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．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 2．某医用超声清洗器带有臭氧消毒功能。其臭氧电解发生器的原理如图所示。下列叙述不正确的是 A．阳极可能的副产物有O2 B．阴极电极反应是： O2 + 4e- +4HR = 2H2O + 4R- C．装置所用的离子交换膜是阳离子交换膜 D．容器内壁可用不锈钢、陶瓷、橡胶等材料 3．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 4．下列生活中的现象，与盐的水解无关的是 A．古代用草木灰的水溶液来洗涤衣物 B．与两种溶液可作泡沫灭火器 C．铁在潮湿环境中生锈 D．氯化铵溶液可做金属焊接中的除锈剂 5．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 6．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 7．据最近报道，中国生产的首艘国产航母已经下水。为保护航母、延长服役寿命可采用两种电化学方法。方法1：舰体镶嵌一些金属块；方法2：航母舰体与电源相连。下列有关说法正确的是 A．方法1叫外加电流的保护法 B．方法2叫牺牲阳极的保护法 C．方法1中金属块可能是锌、锡和铜 D．方法2中舰体连接电源的负极 8．下列操作规范且能达到实验目的的是 A．利用装置甲可证明非金属性强弱：Cl>C>Si B．利用装置乙电解精炼铝 C．研究催化剂对过氧化氢分解速率的影响 D．利用装置丁制备Fe(OH)2并能较长时间观察到白色 9．关于方程式中正确的是 A．表示丙烷燃烧热的热化学方程式：C3H8(g)+ 5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g) ΔH= -2219.9 kJ/mol B．HI分解的基元反应： 2HI=H2+I2 C．碳酸的第二步电离： HCOH++CO D．铅酸蓄电池负极反应式： Pb-2e-=Pb2+ 10．下列用惰性电极电解不同物质的电极反应式中，错误的是 A．电解饱和食盐水 阴极： B．电解溶液 阴极： C．电解熔融 阳极： D．电解溶液 阳极： 11．下列离子方程式书写不正确的是 A．钢铁发生吸氧腐蚀的总反应：2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2 B．用铁作阳极电解饱和食盐水：2Cl—+ 2H2O 2OH— + Cl2↑ + H2↑ C．向多元弱酸H3PO4中加入过量烧碱：H3PO4 + 3OH— = PO+ 3H2O D．向ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可得到CuS沉淀：Cu2+(aq) + ZnS(s) CuS(s) + Zn2+(aq) 12．下列实验操作和现象均正确并能得出相应结论的是。 选项 操作和现象 结论 A 常温下，将晶体和晶体在小烧杯中混合，烧杯壁变凉 该反应是放热的反应 B 快速压缩装有和气体的针筒，气体颜色变深 增大压强，平衡向生成的方向进行 C 常温下，分别测等浓度的醋酸和氨水的pH，二者的pH分别为2和12 常温下，和的电离常数相等 D 锌与稀硫酸反应，滴入少量溶液，反应速率加快 可起催化作用 A．A B．B C．C D．D 二、非选择题 13．回答下列问题： (1)如图所示电解装置可使铝表面氧化膜增厚。则阳极的电极反应式为_______。 (2)一种用铅蓄电池进行电絮凝净水装置如图所示： ①装置Ⅰ中电极的电极材料是_______(填化学式)，工作时向_______(填“X”或“Y”)电极移动；Y电极的电极反应式为_______。 ②装置Ⅱ中电极的电极反应式为_______。 14．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__。 15．如图是以铅蓄电池为电源，模拟氯碱工业电解饱和食盐水的装置图(C、D均为石墨电极)。 已知：铅蓄电池在放电时发生下列电极反应： 负极：Pb＋SO42--2e-=PbSO4正极：PbO2＋4H＋＋SO42-＋2e-=PbSO4＋2H2O （1）请写出电解饱和食盐水的化学方程式__。 （2）若在电解池中C极一侧滴酚酞试液，电解一段时间后未呈红色，说明铅蓄电池的A极为__极。 （3）用铅蓄电池电解1L饱和食盐水时 ①若收集到11.2L(标准状况下)氯气，则至少转移电子__mol。 ②若铅蓄电池消耗H2SO42mol，则可收集到H2的体积(标准状况下)为___L。 16．某小组采用电化学方法处理废气或废水中的污染物。 (一)电解法处理废气中的氨(NH3)，装置如图所示。 (1)一段时间后，溶液中Fe3+、Fe2+的总物质的量___(填“增大”“减小”或“基本不变”)。 (2)阳极的电极反应式为____。 (3)若要处理8.96LNH3(标准状况)，理论上消耗O2___mol。 (二)采用纳米铁粉、炭粉的混合物可处理废水中的NO，原理如图1所示。 (4)纳米铁粉中掺杂炭粉的原因是____。正极的电极反应式为____。 (5)实验表明酸性废水中NO的浓度与溶液pH的关系如图2所示。pH<a时，pH越低，NO处理率越低的主要原因可能是____。 17．物质中的化学能在一定条件下可转化为电能。 (1)将锌片、铜片按照图装置所示连接，该装置叫做_______。 (2)锌片作：_______极，实验现象是：_______。铜片作：_______极，电极反应式：_______。总反应式：_______。 (3)下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是_______(填序号)。 ① ② ③ 18．根据所学的知识回答下列问题 (1)将反应拆写为两个“半反应式”：氧化反应式：_______；还原反应式：_______。 (2)某化学反应的反应物和产物如下：。 ①该反应的氧化剂是_______。 ②该反应的氧化产物是_______。 ③配平该反应的化学方程式_______。 ④反应过程中转移300个e，生成_______个。 (3)某化学兴趣小组的同学设计了如图所示的装置，完成下列问题： ①反应过程中，_______棒质量减少。 ②正极的电极反应为_______。 ③盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供和，使两烧杯溶液中保持电中性。反应过程中将进入_______(填“甲”或“乙”)烧杯。 19．常见的五种盐A、B、C、D、E，它们的阳离子可能是、NH4+、Cu2+、Ba2+、Al3+、Ag+、Fe3+，阴离子可能是Cl-、NO3-、SO42-、CO32-。已知： ①五种盐均溶于水，水溶液均为无色； ②D的焰色反应呈黄色；③A的溶液呈中性，B、C、E的溶液呈酸性，D的溶液呈碱性； ④若在这五种盐溶液中分别加入Ba(NO3)2溶液，只有A、C的溶液不产生沉淀； ⑤若在这五种盐溶液中分别加入氨水，E和C溶液中生成沉淀，继续加氨水，C中沉淀消失； ⑥把A的溶液分别加入到B、C、E的溶液中，均能生成不溶于稀硝酸的沉淀． (1)五种盐中所含阴离子相同的两种盐的化学式是______。 (2)D溶液显碱性的原因是______(用离子方程式表示)。 (3)A和C的溶液反应的离子方程式是______，E和氨水反应的离子方程式是______。 (4)若要检验B中所含的阳离子，正确的实验方法是______。 (5)以石墨作电极，电解足量C的溶液，阳极的电极反应式为______，当转移0.2mol电子时，共产生气体______L(标准状况)。 20．四种常见的短周期非金属元素在周期表中的相对位置如下所示，其中乙元素原子核外最外层电子数是其电子层数的3倍。 甲 乙 丙 丁 请用化学用语回答： (1)丙在元素周期表中的位置是________________。 (2)丁单质的电子式是____________________。 (3)乙的两种常见单质分别是______ 、_______。 (4)甲、乙、丙、丁的气态氢化物水溶液显酸性的是________、___________。 (5)氢元素和乙组成的化合物中，既含有极性共价键又含有非极性共价键的是____________ （填化学式)。此化合物可将碱性工业废水中的CN－氧化为碳酸盐和氨，相应的离子方程式为______________。 (6)电解丙的饱和钠盐溶液的离子方程式为______________________。 (7)若甲的元素符号为X。已知：①X2（g)＋2O2（g)===X2O4（l) ΔH＝－19.5 kJ·mol－1； ②X2H4（l)＋O2（g)===X2（g)＋2H2O（g)ΔH＝－534.2 kJ·mol－1。 则液态X2H4和液态X2O4反应生成气态X2和气态H2O的热化学方程式为__________________________。 21．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：_______。 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)。 【参考答案】 一、选择题 1．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。 2．D 【分析】由图可知，左侧连接电源的正极，则为电解池阳极，右侧固体酸电极为阴极； 解析：A．阳极上水失去电子发生氧化反应生成臭氧，反应是3H2O-6e-=O3+6H+，副反应是2H2O-4e-=O2+4H+，A正确； B．阴极上氧气得到电子发生还原反应生成水，反应为，B正确； C．