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本文((新教材)2021-2022学年高中化学人教版选择性必修1课后训练:第4章 化学反应与电能 高分进阶特训 WORD版含解析.doc)为本站会员(高****)主动上传,免费在线备课命题出卷组卷网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知免费在线备课命题出卷组卷网(发送邮件至service@ketangku.com或直接QQ联系客服),我们立即给予删除!

(新教材)2021-2022学年高中化学人教版选择性必修1课后训练:第4章 化学反应与电能 高分进阶特训 WORD版含解析.doc

1、第四章高分进阶特训(题目较难,选做)一、选择题1(2020山东卷)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO的溶液为例)。下列说法错误的是()A负极反应为 CH3COO2H2O8e=2CO27HB隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜C当电路中转移1 mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5 gD电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为21【答案】B【解析】据图可知a极上CH3COO转化为CO2和H,C元素被氧化,所以a极为该原电池的负极,则b极

2、为正极,结合电荷守恒可得电极反应式,A正确;为了实现海水的淡化,模拟海水中的氯离子需要移向负极,即a极,则隔膜1为阴离子交换膜,钠离子需要移向正极,即b极,则隔膜2为阳离子交换膜,B错误;当电路中转移1 mol电子时,根据电荷守恒可知,海水中会有1 mol Cl移向负极,同时有1 mol Na移向正极,即除去1 mol NaCl,质量为58.5 g,C正确;b极为正极,水溶液为酸性,所以氢离子得电子产生氢气,电极反应式为2H2e=H2,所以当转移8 mol电子时,正极产生4 mol气体,根据负极反应式可知负极产生2 mol气体,物质的量之比为4221,D正确。2(2020天津卷)熔融钠硫电池性

3、能优良,是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为2NaxSNa2Sx (x53,难溶于熔融硫)。 下列说法错误的是()ANa2S4的电子式为Na 2NaB放电时正极反应为xS2Na2e = Na2SxCNa和Na2Sx分别为电池的负极和正极D该电池是以NaAl2O3为隔膜的二次电池【答案】C【解析】 Na2S4中S中硫原子间以非极性键结合,A正确;反应中S发生还原反应,则放电时正极反应为xS2Na2e =Na2Sx,B正确;熔融钠电极为负极,熔融硫(含碳粉)电极为正极,C错误;熔融钠为负极,熔融硫(含碳粉)为正极,正、负极之间以NaAl2O3为隔膜,且该电池可充电,为二次电池,D正确。3(

4、2020浙江7月选考) 电解高浓度RCOONa(羧酸钠)的NaOH溶液,在阳极RCOO放电可得到RR(烷烃)。下列说法不正确的是()A电解总反应方程式:2RCOONa2H2ORR2CO2H22NaOHBRCOO在阳极放电,发生氧化反应C阴极的电极反应:2H2O2e= 2OHH2D电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷【答案】A【解析】溶液呈碱性,不能产生CO2,A错误;RCOO在阳极放电,化合价升高,发生氧化反应,B正确;水电离产生的H在阴极得电子产生H2,其电极反应式为2H2O2e = 2OHH2,C正确;RCOO转化为RR可以理解为脱去一个C和

5、两个O,产生R,继而产生RR,故CH3COONa、CH3CH2COONa溶液中的CH3COO、CH3CH2COO,脱去一个C和两个O后,产生CH3,CH3CH2,继而产物可能是乙烷、丙烷、丁烷,D正确。4(2020全国卷)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如下图所示,其中在VB2电极发生反应:VB216OH11e=VO2B(OH)4H2O。该电池工作时,下列说法错误的是()A负载通过0.04 mol电子时,有0.224 L(标准状况)O2参与反应B正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高C电池总反应为4VB211O220OH6H2O=8B(OH)4VOD电流由复合碳电极经负载、VB2电

6、极、KOH溶液回到复合碳电极【答案】B【解析】根据题中所给的VB2电极上的反应式可知,该原电池中VB2电极为负极,复合碳电极为正极。则在正极上通入的空气中的氧气发生得电子的反应生成OH,反应的电极方程式为O24e2H2O=4OH,电池的总反应方程式为4VB211O220OH6H2O=8B(OH)4VO。当负极通过0.04 mol电子时,正极也通过0.04 mol电子,根据正极的电极方程式,通过0.04 mol电子消耗0.01 mol氧气,在标况下为0.224 L,A正确;根据正负极的电极反应式可知,负极消耗OH,pH降低,而正极区生成OH,pH升高,B错误;依据负极反应式和正极反应式,在遵循电

