内容正文:
单元检测卷(一) 化学反应与能量转化
时间:90分钟 满分:100分
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分;每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列关于化学反应与能量的说法正确的是( )
A.化学键断裂需要吸收能量
B.化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关
C.在化学反应过程中反应物的总能量总是等于反应产物的总能量
D.放热反应都能自发进行,吸热反应需要在加热的条件下才能进行
A [在化学反应中断键要吸收能量,成键要放出能量,A项正确;化学反应中能量的变化与反应物的质量成正比关系,B项错误;一个化学反应是放热还是吸热取决于反应物总能量和反应产物总能量的相对大小,当反应物的总能量大于反应产物的总能量时,该反应为放热反应,反之为吸热反应,C项错误;放热反应不一定能自发进行,反应是否吸热与反应条件无关,D项错误。]
2.已知部分化学键的键能数据如表所示:
化学键
C—H
C—C
C=C
H—H
键能kJ/mol
413
347
614
436
则下列有关反应CH2=CH2(g)+H2(g)===CH3CH3(g)的说法正确的是( )
A.生成1 mol乙烷气体时放出热量123 kJ
B.生成1 mol乙烷气体时吸收热量123 kJ
C.该反应的热化学方程式为CH2=CH2(g)+H2(g)===CH3CH3(g) ΔH=+123 kJ/mol
D.该反应为放热反应,无需加热即可发生该反应
A [根据反应方程式可知,该反应的反应焓变为(614+413×4+436-347-413×6) kJ·mol=-123 kJ/mol,则生成1 mol乙烷气体时放出的热量为123 kJ,A正确;根据A选项可知,B错误;该反应的热化学方程式为CH2=CH2(g)+H2(g)===CH3CH3(g) ΔH=-123 kJ/mol,C错误;该反应需在催化剂且加热条件下才能实现,D错误。]
3.下列关于反应热的描述中正确的是( )
A.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1, 则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1
B.CO(g)的摩尔燃烧焓是283.0 kJ·mol-1,则2CO2(g)===2CO(g)+O2(g)反应的ΔH=+(2×283.0) kJ·mol-1
C.反应热有正负之分,摩尔燃烧焓ΔH全部是正值
D.1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的摩尔燃烧焓
B [中和热是以生成1 mol H2O(1)作为标准的,因此A错误;摩尔燃烧焓是指在一定反应温度和压强条件下,1 mol纯物质完全氧化为同温下的指定产物时的焓变,因此B正确,D错误;摩尔燃烧焓ΔH都是负值,因此C错误。]
4.下列叙述不正确的是( )
A.电解池的阳极上发生氧化反应,阴极上发生还原反应
B.原电池跟电解池连接后,电子从原电池的负极流向电解池的阴极,经过溶液到达电解池的阳极,然后再回流到原电池的正极
C.电镀时,电镀池中的阳极发生氧化反应
D.用惰性电极电解饱和食盐水时,在阴极区得到氢氧化钠溶液和氢气
B [电解池中阳极上失去电子发生氧化反应,阴极上得到电子发生还原反应,A项正确;电子不能通过溶液,电子的流向是从原电池的负极流向电解池的阴极,从电解池的阳极流向原电池的正极,B项错误;电镀池属于电解池,则电镀池中的阳极发生氧化反应,C项正确;用惰性电极电解饱和食盐水时,阴极上由水电离出的氢离子放电生成氢气,阴极区溶液中的氢氧根离子浓度增大,与钠离子结合生成氢氧化钠,D项正确。]
5.Kolbe法制取乙烯的装置如图所示,电极a上的产物为乙烯和碳酸根离子。下列说法正确的是( )
A.该装置可将化学能转化为电能
B.图中为阳离子交换膜
C.阴极周围溶液的pH不断减小
D.每生成1 mol乙烯,电路中转移2 mol电子
D [该装置是电解池,可将电能转化为化学能,A错误;电极a为阳极,产物为乙烯和CO,则电极反应式为4OH-+-OOCCH2CH2COO--2e-===CH2===CH2↑+2CO+2H2O,阳极区不断消耗OH-,故图中应为阴离子交换膜,B错误;电极b为阴极,电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,故阴极周围溶液的pH不断增大,C错误;由阳极反应式可知,每生成1 mol乙烯,电路中转移2 mol电子,D正确。]
6.高能锂离子电池总反应式为2Li+FeS===Fe+Li2S,LiPF6·SO(CH3)2为电解质,用该电池为电源电解含镍酸性废水并得到单质Ni的实验装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.LiPF6·SO(CH3)2可用Li2SO4水溶液代替
B.当转移1 mol e-时,b室离子数增加NA
C.该电池充电时阳极反应式为Fe+Li2S-2e-===FeS+2Li+
D.若去除阴离子膜,则电解反应总方程式发生改变
