第1章 化学反应与能量转化 测试题（含解析） 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

第1章 化学反应与能量转化 测试题
一、选择题
1．锡青铜(铜锡合金)文物常有 Cu2(OH)3Cl 覆盖在其表面。下列说法正确的是
A．锡青铜的熔点比纯铜高
B．在自然环境中，锡比铜更容易氧化
C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中慢
D．生成Cu2(OH)3Cl 覆盖物是非氧化还原过程
2．通过电解废旧锂电池可回收锂和锰，电解示意图如下(滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过)。下列说法正确的是
A．电极B与电源正极相连，发生还原反应
B．电极A的电极反应：
C．当电路中通过时，最多可回收含33g锰
D．电解过程中，的比值不断减小
3．生活污水中的氮和磷主要以铵盐和磷酸盐形式存在，可用电解法从溶液中去除，电解装置如图1，除氮的原理如图2，除磷的原理是利用将转化为沉淀。图3为某含污水在氮磷联合脱除过程中溶液pH变化。
下列说法不正确的是
A．产生的主要过程是：
B．除磷时阴极产物主要是
C．脱氮过程中阳极主要发生的反应为
D．在0-20min时脱除的元素是氮元素
4．某同学设计的利用NO-空气质子交换膜燃料电池通过电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法错误的是
A．Pt( I )的电极反应式为O2+4e- +4H+=2H2O
B．电解池中II和III之间的X膜应为质子交换膜
C．工作时，I池中通过阴膜向II池中移动
D．若Pt(II )极消耗11.2 L NO，则Cr棒质量增加26 g
5．基元反应的反应过程如下图。下列分析不正确的是
A．该基元反应涉及键断裂和键形成
B．该基元反应属于吸热反应
C．使用催化剂，可以改变该反应
D．增大，该反应单位体积内活化分子数增多
6．化学让生活更美好。下列有关说法中正确的是
A．棉衬衫和丝质衣物的主要成分均属于糖类
B．亚硝酸钠是一种防腐剂，不能用于任何食品的生产中
C．“暖宝宝”发热原理与铁的吸氧腐蚀相同
D．霓虹灯能发出五颜六色的光利用了金属离子的焰色反应
7．下列各变化中属于原电池反应的是
A．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层
B．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化
C．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层
D．浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜
8．爱迪生发明的镍铁碱性电池的寿命是铅蓄电池的数倍，为了纪念爱迪生的付出，这种电池也叫“爱迪生蓄电池”，其反应原理为：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2，用爱迪生蓄电池制取少量Na2FeO4的装置如图所示。下列说法正确的是
A．装置图中爱迪生蓄电池的负极是b
B．该电池工作一段时间充电时，生成NiO2的反应是还原反应
C．电解质溶液中OH-透过阴离子交换膜从右池移到左池
D．Fe电极上的反应为：Fe-6e-+8OH-=FeO+4H2O
9．电化学在生产、生活和科学技术的发展中扮演着重要的角色。下列说法正确的是
A．电镀时，镀件作阳极
B．乙醇燃料电池工作时，热能转化为电能
C．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应为：Fe-2e- ＝ Fe2+
D．电解精炼铜时，阳极底部产生含Zn、Fe等元素的阳极泥
10．H2O2是常用的绿色氧化剂，可用如图所示装置电解H2O和O2制备H2O2。下列说法不正确的是
A．H+移向a电极
B．装置工作过程中a极消耗的O2大于b极生成的O2
C．b电极的电极反应式：2H2O-4e-=O2↑+4H+
D．电解生成1molH2O2时，电子转移的数目为4×6.02×1023
11．化学与生产、生活、科技等密切相关。下列说法不正确的是
A．氯碱工业中使用阳离子交换膜，主要目的是使电解池中形成闭合回路
B．可用作白色颜料和阻燃剂等，在实验室中可用的水解反应制取