阳极生成氢离子、阴极消耗氢离子，离子交换膜应该是阳离子交换膜，由氢离子导电，C正确； D．容器内壁不能用不锈钢、橡胶，因为不锈钢会与固体酸反应，橡胶易与O3反应，D错误； 故选D。 3．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。 4．C 解析：A．草木灰的主要成分是碳酸钾，碳酸钾水解使溶液显碱性，油污在碱性条件下易被除去，与盐类水解有关，A不符合题意； B．用碳酸氢钠与硫酸铝两种溶液可作泡沫灭火剂，两者发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳气体，与盐类水解有关，B不符合题意； C．铁在潮湿的环境下生锈是原电池原理，和盐类的水解无关，C符合题意； D．氯化铵水解使溶液呈酸性，可与金属氧化物反应以除锈，与盐类的水解有关，D不符合题意； 故选C。 5．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。 6．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。 7．D 解析：A．舰体上镶嵌活泼性比铁强的金属，形成原电池，比铁活泼的金属作负极，该方法为牺牲阳极保护法，A错误； B．舰体与直流电源的负极相连，该法为外加电流保护法，B错误； C．舰体上镶嵌活泼性比铁强的金属，形成原电池，比铁活泼的金属作负极，该方法为牺牲阳极保护法，C错误； D．舰体与直流电源的负极相连，该法为外加电流保护法，D正确； 选D。 8．C 解析：A．最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，元素的非金属性越强，利用装置图一不可证明非金属性强弱：Cl＞C＞Si，应将盐酸换成高氯酸，A不符合题意； B．由于在溶液中，H+先于Al3+得电子，故电解含Al3+溶液不能得到Al，B不符合题意； C．研究催化剂对反应速率的影响，加入的溶液的体积相同，金属离子和过氧化氢的浓度也相同，符合控制变量法的原则，可达到实验目的，C符合题意； D．酒精易溶于水，不能起液封作用，D不符合题意； 故答案选C。 9．C 解析：A．燃烧热是在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；该反应中生成水为气体不是液态，A错误； B．碘化氢的分解需要通过起码2步完成，2HI=H2+I2为总反应不是基元反应，B错误； C．碳酸为弱酸，第二步电离为： HCOH++CO，C正确； D．铅酸蓄电池负极反应为铅失去电子生成硫酸铅： Pb+SO-2e-=PbSO4，D错误； 故选C。 10．A 解析：A．电解饱和食盐水阴极水电离出的氢离子放电，即，A错误； B．电解溶液阴极铜离子得电子生成铜单质，电极反应正确，B正确； C．电解熔融阳极氯离子放电生成氯气，电极反应正确，C正确； D．电解溶液阳极氢氧化钠电离的氢氧根放电生成氧气，电极反应正确，D正确； 故选A。 11．B 解析：A．钢铁发生吸氧腐蚀，铁与空气中的氧气和水反应生成氢氧化亚铁，A正确； B．铁作阳极，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，阴极电极反应式为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，B错误； C．向多元弱酸H3PO4中加入过量烧碱，生成磷酸钠和水，C正确； D．向ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可得到CuS沉淀和硫酸锌，D正确； 答案选B。 12．C 解析：A．烧杯壁变凉，温度降低则反应为吸热反应，A错误； B．快速压缩装有和气体的针筒，体积减小，各物质的浓度均变大，则气体颜色变深，不能说明平衡向生成的方向进行，B错误； C．常温下，分别测等浓度的醋酸和氨水的pH，二者的pH分别为2和12，则水的电离受到抑制程度相同，两者的电离程度相同，常温下，和的电离常数相等，C正确； D．锌与稀硫酸反应，滴入少量溶液，反应速率加快，是因为铜离子和锌生成铜单质，铜锌形成原电池加快反应速率，D错误； 故选C。 二、非选择题 13．(1) (2) X 、 解析：（1）根据题中信息电解装置可使铝表面氧化膜增厚可知，阳极Al失电子生成Al2O3，电解质为H2SO4溶液，则阳极的电极反应式为； （2）根据题中信息用铅蓄电池进行电絮凝净水可知，装置Ⅰ为铅蓄电池，作为电源进行电絮凝净水，根据装置Ⅱ中Fe电极上H2OH2，可知装置Ⅱ中Fe电极得电子为阴极、Al电极为阳极，装置Ⅰ中X电极为负极、Y电极为正极，据此分析： ①装置Ⅰ中电极为正极，在铅蓄电池中PbO2为正极，故Y电极材料是PbO2，工作时向负极，即X电极；Y电极上PbO2得电子生成PbSO4，其电极反应式为； ②装置Ⅱ中电极为阴极，根据电解装置可知Al电极中水电离出的OH-失电子生成O2，Al失电子生成Al3+，Al3+结合OH-生成Al(OH)3，因此Al电极的电极反应为、。 