C [Li是活泼金属,可与水反应,不能用Li2SO4水溶液作电解质溶液,A错误;当转移1 mol e-时,a室向b室转移1 mol Na+,c室向b室转移1 mol Cl-,则b室离子数增加2NA,B错误;充电时,阳极上Fe失电子发生氧化反应生成FeS,C正确;若去除阴离子膜,阳极依然是氢氧根离子放电,阴极镍离子放电,则电解反应总方程式不会发生改变,D错误。]
7.化学反应的本质是旧键的断裂和新键的形成,化学键的键能是形成(或断裂)1 mol化学键释放(或吸收)的能量。已知:白磷(P4)和P4O6分子结构如图所示,P—P键、P—O键、O===O键的键能(kJ·mol-1)分别为a、b、d(a、b、d均为正数)。则反应P4(白磷,s)+3O2(g)===P4O6(s)的能量变化为( )
A.吸收(6a-12b)kJ的能量
B.释放(6a-12b)kJ的能量
C.释放(12b-6a-3d)kJ的能量
D.吸收(6a+3d-12b)kJ的能量
C [反应热ΔH=反应物总键能-反应产物总键能,由题图可知1个P4分子中含有6个P—P键,1个P4O6分子中含有12个P—O键。则反应P4(白磷,s)+3O2(g)===P4O6(s)的反应热ΔH=(6a+3d-12b)kJ·mol-1,白磷燃烧是放热反应,ΔH<0,则该反应释放(12b-6a-3d)kJ的能量。C项正确。]
8.将二氧化碳转化为燃料是目前的研究热点,《科学》杂志曾报道的一种将CO2转化为烃和醇的装置如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.图中能量转化的方式只有1种
B.装置工作时,H+向X极移动,Y极周围溶液的pH增大
C.X极上得到CH3OH的电极反应式为2CO2+4H2O+12e-===2CH3OH+3O2
D.若X极生成了1 mol C2H4和1 mol CH3OH,电路中流过18 mol电子
D [图中存在太阳能转化为电能、电能转化为化学能两种能量转化方式,故A错误;分析题图可知,X为阴极,Y为阳极,氢离子通过质子交换膜向阴极(X极)区移动,阳极(Y极)发生氧化反应:2H2O-4e-===4H++O2↑,所以Y极周围溶液的pH减小,故B错误;X极(阴极)上发生还原反应生成CH3OH的电极反应式为CO2+6H++6e-===CH3OH+H2O,故C错误;2 mol CO2生成1 mol C2H4,1 mol CO2生成1 mol CH3OH,C元素化合价都是由+4价降低为-2价,所以若X极生成1 mol C2H4和1 mol CH3OH,电路中流过的电子为(2+1)×[4-(-2)] mol=18 mol,故D正确。]
9.如今太阳能电池已经广泛地应用于生产、生活中。某共享单车的电源为太阳能电池,电极材料是Li/LiCoO2,太阳能电池的原理如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.阳光照射该电池时,能量转化过程:太阳能→电能→化学能
B.光照时负极的质量减少
C.太阳能电池板材料是Si
D.开锁时,正极发生反应:
xLi++xe-+Li1-xCoO2===LiCoO2
B [阳光照射该太阳能电池时,太阳能转化为电能,然后以太阳能电池为电源,向蓄电池(二次电池)充电,电能再转化为化学能储存起来,故能量转化过程为太阳能→电能→化学能,A正确;蓄电池放电时,负极反应为Li-e-===Li+,故负极质量减少,但光照时蓄电池充电,是放电过程的逆过程,故负极(阴极)质量增加,B错误;Si是半导体材料,可以作太阳能电池板材料,C正确;开锁时,装置为原电池,正极发生还原反应:xLi++xe-+Li1-xCoO2===LiCoO2,D正确。]
10.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如右图所示。下列说法错误的是( )
A.通电时,锌环为阳极,发生氧化反应
B.通电时,阴极上的电极反应:2H2O+2e-===H2↑+2OH-
C.断电时,锌环上的电极反应:Zn2++2e-===Zn
D.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀
C [通电时,锌环连接电源正极,所以锌环为阳极,发生氧化反应,A正确;通电时,阴极上溶液中水电离的氢离子得电子,电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,B正确;断电时发生原电池反应,锌环失电子作负极,电极反应为Zn-2e-===Zn2+,C错误;断电时锌环作负极被腐蚀,铁帽作正极被保护,属于牺牲阳极保护法,D正确。]
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有1个或2个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.电浮选凝聚法处理酸性污水的工作原理如图所示,下列说法不正确的是( )
A.铁电极的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+
B.通入甲烷的石墨的电极反应式为CH4+4CO-8e-===5CO2+2H2O
C.为了增强污水的导电能力,可向污水中加入适量食盐
D.若左池石墨电极产生44.8 L气体,则消耗0.5 mol甲烷
