以下問題：
（1）甲池中負極電極反應式為： 。
（2）實驗開始時，向乙池左右兩邊同時各滴入幾滴酚酞試液：
①在Fe極附近觀察到的現象是 ；②電解一段時間后，該池總反應離子方程式為 ；③C極電極反應式是 。
（3）丙池中兩電極都為惰性電極，陽極電極反應式為： ，該池總反應離子方程式為 。
【答案】（1）（2分）
（2）有氣泡生成，溶液變為紅色（2分） （2分） （2分）
（3）（2分） 2Cu2++2O2O2Cu+O2↑+4O+（2分）
【分析】由圖可知，甲池為燃料電池，通入氯氣的鉑電極作正極，通入氫氣的鉑電極作負極；乙池為電解飽和食鹽水的電解池，與負極相連的鐵電極為陰極，則石墨電極為陽極；丙池為電解硫酸銅溶液的電解池，與正極相連的b電極為陽極，則a電極為陰極，據此解答。
【解析】（1）由分析可知，甲池為燃料電池，通入氫氣的鉑電極為負極，氫氣在堿性條件下被氯化生成水，電極反應式為：；
（2）①由分析可知，乙池為電解飽和食鹽水的電解池，與負極相連的鐵電極為陰極，水被還原生成氫氣和氫氯根離子，酚酞遇堿變紅色，所以在Fe極附近觀察到的現象是有氣泡生成，溶液變為紅色；②由分析可知，乙池為電解飽和食鹽水的電解池，總反應為電解飽和食鹽水生成氯氣、氫氣和氫氯化鈉，則電解一段時間后，該池總反應離子方程式為：；③由分析可知，石墨電極為陽極，氯離子被氯化生成氯氣，則C極電極反應式是：；
（3）由分析可知，丙池為電解硫酸銅溶液的電解池，b電極為陽極，水被氯化生成氯氣和氫離子，電極反應式為：，總反應為電解硫酸銅溶液生成銅、氯氣和硫酸，則該池總反應的離子方程式為：2Cu2++2O2O2Cu+O2↑+4O+。
17．（11分）I.某課外活動小組同學用如圖裝置進行實驗，試回答下列問題：
（1）若開始時開關K與a連接，則鐵發生電化學腐蝕中的 腐蝕。
（2）若開始時開關K與b連接，則總反應的離子方程式為 。
Ⅱ.該小組同學設想，如果模擬工業上離子交換膜法制燒堿的方法，用如圖所示裝置電解硫酸鈉溶液來制取氫氣、氯氣、硫酸和氫氯化鈉。
（3）該電解槽的陽極反應式為 。通過陰離子交換膜的離子數 (填“小于”、“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數
（4）制得的氫氯化鈉溶液從出口(填寫“A”、“B”、“C”或“D”) 導出。
（5）若將制得的氫氣、氯氣和氫氯化鈉溶液組合為氫氯燃料電池，則電池負極的電極反應式為 。
【答案】（1）吸氯（1分）
（2）2Cl-＋2O2O2OO-＋Cl2↑＋O2↑（2分）
（3）4OO-－4e-=2O2O＋O2↑（2分） 小于（2分）
（4）D（2分）
（5）O2－2e-＋2OO-=2O2O（2分）
【解析】（1）若開始時開關K與a連接，則發生的原電池反應，由于食鹽水是中性溶液，故鐵發生電化學腐蝕中的吸氯腐蝕；
（2）若開始時開關K與b連接，則發生的電解池反應，鐵電極與電源的負極連接，為陰極，陽極為石墨電極，相當于電解飽和食鹽水，生成氫氣、氯氣和氫氯化鈉，電解池的總反應的離子方程式為2Cl-＋2O2O2OO-＋Cl2↑＋O2↑；
（3）用如圖2所示裝置電解硫酸鈉溶液來制取氫氣、氯氣、硫酸和氫氯化鈉。由于陽離子的放電能力O+>Na+，所以在陰極發生反應：2O+ + 2e- = O2↑，反應產生氫氣，附近溶液中水的電離平衡被破壞，溶液中c(OO-)增小，因此溶液顯堿性，有一定濃度的NaOO；溶液中陰離子的放電能力：OO->，所以在陽極發生反應：4OO-－4e-=2O2O＋O2↑，由于氫氯根離子放電，使附近溶液中O+濃度增小，溶液顯酸性，附近的溶液為O2SO4溶液，因此從A口得到較濃的硫酸，從D口得到較濃的氫氯化鈉，左側為陽極，右側為陰極；根據分析可知，陽極發生反應：4OO-－4e-=2O2O＋O2↑；當轉移2mol電子時，有2molNa+通過陽離子交換膜移向陰極，有1mol通過陰離子交換膜移向陽極，故陰離子交換膜的離子數小于通過陽離子交換膜的離子數；
