高中化学选择性必修1单元分层测试：第四章化学反应与电能B卷

试卷更新日期：2023-11-18 类型：单元试卷

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一、选择题

1. $F_{2}$ 是一种极为活泼的卤素气体，在制冷、化学工业中有着广泛应用。 $F_{2}$ 可通过电解 $K H F_{2}$ 的无水HF溶液制备，该过程有两种气体生成。下列说法正确的是

A、该反应生成了 $O_{2}$ 、 $F_{2}$ B、电解一段时间后，阴、阳两极生成的气体质量之比为1∶19 C、电解过程中转移1mol电子时，生成的气体体积为22.4L D、一段时间后，加入一定量的 $K H F_{2}$ 固体，可使电解液恢复到电解前的状态

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2. 以下是中学化学常见的四个装置，下列关于这些装置说法正确的是（）

A、装置在使用过程中，电池内部电子从Ag₂O 极通过隔板移向锌粉 B、装置在使用过程中，电池外壳会逐渐变薄，容易出现漏液 C、装置在使用过程中，电解质溶液的 pH 不会发生变化 D、装置在使用过程中，阳极可以一直使用，不需要更换

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3. 下列有关电化学在生产、生活中的应用分析正确的是（）

A、图 1：导气管口有气泡冒出 B、图 2：铁件上能发生的反应是： ${Cu}^{2 +} + 2 e^{-} = Cu$ C、图 3：溶液中 c(Cu²^＋)增大 D、图 4：采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩

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4. 某新型电池以 NaBH₄(B的化合价为+3价)和H₂O₂作原料，负极材料采用 Pt，正极材料采用MnO₂(既作电极材料又对该极的电极反应共有催化作用)，其工作原理如图所示。

下列说法不正确的是（）

A、每消耗3 mol H₂O₂ ，转移6 mol e^- B、该电池的的总反应方程式为：NaBH₄+4H₂O₂=NaBO₂+6H₂O C、a极上的电极反应式为 ${BH}_{4}^{-}$ +8OH^－－8e^-= $B O_{2}^{-}$ +6H₂O D、电池工作时Na⁺从b极区移向a极区

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5. 锂—铜空气燃料电池容量高、成本低。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，放电时发生反应：2Li+Cu₂O+H₂O=2Cu+2Li⁺+2OH^- ，下列说法正确的是（）

A、放电时，电子透过固体电解质向Cu极移动 B、通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu₂O C、放电时，正极的电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^- D、将锂电极区有机电解质换成水溶液，可提高电池的工作效率

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6. 用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解 $K N O_{3}$ 溶液制氨。工作时， $H_{2} O$ 在双极膜界面处被催化解离成 $H^{+}$ 和 $O H^{-}$ ，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是（）

A、电解总反应： $K N O_{3} + 3 H_{2} O = N H_{3} · H_{2} O + 2 O_{2} ↑ + K O H$ B、每生成 $1 m o l N H_{3} \cdot H_{2} O$ ，双极膜处有 $9 m o l$ 的 $H_{2} O$ 解离 C、电解过程中，阳极室中 $K O H$ 的物质的量不因反应而改变 D、相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率

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7. 浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池。理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池，图2为电渗析法制备磷酸二氢钠，用浓差电池为电源完成电渗析法制备磷酸二氢钠。下列说法错误的是（）
图1 图2

A、电极a应与Ag（Ⅱ）相连 B、电渗析装置中膜b为阳离子交换膜 C、电渗析过程中左、右室中 $H_{2} S O_{4}$ 和NaOH的浓度均增大 D、电池从开始到停止放电，理论上可制备 $2.4 g N a H_{2} P O_{4}$

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8. 海洋是一个资源宝库，海水资源的开发和利用是现代和未来永恒的主题。下面是利用海水制取食盐、纯碱、烧碱和氯气、金属镁以及溴的精简流程图：

下列有关说法正确的是

A、步骤①，粗盐制取精盐的过程中没有发生化学变化 B、步骤②，用熟石灰代替氢氧化钠主要原因是熟石灰的溶解性更好 C、在步骤③④⑤中，只有步骤③与步骤⑤中的溴元素被氧化 D、从步骤⑤所得溶液中分离出单质溴的方法是用酒精萃取

