第一章 化学反应与能量转化 强化基础(含解析) 2022-2023学年上学期高二化学鲁科版（2019）选择性必修1

第一章：化学反应与能量转化 强化基础
一、单选题
1．利用微生物电池除去废水中CH3COO-，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水。下列说法错误的是
A．负极反应为：CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2+7H+
B．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜
C．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为1∶1
D．当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g
2．关于钢铁生锈说法正确的是
A．在钢铁表面镀铬可防止生锈
B．钢铁在干燥的空气中极易被腐蚀
C．化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因
D．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应式为
3．如图所示的装置中进行硫酸和氢氧化钠的中和反应。通过测定反应过程中放出的热量可计算中和热。下列关于该实验的说法正确的是
A．烧杯间的碎泡沫塑料的作用只是固定小烧杯的位置
B．如果没有玻璃搅拌器，酸碱混合后可用温度计轻轻搅拌
C．实验时应慢慢把氢氧化钠溶液倒入盛有硫酸溶液的内筒中
D．若将氢氧化钠溶液换成氢氧化钠固体，则所测得的中和热的数值偏大
4．下列实验设计或装置能达到实验目的的是
A．按甲的电路连接对反应塔进行防腐保护
B．用乙测定中和反应的反应热
C．用丙探究硫酸浓度对化学反应速率的影响
D．按丁设计锌铜“双液原电池”实现化学能持续转化为电能
5．英国化学家Claus开发了H2S氧化制硫的方法，涉及反应如下，下列有关说法正确的是
①
②
③
A．反应的
B． c=3b-a
C．反应的 H =(b-c) kJ·mol-1
D．a＜b
6．Na2SO3溶液吸收含SO2的烟气得到NaHSO3溶液(pH=6)，可用图装置将吸收液再生循环利用。已知电解过程中I室内气体逐渐减少，下列有关说法错误的是
A．II室的HSO移向I室
B．I室溶液的pH先减小后增大
C．III室的电极反应：2HSO+2e-=H2↑+2SO
D．当电路通过1mol电子时，理论上III室得到11.2L气体(标准状况下)
7．a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置、部分实验现象如下：
由此可判断这四种金属的活动性顺序是
A．a＞b＞c＞d B．d＞a＞b＞c C．b＞c＞d＞a D．a＞b＞d＞c
8．250 mL K2SO4和CuSO4的混合溶液中c(SO42－)＝0.5 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到1.12 L气体（标准状况下）。假定电解后溶液体积仍为250 mL，下列说法不正确的是
A．电解得到Cu的质量为3.2 g
B．上述电解过程中共转移电子0.2 mol
C．电解后的溶液中c(H＋)＝0.2 mol·L－1
D．原混合溶液中c(K＋)＝0.6 mol·L－1
9．已知：2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) ΔH =-483.6 kJ mol-1，下列说法不正确的是
A．该反应属于放热反应
B．破坏1 mol H-O 键需要的能量是463.4 kJ
C．H2O(g)=H2(g) + O2(g) ΔH = +241.8 kJ mol-1
D．H2(g) 中的H-H 键比 H2O(g) 中的H-O 键牢固
10．甲池是一种常见的氢氧燃料电池，如下图所示。一段时间乙池内，D中进入10mol混合气体其中苯的物质的量分数为20%(杂质不参与反应)，C出来的气体中含苯的物质的量分数为10%的混合气体(不含H2，该条件下苯、环己烷都为气态)，下列说法不正确的是
A．甲池中A处通入O2，E处有O2放出，且体积一样(标况下测定)
B．甲池中H+由G极移向F极，乙池中H+由多孔惰性电极移向惰性电极
C．乙池中惰性电极上发生：+6H++6e-=
D．导线中共传导12mol电子
11．利用下列装置(夹持装置略)进行实验，不能达到实验目的的是
A．仪器甲中液体读数为10.60mL
B．用乙装置进行中和反应的反应热测定
