第四章 化学反应与电能 测试题 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章 化学反应与电能测试题 一、选择题 1．下列有关说法正确的是 A．双氧水与在碱性环境下可制备消毒剂，是因为具有氧化性 B．NaOH溶液可吸收NO和的混合气体，是因为NO和均为酸性氧化物 C．形成的酸雨放置一段时间后pH降低，是因为的挥发 D．镀锡铁皮的镀层破损后铁皮会加速腐蚀，主要原因是形成了原电池 2．利用库仑测硫仪测定气体中SO2的体积分数，其原理如图所示。待测气体进入电解池后，SO2将I还原，测硫仪便自动电解，溶液中保持不变。若有标准状况下VmL气体通入电解池(其它气体不反应)，反应结束后消耗x库仑电量(已知：电解转移1mol电子所消耗的电量为96500库仑)。下列说法正确的是 A．M接电源的负极 B．阳极反应式为2H++2e-=H2↑ C．反应结束后溶液的pH增大 D．混合气体中SO2的体积分数为×100% 3．磷氰酸根负离子对构建新型含磷化合物的研究有着重要的意义。以惰性材料为电极，将白磷转化为二氰基磷负离子的锂盐，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．Li[P(CN)2]中 P元素的化合价为+1 B．装置工作时，b极电势高于c极电势 C．阴极反应为2HCN+2e- =2CN- +H2↑ D．外电路中通过0.2 mol电子时，阴极室质量减少0.2g 4．微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图I所示，并利用此电能模拟氯碱工业电解饱和食盐水，如图II所示，下列说法正确的是 A．电池工作时，电子由A极经外电路流向B极 B．电解池I中每生成2mol氯气，理论上原电池I生成二氧化碳的体积是22.4L C．若a为碳电极、b为铁电极，b应与A相连 D．该微生物燃料电池应在常温下进行，不宜在高温下进行 5．浓差电池指利用两极电解质溶液中浓度不同引起的电势差放电。实验室利用浓差电池实现电解丙烯腈()合成己二腈［］，装置如图所示(实验前，隔膜两侧溶液均为200 mL，铜电极质量均为100 g)。 下列说法正确的是 A．Cu(1)极为负极，其电极反应为 B．隔膜为阴离子交换膜，C(2)极为阴极 C．上述装置理论上可制备0.6 mol己二腈 D．当电解停止时，Cu(1)极与Cu(2)极质量相差51.2 g 6．关于如图所示各装置的叙述中，正确的是 A．图1是原电池，总反应是：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋ B．图2通电一段时间后石墨I电极附近溶液红褐色加深(已知氢氧化铁胶粒带正电荷) C．若用图3精炼铜，则d极为纯铜，电子迁移方向为b→d→c→a D．若用图4电镀，M为CuSO4溶液，可以实现在铁上镀铜 7．是阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．32g硫在足量的氧气中充分燃烧，转移电子数为 B．25℃时，pH=13的NaOH溶液中含有的数目为 C．电解精炼铜时，当电路中转移个电子，阴极析出32g铜 D．标准状况下溶于水，溶液中、和HClO的微粒数之和为 8．研究人员新研制出一种在温和电解液中基于BQPH正极的水系空气可充电锌/有机电池，在电池电能耗尽后，无需外接电源，可直接充电到接近初始状态。充电时，正极区工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．只需将电池暴露在有的环境中即可实现充电 B．充电时正极区总反应： C．若用该电池电解饱和食盐水得到，理论上消耗可自充电到接近初始状态 D．充电时从正极材料脱出 9．科研团队利用下图电池装置模拟光合作用，乙电极制得物质的量之比为1：2的CO、H2两种气体。下列说法错误的是 A．电子由甲电极沿外电路移向乙电极 B．该装置实现了光能转化为电能、化学能 C．催化剂表面发生的电极反应式为 D．每生成1 mol CO，质子交换膜通过2 mol H+ 10．下列化学用语书写不正确的是 A．过氧化钠与水反应离子方程式： B．常温下溶液 C．悬浊液中存在沉淀溶解平衡： D．酸性氢氧燃料电池的正极电极反应： 11．如图为某工作时的原电池装置，下列有关说法正确的是 A．碳棒是负极 B．能将电能转化为化学能 C．外电路中电子由碳棒流向铁片 D．碳棒上有气泡逸出 12．用如图实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是 A．装置甲：证明铁发生了吸氧腐蚀 B．装置乙：电解饱和食盐水制金属钠 C．装置丙：铅蓄电池负极的质量减小 D．装置丁：外电路中电流由电极a通过导线流向电极b 13．微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。某污水处理厂利用微生物燃料电池处理含铬废水的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电池工作时a极发生氧化反应 B．