第四章化学反应与电能同步习题（含解析）2023-2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 第四章化学反应与电能同步习题（含解析）2023-2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 930.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-12-28 14:49:52 | ||
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文档简介
第四章 化学反应与电能同步习题
一、单选题（共14题)
1．我国科学家利用光能处理含苯酚()废水，装置如图所示。下列说法错误的是
A．a极电势高于b极电势
B．a极的电极反应式为+2e-+2H+=+H2O
C．H+由II区移向I区，II区溶液的pH增大
D．若有2mol电子通过导线，I区混合液体质量增大2g
2．若在铜片上镀银，下列叙述正确的是
①将铜片接在电源的正极上
②将银片接在电源的正极上
③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e-= Ag
④在银片上发生的反应是4OH--4e-= O2↑＋2H2O
⑤需用硫酸铜溶液为电镀液
⑥需用硝酸银溶液为电镀液
A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥
3．一种由我国科学家研发的水系电池的结构及工作原理如图所示，其中电极为碳电极，电极为掺有硫单质的碳电极。下列说法不正确的是
A．放电时，电极为负极
B．充电时，电极发生反应：
C．放电时，电极附近溶液的逐渐减小
D．充电时，每转移电子，阴极质量理论上减少
4．NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是
A．4MnO+5HCHO+12H+=4Mn2+ +5CO2↑+11H2O，1 mol[4MnO+5HCHO]完全反应转移的电子数为20NA
B．用电解粗铜的方法精炼铜，当电路中通过的电子数为NA时，阴极应有32 g Cu生成
C．常温下，pH=9的CH3COONa溶液中，水电离出的OH- 数为10NA
D．1 L浓度为0.1 mol· L-1的Na2CO3溶液中，阴离子总数大于0.1NA
5．下列有关离子方程式的书写正确的是
A．用惰性电极电解CuCl2溶液：Cu2++2Cl-+2H2OCu(OH)2+Cl2↑+H2↑
B．溶液刻蚀电路铜板：
C．草酸中加入酸性高锰酸钾溶液：2MnO+5C2O+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
D．稀硫酸滴入溶液中：
6．常用电化学方法对支撑海港码头基础的钢管桩进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述错误的是
A．采用的电化学方法是外加电流的阴极保护法
B．通电后外电路电子被强制从负极流向钢管桩
C．高硅铸铁的作用是作为辅助阳极材料被损耗
D．通电后阳极上发生氧化反应，电子流向正极
7．锂钒氧化物全固态电池结构如图所示，放电时移向电极形成，下列说法不正确的是
A．放电时，电子由引线端子B流出
B．纳米碳管作为金属锂的载体，为该电池的负极
C．充电时，引线端子A与外接电源正极相连
D．充电时，电极的反应式为：
8．NA表示阿伏加德罗常数，下列叙述正确的是
A．4.5gSiO2晶体中含有的硅氧键数目为0.3NA
B．电解饱和食盐水时，每得到1molNaOH，在阳极上反应的离子就得到1mol电子
C．78gNa2O2固体含有的阴离子数为2NA
D．标准状况下，0.5NA个CCl4所占的体积约为11.2L
9．下列说法正确的是
A．电镀时，通常把待镀金属作阳极，镀层金属作阴极
B．牺牲阳极的阴极保护法利用了电解池的原理
C．甲烷的四种氯代产物中，常温下只有一氯甲烷是气体
D．乙炔的产量可以用来衡量一个国家石油化工发展水平
10．关于如图所示装置的叙述错误的是
A．锌是负极，其质量逐渐减小
B．氢离子在铜表面被还原
C．电子从锌片经导线流向铜片
D．电流从锌片经导线流向铜片
11．下列实验操作、现象及结论均正确的是
选项 A B C D
实验操作
现象 盐酸与NaOH溶液混合后，温度升高 热水浴中的试管中先出现浑浊 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 先产生白色沉淀，后沉淀变为黄色
结论 酸碱中和反应为放热反应 其他条件不变时，温度升高，化学反应速率加快 铜作正极 Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)
A．A B．B C．C D．D