C．用丙装置模拟外加电流法保护铁
D．用丁装置比较、对分解的催化效果
12．二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池电解含有尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液，用于废水处理，其装置如图所示(装置中c、d均为惰性电极，隔膜仅阻止气体通过)。
下列说法正确的是
A．二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池放电时质子从电极b移向电极a
B．电极a附近发生的电极反应为
C．装置中电子流动方向：电极a→电极d→隔膜→电极c→电极b
D．相同条件下，消耗O2和产生N2的体积比为3∶2
13．荣获2019年诺贝尔化学奖的吉野彰是最早开发具有商业价值的锂离子电池的日本科学家，他设计的可充电电池的工作原理示意图如图所示，该可充电电池的放电反应为LixCn+Li(1-x)CoO2=LiCoO2+nC。下列说法正确的是
A．A极为该电池正极
B．放电时，电子通过隔膜由A极移向B极
C．充电时，阳极反应为xLi++xe-+nC=LixCn
D．若初始两电极质量相等，当转移2mol电子时，两电极质量差为28g
14．下列各图所示装置能达到实验目的的是
A．图甲装置用于验证钢铁的吸氧腐蚀
B．图乙装置用于电解精炼铜
C．图丙装置用于在铁制品表面镀锌
D．图丁装置中钢闸门应与外接电源的正极相连获得保护
二、填空题
15．燃煤发电是目前我国主要的火力发电形式，思考并回答下列问题：
(1)写出碳完全燃烧的化学方程式并用双线桥标出上述反应中电子转移的方向和数目：___________。
(2)上述燃烧反应中发生氧化反应的是___________，氧化剂是___________。
(3)碳燃烧过程中化学能主要转变为___________能和___________能。
(4)试从资源、能效、对环境的影响等方面，阐述火力发电的弊端有哪些？___________。
16．电化学技术是有效解决 CO、SO2、NOx 等大气污染的重要方法 。
（1）某兴趣小组以SO2为原料，采用电化学方法制取硫酸．装置如下 ：
①电解质溶液中SO离子向___（填“A极”或“B极” ）移动;
②请写出负极电极反应式__________。
③用该原电池做电源，石墨做电极电解2L AgNO3和KNO3混合溶液，通电一段时间，两极均产生2.24L（标准状况）气体，假设电解前后溶液体积不变，则电解后溶液中H+的浓度为____，析出银的质量______g。
（2）我国科学家提出，用间接电化学法对大气污染物 NO 进行无害化处理 ，原理如下图：
①吸收塔中发生的反应离子方程式为 _____ 。
②电极I 的电极反应式为______。
③每处理2 molNO,电解池中产生标准状况下氧气的体积为__________L。
17．纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注，采用肼(N2H4)燃料电池为电源，用离子交换膜控制电解液中c(OH－)制备纳米Cu2O，其装置如图甲、乙。
(1)①上述装置中D电极应连接肼燃料电池的____极(填“A”或“B”)，该电解池中离子交换膜为_____离子交换膜(填“阴”或“阳”)。
②该电解池的阳极反应式为____________
③当反应生成14.4 g Cu2O时，至少需要肼________ mol。
(2)利用下图丙装置，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，该电化学防护法称为_________。
18．电解原理在化学领域应用广泛如图1表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请完成以下问题：
+
(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液：
①在X极附近观察到的现象是______________；_______ ．
②电解一段时间后，该反应总离子方程式_______；
(2)若用该装置电解精炼铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：X电极的材料是_______，电解一段时间后，CuSO4溶液浓度_______(填“增大”、减小”或“不变”)。
(3)下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是：____；