CH3OH与也可直接反应 C．电池工作一段时间后，右边溶液的酸性增强 D．a极的电极反应式为 14．利用下列装置和试剂进行实验，能达到实验目的的是 A．图1：比较Zn与Cu的金属性强弱 B．图2：除去Cl2中的HCl并干燥 C．图3：蒸发氯化镁溶液制备无水MgCl2 D．图4：实验室制取氯气 15．碳中和可有效解决全球变暖，在稀硫酸中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其转化为乙醛(CH3CHO)原理如图所示，下列说法正确的是 A．铜电极上产生CH3CHO的电极反应式为：2CO2-10e−+10H+=CH3CHO+3H2O B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．每产生22.4LO2电路中要通过4mol电子 D．电解时，Pt电极附近的pH减小 二、填空题 16．如图装置所示，是用氢氧燃料电池B进行的某电解实验： (1)若电池B使用了亚氨基锂(Li2NH)固体作为储氢材料，其储氢原理是：Li2NH+H2=LiNH2+LiH，则下列说法中正确的是_____。 A．Li2NH中N的化合价是-1 B．该反应中H2既是氧化剂又是还原剂 C．Li+和H+的离子半径相等 D．此法储氢和钢瓶储氢的原理相同 (2)在电池B工作时： ①若用固体Ca(HSO4)2为电解质传递H+，则电子由_____极流出，H+向_____极移动。(填“a”或“b”) ②b极上的电极反应式为：____。 ③外电路中，每转移0.1mol电子，在a极消耗____L的H2(标准状况下)。 (3)若A中X、Y都是惰性电极，电解液W是滴有酚酞的饱和NaCl溶液，则B工作时： ①电解池中X极上的电极反应式是____，在X极这边观察到的现象是_____。 ②检验Y电极上反应产物的方法是____。 ③若A中其它均不改变，只将电极Y换成铁棒，可实现的实验目的是_____。 17．铁元素的纳米材料因具备良好的电学特性和磁学特性，而引起了广泛的研究。纳米零价铁可用于去除水体中的六价铬与硝酸盐等污染物。 (1)用溶液与(H元素为-1价)溶液反应制备纳米零价铁的化学方程式：。当生成时，反应中转移电子的物质的量为___________。 (2)纳米铁碳微电技术是一种利用铁和碳的原电池反应去除水中污染物的技术达到无害排放，该技术处理酸性废水中时，正极电极反应式为___________。 (3)我国科学家研究出USTB工艺制取金属钛，其原理如图。该方法使用的固溶体为具有导电性的，电解质为氯化钙熔盐，电解时阳极发生的主要电极反应为___________。 (4)聚合硫酸铁广泛用于水的净化。以为原料，经溶解、氧化、水解聚合等步骤，可制备聚合硫酸铁。测定聚合硫酸铁样品中铁的质量分数：准确称取液态样品，置于锥形瓶中，加入适量稀盐酸，加热，滴加稍过量的溶液(将还原为)，充分反应后，除去过量的。用溶液滴定至终点(滴定过程中与反应生成和)，消耗溶液。 ①上述实验中若不除去过量的，样品中铁的质量分数的测定结果将___________(填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。 ②计算该样品中铁的质量分数(写出计算过程)___________。 18．电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图表示一个电解池示意图，装有电解质溶液c；A、B分别是两块电极板，通过导线与直流电源相连。 (1)若A、B均是惰性电极，电解质溶液c是NaCl饱和溶液，电解开始时，同时在U形管两边各滴入几滴酚酞溶液，试判断： ①a是__(填“正”或“负”)极，B是___(填“阴”或“阳”)极； ②电解池中A电极上发生的电极反应为__，B电极上发生的电极反应为__； ③检验A电极反应产物的方法是__。 (2)若用电解法精炼粗铜，电解质溶液c选用CuSO4溶液，则 ①A电极的材料是___，电极反应为__； ②B电极的材料是__，电极反应为__。 (3)用惰性电极电解CuSO4溶液。若阴极上析出Cu的质量为32g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为__。 19．锌—空气燃料电池具有携带方便、成本低及安全无污染等优点，在汽车电源等领域有广阔的应用前景，其工作原理如图所示。采用锌—空气燃料电池作为电源，用离子交换膜控制溶液中氢氧根浓度制备具有高催化性能的纳米。 请回答下列问题： (1)锌—空气燃料电池中多孔碳层具有较大的表面积，有利于_______。 (2)锌—空气燃料电池中负极的电极反应式为_______。 (3)锌—空气燃料电池作为电源制备纳米时，B电极应与电极相连_______(填“C”或“D”)。 (4)理论上，当空气(标准状况下)通入B电极后，可制备纳米的质量为_______g。 (5)炼锌的方法之一为，在恒温的真空密闭反应器中发生反应，此时该反应的化学平衡常数为(为分压表示的平衡常数)，平衡后将部分锌蒸汽移走，再次达到平衡时，反应器内压强为_______。 20．某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。 按照实验步骤依次回答下列问题： (1)锌电极为电池的_______极，电极上发生的是_______反应(“氧化”或“还原”)，电极反应式为_______。 (2)导线中电子流向为_______(用a、b表示)。 (3)若装置中铜电极的质量增加0.64g，则导线中转移的电子数目为_______； (4)装置中盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K+，Cl-的移动方向描述正确的是_______。 A．盐桥中的K+向左侧烧杯移动、Cl-向右侧烧杯移动 B．盐桥中的K+向右侧烧杯移动、Cl-向左侧烧杯移动 C．盐桥中的K+、Cl-都向右侧烧杯移动 D．盐桥中的K+、Cl-几乎都不移动 (5)若ZnSO4溶液中含有杂质Cu2+，会加速Zn电极的腐蚀、还可能导致电流在较短时间内衰减。欲除去Cu2+，最好选用下列试剂中的_______(填代号)。 A．NaOH B．Zn C．Fe D．H2SO4 (6)反应一段时间后右侧烧杯中Cu2+浓度是_______(填增大，减小或不变) 21．物质的转化关系如下图所示（有的反应可能在水溶液中进行）。其中A是一种能使红色石蕊试液变蓝的气体，甲为淡黄色固体化合物，乙为金属单质，G为酸，乙在G的浓溶液中发生钝化，用两根玻璃棒分别蘸取化合物A、G的浓溶液并使它们接近，有大量白烟生成。请回答下列问题： （1）写出甲的电子式是___________； （2）写出反应Ⅰ的化学方程式__________； （3）A溶于水得到溶液X，在25℃下，将a mol·L-1的X与b mol·L-1的G溶液等体积混合，溶液显中性，则所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为______________；用含a和b的代数式表示出该混合溶液中X的电离平衡常数_______________________。 （4）工业上采用的一种污水处理方法是：保持污水的pH在5.0~6.0之间，通过如图装置处理污水。 ① 电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是：Ⅰ．___； Ⅱ．______。 ② 为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分X物质参加循环，X物质的化学式是_______________________。 22．磷酸亚铁锂(LiFePO4)能可逆地嵌入、脱出锂离子，使其作为锂离子电池正极材料的研究及应用得到广泛关注。通过水热法制备磷酸亚铁锂的一种方法如下(装置如图所示)： I.在A中加入40mL蒸馏水、0.01molH3PO4和0.01molFeSO4·7H2O，用搅拌器搅拌溶解后，缓慢加入0.03molLiOH·H2O，继续搅拌。 II.向反应液中加入少量抗坏血酸(即维生素C)，继续搅拌5min。 III.快速将反应液装入反应釜中，保持170℃恒温5h。 IV.冷却至室温，过滤。 V.用蒸馏水洗涤沉淀。 VI.干燥，得到磷酸亚铁锂产品。 回答下列问题： (1)装置图中仪器A的名称是_______，根据上述实验药品的用量，A的最适宜规格为_______(填选项) A．100mLB．250mLC．500mLD．1000mL (2)步骤II中，抗坏血酸的作用是_______； (3)磷酸铁锂电池放电时总反应为：FePO4＋Li=LiFePO4，则正极电极反应式为_______。 (4)步骤IV过滤用到的玻璃仪器除烧杯外还有_______。 (5)步骤V检验LiFePO4是否洗涤干净的方法是_______。 (6)干燥后称量，产品的质量是1.3g，本实验的产率为_______%(保留三位有效数字)。 23．氨对人类的生产生活具有重要影响。 （1）氨的制备与利用。 ① 工业合成氨的化学方程式是____________。 ②氨催化氧化生成一氧化氮反应的化学方程式是___________。 （2）氨的定量检测。水体中氨气和铵根离子(统称氨氮)总量的检测备受关注。利用氨气传感器检测水体中氨氮含量的示意图如下： ① 利用平衡原理分析含氨氮水样中加入NaOH溶液的作用：_______________。 ② 若利用氨气传感器将1 L水样中的氨氮完全转化为N2时，转移电子的物质的量为6×10-4 mol，则水样中氨氮(以氨气计)含量为________mg·L-1。 （3）氨的转化与去除。 微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合同时去除的氮转化系统原理示意图。 已知A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为5 : 2，写出A极的电极反应式：_______。 