7、子守恒的基础上,将正、负极电极反应式加和可得总反应式,C正确;电流方向与电子的流向相反,电流方向为:正极(复合碳电极)负载负极(VB2电极)KOH溶液正极,D正确。5(2019天津卷)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是()A放电时,a电极反应为I2Br2e=2IBrB放电时,溶液中离子的数目增大C充电时,b电极每增重0.65 g, 溶液中有0.02 mol I被氧化D充电时,a电极接外电源负极【答案】D【解析】根据离子和电子的移动方向可知,a电极是正极,b电极是负极。放电时,负极电极反应为Zn2

8、e=Zn2,正极电极反应为I2Br2e=2IBr,显然A、B正确;充电时,b电极的电极反应为Zn22e=Zn,每增重0.65 g转移0.02 mol e,根据以上分析,可知溶液中有0.02 mol I被氧化,C正确;充电时,a电极接电源正极,D错误。6最近我国科学家设计了一种CO2H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示,其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:EDTAFe2e=EDTAFe32EDTAFe3H2S=2HS2EDTAFe2该装置工作时,下列叙述错误的是()A阴极的电极反应:CO22H2e=COH2OB协

9、同转化总反应:CO2H2S=COH2OSC石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低D若采用Fe3/Fe2取代EDTAFe3/EDTAFe2,溶液需为酸性【答案】C【解析】根据图示可知,ZnO石墨烯电极上发生还原反应,则该电极为阴极,电极反应式为CO22H2e=COH2O,A正确;根据题干信息及图中两电极上的反应可知,该电化学装置(电解池)中的总反应为CO2H2S=COSH2O,B正确;石墨烯作阳极,ZnO石墨烯作阴极,阳极上的电势高于阴极上的电势,C错误;若采用Fe3/Fe2取代EDTAFe3/EDTAFe2,溶液需为酸性,否则Fe3、Fe2可形成沉淀,且H2S和S不能稳定存在,D正确。7一种可充电

10、锂空气电池如图所示。当电池放电时,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(1)O2【答案】D【解析】放电时,该电池中锂作负极,多孔碳材料作正极,A错误;放电时,外电路电子由负极流向正极,即由锂电极流向多孔碳材料电极,B错误;充电时,锂电极作阴极,多孔碳材料电极作阳极,电解质溶液中Li应向锂电极区移动,C错误;充电反应与放电反应相反:Li2O2x=2LiO2,D正确。8某同学进行下列实验(已知Fe

11、2与K3Fe(CN)6反应生成蓝色Fe3Fe(CN)62沉淀):操作现象取一块打磨过的生铁片,在其表面滴一滴含酚酞和K3Fe(CN)6的食盐水放置一段时间后,生铁片上出现如图所示“斑痕”,其边缘为红色,中心区域为蓝色,在两色环交界处出现铁锈下列说法不合理的是()A生铁片发生吸氧腐蚀B中心区的电极反应为Fe2e =Fe2C边缘处的电极反应为O22H2O4e=4OHD交界处发生的反应为4Fe2O210H2O=4Fe(OH)38H【答案】D【解析】生铁片边缘处为红色,说明生成了OH,电极反应为O22H2O4e=4OH,生铁片发生吸氧腐蚀,A、C合理;根据实验现象,中心区域为蓝色,说明生成了Fe2,电

12、极反应为Fe2e=Fe2,B合理;在两色环交界处出现铁锈,是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化生成了氢氧化铁,氢氧化铁生成铁锈,D不合理。9下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端生锈越严重B图b中,开关由M改置于N时,CuZn合金的腐蚀速率减小C图c中,接通开关时Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大D图d中,ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的【答案】B【解析】A项,因液面处氧气的浓度大且与海水接触,故在液面处铁棒生锈最严重;C项,接通开关后形成原电池,Zn的腐蚀速率增大,H在Pt电极上放电产生H2;D项,该干电池自放电腐蚀是由N