(4)如图， 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
若试管内液面上升，则正极电极反应式为：______________________ 。
19．将两个铂电极插入氢氧化钾溶液中，向两极分别通入甲烷和氧气，即构成甲烷燃料电池，则通入甲烷的一极，其电极反应为：__。
20．某电化学装置如图所示(电极a、b均为碳棒)。
(1)烧杯中盛有饱和NaCl溶液，往烧杯中加几滴酚酞试液，通电发生反应。则电解总反应方程式为_____________。电极a上及附近溶液中的实验现象为_____________。
(2)若烧杯中盛有200mL 0.1mol/L CuSO4溶液。通电反应一段时间，在两极收集到的气体体积相等，则此段时间e－转移的物质的量为_________mol。
21．铅蓄电池是重要的二次电池。已知：铅蓄电池总的化学方程式为：，回答下列问题：
(1)铅蓄电池负极板上覆盖的物质是__________(填名称)，充电时，PbSO4在__________ (填“阳极”、“阴极”或“两个电极”)上__________ (填“生成或除去”)。
(2)铅蓄电池在充电时正极接电源的__________(正极/负极)，充电时该极的电极反应式为__________。
(3)用铅蓄电池作为电源，电解饱和食盐水，电极均为惰性电极，电解饱和食盐水总反应的化学方程式为__________。当铅蓄电池负极生成2molPbSO4时，_________(阴极/阳极)产生________molH2。
(4)电解饱和食盐水工业生产中，采用了__________(阴/阳)离子交换膜，这样做的原因有__________。
22．高铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中常用的一种新型净水剂，在反应中被还原成Fe3+离子，工业上常用NaClO氧化Fe(OH)3生产高铁酸钠：Fe(OH)3 + NaClO + NaOH→ Na2FeO4 + NaCl + H2O。完成下列填空：
(1)配平上述化学方程式_______。
(2)若制备过程中消耗了0.15mol NaClO，则转移的电子数目是_______。
(3)高铁酸钠之所以能净水，除了能杀菌消毒外，另一个原因是(结合离子方程式回答)_______。
(4)生产高铁酸钠的另一种方法是电解法，原理是Fe+2NaOH+2H2O=Na2FeO4+3H2↑，则电解过程中Fe在_______。(选填编号)
A．阳极发生氧化反应 B．阴极发生还原反应 C．阳极发生还原反应 D．阴极发生氧化反应
(5)某地海水样品经Na2FeO4处理后，所含离子及其浓度如下表所示(H+和OH—未列出)：
离子 SO Mg2+ Fe3+ Na+ Cl—
浓度(mol/L) a 0.05 0.10 0.50 0.58
表格中的a_______0.16(填“>”、“＜”或“=”)，判断的理由是_______。
23．(1)Zn∣H2SO4溶液∣C原电池：负极反应______________ ，正极反应____________；电池反应________________；
(2)H2∣KOH溶液∣O2原电池：负极反应_______________，正极反应______________；电池反应__________________________。
24．原电池反应一般是氧化还原反应，但区别于一般的氧化还原反应的是，电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的，而是还原剂在负极上失电子，电子通过外电路输送到正极上，氧化剂在正极上得电子，使两个电极反应不断进行，发生有序的电子转移过程，产生电流，实现化学能向电能的转化。
(1)化学反应，_______(填“能”或“不能”)通过原电池原理设计成化学电源，理由是_______。
(2)甲醇燃料电池结构简单、能量转化率高，工作原理如图所示。加入的a是_______(填名称)，该电极的名称是_______(填“正”或“负”)极，其电极反应式为_______。
(3)我国科学工作者从环境污染物中分离出一株假单胞菌，该菌株能够在分解有机物的同时产生电能，其原理如图所示。
①该电池的电流方向：由_______(填“左”或“右”，下同)侧电极经过负载流向_______侧电极。
②当1mol参与电极反应时，从_______(填“左”或“右”，下同)侧穿过质子交换膜进入_______侧的数目为_______。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【分析】从图中可以看出，在a极，CH3COO-转化为CO2，碳元素价态升高，则a极为负极，b极为正极。