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二、多选题

9. 一种新型中温全瓷铁-空气电池，其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法错误的是（）

A、a电极上发生氧化反应 B、负极的电极反应式为 $H_{2} - 2 e^{-} + O^{2 -} = H_{2} O$ C、铁表面发生的反应为 $x H_{2} O (g) + F e = F e O_{x} + x H_{2}$ D、若标准状况下33.6L空气参与反应，电路中理论上有6mol电子转移

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10. 羟基自由基 $(\cdot O H)$ 是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO₂和H₂O的原电池-电解池组合装置，实现了发电、环保两位一体。下列说法错误的是（）

A、a极1 mol Cr₂O $_{7}^{2 -}$ 参与反应，理论上NaCl溶液中减少的离子为12N_A B、电池工作时，b极附近pH减小 C、右侧装置中，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为2∶1 D、d极区苯酚被氧化的化学方程式为 $C_{6} H_{5} O H + 28 \cdot O H = 6 C O_{2} ↑ + 17 H_{2} O$

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三、非选择题

11. 一种甲烷燃料电池的工作原理如图所示。

(1)、X电极为(填“正极”或“负极”)，该电极的电极反应式为。

(2)、放电过程中， $H^{+}$ 向(填“X极”或“Y极”)移动。

(3)、若用该燃料电池进行粗铜精炼，则M极连接的是(填“粗铜”或“精铜”)，N极的电极反应式为。

(4)、若用该燃料电池进行电镀铜，则N极连接的是(填“镀件”或“精铜”)，理论上每消耗 $1 m o l$ 甲烷时，M极变化(增加或减少)的质量为g。

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12. 氯碱工业是高能耗产业，节能技术的研发是当前的重要课题。

(1)、一种节能技术是将电解池与燃料电池相组合，相关物料传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过。
①当产生0.5molX时，A中通过离子交换膜的Na⁺有mol。
②写出燃料电池B中负极上的电极反应式。
③比较图中NaOH质量分数a%、b%、c%由大到小的顺序。

(2)、降低氯碱工业能耗的另一种技术是“氧阴极技术”。通过向阴极区通入O₂ ，避免水电离的H⁺直接得电子生成H₂ ，降低了电解电压，电耗明显减少。“氧阴极技术”的阴极反应式为。

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13. 我国在应对气候变化的工作中取得显著成效，承诺2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，北京冬奥会更是首个实现“碳中和”的世界级体育盛会。因此，如何高效利用 $C O_{2}$ 成为重要的研究课题。

(1)、Ⅰ.光合作用［ $6 C O_{2} (g) + 6 H_{2} O (l) \overset{}{\to} C_{6} H_{12} O_{6} (s) + 6 O_{2} (g)$ ］
植物光合作用中能量的转化形式为；已知植物通过光合作用每吸收1mol $C O_{2}$ 需要吸收的能量约为470kJ，若某植物通过光合作用大约吸收了 $1.88 \times 1 0^{3}$ kJ能量，则吸收的 $C O_{2}$ 为g。

(2)、“人工树叶”电化学装置如图1所示(以稀硫酸为电解质溶液)，该装置能将 $C O_{2}$ 和 $H_{2} O$ 转化为糖类(用 $C_{6} H_{12} O_{6}$ 表示)和 $O_{2}$ 。
①该装置涉及的能量转换形式为。
②X为(填“阴极”或“阳极”)，阳极上发生的电极反应为。
③室温下，该装置工作一段时间后，电解质溶液的pH(填“升高”、“降低”或“不变”)

(3)、Ⅱ.电化学方法可将 $C O_{2}$ 有效地转化为 $C H_{3} C O O H$ ，电化学装置如图2所示
该装置工作时，阴极上发生的电极反应为。

(4)、已知该装置工作时，阴极上除有 $C H_{3} C O O H$ 生成外，还可能有副产物 $H_{2}$ 生成降低电解效率。(电解效率= $\frac{一段时间内生成目标产物转移的电子数}{一段时间内电解池转移的电子总数} \times 100 %$ )，测得阴极区内的 $c (C H_{3} C O O H) = 0.015 m o l \cdot L^{- 1}$ ，电解效率为75%，则阳极生成的气体在标准状况下的体积为L。(忽略电解前后溶液的体积变化)

