第四章 化学反应与电能 单元练习 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章 化学反应与电能同步习题 一、单选题 1．化学与生产、生活密切相关。下列说法正确的是 A．镁条着火时，不可用灭火 B．我国古代精美金属器皿表面使用了鎏金工艺，利用的是电镀原理 C．天然气、水煤气、沼气等不可再生能源，均可设计成燃料电池实现能量转化 D．制造矢量发动机使用含铼(Re)合金材料，该合金熔点比成分金属高 2．在以固态金属氧化物为电解质的电解池中，高温电解H2O(g)和CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本反应原理如图所示(多孔电极为惰性电极)。下列说法错误的是 A．电子从Y极流入电源，从X极流出电源 B．每转移0.2mol电子，生成1.12LH2 C．阳极的电极反应式为2O2--4e-=O2↑ D．H2O和CO2在多孔电极Ⅰ上发生还原反应 3．下列说法正确的是 A．原电池是把电能转变成化学能的装置 B．原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应 C．原电池两极均发生氧化反应和还原反应 D．原电池内部的阳离子向正极移动 4．我国在太阳能光电催化-化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法正确的是(已知质子交换膜只允许通过) A．该制氢工艺中光能最终转化为电能 B．该装置工作时，由a极区流向b极区 C．a极区需不断补充含和的溶液 D．a极上发生的电极反应为 5．将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，液滴外沿为棕色铁锈环(b)，如图所示，下列说法不正确的是 A．铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为： B．液滴之下氧气含量少，铁片作负极，发生的还原反应为： C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为： D．铁片腐蚀最严重区域不是生锈最多的区域 6．利用下列装置进行的实验能达到目的的是             A．保护金属铁 B．收集氨气并进行尾气处理 C．制备并观察氢氧化亚铁沉淀 D．测量盐酸与大理石反应的速率 A．A B．B C．C D．D 7．为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是 A．在精密机床的铁床上安装铜螺钉 B．在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中 C．在海轮上安装锌板浸在海水里 D．在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极 8．钢铁防腐方法有许多种，如图是其中的一种方法，描述正确的是 A．图中所示是牺牲阳极的阴极保护法 B．铁闸门作阴极，发生还原反应 C．电子流向：a→铁闸门→辅助电极→b D．辅助电极上的反应：O2+2H2O+4e-=4OH- 9．下列装置的有关说法正确的是 A．装置Ⅰ用于制备无水 B．装置Ⅱ可增大溶液中HClO的浓度 C．装置Ⅲ不能构成原电池，电流表指针不偏转 D．装置Ⅳ工作时，电子由锌通过电解质溶液流向碳棒 10．氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。下列说法错误的是 A．产生氢气的一极为阴极 B．电解饱和食盐水的方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑ C．离子交换膜可以防止氯气和氢气接触造成危险 D．原料NaCl溶液应从b位置补充 11．2020年，我国科学家以铝和石墨烯载钯作电极，氯铝酸型离子液体作电解质，构建了如图所示的Al-N2电池体系(阳离子略)，总反应为： 2Al+N22AlN。下列说法正确的是 A．电池充电时Al2Cl向Al电极移动 B．石墨烯载钯电极的电势比Al电极低 C．电池放电时，每转移3mole- 消耗11.2LN2 D．电池放电时，正极的电极反应式是：8 Al2Cl+N2+6e- = 2AlN+14AlCl 12．利用如图所示装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO，下列说法不正确的是 A．电池工作时a极区溶液的pH降低 B．电极b表面发生反应CO2+2e-+2H+=CO+H2O C．该装置工作时，H+从a极区向b极区移动 D．标准状况下，电极a生成1.12LO2时，两极电解质溶液质量相差3.2g 13．利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法不正确的是 A．正极电极反应式为 B．负极区，在氢化酶作用下发生反应 C．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 D．