精品解析：江苏省苏州中学2024-2025学年高二上学期第一次月考化学试题

江苏省苏州中学 2024-2025学年度第一学期质量评估 高二化学 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间75分钟。 所有答案均写在答题纸上。 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 O-16 Na-23 S-32 Cl-35.5 第Ⅰ卷 (选择题，共42分) 1. 化学是人类进步的阶梯，科技的发展离不开化学，下列说法正确的是 A. “神舟十七号”使用砷化镓太阳能电池，供电时化学能转化为电能 B. “国产大飞机—C919”使用的航空煤油由煤的液化得到 C. “奋斗者”号载人潜水器使用的锂离子电池是一次电池 D. “天宫二号”空间站使用了石墨烯存储器，石墨烯与金刚石互为同素异形体 2. 下列反应中，生成物总能量高于反应物总能量的是 A. 强酸强碱的中和反应 B. 酒精燃烧 C. Ba(OH)2·8H2O(s)与氯化铵(s)混合 D. SO2催化氧化制取SO3 3. 某原电池的总反应式为Cu+2Fe3+=Cu2+ + 2Fe2+，下列能实现该反应的原电池是 A B C D 电极材料 Fe、Zn Cu、Ag Cu、Zn Cu、C 电解质溶液 CuSO4 FeSO4 FeCl3 FeCl3 A. A B. B C. C D. D 4. 氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是 A. 一定温度下，反应2H2(g)+O2(g) =2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0 B. 氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e−=4OH− C. 常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023 D. 反应2H2(g)+O2(g) =2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：∆H=反应中形成新共价键的键能之和-反应中断裂旧共价键的键能之和 5. 碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A. 电池工作时，发生氧化反应 B. 电池工作时，通过隔膜向正极移动 C. 环境温度过低，不利于电池放电 D. 反应中每生成，转移电子数为 6. 金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图，下列说法正确的是 A. 图1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B. 图1、图2中钢闸门均为电子输入的一端 C. 图1、图2中钢闸门上均主要发生了反应： 2H++2e-=H2↑ D. 图1是外加电流法，图2是牺牲阳极法 7. 各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是 物质 A. B. C. D. 8. 下列依据热化学方程式得出的结论正确的是 A. 已知C(s)+O2(g)=CO2(g) H1；C(s)+O2(g)=CO(g) H，则H1<H2 B. 由C(s)+ +O2(g)=CO(g) H =-110.5kJ/mol，可知碳的燃烧热为110.5kJ/mol C. 若C(石墨，s)=C(金刚石，s) H>0，则金刚石比石墨稳定 D. 已知：S(s)+O2(g)=SO2(g) H1；S(g)+O2(g)= SO2(g) H2，则H1<H2 9. 一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度(以葡萄糖浓度计)下降至标准，电池停止工作。电池工作时，下列叙述不正确的是 A. 电池总反应为2C6H12O6+O2 =2C6H12O7 B. 两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a C. b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 D. 消耗18mg葡萄糖理论上a电极有0.4mmol电子流入 10. 酸碱中和反应是一个典型的放热反应，在测定中和热的实验中，下列叙述正确的是 A. 将50mL0.55mol/LNaOH溶液与50mL0.50mol/L盐酸改为50mL0.65mol/LNaOH溶液与50mL0.60mol/L盐酸，所得中和热的数值保持不变 B. 测定中和反应反应热的实验中，混合溶液的温度不再变化时，该温度为终止温度 C. 测了盐酸溶液温度的温度计未洗涤立马测定氢氧化钠溶液的温度，会使得△H偏小 D. 实验中可使用相同浓度的氨水替代氢氧化钠溶液 11. 利用电解原理制备的装置如图所示(M、N均为惰性电极)。下列说法正确的是 A. 极与电源负极相连 B. 常温下，电解后N极附近溶液减小 C. 膜a、膜c均为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜 D. 