12．我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的H2O解离成H+和OH-，工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．a膜是阴离子膜，b膜是阳离子膜
B．充电时Zn电极上发生的电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)
C．放电时CO2在多孔Pd纳米片表面转化为甲酸
D．外电路中每通过1 mol电子，复合膜层间有0.5 mol H2O解离
13．化学反应中通常伴随着能量变化，下列说法中错误的是
A．二次电池放电时将电能转化为化学能
B．原电池将化学能转化为电能
C．煤燃烧时并不能将化学能全部转化为热能
D．镁条燃烧时将部分化学能转化为光能
14．如图为氢氧燃料电池装置示意图，下列有关说法错误的是
A．电极A为负极
B．产物为水，属于环境友好电池
C．电子由电极B经导线流向电极A
D．该电池的化学能不可能100%转化为电能
二、填空题（共8题)
15．某化学课外小组在实验室利用N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，并利用与该电池电解硫酸铜溶液，装置如图所示。
回答下列问题：
(1)电池正极的电极反应式是 ，A是 。
(2)图中a电极上的现象为 。
(3)当消耗112mLN2时(已折合为标准状况)，电解后硫酸铜溶液的pH为 (假定硫酸铜溶液体积变化忽略不计)。
(4)若a、b均换成铜电极，b电极上的电极反应式为 ，电解一段时间后硫酸铜溶液的浓度 (填“减小”“增大”或“不变”)。
16．已知：2H2＋O22H2O。
（1）该反应1g氢气完全燃烧放出热量121.6kJ，其中断裂1molH-H键吸收436kJ，断裂1molO=O键吸收496kJ，那么形成1molH-O键放出热量 。
（2）原电池是直接把化学能转化为电能的装置。
I.航天技术上使用的氢－氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。下图是氢－氧燃料电池的装置图。则：
①溶液中OH-移向 电极（填“a”或“b”）。
②b电极附近pH 。(填增大、减小或不变)
③如把H2改为甲烷，则电极反应式为：正极： ，负极： 。
II.将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：产生氢气的体积 L。（标准状况）
17．如图所示，某同学设计了一个甲醚（CH3OCH3）燃料电池并探究氯碱工业原理和原理和粗铜的精炼原理，乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答下列相关问题：
（1）通入氧气的电极为 (填“正极”或“负极”)，写出负极的电极反应式 ．
（2）铁电极为 (填“阳极”或“阴极”)，石墨电极的电极反应式为 ．
（3）反应一段时间后，乙装置中生成NaOH主要在 (填“铁极”或“石墨极”)区．
（4）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中阳极上电极反应式为 ，反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将 (填“增大”“减小”或“不变”)．
（5）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体在标准状况下的体积为 ；丙装置中阴极析出铜的质量为 ．
18．I．在2L的恒容密闭容器中充入1mol CO和2molH2， 一定条件下发生反应：CO(g)+2H2(g) CH3OH (g)，测得CO和CH3OH(g)的物质的量变化如图1所示，反应过程中的能量变化如图2所示。
(1)从反应开始至达到平衡，以H2表示的反应的平均反应速率v(H2)= 。外界条件不变时，随着反应的进行，该反应的化学反应速率逐渐减小的原因可能是 (填字母)。
A．温度减低 B．压强降低，
C．CO的浓度减小 D．CH3OH 的浓度增大
(2)下列描述中能说明上述反应达到平衡状态的是___________
A．CO、H2和CH3OH三种物质的浓度相等
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D．单位时间内消耗2mol H2的同时生成lmol CH3OH
(3)平衡时H2的转化率为 ，平衡时与起始时容器内的压强比为 ；
(4)已知断开1mol CO(g)和2mol H2(g)中的化学键需要吸收的能量为1924kJ，则断开lmol CH3OH(g)中的化学键共需要吸收 kJ的能量。
Ⅱ．电能是现代社会应用最广泛的能源之一
(5)关于图I所示装置的说法中，正确的是 。
a．负极反应是Zn－2e－=Zn2+
b．电子由Zn片通过导线流向Cu片
c．一段时间后，溶液酸性增强