【参考答案】 一、选择题 1．D 解析：A．双氧水与在碱性环境下可制备消毒剂，中氯化合价降低变为，则双氧水中氧化合价升高，则是因为具有还原性，故A错误； B．NaOH溶液可吸收NO和的混合气体，反应生成亚硝酸钠和水，是发生了氧化还原反应，不是因为NO和均为酸性氧化物，故B错误； C．形成的酸雨放置一段时间后pH降低，是因为生成的亚硫酸和空气中氧气反应生成硫酸，故C错误； D．镀锡铁皮的镀层破损后，Fe−Sn形成了原电池，铁为负极，加速了铁皮腐蚀，故D正确。 综上所述，答案为D。 2．D 【分析】由图可知，在M电极I-变成了I3-离子，化合价升高，则M电极为阳极，N电极为阴极，以此解题。 解析：A．由分析可知，M电极为阳极，M接电源的正极，A错误； B．由分析可知，阳极反应式为3I--2e-= I3-，B错误； C．二氧化硫在电解池中与溶液中I3-反应，离子方程式为，此时转移2个电子，同时生成4个氢离子，而在阴极转移2个电子消耗2个氢离子，则溶液中氢离子浓度增大，pH减小，C错误； D．由硫原子守恒和可得如下关系：，电解消耗的电量为x库仑，则二氧化硫的体积分数为，D正确； 故选D。 3．D 【分析】由图可知，该装置为电解池，c电极+1价氢变为0价，则c电极为阴极，b电极为阳极，以此解题。 解析：A．根据正负化合价为零的原则，Li[P(CN)2]中 P元素的化合价为+1，A正确； B．由分析可知，c电极为阴极，b电极为阳极，则b极电势高于c极电势，B正确； C．由图可知，在阴极HCN得到电子生成氢气，电极方程式为：2HCN+2e- =2CN- +H2↑，C正确； D．由选项C分析可知，阴极反应为2HCN+2e- =2CN- +H2↑，则外电路中通过0.2 mol电子时，阴极室会生成0.1mol氢气，其质量为0.2g，但是同时会有0.2molCN-转移到阳极室，故阴极室质量减少大于0.2g，D错误； 故选D。 4．D 【分析】如图I微生物燃料电池中微生物生成二氧化碳，发生氧化反应，为负极，氧气得电子，发生还原反应，为正极。 解析：A．由于通氧气的一极是原电池的正极，微生物一端为原电池的负极，电池工作时外电路电子由负极流向正极，故由B极流向A极，A选项错误。 B．无标况无法计算体积，B选项错误。 C．若a为碳电极、b为铁电极，b应与B相连，C选项错误。 D．微生物在高温下会死亡，所以不宜在高温下运行，D选项正确。 故选D。 5．D 【分析】浓差电池中，Cu(2)失去电子，故电极为负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，Cu(1)电极为正极，电极上发生得电子的还原反应，电极反应为Cu2++2e-=Cu，则电解槽中C(1)极为阴极、C(2)极为阳极，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极上丙烯腈合成己二腈得电子，电极反应为2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN，据此分析解答。 解析：A．由分析可知，Cu(1)极为正极，其电极反应为，A错误； B．由分析可知，此电池为浓差电池，主要因为铜离子浓度不同形成的电势差，所以隔膜是阴离子交换膜，隔膜为阴离子交换膜，C(2)极为阳极，B错误； C．当两电极中铜离子浓度相同时放电完毕，此时溶液中，所以转移电子的物质的量是0.8mol，由反应2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN可知，可制备0.4mol己二腈，C错误； D．当两电极中铜离子浓度相同时放电完毕，此时溶液中，所以转移电子的物质的量是0.8mol，当电解停止时，则Cu(1)电极上析出0.4molCu，Cu(2)电极上溶解0.4molCu，故Cu(1)极与Cu(2)极质量相差0.8mol×64g/mol=51.2 g，D正确； 故答案为：D。 6．D 解析：A．根据形成原电池装置条件，图1为原电池装置，因为Fe比Cu活泼，且Fe能与Fe3+发生氧化还原反应，因此Fe作负极，总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，故A错误； B．氢氧化铁胶粒带正电荷，通电后向阴极移动，即向石墨Ⅱ电极移动，该电极附近溶液红褐色加深，故B错误； C．根据图3电流方向，a为正极，b为负极，依据原电池工作原理，电子不通过电解质溶液，电子迁移方向是b→d，c→a，精炼铜时，纯铜作阴极，粗铜作阳极，即d电极为纯铜，故C错误； D．电镀过程中，待镀金属作阴极，根据图4可知，铁作阴极，电解质溶液为硫酸铜溶液，根据原电池工作原理，阴极反应式为Cu2++2e-=Cu，可以实现在铁上镀铜，故D正确； 答案为D。 7．C 解析：A．32g硫的物质的量为1mol，而硫在氧气中反应变为+4价，故1mol硫反应后转移个电子，故A错误； B．溶液体积未知，无法计算的数目，故B错误； C．