答案: D
12.298 K、1.01×105Pa下,O2、S、Se、Te分别与H2化合的反应热数据如图所示。下列Se与H2化合的热化学方程式正确的是( )
A.Se(s)+H2(g)===H2Se(g)
ΔH=-242 kJ·mol-1
B.Se(s)+H2(g)===H2Se(g)
ΔH=-20 kJ·mol-1
C.Se(g)+H2(g)===H2Se(g)
ΔH=+81 kJ·mol-1
D.Se(s)+H2(g)===H2Se(g)
ΔH=+81 kJ·mol-1
D [同一主族元素非金属性越强,越容易与氢气化合生成气态氢化物,生成的气态氢化物越稳定,且化合时放热越多,即ΔH越小,则a、b、c、d依次为H2Te、H2Se、H2S、H2O,b(H2Se)对应的ΔH=+81 kJ·mol-1,又因298 K、1.01×105Pa下,Se呈固态,故Se与H2化合的热化学方程式为Se(s)+H2(g)===H2Se(g) ΔH=+81 kJ·mol-1,D正确。]
13.某热再生电池的工作原理如图所示。通入NH3时电池开始工作,左边电极棒不断溶解,右边电极棒不断增厚,中间a为离子交换膜,放电后可通过废热进行充电。已知电池总反应:Cu2++4NH3⥫⥬[Cu(NH3)4]2+(ΔH<0)。下列说法不正确的是( )
A.此电池为二次电池
B.放电时,左边电极发生氧化反应
C.a为阳离子交换膜
D.放电时,转移0.2 mol电子,两电极质量变化差为6.4 g
CD [由“可通过废热进行充电”知该电池为二次电池,A项正确;放电时,左侧的铜电极棒不断溶解,作负极,发生氧化反应:Cu-2e-===Cu2+,B项正确;电解质溶液中阳离子向正极移动,若a为阳离子交换膜,则电极溶解生成的Cu2+向右侧(正极)移动,且左侧通入NH3要消耗Cu2+,显然左侧阳离子会不断减少,明显不利于电池反应的持续进行,C项错误;放电时,负极和正极的电极反应分别为:Cu-2e-===Cu2+、Cu2++2e-===Cu,转移0.2 mol电子,负极消耗0.1 mol Cu,正极生成0.1 mol Cu,两极质量变化差为0.2 mol×64 g·mol-1=12.8 g,D项错误。]
14.用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染,例如:
①CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574 kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1 160 kJ·mol-1
下列说法不正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值)( )
A.由反应①可推知CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH>-574 kJ·mol-1
B.反应①②转移的电子数相同
C.若用标准状况下4.48 L CH4将NO2还原为N2,同时生成气态水,放出的热量为173.4 kJ
D.若用4.48 L CH4将NO2还原为N2,整个过程中转移电子总数为1.6NA
AD [水蒸气冷凝为液态水需要释放热量,所以CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH<-574 kJ·mol-1,A错误;两个反应中,C元素的化合价均由-4价升高到+4价,则等物质的量的甲烷分别参加反应①②,反应转移的电子数相同,B正确;由题给热化学方程式,根据盖斯定律,由(①+②)÷2可以得出CH4将NO2还原为N2的热化学方程式为CH4(g)+2NO2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867 kJ·mol-1,则0.2 mol CH4反应放出的热量为867 kJ·mol-1×0.2 mol=173.4 kJ,C正确;用标准状况下4.48 L(0.2 mol)CH4将NO2还原为N2,在此过程中CH4中碳元素的化合价由-4升高到+4,转化为CO2,失去电子的总物质的量为0.2 mol×8=1.6 mol,故转移电子总数为1.6NA,但D选项未注明“标准状况”,D错误。]
15.如图所示阴阳膜组合电解装置用于循环脱硫,用NaOH溶液在反应池中吸收尾气中的二氧化硫,将得到的Na2SO3溶液进行电解又制得NaOH。其中a、b离子交换膜将电解槽分为三个区域,电极材料为石墨,产品C为H2SO4溶液。下列说法正确的是( )
A.b为只允许阴离子通过的离子交换膜
B.阴极区中B最初充入稀NaOH溶液,产品E为氧气
C.反应池采用气、液逆流方式,目的是使反应更充分
D.阳极的电极反应式为SO+2e-+H2O===2H++SO
答案: AC
三、非选择题(本题包括5小题,共60分)
16.(12分)电化学在我们的生产、生活中占有越来越重要的地位。
(1)燃料电池是一种绿色环保、高效的化学电源。图为甲醇燃料电池,则负极反应式为