d．溶液中的H+向Cu片移动
(6)图I所示原电池中，当Cu表面析出4.48L氢气(标准状况)时，导线中通过的电子的物质的量为 mol。
(7)图Ⅱ所示装置为电化学气级传感器，通过电压表示数可测量环境中NH3的含量。电极b是 。(填“正”或“负”)极：电极a上发生的电极反应为 。
19．甲烷燃料电池可以提升能量利用率，如图是利用甲烷燃料电池电解50mol2mol L﹣1的氯化铜溶液的装置示意图：
请回答：
甲烷燃料电池的负极反应式是： 。
20．I.人们运用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下各种电池广泛运用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息填空：
(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可表示为：Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2，已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难于溶水但能溶于酸。正极的反应式是 。
(2)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图：电极A上CO参与的电极反应为 。
(3)磷酸亚铁锂电池工作时的总反应为Li1-xFePO4+LixC6LiFePO4+6C，则放电时，正极的电极反应式为 。
(4)如图是瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池的示意图，该燃料电池工作时，电池的总反应方程式 ，负极的电极反应式为 。
II.现有短周期元素X形成的单质A与NaOH溶液反应，有如图转化关系(若产物中有水生成则省略未表示出来)。
(5)常温常压下，若A为非金属固态单质，且其在电子工业中有着重要的用途，则工业制取A化学方程式为 。
21．CH3OH是一种无色有刺激性气味的液体，在生产生活中有重要用途，同时也是一种重要的化工原料．
(1)已知CH3OH(g)+ O2(g)CO2(g)+2H2(g)能量变化如图，下列说法正确的是______
A．CH3OH转变成H2的过程是一个吸收能量的过程
B．H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为1：2
C．化学变化不仅有新物质生成，同时也一定有能量变化
D．1molH-O键断裂的同时2molC=O键断裂，则反应达最大限度
(2)某温度下，将5molCH3OH和2molO2充入2L的密闭容器中，经过4min反应达到平衡，测得c(O2)=0.2mol·L－1，4min内平均反应速度v(H2)= ，则CH3OH的转化率为 。
(3)甲醇燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气、KOH(电解质溶液)构成，则下列说法正确的是 ______
A．电池放电时通入空气的电极为负极
B．电池放电时负极的电极反应式为CH3OH-6e-=CO2↑+2H2O
C．电池放电时，电解质溶液的碱性逐渐减弱
D．电池放电时每消耗6.4gCH3OH转移1.2mol电子
(4)写出甲醇燃料电池在酸性条件下负极的反应式为 。
22．““奋斗者”号”全海深载人潜水器创造了中国载人深潜的新记录，其外壳材料使用的是国产钛合金。钛具有密度小、强度大、耐腐蚀等性质，可以由TiO2为原料制得。
(1)工业上，采用“加碳氯化”的方法以高钛渣(主要成分为TiO2)为原料生产TiCl4，相应的化学方程式为：
反应1 TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=+181 kJ·mol-1
反应2 2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH2=-221 kJ·mol-1
①氯化反应(反应1)中，加碳的所用是 和 。
②已知反应1和反应2的平衡常数：K1=3.4×10-29、K2=1.2×1048.计算“加碳氯化”总反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(g)+2CO(g)的平衡常数：K= 。结合平衡常数进一步说明氯化过程中加碳的作用是 。
(2)一种以石墨、TiO2为电极，以用传导O2-的熔融盐为电解质的电化学装置如下图所示，该装置可通过电解法获得海绵状的单质钛。
①电解时的阴极反应为 。
②电解一段时间后，阳极需更换，原因是 。
23．下图是将转化为重要的化工原料的原理示意图。
请回答下列问题：
(1)该装置将 能转化为 能，电流方向为 (填“b→a”或“a→b”)。
(2)催化剂b表面发生 反应，其附近酸性 (填“增强”“不变”或“减弱”)。
