第四章 化学反应与电能 单元卷 2023-2024学年高二上学期人教版（2019）化学选择性必修1

第四章 化学反应与电能测试题 一、选择题 1．用下列仪器或装置(部分夹持装置略)进行相应实验，不能达到相应实验目的的是 A．图1测定锌与浓硫酸反应产生的速率(计时器未画出) B．图2制作简单燃料电池 C．图3用该滴定管量取25.00mL(在量程范围以内)的重铬酸钾溶液 D．图4在铁制品镀件上镀铜 2．下列操作或装置能达到相应实验目的的是 A．除去Cl2中的HCl并干燥 B．制备无水 AlCl3固体 C．收集 NO2气体 D．铁钉上镀铜 A．A B．B C．C D．D 3．近年来，我国科技迅猛发展。下列科技成果中蕴含的化学知识叙述正确的是 A．新型手性螺环催化剂能降低化学反应的焓变 B．DNA存储技术中用于编码的DNA是核糖核酸 C．建造港珠澳大桥所采用的高强抗震螺纹钢属于合金 D．“天舟五号”飞船搭载的燃料电池放电时主要将热能转化为电能 4．化学与生产、生活密切相关。下列叙述错误的是 A．工厂常常利用胶体带电的性质进行静电除尘 B．镀层破损后，白铁(镀锌)较马口铁(镀锡)更耐腐蚀 C．制作医用护目镜聚酯属于有机高分子材料 D．新的乘用汽车可可放置活性炭去除车内异味 5．下列有关化学用语表述正确的是 A．的结构示意图： B．氯化氢的电子式： C．的电离方程式为： D．粗铜精炼时，阳极电极主要反应式为： 6．LiFePO4电池是一种新型锂离子电池，其工作原理为LiFePO4+6C Li1-xFePO4+LixC6充放电时，Li+在正极材料上嵌入或脱嵌，随之在石墨中发生了LixC6的生成与解离。利用LiFePO4电池可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵，其回收利用装置如图所示，下列说法不正确的是 A．放电时电池内部Li+向正极移动 B．电池工作时，正极反应式为： Li1-xFePO4 + xLi++ xe—= LiFePO4 C．转化为硫酸铵时，M与b相接，N与a相接 D．该装置实际工作过程中需要在C处补充适量H2SO4 7．锌—空气燃料电池的能量密度较高，广泛应用于需要长时间在低电流下进行的设备，如助听器等，其装置示意图如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，A极为正极，电极反应式为O2+4e-=2O2- B．放电时，电子由B极流出经外电路到达A极，再进入电解质溶液回到B极构成闭合回路 C．充电时，B极电极反应式为ZnO+H2O+2e-=Zn+2OH- D．电池工作一段时间后，电解质溶液pH降低 8．室温下，下列实验探究方案能达到探究目的的是 选项 探究方案 探究目的 A 向盛有少量酸性溶液的试管中滴加足量乙醇，充分振荡，观察溶液颜色变化 乙醇具有还原性 B 用铂丝蘸取某溶液进行焰色试验，观察火焰颜色 溶液中存在 C 向盛有3 mL 0.1 mol·L 溶液的试管中滴加2滴0.1 mol·L NaCl溶液，振荡试管，再向试管中滴加2滴0.1 mol·L KI溶液，观察生成沉淀的颜色 D 将中间裹有锌皮的铁钉放在滴有酚酞的饱和NaCl溶液中，一段时间后观察铁钉周围溶液颜色变化 铁钉能发生吸氧腐蚀 A．A B．B C．C D．D 9．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中不正确 A．港珠澳大桥水下钢柱镶锌块是应用牺牲阳极的阴极保护法防腐蚀 B．粗铜精炼时，与电源负极相连的是纯铜，电极反应式为： Cu2++2e-=Cu C．用铁棒作阳极、碳棒作阴极电解饱和氯化钠溶液的离子方程式为：2C1-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- D．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 10．下列方程式与所给事实不相符的是 A．将等物质的量浓度的NH4HSO4溶液和NaOH溶液等体积混合：H++OH-=H2O B．用铁作电极电解饱和食盐水：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ C．Na2S2O3溶液中通入足量氯气：+4Cl2+5H2O=2+8C1-+10H+ D．用碳酸钠溶液处理锅炉水垢：CaSO4(s)+(aq)⇌CaCO3(s)+(aq) 11．我国成功研制出新型“海水电池”。电池反应为。下列关于该电池的说法正确的是 A．铝片作正极 B．海水作为电解质溶液 C．电池工作时失去电子 D．电池工作时实现了电能向化学能的转化 12．某科研团队设计的酶—光电化学电池可同时在电池两室分别实现两种酶催化转化，原理如图所示。下列说法错误的是 A．该电池工作过程中实现了光能转化为化学能 B．氢离子从ITO电极向Mo：BiVO4电极方向迁移 C．Mo：BiVO4电极上的反应式为：2H2O-2e-=H2O2+2H+ D．消耗lmol同时生成1mol 二、非选择题 13．(1)能源是当今社会发展的三大支柱之一。天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，主要成分为甲烷，甲烷燃烧的化学方程式为：______________，标准状况下，11.2L甲烷燃烧时，转移电子的物质的量为_____mol。 (2)钢铁的腐蚀现象非常普遍，电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因，某同学按下图进行钢铁腐蚀的模拟，则负极的电极反应为 _____________，正极的电极反应式为____________。 14．I.如图所示的三个烧杯中，烧杯中都盛有稀硫酸。请回答以下问题： (1)①中反应的离子方程式为___。 (2)②所示原电池中，Fe电极为电池的___极，发生的电极方程式为：___，Sn极发生___(填“氧化”或“还原”)反应，随着反应的进行，Sn极附近溶液的pH逐渐___(填增大、减小或不变)。 (3)③中被腐蚀的金属是___，电解质溶液中的H+向___极移动，随着反应的进行，溶液中SO的浓度逐渐___(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (4)比较①、②、③中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是___。 II.利用下列反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+设计一个原电池，请选择适当的材料和试剂。 (1)请写出你选用的正极材料、负极材料、电解质溶液)写化学式)：正极为___，负极为___，电解质溶液：___。 (2)负极反应式：__。 15．研究化学能与电能相互转化的装置、过程和效率的科学，叫做电化学。请回答下列问题： (1)铅蓄电池具有电压稳定、安全可靠等优点，在生产、生活中应用广泛。其工作原理为：2Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 (aq) 2PbSO4(s)+2H2O .电池放电时，Pb是电池的__________ (填“正极”或“负极”)，其电极反应式为___________。 (2)把石墨棒和铁棒接入如图所示的装置中，石墨棒为___________极，工作一段时间后，铁棒上出现的现象是___________，电解质溶液的pH会___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 16．（1）全固态锂离子电池的结构如图所示，放电时电池反应为 2Li＋MgH2=Mg＋2LiH。放电时，X 极作_________极。充电时，Y 极反应式为___________。 （2）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示(图中“HA”表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。 ①阳极的电极反应式为 ________________ ②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：________________ ③电解过程中，采取一定的措施可控制阴极室的 pH 约为 6～8，此时进入浓缩室的OH－可忽略不计。400 mL 10 g∙L −1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为 145 g∙L −1 (溶液体积变化忽略不计)，阴极上产生的 H2在标准状况下的体积约为_____________L。(乳酸的摩尔质量为90 g•mol-1) 17．A～F均为中学化学中常见的物质，它们之间相互转化的关系如下图所示(产物水等略去) (1)写出下列物质的化学式：A__________，D__________，F________。 (2)C和D的稀溶液不反应，但若B与C反应后再与D反应可生成A，试写出有关反应方程式：___________________。 (3)写出A的溶液电解时阳极的电极反应方程式：______________________。 18．下图为一些物质间的相互转变关系，反应①在工业上可用来生产化合物C，反应⑤在工业上可生产化合物J（Na2FeO4），反应①、②、④和⑤均是在水溶液中进行的反应．常温下，D、E、G均是气体，B是无色液体；F的水溶液可作为杀菌消毒剂；H是一种铁矿石的主要成分，它由两种元素组成，且其中铁元素的质量分数为70％。 请回答下列问题： (1)工业上利用反应①生产化合物C，得到化合物C的电极名称是______________。 (2)化合物F中阴离子的电子式为_______________。 (3)反应②的化学方程式为____________________。 (4)反应⑤的离子方程式为___________________________。 (5)高铁酸钠（Na2FeO4）既能杀菌消毒又是一种“绿色环保高效”的净水剂，其原因为： ①_______________________________________________________。 ②_______________________________________________________。 19．按要求回答下列问题： (1)有人将铂丝插入KOH溶液中做电极，并在两极片上分别通入甲烷和氧气，形成一种燃料电池，在该电池反应中，甲烷发生类似于燃烧的反应，根据以上判断： ①通甲烷的铂丝为原电池的______极，发生的电极反应为____________________。 ②该电池工作时(放电)反应的总化学方程式为_______________________________。 (2)X、Y、Z为三种不同短周期非金属元素的单质。