________________________________________________________________________。
(2)常温下用甲醇燃料电池电解300 mL饱和食盐水,则电解的化学方程式为________________________________________________________________________。
(3)用甲醇燃料电池电解2 L 1 mol·L-1硫酸铜溶液,一段时间后,两极共收集到标准状况下的气体89.6 L,则电路中共转移________mol电子。
解析: (1)图为甲醇燃料电池,电解质溶液为KOH溶液,电池总反应为2CH3OH+3O2+4OH-===2CO+6H2O,CH3OH中碳元素化合价由-2价升高到+4价,失去电子,所以通入CH3OH的一极为负极,负极反应式为CH3OH-6e-+8OH-===CO+6H2O。(2)电解饱和食盐水时生成NaOH、Cl2和H2,化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。(3)2 L溶液中硫酸铜的物质的量n(CuSO4)=2 L×1 mol·L-1=2 mol,两极共收集气体的物质的量为=4 mol,根据电解反应方程式2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4可知2 mol CuSO4完全消耗只能生成1 mol O2,说明CuSO4完全消耗后继续电解水:2H2O2H2↑+O2↑,电解水生成的气体的物质的量为4 mol-1 mol=3 mol。分析两步电解反应式可知:电解2 mol CuSO4转移4 mol e-,电解水时生成3 mol气体转移4 mol e-,所以电路中共转移电子的物质的量n(e-)=4 mol+4 mol=8 mol。
答案: (1)CH3OH-6e-+8OH-===CO+6H2O
(2)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ (3)8
17.(12分)(1)C(s)在氧气供应不充足时,生成CO同时还部分生成CO2,因此无法通过实验直接测得反应C(s)+O2(g)===CO(g)的ΔH。但可设计实验利用盖斯定律计算出该反应的ΔH,计算时需要测得的实验数据有________________。
(2)已知下列热化学反应方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g)
ΔH1=-25 kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g)
ΔH2=-5 kJ·mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g)
ΔH3=+19 kJ·mol-1
试写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学方程式:________________________________________________________________________。
(3)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示,若生成1 mol N2,其ΔH=________kJ·mol-1。
(4)CO、H2可用于合成甲醇和甲醚,其反应为(m、n均大于0):
反应①:CO(g)+2H2(g)⥫⥬CH3OH(g) ΔH=-m kJ·mol-1
反应②:2CO(g)+4H2(g)⥫⥬CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-n kJ·mol-1
反应③:2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH<0
则m与n的关系为________。
解析: (1)已知C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1①;CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2②,根据盖斯定律,由①-②可得C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2,则设计实验利用盖斯定律计算C(s)+O2(g)===CO(g)的ΔH,需要知道碳和一氧化碳的摩尔燃烧焓。(2)根据盖斯定律,由(①×3-②-③×2)×可得CO(g)+FeO(s)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=(ΔH1×3-ΔH2-ΔH3×2)×=-18 kJ·mol-1。(3)由题图可得,ΔH=209 kJ·mol-1-348 kJ·mol-1=-139 kJ·mol-1。(4)根据盖斯定律,由②-①×2可得反应③的热化学方程式2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=(2m-n)kJ·mol-1<0,所以n>2m。
答案: (1)碳和一氧化碳的摩尔燃烧焓
(2)CO(g)+FeO(s)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=-18 kJ·mol-1 (3)-139 (4)n>2m