(3)若得到的硫酸浓度为49%，则理论上参加反应的与加入的的质量比为 。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【分析】从图中可以看出，该装置为原电池装置，苯酚在a极得电子，被还原，所以a极为正极，b极为负极。
【详解】A．a为正极，b为负极，a极电势高于b负极，故A正确；
B．苯酚在a极得电子被还原，其电极反应为+2e-+2H+=+H2O，故B正确；
C．氢离子向阳极移动，负极反应为，a极消耗的氢离子和b极产生的氢离子相等，pH不变，故C错误；
D．有2mol氢离子通过导线，进入I区的氢离子为2mol，液体质量增加2g，故D正确；
故选C。
2．B
【分析】根据电镀原理，若在铜片上镀银，铜做电解池的阴极与电源负极相连，电解质溶液中的银离子得到电子发生还原反应生成银，电极反应式为Ag++e-=Ag；银做电解池的阳极和电源正极相连，银失电子发生氧化反应生成银离子，电极反应式为Ag-e-=Ag+；电解质溶液为硝酸银溶液。
【详解】①将铜片接在电源的负极上，故①错误；
②银做电解池的阳极，与电源正极相连，故②正确；
③在铜片上，电解质溶液中的Ag+得到电子发生还原反应生成Ag，电极反应式为Ag++e-=Ag，故③正确；
④在银片上，Ag失电子发生氧化反应生成Ag+，电极反应式为Ag-e-=Ag+，故④错误；
⑤用含有镀层金属的盐溶液作电解质溶液，不能选用硫酸铜溶液为电镀液，故⑤错误；
⑥用含有镀层金属的盐溶液作电解质溶液，可以选用硝酸银溶液为电镀液，故⑥正确；
综上所述，正确的有②③⑥；故选B。
3．D
【分析】该电池结构中，在电极a与电极b附近发生的反应时不一样的，而且充电用电解池原理，放电用原电池原理，电极a充电时化合价在降低，电极b充电时化合价在升高，放电时，电极a的化合价在升高，电极b的化合价在降低，从化合价的角度来理解该电池更容易
【详解】A．放电时，Pb2+在a极转化为PbO2，铅元素从+2价升高为+4价，被氧化，因此电极a为负极，故A正确；
B．充电时，电极b为阳极，PbS转化为S，硫元素从-2价升高为0价，电极反应式为PbS-2e-=Pb2++S，故B正确；
C．放电时，电极a是负极，电极反应式为Pb2++2H2O-2e-= PbO2+ 4H+，电极a附近溶液c(H+)增大，pH减小，故 C正确；
D．充电时，电极a为阴极，电极反应式为: PbO2+4H++2e-=Pb2++2H2O，每转移0.2mol电子，有0.1molPbO2溶解，阴极减少的质量为23.9g，故D错误；
故本题选D。
4．C
【详解】A．根据方程式可知：每有4 mol MnO与5 mol HCHO反应转移20 mol电子，则1 mol[4MnO+5HCHO]完全反应转移的电子数为20NA，A正确；
B．Cu是+2价金属，当电解粗铜时阴极反应式为Cu2++2e-=Cu，每反应转移2 mol电子，阴极质量增加64 g，则当电路中通过的电子数为NA时，电子转移的物质的量是1 mol，故阴极应有32 g Cu生成，B正确；
C．只有溶液pH，可计算出溶液中c(OH-)，但未知溶液体积，因此不能计算水电离出的OH- 数目，C错误；
D．1 L浓度为0.1 mol· L-1的Na2CO3溶液中含有溶质Na2CO3的物质的量是0.1 mol，其中含有阴离子的物质的量是0.1 mol。Na2CO3是强碱弱酸盐，在溶液中有一部分会发生水解反应：+H2O+OH-，可知：每有1个发生水解反应，会产生2个阴离子，故该溶液中含有阴离子总数大于0.1NA，D正确；
故合理选项是C。
5．D
【详解】A．用惰性电极电解溶液，阴极上放电，阳极上放电，离子方程式为：，A错误；
B．溶液刻蚀电路铜板的离子方程式为：，B错误；
C．草酸属于弱酸，不能拆分，正确的离子方程式为：2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，C错误；
D．稀硫酸滴入溶液中离子方程式为：，D正确；
故选D。
6．C
【详解】A．此防护为外加电流的防护，将被保护金属与电源的负极相连，作电解池的阴极，所以该电化学方法是外加电流的阴极保护法，A正确；
B．通电后，外电路电子被强制从负极流向钢管桩、从阳极材料流向电源正极，B正确；
C．高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以其作用是提供海水中的阴离子在其表面失电子的场所，本身不失电子，不被损耗，C错误；
D．通电后，在阳极上阴离子失电子，发生氧化反应，电子由阳极材料流向电源正极，D正确；
故选C。
7．D
【分析】由放电时移向电极形成可知，为正极，引线端子A为正极，B为负极。
【详解】A．放电时，电子由负极流向正极，故由引线端子B流出，故A正确；
B．锂作负极，纳米碳管作为金属锂的载体，故B正确；
C．引线端子A为正极，与电源正极相连，故C正确；
D．充电时，电极为失电子的反应，故反应式为：，故D错误；