电解时可获得副产物、、 12. 2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家。钴酸锂(LiCoO2)电池的工作原理如图所示，电解质为只能传导 Li+的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池的反应式为：LixC6+Li1-xCoO22C6+LiCoO2。下列说法中正确的是 A. 充电时Li+由A极区域移向B极区域 B. 放电时，B为正极，电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe -=LiCoO2 C. 充电时，A为阴极，发生氧化反应C6+xLi++xe-=LixC6 D. 废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理"使锂进入石墨中而有利于回收 13. 科学家设计了一种以和为电极的可循环电池，电解质为等溶液，其工作原理如图所示，充电时，向电极方向移动，下列说法正确的是 A. 放电时电极上产生进入溶液 B. 放电时电极上的反应为 C. 充电时电极连接电源的正极 D. 当转化成时，溶液中减少 14. 一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是 A. 阳极反应： B. 阴极区溶液中浓度逐渐升高 C. 理论上每消耗，阳极室溶液减少 D. 理论上每消耗，阴极室物质最多增加 第Ⅱ卷(非选择题，共58分) 15. 铅蓄电池是最常见的二次电池，电压稳定，安全可靠，价格低廉，应用广泛。电池总反应为Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)。 （1）放电时，正极的电极反应式___________，电解质溶液中硫酸的浓度___________(填“增大”“减小”或“不变”)，当外电路通过0.5mole-时，理论上负极板的质量增加___________g；充电时，铅蓄电池的负极应与外接电源的___________(填“正极”或“负极”)相连。 （2）用该蓄电池作电源，进行粗铜(含Fe、Ni、Ag、Au等杂质)的电解精炼。如图所示，A电极的材料是___________， B电极反应式是___________，电解液C选用CuSO4溶液，电解后该溶液的浓度___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 16. 氢气是一种清洁能源，氢气的制取与应用是氢能源利用领域的研究热点。 （1）甲醇制取甲醛时可获得氢气，其原理为CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)。已知部分化学键的键能数据如下表，则该反应的H=___________。 化学键 C-H C-O O-H C=O H-H 键能/kJ·mol-l 413.4 351.0 462.8 745.0 436.0 （2）以甲烷和H2O为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。 已知：CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) H=+165.0kJ/mol 甲烷与H2O制取氢气时，常向反应器中通入一定比例空气，其目的是___________。 （3）“CuCl·H2O热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，过程如图所示。 ①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性，阴极区为盐酸，电解过程中转化为。电解时阳极发生的主要电极反应式为___________(用电极反应式表示)。 ②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有___________(填元素符号)。 （4）一种将燃料电池与电解饱和食盐水组合的新工艺， 其相关物质的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用离子交换膜都只允许阳离子通过。 图中的Y物质是___________， a___________b(填m“<”“>”或“=”)，燃料电池每消耗1LO2(标准状况)，理论上最多能产生X(标准状况)的体积为___________L。 17. 氮及其化合物对人类生产及生活有重大意义。 （1）研究表明可以用电解法以N2为氨源直接制备HNO3，其原理示意图1如下。 ①电极a表面生成的电极反应式：___________。 ②研究发现：N2转化可能的途径为N2→NO→，电极a表面还发生ⅲ。H2O→O2.的存在，有利于途径ⅱ，原因是___________。 ③人工固氮是高能耗的过程，结合N2分子结构解释原因___________。该方法为N2的直接利用提供了一种新的思路。 （2）近年研究发现，电催化CO2和含氮物质可合成尿素，同时可解决含氨废水污染问题。常温常压下，向一定浓度的KNO3溶液通入CO2至饱和，经电解获得尿素，其原理如图2所示。