C．处理锅炉水垢中的硫酸钙，可以先用饱和碳酸钠溶液浸泡，再用酸除去
D．除去溶液中少量的，可选用CuO固体
12．下列有关电池的叙述不正确的是( )
A．水果电池是方便实用的家用电池
B．铅蓄电池是一种常用的二次电池
C．氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置
D．锌锰干电池工作一段时间后，锌外壳逐渐变薄
13．下列装置(或过程)能实现化学能转化为电能的是
A．碱性锌锰干电池 B．电动车充电 C．太阳能电池 D．风力发电
A．A B．B C．C D．D
14．下列有关叙述正确的是
A．测定中和反应的反应热时，需要用到天平
B．若用50 mL 0.55 mol·L-1的氢氧化钠溶液，分别与50 mL 0.50 mol·L-1的盐酸和50 mL 0.50 mol·L-1的硝酸充分反应，两中和反应的反应热不相等
C．用玻璃搅拌器是为了加快反应速率，减小实验误差
D．只需做一次实验，再根据公式即可得出中和反应的反应热
15．已知：丙烯(CH3CH=CH2)与HCl可发生反应①和②，其能量与反应进程如下图所示：
①CH3CH=CH2 + HCl CH3CH2CH2Cl
②CH3CH=CH2 + HCl CH3CHClCH3
下列分析(或推测)不正确的是
A．反应①、②均为加成反应
B．反应①、②的Ⅰ、Ⅱ两步过程均放出能量
C．CH3CHClCH3比CH3CH2CH2Cl稳定
D．CH3CH2CH2Cl与CH3CHClCH3互为同分异构体
二、填空题
16．我国科学家发明了一种Zn－PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，结构示意图如图所示：
(1)电池中，Zn为 极，B区域的电解质为 (填“K2SO4”“H2SO4”或“KOH”)。
(2)电池反应的离子方程式为 。
(3)阳离子交换膜为图中的 (填“a”或“b”)膜。
(4)此电池中，消耗6.5gZn，理论上可产生的容量(电荷量)为 mAh(1mAh=3.6C，1mol电子的电荷量为96500C，结果保留整数)。
17．开发利用核能可以减少对化石能源的依赖。UO2是一种常用的核燃料，其铀元素中需达到5%。该核燃料的一种制备流程如下：
(1)天然铀主要含99.3%和0.7%，和互为 。
(2)I中，将含有硫酸的UO2SO4溶液通入电解槽，如下图所示。
①A电极是 (填“阴极”或“阳极”)，其电极反应式是 。
②U4+有较强的还原性。用质子交换膜隔开两极区溶液可以 ，从而提高U4+的产率。
(3)III中使用的F2可通过电解熔融KF、HF混合物制备，不能直接电解液态HF的理由是HF属于 化合物，液态HF几乎不电离。
(4)IV中利用了相对分子质量对气体物理性质的影响。铀的氟化物的熔沸点如下：
UF4 UF6
熔点/℃ 1036 64(150kPa)
沸点/℃ 1417 56.5升华
①离心富集时，采用UF6的优点：
a.F只有一种核素，且能与U形成稳定的氟化物；
b. 。
②和的相对分子质量之比约为 (列出计算表达式)。
18．如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH=4久置的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。
(1)开始时，生铁发生 腐蚀，负极反应式为 。
(2)一段时间后，生铁发生 腐蚀，正极反应式为 ，具支试管内雨水的pH的变化情况为 ，最后生铁片表面形成红棕色铁锈(Fe2O3 xH2O)，那么后期溶液中发生的反应方程式有 、2Fe(OH)3=Fe2O3 xH2O+(3-x)H2O。
19．锌铜原电池的工作原理
装置示意图 注：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶
现象 锌片 ，铜片上 ，电流表指针发生
能量转换 转化为
微观探析 在硫酸锌溶液中，负极一端的 失去电子形成 进入溶液 在硫酸铜溶液中，正极一端的 获得电子变成 沉积在铜片上
电子或离子移动方向 电子： 极流向 极 盐桥： 移向ZnSO4溶液， 移向CuSO4溶液
工作原理，电极反应式 负极：Zn-2e-=Zn2＋( 反应) 正极：Cu2＋＋2e-=Cu( 反应)
总反应：Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu
(1)Zn ZnSO4半电池：在ZnSO4溶液中，锌片逐渐溶解，即Zn被 ，锌原子失去电子，形成Zn2＋进入溶液，即Zn-2e-=Zn2＋；从锌片上释放出的 ，经过导线流向铜片。
(2)Cu CuSO4半电池：CuSO4溶液中的Cu2＋从铜片上得到 ， 为铜单质并沉积在铜片上，即Cu2＋＋2e-=Cu。
(3)盐桥的作用：电池工作时，盐桥中的 会移向ZnSO4溶液， 移向CuSO4溶液，使两溶液均保持电中性。当取出盐桥后，形成断路，反应停止。
20．已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)；△H=-571.6 kJ／mol、2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)；△H=-566 kJ／mol；完全燃烧30 g与H2的相对密度为7.5的水煤气。
(1)求混合气体中各成分的物质的量是多少 ？
(2)所放出的热量是多少 ？
21．在恒压下化学反应所吸收或放出的热量，称为化学反应的焓变。回答下列问题：
(1)25℃、101 kPa时，1 g氨气完全燃烧放出18.6 kJ的热量，则4NH3(g)＋3O2(g)＝2N2(g)＋6H2O(l) △H＝ kJ·mol－1。
(2)常压下，某铝热反应的温度与能量变化如图所示：
①常压、1538℃时，Fe(s)→Fe(l) △H＝ kJ·mol－1。
②常压、25℃时，该铝热反应的热化学方程式为 。
(3)在稀溶液中酸与碱发生中和反应生成1 mol水时所释放的热量称为中和热。部分酸与碱反应的中和热如下表：
组别 酸与碱 中和热△H/(kJ/mol)
Ⅰ HCl+NaOH -57.1
Ⅱ HNO3+KOH -57.1
Ⅲ CH3COOH+NaOH -56.1
Ⅳ HCl+NH3·H2O -53.4
Ⅴ CH3COOH+NH3·H2O -50.4
①I、IV的热化学方程式(用离子方程式形式表示)依次为 、 。
②I、II的△H相同，III、IV、V的△H比I、II大，其原因是 。
③体积和浓度均为25.0 mL 1.00 mol·L－1的硝酸和NaOH溶液(起始温度相同)混合时，测得混合溶液的温度与时间的关系如图所示，已知硝酸和NaOH溶液的密度均为1.00 g·mL－1，混合溶液的比热容为4.18 J·g－1·℃－1。由实验数据可计算出该反应的中和热△H为 kJ·mol－1(结果保留1位小数)。
22．钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。
(1)抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。写出除去铁锈的化学方程式 。
(2)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。
①若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于 处。
②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为 。
(3)图中若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2g时，X电极溶解的铜的质量 3.2g(填“＜”“＞”或“=”)。
(4)图中若X为铜，容器中海水替换为FeCl3溶液，开关K置于M处，铜电极发生的反应是 ，若将开关K置于N处，发生的总反应的离子方程式是 。
(5)我国科学家开发了一种运用质子交换膜的电解甲醇制氢装置(见图)，甲醇的电解电压相对于水可降低近，降低了制氢的能耗。写出阳极反应式 。
23．二氯化钒(VCl2)有强还原性和吸湿性，熔点为425℃、沸点为900℃，是制备多种医药、催化剂、含钒化合物的中间体。学习小组在实验室制备VCl2并进行相关探究。回答下列问题：
(1)小组同学通过VCl3分解制备VCl2，并检验气体产物。
①按气流方向，上述装置合理的连接顺序为 (用小写字母填空)。
②A中盛放NaNO2的仪器名称为 ，其中发生反应的离子方程式为 ；m管的作用为 。
③实验过程中需持续通入N2，其作用为 。
④实验后，选用D中所得溶液和其他合理试剂，设计实验方案证明C处有Cl2生成 。
(2)测定产品纯度：实验后产品中混有少量VCl3杂质。称量1.3775g样品，溶于水充分水解，调pH后滴加Na2CrO4作指示剂，用0.5000mol L-1AgNO3标准溶液滴定Cl-，达到滴定终点时消耗标准液体积为46.00mL(Ag2CrO4为砖红色沉淀，杂质不参加反应)。