【详解】A．由分析可知，a极为负极，CH3COO-失电子产物与电解质溶液反应生成CO2等，电极反应为：CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2+7H+，A正确；
B．实验目的之一是实现海水淡化，a极阴离子减少，阳离子增加，则海水中的Cl-通过隔膜进入有机废水中，隔膜1为阴离子交换膜；b极为正极，2H++2e-=H2↑，则海水中的Na+通过隔膜进入酸性水溶液中，隔膜2为阳离子交换膜，B正确；
C．电池工作一段时间后，若线路中通过电子8mol，则正极产生H2共4mol，负极产生CO2共2mol，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1，C不正确；
D．当电路中转移1mol电子时，则由海水进行有机废水中的Cl-为1mol，由海水进入酸性水溶液中的Na+为1mol，模拟海水理论上除盐1mol，质量为58.5g，D正确；
故选C。
2．A
【详解】A．在钢铁表面镀铬，能隔绝氧气和水，防止钢铁生锈，故A正确；
B．在干燥的环境中，钢铁表面不容易形成原电池，不容易被腐蚀，故B错误；
C．金属的腐蚀包含化学腐蚀、电化学腐蚀，其中电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因，故C错误；
D．钢铁发生吸氧腐蚀时，Fe易失电子生成亚铁离子，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故D错误；
故选A。
3．D
【详解】A．烧杯间的碎泡沫塑料的作用是保温、隔热，防止热量散失，A错误；
B．温度计不能用作搅拌器，应该用环形玻璃搅拌棒，B错误；
C．为防止热量散失，实验时需把氢氧化钠溶液一次性倒入盛有硫酸溶液的内筒中，减小热量损失，C错误；
D．氢氧化钠固体溶于水属于放热过程，所以最终所测得的中和热的数值偏大，D正确；
故选D。
4．C
【详解】A．与电源正极相连的是阳极，阳极是反应塔发生氧化反应，A不符合题意；
B．金属散热快，所以铜制搅拌器散热多，B不符合题意；
C．，丙中硫酸浓度不同，可以通过与Na2S2O3反应产生气泡快慢判断硫酸浓度对反应速率的影响，C符合题意；
D．丁中，Zn与盐酸反应，Cu与ZnCl2反应无法构成原电池，D不符合题意；
故答案为：C。
5．D
【详解】A． ，则反应的，A不正确；
B．利用盖斯定律，将反应(②×3-①)÷2得，c=，B不正确；
C．利用盖斯定律，将反应(①-②)÷2得，反应的 H = kJ·mol-1，C不正确；
D．对比两个反应，反应①相当于反应②与反应的加和，则反应①放出的热量更多，所以a＜b，D正确；
故选D。
6．B
【详解】A．I室是阳极室，阴离子向阳极移动，所以 II室的HSO移向I室，故A正确；
B．I室是阳极室， I室发生反应，I室溶液的pH减小，故B错误；
C．III室是阴极室，III室的电极反应：2HSO+2e-=H2↑+2SO，故C正确；
D．根据III室的电极反应2HSO+2e-=H2↑+2SO，当电路通过1mol电子时，理论上III室得到11.2L氢气(标准状况下)，故D正确；
选C。
7．B
【详解】装置一：发生电化学腐蚀，a极质量减小，b极质量增加，a极为负极，b极为正极，所以金属的活动性顺序a＞b；装置二：发生化学腐蚀，b极有气体产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序b＞c；装置三：发生电化学腐蚀，d极溶解，所以d是负极，c极有气体产生，所以c是正极，所以金属的活动性顺序d＞c；装置四：发生电化学腐蚀，电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，所以金属的活动性顺序d＞a；所以这四种金属的活动性顺序d＞a＞b＞c，故选B。
8．C
【分析】根据溶液中离子放电能力的强弱，该混合溶液在电解过程中分两个阶段：第一阶段，当阴极析出铜时，阳极析出O2；第二阶段，当阴极析出H2时，阳极析出O2。已知通电一段时间后，两极均收集到1.12L气体（标准状况下），即0.05mol，可见当阴极析出0.05mol H2，转移电子0.1mol，同时，在阳极只能析出0.025mol O2，即第二阶段；所以在第一阶段阳极析出的O2也是0.025mol，转移电子0.1mol，同时，在阴极析出0.05mol Cu，溶液中生成0.1mol H+，电路中共转移电子0.2mol，根据溶液中电荷守恒可求出K+的浓度。