14． 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。 15． 2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑ 正 1 22.4 【分析】(1)惰性电极电极饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氧化钠，原子守恒配平写出； (2)C极一侧滴酚酞试液不变红色，说明该极无OH－生成，C极是阳极； (3)①依据电解氯化钠生成氯气的电极反应计算转移电子物质的量； ②依据铅蓄电池和电解池中电子转移守恒计算。 解析：(1) 惰性电极电极饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氧化钠，化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，故答案为：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑； (2)C极一侧滴酚酞试液不变红色，说明该极无OH－生成，C极是阳极，阳极与电源正极相连，则A是正极，故答案为：正； (3)①电解氯化钠生成氯气的电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，收集到11.2L（标准状况下）氯气物质的量为0.5mol，转移电子物质的量为1mol，故答案为：1； ②蓄电池消耗H2SO4 2mol，依据电极反应PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，消耗2mol硫酸转移电子2mol，根据电子守恒，电解食盐水阴极电极反应2H++2e-=H2↑，转移电子也为2mol，则生成氢气1mol，标准状况体积为22.4L，故答案为：22.4。 16．(1)基本不变 (2)2NH3-6e-=N2+6H+ (3)0.3 (4) 形成了活泼性不同的两个电极，形成原电池，加快反应速率 NO+8e-+10H+=NH+3H2O (5)氢离子也可以和Fe反应，会反应消耗纳米铁粉，导致与NO发生反应的纳米Fe量减小，NO处理率降低 解析：（1）由图可知，该反应通过Fe3+和Fe2+的循环实现了废气中氨气的处理，则Fe3+、Fe2+的总量是基本不变的； （2）在阳极氨气中的氮原子失去电子生成氮气，电离反应为：2NH3-6e-=N2+6H+； （3）由图可知，氨气失去的电子最终是给了氧气，根据得失电子守恒可知，4NH3~3O2，8.96LNH3的物质的量=，则氧气的物质的量=0.3mol； （4）纳米铁粉中掺杂炭粉，形成了活泼性不同的两个电极，形成原电池，加快反应速率；由图可知，在正极是硝酸根离子得到电子生成了铵根离子，电极反应式为：NO+8e-+10H+=NH+3H2O； （5）pH较低时，氢离子也可以和Fe反应，会反应消耗纳米铁粉，导致与NO发生反应的纳米Fe量减小，NO处理率降低。 17．(1)原电池 (2) 负 不断溶解 正 2H++2e-=H2↑ Zn+2H+= Zn2++ H2↑ (3)②③ 解析：（1）将锌片、铜片按照图装置所示连接，电流表显示有电流通过，将化学能转化为电能，该装置叫做原电池； （2）反应中Zn不断溶解，失去电子变成Zn2+，是负极，铜片上H+得到电子生成H2，为正极，电极反应式为2H++2e-=H2 ，总反应式为Zn+2H+= Zn2++ H2； （3）自发进行的氧化还原反应，才能将化学能直接转化为电能，①不是氧化还原反应，②③都是氧化还原反应能实现化学能直接转化为电能，故为②③。 18．(1) (2) 、 30NA (3)锌 甲 解析：（1）部分二氧化氮中氮元素化合价升高发生氧化反应生成硝酸根离子，反应为；部分二氧化氮中氮元素化合价降低发生还原反应生成NO，反应为； （2）①反应中氮元素化合价降低发生还原反应，故该反应的氧化剂是。 ②该反应中铝元素化合价升高发生氧化反应生成氢氧化铝和偏铝酸钠，故氧化产物是、。 ③反应中氮元素化合价有+5变为0，铝元素化合价由0变为+3，根据电子守恒和质量守恒可知，反应为； ④由方程式可知，电子转移为，反应过程中转移300个e，生成30NA个。 （3）①锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应生成锌离子，为负极，反应过程中，锌棒质量减少。 ②正极的铜离子得到电子发生还原反应生成铜，电极反应为。 ③原电池中阴离子向负极运动，故反应过程中将进入甲烧杯。 