第四章 化学反应与电能 单元卷 2024-2025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 章节测试 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1 一、单选题 1．氢氧燃料电池的能量转化率较高，且产物是H2O，无污染，是一种具有应用前景的绿色电源。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是 A．通入氢气的电极发生还原反应 B．外电路中每有0.4mol电子发生转移，该实验中就会有6.72L的气体被消耗 C．碱性电解液中阳离子向通入氢气的方向移动 D．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 2．下列说法不正确的是 A．酸雨的pH小于5.6 B．使用二氧化硫和某些含硫化合物进行增白的食品会对人体健康产生损害 C．锌、铜、稀硫酸构成的原电池，能将化学能转变为电能 D．常用澄清石灰水检验SO2气体 3．下列各装置中，能构成原电池的是 A． B． C． D． 4．如图是甲烷燃料电池的工作原理模拟示意图，下列说法不正确的是（　　） A．电极B为正极 B．在电极A上发生氧化反应 C．电极A区发生反应： D．当有通过外电路时，有通过阴离子交换膜 5．某兴趣小组以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，装置如下图。当电池工作时，下列说法错误的是（　　） A．铜片为正极 B．负极的电极反应为Zn-2e-=Zn2+ C．化学能主要转化为电能 D．电子从锌片经水果流向铜片 6．一种将催化转化为的电化学装置如图所示。下列说法正确的是 A．该装置工作过程中化学能转化为电能 B．铂电极发生的反应为 C．工作过程中玻碳电极区溶液的pH增大 D．每产生标准状况下11.2L 时，理论上有2mol 通过质子交换膜 7．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是（　　） A．盐桥中的阳离子向硫酸锌溶液中迁移 B．图中的盐桥不能用铜导线代替 C．铜电极发生氧化反应，其电极反应是 D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，锌电极在反应后质量减少 8．下图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图，下列说法正确的是（　　） A．从E口逸出的气体是Cl2 B．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性 C．每生成22.4L Cl2，便产生2mol NaOH D．粗盐水中含Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等离子，精制时先加Na2CO3溶液 9．下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 A． B． C． D． 10．关于下列装置的叙述正确的是 选项 A B C D 装置 叙述 用牺牲阳极保护法防止铁管道被腐蚀 在铁极附近放置一片湿润的淀粉―KI试纸，试纸变蓝 铅蓄电池充电时，阴极的质量减小 电子从Fe电极流出 A．A B．B C．C D．D 11．双极膜是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的解离成和，作为和离子源。利用双极膜制取NaOH和，产品室1的产品是NaOH，其装置如图所示。 已知：产品室1的产品是NaOH，则下列说法正确的是 A．a为铅蓄电池的正极，电子由b极流出经装置流入a极 B．膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜 C．电极Ⅱ的电极反应式为 D．若要制60g NaOH，理论上铅蓄电池的负极增重72g 12．以柏林绿为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是（　　） A．放电时，正极反应为 B．充电时，箔接电源的负极 C．放电时，通过交换膜从右室移向左室 D．外电路中通过电子的电量时，负极质量变化为 13．将纯锌棒和铜棒插入稀硫酸中（如图1），下列说法正确的是 A．无论K是否闭合，都存在化学能转化为电能 B．无论K是否闭合，在相同时间内，溶液上升的温度相同 C．无论K是否闭合，图1装置中反应的能量变化如图2所示 D．当K闭合时，每当溶解，铜棒处会得到氢气 14．