故选D。
8．A
【详解】A．4.5g二氧化硅的物质的量为0.075mol，每摩尔SiO2含4mol硅氧键，故4.5gSiO2晶体中含有的硅氧键数目为0.3NA，A正确；
B．在电解池中，阳极上参加反应的离子是失去电子，发生氧化反应，B错误；
C．78gNa2O2固体(物质的量为1mol)的阴离子是，其数目为NA，C错误；
D．标准状况下， CCl4不是气体，不能用气体摩尔体积计算，D错误；
答案选A。
9．C
【详解】A. 电镀时，镀层金属作阳极，失电子发生氧化反应，镀件被保护作阴极，镀层金属阳离子得电子发生还原反应，故A项错误；
B. 牺牲阳极的阴极保护法利用了原电池的原理，故B项错误；
C. 甲烷的四种氯代产物分别是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷（四氯化碳），常温下只有一氯甲烷为气体，其他为液体，故C项正确；
D. 乙烯工业的发展，带动了其他以石油为原料的石油化工的发展，是石油化工发展的标志，故D项错误；
答案选C。
10．D
【详解】A．锌的金属性强于铜，锌是负极，失去电子转化为锌离子，质量减小，A正确；
B．铜是正极，溶液中的氢离子在正极得到电子被还原转化为氢气，B正确；
C．电子从负极经导线传递到正极，即从锌片经导线流向铜片，C正确；
D．电子的流向与电流的分析相反，则电流从铜片经导线流向锌片，D错误；
答案选D。
11．A
【详解】A．将盐酸与NaOH溶液混合后，温度升高，说明反应发生放出热量，使溶液的温度升高，因此可以证明酸碱中和反应为放热反应，A正确；
B．Na2S2O3溶液在烧杯中，滴入的H2SO4溶液在试管中，二者不接触，它们不能发生反应，因此不会出现热水浴中的试管中先变浑浊的现象，也就不能证明温度与反应速率的关系，B错误；
C．没有形成闭合回路，因此不能构成原电池，电流表指针不会发生偏转，锌片不能溶解，C错误；
D．由于加入的等浓度的KI溶液体积比NaCl大，混合溶液中c(I-)＞c(Cl-)，因此先反应产生AgI黄色沉淀，故不能证明溶度积常数：Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)，D错误；
故合理选项是A。
12．C
【详解】A．根据图中复合膜中H+通过a膜，OH-通过b膜，可知a膜是阳离子膜，b膜是阴离子膜，故A错误；
B．充电时Zn为阴极，多孔Pd纳米片为阳极，阴极Zn(OH)得到电子发生还原反应生成Zn，故B错误；
C．放电时Zn为负极，多孔Pd纳米片为正极，放电时CO2在多孔Pd纳米片表面得到电子发生还原反应转化为甲酸，故C正确；
D．复合膜中H2O解离成H+和OH-，由于电子所带电荷数与H+和OH-所带电荷数相等，所以外电路中每通过1 mol电子，复合膜层间有1 mol H2O解离，故D错误；
故答案为C。
13．A
【详解】A．二次电池放电过程是原电池原理，将化学能转化为电能，故A错误；
B．原电池将化学能转化为电能，故B正确；
C．煤燃烧时化学能转化为热能和光能，故C正确；
D．镁条燃烧时发光、放热，即化学能转化为光能和热能，故D正确；
答案选A。
14．C
【分析】氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为电源的负极，发生氧化反应，电解液为酸性溶液时负极电极反应式为H2-2e- =2H+，通入氧气的一极为原电池的正极，电极反应式为O2 +4e- + 2H2O= 4OH-，该电池总反应是2H2+O2=2H2O，原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极。
【详解】A．氢氧燃料电池中，H2在负极A上被氧化，O2在正极B上被还原，A处通入的气体为氢气是负极，A正确；
B．产物为水，不会导致环境污染，B正确；
C．电子流向：电极A→导线→电极B，C错误；
D．电池中还有部分化学能转化为热能，所以能量转化率不是100%，D正确；
故选C。
15． NH4Cl 电极表面有红色固体析出 1 Cu-2e- =Cu2+ 不变
【分析】本装置的目的是固氮、提供电能、电解硫酸铜溶液，所以左池为燃料电池，右池为电解池。在左池中，N2得电子产物与H+反应生成，此电极为正极，通H2的电极为负极，H2失电子生成H+进入溶液，此时溶液中不断生成NH4Cl，溶液浓度不断增大；在右池中，与负有相连的a电极为阴极，b电极为阳极。在阳极：2H2O-4e-=O2↑+4H+；在阴极：2Cu2++4e- =2Cu。
【详解】(1)由分析知，在左池中，通N2的电极为电池正极，电极反应式是，A是NH4Cl。答案为：；NH4Cl；
(2)图中a电极上为阴极，发生Cu2++2e-=Cu的电极反应，所以产生的现象为电极表面有红色固体析出。答案为：电极表面有红色固体析出；