【详解】A、根据上述分析，第一阶段，溶液中的Cu2+在阴极全部放电，析出0.05molCu，其质量为3.2g，A正确；
B、两个阶段转移电子都是0.1mol，所以共转移电子0.2mol，B正确；
C、溶液中的H+是在第一阶段生成的，当阳极析出O20.025mol时，溶液中生成H+0.1mol，所以c(H＋)＝0.4 mol/L，C不正确；
D、n(Cu2+)=0.05mol，n(SO42-)=0.5mol/L×0.25L=0.125mol，由电荷守恒可得n(K+)=0.15 mol，c(K＋)＝0.6mol/L，D正确；
答案为C。
9．D
【详解】A．该反应是放热反应，A正确；
B．根据旧键的断裂吸热，新键的形成放热，H-O的键能==463.4 kJ/mol，故破坏1mol H-O键需要的能量是463.4 kJ，B正确；
C．已知2H2(g) +O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ mol-1，则H2O(g)=H2(g) +1/2O2(g) ΔH=+241.8 kJ mol-1，C正确；
D．H2(g)中的H-H键的键能为436 kJ mol-1，H2O(g)中的H-O键的键能为463.4 kJ/mol，则H-H键比H2O(g)中的H-O键稳定性差，D错误；
故选D。
10．D
【分析】由题意和图示，甲为氢氧燃料电池，乙为电解质，根据乙池中，惰性电极处苯被还原为环己烷，故惰性电极发生还原反应为阴极，多孔性惰性电极为阳极，则G电极与阴极相连，为原电池负极，F为正极，故甲池中F为正极，A处通入氧气，G为负极，B处通入氢气。
【详解】A．由分析，A处通入O2，E处为电解池阳极产物，阳极是水放电生成氢气和H+，由于电子转移守恒，故两处的氧气的物质的量相同，体积相同，A正确；
B．原电池中阳离子向正极移动，F极为正极，故甲池中H+由G极移向F极，电解池中，阳离子向阴极移动，惰性电极为阴极，故乙池中H+由多孔惰性电极移向惰性电极，B正确；
C．乙池中，惰性电极处苯得到电子，被还原为环己烷，电极方程式为：+6H++6e-=，C正确；
D．10mol含20%苯的混合气体，经过电解生成10mol含苯10%的混合气体，则被还原分苯的物质的量为10mol(20%-10%)=1mol，由电极方程式得转移电子的物质的量为6mol，D错误；
故选D。
11．D
【详解】A．由图可知，仪器甲为滴定管，滴定管中溶液的体积为10.60mL，故A正确；
B．由图可知，乙装置为中和热测定装置，可进行中和反应的反应热测定，故B正确；
C．由图可知，铁与直流电源的负极相连，为外加直流电源的阴极保护法保护铁，故C正确；
D．丁装置中过氧化氢溶液的浓度不同，由变量唯一化原则可知，该实验无法探究硫酸铜、氯化铁对过氧化氢分解的催化效果，故D错误；
故选D。
12．D
【详解】A．在二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池中，电极a上SO2发生氧化反应生成H2SO4，电极a为负极，电极b为正极，原电池工作时，阳离子从负极区移向正极区，即质子从电极a移向电极b，A错误；
B．硫酸是强电解质，书写电极反应式时改写成离子形式，电极a附近发生的电极反应为SO2-2e-+2H2O=+4H+，B错误；
C．电子只能在导线中流动，溶液中不存在电子的流动，C错误；
D．电极b的电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，电极c的电极反应为CO(NH2)2-6e-+8OH-=+N2↑+6H2O，根据得失电子守恒可知，消耗O2和产生N2物质的量之比为3：2，则相同条件下消耗O2和产生N2的体积比为3：2，D正确；
答案选D。
13．D
【分析】可充电电池的放电反应为LixCn+Li(1-x)CoO2=LiCoO2+nC，则放电时正极反应为Li(1-x)CoO2+xLi＋+xe =LiCoO2，充电时，原电池的正极即为电解池的阳极，反应逆转，则反应为LiCoO2 xe =Li(1-x)CoO2+xLi＋，根据得失电子守恒，计算两极质量差。
【详解】A．由分析可知，放电时B极发生还原反应为电池正极，则A极为电池负极，A说法错误；
B．电子只能在外电路移动，不能进入电解质中，离子在电解质中移动，B说法错误；
C．可充电电池的放电反应为LixCn+Li(1-x)CoO2=LiCoO2+nC，则放电时正极反应为Li(1-x)CoO2+xLi＋+xe =LiCoO2，充电时，原电池的正极即为电解池的阳极，发生氧化反应，反应为LiCoO2 xe =Li(1-x)CoO2+xLi＋，C说法错误；