在一定条件下发生如下反应： 若常温下Y为固体，X、Z为气体，A在空气中充分燃烧可生成B，则： ①B的化学式为__________； ②向苛性钠溶液中通入过量的A所发生反应的离子方程式为________________ ③将B与氯气的水溶液充分反应可生成两种强酸，该反应的化学方程式为__________ 20．某同学测定镀锌铁皮锌镀层厚度，步骤如下： (1)测量三块镀锌铁皮的长度与宽度，记录数据。 (2)用电子天平分别测量三块镀锌铁皮的质量。 (3)将镀锌铁皮放入烧杯中，加入盐酸，反应时应小心将铁片翻动，该操作的目的是______________________。 若没有此类操作，则测得的锌镀层厚度____________。 当反应速率显著减小时，立即取出铁片并__________________，该操作的目的是__________________。 (4)将铁片放在石棉网上，用小火烘干，该操作的目的是___________________。若不烘干，则计算得到的锌镀层厚度结果将____________。若改用酒精灯持续加强热，则会造成______________________。 (5)根据实验数据，完成下表，求出镀锌铁皮的锌镀层厚度(锌的密度取7.14 g·cm－3)。 数据记录 数据处理 镀锌铁皮A长4.94 cm、宽4.90 cm 镀锌铁皮B长5.05 cm、宽5.00 cm 镀锌铁皮C长5.05 cm、宽4.90 cm 镀锌铁皮A m1(A)＝2.455 g 镀锌铁皮B m1(B)＝2.508 g 镀锌铁皮C m1(C)＝2.500 g 镀锌铁皮A m2(A)＝2.201 g 镀锌铁皮B m2(B)＝2.247 g 镀锌铁皮C m2(C)＝2.238 g 镀锌铁皮编号 镀锌铁皮厚度(单侧) /cm 镀锌铁皮平均厚度(单侧)/cm 镀锌铁皮A _____ _____ 镀锌铁皮B ________ 镀锌铁皮C ______ 21．研究发现，NO在心脑血管调节、免疫调节等方面有着十分重要的作用，但NO无法直接作为药物使用。科学家发现NO有着与NO相似的功效，可以用作药物。某研究小组对亚硝酸盐转化为NO的反应进行了研究。 (1)NO中N元素的化合价呈现正价，用原子结构解释原因为___。 (2)为研究NO的转化，甲同学完成了如下实验： 实验方案 实验现象 i.溶液先变黄色，迅速变为棕色 ii.将棕色溶液加热，颜色变浅，冷却 资料：FeSO4+NO⇌Fe(NO)SO4(棕色)△H<0 在冷却后的溶液中滴加___(填“试剂和现象”)，说明有Fe3+生成。从而证明Fe2+可以还原NO。 (3)乙同学认为甲同学的实验方案不严谨，其理由是__。并进一步利用下列实验装置进行实验，以验证甲同学的实验结论是正确的。 ①右侧烧杯中试剂A是__。 ②实验证据是___。 (4)写出NaNO2溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式__。 (5)解释“棕色溶液加热，颜色变浅”的原因是__。 (6)研究表明，亚硝酸盐能够被人体内含Fe2+等的还原性酶还原为NO，NO的生物学作用揭示着无机分子在医学领域中的重要作用，它与血红素铁具有很高的亲合力，以取代O2的位置。因此，亚硝酸盐作为药物使用时，必须严格控制剂量。若服用过量，可能会产生的影响是__。 22．化学与材料科学领域热点前沿主要分布在光学材料、储能材料、电池材料等方向。 (1)有科学研究提出:锂电池负极材料(Li)由于生成LiH而不利于电池容量的保持。一定温度下，利用足量重水(D2O)与含LiH的Li负极材料反应，通过测定可以获知。 已知：①LiH+H2O=LiOH+H2↑ ②2Li(s)+H22LiH △H＜0。 若越大，则越___(填“大”或“小”)。80℃反应所得比25℃反应所得___(填“大”或“小”)。 (2)三氯化磷(PCl3)是重要的半导体材料掺杂剂,如图为实验室中制取粗PCl3产品的装置，夹持装置略去。 查阅资料知：红磷与少量Cl2反应生成PCl3，与过量Cl2反应生成PCl5。PCl3遇O2会生成POCl3(三氯氧磷)，POCl3、PCl3遇水会强烈水解。 ①A是制取CO2的装置，A中的药品是___。 ②写出G中发生的离子方程式___。 ③PCl3水解生成亚磷酸(H3PO3)和HCl，H3PO3是一种二元弱酸，Na2HPO3溶液显___性(填“酸”、“碱”或“中”)。 ④PCl3纯度测定：实验结束后，装置D中收集的PCl3中含有PCl5和POCl3，加入过量红磷加热可将PCl5转化为PCl3，再通过蒸馏，收集70.0℃~80.0℃的馏分，可得到PC13产品。 步骤Ⅰ：取ag上述所得PC13产品，置于盛有50.00mL蒸馏水的水解瓶中摇动至完全水解，将水解液配成100.00mL溶液； 步骤Ⅱ：取10.00mL上述溶液于锥形瓶中，先用稀硝酸酸化，再加入V1mLc1mol·L-1AgNO3溶液(过量)，使Cl-完全转化为AgCl沉淀； 步骤Ⅲ：加入少量硝基苯，振荡，使沉淀表面被有机物覆盖；以硫酸铁溶液为指示剂，用c2mol·L-1KSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液(AgSCN难溶于水)，达到滴定终点时，共用去V2mLKSCN溶液。 若测定过程中没有加入硝基苯。则所测PCl3的含量将会___(填“偏大”“偏小”或“不变")。产品中PCl3的质量分数表达式为___(列计算式即可)。 【参考答案】 一、选择题 1．A 解析：A．