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14. 用 $C O_{2}$ 合成燃料甲醇（ $C H_{3} O H$ ）是碳减排的新方向。现进行如下实验：某温度下在体积为1L的密闭容器中，充入2mol $C O_{2}$ 和6mol $H_{2}$ 发生反应：
$C O_{2} (g) + 3 H_{2} (g) \overset{}{⇌} C H_{3} O H (g) + H_{2} O (g)$ ，请回答下列问题：

(1)、能判断该反应已达化学平衡状态的标志是____（填字母）。

A、 $C O_{2}$ 百分含量保持不变 B、容器中 $H_{2}$ 浓度与 $C O_{2}$ 浓度之比为3：1 C、容器中混合气体的密度保持不变 D、 $C O_{2}$ 的生成速率与 $C H_{3} O H$ 的生成速率相等

(2)、现测得 $C O_{2}$ 和 $C H_{3} O H (g)$ 的浓度随时间变化如图所示，回答下列问题：
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率 $v (H_{2}) =$ 。
②平衡时甲醇的体积分数为，反应过程中 $C O_{2}$ 的最大转化率为。

(3)、下图是以 $K O H$ 为电解质溶液的甲醇燃料电池示意图： $2 C H_{3} O H + 3 O_{2} + 4 K O H = 2 K_{2} C O_{3} + 6 H_{2} O$ ，通入氧气的电极为燃料电池的极（填“正”或“负”），随着电池工作，电解质溶液的 $p H$ 如何变化。
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法判断

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15. 电镀实验在生产生活中应用广泛。

(1)、

Ⅰ.某实验小组设计了如图在纽扣上电镀铜的实验装置：

如图中，石墨是（填阴极或阳极），对应的电极方程式为：；如图装置电解一段时间后，溶液中（填微粒化学式）浓度下降，从而影响镀铜的速率和质量。

(2)、Ⅱ.实验小组利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究：

装置示意图	序号	电解质溶液	实验现象
	①	0.1mol/L $C u S O_{4}$ +少量 $H_{2} S O_{4}$	阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验，铁电极表面有 $F e^{2 +}$ 生成。
	②	0.1mol/L $C u S O_{4}$ +过量氨水	阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体，经检验，电解液中无Fe元素。

实验①中，无色气体产生的原因是 $F e + 2 H^{+} = F e^{2 +} + H_{2} ↑$ 或。

(3)、实验①中，气体减少，推测是由于溶液中

c (H^{+})

减少，且。

(4)、欲测定实验①溶液中

F e^{2 +}

的浓度，需要用容量瓶配制某标准溶液，定容时当液面离容量瓶颈部的刻度线

1 ∼ 2 c m

时，改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液的，用

K M n O_{4}

标准溶液滴定时应选用滴定管（填“酸式”或“碱式”）。

(5)、为确定实验①电解质溶液中

C u^{2 +}

的准确浓度

c_{1} m o l \cdot L^{- 1}

，实验操作为：准确量取

V_{1} m L

含有

C u^{2 +}

的溶液于带塞锥形瓶中，调节溶液

p H = 3 ~ 4

，加入过量的

K I

，用

c_{2} m o l \cdot L^{- 1} N a_{2} S_{2} O_{3}

标准溶液滴定至终点，消耗

N a_{2} S_{2} O_{3}

溶液

V_{2} m L

。上述过程中反应的离子方程式：

2 C u^{2 +} + 4 I^{-} = 2 C u I (白 色) ↓ + I_{2}

，

2 S_{2} O_{3}^{2 -} + I_{2} = 2 I^{-} + S_{4} O_{6}^{2 -}

。滴定选用的指示剂为，滴定终点观察到的现象为：当滴入最后半滴标准溶液时，锥形㼛中溶液。

c_{1} =

（用

c_{2}

、

V_{1}

、

V_{2}

等的代数式表示）。滴定终点时，某同学俯视读数，其他操作均正确，则测定结果（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