电解过程中生成尿素的电极反应式为___________。 （3）将一定量纳米零价铁和少量铜粉附着在生物炭上，可将转化为，其部分反应原理如图3所示。 ①与不添加铜粉相比，添加少量铜粉时去除效率更高，其主要原因是___________。 ②转化为的反应机理可描述为：得到纳米零价铁失去的电子转化为，___________。 （4）催化电解NO吸收液可将NO还原为NH3，其催化机理如图4所示。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图5所示。已知FE%=，Qx=nF， n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数；Q总表示电解过程中通过的总电量。 ①当电解电压为U1时，电解生成NH3和H2的物质的量之比为___________。 ②当电解电压为U2时，催化电解NO生成NH3的电极反应式为___________。 18. CO2的资源化利用能有效减少CO2的排放，充分利用碳资源。 （1）1991年，Asheroft提出了甲烷二氧化碳重整的技术理论：气体分子吸附至催化剂表面后发生反应。500℃时反应原理如下。 主反应：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) H 副反应：Ⅰ．2CO(g)=CO2(g)+C(s) H= -172.5kJ/mol Ⅱ．CH4(g)=C(s)+2H2(g) H=+74.0kJ/mol 其中，副反应Ⅰ、Ⅱ形成的积碳易导致催化剂失去活性。 ①H=___________。 ②在原料气中添加微量O2有利于保持催化剂的活性，其原因是___________。 （2）我国科学家以Si/Bi材料作光电阴极、CO2饱和的0.5mol/L的KHCO3溶液作电解液(pH=7.4)，将CO2转化为HCOOH，原理如图所示。 ①根据图示，写出光电阴极电极反应式：___________。 ②从能源利用和资源综合利用角度分析该方法优点是___________。 （3）Me-CO2电池捕集CO2。 ①Li-CO2电池能将二氧化碳(CO2)高效转化，研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。 Ⅰ．2CO2+2e-=；Ⅱ．=CO2+；Ⅲ．___________；Ⅳ．+2Li+=Li2CO3。 ②下图是一种基于Na超离子导体固体电解质的钠-二氧化碳电池，该电池以饱和氯化钠溶液作为水系电解液，以氮掺杂单壁碳纳米角(N-SWCNH)为催化剂，其主要放电产物为NaHCO3和C。 A极为该电池的___________极(填“正”或“负”)；B极的电极反应为___________。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 江苏省苏州中学 2024-2025学年度第一学期质量评估 高二化学 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间75分钟。 所有答案均写在答题纸上。 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 O-16 Na-23 S-32 Cl-35.5 第Ⅰ卷 (选择题，共42分) 1. 化学是人类进步的阶梯，科技的发展离不开化学，下列说法正确的是 A. “神舟十七号”使用砷化镓太阳能电池，供电时化学能转化为电能 B. “国产大飞机—C919”使用的航空煤油由煤的液化得到 C. “奋斗者”号载人潜水器使用的锂离子电池是一次电池 D. “天宫二号”空间站使用了石墨烯存储器，石墨烯与金刚石互为同素异形体 【答案】D 【解析】 【详解】A．砷化镓太阳能电池供电时的能量转化形式为太阳能转化为电能，故A错误； B．航空煤油是石油分离得到的产品，故B错误； C．锂离子电池是可以反复充电的二次电池，故C错误； D．石墨烯与金刚石是碳元素形成的不同种单质，互为同素异形体，故D正确； 故选D。 2. 下列反应中，生成物总能量高于反应物总能量的是 A. 强酸强碱的中和反应 B. 酒精燃烧 C. Ba(OH)2·8H2O(s)与氯化铵(s)混合 D. SO2催化氧化制取SO3 【答案】C 【解析】 【详解】A．强酸强碱的中和反应为放热反应，反应物能量高于生成物，故A不符合题意； B．燃烧为放热反应，反应物能量高于生成物，故B不符合题意； C．Ba(OH)2·8H2O(s)与氯化铵(s)为吸热反应，生成物总能量高于反应物总能量，故C符合题意； D．SO2催化氧化生成SO3为放热反应，反应物能量高于生成物，故D不符合题意； 故选：C。 3. 某原电池的总反应式为Cu+2Fe3+=Cu2+ + 2Fe2+，下列能实现该反应的原电池是 A B C D 电极材料 Fe、Zn Cu、Ag Cu、Zn Cu、C 电解质溶液 CuSO4 FeSO4 FeCl3 FeCl3 A. A B. B C. C D. D 【答案】D 【解析】 【详解】根据题述原电池的总反应可知，Cu的化合价升高，发生氧化反应，Cu作负极，另一个电极应为比Cu不活泼的导电物质，可以是Ag或C，电解质溶液应含有Fe3+，D符合要求，答案选D。 