(3)利用得失电子守恒，可建立N2与电解池中生成H+的关系式：N2——6e-——6H+，n(N2)==0.005mol，则n(H+)=0.005mol×6=0.03mol，c(H+)==0.1mol/L，电解后硫酸铜溶液的pH=-lgc(H+)=1。答案为：1；
(4)若a、b均换成铜电极，b电极(阳极)上，Cu失电子生成Cu2+，电极反应式为Cu-2e- =Cu2+，阴极Cu2++2e-=Cu2+，则电解一段时间后，硫酸铜溶液的浓度不变。答案为：Cu-2e- =Cu2+；不变。
【点睛】电解池中，两个电极材料都为Cu，电解质为CuSO4，则相当于电镀装置，所以电解前后溶液的组成和浓度都不变。
16． 463.6kJ a 增大 O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O 4.48
【详解】分析：（1）根据ΔH＝反应物的化学键断裂吸收的能量－生成物的化学键形成释放的能量计算；
（2）I.根据原电池的工作原理分析解答；
II.锌作负极，失去电子，银作正极，溶液中的氢离子在正极放电，据此解答。
详解：（1）1g氢气完全燃烧放出热量121.6kJ，则2mol氢气即4g氢气完全燃烧放出热量为4×121.6kJ＝486.4kJ；其中断裂1molH-H键吸收436kJ，断裂1molO=O键吸收496kJ，因此有2×436+496－2×2×x＝－486.4，解得x＝463.6，即形成1molH-O键放出热量为463.6kJ；
（2）I.根据电子的流向可知a电极是负极，b电极是正极。则
①原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则溶液中OH-移向a电极。
②b电极是正极，氧气得到电子转化为氢氧根，氢氧根浓度增大，则b电极附近pH增大；
③如把氢气改为甲烷，由于电解质溶液显碱性，则负极甲烷失去电子转化为碳酸根，电极反应式为CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O，正极氧气得到电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－。
II.金属性锌大于银，锌作负极，失去电子，银作正极，溶液中的氢离子在正极放电。若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，减少的质量就是参加反应的锌的质量，为13g，物质的量是13g÷65g/mol＝0.2mol，转移0.4mol电子，根据电子得失守恒可知生成氢气是0.4mol÷2＝0.2mol，在标准状况下的体积是0.2mol×22.4L/mol＝4.48L。
17． 正极 CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O 阴极 2Cl--2e-═Cl2↑ 铁极 Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+ 减小 4.48L 12.8 g．
【详解】（1）燃料电池中，通入燃料的电极是负极，通入氧化剂的电极是正极，所以通入氧气的电极是正极；碱性电解质溶液，负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，故电极反应式为：CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O。
（2）乙池属于电解池，铁电极连接燃料电池的负极，所以是阴极，石墨电极是阳极，在阳极上氯离子失电子生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑。
（3）乙池中阳极是碳，阴极是铁，阳极上氯离子失电子生成氯气，阴极上氢离子得电子生成氢气，使阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度溶液而呈碱性，所以乙装置中生成氢氧化钠主要在阴极区，即铁极区。
（4）丙装置如果粗铜中含有锌、银等杂质，锌比铜还原性更强，所以阳极上锌和铜放电，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+；阴极上析出铜单质，根据得失电子数相等，阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜，所以反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度将减小。
（5）根据串联电路中转移电子数相等可得关系式：O2~2H2~2Cu~4e-，标准状况下，2.24L氧气是0.1mol，所以铁电极上生成H2是0.2mol，在标准状况下的体积为4.48L；丙装置中阴极析出铜0.2mol，质量为12.8g。
点睛：本题综合考查电化学知识，以原电池和电解池为载体考查了电极的判断、电极反应式的书写、有关计算等知识点，注意燃料电池中电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，根据得失电子守恒进行有关计算。