(6)、实验②中，

0.1 m o l / L C u S O_{4}

与过量氨水反应的离子方程式为，反应后的体系呈色。

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16. 一种在常温、常压下催化电解实现工业合成氨反应的工艺为： $2 N_{2} (g) + 6 H_{2} O (l) = 4 N H_{3} (g) + 3 O_{2} (g)$ ， $Δ H_{1} = + 1530 k J \cdot m o l^{- 1}$ ，该反应可分两步完成：
反应Ⅰ： $N_{2} (g) + 3 H_{2} (g) = 2 N H_{3} (g)$ $Δ H_{2} = - 92.4 k J \cdot m o l^{- 1}$
反应Ⅱ： $2 H_{2} O (l) = 2 H_{2} (g) + O_{2} (g)$ $Δ H_{3}$
请回答下列问题：

(1)、 $Δ H_{3} =$ $k J \cdot m o l^{- 1}$ 。

(2)、将 $1.00 m o l N_{2}$ 和 $3.00 m o l H_{2}$ 充入到3L的恒容密闭容器中模拟反应Ⅰ：
①该反应中物质浓度随时间变化的曲线如图甲所示，0~10min内， $v (H_{2}) =$ 。
②不同温度和压强下测得平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图乙所示，则B、C两点的平衡常数 $K_{B}$ $K_{C}$ (填“>”、“<”、“=”或“不确定”)；B点时 $N_{2}$ 的转化率=(保留2位有效数字)。

(3)、从图乙中获知反应Ⅰ存在着高温降低平衡产率与低温降低反应速率等调控矛盾。在提高合成氨的产率的工业生产中，通常从以下多个视角来综合考虑合理的工业生产条件：
反应速率的视角：①加入催化剂；②提高温度(控制在催化剂的活性温度内)
平衡移动和原料的转化率的视角：③ ， ④。

(4)、科学家为避免直接破坏 $N \equiv N$ 键而消耗大量热能，通过新型催化剂降低了反应路径中决速步的能垒，使该反应在常温、常压下采用电化学方法也能实现，反应装置如图所示：
①反应路径中的决速步为 (填写“Ⅰ”、“Ⅱ”、“Ⅲ”或“Ⅳ”) 。
②阴极上的电极反应式为。

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17. 研究金属腐蚀和防护的原理很有现实意义。

(1)、图甲为探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置进行实验，发现导管中水柱上升缓慢，下列措施可以更快、更清晰地观察到水柱上升现象的有____(填序号)。

A、用纯氧气代替具支试管内空气 B、用酒精灯加热具支试管提高温度 C、将铁钉换成铁粉和碳粉混合粉末并加入少许食盐水 D、将玻璃导管换成更细的导管，水中滴加红墨水

(2)、该小组将图甲装置改进成图乙装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如表所示，根据数据可判断腐蚀的速率随时间变化逐渐(填“加快”“减慢”或“不变”)，你认为影响钢铁腐蚀的因素为。

时间/min	1	3	5	7	9
液柱高度/cm	0.8	2.1	3.0	3.7	4.2

(3)、为探究图乙中a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表中空白：

实验操作	实验现象	实验结论
向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞溶液	a点附近溶液出现红色	a点电极反应为
一段时间后再滴加2~3滴铁氰化钾溶液	b点周围出现蓝色沉淀	b点电极反应为Fe-2e^-=Fe²⁺

(4)、设计图丙装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。测定锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化如图丁所示，从图丁中可分析，t₁~t₂s之间主要发生(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，原因是。

(5)、金属阳极钝化是一种电化学防护方法。将Fe作阳极置于H₂SO₄溶液中，一定条件下，Fe钝化形成致密Fe₃O₄氧化膜，试写出该阳极的电极反应。

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高中化学选择性必修1单元分层测试：第四章 化学反应与电能B卷

一、选择题

二、多选题

三、非选择题

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