18.(12分)古代青铜器修复引起了某研究小组的兴趣。“修旧如旧”是文物修复的宗旨。
(1)小组同学查阅中学教材得知铜锈为Cu2(OH)2CO3,俗称铜绿,可溶于酸。铜绿在一定程度上可以提升青铜器的艺术价值。参与形成铜绿的物质有Cu和________________________。
(2)小组同学继续查阅资料,了解到铜锈的成分非常复杂,主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈,其结构如图1所示:
图1
Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl分别属于无害锈和有害锈,请解释原因:
________________________________________________________________________。
(3)文献显示有害锈的形成过程(如图2所示)中会产生CuCl(白色不溶于水的固体),请回答下列问题:
图2
①过程Ⅰ的正极反应物为________________________________________________。
②过程Ⅰ的负极的电极反应式为_________________________________________。
解析: (1)铜锈为Cu2(OH)2CO3,参与形成铜绿的物质有Cu、O2、H2O和CO2。(2)结合图像可知,Cu2(OH)2CO3为致密结构,可以阻止潮湿的空气进入内部腐蚀铜,属于无害锈;Cu2(OH)3Cl为疏松结构,潮湿的空气可以进入空隙内将内部的铜腐蚀,属于有害锈。(3)①结合图像可知,正极得电子发生还原反应,过程Ⅰ的正极反应物是O2、H2O,电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-。②结合图像可知,过程Ⅰ中Cu作负极,电极反应式为Cu-e-+Cl-===CuCl。
答案: (1)O2、H2O、CO2 (2)Cu2(OH)2CO3为致密结构,可以阻止潮湿的空气进入内部腐蚀铜;而Cu2(OH)3Cl为疏松结构,潮湿的空气可以进入空隙内将内部的铜腐蚀 (3)①O2、H2O ②Cu-e-+Cl-===CuCl
19.(12分)某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验:
装置
分别进行的操作
现象
ⅰ.连好装置一段时间后,向烧杯中滴加酚酞
铁片表面产生蓝色沉淀
ⅱ.连好装置一段时间后,向烧杯中滴加
K3[Fe(CN)6]溶液
(1)小组同学认为以上两种检验方法,均能证明铁发生了吸氧腐蚀。
①实验ⅰ中的现象是_____________________________________________________。
②用化学用语解释实验ⅰ中的现象:________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)小组同学查阅资料了解到:K3[Fe(CN)6]具有氧化性。
①据此有同学认为仅通过ⅱ中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀,理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②进行下列实验,几分钟后的记录如下:
实验
滴管
试管
现象
0.5 mol·L-1
K3[Fe(CN)6]
溶液
ⅲ.蒸馏水
无明显变化
ⅳ.1.0 mol·L-1NaCl溶液
铁片表面产生大量蓝色沉淀
ⅴ.0.5 mol·L-1Na2SO4溶液
无明显变化
a.以上实验表明:在__________________条件下,K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。
b.为探究Cl-的存在对反应的影响,小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验ⅲ,发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明Cl-的作用是
________________________________________________________________________。
(3)有同学认为上述实验仍不严谨。为进一步探究
K3[Fe(CN)6]的氧化性对实验ⅱ结果的影响,又利用(2)中装置继续实验。其中能证实以上影响确实存在的是________(填字母)。
实验
试剂
现象
A
酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除 O2)
产生蓝色沉淀
B
酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2)
产生蓝色沉淀
C
铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)
产生蓝色沉淀
D
铁片、K3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O2)
产生蓝色沉淀
(4)综合以上实验分析,利用实验ⅱ中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是