19． (NH4)2SO4、Al2(SO4)3 CO32-+H2OHCO3-+OH- Ag++Cl-=AgCl↓ Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ 加NaOH加热，如能产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，证明有NH4+ 4OH--4e-=O2↑+2H2O 1.12 【分析】①五种盐均溶于水，水溶液均为无色，则没有Cu2+、Fe3+； ②D的焰色反应呈黄色，则D中有Na+； ③A的溶液呈中性，B、C、E的溶液呈酸性则含有NH4+、Al3+、Ag+，D的溶液呈碱性，则D中含有CO32-，根据阳离子可知D为Na2CO3； ④若在这五种盐的溶液中分别加入Ba(NO3)2溶液，只有A、C的溶液不产生沉淀，则A、C中没有SO42-； ⑤若在这五种盐的溶液中，分别加入氨水，E和C的溶液中生成沉淀，继续加氨水，C中沉淀消失，说明C中为Ag+，则E中有Al3+；所以C为AgNO3； ⑥把A溶液呈中性分别加入到B、C、E的溶液中，均能生成不溶于稀硝酸的沉淀，则A为BaCl2；由以上分析可知E中含有Al3+，B中含有NH4+，加BaCl2均能生成不溶于稀硝酸的沉淀，则B、E中含有SO42-；所以B、E为(NH4)2SO4、Al2(SO4)3，以此解答该题。 解析：根据上述分析可知A为BaCl2；B为(NH4)2SO4；C为AgNO3；D为Na2CO3；E为Al2(SO4)3。 (1)由以上分析可知所含阴离子相同的两种盐的化学式是(NH4)2SO4、Al2(SO4)3； (2)D的化学式为Na2CO3；Na2CO3是强碱弱酸盐，在溶液中CO32-发生水解作用，消耗水电离产生的H+，促进了水的电离，最终达到平衡时，溶液中c(OH-)>c(H+)，溶液显碱性，用离子方程式表示为：CO32-+H2OHCO3-+OH-； (3)A和C的溶液反应的离子方程式为Ag++Cl-=AgCl↓，Al2(SO4)3和氨水反应的离子方程式是Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+； (4)检验(NH4)2SO4中所含的阳离子NH4+的方法为：取少量(NH4)2SO4于试管中，滴加少量NaOH溶液，在试管口附近放一张湿润的红色石蕊试纸，加热，若试纸变蓝，说明B中阳离子为NH4+； (5)C中为AgNO3，电解时阳极上OH-失去电子，发生氧化反应，阳极的电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，当转移0.2mol电子时，可生成0.05mol氧气，其在标准状况下的体积V(O2)=0.05mol×22.4L/mol=1.12L。 20．(1)第三周期 ⅥA族 (2) (3) O2 O3 (4) H2S HCl (5) H2O2 H2O2＋CN－＋OH－===CO32-＋NH3 (6)2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ (7)2N2H4（l)＋N2O4（l)=3N2（g)＋4H2O（g)ΔH＝－1048.9 kJ·mol－1 【分析】根据四种元素在周期表中的位置及都是短周期元素，所以乙是第二周期元素，最外层电子数是6，则乙是O元素，则甲是N元素，丙是S元素，丁是Cl元素 解析：（1）丙在元素周期表中的位置是第三周期 ⅥA族；故为：第三周期 ⅥA族； （2）氯气的分子中Cl原子之间形成1对共用电子对，所以其电子式是； （3）O元素的单质有氧气和臭氧两种，故为：O2、O3； （4）甲、乙、丙、丁的气态氢化物水溶液显酸性的是S与Cl的氢化物，O的氢化物为水，N的氢化物为氨气，其水溶液为碱性，所以S、Cl的氢化物的化学式是H2S、HCl；故为：H2S；HCl； （5）H与O元素形成的既含有极性共价键又含有非极性共价键的化合物是H2O2，具有氧化性，碱性条件下可以氧化CN-为碳酸盐和氨，C元素的化合价升高，N元素的化合价未变化，离子方程式是H2O2＋CN－＋OH－===CO32-＋NH3；故为：H2O2；H2O2＋CN－＋OH－===CO32-＋NH3； （6）电解饱和食盐水生成氯气、氢气、氢氧化钠，离子方程式是2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－； （7）甲为N元素，根据盖斯定律，将已知热化学方程式中的氧气消去得到2②-①，则液态X2H4和液态X2O4反应生成气态X2和气态H2O的热化学方程式为2N2H4（l)＋N2O4（l)===3N2（g)＋4H2O（g) ΔH＝－1048.9 kJ·mol－1。 21． 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+。 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。 学科网（北京）股份有限公司 $$