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 14．如图所示是我国科学家研制的一种新型燃料电池，成功实现了有机废弃物的处理和能源的利用。下列说法正确的是 A．该电池作精炼铜的电解池的电源时，a极应该连接粗铜 B．负极区发生反应HCOO-+2OH--2e-=+H2O C．物质A是硫酸亚铁 D．每处理1 mol HCOO-，理论上生成0.5 mol K2SO4 15．一种清洁、低成本的三步法氯碱工艺工作原理的示意图如下，下列说法正确的是 A．第三步中a为直流电源的正极 B．第一步生产的总反应为 C．第二步为原电池，正极质量增加，负极质量减少 D．第三步外电路上每转移4mol电子，电解池中就有4molHCl被电解 二、填空题 16．氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂(Pt)或石墨做电极材料，负极通入 ，正极通入 ，总反应为 ；电极反应特别要注意电解质，有下列两种情况： (1)电解质是KOH溶液(碱性电解质) ①负极发生的反应为：H2-2e-=2H+，2H++2OH-=2H2O，所以：负极的电极反应式为： 。 ②正极是O2得到电子，即：O2+4e-=2O2-，O2-在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-即：2O2-+2H2O=4OH-，因此，正极的电极反应式为 。 (2)电解质是H2SO4溶液(酸性电解质) ①负极的电极反应式为 。 ②正极是O2得到电子，即：O2+4e-=2O2-，O2-在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2-+2H+=H2O，因此正极的电极反应式为 。 17．铁、铜单质及其化合物应用范围很广。现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体（），为制取纯净的，某兴趣小组首先将其制成水溶液。 （1）通常将氢氧化钠溶液加入氯化亚铁溶液的实验现象是 ，书写氢氧化亚铁在空气中转化为氢氧化铁的化学方程式 。 （2）已知pH=1.9时，Fe3+就能开始沉淀，因此可首先加入氧化剂将Fe2+氧化后再除去，下列氧化剂最适合的是 。 A．NaClO            B．H2O2                C． KMnO4            D．浓硫酸 （3）在所得的FeCl3、CuCl2混合溶液中加入镁粉，产生的气体是 。试解释原因： 。有同学提出加入CuO以除去Fe3+。你认为理由是 。 （4）能不能直接蒸发CuCl2溶液得到晶体？ （填“能”或“不能”）。若能，不用回答；若不能，说明理由 。经检测，中含水28.6%，则中的值为 。 18．对金属制品进行抗腐蚀处理可延长其使用寿命。 （1）以下为铝材表面处理的一种方法： 以铝材为阳极，在溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为 。取少量废电解液，加入溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是 。 （2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 。 （3）利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于 处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学保护法称为 。 19．为验证反应Fe3++Ag=Fe2++Ag+，利甩如图电池装置进行实验。 (1)由Fe2(SO4)3固体配制500 mL0.1 mol/LFe2(SO4)3溶液。在烧杯中溶解固体时，先加入一定体积的 稀溶液，搅拌后再加入一定体积的水。 (2)电流表显示电流由银电极流向石墨电极。可知， 盐桥中的阳离子进入 电极溶液中。 (3)根据(2)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为 ，银电极的电极反应式为 。因此，Fe3+氧化性小于 。 (4)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。如果盐桥中电解质为KNO3，反应一段时间后，可以观察到电流表指针反转，原因是 。 20．甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。    请回答下列问题： (1)b处应通入 (填“CH4”或“O2”)，a处电极上发生的电极反应是 。 (2)电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu2＋的物质的量浓度 。 (3)电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH-外，还含有 (忽略水解)。 (4)在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化25.6 g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷 L(标准状况)。 21．某学习小组用如图所示A、B装置分别探究金属锌与稀硫酸的反应，实验过程中A装置烧杯内的溶液温度升高，B装置的电流计指针发生偏转。 (1)装置B烧杯中发生反应的离子方程式为 。 (2)B装置中锌做 极， 铜做 极 (填“正”或“负”)。电子由 极流向 极 (填“Zn”或“Cu”) (3)Cu板上的现象是 ，发生的电极反应是 。 (4)该小组同学反思原电池的原理，其中观点正确的是_______(填字母)。 A．原电池反应的过程中可能没有电子发生转移 B．原电池装置需要2个电极 C．电极一定不能参加反应 D．氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生 22．在化学反应的研究和实际应用中，人们除了选择合适的化学反应以实现所期待的物质转化或能量转化，还要关注化学反应进行的快慢和程度，以提高生产效率。 (1)控制条件，让反应在恒容密闭穼器中进行反应：。用传感器测得不同时间和的浓度如表。 时间 0 1 2 3 4 5 10.0 4.50 2.50 1.50 1.00 1.00 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70 前内的平均反应速率 ，从表格看，已达化学平衡的时间段为 s； (2)在一定温度下，某固定容积的密闭容器中充入一定量的气体后，发生反应，已知是红棕色气体，是无色气体。如图所示是反应速率(与时间的关系曲线。下列叙述正确的是 ；    a．时，反应未达到平衡，浓度在减小 b．时，反应达到平衡，反应不再进行 c．各物质浓度不再变化 d．各物质浓度相等 e．，浓度增大 f．反应过程中气体的颜色不变 (3)使用时也要注意防止污染环境。电化学气敏传感器可用于监测环境中的含量，其工作原理如图：    ①Pt电极(b)上的电极反应式为 ； ②电池总反应的化学反应方程式为 ，反应一段时间后，溶液的浓度将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 23．镍铼高温合金可用于制造喷气发动机的燃烧室、涡轮叶片及排气喷嘴。NH4ReO4是制备高纯度Re的原料。实验室制备NH4ReO4的装置如图所示。    已知： Ⅰ．KReO4、与H2S反应生成Re2Sn7； Ⅱ．2NH4ReO4+7H2=2Re+ 2NH3 + 8H2O。 有关物质的溶解度S见下表： 温度/℃ S[(NH4)2SO4]/g S[NH4ReO4]/g 20 75.4 6.1 30 78.0 32.3 回答下列问题： (1)金属铼具有良好的导电、导热性和延展性，可用于解释这--现象的理论是 。 (2)仪器a的名称是 。 (3)反应开始前先向仪器a中加入一定量的KReO4溶液，再通入一定量的H2S，反应一段时间，仪器a内生成Re2S7，然后滴入足量的H2O2的氨水溶液，生成NH4ReO4，同时有硫酸铵生成；写出生成NH4ReO4的化学方程式： ，反应结束后从溶液中分离出NH4ReO4的方法是 。 (4)氢气还原NH4ReO4制备金属铼时，在加热前，需先通入一段时间的氢气，其目的是 。实验室制取氢气时，常用粗锌粒而不用纯锌，其原因是 。 (5)铼可形成多种配位化合物， Re2 (CO)10就是其中的一种，其结构如图，其中配位原子为 (填“C"或“O")。    24．某化学兴趣小组利用反应：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计的原电池实验装置如图。请回答下列问题： (1)b极发生 (填“氧化”或“还原”)反应，其电极材料为 ，b电极反应式为： 。 (2)a极为 (填“正极”或“负极”)，其电极材料可能为 ，a极的电极反应式为 。 (3)该电池放电过程中，若测得电解质溶液的质量与时间的关系如图所示，则反应从开始至t1时，电路中转移电子的物质的量为 mol。 25．回答下列问题： (1)如图为以惰性电极进行电解的装置：写出A、B、C、D各电极上的电极反应式和总反应方程式： 溶液         溶液 A： ，B： ，总反应方程式： ， C： ，D： ，总反应方程式： 。 (2)两个烧杯中电解质溶液足量，则A、B、C、D四个电极产物的物质的量之比为 。 (3)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答： ①电池的负极反应式为 。 ②正极上消耗（标准状况）气体时，转移电子的物质的量为 。 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： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A B D B B C C B B D 题号 11 12 13 14 15 答案 D D A B B 1．A 【详解】A．