18．(1) 0.25mol/(L min) C
(2)C
(3) 75% 1:2
(4)2052.8
(5)abd
(6)0.4
(7) 正 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
【详解】（1）由图示可知，3min开始达到平衡状态，CO物质的量变化为0.75mol,v(CO)==0.125mol L-1 min-1，由速率之比等于系数比，v(H2)=2v(CH3OH)=0.125mol/(L min)×2=0.25mol/(L min)；随着反应的进行发现正反应速率逐渐减小，这是由于随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，即CO浓度减小造成的，故选C；故答案为：0.25mol/(L min)；C；
（2）A．CO、H2和CH3OH三种物质的浓度相等不一定达到平衡，故A错误；
B．反应前后质量不变，体积也不变，则密闭容器中混合气体的密度一直不变，所以不一定达到平衡，故B错误；
C．该反应为反应前后气体物质的量发生改变的反应，混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化，能说明反应达到平衡，故C正确；
D．相同时间内消耗2molH2，同时生成1molCH3OH，都表示正反应速率，不能说明正逆速率相等，所以不一定达到平衡，故D错误；
故答案为：C；
（3）列三段式：，平衡时H2的转化率为；由压强之比等于物质的量之比，平衡时与起始时容器内的压强比为(0.25+0.5+0.75)：(1+2)=1:2，故答案为：75%；1:2；
（4）结合图2可知，反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应，该反应的△H=-128.8kJ/mol,断开1mol CO(g)和2mol H2(g)中的化学键共需要吸收的能量为1924kJ，设断开1mol CH3OH(g)中的化学键共需要吸收xkJ的能量，则△H=-128.8kJ/mol=1924kJ/mol-xkJ/mol,解得：x=2052.8，故答案为：2052.8；
（5）图I所示装置是以锌、铜为电极，以稀硫酸为电解质溶液的原电池，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，
a.负极反应是Zn-2e-=Zn2+，故a正确；
b.电子由Zn片通过导线流向Cu片，故b正确；
c.一段时间后，H+在铜极生成H2，溶液的pH增大，故c错误；
d.溶液中的H+向Cu片移动，阳离子朝正极移动，故d正确；
故答案为：abd；
（6）图I所示原电池中，铜作正极，电极反应式：2H++2e-=H2↑，当Cu表面析出4.48L氢气(标准状况)时，物质的量为0.2mol,则导线中通过的电子的物质的量为0.4mol，故答案为：0.4；
（7）根据图示，NH3在电极a反应生成N2，该反应氮元素失去电子，NH3发生氧化反应，电极a是电池的负极，电极a上发生的电极反应为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；则电极b是正极，故答案为：正；2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。
19．CH4﹣8e﹣+2H2O=CO2+8H+
【详解】原电池中负极失去电子，正极得到电子，因此在该燃料电池中甲烷在负极通入，氧气在正极通入，由于电解质是酸性电解质，所以负极电极反应式为CH4﹣8e﹣+2H2O=CO2+8H+，故答案为：CH4﹣8e﹣+2H2O=CO2+8H+。
20． 2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH- CO-2e-+CO=2CO2 Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4 4NH3+3O2=2N2+6H2O 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 2C+SiO22CO↑+Si
【详解】I.(1)由电池的总反应可知，该电池放电时，镉在负极上被氧化生成氢氧化镉、氢氧化氧镍在正极上被还原生成氢氧化镍，故正极的反应式是2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-；
(2)由该燃料电池原理示意图可知，燃料由电极A通入、氧气和二氧化碳由电极B通入，则A为负极、B为正极，电极A上CO参与的电极反应为CO-2e-+CO=2CO2；