化学研究小组设计了一款低成本、高性能的铁—氢气电池，装置如图，其总反应式为：。下列说法错误的是（　　） A．负极反应式为 B．工作一段时间后，电解质溶液的pH降低 C．理论上生成时，外电路中有1 mol电子发生转移 D．工作时，电解质溶液中的K+向Pt/C电极移动 15．某同学用如图所示装置探究原电池的工作原理，并推出下列结论，其中错误的是（　　） A．锌片不断溶解，说明Zn失去电子 B．铜片上产生气泡，说明溶液中H＋在其表面得到电子 C．电流计指针发生偏转，说明该装置将电能转换为化学能 D．该装置中发生的总反应为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 16．甲醇(CH3OH)燃料电池可以作为笔记本电脑、汽车等的能量来源，其工作原理如下图所示。下列说法正确的是（　　） A．放电过程中，电能转化成化学能 B．放电过程中，H+由a极区向b极区迁移 C．电极a上反应为CH3OH+ H2O-4e- =CO2↑+ 6H+ D．放电过程中1 mol CH3OH参与反应，理论上需通入33.6 LO2 17．一种以NaBr作为电解液，在恒压电解池中光催化烯烃转化为环氧化物的方法如下图所示。下列说法正确的是 A．为光电解池的阴极 B．若Pt电极生成11.2L（标准状况），理论上生成0.5mol C．上述过程中只有极性键的断裂与生成 D．上述过程中涉及到的有机反应类型均为取代反应 18．汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，该电池在放电时的总反应为：，下列有关说法正确的是（　　） A．Pb作正极，发生还原反应 B．作正极，发生氧化反应 C．Pb作负极，发生氧化反应 D．作负极，发生还原反应 19．我国科学家报道了机理如图所示的电化学过程。下列说法正确的是（　　） A．电极为负极，发生氧化反应 B．电极上的电极反应式为 C．理论上，每有与结合，电路中转移的电子数为 D．该过程是将甲烷转化成了二氧化碳，比甲烷燃烧更高效地利用了甲烷的化学能 20．某公司推出一款铁-空气燃料电池，成本仅为锂电池的，其装置放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，M为正极，电势高 B．放电一段时间，KOH溶液浓度不变 C．充电时，N极的电极反应式包括： D．放电时，从M移向N 二、综合题 21．电池的发明和应用是化学家们对人类社会的重要贡献之一。 每一次化学电池技术的突破，都带来了电子设备革命性的发展。最近，我国在甲烷燃料电池的相关技术上获得了新突破，原理如下图所示。 （1）甲烷燃料应从　 　口通入(图1)，发生的电极反应式 　 　。 （2）以石墨做电极电解饱和食盐水，如图2所示。电解开始后在　 　的周围(填“阴极”或“阳极”)先出现红色，该极的电极反应式为　 　。. （3）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是　 　。 a．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 b．粗铜接电源正极，发生氧化反应 c．溶液中Cu2+向阳极移动 d．电能全部转化为化学能 （4）人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2)2]，原理如图。 ①电源的正极为　 　(填“A”或“B”)。 ②电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将　 　(填“增大”、“减小”、“不变”)；若两极共收集到气体6.72 L(标准状况)，则除去的尿素为　 　g(忽略气体的溶解)。 22．含碳物质在日常生活极为常见，它们之间的相互转化在化学工业中有着广泛的应用。 （1）I.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如下图所示 写出电极A中发生的电极方程式：　 　、　 　； （2）II.二甲醚()是重要的化工原料，可用CO和制得，总反应的热化学方程式如下： 工业中采用“一步法”，通过复合催化剂使下列甲醇合成和甲醇脱水反应同时进行： i．甲醇合成反应： ii． 起始时向容器中投入2.5molCO和4mol测得某时刻上述总反应中放出的热量为154.5kJ，此时CO的转化率为　 　； （3）计算甲醇合成反应的　 　； （4）甲醇脱水反应在某温度下的化学平衡常数为400。此温度下，在某体积为2L的恒容密闭容器中加入一定量的，测得某时刻各组分物质的量如下表所示。此时反应　 　(填“朝正向进行”、“处于平衡状态”或“朝逆向进行”)。 