________________________________________________________________________。
解析: (1)该装置为原电池,发生铁的吸氧腐蚀,铁为负极,碳棒为正极,正极发生反应:O2+2H2O+4e-===4OH-,使溶液呈碱性,滴加酚酞,溶液变红。(2)①铁电极能直接和K3[Fe(CN)6]溶液发生氧化还原反应生成Fe2+,产生的Fe2+再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀,干扰对电化学腐蚀的检验。②a.对比实验ⅲ、ⅳ、ⅴ可知,在Cl-存在的条件下,K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。b.小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验ⅲ,发现铁片表面产生蓝色沉淀,表明Cl-破坏了铁表面的氧化膜。(3)要验证K3[Fe(CN)6]具有氧化性,就要排除其他因素的影响,如O2、铁表面的氧化膜等。A实验考虑了试剂中溶解的氧气和铁表面的氧化膜的影响,正确;B实验未考虑试剂中溶解的氧气的影响,错误;C实验考虑了试剂中溶解的氧气和可能破坏铁表面的氧化膜的NaCl溶液,正确;D实验盐酸和铁反应会产生Fe2+,干扰实验结果,错误。(4)综合以上实验分析,利用实验ⅱ中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案为:取出少量铁片(负极)附近的溶液于试管中,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,若出现蓝色沉淀,则说明负极附近溶液中存在Fe2+,即发生了电化学腐蚀。
答案: (1)①碳棒附近溶液变红 ②O2+4e-+2H2O===4OH- (2)①K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2+,会干扰由电化学腐蚀生成的Fe2+的检验 ②a.Cl-存在 b.破坏铁片表面的氧化膜 (3)AC (4)连好装置一段时间后,取少量铁片(负极)附近溶液于试管中,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,若出现蓝色沉淀,则说明负极附近溶液中存在Fe2+,即发生了电化学腐蚀
20.(12分)某课外活动小组用如图所示装置进行实验,请回答下列问题:
(1)①若图1开始实验时开关K与a连接,则A极的电极反应式为
________________________________________________________________________。
②若开始时开关K与b连接,下列说法正确的是________(填字母)。
A.从A极处逸出的气体能使湿润淀粉KI试纸变蓝
B.反应一段时间后,加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
C.若标准状况下B极产生2.24 L气体,则溶液中转移0.2 mol电子
(2)根据氯碱工业原理用如图2所示装置电解K2SO4溶液。
①该电解槽的阳极反应式为___________________________________________________,
通过阴离子交换膜的离子数________(填“>”、“=”或“<”)通过阳离子交换膜的离子数。
②图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH,则a、b、c、d由小到大的顺序为____________。
③电解一段时间后,B口与C口产生气体的质量比为________。
解析: (1)①若开始实验时开关K与a连接,则构成原电池,铁是负极,石墨A电极是正极,溶液中的氧气得到电子,则A极的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-。②若开始时开关K与b连接,则构成电解池。A与电源的正极相连,作阳极,溶液中的氯离子放电产生氯气,因此从A极处逸出的气体能使湿润淀粉KI试纸变蓝,A正确;阴极是氢离子放电,则反应一段时间后,加适量氯化氢可恢复到电解前电解质的浓度,B错误;溶液不能传递电子,只能通过导线传递,C错误。(2)根据氯碱工业原理用如图所示装置电解K2SO4溶液。①该电解槽的阳极是H2O放电产生氧气,则电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑。通过阴离子交换膜的离子是硫酸根离子,通过阳离子交换膜的离子是钾离子,因此根据电荷守恒可知通过阴离子交换膜的离子数<通过阳离子交换膜的离子数。②电解后硫酸和氢氧化钾的浓度增大,则a、b、c、d由小到大的顺序为b<a<c<d。③左侧为阳极,则B口生成的是氧气,右侧C口生成的氢气,因此电解一段时间后,B口与C口产生气体的质量比为32∶4=8∶1。
答案: (1)①O2 +2H2O+4e-===4OH- ②A (2)①2H2O-4e-===4H++O2↑ < ②b<a<c<d ③8∶1
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