4. 氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是 A. 一定温度下，反应2H2(g)+O2(g) =2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0 B. 氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e−=4OH− C. 常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023 D. 反应2H2(g)+O2(g) =2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：∆H=反应中形成新共价键的键能之和-反应中断裂旧共价键的键能之和 【答案】A 【解析】 【详解】A.体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向，该反应属于混乱度减小的反应，能自发说明该反应为放热反应，即∆H<0，故A正确； B.氢氧燃料电池，氢气作负极，失电子发生氧化反应，中性条件的电极反应式为：2H2 - 4e- =4H+，故B错误； C.常温常压下，Vm≠22.4L/mol，无法根据气体体积进行微粒数目的计算，故C错误； D.反应中，应该如下估算：∆H=反应中断裂旧化学键的键能之和-反应中形成新共价键的键能之和，故D错误； 故选A。 5. 碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A. 电池工作时，发生氧化反应 B. 电池工作时，通过隔膜向正极移动 C. 环境温度过低，不利于电池放电 D. 反应中每生成，转移电子数为 【答案】C 【解析】 【分析】Zn为负极，电极反应式为：，MnO2为正极，电极反应式为：。 【详解】A．电池工作时，为正极，得到电子，发生还原反应，故A错误； B．电池工作时，通过隔膜向负极移动，故B错误； C．环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，故C正确； D．由电极反应式可知，反应中每生成，转移电子数为，故D错误； 故选C。 6. 金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图，下列说法正确的是 A. 图1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B. 图1、图2中钢闸门均为电子输入的一端 C. 图1、图2中钢闸门上均主要发生了反应： 2H++2e-=H2↑ D. 图1是外加电流法，图2是牺牲阳极法 【答案】B 【解析】 【详解】A．图1为牺牲阳极的阴极保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极失去电子被氧化；图2为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，本身不失去电子，故A错误； B．图1中钢闸门为原电池正极、图2中钢闸门为电解池阴极，均为电子输入的一端，故B正确； C．图1为牺牲阳极的阴极保护法，钢闸门为原电池正极，海水做电解质溶液，正极上氧气得电子发生还原反应O2+4e-+2H2O=4OH-，图2钢闸门为电解池阴极，主要发生反应2H++2e-=H2↑，故C错误； D．图1为牺牲阳极的阴极保护法，图2是外加电流的阴极保护法，故D错误； 选B。 7. 各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是 物质 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【分析】1mol纯物质完全燃烧生成指定的物质放出的热量称为燃烧热。 【详解】A．H2O应该为液态，A错误； B．，B错误； C．氢气的燃烧热为-285.8kJ/mol，则，C错误； D．，D正确； 故选D。 8. 下列依据热化学方程式得出的结论正确的是 A. 已知C(s)+O2(g)=CO2(g) H1；C(s)+O2(g)=CO(g) H，则H1<H2 B. 由C(s)+ +O2(g)=CO(g) H =-110.5kJ/mol，可知碳的燃烧热为110.5kJ/mol C. 若C(石墨，s)=C(金刚石，s) H>0，则金刚石比石墨稳定 D. 已知：S(s)+O2(g)=SO2(g) H1；S(g)+O2(g)= SO2(g) H2，则H1<H2 【答案】A 【解析】 【详解】A．碳燃烧生成二氧化碳放出的热量大于生成一氧化碳时放出的热量，燃烧为放热反应，焓变为负值，则ΔH1<ΔH2，A正确； B．燃烧热是1mol可燃物完全燃烧产生稳定的氧化物时放出的热量，碳完全燃烧生成的是CO2，不是CO，B错误； C．物质的能量越低越稳定，石墨转化为金刚石吸收热量，则石墨的能量低于金刚石，石墨比金刚石稳定，C错误； D．气态S燃烧放出的热量高于固态S，则H1>H2，D错误； 故选A。 9. 一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度(以葡萄糖浓度计)下降至标准，电池停止工作。电池工作时，下列叙述不正确的是 A. 