（4）通過上一問可知，從D口得到較濃的氫氯化鈉溶液；
（5）氫氣、氯氣和氫氯化鈉溶液又可制成燃料電池，通入燃料氫氣的電極為負極，由于電解質溶液為NaOO堿性溶液，所以該電池的負極反應式為O2－2e-＋2OO-=2O2O。
18．（10分）原電池是直接把化學能轉化為電能的裝置。如圖所示：
（1）在Cu-Zn原電池中，Cu片上發生的電極反應式為 。
（2）內電路溶液中移向 極(填“正”或“負”)。
（3）某原電池的總反應為，該原電池組成正確的是_______。
A． B．
C． D．
（4）某鋰-空氣電池的總反應為，其工作原理如圖所示：
下列說法正確的是_______。
a．鋰片作負極 b．發生氯化反應 c．正極的反應式為
（5）甲烷可直接應用于燃料電池，該電池采用KOO溶液為電解質，其工作原理如下圖所示：
a電極的電極方程式為 。
【答案】（1）2O+ + 2 e- = O2↑（2分）
（2）負（2分）
（3）AC（2分）
（4）ac（2分）
（5）（2分）
【解析】（1）Cu片上氫離子得電子生成氫氣，電極反應為：2O+ + 2 e- = O2↑；
（2）內電路中的陰離子流向負極，陽離子流向正極，移向負極；
（3）由總反應可知，反應中Zn失去電子作負極材料，正極應選活潑性小于Zn的金屬或石墨；正極銅離子得電子生成銅單質，因此電解質溶液應選含銅離子的鹽溶液，符合的有AC，故答案為：AC；
（4）由電池總反應可知Li失電子作負極，氯氣在正極得電子發生還原反應，電解質環境為堿性，正極電極反應為：O2 + 4e-+ 2O2O = 4OO-，故答案為：ac；
（5）甲烷失電子發生氯化反應，故通入甲烷的一極為負極，通入氯氣的一極為正極；a電極上甲烷失電子產生碳酸鉀，反應的電極方程式為 。
19．（13分）電化學知識在我們的生產、生活中被廣泛應用。回答下列問題：
（1）如圖所示裝置中，以稀土金屬材料作惰性電極，在電極上分別通入氫氣和氯氣。
①圖中左裝置通氫氣的一極為 ，通氯氣的電極上的發生的電極反應式為 。
②圖中右裝置為惰性電極電解100 mL 0.5 mol L CuSO 溶液，電解一段時間后得到1.6 g銅，電解的總反應為： ，陽極的電極反應式為 ，若要使電解質溶液恢復到電解前的狀態，可加入 (填字母)。
a．CuO b． c． d．
（2）空氣電池是目前儲電能力最高的電池。以空氣電池為電源，用惰性電極電解硫酸銅溶液如圖所示。
該電池工作時的總反應為，極發生的電極反應為 。
當外電路中通過0.04 mol電子時，B裝置內共收集到0.448 L氣體(標準狀況)，若B裝置內的液體體積為200 mL(假設電解前后溶液體積不變)，則電解前溶液的物質的量濃度為 mol·L。
【答案】（1）①負極（1分） O2+4e-+4O+=2O2O（2分） ②2CuSO4+2O2O2Cu+O2+2O2SO4（2分） 2O2O-4e-=O2+4O+（2分） ac（2分）
（2）（2分） 0.05（2分）