D．若初始两电极质量相等，当转移2mol电子时，负极减少2molLi其质量为14g，正极有2molLi＋迁入，其质量为14g，两电极质量差为28g，D说法正确；
故选D。
14．A
【详解】A. 图甲装置在中学溶液中通过导管内有一段水柱，说明钢铁的吸氧腐蚀，故A符合题意；
B. 图乙装置用于电解精炼铜，应该粗铜作阳极，故B不符合题意；
C. 图丙装置用于在铁制品表面镀锌，电解液应该是硫酸锌溶液，故C不符合题意；
D. 图丁装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护，叫外加电流的阴极保护法，故D不符合题意。
综上所述，答案为A。
15．(1)
(2) 碳 氧气
(3) 光 热
(4)①化石燃料属于不可再生能源，用化石燃料发电会造成资源的浪费；②火力发电的过程中，能量经过多次转化，利用率低，能量损失大；③化石燃料燃烧会产生大量的有害物质(如SO2、CO、NO2、粉尘等)，污染环境
【解析】略
16． A SO2-2e-+2H2O=+4H+ 0.1mol/L 21.6g 2NO+2+2H2O=N2+4 2+2e-+2H+=+2H2O 22.4
【分析】（1）由图可知，该装置为原电池。A电极通入SO2，为负极，电极反应为SO2-2e-+2H2O=+4H+，B电极通入O2，为正极，电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O；
（2）由图可知，电解池中电解I为阴极，电极反应为2+2e-+2H+=+2H2O；电极II为阳极，电极反应为2H2O-4e-=O2+4H+；吸收塔的总反应为2NO+2+2H2O=N2+4。
【详解】（1）①原电池中，阴离子向负极移动，A为负极，故向A电极移动；
②根据分析，负极为A电极，电极反应为SO2-2e-+2H2O=+4H+；
③石墨做电极电解AgNO3和KNO3混合溶液，先电解AgNO3溶液，后电解H2O。阴极先发生反应Ag++e-=Ag，再发生反应2H2O+2e-=H2+2OH-，阳极发生反应2H2O-4e-=O2+4H+，两极均产生2.24L（标准状况）气体，即阴极产生0.1mol H2，阳极产生0.1mol O2。由阳极反应可知，反应转移的总电子为0.4mol，由阴极反应可知，电解AgNO3溶液时转移电子为0.2mol，电解水时转移电子为0.2mol。反应后的H+的浓度根据电解AgNO3溶液计算，转移电子为0.2mol，生成的H+也为0.2mol，浓度为=0.1mol/L；根据阴极反应Ag++e-=Ag，电解AgNO3溶液时转移电子为0.2mol，生成的Ag质量为0.2mol×108g/mol=21.6g；
（2）①根据分析，吸收塔中发生的反应离子方程式为2NO+2+2H2O=N2+4；
②根据分析，电解I为阴极，电极反应为2+2e-+2H+=+2H2O；
③2 molNO转化为1molN2，转移电子为4mol，根据2H2O-4e-=O2+4H+，生成O2的物质的量为1mol，在标况下的体积为22.4L。
17．(1) B 阴 2Cu-2e-+2OH- =Cu2O+H2O 0.5
(2) N 牺牲阳极的阴极保护法
【详解】（1）①燃料电池正极通氧化剂发生还原反应，负极通燃料发生氧化反应，即A极为负极，B极为正极；图乙为电解池装置，电解目的为制备Cu2O，则D极作阳极，接电池正极(B极)，铜失去电子发生氧化反应被氧化生成氧化亚铜，阳极反应为2Cu-2e-+2OH- =Cu2O+H2O，反应消耗OH-，采用阴离子交换膜使OH-向阳极移动。
②根据上述分析，该电解池的阳极反应式为2Cu-2e-+2OH- =Cu2O+H2O；
③A极肼失去电子发生氧化反应生成氮气和水，反应为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，结合电极反应2Cu-2e-+2OH- =Cu2O+H2O，可知，2Cu2ON2H44e-，当反应生成14.4 g Cu2O(0.1mol)时，至少需要肼为0.05mol；
（2）若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀， 要采用外加电流的阴极保护法，所以为延缓铁腐蚀， 开关K应置于N处，使铁做阴极被保护；若X锌为减缓铁的腐蚀，开关K置于M处，使得铁做负极被保护，该方法为牺牲阳极的阴极保护法。
18．(1) 有气泡生成 溶液变为红色
(2) 精铜 减小
(3)(5)(2)(1)(3)(4)
(4)
【详解】（1）①X为阴极，阴极反应式为 ，在X极附近观察到的现象是有气泡生成，溶液变为红色；
②Y是阳极，阳极反应为，该反应总离子方程式；