图1装置中锌粒和浓硫酸在常温下不能制备氢气，达不到实验目的，应该用锌粒与稀硫酸反应，利用此装置通过测量单位时间内产生氢气体积的多少来测量反应速率的快慢，A符合题意； B．上述装置中先闭合K1，打开K2构成电解池装置，左侧石墨电极为阳极，溶液中的水发生失电子的氧化反应生成氧气，右侧石墨电极作阴极，放出氢气；再闭合K2，打开K1，形成原电池，右侧石墨电极为负极，氢气放电，左侧石墨电极为正极，氧气得电子，能达到实验目的，B不符合题意； C．图3为酸式滴定管，可用于量取25.00mL的重铬酸钾溶液，C不符合题意； D．图4装置中，铜做阳极，发生失电子的氧化反应，溶液中铜离子在铁制品附近得电子生成铜单质，能实现铁制品上镀铜，D不符合题意； 故选A。 2．A 解析：A．氯气在稀硫酸中溶解度较小，而氯化氢极易溶于水，除去氯化氢后使用浓硫酸干燥得到纯净、干燥氯气，能达到相应实验目的，A符合题意； B．加热促进氯化铝水解生成氢氧化铝，最终得到氧化铝，不能达到相应实验目的，B不符合题意； C．二氧化氮密度大于空气，应该使用向下排空气法收集，不能达到相应实验目的，C不符合题意； D．铁钉上镀铜，铁钉做阴极、铜作阳极，不能达到相应实验目的，D不符合题意； 故选A。 3．C 解析：A．催化剂可改变反应历程，降低反应的活化能，加快反应速率，但是不改变焓变，A错误； B．DNA存储技术中用于编码的DNA是脱氧核糖核酸，B错误； C．合金是金属与金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质；螺纹钢属于合金，C正确； D．燃料电池放电时主要将化学能转化为电能，D错误； 故选C。 4．A 解析：A．胶体不带电，胶粒带有电荷，工厂常常利用胶粒带电的性质进行静电除尘，A错误； B．金属活动性：Zn>Fe>Sn，镀层破损后，白铁(镀锌)中锌会保护铁，较马口铁(镀锡)更耐腐蚀，B正确； C．制作医用护目镜的聚酯(酯类聚合物)，属于有机高分子材料，C正确； D．活性炭具有吸附性，新的乘用汽车可放置活性炭去除车内异味，D正确； 答案为A。 5．D 解析：A．钠离子的核电荷数为11，核外有2个电子层，最外层电子数为8，离子的结构示意图为，故A错误； B．氯化氢是共价化合物，电子式为，故B错误； C．亚硫酸是二元中强酸，在溶液中分步电离，以一级为主，电离方程式为，故C错误； D．粗铜精炼时，粗铜为精炼池的阳极，粗铜中的锌、铁、铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，主要电极反应式为，故D正确； 故选D。 6．D 【分析】由图可知，左侧装置为LiFePO4电池，M电极为原电池的负极，LixC6在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和碳，电极反应式为LixC6— xe—= xLi++6C，N电极为正极，锂离子作用下Li1-xFePO4 在正极得到电子发生还原反应生成LiFePO4，电极反应式为Li1-xFePO4 + xLi++ xe—= LiFePO4；右侧装置为电解池，将雾霾中的一氧化氮、二氧化硫转化为硫酸铵时，与负极M电极相接的b电极为阴极，酸性条件下一氧化氮得到电子发生还原反应生成铵根离子和水，电极反应式为NO+ 5e—+6H+=NH+H2O，与正极N电极相接的a电极为阳极，水分子作用下二氧化硫在阳极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO2—2e—+H2O =SO+4H+，电解的总反应方程式为5SO2+NO+8H2O (NH4)2SO4+ 4H2SO4，所以实际工作过程中需要在C处补充适量氨水。 解析：A．LiFePO4电池放电时，电池内部阳离子锂离子向正极移动，故A正确； B．由分析可知，电池工作时，N电极为正极，锂离子作用下Li1-xFePO4 在正极得到电子发生还原反应生成LiFePO4，电极反应式为Li1-xFePO4 + xLi++ xe—= LiFePO4，故B正确； C．由分析可知，将雾霾中的一氧化氮、二氧化硫转化为硫酸铵时，与负极M电极相接的b电极为阴极，与正极N电极相接的a电极为阳极，故C正确； D．由分析可知，电解的总反应方程式为5SO2+NO+8H2O (NH4)2SO4+ 4H2SO4，实际工作过程中需要在C处补充适量氨水将生成的硫酸转化为硫酸铵，故D错误； 故选D。 7．C 解析：A．放电时，A极上通入的氧气会被还原，所以为正极，电解质为KOH溶液，所以电极反应为2H2O+O2+4e-=4OH-，A错误； B．电子不能在电解质溶液中移动，B错误； C．放电时B电极上Zn被还原，则充电时B电极为阴极，ZnO被还原，电极反应为ZnO+H2O+2e-=Zn+2OH-，C正确； D．放电过程中的总反应为2Zn+O2=2ZnO，溶液体积不变，KOH的物质的量不变，电解质溶液的pH不变，D错误； 综上所述答案为C。 8．A 解析：A．酸性溶液的试管中滴加足量乙醇，若溶液褪色说明被还原为无色离子，则乙醇表现还原性，否则则无还原性，故A正确； B．焰色试验只能确定金属元素是否存在，不能确定具体物质，故B错误； C．所用硝酸银溶液过量，滴入的碘化钾直接与硝酸银反应生成AgI沉淀，不能说明是AgCl转化为AgI，因此不能验证Ksp大小，故C错误； D．锌比铁活泼，形成原电池时Zn作负极，Fe作正极，铁钉不被腐蚀，故D错误； 故选：A。 9．C 解析：A．