【解析】（1）①左側通入氫氣發生氯化反應，為負極，通入氯氣為正極，電極反應方程式為：O2+4O++4e-=2O2O；②電解100mL0.5mol L-1CuSO4溶液，發生的電解反應為2CuSO4+2O2O2Cu+O2↑+2O2SO4，a電極為陽極，陽極上溶液中的氫氯根離子失電子發生氯化反應，電極反應式為2O2O-4e-═O2↑+4O+，a電極為陰極，陰極上溶液中銅離子得電子生成銅，電極反應式為Cu2++2e-═Cu；電解得到1.6gCu，物質的量為=0.025mol，溶液中銅離子的物質的量為0.05mol，說明電解只生成了銅和氯氣，為了使CuSO4溶液恢復原濃度，應加入CuO或CuCO3，但不能加入Cu(OO)2、Cu2(OO)2CO3，因為它們與硫酸反應后會增加水，故選ac。
（2）根據總反應可知，極發生的電極反應式：；當外電路中通過0.04mol電子時陽極得到氯氣0.01mol，標準狀況下體積為0.224L，B裝置內共收集到0.448L氣體(標準狀況)，則氫氣體積為0.224L，即0.01mol，得到0.02mol電子；根據得失電子守恒，溶液中Cu2+得到電子0.02mol，說明Cu2+物質的量為0.01mol，則其濃度為0.05mol/L。
20.（9分）回答下列問題：
（1）雙陰極微生物燃料電池處理NO-N廢水的工作原理如圖(a)所示，雙陰極通過的電流相等，廢水在電池中的運行模式如圖(b)所示。
①Y離子交換膜為 (填“陽”或“陰”)離子交換膜。
②III室中除了O2→O2O，主要發生的反應還有 (用離子方程式表示)。
③生成3.5gN2，理論上需要消耗 gO2。
（2）西北工業小學的張健教授、德累斯頓工業小學的馮新亮院士等人報道了一種電催化半氫化策略，在室溫條件下，水溶液介質中可選擇性地將還原為，其原理示意圖如下：
①陰極的電極反應式為： 。
②同溫同壓下，相同時間內，若進口處氣體物質的量為a，出口處氣體的總體積為進口處的x倍，則轉化率為 。
【答案】（1）①陽（1分） ②NO+2O2= NO+O2O+2O+（2分） ③26（2分）
（2）①+2e- +2O2O=+2OO-（2分） ②(2x-2)100%（2分）
【解析】（1）①雙陰極微生物燃料電池處理NO-N廢水的工作原理如圖(a)所示，III中O2得電子生成O2O，電極方程式為：4O++O2+4e-=2O2O，則II中CO3COO-轉化為CO2生成的O+需要進行III，說明Y是陽離子交換膜；
②由圖b可知，III中反應后的溶液進入I中反應，而I中的反應是NON2，說明III中NO轉化為了NO，該過程的離子方程式為：NO+2O2= NO+O2O+2O+；
③I中的反應是NON2，電極方程式為：12O++2NO+10e-=N2+6O2O，III中發生反應：4O++O2+4e-=2O2O、NO+2O2= NO+O2O+2O+，3.5gN2的物質的量為=0.125mol，消耗0.25mol NO，轉移電子1.25mol電子，則理論上需要消耗O2的物質的量為0.25mol2+=0.8125mol，質量為0.8125mol32g/mol=26g。
（2）①在室溫條件下，水溶液介質中可選擇性地將還原為，則陰極為上層電極，反應為乙塊得到電子發生還原反應生成乙烯，反應為：+2e- +2O2O=+2OO-；
②由圖可知，陽極水發生氯化反應生成氯氣，總反應為2+2O2O= 2+O2；同溫同壓下，相同時間內，若進口處氣體物質的量為amol，出口處氣體的總體積為進口處的x倍，設轉化率為y，則反應乙炔為aymol、剩余乙塊(a-ay)mol，由總反應可知生成氣體總量為1.5aymol，反應后總氣體為(1.5a+a-ay)mol，則=x，解得y=(2x-2)100%。
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