电池总反应为2C6H12O6+O2 =2C6H12O7 B. 两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a C. b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 D. 消耗18mg葡萄糖理论上a电极有0.4mmol电子流入 【答案】D 【解析】 【分析】由题中信息可知，b电极为负极，发生反应，然后再发生；a电极为正极，发生反应，在这个过程中发生的总反应为。 【详解】A．由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中的在a电极上得电子生成，电极反应式为；b电极为电池负极， 在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为，则电池总反应为，A正确； B．原电池中阳离子从负极移向正极迁移，故迁移方向为b→a，B正确； C．b电极上CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸后被还原为，在b电极上失电子转化成CuO，在这个过程中CuO的质量和化学性质保持不变，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，C正确； D．根据反应可知，参加反应时转移2 mol电子，的物质的量为0.1 mmol，则消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，D错误； 故选D。 10. 酸碱中和反应是一个典型的放热反应，在测定中和热的实验中，下列叙述正确的是 A. 将50mL0.55mol/LNaOH溶液与50mL0.50mol/L盐酸改为50mL0.65mol/LNaOH溶液与50mL0.60mol/L盐酸，所得中和热的数值保持不变 B. 测定中和反应反应热的实验中，混合溶液的温度不再变化时，该温度为终止温度 C. 测了盐酸溶液温度的温度计未洗涤立马测定氢氧化钠溶液的温度，会使得△H偏小 D. 实验中可使用相同浓度的氨水替代氢氧化钠溶液 【答案】A 【解析】 【详解】A．反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关，中和热是强酸和强碱的稀溶液反应生成1mol水时放出的热，与酸碱的用量无关，则将50mL0.55mol/LNaOH溶液与50mL0.50mol/L盐酸改为50mL0.65mol/LNaOH溶液与50mL0.60mol/L盐酸时放热增多，但所得中和热的数值保持不变，故A项正确； B．酸碱恰好反应完全时放热最多，所以测定中和反应热的实验中，混合溶液温度最高时的温度为终止温度，故B项错误； C．测盐酸溶液温度的温度计未洗涤立马测定氢氧化钠溶液的温度时，所测NaOH溶液的温度偏高，温度差偏小，反应热数值偏小，但中和热△H为负值，所以测得的△H偏大，故C项错误； D．一水合氨是弱碱，电离吸热，实验中使用相同浓度的氨水替代氢氧化钠溶液时，测得中和热数值偏小，故D项错误； 故本题选A。 11. 利用电解原理制备的装置如图所示(M、N均为惰性电极)。下列说法正确的是 A. 极与电源负极相连 B. 常温下，电解后N极附近溶液减小 C. 膜a、膜c均为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜 D. 电解时可获得副产物、、 【答案】D 【解析】 【分析】结合装置图可知利用电解原理制备的原理为M极的Ca2+透过膜a，透过膜b，在膜a和膜b之间的室形成，因此M极为阳极，N极为阴极。 【详解】A．由分析可知M极为阳极，应与电源正极相连，A错误； B．N极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，因此常温下电解后N极附近溶液增大，B错误； C．Ca2+透过膜a，透过膜b，在膜a和膜b之间的室形成，Na+透过膜c进入N极室，因此膜a、膜c均为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，C错误； D．M极为阳极，氯离子放电产生氯气，N极为阴极，N极室产生氢气和NaOH，故电解时可获得副产物、、，D正确； 选D。 12. 2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家。钴酸锂(LiCoO2)电池的工作原理如图所示，电解质为只能传导 Li+的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池的反应式为：LixC6+Li1-xCoO22C6+LiCoO2。下列说法中正确的是 A. 充电时Li+由A极区域移向B极区域 B. 放电时，B为正极，电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe -=LiCoO2 C. 充电时，A为阴极，发生氧化反应C6+xLi++xe-=LixC6 D. 