电解精炼铜时，阴极电极方程式为：Cu2++2e-=Cu，当电路中转移个电子，阴极析出0.5mol Cu，质量为0.5mol×64g/mol=32g，故C正确； D．标准状况下的物质的量为0.5mol，溶于水后由物料守恒可知，1mol=n(Cl)=2n()+n()+n()+n(HClO)，则溶液中、和HClO的微粒数之和小于，故D错误； 故选C。 8．D 解析：A．该装置的特殊性在于不需要外界电源，根据图示，充电时正极氧气得电子生成水，在有的环境中可以自充电，故A正确； B．根据充电时正极的工作原理图，充电时发生反应：、、，总反应为，故B正确； C．结合B项分析可知，电解饱和食盐水得到时，电路中通过4mol电子，由充电时正极区反应可知，理论上消耗可使电池自充电到接近初始状态，故C正确； D．充电时对电极的氧化过程只伴随的脱出，并未从正极材料脱出，故D错误； 选C。 9．D 解析：A．根据图示可知在甲电极上H2O失去电子被氧化产生O2，所以甲电极为负极，B电极上CO2得到电子被还原产生CO，故乙电极为正极，电子由负极甲电极沿外电路移向正极乙电极，A正确； B．在光照时甲电极上H2O失去电子被氧化产生O2，实现光能转化为电能，在两个电极分别发生氧化反应、还原反应，又实现了电能转化为化学能，B正确； C．根据图示可知催化剂表面，H2O失去电子被氧化产生O2，同时反应产生H+，故甲电极发生的电极反应式为：，C正确； D．在同一闭合回路中电子转移数目相等，根据负极发生的电极反应式可知反应过程中转移4 mol电子，会产生4 mol H+，乙电极制得物质的量之比为1：2的CO、H2两种气体。每生成1 mol CO，就会同时反应产生2 mol H2，反应过程中电子转移6 mol，因此质子交换膜通过6 mol H+，D错误； 故合理选项是D。 10．A 解析：A．过氧化钠为金属过氧化物，与水反应离子方程式为，故A错误； B．常温下溶液是因为的水解，离子方程式为，故B正确； C．悬浊液中沉淀溶解平衡，离子方程式为，故C正确； D．酸性氢氧燃料电池中存在大量H+，O2在正极发生反应，电极反应为，故D正确； 故答案选A。 11．D 【分析】在用Fe、C和稀硫酸组成的原电池装置中，Fe 的活泼性大于C的活泼性，所以Fe作负极，负极上Fe失电子、发生氧化反应，C作正极，正极上氢离子得电子、发生还原反应，电子从负极Fe沿导线流向正极C，电池总反应为：Fe+2H+=Fe2++H2↑； 解析：A．碳棒是正极，选项A错误； B．该装置为原电池，将化学能转化为电能，选项B错误； C．电子从负极Fe沿导线流向正极C，选项C错误； D．氢离子在碳棒上得电子产生氢气，电极反应为：2H++2e-=H2↑，有气泡逸出，D正确； 答案选D。 12．A 解析：A．如果铁发生吸氧腐蚀，具支试管中气体压强减小，导管中液面上升，有水柱存在，能够达到实验目的，故A符合题意； B．电解氯化钠溶液不能获得金属钠，应电解熔融氯化钠获得金属钠，故B不符合题意； C．铅蓄电池负极反应式为Pb+SO-2e-=PbSO4，硫酸铅微溶于水，负极质量增大，故C不符合题意； D．装置丁为燃料电池，通氢气一极为负极，通氧气一极为正极，外电路中电流由电极b通过导线流向电极a，故D不符合题意； 答案为A。 13．C 【分析】原电池中氢离子向正极移动，由图可知，b极为正极发生还原反应，电极反应式：，1molCr3+与水反应生成3mol H+同时生成1molCr(OH)3，电路中转移3mol电子，有3mol H+从左池进入右池，而反应中消耗7molH+，综合分析右池n(H+)减少1mol，H+浓度降低；a极为负极，甲醇发生氧化反应生成二氧化碳，； 解析：A．由分析可知，电池工作时a极发生氧化反应，A正确； B．自发的氧化还原反应可以设计成原电池，故CH3OH与也可直接反应，B正确； C．由分析可知，右池H+浓度降低，酸性变弱，C错误； D．a极为负极，甲醇发生氧化反应生成二氧化碳，，D正确； 故选C。 14．B 解析：A．利用盐桥构成原电池时两个半电池分别发生氧化反应与还原反应，题中烧杯中溶液位置放反了，A选项错误； B．，通过稀硫酸时利用同离子效应，增大H+浓度，抑制Cl2在其中的溶解消耗，HCl极易溶于水可被溶解出去，最后浓硫酸干燥除水，B选项正确； C．加热条件下，MgCl2水解生成Mg(OH)2和HCl，HCl挥发，最终剩余固体Mg(OH)2而得不到MgCl2，C选项错误； D．实验室制取氯气应使用还原性较强的浓盐酸而非稀盐酸，D选项错误； 答案选B。 15．D 【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的铂电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O—4e—=O2↑+4H+，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙醛和水，电极反应式为2CO2+10e−+10H+=CH3CHO+3H2O，电解池工作时，氢离子通过阳离子交换膜由阳极室进入阴极室。 解析：A．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙醛和水，电极反应式为2CO2+10e−+10H+=CH3CHO+3H2O，故A错误； B．由分析可知，电解池工作时，氢离子通过阳离子交换膜由阳极室进入阴极室，故B错误； C．缺标准状况下，无法计算22.4L氧气的物质的量和电路中要通过电子的物质的量，故C错误； D．由分析可知，与直流电源正极相连的铂电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O—4e—=O2↑+4H+，则电解时，Pt电极附近溶液的pH减小，故D正确； 故选D。 二、填空题 16．(1)B (2) a b 1.12 (3) 溶液由无色变为红色 将湿润的KI淀粉试纸靠近Y极出气口，试纸变蓝，则说明有氯气生成 制备 【分析】如图所示，装置A为以电池B为电源的电解池，电池B为氢氧燃料电池，其中多孔不锈钢为电池负极，氢气在负极放电，电极反应式为；石墨电极为正极，氧气在正极得电子，电极反应式为；X与电池a极相连为电解池阴极，Y为阳极； 解析：（1）A．对于反应，中Li为+1价，H为+1价，则N为-3价，故A错误； B．已知，从到和 LiH，氢元素部分升高为+1，部分降低为-1，所以既是氧化剂又是还原剂，故B正确； C．H和Li属于同一主族，离子半径从上到下，依次减小，所以的半径小于的半径，故C错误； D．对于储氢为化学方法，钢瓶储氢为物理方法，它们的原理不同，故 D 错误； 故填B； （2）①在原电池中，电子由负极流出，经外电路流向正极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以电子由a极流出，向b极移动，故填a；b； ②石墨电极，即b极，为正极，氧气在正极得电子，电极反应式为，故填； ③装置B为原电池，a极，即多孔不锈钢为电池负极，氢气在负极放电，电极反应式为，外电路中，每转移0.1mol电子，消耗0.05mol氢气，标况下的体积为1.12L，故填1.12； （3）若A中X、Y都是惰性电极，电解液W是滴有酚酞的饱和NaCl溶液，则该装置为电解饱和食盐水的装置，即氯碱工业，总反应为，阴极(X极)反应式为：，氯离子在阳极放电，即Y极电极反应式为； ①该装置为电解饱和食盐水，电极X与电池a极相连为电解池阴极，电极反应式为，电极X区域有氢氧根离子生成，呈碱性，酚酞遇碱变红，故填；溶液由无色变为红色； ②Y极为阳极，电极反应式为，可用湿润的KI淀粉试纸检验，其操作为：将湿润的KI淀粉试纸靠近Y极出气口，试纸变蓝，则说明有氯气生成，故填将湿润的KI淀粉试纸靠近Y极出气口，试纸变蓝，则说明有氯气生成； ③若A中其它均不改变，只将电极Y换成铁棒，因氢氧根离子向阳极移动，则Y极电极反应式为，可以制备沉淀，故填制备。 17．(1) (2) (3) (4) 偏大 12.32% 解析：（1）根据反应：，，氢从-1价升高到0价，化合价升高8价，，氢从+1价降低到0价，化合价降6价，铁从+2价降低到0价，化合价降2，总共将8价，所以当生成1mol Fe时，反应中转移电子的物质的量为8mol； （2）要使除水中污染物的技术达到无害排放，该技术处理酸性废水中时正极生成无毒气体，电极反应式为：； （3）TiO·TiC固溶体作阳极，发生失电子的氧化反应，生成Ti2+和CO，其电极反应为TiO·TiC-4e-=2Ti2++CO； （4）①Sn2+具有还原性，能被K2Cr2O7氧化，从而导致K2Cr2O7消耗偏多，则样品中铁的质量分数的测定结果将偏大； ②将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为Cr3+，消耗一个转移6个电子，氧化一个亚铁离子转移一个电子，根据转移电子守恒可得关系式，则，Fe元素质量，则样品中铁的质量分数。 18． 正 阴 2Cl--2e-=Cl2↑ 2H2O＋2e-=H2↑＋2OH- 用玻璃棒蘸起湿润的淀粉-KI试纸靠近A电极出口，试纸变蓝，说明有氯气生成 粗铜 Cu-2e-=Cu2+ 纯铜 Cu2++2e-=Cu 5.6L 解析：(1)①电流从正极流出，流入电解池的阳极，所以a是正极，B是阴极； ②A电极上发生氯离子失电子生成氯气，电极反应为2Cl−−2e−=Cl2↑，B电极上水电离出的氢离子得电子生成氢气，电极反应为2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-； ③检验Cl2一般用湿润的淀粉碘化钾试纸，Cl2能将I−氧化成I2，I2遇淀粉变蓝，具体操作为：用玻璃棒蘸起湿润的淀粉-KI试纸靠近A电极出口，试纸变蓝，说明有氯气生成； (2)①电解精炼铜时，粗铜作阳极，所以A为粗铜，电极方程式为：Cu−2e−=Cu2+； ②精铜作阴极，所以B为纯铜，电极方程式为：Cu2++2e−=Cu； (3)电解的总反应为2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+，当阴极上析出32 g Cu时，物质的量为32g64g/mol=0.5mol，产生的O2的物质的量为0.25mol，在标准状况下的体积为0.25mol×22.4L/mol=5.6 L。 19．(1)增大空气中氧气与溶液的接触面积，促进氧气的快速扩散 (2) (3)D (4)28.8 (5) 【分析】碱性条件下，锌失电子为负极，负极上的电极反应为：，通入氧气的一极为正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，正极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-；充电时，负极与外接电源的负极相连为阴极，阴极上[Zn(OH)4]2-得电子生成Zn，正极与外接电源的正极相连为阳极，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，据此分析。 解析：（1）增大接触面积可提高反应速率，锌—空气燃料电池中多孔碳层具有较大的表面积，有利于增大空气中氧气与溶液的接触面积，促进氧气的快速扩散； （2）锌—空气燃料电池在碱性条件下，锌失电子为负极，负极上的电极反应为：； （3）锌—空气燃料电池为原电池装置，Cu制备纳米时铜元素化合价升高，Cu电极则做阳极极，由阳极与正极相连，则B电极应与D电极相连； （4）空气通入B电极的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，制备纳米的电极反应式为2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O，可得关系式O2~4e-~2Cu2O， 空气中 O2的体积约为×20%=2.24L，标准状况下2.24LO2的物质的量为，则生成0.2mol Cu2O，质量为m=n∙M=0.2mol×144g/mol=28.8g； （5）平衡常数受温度影响，恒温时平衡常数不变，该反应的化学平衡常数表达式为，平衡后将部分锌蒸汽移走，由于平衡常数不变，则再次达到平衡时，反应器内压强为。 20．(1) 负 氧化 Zn-2e-=Zn2+ (2)a到b (3)1.204×1022或0.02NA (4)B (5)B (6)减小 解析：图为原电池装置，锌较为活泼Zn为负极，Cu为正极； （1）锌为电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，Zn-2e-=Zn2+； （2）子由负极流向正极，则电子流向为由a到b(或a→b)； （3）铜电极发生Cu2++2e-=Cu，增加0.64g，n(Cu)==0.01mol，转移0.02mol电子，转移电子数目为0.02mol×NA=1.204×1022； （4）原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；右侧为正极，左侧为负极，盐桥中的K+、Cl-的移动方向为阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，只有B正确，故答案为B； （5）A．氢氧化钠会和锌离子、铜离子均反应，A错误； B．锌可以和铜离子生成铜单质除去铜，生成锌离子，不引入新杂质，B正确； C．铁和铜离子生成铜和亚铁离子，引入新杂质，C错误； D．稀硫酸和铜离子不反应，D错误； 故选B。 （6）反应一段时间后因Cu2+被还原生成铜，故右侧烧杯中Cu2＋浓度减小。 21． 4NH3+5O2 4NO+6H2O c(NO3—)=c(NH4+)＞c(OH—)= c(H+) Al—3e—= Al3+ 4OH- —4e-＝ 2H2O + O2↑ CO2 【分析】A是一种能使红色石蕊试液变蓝的气体，则A为NH3;甲为淡黄色固体化合物，应为Na2O2，用两根玻璃棒分别蘸取化合物A、G的浓溶液并使它们接近，有大量白烟生成，说明A应为NH3，G为HNO3，则C为NO，B为H2O，E为NO2，乙在G的浓溶液中发生钝化，应为Al，生成F为NaAlO2，根据物质的性质结合题目的要求可解答该题。 解析：（1）由以上分析可知甲为淡黄色固体化合物，应为Na2O2，为离子化合物，电子式为，故答案为； （2）用两根玻璃棒分别蘸取化合物A、G的浓溶液并使它们接近，有大量白烟生成，说明A应为NH3，G为HNO3,则B为H2O，E为NO2，C为NO，反应Ⅰ为氨气的催化氧化反应，反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O，故答案为4NH3+5O24NO+6H2O； （3）A为NH3，G为HNO3，溶液混合后存在电荷守恒：c（NO3-）+c（OH-）=c（NH4+）+c（H+），因为溶液显中性，则c（OH-）=c（H+）、c（NO3-）=c（NH4+），中性溶液中c（OH-）、c（H+）较小，则c（NO3-）=c（NH4+）＞c（OH-）=c（H+）；反应后剩余n（NH3•H2O）=（a-b）mol，n（NH4+）=n（NO3-）=bmol，c（OH-）=10-7mol/L，则k=== （假定混合后溶液的体积为V），故答案为c（NO3-）=c（NH4+）＞c（OH-）=c（H+）； ； （4）①电解池阳极为Al，发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，应生成O2，电极方程式分别为Al-3e-=Al3+、4OH--4e-=2H2O+O2↑，故答案为Al-3e-=Al3+； 4OH--4e-=2H2O+O2↑； ②负极电极方程式为CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O，正极为2O2+4CO2+8e-=4CO32-，可循环利用的为CO2，故答案为CO2。 22．(1) 三颈烧瓶 A (2)做还原剂，防止Fe2+被氧化 (3)FePO4＋Li＋＋e－=LiFePO4 (4)漏斗、玻璃棒 (5)取少量最后一次洗涤液于试管中，先加盐酸，再滴加BaCl2溶液，若没有沉淀生成，则说明洗涤干净 (6)82.3 【分析】本实验为由向A中加入蒸馏水、H3PO4和FeSO4·7H2O，用搅拌器搅拌溶解后，缓慢加入LiOH·H2O，继续搅拌，加入少量抗坏血酸(即维生素C)，继续搅拌，快速将反应液装入反应釜中恒温加热，冷却过滤、洗涤、干燥得到磷酸亚铁锂产品，据此分析回答问题。 解析：（1）由图示可知，仪器A的名称是三颈烧瓶；由信息可知，在A中加入40mL蒸馏水，还有一些化学试剂，故最适宜规格为100mL，故选A，故答案为：三颈烧瓶；A； （2）溶液中Fe2+可能被氧化成Fe3+，所以抗坏血酸可以吸收氧气，主要作用是做还原剂，防止Fe2+被氧化； （3）根据总反应FePO4＋Li=LiFePO4，正极为FePO4得电子生成LiFePO4，故正极反应式为FePO4＋Li＋＋e－=LiFePO4； （4）过滤用到的玻璃仪器除烧杯外还需要用到漏斗、玻璃棒；故答案为：漏斗、玻璃棒； （5）如果没洗干净，LiFePO4表面会有SO，所以检验是否洗涤干净的方法是取少量最后一次洗涤液于试管中，先加盐酸，再滴加BaCl2溶液，若没有沉淀生成，则说明洗涤干净；故答案为：取少量最后一次洗涤液于试管中，先加盐酸，再滴加BaCl2溶液，若没有沉淀生成，则说明洗涤干净； （6）制备磷酸亚铁锂的原理为H3PO4+FeSO4+LiOH=LiFePO4+H2O+H2SO4，以0.01molFeSO4反应物完全反应来计算，理论上得到0.01molLiFePO4，m=n×M=0.01mol×158g/mol=1.58g，产率为×100%≈82.3%。故答案为：82.3。 23． N2+3H22NH3 4NH3+5O24NO+6H2O c(OH-)增大，使NH4++OH-⇌NH3•H2O⇌NH3+H2O平衡正向移动，利于生成氨气，被空气吹出 3.4 CH3COO--8e-+2H2O═2CO2+7H+ 【分析】（1）①工业合成氨是利用氮气和氢气在高温高压催化剂作用下反应生成氨气； ②氨气的催化氧化生成一氧化氮和水； （2）①氢氧根离子浓度增大会结合铵根离子利于生成氨气； ②若利用氨气传感器将1L水样中的氨氮完全转化为N2时，依据氮元素守恒和电子转移守恒计算水样中氨氮（以氨气计）含量； （3）图示分析可知微生物燃料电池中氢离子移向B电极，说明A为原电池的负极，B为原电池的正极，NO3-离子在正极得到电子生成氮气发生还原反应，CH3COO-在原电池负极失电子生成二氧化碳气体，发生氧化反应，环境为酸性介质，据此解答。 解析：（1）①工业合成氨是利用氮气和氢气在高温高压催化剂作用下反应生成氨气，反应的化学方程式为：N2+3H22NH3； 故答案为N2+3H22NH3； ②氨气的催化氧化生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O；故答案为4NH3+5O24NO+6H2O； （2）①利用平衡原理分析含氨氮水样中加入NaOH溶液的作用是c(OH-)增大，使NH4++OH-⇌NH3•H2O⇌NH3+H2O平衡正向移动，利于生成氨气，被空气吹出； 故答案为c(OH-)增大，使NH4++OH-⇌NH3•H2O⇌NH3+H2O平衡正向移动，利于生成氨气，被空气吹出； ②将1L水样中的氨氮完全转化为N2时，转移电子的物质的量为6×10-4mol，依据氮元素守恒可得关系式2NH3～N2～6e-，根据该关系式可列出比例式 2NH3～N2～6e-， 2 6 n 6×10-4mol 氨气物质的量为：n=2×10-4mol，浓度为2×10-4mol/L， 水样中氨氮（以氨气计）含量=2×10-4mol/L×17g/mol=3.4×10-3g/L=3.4mg/L； 故答案为3.4； （3）由图示分析可知微生物燃料电池中氢离子移向B电极，说明A为原电池的负极，B为原电池的正极，NO3-离子在正极得到电子生成氮气发生还原反应，CH3COO-在原电池负极失电子生成二氧化碳气体，发生氧化反应，环境为酸性介质，则A极的电极反应式为：CH3COO--8e-+2H2O═2CO2+7H+； 故答案为CH3COO--8e-+2H2O═2CO2+7H+。 学科网（北京）股份有限公司 $$