①滴定终点的现象为 。
②产品中VCl3与VCl2的物质的量之比为 。
(3)小组同学进一步用如图所示装置比较含钒离子的还原性。接通电路后，观察到右侧锥形瓶中溶液蓝色逐渐变深，则VO、V2+的还原性较强的是 。
【参考答案】
一、选择题
1．B
解析：A．锡青铜属于合金，根据合金的特性可知熔点比任何一种纯金属的低，故A错误；
B．由于锡比铜活泼，锡比铜更容易氧化，故在发生电化学腐蚀时，锡失电子保护铜，故B正确；
C．潮湿的环境将会加快金属的腐蚀速率，故C错误；
D．电化学腐蚀过程实质是有电子的转移，属于氧化还原反应过程，故D错误；
故选B。
2．D
【分析】装置为电解池，根据电极B上的反应得锰元素化合价升高，失去电子，即电极B为阳极，电极A为阴极，据此分析解答。
解析：A．由分析知，电极B为阳极，与电源正极相连，被氧化生成，发生氧化反应，A错误；
B．电解质溶液为混合溶液，电极A为阴极，电极反应式为：，B错误；
C．阳极的电极反应式为：，当电路中有通过时，阳极B将生成，根据Mn元素守恒，可回收锰8.25g，C错误；
D．电解反应的总方程式为：，因此电解过程中的比值不断减小，D正确；
故选D。
3．C
解析：A．由题干图1所示信息可知，当铁电极与电源正极相连作阳极时，即可产生Fe2+，该主要过程的电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，故A正确；
B．除磷时，Fe作阳极，石墨作阴极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，除磷时阴极产物是H2，故B正确；
C．脱氮过程中产生N2和HClO，故脱氮过程中阳极主要发生的反应为8ClO-+2-6e-═N2↑+8HClO，故C错误；
D．根据图3中0～20min溶液pH的变化可知，脱除的元素是氮元素，故D正确；
故选：C。
4．D
【分析】图中左边装置为NO-空气质子交换膜燃料电池，通入O2的Pt(I)作正极，NO失电子被氧化的Pt(II)作负极，右边电解池中Cr棒作阴极，Cr3+在此得电子获得高纯铬，石墨作阳极，水中OH-在此失电子被氧化为O2，H+透过质子交换膜(X膜)迁移到II区域，与从I透过阴膜迁移来的聚集获得硫酸，据此可分析解答。
解析：A．Pt(I)作正极，O2在此得电子并结合通过质子交换膜迁移来的H+，电极反应方程式为O2+4e- +4H+=2H2O，A选项正确；
B．作为阳极的石墨电极处，水中OH-在此失电子被氧化为O2，H+透过质子交换膜(X膜)迁移到II区域，获得硫酸，B选项正确；
C．工作时，I池中通过阴膜向II池中移动获得硫酸，C选项正确；
D．未标明气体所处环境的温度与压强，无法计算，D选项错误；
答案选D。
5．C
解析：A．由图示可知，该基元反应涉及H I键断裂和H H键形成，A正确；
B．断键吸收的能量大于成键放出的能量，该反应吸热，B正确；
C．催化剂只改变活化能，影响反应速率，不影响焓变，C错误；
D．增大c(HI)，该反应单位体积内活化分子数增多，反应速率加快，D正确；
故选C。
6．C
解析：A．棉衬衫为纤维素，它为多糖。而丝质为蛋白质，A项错误；
B．亚硝酸钠是一种防腐剂和着色剂，可用于肉制品添加剂，B项错误；
C．暖宝宝的材料为炭粉、铁、NaCl利用铁的吸氧腐蚀放热制得，C项正确；
D．霓虹灯利用稀有气体而不是金属元素，D项错误；
故选C。
7．B
【分析】只有原电池中的反应才属于原电池反应，原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应。
解析：A．铝直接通过化学反应被氧化成一层致密的氧化物保护膜，不符合原电池的构成条件，所以该反应不是电极反应，故A错误；
B．Zn、Fe与电解质溶液构成原电池，Zn失电子从而Fe受到保护，所以该反应是原电池反应，故B正确；
C．铁与水直接反应生成了氧化物，不符合原电池的构成条件，所以该反应不是电极反应，故C错误；
D．浓HNO3比稀HNO3的氧化能力强，故更能氧化金属铜，不符合原电池的构成条件，所以该反应不是电极反应，故D错误；
故选B。
8．D
解析：A.根据“爱迪生蓄电池”反应原理：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2用爱迪生蓄电池制取少量Na2FeO4说明Fe电极作阳极，应接电源正极，A错误；
B．生成NiO2的反应是氧化反应，B错误；
C．电解质溶液中OH-透过阴离子交换膜从左池移到右池，C错误；
D．Fe电极上的反应为：Fe-6e-+8OH-=FeO+4H2O，D正确；
故选D。
9．C
解析：A．电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，A错误；
B．乙醇燃料电池工作时，化学能转化为电能，B错误；
C．钢铁发生吸氧腐蚀时，Fe作负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，C作正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，C正确；
D．由于Zn、Fe比铜活泼，因此电解精炼铜时，阳极的Zn、Fe单质放电分别生成Zn2+和Fe2+进入电解质溶液中，D错误；
故选C。
10．D
解析：A．由图可知，b极水失电子生成氧气和氢离子，b极为阳极，氢离子向a极即阴极移动，A正确；
B．a极电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2，b极电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，当转移4mol电子时，a极消耗2mol氧气，b极产生1mol氧气，B正确；
C．b电极为阳极，其电极反应式：2H2O-4e-=O2↑+4H+，C正确；
D．a极电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2，每生成1molH2O2时，转移2mol电子，转移电子数目为2×6.02×1023，D错误；
答案选D。
11．A
解析：A．电解饱和食盐水时阳极生成氯气，阴极生成氢氧化钠，使用阳离子交换膜的主要目的是隔开两极产物，防止二者发生反应，故A错误；
B．SbCl3是强酸弱碱盐，发生的水解反应为2SbCl3+3H2OSb2O3+6HCl，该反应可用于实验室制取Sb2O3，故B正确；
C．用饱和碳酸钠溶液浸泡硫酸钙，硫酸钙转化为更难溶的碳酸钙，并且碳酸钙能与盐酸反应生成可溶性的氯化钙，该原理常用于除锅炉水垢，故C正确；
D．FeCl3水解生成氢氧化铁和盐酸，CuO能与盐酸反应，加入CuO可促进FeCl3水解生成氢氧化铁沉淀而除去，故D正确；
故选A。
12．A
解析：A．水果电池只能说明原电池原理，不能作为稳定的电源使用，不是方便实用的家用电池，A错误；
B．铅蓄电池可以反复多次充电、放电，是一种常用的二次电池，B正确；
C．燃料电池是一种高效的化学电源，氢氧燃料电池的产物为水，故是一种高效、无污染的原电池，C正确；
D．锌锰干电池是一次电池，工作一段时间后，锌失电子，不断溶解，外壳逐渐变薄， D正确；
故答案为：A。
13．A
解析：A．碱性锌锰干电池属于原电池，是将化学能转化为电能，A正确；
B．电动车充电是将电能转化为化学能，B错误；
C．太阳能电池是将太阳能转化为电能，C错误；
D．风力发电是将风能转化为电能，D错误；
故答案为：A。
14．C
解析：A．测定中和反应的反应热时，所用稀溶液，需要用量筒量取，不需要天平，A错误；
B．氢氧化钠溶液稍过量，能使反应进行完全，由于参加反应的n(H+)和n(OH-)相等，测得的反应热也相等，B错误；
C．用玻璃搅拌器是为了加快反应速率，减小实验误差，C正确；
D．为了减小误差，需做2~3次实验求平均值，D错误；
故选C。
15．B
解析：A．两个或多个分子互相作用，生成一个加成产物的反应称为加成反应，故反应①、②均为加成反应，选项A正确；
B．反应①、②的Ⅰ步反应物总能量低于生成物总能量为吸热反应，Ⅱ步反应物的总能量高于生成物总能量为放热反应，选项B错误；
C．根据反应进程可知， CH3CHClCH3的总能量低于CH3CH2CH2Cl，能量越低越稳定，故CH3CHClCH3比CH3CH2CH2Cl稳定，选项C正确；
D．CH3CH2CH2Cl与CH3CHClCH3具有相同的分子式不同的结构式，互为同分异构体，选项D正确；
答案选B。
二、填空题
16．(1)负 K2SO4
(2)PbO2+SO+Zn+2H2O=PbSO4+Zn(OH)
(3)a
(4)5361
解析：（1）根据失去电子可知为负极，则A区域电解质是，为正极，正极上放电转化为，正极反应为，C区域电解质是，故B区域电解质是。
（2）负极的电极反应式为，正极的电极反应式为，则电池总反应为；
（3）A区域电解质是，参与电极反应生成，为了维持溶液呈电中性，多余的通过离子交换膜a进入到B区域，因此a膜为阳离子交换膜。
（4）的物质的量是，参加反应时转移电子，电子的电荷量为，电子的电荷量为，，则理论上可产生的电荷量为。
17． 同位素 阴极 UO+4H++2e-=U4++2H2O 防止U4+移动到阳极附近被氧化 共价 UF6易升华，56.5℃以上为气态 或
【分析】铀矿经多步处理得到UO2SO4，电解将+6价的U元素还原得到U(SO4)2，然后和HF反应得到UF4，再被F2氧化得到UF6，离心富集处理得到UO2。
解析：(1)和为同种元素的不同核素，互为同位素；
(2)①电解池中阳离子流向阴极，根据氢离子的流向可知A电极为阴极；UO得电子被还原为U4+，同时生成水，电极反应式为UO+4H++2e-=U4++2H2O；
②电解过程B电极即阳极水电离出的氢氧根放电生成氧气，而U4+有较强还原性，质子交换膜可以防止U4+移动到阳极附近被氧气氧化；
(3)HF只含共价键，为共价化合物，液态HF几乎不导电；
(4)①根据表格数据可知UF6易升华，56.5℃以上为气态，更容易离心富集；
②元素符号左上角数字表示质量数，的相对分子质量为235+19×6，的相对分子质量为238+19×6，二者的相对分子质量之比约为或。
18．(1)析氢 Fe-2e-=Fe2+
(2)吸氧 O2+2H2O+4e-=4OH- 增大 Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
解析：（1）开始时电解质溶液酸性较强，以析氢腐蚀为主，负极发生反应：Fe-2e-=Fe2+，故答案为：析氢；Fe-2e-=Fe2+；
（2）一段时间后，氢离子浓度减小，pH增大，生铁在中性或碱性条件下以吸氧腐蚀为主，正极氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，负极生成氢氧根离子与正极生成的氢氧根离子结合生成氢氧化亚铁Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓，氢氧化亚铁继续与氧气反应生成氢氧化铁4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，氢氧化铁分解得到铁锈，故答案为：吸氧；O2+2H2O+4e-=4OH-；增大；Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；
19． 逐渐溶解 有红色物质生成 偏转 化学能 电能 Zn Zn2＋ Cu2＋ Cu 负 正 Cl- K＋ 氧化 还原 氧化 电子 电子 还原 Cl- K＋
解析：带有盐桥的铜锌原电池中，可看到锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转。原电池是将化学能转化为电能的装置。在硫酸锌溶液中，负极一端的Zn失去电子形成Zn2+进入溶液；在硫酸铜溶液中，正极一端的Cu2+获得电子变成Cu沉积在铜片上。电子从负极流向正极，盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶，Cl-移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4溶液。负极Zn失电子，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+；正极Cu2+得电子，发生还原反应，电极反应式为Cu2+＋2e-=Cu。
(1)Zn -ZnSO4半电池：在ZnSO4溶液中，锌片逐渐溶解，即Zn被氧化，锌原子失去电子，形成Zn2+进入溶液，即Zn-2e-=Zn2+；从锌片上释放出的电子，经过导线流向铜片。
(2)Cu -CuSO4半电池：CuSO4溶液中的Cu2+从铜片上得到电子，还原为铜单质并沉积在铜片上，即Cu2+＋2e-=Cu。(3)盐桥的作用：电池工作时，盐桥中的Cl-会移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4溶液，使两溶液均保持电中性。当取出盐桥后，形成断路，反应停止。
20．(1)氢气、一氧化碳的物质的量分别为1mol、1mol
(2)568.8 kJ
解析：（1）完全燃烧30 g与H2的相对密度为7.5的水煤气，则混合气的平均相对分子质量为7.5×2=15，混合气的物质的量为30g÷15g/mol=2mol，设氢气、一氧化碳的物质的量分别为a、2-a，则2a+28（2-a）=30g，a=1mol，故氢气、一氧化碳的物质的量分别为1mol、1mol；
（2）氢气、一氧化碳的物质的量分别为1mol、1mol；根据热化学方程式可知，放出的热量是571.6 kJ÷2+566 kJ÷2=568.8 kJ。
21． -1264.8 +13.8 2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) △H=-851.1 kJ/mol H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) △H=-57.1 kJ/mol H+(aq)+NH3·H2O(aq)=(aq)+H2O(l) △H=-53.4 kJ/mol Ⅰ、Ⅱ中强酸与强碱在稀溶液中全部以离子形式存在，所以中和热相同，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ中弱酸或弱碱部分电离，电离时吸收能量,所以中和热比Ⅰ、Ⅱ大 -58.5
【分析】根据1 g氨气完全燃烧放出的热量计算68g氨气完全燃烧释放的热量，再书写热化学方程式；根据盖斯定律分析计算；根据中和热的概念分析，根据公式Q=cm△T计算中和热。
解析：(1)4mol氨气的质量为4mol×17g/mol=68g，完全燃烧释放的热量为18.6 kJ×=1264.8kJ，则4NH3(g)＋3O2(g)＝2N2(g)＋6H2O(l) △H＝-1264.8kJ·mol－1；
(2)①图中常压、1538℃时，2Fe(l)=2Fe(s) △H2=-27.6kJ·mol－1，根据盖斯定律△H2=-2△H，则常压、1538℃时，Fe(s)→Fe(l) △H＝=+kJ·mol－1=+13.8kJ·mol－1；
②根据盖斯定律，常压、25℃时，2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) △H4=△H1+△H2+△H3=(-732.5kJ/mol)+(-27.6kJ/mol)+(-91.0kJ/mol)=-851.1 kJ/mol；
(3)①I中HCl+NaOH完全中和生成1mol水释放的能量为-57.1kJ/mol，此反应的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) △H=-57.1 kJ/mol；IV中HCl+NH3·H2O完全中和生成1mol水释放的能量为-53.4kJ/mol，此反应的热化学方程式为H+(aq)+NH3·H2O(aq)=(aq)+H2O(l) △H=-53.4 kJ/mol；
②I、II均为强酸与强碱发生中和反应，两者△H相同，而III、IV、V中使用的CH3COOH和NH3·H2O均为弱电解质，本身电离时需要吸收热量，导致III、IV、V的△H比I、II大；
③体积和浓度均为25.0 mL 1.00 mol·L－1的硝酸和NaOH溶液(起始温度相同)混合时，生成水的物质的量为0.025L×1.00 mol·L－1=0.025mol，完全中和时最高温度为31.5℃，起始时温度为24.5℃，变化温度为7.0℃，由Q=cm△T可知△H=-Q×==-58.5kJ/mol。
【点睛】应用盖斯定律进行简单计算的基本方法是参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
22．Fe2O3＋6HCl=2FeCl3+3H2O N 牺牲阳极的阴极保护法 ＜ 2Fe3＋＋2e-=2Fe2＋ Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋ CH3OH+H2O-6e-=6H++CO2
解析：(1)将一表面生锈的铁件放入盐酸中，铁锈的成分氧化铁可以和盐酸反应生成氯化铁溶液，化学方程式Fe2O3＋6HCl=2FeCl3+3H2O；
(2)①若X为碳棒，由于Fe比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使Fe为电解池的阴极即连接电源的负极，故K连接N处；
②若X为锌，开关K置于M处，Zn为阳极被腐蚀，Fe为阴极被保护，该防护法称为牺牲阳极的阴极保护法；
(3)图中若X为粗铜，此装置为电解精炼铜装置，阴极反应：Cu2++2e-=Cu，但是阳极上依次是锌、铁、镍、铜失电子的过程，铁件质量增加3.2g，结合电子守恒，X电极溶解的铜的质量小于3.2g；
(4)图中若X为铜，容器中海水替换为FeCl3溶液，开关K置于M处，形成原电池，铜电极是极，发生的反应是2Fe3++2e-=2Fe2+，若将开关K置于N处，形成电解池，Cu为阳极，则发生的总反应是Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋；
(5)阳极发生氧化反应，甲醇在负极失去电子，酸性条件下生成二氧化碳，由电荷守恒可知，还生成氢离子，阳极反应式为CH3OH+H2O-6e-=6H++CO2。
23．a→c，b→d，e→g，h→f 蒸馏烧瓶 NO+NH N2↑+2H2O 平衡气压，使溶液顺利滴下 排除装置中的空气 取少许D中溶液，向其中滴加硝酸至溶液显酸性，再加入几滴硝酸银溶液，有白色沉淀生成 有砖红色沉淀生成，且半分钟内沉淀颜色不发生变化 1∶20 V2+
【分析】二氯化钒(VCl2)有强还原性和吸湿性，VCl3分解制备VCl2，需要排除装置中的空气，根据题意，饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠在加热时发生氧化还原反应生成氮气，用氮气除尽装置中的空气，氮气中的水蒸气可以通过浓硫酸除去，为了防止外界空气中的水蒸气进入装置，在分解后的装置后面需要连接一个干燥装置，VCl3分解生成的氯气可以通过氢氧化钠溶液吸收，防止污染；根据滴定反应Ag++Cl-=AgCl↓计算解答；右侧锥形瓶中溶液蓝色逐渐变深，说明右侧锥形瓶中VO转化成了VO2+，结合原电池原理分析解答。
解析：(1)①二氯化钒(VCl2)有强还原性和吸湿性，VCl3分解制备VCl2，需要排除装置中的空气，根据题意，饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠在加热时发生氧化还原反应生成氮气，NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O，用氮气除尽装置中的空气，氮气中的水蒸气可以通过浓硫酸除去，为了防止外界空气中的水蒸气进入装置，在分解后的装置后面需要连接一个干燥装置，VCl3分解生成的氯气可以通过氢氧化钠溶液吸收，防止污染，装置的连接顺序为ABCED，按气流方向，接口连接顺序为a→c，b→d，e→g，h→f，故答案为：a→c，b→d，e→g，h→f；
②A中盛放NaNO2的仪器为蒸馏烧瓶，饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠在加热时发生氧化还原反应生成氮气，NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O，反应的离子方程式为NO+NH N2↑+2H2O，m管可以平衡气压，使溶液顺利滴下，故答案为：蒸馏烧瓶；NO+NH N2↑+2H2O；平衡气压，使溶液顺利滴下；
③二氯化钒(VCl2)有强还原性，实验过程中需持续通入N2，排除装置中的空气，防止生成的VCl2被空气中的氧气氧化，故答案为：排除装置中的空气；
④氯气与氢氧化钠能够反应生成次氯酸钠和氯化钠，实验后，可以选用D中所得溶液和硝酸银溶液设计实验方案证明C处有Cl2生成，具体步骤可以是取少许D中溶液，向其中滴加硝酸至溶液显酸性，再加入几滴硝酸银溶液，有白色沉淀生成，说明而言中存在氯离子，可以间接证明VCl3分解生成了氯气，故答案为：取少许D中溶液，向其中滴加硝酸至溶液显酸性，再加入几滴硝酸银溶液，有白色沉淀生成；
(2)①根据题意，滴定终点的现象为，故答案为：有砖红色沉淀生成，且半分钟内沉淀颜色不发生变化；
②滴定反应为Ag++Cl-=AgCl↓，n(AgNO3)=0.046L×0.5000mol L-1=0.023mol，则溶液中含有0.023mol Cl-，设产品中VCl3与VCl2的物质的量分别为x、y，则157.5g/mol×x+122 g/mol×y=1.3775g，3x+2y=0.023mol，解得：x=0.001，y=0.02，因此产品中VCl3与VCl2的物质的量之比为0.001∶0.02=1∶20，故答案为：1∶20；
(3) 接通电路后，观察到右侧锥形瓶中溶液蓝色逐渐变深，说明右侧锥形瓶中VO转化成了VO2+，V的化合价由+5价变成了+4价，被还原，因此左侧锥形瓶中发生氧化反应，V2+转化为V3+，总反应为VO+ V2+= VO2++ V3+，VO为氧化剂，V2+为还原剂，因此还原性较强的是V2+，故答案为：V2+