废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理"使锂进入石墨中而有利于回收 【答案】B 【解析】 【分析】根据电池反应式知，负极反应式为LixC6-xe-=C6+xLi+、正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反，所以A是负极、B是正极，根据二次电池的工作原理结合原电池和电解池的工作原理来回答。 【详解】A．充电时，A是阴极、B是阳极，锂离子向阴极移动，则Li+从B流向A，故A错误； B．放电时，B为正极，正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，故B正确； C．充电时，A为阴极，阴极上发生还原反应，而不是氧化反应，故C错误； D．根据电池反应式知，充电时锂离子加入石墨中，有利于锂离子的回收，因此不是放电，故D错误； 故答案为B。 13. 科学家设计了一种以和为电极的可循环电池，电解质为等溶液，其工作原理如图所示，充电时，向电极方向移动，下列说法正确的是 A. 放电时电极上产生进入溶液 B. 放电时电极上的反应为 C. 充电时电极连接电源的正极 D. 当转化成时，溶液中减少 【答案】C 【解析】 【分析】由充电时氯离子向硫化铜电极方向移动可知，充电时，电极作阳极，电极作阴极；放电时，铜电极为负极，铜失去电子，发生氧化反应，生成二氯合亚铜离子，电极反应式为，硫化铜电极为正极，硫化铜得到电子，发生还原反应，生成，电极反应式为，据此分析； 【详解】A．放电时，硫化铜电极为正极，硫化铜得到电子，发生还原反应，和反应生成，溶液中数目减少，A错误； B．放电时，铜电极为负极，铜失去电子，发生氧化反应，生成二氯合亚铜离子，电极反应式为，B错误； C．充电时，电极作阳极，电极与直流电源正极相连，C正确； D．放电时，铜电极为负极，铜失去电子，发生氧化反应，，硫化铜电极为正极，硫化铜得到电子，发生还原反应，生成，则当铜转化成二氯合亚铜离子时，转移电子，溶液中铝离子减少的物质的量为，D错误； 故选C。 14. 一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是 A. 阳极反应： B. 阴极区溶液中浓度逐渐升高 C. 理论上每消耗，阳极室溶液减少 D. 理论上每消耗，阴极室物质最多增加 【答案】C 【解析】 【分析】左侧电极为阴极，发生还原反应，在碱性条件下转化为Fe，从而实现冶铁，电极反应为：；右侧电极为阳极，溶液为饱和食盐水，放电产生氯气，电极反应为：；中间为阳离子交换膜，由阳极向阴极移动。 【详解】A．由分析可知，阳极反应为：，A正确； B．由分析可知，阴极反应为：，消耗水产生，阴极区溶液中浓度逐渐升高，B正确； C．由分析可知，理论上每消耗，转移6mol电子，产生3mol，同时有6mol由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少，C错误； D．由分析可知，理论上每消耗，转移6mol电子，有6mol由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加，D正确； 故选C。 第Ⅱ卷(非选择题，共58分) 15. 铅蓄电池是最常见的二次电池，电压稳定，安全可靠，价格低廉，应用广泛。电池总反应为Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)。 （1）放电时，正极的电极反应式___________，电解质溶液中硫酸的浓度___________(填“增大”“减小”或“不变”)，当外电路通过0.5mole-时，理论上负极板的质量增加___________g；充电时，铅蓄电池的负极应与外接电源的___________(填“正极”或“负极”)相连。 （2）用该蓄电池作电源，进行粗铜(含Fe、Ni、Ag、Au等杂质)的电解精炼。如图所示，A电极的材料是___________， B电极反应式是___________，电解液C选用CuSO4溶液，电解后该溶液的浓度___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】（1） ①. ②. 减小 ③. 24 ④. 负极 （2） ①. 粗铜 ②. Cu2++2e-=Cu ③. 减小 【解析】 【小问1详解】 放电时，正极上PbO2得电子结合硫酸根离子生成PbSO4，电极反应式为；随着反应进行，硫酸逐渐转化为PbSO4，因此电解质溶液中硫酸的浓度减小；负极上，增加的质量为硫酸根离子的质量，外电路中通过0.5mol电子，则有0.25mol硫酸根离子参与反应，增加的质量为0.25mol×96g/mol=24g；充电时，铅蓄电池的负极做阴极，应与外接电源的负极相连； 【小问2详解】 粗铜的电解精炼，电解质溶液为硫酸铜溶液，A为电解池阳极，电极材料为粗铜，B电极为阴极，阴极上Cu2+得电子生成Cu，电极反应式为Cu2++2e-=Cu；因阳极上首先是比Cu活泼的Fe等失电子进入溶液，而阴极上始终是Cu2+放电生成Cu，所以电解后该溶液的浓度减小。 16. 氢气是一种清洁能源，氢气的制取与应用是氢能源利用领域的研究热点。 （1）甲醇制取甲醛时可获得氢气，其原理为CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)。