物质 物质的量/(mol) 0.02 0.4 0.4 （5）生产二甲醚的过程中存在以下副反应，与甲醇脱水反应形成竞争： iii． 将反应物混合气按进料比通入反应装置，选择合适的催化剂。在一定温度和压强下，测得二甲醚的选择性分别如图1、图2所示(不考虑催化剂失活)。 资料：二甲醚的选择性是指转化为二甲醚的CO在全部CO反应物中所占的比例。 ①图1中，温度高于265℃后，二甲醚选择性降低的原因是　 　。 ②图2中，温度一定，压强增大，二甲醚选择性增大的原因是　 　。 23．氢气是重要的清洁能源，低成本制氢是今后科研攻关的重点课题。 （1）碱金属氢化物制氢。以一种制氢储氢材料氢化钠在室温下结合制氢为例，能将反应中的部分还原成碳并放出，该反应的化学方程式为　 　。 （2）活性金属铝制氢。向两份活性合金粉末(的质量分数为)中分别加入溶液充分搅拌，在相同时间内测得、两种不同温度下制氢率(实际制氢量占理论产氢量的百分比)随时间的变化如图-1所示。后时制氢率始终低于时制氢率的原因是　 　。 （3）不对称电解质电解制氢。以电解苯甲醇生成苯甲酸为例，其电解槽阴极区为酸性电解质进行析氢反应，阳极区为碱性电解质和苯甲醇。写出阳极发生的电极反应式：　 　。 （4）肼催化分解制氢。在温和条件下，负载型双金属合金M催化肼迅速分解，并且制氢选择性可达，可能机理如图-2所示。 ①催化分解制氢的过程可描述为　 　。 ②的水溶液呈弱碱性。研究发现：向溶液中加入适量或，能明显促进上述催化分解反应的进行。其原因可能是　 　。 24．CO2的资源化利用能有效减少碳排放充分利用碳资源。 I.CO2合成甲醇(CH3OH) 该反应包括下列两步： 反应I CO2(g)+H2(g)CO(g)+ H2O(g) △H1=+40.9 kJ/mol 反应II CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) △H2=+49.5 kJ/mol （1）由CO与H2合成CH3OH(g)的热化学方程式为　 　。 （2）在一定温度下，向体积为2 L的恒容密闭容器中充入3molH2和1molCO2，控制条件仅发生反应I，测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化如图所示： ①0~3min内，用H2(g)表示的化学反应速率v(H2)=　 　。 ②在平衡后，再向容器中加入2mol CO2(g)和2mol CH3OH(g)则平衡向　 　移动。(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。 （3）在光电催化下CO2可以合成甲醇，原理如图所示。阴极的电极反应式为　 　。 II.CO2合成二甲醚(CH3OCH3) 控制反应条件，同时发生反应Ⅰ、反应Ⅱ和反应Ⅲ，可以合成二甲醚(CH3OCH3)。 反应Ⅲ 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-24.5 kJ/mol 在压强30 MPa、=4时， CO2的平衡转化率、CO的选择性和CH3OCH3的选择性随温度变化情况如图所示(X的选择性=) （4）图中，代表CH3OCH3选择性的是曲线　 　(填“A”、“B”或“C”)。 （5）当温度超过290℃，曲线B随温度升高而增大的原因是　 　。 25．为了探究原电池和电解池的工作原理，某研究性学习小组分别用下图所示的装置进行实验。据图回答问题。 （1）I.用图甲所示装置进行第一组实验时： 在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是（　　） (填字母)。 A．石墨 B．镁 C．银 D．铂 （2）实验过程中，　 　(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动；滤纸上能观察到的现象是　 　。 （3）II.该小组同学用图乙所示装置进行第二组实验时发现，两极均有气体产生，且Y极处溶液逐渐变成紫红色；停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料知，高铁酸根()在溶液中呈紫红色。请根据实验现象及所查信息，回答下列问题： 电解过程中，X极处溶液的OH-浓度　 　(填“增大”“减小”或“不变)。 （4）电解过程中，Y极发生的电极反应为　 　，　 　。 （5）电解进行一段时间后，若在X极收集到672mL气体，Y电板(铁电极)质量减小0.28g，则在Y极收集到气体为　 　mL(均己折算为标准状况时气体体积)。 （6）K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电池反应总反应式为2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，该电池正极发生的电极反应式为　 　。 