镁可以在二氧化碳中燃烧，所以镁着火不能采用二氧化碳扑灭，故A正确； B．金属表面鎏金，是以金和汞混合剂为原料进行表面处理，烘烤蒸发后得到去汞存金的效果，故B错误； C．用碳与水蒸气加热反应生成水煤气，利用植物在沼气池中可制备沼气，所以水煤气、沼气为可再生能源，故C错误； D．合金的熔点一般比成分金属更低，硬度一般比成分金属更大，故D错误； 故答案为：A。 2．B 【详解】A．根据图示知：与X相连的电极产生CO和氢气，电解H2O-CO2混合气体，二氧化碳得到电子生成一氧化碳，发生还原反应，电解池阴极发生还原反应，所以X是电源的负极，因此电子从Y极流入电源，从X极流出电源，故A正确； B．气体所处的状态未知，不能确定氢气的体积，且生成的混合气体氢气和CO，故B错误； C．电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO，根据图示知：阴极产生H2、CO，阳极产生氧气，所以阳极的电极反应式为2O2--4e-=O2↑，故C正确； D．电解池阴极发生还原反应，电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO，阴极：水中的氢原子得到电子生成氢气，二氧化碳得到电子生成一氧化碳，即H2O和CO2在多孔电极Ⅰ上发生还原反应，故D正确； 故选B。 3．D 【详解】A.原电池是把化学能转变为电能的装置，故A错误； B.原电池中的电子流出的一极为负极，发生氧化反应，故B错误； C.在原电池中负极失去电子，发生氧化反应，而正极可以是溶液中的离子或空气中的氧气在此极得电子发生还原反应，故C错误； D.原电池中阳离子向正极移动，得电子，发生还原反应，故D正确； 故选：D。 4．B 【分析】根据图示，b极上氢离子转化为氢气，得电子，发生还原反应，a极上亚铁离子转化为铁离子，失电子，发生氧化反应，氢离子通过质子交换膜向b电极移动，据此分析解答。 【详解】A．该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，故A错误； B．根据图示，该装置工作时，H+在b极区放电生成氢气，由a极区流向b极区，故B正确； C．a极区Fe2＋和Fe3＋可相互转化，不需补充含Fe2＋和Fe3＋的溶液，故C错误； D．a极上亚铁离子转化为铁离子，失电子，发生氧化反应，电极反应为Fe2+-e-= Fe3+，故D错误； 答案选B。 5．B 【分析】氯化钠溶液滴到一块光亮清洁的铁板表面上，铁和碳在氯化钠溶液中构成原电池发生吸氧腐蚀，液滴之下铁做负极，发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe—2e—=Fe2+，液滴边缘的碳是正极，水分子作用下氧气在正极得到电子，发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e—=4OH—，在液滴外沿，亚铁离子与氢氧根离子反应生成极易被氧化为氢氧化铁的氢氧化亚铁，氢氧化铁脱水形成了棕色铁锈环(b)，铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为4Fe+nH2O+3O2═2Fe2O3·H2O。 【详解】A．由分析可知，铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为4Fe+nH2O+3O2═2Fe2O3·H2O，故A正确； B．由分析可知，液滴之下铁做负极失去发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe—2e—=Fe2+，故B错误； C．由分析可知，液滴边缘的碳是正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e—=4OH—，故C正确； D．由图可知，铁片腐蚀最严重区域不是生锈最多的区域，而是液滴中心区，故D正确； 故选B。 6．C 【详解】A．铁为阳极、失去电子被氧化，故不能保护金属铁，A错误； B．氨气极易溶于水且密度小于空气，应选用向下排空气法收集氨气，则应从短管通入气体、长管通过导管连接倒置的漏斗， B错误； C．铁屑与稀硫酸反应产生的氢气可以排除试管内空气，避免氢氧化亚铁被氧化，当气泡稳定时，关闭止水夹，A试管反应产生的FeSO4被压入B试管，与NaOH发生复分解反应制取得到Fe(OH)2白色沉淀，C正确； D．应测定一定时间内生成的二氧化碳气体的体积、或生成一定体积的二氧化碳时所消耗的时间，没有测时间的仪器，D错误； 选C。 7．C 【详解】A．铁和铜在电解质溶液中构成原电池，活泼金属铁做负极被损耗，则在精密机床的铁床上安装铜螺钉不能防止钢铁锈蚀，故A错误； B．铁和石墨在海水中构成原电池，活泼金属铁做负极被损耗，则在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中不能防止钢铁锈蚀，故B错误； C．铁和锌在海水中构成原电池，活泼金属锌做负极被损耗，铁做正极被保护，则在海轮上安装锌板浸在海水里能防止钢铁锈蚀，故C正确； D．在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极时，铁做电解池的阳极，腐蚀速率加快，不能防止钢铁锈蚀，故D错误； 故选C。 8．B 【分析】钢铁闸门被保护应接外接直流电源的负极，a是负极，b是正极。 【详解】A．图中所示是外加直流电源的阴极保护法，A错误； B．据分析，铁闸门接负极，作阴极，发生还原反应，B正确； C．海水中离子的移动导电，没有电子流动，整个装置电子流向：a→铁闸门，辅助电极→b，C错误； D．辅助电极电子流出，失电子，不是得电子， D错误； 故选B。 9．B 【详解】A．装置Ⅰ中溶液会发生水解反应，A错误； B．装置Ⅱ中可消耗溶液中的HCl，使的平衡正向移动，可增大溶液中HClO的浓度，B正确； C．装置Ⅲ为简易电池装置，能构成原电池，电流表的指针偏转，C错误； D．装置Ⅳ工作时，电子不能通过电解质溶液，D错误； 故选B。 10．D 【详解】A．水中的氢元素得电子生成氢气，所以产生氢气的一极为阴极，故A正确； B．电解精制饱和食盐水生成氯气、氢气、氢氧化钠，电解饱和食盐水的方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，故B正确； C．离子交换膜只允许阳离子通过，可以防止氯气和氢气接触造成危险，故C正确； D．氯离子在阳极失电子生成氯气，离子交换膜只允许阳离子通过，原料NaCl溶液应从a位置补充，故D错误； 选D。 11．D 【详解】A．充电时A电极发生还原反应，为阴极，所以充电时Al2C向阳极即石墨烯载钯电极，故A错； B．由反应2Al+N22AlN可知，放电时Al电极发生氧化反应为负极，N2在石墨烯载钯电极发生还原反应为正极，则石墨烯载钯电极的电势比Al电极高，故B错； C．由于为告知是否处于标况下，则电池放电时，每转移3mole- 无法计算消耗N2的物质的量 ，若标况下由关系式，可得每转移3mole- 消耗11.2LN2，故C错； D．电池放电时，N2在正极得到电子发生还原反应，则其电极反应式为8 Al2Cl+N2+6e- = 2AlN+14AlCl，故D正确； 答案选D。 12．D 【分析】根据装置图可知，电子由a极经外电路流向b极，则a为负极，H2O失去电子得到O2，电极反应式为：2H2O-4e-=O2+4H+，H+经质子交换膜从a极向b极移动，b为正极，CO2得到电子生成CO，电极反应式为：CO2+2e-+2H+=CO+H2O，据此分析解答。 【详解】A．电池工作时，a为负极，H2O失去电子得到O2，电极反应式为：2H2O-4e-=O2+4H+，c(H+)增大，溶液的pH降低，A正确； B．根据分析可知，b为正极，CO2得到电子生成CO，电极反应式为：CO2+2e-+2H+=CO+H2O，B正确； C．该装置工作时，H+经质子交换膜从a极向b极移动，C正确； D．反应的总反应为，每生成1 mol CO，同时生成0.5 mol O2，标准状况下，电极a生成1.12LO2时，即生成0.05molO2时，生成0.1molCO，左侧电解质溶液减少0.1molH2O，右侧电解质溶液增加0.1molH2O，因此两极电解质溶液质量相差0.2mol×18g/mol=3.6g，D错误； 答案选D。 13．A 【详解】A．由图示可知，左边为电池的负极区，右边为电池的正极区，MV2+在正极区得电子生成MV+，电极反应式为MV2++e-=MV+，A错误； B．左边为负极区，由图示可知，在氢化酶作用下发生反应，B正确； C．原电池中阳离子往正极移动，质子通过交换膜由负极区向正极区移动，C正确； D．现有工业合成氨方法对温度和压强都有要求，条件苛刻，而该方法条件温和，同时还可提供电能，D正确； 答案选A。 14．B 【详解】A．碱性条件下，HCOO-失电子被氧化成，故a极为负极，b极为正极，电解精炼铜时，粗铜应接电源正极，即b极，故A错误； B．1molHCOO-失去2mol电子生成1mol，结合电荷守恒和元素守恒，负极的电极反应式为HCOO-+2OH--2e-=+H2O，故B正确； C．b极电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，电池放电过程中，钾离子移向正极，即右侧b极，根据图示可知，右侧的阴离子为硫酸根离子，而随着硫酸钾不断被排出，硫酸根逐渐减少，铁离子和亚铁离子进行循环（4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O），所以需要补充硫酸根离子，物质A为H2SO4，故C错误； D．每处理1 mol HCOO-，理论上生成1 mol K2SO4，故D错误； 故选：B。 15．B 【分析】第一步，阳极：失电子转化为，同时生成Na+，阴极O2得电子产物与电解质反应生成OH-；第二步，形成原电池，Ag电极为负极，Ag失电子产物与Cl-反应生成AgCl，正极得电子生成；第三步，阳极Cl-失电子生成Cl2，阴极AgCl得电子生成Ag等。 【详解】A．由图可知，第三步中Ag电极的变化是AgCl得到电子转化为Ag，发生还原反应，是阴极，则a为直流电源的负极，A错误； B．第一步为电解池，阳极反应为，阴极反应为，根据得失电子守恒，可得第一步电解池的总反应为，B正确； C．第二步为原电池，正极反应为，负极反应为，生成的附着在负极表面，故正、负极质量均增加，C错误； D．第三步的总反应为，溶液中HCl的物质的量保持不变，D错误； 故选B。 16． 氢气 氧气 2H2+O2＝2H2O H2-2e-+2OH-＝2H2O O2+4e-+2H2O＝4OH- H2-2e-＝2H+ O2+4e-+4H+＝2H2O。 【详解】燃料电池中燃料作为负极，发生氧化反应，总反应的产物和燃料燃烧时产物相同，所以氢氧燃料电池，以惰性金属铂(Pt)或石墨做电极材料时，负极通入氢气，正极通入氧气，总反应为：2H2+O2＝2H2O； (1)①负极发生的反应为：H2﹣2e﹣＝2H+，2H++2OH﹣＝2H2O，则总的负极的电极反应式为：H2﹣2e﹣+2OH﹣＝2H2O； ②正极是O2得到电子，即：O2+4e﹣＝2O2﹣，O2﹣在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH﹣即：2O2﹣+2H2O＝4OH﹣，因此，正极的电极反应式为：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣； (2)①电解质为酸时，负极的电极反应式为：H2﹣2e﹣＝2H+； ②正极是O2得到电子，即：O2+4e﹣＝2O2﹣，O2﹣在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2﹣+2H+＝H2O，因此正极的电极反应式为：O2+4e﹣+4H+＝2H2O。 17． 可观察到灰白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 4Fe（OH）2+O2+2H2O → 4Fe(OH)3↓ B 氢气(H2) 镁粉与FeCl3、CuCl2水解产生的H＋反应而生成氢气 CuO能与酸反应既不带入新的杂质，又能使得溶液pH升高，Fe3＋沉淀 不能 加热使得上述水解程度增大，随着盐酸的挥发，平衡不断朝正反应方向移动最终得到Cu (OH)2 3 【详解】试题分析：（1）将氢氧化钠溶液加入氯化亚铁溶液生成氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁易被氧气氧化为氢氧化铁；（2）加入的氧化剂不能引入新杂质； （3）FeCl3、CuCl2溶液因水解呈酸性；氧化铜可以消耗氢离子使溶液PH增大，同时又不引入新杂质；（4）直接蒸发CuCl2溶液促进氯化铜水解，随着盐酸的挥发，平衡不断朝正反应方向移动最终得到Cu (OH)2。根据 计算X。 解析：（1）将氢氧化钠溶液加入氯化亚铁溶液生成白色氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁易被氧气氧化为氢氧化铁，所以可以观察到白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色；氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁的方程式是4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3；（2）加入NaClO，Fe2+被氧化为Fe3+，NaClO被还原为氯化钠，引入氯化钠杂质，故A错误；加入H2O2，Fe2+被氧化为Fe3+，H2O2被还原为水，不引入杂质，故B正确；加入 KMnO4 引入钾离子、锰离子杂质，故C错误；加入浓硫酸，引入硫酸根离子，故D错误；（3）FeCl3、CuCl2溶液因水解呈酸性，镁粉与FeCl3、CuCl2水解产生的H＋反应而生成氢气，所以放出的气体是氢气；氧化铜可以消耗氢离子使溶液PH增大，Fe3＋生成氢氧化铁沉淀，同时又不引入新杂质；（4）直接蒸发CuCl2溶液促进氯化铜水解，随着盐酸的挥发，平衡不断朝正反应方向移动最终得到Cu (OH)2，所以不能直接加热蒸发CuCl2溶液得到。 ，解得X=3。 点睛：氯化铜水解， ，直接蒸发CuCl2溶液促进氯化铜水解，随着盐酸的挥发，平衡不断朝正反应方向移动最终得到Cu(OH)2，在氯化氢气流中加热CuCl2溶液可以抑制氯化铜水解得到晶体。 18． 与发生双水解反应，产生沉淀和气体 用铜作阳极可补充溶液中消耗的，保持溶液中浓度恒定 N 牺牲阳极法 【详解】(1)活泼金属Al作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，氧化产物为，阳极的电极反应式为；废电解液中含有Al3+，加入溶液后，与发生双水解反应，离子方程式可表示为； (2)用铜作阳极，Cu电极本身失电子生成Cu2+，可补充溶液中消耗的，保持溶液中浓度恒定，而用石墨作阳极时，溶液中的Cu2+无法得到补充，浓度将减少，从而电镀的效果将减弱； (3)若X为碳棒，则只能用外加电流法，铁作阴极被保护，此时开关K应置于N处。若X为Zn，K置于M处，Zn比Fe活泼，形成原电池，其保护原理为牺牲阳极法。 19．(1)硫酸 (2)银 (3) Fe2+-e-=Fe3+ Ag++e-=Ag Ag+ (4)原电池反应使c(Fe3+)增大，同时NO离子进入石墨电极酸性溶液中，氧化Fe2+离子，使c(Fe3+)又增大，致使平衡Fe3++Ag⇌Fe2++Ag+正向移动 【分析】电流由银电极流向石墨电极，则Ag为正极，石墨为负极，盐桥中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 【详解】（1）由Fe2(SO4)3固体配制500mL0.1mol⋅L-1Fe2(SO4)3溶液，需要的仪器有胶头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒、药匙、托盘天平、500mL容量瓶；硫酸铁溶解时要防止水解，故在烧杯中溶解时，先加入一定体积的硫酸稀溶液，搅拌后再加入一定体积的水。故答案为：硫酸； （2）电流表显示电流由银电极流向石墨电极，石墨作负极，银作正极。可知， 盐桥中的阳离子进入银电极溶液中。故答案为：银； （3）根据(2)实验结果，石墨作负极，电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+；Ag作正极，电极反应式为Ag++e-=Ag。电池总反应为：Fe2++Ag+=Fe3++Ag,根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，可知Fe3+氧化性小于Ag+的。故答案为：Fe2+-e-=Fe3+；Ag++e-=Ag；Ag+； （4）Fe3++Ag⇌Fe2++Ag+属于可逆反应，溶液中Fe3+浓度增大，会使平衡正向移动，电流表指针发生反转。原电池反应使c(Fe3+)增大，同时NO离子进入石墨电极酸性溶液中，氧化Fe2+离子，使c(Fe3+)又增大，致使平衡Fe3++Ag⇌Fe2++Ag+正向移动，电流表指针发生反转，故答案为：原电池反应使c(Fe3+)增大，同时NO离子进入石墨电极酸性溶液中，氧化Fe2+离子，使c(Fe3+)又增大，致使平衡Fe3++Ag⇌Fe2++Ag+正向移动。 20．(1) O2 CH4+10OH--8e-=+7H2O (2) 减小 不变 (3) (4)2.24 【分析】装置Ⅱ要实现铁棒上镀铜，则Fe为阴极，Cu为阳极，则Ⅰ装置中左边电极为负极，右边电极为正极，甲烷燃料电池中，通入甲烷的电极为负极，通入氧气的电极为正极。 【详解】（1）b处的电极为正极，则b处应通入O2，a电极上CH4失电子结合氢氧根离子生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH4+10OH--8e-=+7H2O。 （2）装置Ⅰ中总反应式为CH4+2O2+2OH-=+3H2O，反应消耗氢氧根离子，故溶液的pH减小。装置Ⅱ中阳极上Cu-2e-=Cu2+，阴极上Cu2++2e-=Cu，电解质溶液中的铜离子不断被消耗又被补充，根据得失电子守恒，溶液中铜离子的物质的量浓度不变。 （3）装置Ⅰ中总反应式为CH4+2O2+2OH-=+3H2O，溶液中除了氢氧根离子，还含有。 （4）装置Ⅱ阴极质量变化25.6g，即有25.6g铜离子转化为铜，生成Cu0.4mol，转移电子数0.8mol，装置Ⅰ中甲烷发生的电极反应为CH4+10OH--8e-=+7H2O，转移0.8mol电子时，消耗0.1mol甲烷，则理论上消耗甲烷2.24L(标况下)。 21．(1) (2) 负 正 Zn Cu (3) 产生气泡 (4)BD 【分析】A装置中，锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，且实验过程中A装置烧杯内的溶液温度升高，则该反应放热，B装置形成了锌-铜原电池，锌活泼性强，为负极，则铜为正极，装置中电流计指针发生偏转，据此解答。 【详解】（1）装置B烧杯中发生反应的离子方程式为：；故答案为：。 （2）B装置为原电池，其中锌做负极，铜做正极；电子由负极流向正极，即由Zn极流向Cu极；故答案为：负；正；Zn；Cu。 （3）Cu板上会产生气泡，发生的电极反应是：；故答案为：产生气泡；。 （4）A．原电池要能自发进行氧化还原反应，所以一定有电子的转移，故A错误； B．原电池的构成条件必须有两个电极，故B正确； C．活泼金属作负极，失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，一般负极发生反应溶解，正极质量增加或析出气体，故C错误； D．原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，分别在两极发生，故D正确； 故答案为：BD。 22．(1) 4-5 (2)ace (3) 减小 【详解】（1）前2s内，NO的浓度变化值为7.5×10-4mol/L，则N2的浓度变化值为3.75×10-4mol/L，故前内的平均反应速率=。反应达平衡时各物质的物质的量浓度不变，4-5s时各物质的浓度不变，此时该反应达到平衡。 （2）a.t1时，反应未达到平衡，反应正向进行，反应物的浓度减小，则二氧化氮浓度减小，故a正确； b.t2时，反应达到平衡，正逆反应速率相等等不等于0，所以反应没有停止，故b错误； c.t2~t3段为平衡状态，各物质的浓度不变，故c正确； d.t2~t3段为平衡状态，各物质的量浓度不变但不相等，故d错误； e.0~t2段反应正向进行，反应物浓度减小、生成物浓度增大，则N2O4浓度增大，故e正确； f.二氧化氮浓度越大，气体颜色越深，0~t2段反应正向进行，二氧化氮浓度减小，气体颜色变浅，故f错误； 故选ace。 （3）①该装置中根据电极上的物质转化可知：氨气转变为氮气，氮元素化合价升高，故a为负极，b为正极。b电极上为氧气得电子生成氢氧根，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-； ②电池的总反应为氨气和氧气反应生成氮气和水，电池总反应式为；从总反应式可以看出，总反应生成水，故反应一段时间后，KOH溶液的浓度将减小。 23．(1)电子气理论 (2)三颈烧瓶 (3) 冷却结晶 (4) 排尽装置内的空气，防止爆炸 粗锌易形成原电池反应，加快反应速率 (5)C 【详解】（1）金属具有良好的导电性，是因为金属晶体中的自由电子可以在整块晶体中运动，在外加电场作用下，自由电子发生定向移动，形成电流；良好的导热性是因为金属受热后，自由电子的能量增加，运动速率加快，与金属离子发生频繁碰撞，传递能量；良好的延展性，是因为金属在受到外力时，各原子层可以发生相对滑动而不改变原来的排列方式，不破坏金属键。这就是电子气理论。 （2）根据仪器的形状分析，该仪器为三颈烧瓶。 （3）根据实验过程分析，结合氧化还原反应的电子守恒，得化学方程式为：，结合溶解性表分析，将该溶液冷却结晶过滤即可分离出NH4ReO4。 （4）氢气为可燃性气体，与氧气混合容易出现危险，故先通入一段时间的氢气，排尽装置内的空气，防止爆炸。粗锌含有杂质，能在酸中形成原电池，从而加快反应速率，故实验室常用粗锌制取氢气。 （5）碳的电负性小于氧，对孤对电子吸引能力弱，给出电子对更容易，故配位原子为碳原子。 24． 氧化 铜 Cu - 2e- = Cu2+ 正极 银 Fe3++e-=Fe2+ 0.4 【分析】根据氧化还原反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计原电池，电池工作时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电流从电池正极流出，电子从电池负极流出，该反应中Cu发生氧化反应，所以Cu作负极，正极材料应该是活动性比Cu更弱，可以用银或石墨作正极，可溶性的铁盐溶液为电解质溶液，，据此分析解答。 【详解】(1)由图可知，电子从b极流出，b为原电池的负极，由分析可知，负极材料为铜，失去电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu - 2e- = Cu2+，答案为：氧化；铜；Cu - 2e- = Cu2+； (2)由图知电子从b极流出，经导线流入a极，故a极为原电池的正极，负极材料为铜，正极材料应该是活动性比Cu更弱，金属活动性Cu后面的银或石墨都可作正极，试剂X为可溶性的铁盐溶液，溶液里的阳离子Fe3+在正极得到电子发生还原反应，电极反应式为：Fe3++e-=Fe2+，答案为：正极；银；Fe3++e-=Fe2+； (3)由图像可知反应从开始至t1时，电解质溶液质量增加了12.8g，即有12.8gCu发生反应变成离子进入溶液，设转移的电子的物质的量为x，根据Cu电极的电极反应式计算： 列比例式为 ，解得x=0.4mol。 【点睛】明确原电池正负极的判断方法、各个电极上发生的反应类型、电极反应式的书写是解题的关键。 25．(1) Cu2++2e-=Cu 2Cl--2e-=Cl2 Cu2++2Cl-= Cu+ Cl2 Ag++e-=Ag 2H2O-4e-=4H++O2 4Ag++2H2O= 4Ag+4H++O2 (2)2：2：4：1 (3) H2-2e-+2OH-=2H2O 0.8NA 【详解】（1）A电极与电源负极相连为阴极，B电极为阳极，C电极为阴极，D电极为阳极，A、B、C、D分别发生如下反应：Cu2++2e-=Cu；2Cl--2e-=Cl2；Ag++e-=Ag；2H2O-4e-=4H++O2，总方程式分别为：Cu2++2Cl-= Cu+ Cl2、4Ag++2H2O= 4Ag+4H++O2。 （2）由电子守恒可知在四个电极依次析出物质的物质的量之比为n(Cu)：n(Cl2)：n(Ag) ：n(O2)=2：2：4：1。 （3）①根据题干信息，电解质溶液为KOH溶液，O2在正极得到电子，电极反应式为O2+4e-+H2O=4OH- ，H2在负极失去电子，与OH-结合生成水，则负极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O； ②正极的电极反应式为O2+4e-+H2O=4OH- ，消耗4.48L气体，即消耗0.2mol气体时，转移的电子数为0.8NA。 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 $$