已知部分化学键的键能数据如下表，则该反应的H=___________。 化学键 C-H C-O O-H C=O H-H 键能/kJ·mol-l 413.4 351.0 462.8 745.0 436.0 （2）以甲烷和H2O为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。 已知：CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) H=+165.0kJ/mol 甲烷与H2O制取氢气时，常向反应器中通入一定比例空气，其目的是___________。 （3）“CuCl·H2O热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，过程如图所示。 ①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性，阴极区为盐酸，电解过程中转化为。电解时阳极发生的主要电极反应式为___________(用电极反应式表示)。 ②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有___________(填元素符号)。 （4）一种将燃料电池与电解饱和食盐水组合的新工艺， 其相关物质的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用离子交换膜都只允许阳离子通过。 图中的Y物质是___________， a___________b(填m“<”“>”或“=”)，燃料电池每消耗1LO2(标准状况)，理论上最多能产生X(标准状况)的体积为___________L。 【答案】（1） （2）部分甲烷燃烧，可为与的反应提供热量 （3） ①. ②. Cu、O （4） ①. H2或氢气 ②. ＜ ③. 2 【解析】 【小问1详解】 焓变ΔH =反应物总键能−生成物总键能，则该反应的ΔH=413.4×3+351.0+462.8−413.4×2− 745.0−436.0=+46.2，故答案为：+46.2； 【小问2详解】 此反应是吸热反应，适量通入空气可以通过部分甲烷燃烧给此反应提供热量； 【小问3详解】 ①电解在质子交换膜电解池中进行，H+可自由通过，阳极区为酸性溶液，电解过程中转化为，电解时阳极发生的主要电极反应为：； ②电解后，经热水解得到的HCl和热分解得到的CuCl等物质可循环使用，从图中可知，热分解产物还有O2，从详解①中得知，进入热水解的物质有，故发生化合价变化的元素有Cu、O； 【小问4详解】 电解饱和食盐水生成氯气、氢气和氢氧化钠，则X为Cl2，Y为H2，右侧为氢氧燃料电池，由于燃料电池正极发生O2+4e-+2H2O=4OH-，燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH-，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即a%<b%，根据电子守恒得到关系式：，燃料电池每消耗1LO2(标准状况)，理论上最多能产生X(标准状况)的体积为2L。 17. 氮及其化合物对人类生产及生活有重大意义。 （1）研究表明可以用电解法以N2为氨源直接制备HNO3，其原理示意图1如下。 ①电极a表面生成的电极反应式：___________。 ②研究发现：N2转化可能的途径为N2→NO→，电极a表面还发生ⅲ。H2O→O2.的存在，有利于途径ⅱ，原因是___________。 ③人工固氮是高能耗的过程，结合N2分子结构解释原因___________。该方法为N2的直接利用提供了一种新的思路。 （2）近年研究发现，电催化CO2和含氮物质可合成尿素，同时可解决含氨废水污染问题。常温常压下，向一定浓度的KNO3溶液通入CO2至饱和，经电解获得尿素，其原理如图2所示。电解过程中生成尿素的电极反应式为___________。 （3）将一定量纳米零价铁和少量铜粉附着在生物炭上，可将转化为，其部分反应原理如图3所示。 ①与不添加铜粉相比，添加少量铜粉时去除效率更高，其主要原因是___________。 ②转化为的反应机理可描述为：得到纳米零价铁失去的电子转化为，___________。 （4）催化电解NO吸收液可将NO还原为NH3，其催化机理如图4所示。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图5所示。已知FE%=，Qx=nF， n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数；Q总表示电解过程中通过的总电量。 ①当电解电压为U1时，电解生成NH3和H2的物质的量之比为___________。 ②当电解电压为U2时，催化电解NO生成NH3的电极反应式为___________。 【答案】（1） ①. ②. 反应iii生成，将氧化成，更易转化成 ③. 中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程 （2） （3） ①. 加少量铜粉时，Fe-Cu-水溶液构成原电池，加速铁还原水体中的的速率 ②. 在纳米零价铁或Cu表面上得到电子转化为 （4） ①. 2：15 ②. 