答案解析部分 1．【答案】D 2．【答案】D 3．【答案】A 4．【答案】D 【解析】【解答】A、由分析可知，电极B为正极，故A正确； B、电极A为负极，甲烷在负极上发生氧化反应，故B正确； C、电极A的电极反应式为 ，故C正确； D、当有 通过外电路时，有 通过阴离子交换膜，故D错误； 故答案为：D。 【分析】甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，原电池工作时，阴离子向负极移动，则电极A为负极，电极B为正极。 5．【答案】D 【解析】【解答】A．由以上分析可知，铜片做正极，故A不符合题意； B．锌做负极，在负极上，锌失去电子生成锌离子，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，故B不符合题意； C．在原电池中化学能主要转化为电能，故C不符合题意； D．电子从锌片经外电路流向铜片，电子不能进入电解质溶液中，故D符合题意； 故答案为：D。 【分析】活泼性：锌>铜，该原电池中锌片为负极，负极发生氧化反应，铜片为正极，正极发生还原反应，原电池工作时将化学能转化为电能，电子由负极经导电流向正极，不会经过电解质溶液，据此解答。 6．【答案】D 【解析】【解答】A．由分析可知，反应中电能转化为化学能，A不符合题意； B．铂电极二氧化碳得到电子发生还原反应生成乙烯，发生的反应为，B不符合题意； C．工作过程中玻碳电极反应为，反应生成氢离子，溶液的pH减小，C不符合题意； D．每产生标准状况下11.2L （为0.5mol）时，则玻碳电极生成2mol氢离子，故理论上有2mol 通过质子交换膜，D符合题意； 故答案为：D。 【分析】A．原电池是将化学能转化为电能的装置； B．反应中元素化合价升高，做负极，失电子发生氧化反应；元素化合价降低，为正极，得电子，发生还原反应； C．依据电极反应式判断； D．利用得失电子守恒。 7．【答案】B 【解析】【解答】A．原电池工作时阳离子向正极迁移，故盐桥中的阳离子向CuSO4溶液中迁移，A项不符合题意； B．盐桥是连通两个半电池构成闭合回路，依靠阴、阳离子的定向移动而导电，而Cu是金属导体，不能用铜导线代替盐桥，B项符合题意； C．Cu为正极，铜电极上发生得电子的还原反应，电极反应为Cu2++2e-=Cu，C项不符合题意； D．取出盐桥后，不能形成闭合回路，没有电流产生，电流表不会偏转，D项不符合题意； 故答案为：B。 【分析】活泼金属作为负极，负极质量减少，正极质量增加或者生产气体，电子由负极经过导线流向正极，电流由正极经过导线流向负极； 阳离子移向正极，阳离子得到电子形成单质，阴离子移向负极，负极失去电子形成阳离子。 8．【答案】B 【解析】【解答】A．钠离子向右移动，说明左边为阳极，右边为阴极，阳极氯离子失去电子变为氯气，阴极水中氢离子得到电子变为氢气，因此从E口逸出的气体是H2，故A不符合题意； B．从B口加入含少量NaOH的水溶液，离子浓度增大，增强溶液导电性，故B符合题意； C．每生成22.4 LCl2，没有说是否为标准状况下，无法计算，故C不符合题意； D．粗盐水中含Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等离子，精制时先加BaCl2溶液、NaOH溶液，再加Na2CO3溶液，以除掉这些杂质离子，故D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】A．阳离子向阴极移动，确定电极类型，再依据离子放电顺序确定反应产物； B．离子浓度越大，溶液导电性越强； C．未说明标准状况下，无法计算； D．粗盐水精制时先加BaCl2溶液、NaOH溶液，再加Na2CO3溶液； 9．【答案】C 【解析】【解答】可设计成原电池的反应为自发的氧化还原反应，B和D不是氧化还原反应，A不是自发的氧化还原反应，C可设计成燃料电池，是原电池， 故答案为：C。 【分析】可以设计成原电池的反应为自发的氧化还原反应，氧化还原反应中一定有元素的化合价发生变化。 10．【答案】C 【解析】【解答】A.装置中有外接电源，则此保护法为外接电源保护法，A不正确； B.装置中阳极材料为铁，属于活性电极，电池工作时，阳极Fe失电子生成Fe2+进入溶液，Cl-不失电子，没有Cl2生成，则湿润的淀粉―KI试纸不变蓝色，B不正确； C.铅蓄电池充电时，阴极发生反应PbSO4+2e-=Pb+SO42-，阴极质量减小，C正确； D.在该装置中，铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，Al作负极，Fe作正极，电子从铝电极流出，沿导线流入Fe电极，D不正确； 故答案为：C 【分析】当活性电极做阳极时，活性电极本身失电子，溶液中的离子不放电；铅蓄电池充电时，阴阳两极的质量均减小。 11．【答案】D 【解析】【解答】已知产品室1的产品是NaOH，说明钠离子向I电极移动，说明电极I是阴极，电极II为阳极；因此a为原电池的负极，b为原电池的正极，膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜， A.根据分析a铅蓄电池的负极，电子由a流向b，故A不符合题意； B.根据分析膜2为阴离子交换膜，膜1为阳离子交换膜；故B不符合题意； C.电极II是水失去电子发生氧化反应，为2H2O-4e=O2+4H+，故C不符合题意； D.铅蓄电池的负极反应为Pb-2e+SO42-=PbSO4，制取60g氢氧化钠为1.5mol，即转移1.5mol钠离子，转移电子为1.5mol，因此增加的质量为1.5x96g=72g，故D符合题意； 故答案为：D 【分析】A.根据分析电极I为阴极，因此a为铅蓄电池的负极； B.根据钠离子的移动方向判断膜种类； C.根据电极I发生的是氧化反应失去电子判断； D.根据钠离子的转移量计算出电子转移量，结合电极反应式即可计算。 12．【答案】B 【解析】【解答】A．由分析可知，放电时，Mo箔为正极，Fe[Fe(CN)6]得到电子生成Na2Fe[Fe(CN)6]，电极反应式为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]，A不符合题意； B．由分析可知，充电时，Mo箔接电源正极，B符合题意； C．由分析可知，放电时，Mo箔为正极，Na+向正极移动，通过交换膜从右室移向左室，C不符合题意； D．由分析可知，放电时，Mg箔为负极，外电路中通过0.2mol电子的电量时，有0.1mol Mg参加反应，负极质量变化为2.4g，D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】放电时，Mo箔为正极，电极反应式为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]，Mg箔为负极，电极反应式为 2Mg+2Cl--4e-=[Mg2Cl2]2+，充电时，原电池的负极连接电源的负极，电极反应和放电时的相反。 13．【答案】C 14．【答案】D 【解析】【解答】A．由分析可知，Pt/C电极为原电池的负极，碱性条件下，氢气做负极失去电子发生氧化反应生成水，电极反应式为，故A不符合题意； B．由总反应可知，反应中消耗氢氧化钾，电池工作一段时间后，溶液中氢氧根离子浓度减小，溶液的pH降低，故B不符合题意； C．由分析可知，石墨电极为正极，[Fe(CN)6]3-在正极得到电子发生还原反应生成[Fe(CN)6]4-，电极反应式为[Fe(CN)6]3-+e-=[Fe(CN)6]4-，则理论上生成时，外电路中有1 mol电子发生转移，故C不符合题意； D．由分析可知，Pt/C电极为原电池的负极，石墨电极为正极，则工作时，电解质溶液中的钾离子向正极石墨电极移动，故D符合题意； 故答案为：D。 【分析】新型电池的判断： 1、化合价升高的为负极，失去电子，化合价降低的为正极，得到电子； 2、电极反应式的书写要注意，负极反应为负极材料失去电子化合价升高，正极反应为正极材料得到电子化合价降低，且要根据电解质溶液的酸碱性判断，酸性溶液不能出现氢氧根，碱性溶液不能出现氢离子，且电极反应式要满足原子守恒。 15．【答案】C 【解析】【解答】A. 锌比铜活泼，锌做负极，锌片不断溶解，说明Zn失去电子，故A不符合题意； B. 氢离子是阳离子，向正极移动，铜片是正极，铜片上产生气泡，说明溶液中H＋在其表面得到电子，故B不符合题意； C. 电流计指针发生偏转，说明该装置将化学能转换为电能，故C符合题意； D.因为有锌，有硫酸， 该装置中发生的总反应为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，故D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】该原电池中，Zn为负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，Cu为正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑。 16．【答案】B 【解析】【解答】A．甲醇燃料电池放电过程为原电池原理，放电过程中将化学能转化为电能，A项不符合题意； B．电极a为负极，电极b为正极，放电过程中H+由负极区（a极区）向正极区（b极区）迁移，B项符合题意； C．