（2）若用该装置电解精炼铜，电解液a选用CuSO4溶液，粗铜作阳极、精铜作阴极， X是阴极，X电极的材料是精铜；阴极反应式为，阳极主要反应式为，另外阳极还有比铜活泼的金属失电子，根据电子守恒，CuSO4溶液浓度减小；
（3）(1)是化学腐蚀；(2)构成原电池，Fe为负极，铁被腐蚀；(3) 构成原电池，Fe为正极，铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法；(4)构成电解池，铁为阴极，属于外加电流阴极保护法；(5) 构成电解池，铁为阳极，铁失电子被腐蚀；Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)；
（4）若试管内液面上升，说明反应消耗氧气，发生吸氧腐蚀，则正极电极反应式为。
19．CH4+10OH-﹣8e-=CO32-+7H2O
【分析】燃料电池中，失电子发生氧化反应的电极为负极、得电子发生还原反应的电极为正极。
【详解】燃料电池中，失电子发生氧化反应的电极为负极、得电子发生还原反应的电极为正极，燃料电池中，氧气一般做正极，燃料一般做负极，因此在此电池中氧气做正极发生还原反应，电极反应式为：2O 2 +4H 2 O+8e - =8OH -，通入甲烷的一极做负极，发生氧化反应，电极反应式为CH4+10OH-﹣8e-=CO32-+7H2O，故答案为：CH4+10OH-﹣8e-=CO32-+7H2O。
【点睛】燃料电池中，失电子发生氧化反应的电极为负极、得电子发生还原反应的电极为正极。
20． 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 电极a上产生无色气泡，电极附近溶液变红 0.08
【详解】(1)电解氯化钠溶液时阳极氯离子放电生成氯气，阴极氢离子放电生成氢气，电解总反应方程式为：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－；a极与电源负极相连为阴极，阴极氢离子放电生成氢气，会有气泡产生，同时破坏水的电离平衡，使水的电离平衡右移，氢氧根浓度变大，阴极附近显碱性，遇酚酞会变红；
(2)电解硫酸铜溶液，开始时阴极反应为Cu2++2e-=Cu，，当铜离子完全反应后发生2H++2e-=H2↑，阳极的反应一直为4OH--4e-=O2↑+2H2O，设最终收集的到氧气的物质的量为a，两极收集到的气体体积相等，则收集到的氢气的物质的量也为a，溶液中铜离子的物质的量为0.2L×0.1mol/L=0.02mol，根据电子守恒可知4a=2a+0.02mol×2，解得a=0.02mol，即生成的氧气为0.02mol，转移电子的物质的量为0.08mol。
【点睛】解答第2题时要注意阴极的反应有两个，发生第二个反应时才生成气体，而阳极反应一直不变，一直有气体生成。
21．(1) 铅 两个电极 除去
(2) 正极 PbSO4 + 2H2O - 2e- = PbO2 + 4H+ + SO
(3) 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 阴极 2
(4) 阳 避免氯气和氢氧化钠作用生成次氯酸而影响烧碱的质量，防止氯气和氢气混合引起爆炸
【分析】(1)
由放电总反应可知Pb化合价升高，在电池中做负极，则负极覆盖铅；充电时，PbSO4在电解池既做阳极也做阴极，在两个电极上除去；
(2)
充电时，正极接外加电源的正极作阳极，是原电池正极电极反应的逆反应，即PbSO4 + 2H2O - 2e- = PbO2 + 4H+ + SO，
(3)
由于得电子能力：H+> Na+，失电子能力：Cl-> OH-，则电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气，化学方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；负极电极反应为：Pb-2e-+SO42-=PbSO4，生成2molPbSO4时，转移4mol e-，H+在阴极得到电子，电极反应式为：2H2O+2e-=2 OH-+ H2，则生成2mol H2；
(4)
依据电解饱和食盐水装置中饱和食盐水→稀NaCl溶液可知，离子交换膜为阳离子交换膜；若无离子膜，则氯气和氢氧化钠作用生成次氯酸钠而影响烧碱的质量，同时防止氯气和氢气混合引起爆炸。
22． 2Fe(OH)3+3NaClO + 4NaOH=2Na2FeO4 +3NaCl +5H2O 0.3NA 生成产物Fe3+在溶液中发生水解：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，水解生成的Fe(OH)3胶体吸附水中悬浮的杂质 A > 处理后溶液呈酸性，故c(H+)>c(OH—)，由电荷守恒可知，a>0.16