港珠澳大桥水下钢柱镶锌块，锌和铁构成了电池的两极，锌比铁活泼，做负极，失去电子被氧化，钢柱被保护，该方法是应用牺牲阳极的阴极保护法防腐蚀，故A正确； B．粗铜精炼时，与电源正极相连的是粗铜，做阳极，粗铜上的铜、铁、锌等失去电子变为离子进入电解质溶液中；与电源负极相连的是纯铜，溶液中的铜离子得到电子变为铜，电极反应式为： Cu2++2e-=Cu，故B正确； C．用铁棒作阳极、碳棒作阴极电解饱和氯化钠溶液，在阳极是铁失去电子生成Fe2+，不是Cl-失去电子生成氯气，故C错误； D．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀，即空气中氧气得到电子，在比较明显的酸性溶液在发生析氢腐蚀，即水膜中的H+得到电子生成氢气，故D正确； 故选C。 10．B 解析：A．等物质的量浓度的NH4HSO4溶液和NaOH溶液等体积混合，则反应为氢离子和氢氧根离子生成水分子：H++OH-=H2O，与所给事实相符，故A不符合题意； B．用铁作电极电解饱和食盐水，阳极铁会发生氧化反应生成亚铁离子，与所给事实不相符，故B符合题意； C．Na2S2O3溶液中通入足量氯气发生氧化还原反应生成硫酸根离子和氯离子，+4Cl2+5H2O=2+8C1-+10H+，故与所给事实相符，C不符合题意； D．碳酸钠溶液处理锅炉水垢可以将硫酸钙沉淀转化更难溶的碳酸钙：CaSO4(s)+(aq)⇌CaCO3(s)+(aq)，与所给事实相符，故D不符合题意； 故选B。 11．B 解析：A．由电池反应知铝元素化合价升高，发生氧化反应，故作电池负极，A错误； B．由题意信息知海水为该电池电解液，B正确； C．由电池反应知氧元素化合价降低，发生还原反应，故氧气得电子，C错误； D．原电池工作原理是将化学能转化为电能，D错误； 故选B。 12．B 【分析】该结构是酶—光电化学电池，由电子移动的方向可知ITO电极为正极，Mo：BiVO4电极为负极，FMN(H2)在正极转化为FMN，H2O在负极失去电子生成H2O2和H+，以此解答。 解析：A．该电池是光电化学电池，工作过程中实现了光能转化为化学能，故A正确； B．原电池结构中，阳离子向正极移动，则氢离子从Mo：BiVO4电极向ITO电极移动，故B错误； C．由分析可知，BiVO4电极为负极，H2O在负极失去电子生成H2O2和H+，电极方程式为：2H2O-2e-=H2O2+2H+，故C正确； D．由图可知，正极和H2反应生成 ，负极得到和H2O2反应生成 ，而生成1molH2和1mol H2O2转移的电子数相等，则消耗lmol同时生成1mol，故D正确； 故选B。 二、非选择题 13． CH4+2O22H2O+CO2 4 Fe－2e－＝Fe2＋ O2+4e－+2H2O＝4OH－ 解析：(1)甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：CH4+2O22H2O+CO2，标准状况下，11.2L甲烷是0.5mol，完全燃烧时消耗1mol氧气，转移电子的物质的量为1mol×4＝4mol。 (2)铁是活泼的金属，在自来水中腐蚀时铁是负极，则负极的电极反应为Fe－2e－＝Fe2＋，在自来水中铁发生的是吸氧腐蚀，则正极的电极反应式为O2+4e－+2H2O＝4OH－。 14． Fe+2H+=Fe2++H2↑ 负 Fe-2e-=Fe2+ 还原 增大 Zn 正/Fe 不变 ②＞①＞③ Cu/C Fe FeCl3 Fe-2e-=Fe2+ 解析：(1)①中铁与氢离子反应，离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑。 (2)铁比锡活泼，②所示原电池中，Fe电极为电池的负极，铁失去电子被氧化，发生的电极方程式为：Fe-2e-=Fe2+，Sn极为正极，氢离子在正极得电子发生还原反应，随着反应的进行，Sn极附近氢离子浓度下降，溶液的pH逐渐增大。 (3)锌比铁活泼，③中锌作负极，锌失去电子被氧化，则被腐蚀的金属是锌，原电池中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，则电解质溶液中的H+向正极移动，硫酸根离子不参与反应，随着反应的进行，溶液中SO的浓度不变。 (4)比较①、②、③中铁的腐蚀，①中铁发生化学腐蚀、②中铁发生析氢腐蚀、电化学腐蚀速度快，③中铁为正极，没有被腐蚀而是被保护，则铁的腐蚀速率由快到慢的顺序是。 II．要把Fe+2Fe3+=3Fe2+设计为一个原电池，则铁失去电子被氧化，故铁作负极，铁离子得到电子被还原，则正极反应为铁离子的还原反应，故电解质溶液为含铁离子的盐，例如氯化铁溶液，正极选择比铁不活泼的导体，则： (1)正极为Cu/C，负极为Fe，电解质溶液：FeCl3。 (2)负极反应式：Fe-2e-=Fe2+。 15． 负极 Pb-2e- + SO=PbSO4 阳 有红色固体覆盖 减小 解析：(1)由电池总反应可知，放电时，铅单质失电子生成硫酸铅，Pb作负极，电极反应为：Pb-2e- + SO=PbSO4，故答案为：负极；Pb-2e- + SO=PbSO4； (2)电解池中与电源正极所连电极作阳极，与电源负极所连电极作阴极，由装置图可知，石墨与电源正极相连作阳极，铁作阴极，电解硫酸铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜单质，因此在铁电极表面会有红色固体覆盖，电解的总反应为：，溶液中氢离子浓度增大，pH值减小，故答案为：阳；有红色固体覆盖；减小； 16． 