【解析】 【分析】由电极a上的物质转化可知，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为； 电解过程中生成尿素的反应是还原反应，在阴极上发生，电极反应式为； 由图5知，当电解电压为U1时，H2、NH3的法拉第效率分别为60%、20%，根据知，电解生成H2和NH3转移电子物质的量之比为，生成H2、NH3的电极反应式分别为、。 【小问1详解】 ①由电极a上的物质转化可知，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为，故答案为：； ②反应iii生成，将氧化成，更易转化成，故答案为：反应iii生成，将氧化成，更易转化成； ③中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程，故答案为：中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程； 【小问2详解】 电解过程中生成尿素的反应是还原反应，在阴极上发生，电极反应式为，故答案为：； 【小问3详解】 ①加少量铜粉时，Fe-Cu-水溶液构成原电池，加速金属铁的反应速率，故答案为：加少量铜粉时，Fe-Cu-水溶液构成原电池，加速铁还原水体中的的速率； ②根据图3得到NO3-转化为的机理为：纳米零价铁还原水体中的，被Fe还原为，在纳米零价铁或Cu表面上得到电子转化为，故答案为：在纳米零价铁或Cu表面上得到电子转化为； 【小问4详解】 ①由图5知，当电解电压为U1时，H2、NH3的法拉第效率分别为60%、20%，根据知，电解生成H2和NH3转移电子物质的量之比为，生成H2、NH3的电极反应式分别为、，则电解生成的NH3和H2的物质的量之比为：=2：15，故答案为：2：15； ②结合图-3，当电解电压为U2时，催化电解NO生成NH3的电极反应式为，故答案为：。 18. CO2的资源化利用能有效减少CO2的排放，充分利用碳资源。 （1）1991年，Asheroft提出了甲烷二氧化碳重整的技术理论：气体分子吸附至催化剂表面后发生反应。500℃时反应原理如下。 主反应：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) H 副反应：Ⅰ．2CO(g)=CO2(g)+C(s) H= -172.5kJ/mol Ⅱ．CH4(g)=C(s)+2H2(g) H=+74.0kJ/mol 其中，副反应Ⅰ、Ⅱ形成的积碳易导致催化剂失去活性。 ①H=___________。 ②在原料气中添加微量O2有利于保持催化剂的活性，其原因是___________。 （2）我国科学家以Si/Bi材料作光电阴极、CO2饱和的0.5mol/L的KHCO3溶液作电解液(pH=7.4)，将CO2转化为HCOOH，原理如图所示。 ①根据图示，写出光电阴极电极反应式：___________。 ②从能源利用和资源综合利用角度分析该方法优点是___________。 （3）Me-CO2电池捕集CO2。 ①Li-CO2电池能将二氧化碳(CO2)高效转化，研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。 Ⅰ．2CO2+2e-=；Ⅱ．=CO2+；Ⅲ．___________；Ⅳ．+2Li+=Li2CO3。 ②下图是一种基于Na超离子导体固体电解质的钠-二氧化碳电池，该电池以饱和氯化钠溶液作为水系电解液，以氮掺杂单壁碳纳米角(N-SWCNH)为催化剂，其主要放电产物为NaHCO3和C。 A极为该电池的___________极(填“正”或“负”)；B极的电极反应为___________。 【答案】（1） ①. +246.5kJ/mol ②. 微量O2及时与副反应Ⅰ、Ⅱ产生的碳反应，防止催化剂表面积碳 （2） ①. ②. 利用太阳光能理论上无需额外消耗能量，将捕集的CO2转化为有用的产品HCOOH，既能有效减少温室气体CO2的排放量，又能充分利用碳资源 （3） ①. ②. 负 ③. 【解析】 【小问1详解】 ①由盖斯定律可知，Ⅱ-Ⅰ得反应：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)，ΔH=ΔH2-ΔH1=74kJ/mol-(-172.5kJ/mol)=+246.5kJ/mol； ②微量O2及时与副反应Ⅰ、Ⅱ产生的碳反应，防止催化剂表面积碳，有利于保持催化剂的活性； 【小问2详解】 ①根据图示，二氧化碳在碱性条件下得到电子发生氧化反应生成甲酸根离子和氢氧根离子，生成的氢氧根离子和碳酸氢离子转化为水和碳酸根离子，故光电阴极电极反应式：； ②该方法优点是：利用太阳光能理论上无需额外消耗能量，将捕集的CO2转化为有用的产品HCOOH，既能有效减少温室气体CO2的排放量，又能充分利用碳资源； 【小问3详解】 ①由题干可知，Li-CO2电池中总反应为锂和二氧化碳生成碳酸锂和单质碳，结合反应步骤可知，Ⅱ中生成，Ⅲ中又和二氧化碳转化为碳和碳酸根离子，反应Ⅲ为： ； ②由图可知电池放电，B电极上二氧化碳转化为碳，被还原，则B为正极，A为负极，主要放电产物为NaHCO3和C，B极的电极反应。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $