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

第四章 化学反应与电能练习卷 一、单选题 1．下列实验对应的方程式正确的是 A．Ca(HCO3)2溶液与过量的澄清石灰水混合：Ca2++2+2OH-=CaCO3↓++2H2O B．酸性碘化钾溶液中滴加适量双氧水：2I- + H2O2 + 2H+=I2 + 2H2O C．少量SO2通入NaClO溶液：SO2+H2O+2ClO-=2HClO+ D．用铜电极电解NaCl溶液：2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑ 2．关于下列工业生产，说法不正确的是 A．氯碱工业：阳极产生Cl2，NaOH在阴极附近产生 B．硫酸工业：在吸收塔中安装热交换器，实现能量的充分利用 C．合成氨工业：利用氢气和氮气的循环来提高原料气的转化率 D．纯碱工业：侯氏制碱法在分离出NaHCO3后的母液中加入食盐，促进NH4Cl结晶 3．如图装置中，通直流电时，铜电极质量增加，假设电解前后溶液体积无变化，各池中的电解质均足量，电解过程中溶液不饱和。 下列说法正确的是 A．Y电极为直流电源的负极 B．电解过程中，a池溶液的增大 C．通电时，b池共生成气体 D．通电时，c池溶液的质量减轻 4．化学与人们的生活息息相关，下列说法错误的是 A．铵态氮肥和草木灰同时使用会使肥效降低 B．在钢铁制造的船舷上镶有铜块，可减轻海水对船体的腐蚀 C．将一氧化碳中毒的病人移至高压氧舱，救治原理与平衡移动有关 D．已知工业上常用溶液给金属除锈，则温度降低会使除锈效果减弱 5．将锌片和铜片按图示方式插入柠檬中，电流计指针发生偏转。下列针对该装置的说法正确的是（   ） A．将电能转换为化学能 B．电子由铜片流出经导线到锌 C．一段时间后，锌片质量减轻 D．铜片一侧柠檬变蓝色，产生Cu2+ 6．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电极反应为:16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法正确的是    A．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14g B．电解池中加入少量硫酸增强导电性 C．电池充电时间越长，电池中的Li2S2量越多 D．电池工作时，负极可发生反应： 2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4 7．对氨基苯酚(HOC6H4NH2)是一种重要的有机合成中间体，可用硝基苯(C6H5NO2电解还原制备，装置如图所示。下列说法正确的是 A．电解时Pt电极应与直流电源的负极相连 B．电解时Pt电极上有H2放出 C．阴极的电极反应式为 D．电解一段时间后，右侧硫酸的pH不变化 8．研究碳回收利用具有现实意义。某科研小组研究利用某种催化剂，实现加制，作用机理如下图所示(其中吸附在催化剂表面的物种用*标注)，下列有关说法错误的是 A．加制的原子利用率小于100% B．是反应的中间体，参与了反应的催化循环 C．在催化剂的表面发生共价键的断裂与形成 D．反应②的反应式为 9．几位同学用大小相同的铜片和锌片为电极研究水果电池，得到的实验数据如下表所示： 实验编号 水果种类 电极间距离 电流 ① 西红柿 1 98.7 ② 西红柿 2 72.5 ③ 苹果 2 27.2 下列说法错误的是 A．该实验的目的是探究水果种类和电极间距离对水果电池电流的影响 B．上述装置中，铜片作负极，电极反应为： C．能表明水果种类对电流有影响的实验编号是②和③ D．其他条件相同时，改变电极材料可能影响水果电池电流 10．如图所示，杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，小心地向水槽中滴入CuSO4浓溶液。(该过程中不考虑两球浮力的变化)下列说法正确的是 A．若杠杆由绝缘体材料制成，一段时间后，杠杆一定B端高A端低 B．若杠杆由导体材料制成，一段时间后，杠杆一定B端高A端低 C．若杠杆由导体材料制成，一段时间后，杠杆一定A端高B端低 D．无论杠杆由绝缘体材料还是由导体材料制成，一段时间后，杠杆一定A端高B端低 11．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正确的是 A．惰性电极电解足量CuSO4溶液一段时间，电解后加入Cu(OH)2(s)恢复 B．氢氧燃料电池在碱性介质中的正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH- C．电解精炼铜时，阳极溶解的铜与阴极析出铜的质量相等 D．由于铝的金属性强，故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产单质铝 12．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．5.85g氯化钠固体中含有0.1NA个氯化钠分子 B．密闭容器中1molPCl3与1molCl2反应制备PCl5，增加2NA个P—Cl键 C．粗铜精炼过程中，当电路中通过的电子数为NA时，阴极有32gCu生成 D．1.0molCH4与1.0molCl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA 13．一种以“火法粗炼”“电解精炼”相结合的方式炼制精铜的工艺流程如下，“还原”反应中，冰铜中的先转化为，然后再与反应生成粗铜(含金、银、铂等贵重金属)。 下列叙述错误的是 A．“富集”过程中要将矿石粉碎以加快富集速率 B．“焙烧”过程中，可除去部分的硫 C．被“还原”为Cu的总反应中，作催化剂 D．“电解”时，金、银、铂等贵重金属沉在阳极底部，形成阳极泥 14．对氨基苯酚(，俗称PAP)是一种重要的精细化工中间体，工业上常采用电解硝基苯的方法制取，其装置原理如图所示。下列说法错误的是 A．电源a为负极 B．电极c上发生的电极反应式为+4H++4e-=+H2O C．离子交换膜最好用质子交换膜 D．当生成1mol时，右侧生成的CO2在标准状况下体积为44.8L 15．南京大学化工学院设计了一种水系分散的聚合物微粒“泥浆”电池如图所示。该电池在充电过程中聚对苯二酚被氧化，下列说法正确的是    A．放电时，电子由a电极流向b电极 B．放电时，a极上的电极反应：  +2ne-+2nH+→   C．充电时，a电极附近的pH增大 D．聚对苯二酚可以通过电池中间的半透膜起传递电流的作用 二、填空题 16．如图所示是工业生产硝酸铵的流程。 (1)写出N2和H2通过红热的铁纱网生成氨气的反应方程式： 。 (2)在一定温度和压强下，将H2和N2按3：1(体积比)在密闭容器中混合，当该反应达到平衡时，测得平衡混合气中NH3的气体体积分数为，此时H2的转化率为 。 (3)设备B中反应的化学方程式为 。 (4)利用以上流程，若N2与H2合成氨时，H2的转化率如上题所求，氨气催化氧化制硝酸时损失20%，其他环节损失忽略不计，则9吨H2最多可制取 吨硝酸铵。 (5)某课外小组运用原电池原理合成氨，其装置结构如图所示： 该装置的负极为 (填a或b)，试写出a极的电极反应式 。 17．甲烷燃料电池采用铂作为电极材料，两个电极上分别通入和，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组将上述两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和NaCl溶液的实验，如下图所示。回答下列问题。 (1)甲烷燃料电池工作时，其电极反应分别为：正极 ；负极 。 (2)闭合开关K后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是 ，电解NaCl溶液的总反应式为 。 (3)若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况)，且反应完全，则理论上最多能产生氯气的体积为 L(标准状况)。 18．回答下列问题： (1)绿色电源“直接二甲醚(CH3OCH3)燃料电池”的工作原理示意图如图所示： 正极为 (填“A电极”或“B电极”)，H＋移动方向为由 到 (填“A”或“B”)，写出A电极的电极反应式： 。 (2)SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO。 ①a是直流电源的 极。 ②已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，阴极的电极反应为 。 ③用离子方程式表示吸收NO的原理 。 (3)结合如图所示的电解装置可去除废水中的氨氮。已知除废水中的氨氮的原理是：3HClO+2NH3=N2+3HCl+3H2O。 ①a极为 。 ②d极反应式为 。 (4)VB2­空气电池是目前储电能力最高的电池。 ①以VB2­空气电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液如图所示，该电池工作时的反应为4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5，VB2极发生的电极反应为 。 ②当外电路中通过0.04 mol电子时，B装置内共收集到0.448 L气体(标准状况)，若B装置内的液体体积为200 mL(电解前后溶液体积不变)，则电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为 mol·L-1。 19．根据所学电化学知识，回答下列问题： (1)①甲池中通入CH3OH的电极名称是 极；写出其电极反应式 ；乙池中石墨电极反应式为 ；丙池中反应的离子方程式为 。 ②反应一段时间后，甲池中消耗560mL(标准状况下)O2，此时乙池溶液的c(H+)= ；若向乙池中加入 ，其质量为 g，能使CuSO4溶液恢复到原浓度(假设电解前后溶液的体积不变，均为100mL)。丙池中理论上最多产生 g 固体。 (2)工业上以石墨为电极，电解CuCl2溶液时，发现阴极上也会有CuCl析出，写出此过程中阴极上的电极反应式 。 20．电化学原理有着重要的应用。 (1)探究电化学反应的规律 某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和NaCl溶液的实验装置如图所示。 ①甲烷燃料电池工作时，负极上通入的气体为 (填化学式)；闭合开关K后a、b电极上均有气体产生，其中a电极上得到的气体为 (填化学式)。 ②若每个电池甲烷通入量均为1L(标准状况)，且反应完全，则理论上最多能产生氯气的体积为 L(标准状况)。 (2)探究氧化还原反应的规律 为探究NaHSO3溶液与CuSO4溶液反应时，Cl-对反应的影响，设计如图实验。 编号 甲 乙 实验 现象 电流计发生较小偏转，3min时无明显现象 电流计发生明显偏转，30s时，左边烧杯石墨电极上产生气体；右边烧杯石墨电极上产生白色沉淀(经检验为CuCl) ①实验乙中右边烧杯电极的反应式为 。 ②已知E为电池电动势【又称理论电压，为两个电极电位之差，即E=E(+)-E(-)】，根据实验可知，甲电池与乙电池相比较，E甲 E乙(填“＞”、“＜”或“=”)。 ③从氧化还原反应的角度分析，Cl-对反应的影响为 (填选项字母)。 A．增强了Cu2+的氧化性        B．减弱了Cu2+氧化性 C．增强了HSO的还原性      D．减弱了HSO的还原性 21．能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。 （1）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用熔融的碳酸盐作为电解质，向负极充入燃料气CH4，用空气与CO2的混合气作为正极的助燃气，以石墨为电极材料，制得燃料电池。工作过程中，CO32－移向 (填“正”或“负”)极，已知CH4发生反应的电极反应式为CH4＋4CO32-－8e－=5CO2＋2H2O，则另一极的电极反应式为 。 （2）利用上述燃料电池，按如图1所示装置进行电解，A、B、C、D均为铂电极，回答下列问题。 Ⅰ.甲槽电解的是200mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图2所示(气体体积已换算成标准状况下的体积，电解前后溶液的体积变化忽略不计)。 ①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为 ，CuSO4的物质的量浓度为 。 ②t2时所得溶液的pH＝ 。 Ⅱ.乙槽为200mLCuSO4溶液，乙槽内电解的总离子方程式： ； ①当C极析出0.64g物质时，乙槽溶液中生成的H2SO4为 mol。电解后，若使乙槽内的溶液完全复原，可向乙槽中加入 (填字母)。 A．Cu(OH)2 B．CuO C．CuCO3 D．Cu2(OH)2CO3 ②若通电一段时间后，向所得的乙槽溶液中加入0.2mol的Cu(OH)2才能恰好恢复到电解前的浓度，则电解过程中转移的电子数为 。 22．造纸、炼焦、医药、塑料等行业的废水中常含有苯酚（C6H5OH），会对人类的生产和生活造成极大的危害。含酚废水的处理是环境科学领域的热点问题，下面介绍三项新技术。 电渗析 苯酚具有微弱的酸性，可利用电场促使C6H5O－定向移动、脱离废水，并富集回收。其电离方程式、电渗析装置示意图如下： （1）为促进苯酚电离并增强溶液导电能力，可向废水中加入 。 （2）A、B分别为离子交换膜，其中A应该是 （填“阳”或“阴”）离子交换膜。 催化重整制氢 在固定床反应器中，用含Rh催化剂使苯酚与水蒸气反应转化为氢气和二氧化碳。已知：2H2(g)+ O2(g)== 2H2O(g) ΔH1=－483.6 kJ·mol－1 C6H5OH(g)+ 7O2(g)== 6CO2(g)+ 3H2O(g) ΔH2=－2742.4 kJ·mol－1 （3）那么，反应C6H5OH(g)+ 11H2O(g)== 6CO2(g)+ 14H2(g)  ΔH= kJ·mol－1。 活性炭纤维（ACF）物理吸附 ACF是一种活性炭纤维，不溶于水，具有多孔结构，可吸附苯酚等多种有机物质。下表是实验室里在不同温度下用0.50 g ACF吸附处理1 L苯酚溶液的相关数据。 T / ℃ 25 35 45 55 65 起始苯酚浓度 / mol·L－1 1.50×10－3 1.50×10－3 1.50×10－3 1.50×10－3 1.50×10－3 平衡苯酚浓度 / mol·L－1 5.00×10－4 6.43×10－4 7.85×10－4 9.12×10－4 1.13×10－3 （4）由表格数据可知，C6H5OH(aq) + ACF(s) C6H5OH·ACF(s，吸附态)  ΔH 0(填“>”或“<”)。 （5）已知：吸附平衡常数KF=，（其中，平衡时单位质量吸附剂对苯酚的吸附量；n为与ACF吸附能力相关的系数，25℃时n为0.5），计算25℃时KF（苯酚）= 。 23．将纯锌片和纯铜片按下图方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题： (1)下列说法中正确的是 (填序号)．            A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置              B．甲中铜为正极，乙中铜为负极 C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少 D．两烧杯中的pH值均增大 (2)在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速率：甲 乙(填“＞”、“＜”或“=”)． (3)写出甲池中负极反应的电极反应式为： 。 (4)当甲中产生3.36L(标准状况)气体时，理论上通过导线的电子数目为 。 24．已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：溶液、溶液、稀硫酸。按要求回答下列问题： (1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因： 。 (2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选溶液，外加导线，能否构成原电池？ 。若能，请写出电极反应式，负极： ，正极： （若不能，后两空不填）。 (3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，在下面的方框中画出装置图 (需标明电极材料及电池的正负极)。 25．如图所示，甲、乙两装置电极材料都是铁棒与碳棒，请回答下列问题： （1）若两装置中均为CuSO4溶液，反应一段时间后： ①有红色物质析出的是甲装置中的 棒，乙装置中的 棒。 ②乙装置中阳极的电极反应式是： 。 （2）若两装置中均为饱和NaCl溶液： ①写出乙装置中总反应的离子方程式： 。 ②甲装置中碳极的电极反应式是 ，乙装置碳极的电极反应属于 (填“氧化反应”或“还原反应”)。 ③将湿润的淀粉KI试纸放在乙装置碳极附近，发现试纸变蓝，解释其原因： 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．B 【详解】A．Ca(HCO3)2溶液与过量的澄清石灰水混合，溶液中不存在，离子方程式为：Ca2+++OH-=CaCO3↓+H2O，A不正确； B．酸性碘化钾溶液中滴加适量双氧水，I-被氧化为I2，双氧水被还原为水，离子方程式为：2I- + H2O2 + 2H+=I2 + 2H2O，B正确； C．少量SO2通入NaClO溶液，SO2被氧化为硫酸，离子方程式为：SO2+H2O+3ClO-=2HClO++Cl-，C不正确； D．用铜电极电解NaCl溶液，阳极Cu失电子生成Cu2+，阴极水得电子生成H2和OH-，OH-与Cu2+结合为Cu(OH)2沉淀，离子方程式为：Cu+2H2OCu(OH)2+ H2↑，D不正确； 故选B。 2．B 【详解】A．氯碱工业是电解饱和食盐水，阳极Cl-放电生成Cl2，阴极H2O中的氢离子放电生成H2，同时生成NaOH，A正确； B．硫酸工业中，热交换器安装在接触室中，目的是将放出的热量是用来预热没反应的二氧化硫与氧气的混合气体，在吸收塔中吸收塔中没有热交换器，B错误； C．氮气氢气循环操作，能提高氮气和氢气的利用率，提高原料气的转化率，C正确； D．NaHCO3析出后的母液中主要是NH4Cl溶液，加入食盐，根据同离子效应，能促进NH4Cl从溶液中析出，D正确； 故选B。 3．B 【分析】三个装置是串联的电解池，电解溶液时，在阴极发生还原反应变为，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，是电源正极，是电源负极。 【详解】A．分析可知，是电源正极，是电源负极，A错误； B．电解溶液生成，溶液增大，B正确； C．不确定是否为标准状况，无法计算，C错误； D．池为电镀池，电解质溶液质量不变，D错误； 故选B。 4．B 【详解】A．草木灰的成分是碳酸钾，碳酸钾和铵盐发生水解互促反应，铵态氮肥和草木灰同时使用会使肥效降低，故A正确； B．在钢铁制造的船舷上镶有铜块，构成原电池，铁作负极，能加快海水对船体的腐蚀，应该在船舷上镶活泼性大于铁的金属，故B错误； C．一氧化碳进入血液，发生反应，将一氧化碳中毒的病人移至高压氧舱，氧气浓度增大，使平衡逆向移动，恢复血红蛋白的输氧功能，救治原理与平衡移动有关，故C正确； D．工业上常用溶液给金属除锈，降低温度，氯化铵水解平衡逆向移动，溶液酸性减弱，则温度降低会使除锈效果减弱，故D正确； 选B。 5．C 【分析】A. 该装置可将化学能转化为电能； B. 原电池中电子由负极流向正极； C. 原电池中Zn为负极，发生氧化反应； D. 原电池中Zn为负极，失电子变为Zn2+，Cu为正极，电解质中的H+得电子生成H2。 【详解】A. 该装置可将化学能转化为电能，是原电池，A项错误； B. 原电池中Zn为负极，Cu为正极，电子由负极流向正极，因此电子由锌片流出经导线到铜片，B项错误； C. 原电池中Zn为负极，发生氧化反应，锌片逐渐溶解，质量减轻，C项正确； D. 原电池中Cu为正极，电解质中的H+得电子生成H2，D项错误； 答案选C。 6．A 【分析】根据电池反应16Li+xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)可知负极锂失电子发生氧化反应，电极反应为：Li-e-=Li+，Li+移向正极，所以a是正极，发生还原反应：S8+2e-=S82-，S82-+2Li+=Li2S8，3Li2S8+2Li++2e-=4Li2S6，2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4，Li2S4+2Li++2e-=2Li2S2，根据电极反应式结合电子转移进行计算。 【详解】A.负极反应为：Li-e-=Li+，当外电路流过0.02mol电子时，消耗的锂为0.02mol，负极减重的质量为0.02mol×7g/mol=0.14g，A正确； B.硫作为不导电的物质，导电性非常差，而石墨烯的特性是室温下导电最好的材料，则石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性，但是不能加入硫酸，因为金属锂可以和硫酸之间反应，B错误； C.充电时a为阳极，与放电时的电极反应相反，则充电时间越长，电池中的Li2S2量就会越少，C错误； D.据分析可知正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4，负极上发生氧化反应，电极反应为：Li-e-=Li+，D错误； 故合理选项是A。 【点睛】本题考查新型电池，注意把握原电池的工作原理以及电极反应式的书写。解答本题的关键是根据离子的流向判断原电池的正负极，题目难度中等。 7．C 【详解】A．电解池的阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，用硝基苯（C6H5NO2）电解还原生成对氨基苯酚，说明Pb合金为阴极，则Pt电极应与直流电源的正极相连，故A错误； B．电解时Pt电极为阳极，阳极上发生氧化反应，无氢气生成，故B错误； C．阴极发生还原反应，电极反应式为C6H5NO2＋4e－＋4H＋===HOC6H4NH2＋H2O，故C正确； D．电解过程中溶液里水的量不断减小，则硫酸溶液的pH减小，故D错误； 答案选C。 8．C 【详解】A．由图可知加生成和水，故原子利用率小于100%，A正确； B．由图可知，催化剂的作用是吸附和解吸反应过程中生成的水，说明参与了反应的催化循环，是反应过程中存在的物质，反应开始和结束都没有该物质，是中间体，B正确； C．由图可知，催化剂的作用是吸附和解吸反应过程中生成的水，没有发生共价键的断裂与形成，C错误； D．由图可知反应②的反应式为，D正确； 故选C。 9．B 【详解】A． 实验①和②都是西红柿，电极间距离不同，电流大小不同；实验②和③电极间距离相同，水果种类不同，电流大小也不同，所以该实验的目的是探究水果种类和电极间距离对水果电池电流大小的影响，故A正确； B． 上述装置中，锌比铜活泼，锌做负极，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，故B错误； C． 实验②和③电极间距离相同，水果种类不同，电流大小不同，表明水果种类对电流大小有影响，故C正确； D． 其他条件相同时，改变电极材料，会改变电极材料的活泼性差异，可能影响水果电池电流大小，故D正确； 故选B。 10．B 【详解】若杠杆由绝缘体材料制成，则不能构成原电池，所以铁直接和硫酸铜发生置换反应，生成铜，因此B端质量增加；若杠杆由导体材料制成，则构成原电池，铁是负极，铜是正极，铜单质在铜电极析出，所以A端质量增加，因此正确的答案选B。 11．B 【详解】A．用惰性电极电解硫酸铜溶液时，阳极上析出氧气，阴极上析出铜，相当于析出氧化铜，根据“析出什么加入什么”的原则知，应该加入氧化铜，故A错误； B．氢氧燃料电池在碱性介质中氧气在正极放电，则正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B正确； C．电解精炼铜时由于粗铜中含有杂质，杂质也会放电，而阴极上始终是铜离子放电，所以阳极溶解的铜与阴极析出铜的质量不相等，故C错误； D．由于铝的金属性强，故工业上采用电解熔融氧化铝的方法生产单质铝，熔融AlCl3不导电，故D错误； 故选B。 12．C 【详解】A．氯化钠是离子晶体，不含氯化钠分子，故A错误； B．PCl3+Cl2PCl5反应可逆，密闭容器中1molPCl3与1molCl2反应生成的PCl5小于1mol，增加P—Cl键小于2NA个，故B错误； C．粗铜精炼过程中，阴极发生反应，当电路中通过的电子数为NA时，阴极生成0.5mol铜，生成铜的质量为32g，故C正确； D．甲烷和氯气的取代反应为连锁反应，1.0molCH4与1.0molCl2在光照下生成4种氯代甲烷，所以CH3Cl分子数小于1.0NA，故D错误； 选C。 13．C 【分析】由题给流程和方程式可知，CuFeS2焙烧得到冰铜，冰铜还原生成粗铜，粗铜电解得到精铜。 【详解】A．原始黄铜矿石里含铜量较低，需要将黄铜矿石粉碎，可采用泡沫浮选法富集，得到铜精矿砂，A正确； B．焙烧过程中，CuFeS2中的部分S元素转化为二氧化硫除去，B正确； C．Cu2O是在反应过程中生成的，属于中间产物，不是催化剂，C错误； D．“电解”时，粗铜中金、银、铂等不活泼金属最终以单质的形式在阳极底部沉积出来，形成了阳极泥，D正确； 故选C。 14．D 【分析】经过装置图分析，电极d中，转化为，碳元素化合价升高，失去电子，是阳极，则电极b是正极，电极a是负极。 【详解】A．转化为，碳元素化合价升高，属于氧化反应，则c为阴极，a为负极，A项正确； B．溶液显酸性，c电极上发生反应的电极反应式为+4H++4e-=+H2O ，B项正确； C．电解池中左侧消耗，右侧产生，故离子交换膜选用质子交换膜，C项正确； D．d电极的反应式为：，当生成1mol时转移4mol，右侧生成的在标准状况下体积为22.4L，D项错误； 故答案选D。 15．B 【分析】充电过程中  被氧化为    ，则放电时  发生还原反应生成  ，则a是正极、b是负极。 【详解】A．放电时，a是正极、b是负极，电子由b电极流向a电极，故A错误； B．放电时，a是正极、b是负极，a极上  发生还原反应生成  ，电极反应：  +2ne-+2nH+→  ，故B正确； C．充电过程中  被氧化为  ，阳极反应式为  -2ne-→  +2nH+，a电极附近的pH减小，故C错误； D．聚对苯二酚是高分子化合物，不能透过半透膜，且聚对苯二酚不带电荷，不能起传递电流的作用，故D错误； 选B。 16． N2+3H22NH3 60% 4NH3+5O24NO+6H2O 64 b N2+6H++6e-=2NH3 【分析】从流程图可知，N2和H2在红热铁砂网的催化作用下合成氨气，氨气和空气中的O2在铂铑合金网的催化作用下发生催化氧化生成NO和H2O，将NO和空气、水混合，NO和O2和水反应生成HNO3，然后NH3和HNO3反应生成NH4NO3， (2) 在一定温度和压强下，气体的体积比等于物质的量之比，假设通入N2的物质的量为1mol，设H2的转化率为x，列出三段式，可算出H2的转化率； (4)由H2的质量算出转成氨气的质量，氨气催化氧化制硝酸来计算硝酸质量，再依据氨与硝酸按1：1生成硝酸铵，列等式算得硝酸铵的质量； (5)原电池中负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应。 【详解】(1)N2和H2在红热铁砂网的催化作用下合成氨气，化学方程式为：N2+3H22NH3，故答案为：N2+3H22NH3； (2)在一定温度和压强下，气体的体积比等于物质的量之比，则H2和N2的物质的量之比为3：1，假设通入N2的物质的量为1mol，设H2的转化率为x，列出三段式： ，，解得x=0.6，则H2的转化率为60%，故答案为：60%； (3)B装置中在Pt-Rh合金网的催化作用下，氨气和氧气发生催化氧化反应生成NO和H2O，化学方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O，故答案为：4NH3+5O24NO+6H2O； (4)N2+3H22NH3，H2的转化率为60%，，9tH2最多可制取氨气的质量为，设被氧化的氨气为xt，氨气催化氧化制硝酸时损失20%，则生成的硝酸为，氨与硝酸按1:1生成硝酸铵，则有，解得x=17，所以硝酸铵的质量为，故答案为64； (5)电池工作时，电池b处CO失电子被氧化为生成CO2，故负极为b；a极N2得电子被还原生成NH3，电极反应式为：N2+6H++6e-=2NH3，故答案为：b；N2+6H++6e-=2NH3。 17．(1) 2O2+4H2O+8e-=8OH- CH4+10OH--8e-=+7H2O (2) H2 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ (3)4 【分析】根据图示，前面两个燃料电池串联，然后电解饱和食盐水。碱性介质中，甲烷燃料电池中，正极发生还原反应，氧气得电子被还原，负极发生氧化反应，甲烷被氧化生成碳酸盐和水，则a为阳极，b为阴极，据此分析解答。 【详解】（1）甲烷燃料电池中正极发生还原反应，氧气在正极获得电子，碱性条件下生成氢氧根离子，正极电极反应式为：2O2+4H2O+8e-=8OH-，负极发生氧化反应，甲烷在负极失去电子，碱性条件下生成碳酸根离子与水，负极电极反应式为：CH4+10OH--8e-=+7H2O，故答案为：2O2+4H2O+8e-=8OH-；CH4+10OH--8e-=+7H2O； （2）a为阳极，发生氧化反应，氯离子在阳极放电生成氯气，b为阴极，发生还原反应，水放电生成氢气与氢氧根离子，所以电池总反应式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，故答案为：H2；2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑； （3）根据得失电子守恒，可得：1 mol CH4～8 mol e-～4 mol Cl2，故若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，该电池为串联电路，则生成4L Cl2，故答案为：4。 18．(1) B电极 A B (2) 负 (3) 负极 (4) 0.05 【分析】电解池、化学电源类题目分析的突破点是先确定电极，再根据反应原理分析。各小题电极分析如下： （1）根据燃料电池的结构，燃料在负极反应，A电极为负极，氧气在正极反应，B电极为正极。 （2）右侧装置连接直流电源，为电解池。电解池左室发生的反应是得到电子被还原生成，则左室为阴极室，a是直流电源负极，b是直流电源正极，电解池右室为阳极室。 （3）根据总反应，电解池需要先把NaCl转化成HClO才能处理含NH3废水，因此NaCl应在d电极上发生反应转化成HClO。反应时Cl元素化合价升高，发生氧化反应，失去电子，因此d极是阳极，电源b极是正极，a极是负极。 （4）根据电池总反应知VB2电极为负极，a电极为正极，对应电解池中b电极为阳极，c电极为阴极。 【详解】（1）依分析知正极是B电极。氧气在正极得到电子生成，需要与结合生成水，因此移动方向是从A通过质子交换膜移到B。A电极是负极，反应物二甲醚失去电子发生氧化反应，电极反应式为：。 （2）①根据分析知a是直流电源负极。 ②电解池左室是阴极室，pH在4～7之间，反应物得到电子被还原生成，电极反应式为：。 ③根据图示知吸收NO时反应物有NO和，生成物有和，该反应的离子方程式为：。 （3）根据分析知a极是电源负极，b极是电源正极，d极是电解池阳极，电极反应式为：。 （4）①根据总反应知VB2极是电池负极，电极反应式为：。 ②根据分析知，b电极为阳极，c电极为阴极，外电路通过0.04mol电子时，阳极反应式为，生成的为（标准状态下），B装置内共收集到0.448L气体（标准状态下），说明阴极先后发生以下反应：、，生成H2时得到的电子为，根据电路中转移的电子总数相等，Cu2+被电解时得到的电子为0.02mol，故Cu2+物质的量为0.01mol，在200mL溶液中，。 19．(1) 负极 CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O 4OH--4e-=O2↑+2H2O Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑ 1mol/L CuO 4g 2.9g (2)Cu2++e-+Cl-=CuCl 【详解】（1）①燃料电池中可燃物作为负极材料失去电子，CH3OH发生氧化反应，所以该电极是负极，反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O；乙池为以甲池为外加电源的电解池，石墨电极连接正极，为阳极氢氧根离子放电，电极反应式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；丙池为惰性电极电解氯化镁溶液，反应的离子方程式为：Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑； ②反应一段时间后，甲池中消耗560mL (标准状况下) O2，为=0.025mol，根据反应O2+4e-+2H2O =4OH-，则转移电子的物质的量为0.025mol×4=0.1mol，根据乙池是电极反应4OH--4e-=O2↑+2H2O，则溶液中产生氢离子的物质的量为0.1mol，浓度为=1mol/L；乙池中总反应式为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑，若向乙池中加入CuO，物质的量为氧气的2倍，其质量为2×0.025mol×80g/mol=4g，能使CuSO4溶液恢复到原浓度；根据丙装置中，在阳极上是氢离子放电，所以镁离子和氢氧根离子之间反应生成氢氧化镁，理论上最多产生氢氧化镁0.1mol×58g/mol=2.9g固体。 （2）工业上以石墨为电极，电解CuCl2溶液时，发现阴极上也会有CuCl析出，过程中铜离子得电子产生CuCl，阴极上的电极反应式为：Cu2++e-+Cl-=CuCl。 20．(1) CH4 Cl2 4 (2) Cu2++e-+Cl-=CuCl↓ ＜ A 【详解】（1）①甲烷燃料电池工作时，负极上反应类型为氧化反应，故通入的气体为甲烷CH4，甲烷中碳元素化合价升高，失去电子在碱性环境中生成碳酸根离子； 甲烷燃料电池中通入氧气一极为正极，氧气中氧元素化合价降低，得到电子发生还原反应； a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，氯化钠溶液中氯离子在阳极放电，发生氧化反应，生成氯气Cl2； ②甲烷燃料电池工作时，负极上甲烷发生电极反应为：CH4＋10OH--8e-=CO＋7H2O；电解质中氯离子在阳极发生反应为：2Cl－-2e－=Cl2↑；根据电子守恒可知，CH4～8e- ～4Cl2，相同条件下气体体积比等于物质的量比；因为两个甲烷燃料电池串联，每个电池甲烷通入量均为1L(标准状况)且反应完全，那么电路通过的电子为1L甲烷反应转移的电子的量，故理论上最多能产生氯气的体积为1L×4=4L(标准状况)。 （2）①实验乙中右边烧杯石墨电极上产生白色沉淀CuCl，说明溶液中铜离子化合价降低，得到电子发生还原反应生成Cu+，Cu+与Cl-生成CuCl沉淀，右边烧杯电极的反应式为Cu2++e-+Cl-=CuCl↓。 ②实验中，甲电池电流计发生较小偏转，乙电池发生明显偏转，根据实验可知，甲电池与乙电池相比较，E甲＜E乙。 ③电池甲和电池乙的变量为氯离子，实验探究NaHSO3溶液与CuSO4溶液反应时，Cl-对反应的影响； A．电池乙中反应明显，乙中右侧烧杯中，铜离子发生还原反应生成CuCl沉淀，铜离子做氧化剂，说明氯离子增强了Cu2+的氧化性，A正确；         B．由A分析可知，增强了Cu2+氧化性，B错误； C．电池甲、乙左侧烧杯中溶液成分完全一样，不能证明氯离子增强了HSO的还原性，C错误；      D．由C分析可知，不能证明氯离子减弱了HSO的还原性，D错误； 故选A。 21． 负 O2＋2CO2＋4e－=2CO32-或2O2＋4CO2＋8e－=4CO32- 0.1mol•L-1 0.1mol•L-1 1 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 0.01 BC 0.8NA 【分析】（1）根据燃料电池的电极反应式进行分析； （2）Ⅰ.电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，阳极发生2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极发生Cu2++2e-=Cu、2H++2e-=H2↑，结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系。 Ⅱ.乙烧杯电解硫酸铜溶液，石墨为阳极，电极反应为4OH--4e-═O2↑+H2O，Cu为阴极，电极反应为Cu2++2e-═Cu，电解的总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，结合反应进行分析。 【详解】（1）甲烷燃料电池中，负极上甲烷被氧化，电极方程式为CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，正极发生的反应是氧气得电子的过程，电极反应为：O2+2CO2+4e-=2CO32-，生成的CO32-向负极移动； 答案为负；O2＋2CO2＋4e－=2CO32-或2O2＋4CO2＋8e－=4CO32-； （2）Ⅰ.电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，阳极发生2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极发生Cu2++2e-=Cu、2H++2e-=H2↑，结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系。 ①由图可知，产生氯气为224mL，则由2Cl--2e-=Cl2↑可知，n(NaCl)=×2=0.02mol，所以c(NaCl)==0.1mol/L，由t2时生成氧气为112mL，n(O2)==0.005mol，则共转移电子为0.02mol+0.005mol×4=0.04mol，根据电子守恒及Cu2++2e-=Cu可知，n(CuSO4)==0.02mol，所以c(CuSO4)==0.1mol/L； ②由t2时4OH--4e-=O2↑+2H2O～4H+，n(H+)=0.005mol×4=0.02mol，则溶液的c(H+)==0.1mol/L，因此pH=-lg c(H+)=-lg0.1=1； Ⅱ.乙烧杯电解硫酸铜溶液，石墨为阳极，电极反应为4OH--4e-═O2↑+H2O，Cu为阴极，电极反应为Cu2++2e-═Cu，电解的总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，故答案为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4； ①取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64g，则生成Cu的物质的量为=0.01mol，转移的电子的物质的量为0.01mol×2=0.02mol，阳极反应的氢氧根离子的物质的量为0.2mol，生成的硫酸为0.1mol，根据电极方程式，电解过程中损失的元素有铜和氧，A、多加了H元素，错误；B、能够补充铜和氧元素，正确；C、CuCO3与硫酸反应放出二氧化碳，相当于加入了氧化铜，正确；D．Cu2(OH)2CO3多加了H元素，错误；故选BC； ②加入0.2 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度，Cu(OH)2从组成上可看成CuO•H2O，根据“析出什么加入什么”的原则知，析出的物质是氧化铜和水，则阴极上析出氢气和铜，生成0.2mol铜转移电子个数=0.2mol×2 =0.4mol，根据原子守恒知，生成0.2mol水需要0.2mol氢气，生成0.2mol氢气转移电子的个数=0.2mol×2 =0.4mol，所以电解过程中共转移电子数为0.8mol，数目为0.8NA，故答案为：0.8NA。 【点睛】本题考查电解原理及其计算，明确发生的电极反应及图图象的对应关系是解答本题的关键。做题时注意电极的判断和电极反应的书写，注意串联电路中各电极转移的电子数目相等，利用反应的方程式计算。 22． 氢氧化钠 阴 642.8 < 8×103 【分析】（1）加入碱中和H+，平衡向右移动，溶液中离子浓度增大； （2）在电场作用下C6H5O－向阳极移动，C6H5O－与阳极放电生成的H+反应生成C6H5OH，达到富集回收的目的； （3）由盖斯定律计算热化学方程式的ΔH； （4）由公式qe=（起始苯酚浓度—平衡苯酚浓度）v溶液/mACF用量、KF（苯酚）=qe/cn（平衡苯酚浓度）结合表给数据计算。 【详解】（1）苯酚在溶液中微弱电离：，使溶液呈若酸性，向溶液中加入氢氧化钠中和H+，H+浓度减小，平衡向右移动，溶液中离子浓度增大，增强溶液导电能力，故答案为氢氧化钠； （2）在电场作用下C6H5O－通过A膜向阳极移动，阳极上水放电：2H2O—4e—=O2↑+4H+，放电生成的阳离子与C6H5O－反应生成C6H5OH，则A膜为阴离子交换膜，故答案为阴； （3）将已知热化学方程式依次编号为①②，由盖斯定律②—①×7的反应C6H5OH(g)+ 11H2O(g)== 6CO2(g)+ 14H2(g)，则ΔH=－2742.4 kJ·mol－1—（－483.6 kJ·mol－1）×7=+ 642.8 kJ·mol－1，故答案为642.8； （4）由表格数据可知，温度越高，平衡时苯酚浓度越大，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，ΔH<0，故答案为<； （5）由表格数据可知，25℃时起始苯酚浓度为1.50×10－3 mol·L－1，平衡苯酚浓度为5.00×10－4mol·L－1，qe=（起始苯酚浓度—平衡苯酚浓度）v溶液/mACF用量=（1.50×10－3 mol·L－1—5.00×10－4mol·L－1）×1L/0.5g=2×10－3，KF（苯酚）=qe/cn（平衡苯酚浓度）=2×10－3/(5.00×10－4mol·L－1)2=8×103，故答案为8×103。 23． D > Zn-2e-=Zn2+ 0.3NA（或1.806×1023） 【分析】（1）甲装置符合原电池构成条件，所以是原电池，乙不能形成闭合回路，所以不能构成原电池，两个烧杯中，锌都失电子发生氧化反应，甲中铜上氢离子得电子发生还原反应，乙中锌与溶液中的氢离子发生氧化还原反应，锌电极上冒气泡，据此分析作答； （2）作原电池负极的金属，反应速率比普通化学反应快； （3）负极锌失电子发生还原反应； （4）根据氢气和转移电子之间的关系式计算； 【详解】（1）A. 甲符合原电池构成条件，所以属于原电池，乙不能构成闭合回路，所以不能构成原电池，A项错误； B. 乙不能构成原电池，氢离子在锌片上得电子发生还原反应，铜不能作正极，B项错误； C. 甲中铜片作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，所以铜片质量不变，乙中锌片和氢离子发生置换反应，所以质量减少，C项错误； D. 两烧杯总反应均为锌和氢离子发生的置换反应，最终导致溶液中氢离子浓度减小，所以溶液的pH均增大，D项正确； 故答案为D； （2）甲能构成原电池，乙不能构成原电池，作原电池负极的金属加速被腐蚀，所以在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲>乙； （3）甲池中负极发生锌失电子的氧化反应，其电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+； （4）甲中，铜电极上氢离子得电子生成氢气，若产生的3.36 L氢气在标准状况下的物质的量= =0.15mol，根据电极反应式为2H++2e-=H2↑可知，理论上通过导线的电子数目为0.15×2×NA=0.3NA（或1.806×1023）。 【点睛】原电池工作的原理口诀可概括为“两极一液一连线，活泼金属最优先，负失氧正得还，离子电极同性恋”，可加深学生对原电池的理解与记忆。本题的易错点是第（4）问，找出关系式是关键。 24． 二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中形成原电池，铝做负极被腐蚀 能 【详解】(1)当、导线连接时，接触到潮湿的空气就易形成原电池而使被腐蚀； (2)因为能与发生反应：，因此根据题给条件可以设计成原电池，其负极为，电极反应为，正极为石墨，电极反应为； (3)因为原电池反应为，所以负极为，正极可为、或石墨，电解质溶液为稀硫酸，即可画出装置图。 25． 碳 铁 4OH－－4e－=2H2O＋O2↑ 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 2H2O＋O2＋4e－=4OH－ 氧化反应 在乙装置碳棒电极上生成Cl2，Cl2与I－反应生成I2，I2遇淀粉变蓝 【详解】甲为原电池，乙为电解池。 (1)若两装置中均为CuSO4溶液，则甲装置中负极Fe失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，正极C上铜离子得电子生成铜单质，装置乙中，阳极C上氢氧根离子失去电子产生氧气，Fe作阴极，铜离子得电子生成铜单质，所以 ①有红色物质析出的是甲装置中的碳棒，乙装置中的铁棒； ②乙装置中阳极的电极反应式是：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。 （2）若两装置中均为饱和NaCl溶液，则甲装置中，Fe仍作负极，失电子转化为亚铁离子，碳棒为正极，氧气得电子生成氢氧根离子，乙装置中碳棒作阳极，氯离子失电子生成氯气，Fe作阴极，氢离子得电子生成氢气，则 ①乙装置为电解饱和食盐水，其总反应的离子方程式为：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－； ②甲装置中碳极为正极，发生反应的电极反应式为：2H2O＋O2＋4e－=4OH－，乙装置中碳极为阳极，发生失电子的氧化反应； ③乙装置碳极为阳极，氯离子失电子生成氯气，氯气可氧化KI为碘单质，使淀粉变蓝，所以将湿润的淀粉KI试纸放在附近，试纸会变蓝。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$