正 LiH + e－ = Li +H－ 4OH－ − 4e－ = O2↑+ 2H2O 阳极室中的H+穿过阳离子交换膜与阴极室中穿过阴离子交换膜的A－离子在浓缩室结合生成HA 6.72 【分析】⑴放电时电池反应为 2Li＋MgH2 = Mg＋2LiH。Li化合价升高失去电子，放电时，作负极，MgH2作正极； ⑵①阳极上阴离子得到电子，即水中的氢氧根得到电子；②阳极室中的H+穿过阳离子交换膜与阴极室中穿过阴离子交换膜的A－离子在浓缩室结合生成HA；③计算乳酸增加的质量，再计算乳酸的物质的量，根据2HA —2A－—H2关系得到阴极上产生的H2的物质的量及体积。 解析：⑴全固态锂离子电池的结构如图所示，放电时电池反应为 2Li＋MgH2 = Mg＋2LiH。Li化合价升高失去电子，放电时，作负极，MgH2作正极，因此放电时，X极作正极，充电时，Y极为阴极，其电极反应式为LiH + e－ = Li +H－，故答案为：正；LiH + e－ = Li +H－； ⑵①阳极上阴离子得到电子，即水中的氢氧根得到电子，其电极反应式为4OH－ − 4e－ = O2↑+ 2H2O，故答案为：4OH－ − 4e－ = O2↑+ 2H2O； ②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：阳极室中的H+穿过阳离子交换膜与阴极室中穿过阴离子交换膜的A－离子在浓缩室结合生成HA，故答案为：阳极室中的H+穿过阳离子交换膜与阴极室中穿过阴离子交换膜的A－离子在浓缩室结合生成HA； ③400 mL 10 g∙L −1 乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为 145 g∙L −1 (溶液体积变化忽略不计)，则增加的乳酸的质量为(145 g∙L −1−10 g∙L −1)×0.4L=54g，增加的乳酸的物质的量为，根据2HA —2A－—H2关系得到阴极上产生的 H2的物质的量为，在标准状况下的体积约为0.3mol×22.4 L∙mol −1 = 6.72L，故答案为：6.72。 17． CuSO4 H2SO4 SO3 2Cu＋O22CuO，CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 【分析】根据框图：A的溶液→单质B＋单质C＋D的反应条件电解可知，A可能是NaCl或CuSO4型的盐溶液，又由框图单质B＋E→F中的反应条件催化剂可知，F只能是SO3，因此B是O2，E是SO2，D是H2SO4。最后由D(浓H2SO4)＋单质C可生成SO2，推知A是CuSO4。 解析：根据框图：A的溶液→单质B＋单质C＋D的反应条件电解可知，A可能是NaCl或CuSO4型的盐溶液，又由框图单质B＋E→F中的反应条件催化剂可知，F只能是SO3，因此B是O2，E是SO2，D是H2SO4。最后由D(浓H2SO4)＋单质C可生成SO2，推知A是CuSO4。 (1)由上述分析可以知道，A为CuSO4 ，D为H2SO4，F为SO3， 因此，本题正确答案是CuSO4；H2SO4；SO3； (2)Cu和稀硫酸不反应，Cu和O2加热反应生成CuO，CuO和稀硫酸反应生成CuSO4，发生反应的化学方程式为2Cu＋O22CuO，CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O， 因此，本题正确答案是：2Cu＋O22CuO，CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O； (3)硫酸铜溶液电解时，阳极发生氧化反应，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑， 因此，本题正确答案是：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。 18．(1)阴极 (2) (3)Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O (4)2Fe3++3ClO-+10OH-=2+3Cl-+5H2O (5) 高铁酸钠（Na2FeO4）具有强氧化性 高铁酸钠被还原为三价铁离子，三价铁离子水解生成氢氧化铁胶体能吸附水中的悬浮物和杂质形成沉淀,使水澄清 解析：常温下，B是无色液体，所以B是水；D、E均是气体，电解A的水溶液生成两种气体，所以阴阳极上均匀气体析出，且C、D反应又生成A和B，所以阳极上应有氯气生成，阴极上有氢气生成，C是碱性物质；F的水溶液可作为杀菌消毒剂，所以F是次氯酸钠，A是氯化钠，C是氢氧化钠，E是氢气；氢气和氯气反应生成氯化氢气体，所以G是氯化氢；盐酸和H反应生成I和水，所以H是铁的氧化物；次氯酸钠有强氧化性，次氯酸钠能氧化还原剂，所以I是氯化铁，H中铁元素的质量分数为70％、H是氧化铁；化合物J为Na2FeO4； (1)根据阴阳极上析出的物质判断生成氢氧化钠所在的电极； (2)F是次氯酸钠，写出次氯酸根离子的电子式； (3)氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水； (4)亚铁离子和次氯酸根离子在碱性条件下反应生成高铁酸盐、氯离子和水； (5)根据高铁酸钠的性质分析解答。 （1）电解氯化钠溶液时，阳极上析出氯气，阴极上析出氢气，所以在阴极附近有大量氢氧根离子，故得到化合物氢氧化钠的电极名称是阴极； 故答案为：阴极。 （2）F是次氯酸钠，次氯酸钠的阴离子是次氯酸根离子，电子式为：； 故答案为：。 （3）氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应方程式为：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O； 故答案为：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。 （4）铁离子和次氯酸根离子在碱性条件下反应生成高铁酸盐、氯离子和水，反应的离子方程式为：2Fe3++3ClO-+10OH-=2+3Cl-+5H2O； 故答案为： 2Fe3++3ClO-+10OH-=2+3Cl-+5H2O。 （5）高铁酸钠（Na2FeO4）具有强氧化性，所以能杀菌消毒；高铁酸钠被还原为三价铁离子，三价铁离子水解生成氢氧化铁胶体能吸附水中的悬浮物和杂质形成沉淀，使水澄清； 故答案为：高铁酸钠（Na2FeO4）具有强氧化性；高铁酸钠被还原为三价铁离子，三价铁离子水解生成氢氧化铁胶体能吸附水中的悬浮物和杂质形成沉淀，使水澄清。 19．(1) 负 CH4+ 10OH--8e-= + 7H2O CH4+2O2+2OH-=+3H2O (2) SO2 H2S+OH-=HS-+H2O SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl 【分析】根据得失电子判断燃料电极的正负极，失电子的物质在负极发生反应；根据得失电子及产物的性质写出电极反应式；根据反应条件、燃料燃烧及产物的性质写出电池反应式； 根据题意先判断Y为硫，再根据B的状态判断Z为氧气及B为二氧化硫，根据和Y能反应的物质判断X，由X、Y判断A；根据题意向苛性钠溶液中通入过量的A，生成酸式盐，结合离子方程式的书写规则书写；根据两种气体的氧化性和还原性判断产物，从而写出反应方程式． 解析：（1）①原电池的负极，燃料失电子发生氧化反应，通甲烷的铂丝为原电池的负极；甲烷燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳是酸性氧化物能和氢氧化钾反应生成碳酸钾和水，该电极上的电极反应式为：CH4+10OH－-8e－= +7H2O； ②甲烷失电子发生氧化反应，氧气得电子发生还原反应，二氧化碳与氢氧根离子生成碳酸根离子，该反应的电池反应式为：CH4+2O2+2OH－=+3H2O； （2）①Y是短周期非金属元素的单质且常温下为固体，和Z反应生成气体，Y只能是S；硫和非金属单质反应且生成的物质是气体，非金属单质为氢气、氧气，A在空气中充分燃烧可生成B，A硫和氢气反应的产物，B是硫和氧气反应的产物，确定X是氢气，Z是氧气，A是硫化氢，B是二氧化硫． 故B的化学式为：SO2； ②H2S是二元弱酸，能和氢氧化钠反应生成硫化钠和水，当硫化氢过量时硫化钠和硫化氢反应生成硫氢化钠。向苛性钠溶液中通入过量的A所发生反应的离子方程式为：H2S+OH－=HS－+H2O； ③氯气有强氧化性，二氧化硫既有氧化性又有还原性，当遇到强氧化剂时，二氧化硫作还原剂被氧化，所以二氧化硫和氯气的水溶液反应生成盐酸和硫酸．反应的化学方程式为：SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl。 20． 使Zn充分反应 偏低 冲洗铁片上的酸液体 避免铁被腐蚀 除去水分 偏低 铁片氧化 7.348×10－4 7.239×10－4 7.415×10－4 7.334×10－4 【分析】测定镀锌铁皮锌镀层厚度，可以根据公式h＝，而V＝，则h＝；反应时小心地将铁片翻动，是为了使Zn与盐酸充分反应；当反应速率显著减小时，说明Zn与盐酸反应完成，此时立即取出铁片并冲洗铁片上的酸液体；用小火烘干，该操作可以除去上一步冲洗留下的水，可以避免误差；最后测量数据，即可计算，得到镀锌铁皮锌镀层厚度，据此作答。 解析：(3)反应时小心地将铁片翻动，是为了使Zn与盐酸充分反应；没有翻动铁片，下层反应不到，根据公式：h＝可以知道，会使测得的锌镀层厚度偏低；在盐酸中，Zn与Fe构成原电池，因为Zn的活泼性比Fe的强，Zn失去电子被氧化，随着Zn的消耗，原电池作用减弱，反应速率减慢，当反应速率显著减小时，说明Zn与盐酸反应完成，此时立即取出铁片并冲洗铁片上的酸液体，避免铁被腐蚀，故答案为：使Zn充分反应；偏低；冲洗铁片上的酸液体；避免铁被腐蚀； (4)将铁片放在石棉网上，用小火烘干，该操作可以除去上一步冲洗留下的水；若不烘干，因为水的存在，根据公式：h＝可以知道，会使计算得到的锌镀层厚度结果将偏低；铁金属在加热下易氧化，若改用酒精灯持续加强热，则会造成铁片氧化，故答案为：除去水分；偏低；铁片氧化； (5)根据公式：h＝可以知道，镀锌铁皮A的厚度hA==；镀锌铁皮B的厚度hB==；镀锌铁皮C的厚度hC==；则镀锌铁皮平均厚度=，故答案为：7.348×10－4；7.239×10－4；7.415×10－4；7.334×10－4。 21． N元素和O元素处于同一周期，电子层数相同，最外层电子数N＜O，原子半径N＞O，得电子能力N＜O，表现为非金属性N＜O，所以在NO中N元素为正价 KSCN溶液，溶液变红 Fe2+可能被空气中的O2氧化 1mol/LNaNO2溶液(pH=8) 右侧烧杯中有微小气泡产生，遇空气变红棕色 Fe2++NO+2H+=Fe3++NO↑+H2O FeSO4+NO⇌Fe(NO)SO4(棕色)△H<0一是加热平衡逆向移动，二是温度升高NO溶解度降低，溶液中NO浓度减小，平衡逆向移动；Fe(NO)SO4分解溶液颜色变浅 造成人体缺氧 解析：(1) N元素和O元素处于同一周期，N的原子结构示意图为，O的原子结构示意图为，N、O电子层数相同，最外层电子数N＜O，原子半径N＞O，得电子能力N＜O，表现为非金属性N＜O，所以在NO中N元素为正价；故答案为：N元素和O元素处于同一周期，电子层数相同，最外层电子数N＜O，原子半径N＞O，得电子能力N＜O，表现为非金属性N＜O，所以在NO中N元素为正价。 (2)检验Fe3+选用的试剂是KSCN溶液；实验操作为：在冷却后的溶液中滴加KSCN溶液，若溶液变红，说明有Fe3+生成；故答案为：KSCN溶液，溶液变红。 (3)乙同学认为甲同学的实验方案不严谨，其理由是：Fe2+具有较强的还原性，Fe2+可能被空气中的O2氧化成Fe3+。为进一步证明Fe2+可以还原NO，设计了原电池装置； ①根据装置图，结合甲同学所用试剂，原电池左侧烧杯中盛有1mol/LFeSO4溶液(pH=3)，则右侧烧杯中应盛放1mol/LNaNO2溶液(pH=8)，即试剂A为1mol/LNaNO2溶液(pH=8)； ②结合甲同学的实验现象和题给资料，左侧烧杯中石墨电极上Fe2+失去电子、发生氧化反应生成Fe3+，右侧烧杯中石墨电极上NO得到电子、发生还原反应生成NO，而NO遇空气中氧气会变成红棕色的NO2，故实验证据是：右侧烧杯中有微小气泡产生，遇空气变红棕色。 故答案为：Fe2+可能被空气中的O2氧化；1mol/LNaNO2溶液(pH=8)；右侧烧杯中有微小气泡产生，遇空气变红棕色。 (4)根据实验现象知，NaNO2溶液与FeSO4溶液反应时NaNO2被还原成NO，1mol NO得到1mol电子生成1molNO，Fe2+被氧化成Fe3+，1molFe2+失去1mol电子生成1molFe3+，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒，反应的离子方程式为Fe2++NO+2H+=Fe3++NO↑+H2O；故答案为：Fe2++NO+2H+=Fe3++NO↑+H2O。 (5)根据题给资料，棕色溶液中存在可逆反应：FeSO4+NO⇌Fe(NO)SO4(棕色)△H<0，该反应的正反应是放热反应，加热时温度升高，平衡逆向移动，Fe(NO)SO4分解，溶液颜色变浅；另外温度升高NO溶解度降低，溶液中NO浓度减小，平衡逆向移动，Fe(NO)SO4分解，溶液颜色变浅；故答案为：FeSO4+NO⇌Fe(NO)SO4(棕色)△H<0一是加热平衡逆向移动，二是温度升高NO溶解度降低，溶液中NO浓度减小，平衡逆向移动；Fe(NO)SO4分解溶液颜色变浅。 (6)根据题意“亚硝酸盐能够被人体内含Fe2+等的还原性酶还原为NO，NO与血红素铁具有很高的亲合力，以取代O2的位置”，故亚硝酸盐作为药物使用时，必须严格控制剂量，若服用过量，可能会产生的影响是：产生大量的NO与血红素铁结合，从而造成人体缺氧；故答案为：造成人体缺氧。 22．(1) 大 大 (2) 稀盐酸和碳酸钙(大理石、石灰石) 16H++10Cl-+2MnO=5Cl2↑+2Mn2++8H2O 碱 偏小 % 解析：因为PCl3遇O2会生成POCl3(三氯氧磷)，POCl3、PCl3遇水会强烈水解，由图可知A是利用启普发生器制取CO2的装置，目的排除装置中的空气，所以A中的药品是稀盐酸和碳酸钙(大理石、石灰石)。由图可知G中是利用高锰酸钾和浓盐酸制取氯气的装置，其反应的离子方程式16H++10Cl-+2MnO=5Cl2↑+2Mn2++8H2O。B、E是干燥装置，C是制取PCl3装置，根据性质解答本题。 （1）Li与D2O反应生成D2，LiH与D2O反应生成HD，故 越大，则越大；因为反应②是可逆反应且放热，升温放热反应逆向进行，故n(LiH)减小，n(Li)增大，即变大，也变大；故为：大；大； （2）①由图可知A是利用启普发生器制取CO2的装置，所以A中的药品是稀盐酸和碳酸钙(大理石、石灰石)，故为：稀盐酸和碳酸钙(大理石、石灰石)； ②由图可知G中是利用高锰酸钾和浓盐酸制取氯气的装置，其反应的离子方程式16H++10Cl-+2MnO=5Cl2↑+2Mn2++8H2O，故为：16H++10Cl-+2MnO=5Cl2↑+2Mn2++8H2O； ③因为H3PO3是一种二元弱酸，Na2HPO3属于强碱弱酸盐，所以Na2HPO3溶液显碱性，故故为：碱； ④因为PCl3水解生成亚磷酸(H3PO3)和HCl，H3PO3是一种二元弱酸。取10.00mLPCl3水解溶液于锥形瓶中，先用稀硝酸酸化，再加入V1mLc1mol·L-1AgNO3溶液(过量)，使Cl-完全转化为AgCl沉淀即Cl-Ag+AgCl。以硫酸铁溶液为指示剂，用c2mol·L-1KSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液(AgSCN难溶于水)，达到滴定终点时，共用去V2mLKSCN溶液。则n(Cl-)= V1mL10c1mol·L-1-V2mL10 c2mol·L-1，n(PCl3)= ( V1mL10c1mol·L-1-V2mL c2mol·L-110)，产品中PCl3的质量分数表达式为== %。实验过程中需要加入少量硝基苯，振荡，使沉淀表面被有机物覆盖，防止AgSCN中的SCN-离子被Fe3+络合，所以沉淀不用硝基苯覆盖，消耗V2mL的体积增大，导致产品的质量减小；故为：减小；%。 学科网（北京）股份有限公司 $$