13、H4Cl产生的H的氧化作用引起的。10(2019全国卷)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,示意图如下所示。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=2H2MVC正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动【答案】B【解析】该过程是在室温条件下进行的,因此比现有工业合成氨的条件温和,同时还能提供电能,A正确;左池为负极区,MV在负极失电子发生氧化反应生成MV2,MV2在氢化酶的作用下与H2反应生成H和MV,B错误;右

14、池为正极区,氮气发生还原反应生成氨气,C正确;左池中产生的氢离子通过交换膜向右池移动,即由负极区移向正极区,D正确。二、非选择题11(1)(2020全国卷,节选)氯气是制备系列含氯化合物的主要原料,可采用如图所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许_离子通过,氯气的逸出口是_(填标号)。(2)(2020全国卷,节选)CH4和CO2都是比较稳定的分子,科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化,其原理如图所示:阴极上的反应式为_。若生成的乙烯和乙烷的体积比为21,则消耗的CH4和CO2体积比为_。(3)(2020江苏卷,节选)HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示,两电极区间

15、用允许K、H通过的半透膜隔开。电池负极电极反应式为_;放电过程中需补充的物质A为_(填化学式)。图中所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应,将化学能转化为电能,其反应的离子方程式为_。【答案】(1)Naa(2)CO22e= COO265(3)HCOO2OH2e = HCOH2OH2SO42HCOOH2OHO2= 2HCO2H2O【解析】(1)根据图示,电解食盐水制备氯气时,阳极产生氯气,从a口逸出,钠离子通过离子交换膜进入阴极区生成NaOH。(2)根据图示,阴极反应物为CO2,电极反应式为CO22e=COO2。阳极反应式为6CH45O210e=CH3CH32C2H45H

16、2O;根据电子守恒,6CH410e5CO2,消耗的CH4与CO2体积之比为65。(3)该装置为原电池,负极失去电子,HCOO中的C为2价,转化为HCO中的C为4价,化合价升高失去电子,则1 mol HCOO转化为1 mol HCO ,转移2 mol e,电解质为KOH,故用OH平衡电荷。正极处为Fe3得电子生成Fe2,Fe2又被O2氧化生成Fe3,此反应为酸性条件,若为碱性条件,则生成Fe(OH)3,据装置中流出K2SO4,K从负极区经半透膜移向正极区,则物质A应为H2SO4。HCOOH被O2氧化生成HCO ,根据C、O得失电子守恒配平反应,用OH平衡电荷。12(1)(2019北京卷,节选)可

17、利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2。制H2时,连接_。产生H2的电极方程式是_。改变开关连接方式,可得O2。结合和中电极3的电极反应式,说明电极3的作用:_。(2)(2019全国卷,节选)环戊二烯可用于制备二茂铁Fe(C5H5)2,结构简式为),后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。该电解池的阳极为_,总反应为_。电解制备需要在无水条件下进行,原因为_。(3)(2019全国卷,节选)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上

18、,科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案,主要包括电化学过程和化学过程,如下图所示:负极区发生的反应有_(写反应方程式)。电路中转移1 mol电子,需消耗氧气_L(标准状况)。【答案】(1)K12H2O2e=H22OH制H2时,电极3发生反应:Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O。制O2时,上述电极反应逆向进行,使电极3得以循环使用(2)Fe电极Fe2=H2或Fe2C5H6=Fe(C5H5)2H2水会阻碍中间物Na的生成;水会电解生成OH,进一步与Fe2反应生成Fe(OH)2(3)Fe3e=Fe2,4Fe2O24H=4Fe32H2O5.6【解析】(2)根据Fe的化合价升高为2价可知,Fe发生氧化反应,故Fe作阳极;根据二茂铁的分子式可知,两个环戊二烯去掉2个H原子,再结合所给信息,可得总反应方程式为Fe2=H2或Fe2C5H6=Fe(C5H5)2H2。有水存在的条件下,Na不能得到电子生成Na,而是H2O得电子生成H2和OH,OH会与Fe2反应生成Fe(OH)2。(3)根据图示可知,负极区(指电解池的阴极区)发生的电极反应(还原反应)为Fe3e=Fe2,随之发生4Fe2O24H=4Fe32H2O。根据电子守恒可知,电路中每转移1 mol电子消耗0.25 mol O2,在标准状况下的体积为5.6 L。9

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