电极a上CH3OH发生失电子的氧化反应生成CO2，1molCH3OH失去6mol电子，电极反应为CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+，C项不符合题意； D．该燃料电池的总反应为2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O，放电过程中1molCH3OH参与反应理论上消耗1.5molO2，但O2所处温度和压强未知，无法计算O2的体积，D项不符合题意； 故答案为：B。 【分析】燃料电池中，通入燃料的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，原电池工作时，阳离子向正极移动，据此解答。 17．【答案】B 18．【答案】C 【解析】【解答】Pb失电子发生氧化反应生成PbSO4，PbO2得电子发生还原反应生成PbSO4，Pb作负极，PbO2作正极； 故答案为：C 【分析】失电子发生氧化反应，得电子发生还原反应。 19．【答案】C 【解析】【解答】A.Ni-YSZ电极为阳极，发生氧化反应，A错误； B.Ni电极为阴极，电极反应式为：CO32-+4e-=C+3O2-，B错误； C.Ni电极上每转移4mol电子会生成3molO2-，其中2molO2-用于参加阳极反应生成CO2，另1molO2-与生成的CO2结合成CO32-，故理论上，每有1molCO2与O2-结合，电路中转移电子数为4NA，C正确； D.该过程是利用电解的条件，将甲烷分解成碳和氢气，是电能转化为化学能的过程，不是甲烷氧化提供能量的过程，D错误。 答案：C 【分析】 由电化学过程机理图可知，Ni-YSZ电极上CH4→H2，故Ni-YSZ电极为阳极，电极反应式为：CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2；Ni电极上CO32-→C，故Ni电极为阴极，电极反应式为：CO32-+4e-=C+3O2-。 20．【答案】D 【解析】【解答】A．Fe为活泼金属，放电时被氧化，所以N为负极，O2被还原，所以M为正极，正极电势高于负极，A项不符合题意； B．放电过程中的总反应为Fe与O2反应得到Fe的氧化物，所以KOH溶液的浓度不变，B项不符合题意； C．充电时，N极为阴极，铁的氧化物被还原，包括，C项不符合题意； D．原电池中阳离子移向正极，则放电时，从N移向M，D项符合题意； 故答案为：D。 【分析】A．放电时，负极失电子，元素化合价升高，发生氧化反应；正极得电子，元素化合价降低，发生还原反应；正极电势高于负极； B．依据放电过程中的总反应分析； C．充电时，阳极与直流电源的正极相连的电极，发生氧化反应；阴极与直流电源的负极相连的电极，发生还原反应； D．原电池“同性相吸”，阳离子移向正极，阴离子移向负极。 21．【答案】（1）b；CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ （2）阴极；2H++2e-=H2↑或2H2O+2e- = H2↑+ 2OH- （3）ab （4）A；不变；3.6 【解析】【解答】（1）根据题意，甲烷在其中反应失去电子，在负极反应，因此甲烷从b端进入，发生的电极方程式为： CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ ； （2）电解饱和食盐水，阳极是氯离子失去电子，水电离出的氢离子在阴极得到电子，剩余大量的氢氧根离子，因此阴极变红，电极式为： 2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-= H2↑+ 2OH- ； （3）a.粗铜做阳极，失去电子，利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 ，故a符合题意； b. 粗铜接电源正极，发生氧化反应 ，故b符合题意； c. 溶液中Cu2+向阴极移动，故c不符合题意； d.电能转化为部分化学能和热能，故d不符合题意； （4）①尿素转化为氮气和二氧化碳，发生氧化反应，因此A为正极， ②阴极：6H2O+6e=3H2+6OH-，阳极为：6Cl--6e=3Cl2，3Cl2+ CO(NH2)2+H2O=N2+CO2+6HCl，阳极和阴极产生的氢离子和氢氧根离子相等，阳极产生的氢离子进入阴极，导致形成水，pH不变， 产生3mol氢气和1mol氮气和1mol二氧化碳，因此n(混合气体)=6.72/22.4mol=0.3mol，n(N2)=0.06mol。故消耗尿素的量为0.06x60g=3.6g. 【分析】（1）根据判断甲烷发生氧化反应，因此是在阳极，即可写出方程式； （2）根据电解饱和食盐水，即可写出电极反应式； （3）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼， 粗铜做阳极，因此在阳极附近可以回收 Ag、Pt、Au等金属 ，结合选项即可判断； （4）根据生成物质即可判断阳极和阴极，即可写出电极反应式，即可计算出消耗尿素的量。 22．【答案】（1）； （2）60% （3）-91.0 （4）处于平衡状态 （5）副反应正向为吸热反应，升高温度平衡正移，副产物增加，二甲醚选择性降低：主反应中正向为放热反应，升高温度平衡逆移，二甲醚选择性降低；增大压强，副反应逆向移动，主反应中不受压强影响 【解析】【解答】（1）电极B上氧气得电子，发生还原反应；电极A上发生氧化反应，CO失电子生成二氧化碳，反应式为，氢气失电子生成水，电极反应式为。 （2） CO的转化率=×100%=60%； （3）①2CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)，根据盖斯定律，(①-ii)÷2可得CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)，则∆H==-91kJ/mol； （4）根据表格中数据可得，Q==400，故Q=K，此时反应处于平衡状态。 （5）①主反应2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-24.0kJ/mol为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二甲醚选择性降低；而副反应CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g)△H=+48.8kJ/mol为吸热反应，平衡正向移动，副产物增大，二甲醚选择性降低。 ②副反应CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g)为气体增大的反应，温度一定，压强增大，副反应平衡逆向移动，而主反应2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)气体物质的量不变，无影响，则二甲醚选择性增大； 【分析】（1） 燃料电池中氧气得电子，发生还原反应；燃料失电子，发生氧化反应； (2) 依据反应热与反应物的物质的量成正比计算； （3）①根据盖斯定律计算； （4）通过计算Q，根据Q与K的大小判断； （5）依据化学平衡移动原理分析。 23．【答案】（1）4NaH+3CO2=2Na2CO3+C+2H2 （2）45℃较25℃温度高，反应速率更快，较短时间内消耗完NaOH，较多的铝和水反应生成难溶于水的Al(OH)3覆盖在合金表面，提早阻断了铝与溶液接触，阻止了反应进一步进行；同时温度升高，生成的水解生成的Al(OH)3增多，覆盖在合金表面，也阻止了反应进一步进行 （3）-4e-+5OH-= +4H2O （4）N2H4吸附在(催化剂)M表面，连续断裂N-H键、脱H，形成N2H3、N2H2、和N2H等中间产物，直至H原子全部脱去，生成N2，脱去的H两两结合成H2；肼是弱碱，在水溶液中存在N2H4+H2O+OH-；加入适量NaOH或KOH后，溶液碱性增强，上述平衡逆向移动，N2H4的浓度增大，肼分解速率加快，同时适宜的偏向碱性的pH有利于增强(催化剂)M的活性 【解析】【解答】(1)能将反应中的部分还原成碳并放出，同时生成Na2CO3，根据氧化还原反应配平可得，该反应的化学方程式为：4NaH+3CO2=2Na2CO3+C+2H2，故答案为：4NaH+3CO2=2Na2CO3+C+2H2； (2)45℃较25℃温度高，反应速率更快，较短时间内消耗完NaOH，较多的铝和水反应生成难溶于水的Al(OH)3覆盖在合金表面，提早阻断了铝与溶液接触，阻止了反应进一步进行；同时温度升高，生成的水解生成的Al(OH)3增多，覆盖在合金表面，也阻止了反应进一步进行，导致2min后45℃时制氢率始终低于25℃时制氢率，故答案为：45℃较25℃温度高，反应速率更快，较短时间内消耗完NaOH，较多的铝和水反应生成难溶于水的Al(OH)3覆盖在合金表面，提早阻断了铝与溶液接触，阻止了反应进一步进行；同时温度升高，生成的水解生成的Al(OH)3增多，覆盖在合金表面，也阻止了反应进一步进行； (3)以电解苯甲醇生成苯甲酸为例，其电解槽阴极区为酸性电解质进行析氢反应，阴极发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，阳极区为碱性电解质和苯甲醇，阳极发生氧化反应，即苯甲醇被氧化为苯甲酸，故阳极发生的电极反应式为：-4e-+5OH-= +4H2O，故答案为：-4e-+5OH-= +4H2O； (4)①由题干图-2催化剂M表面N2H4分解制氢示意图可知，N2H4催化分解制氢的过程可描述为N2H4吸附在(催化剂)M表面，连续断裂N-H键、脱H，形成N2H3、N2H2、和N2H等中间产物，直至H原子全部脱去，生成N2，脱去的H两辆结合成H2，故答案为：N2H4吸附在(催化剂)M表面，连续断裂N-H键、脱H，形成N2H3、N2H2、和N2H等中间产物，直至H原子全部脱去，生成N2，脱去的H两辆结合成H2； ②N2H4的水溶液呈弱碱性。研究发现：向N2H4溶液中加入适量NaOH或KOH，能明显促进上述催化分解反应的进行。其原因可能是肼是弱碱，在水溶液中存在N2H4+H2O+OH-；加入适量NaOH或KOH后，溶液碱性增强，上述平衡逆向移动，N2H4的浓度增大，肼分解速率加快，同时适宜的偏向碱性的pH有利于增强(催化剂)M的活性，故答案为：肼是弱碱，在水溶液中存在N2H4+H2O+OH-；加入适量NaOH或KOH后，溶液碱性增强，上述平衡逆向移动，N2H4的浓度增大，肼分解速率加快，同时适宜的偏向碱性的pH有利于增强(催化剂)M的活性。 【分析】(1)根据氧化还原反应配平； (2)考虑温度对反应速率的影响，利用产物的性质进行分析； (3)阳极发生氧化反应； (4)①由制氢示意图结合化学键的断裂和形成进行描述； ②分析外界因素对电离平衡的影响。 24．【答案】CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g) △H=8.6 kJ/mol；；正反应方向；；A；生成CO的反应为吸热反应，高温有利于反应向生成CO方向进行，从而提高其选择性 25．【答案】（1）B （2）从右向左；滤纸上有蓝色沉淀产生(答出“蓝色沉淀”或“蓝色斑点”即可) （3）增大 （4）4OH__ 4e-=2H2O+O2↑；Fe-6e-+8OH-=+4H2O （5）168 （6）2+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH- 【解析】【解答】（1）甲装置是原电池，Zn作负极，Cu作正极。若要保证电极反应不变，则另一个电极的活动性只要比Zn弱即可。根据金属活动性顺序可知Mg>Zn，因此不能是Mg， 故答案为：B。 （2）根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，实验过程中，会向正电荷较多的Zn电极方向移动。即从右向左移动。利用该原电池电解氢氧化钠溶液，由于电极均是铜，在阳极上发生反应Cu-2e-=Cu2+，产生的Cu2+在溶液中发生反应Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓，所以在滤纸上能观察到的现象是有蓝色沉淀产生。 （3）由图可知：X为阴极。电解过程中，X极上发生：2H++2e-=H2↑，破坏了水的电离平衡，水继续电离，最终导致溶液的c(OH-)增大，所以X极处溶液的c(OH-)增大。 （4）由于实验时发现，两极均有气体产生，且Y极处溶液逐渐变成紫红色；停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。又因为高铁酸根(FeO42-)在溶液中呈紫红色，所以在电解过程中，Y极发生的电极反应为4OH−-4e−=2H2O+O2↑和Fe-6e−+8OH−= +4H2O； （5）X电极产生氢气，n(H2)=0.672L÷22.4L/mol=0.03mol，n(e-)=0.06mol。在整个电路中电子转移数目相等，则4×n(O2)+6×(0.28g÷56g/mol)=0.06mol，解得n(O2)=0.0075mol，所以V(O2)=0.0075mol×22.4L/mol=0.168L=168mL； （6）K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，Zn作负极，负极的电极反应式为3Zn-6e-+6OH-=3Zn(OH)2。K2FeO4在电池中作为正极材料，其电池反应为2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2。用总反应式减去负极电极式可得该电池正极发生的电极反应式为2+6e−+5H2O=Fe2O3+10OH−。 【分析】（1）根据金属活动性顺序； （2）根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则； （3）利用放电过程中水的电离平衡的影响分析； （5）根据串联电路中得失电子守恒计算。 （6）用总反应式减去负极电极式可得该电池正极发生的电极反应式。 学科网（北京）股份有限公司 $$