【详解】(1)由未配平的化学方程式可知，碱性条件下，氢氧化铁与次氯酸钠溶液发生氧化还原反应生成高铁酸钠、氯化钠和水，配平的化学方程式为2Fe(OH)3+3NaClO + 4NaOH=2Na2FeO4 +3NaCl +5H2O，故答案为：2Fe(OH)3+3NaClO + 4NaOH=2Na2FeO4 +3NaCl +5H2O；
(2)由方程式可知，反应消耗3mol次氯酸钠，转移电子的物质的量为6mol，则中消耗了0.15mol次氯酸钠，转移的电子数目为0.15mol××NAmol—1=0.3NA，故答案为：0.3NA；
(3)高铁酸钠具有强氧化性，能与细菌发生氧化还原反应，起到杀菌消毒的作用，反应生成的还原产物铁离子在溶液中发生水解反应生成氢氧化铁胶体，水解的离子方程式为Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，水解生成的Fe(OH)3胶体具有很强的吸附能力，能吸附水中悬浮的杂质，达到净水的作用，故答案为：生成产物Fe3+在溶液中发生水解：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，水解生成的Fe(OH)3胶体吸附水中悬浮的杂质；
(4)由电解的原理可知，铁是电解池的阳极，铁失去电子发生氧化反应生成高铁酸根离子，故选A；
(5)由高铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中常用的一种新型净水剂，在反应中被还原成Fe3+离子可知，溶液呈酸性，由溶液中的电荷守恒2c(SO)+c (Cl—)+c (OH—)=2 c(Mg2+)+3c (Fe3+)+c (Na+)+ c (H+)可得：2a=2×0.05+3×0.10+0.5—0.58+ c (H+)—c (OH—)，溶液中c (H+)—c (OH—)＞0，则2a＞2×0.05+3×0.10+0.05，解得a＞1.6，故答案为：a＞；处理后溶液呈酸性，故c(H+)>c(OH—)，由电荷守恒可知，a>0.16。
23． Zn-2 e-=Zn2+ 2H++2e-=H2↑ Zn+2H+=H2↑+Zn2+ 2H2+4OH--4e-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH- 2H2+O2=2H2O
【分析】(1)正极上氢离子得电子发生还原反应，负极上锌失电子发生氧化反应；
(2)根据题给总反应式可知，H2在反应中被氧化，应从负极通入，又因为是KOH溶液，不可能生成H+，产物应是H2O。
【详解】(1)正极上氢离子得电子发生还原反应，负极上锌失电子发生氧化反应，正极电极反应式为：2H++2e-=H2↑，负极反应式为Zn-2 e-=Zn2+，电池总反应式为Zn+2H+=H2↑+Zn2+；
(2)氢气与氧气的燃料电池，通氧气的极为正极，通H2的极为负极，电解质溶液呈碱性，则正极：O2+2H2O+4e-=4OH-；负极的电极方程式为2H2+4OH--4e-=4H2O，电池总反应式为2H2+O2=2H2O。
24．(1) 不能 该反应是非氧化还原反应
(2) 甲醇 负
(3) 右 左 左 右 4
【分析】（1）从是否为氧化还原反应的角度判断能否设计为原电池；
（2）根据电子和离子的移动方向可以判断左右两侧电极，左侧为负极，右侧为正极；
（3）根据右侧电极上物质的变化及元素价态的升降，可以判断左右两侧电极，左侧为负极，右侧为正极，根据转移的电子所带电荷与转移H+所带电荷相等来分析转移的氢离子数目。
(1)
化学反应CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，反应前后元素化合价没有发生变化，是一个非氧化还原反应，所以不能通过原电池原理设计成化学电源；
故答案为：不能；该反应是非氧化还原反应；
(2)
根据甲醇燃料电池工作原理图可知，左边加入a，在电极上失去电子，发生氧化反应，作电源的负极，所以加入的a是甲醇，电极反应式为: ；
故答案为：甲醇；负；；
(3)
从图中可以看出，右侧氧气得电子，转化为H2O，所以左侧为负极，右侧为正极，①所以该电池的电流方向：由右侧电极经过负载流向左侧电极，②当1mol参与电极反应时，正极电极反应式为：，当1mol参与电极反应时消耗4molH+，所以从左侧穿过质子交换膜进入右侧的数目为4；
故答案为：右；左；左；右；4
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