(3)放电时，正极上Li1-xFePO4得电子生成LiFePO4，则正极的电极反应式Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4；
(4)液氨—液氧燃料电池中液氨为负极，失电子生成氮气；氧气为正极，得电子生成水，故电池的总反应方程式4NH3+3O2=2N2+6H2O，负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；
Ⅱ.(5)A为非金属固态单质，且其在电子工业中有着重要的用途，则A为Si，工业上制取硅的化学方程式为2C+SiO22CO↑+Si。
21．(1)CD
(2) 0.8 64%
(3)CD
(4)CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+
【详解】（1）A．由图象可知，反应物总能量大于生成物总能量，所以这是一个放热反应，故A错误；
B．根据反应速率之比等于计量系数之比，H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为2：1，故B错误；
C．化学反应不仅有新物质生成，同时还一定伴随着能量变化，故C正确；
D．当有1molH-O键断裂表示正反应速率，同时有2molC=O键断裂表示逆反应速率，且二者意义相等，说明反应已达平衡状态，即反应达到最大限度，故D正确。
故答案为CD。
（2）根据已知数据，4min达到平衡时△c(O2)=1mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L，则，； ，则CH3OH的转化率为。
（3）A．根据甲醇燃烧过程中的电子转移情况可知，通甲醇的一极为负极，通空气的一极为正极，故A错误；
B．在碱性溶液中的负极反应式为CH3OH+8OH-6e-=CO32-↑+6H2O，故B错误；
C．在放电过程中，OH-逐渐与甲醇生成的CO2反应生成CO32-导致碱性减弱，故C正确；
D．电池放电时每消耗6.4gCH3OH，即0.2mol，则转移电子6×0.2mol=1.2mol，故D正确。故答案为CD。
（4）燃料电池燃料在负极反应，甲醇燃料电池在酸性条件下负极的反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+。
22． 与O2反应，促进平衡向正反应方向进行 为反应1提供能量(促进平衡向正反应方向进行) 4.08×1019 (4×1019或4.1×1019都对) 反应1平衡常数小，正反应进行程度小；加碳后总反应的平衡常数较大，正反应方向进行较为完全。 TiO2+4e-=Ti+2O2- 阳极有O2生成，高温下O2与石墨电极反应生成CO2，随着反应的进行，阳极(石墨电极)不断被损耗
【详解】(1)①氯化反应中，碳与O2反应，使反应1中生成的O2含量减少，促进平衡向正反应方向进行，并且碳与O2反应放出热量，能够为反应1提供能量；
②总反应由反应1加反应2得到，所以；反应1平衡常数小，正反应进行程度小，加碳后总反应的平衡常数较大，正反应方向进行较为完全；
(2)①阴极发生还原反应，化合价降低，该装置可通过电解法获得海绵状的单质钛，电解质能够传导O2-，由此推断阴极反应为：TiO2+4e-=Ti+2O2-；
②阳极反应为，阳极有O2生成，高温下O2与石墨电极反应生成CO2，随着反应的进行，阳极(石墨电极)不断被损耗，所以电解一段时间后，阳极需更换。
23． 化学 电 b→a 还原 减弱 8：15
【详解】(1)该装置没有外加电源，是一个原电池，把化学能转化为电能，电流方向与电子流向相反，所以电流方向为b→a；
(2)由图示可看出，电子由a表面转移到b表面，因此a表面发生氧化反应，b表面发生还原反应，由题意转化为可推知催化剂a表面发生氧化反应，催化剂b表面发生还原反应生成，消耗，其附近酸性减弱；
(3)该电池总反应方程式为，设加入的为，为，则生成硫酸的质量为，反应后水的质量为，根据硫酸的浓度为49%，可以列式求得。
答案第1页，共2页
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一、单选题（共14题)
1．我国科学家利用光能处理含苯酚()废水，装置如图所示。下列说法错误的是
A．a极电势高于b极电势
B．a极的电极反应式为+2e-+2H+=+H2O
C．H+由II区移向I区，II区溶液的pH增大
D．若有2mol电子通过导线，I区混合液体质量增大2g
2．若在铜片上镀银，下列叙述正确的是
①将铜片接在电源的正极上
②将银片接在电源的正极上
③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e-= Ag
④在银片上发生的反应是4OH--4e-= O2↑＋2H2O
⑤需用硫酸铜溶液为电镀液
⑥需用硝酸银溶液为电镀液
A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥
3．一种由我国科学家研发的水系电池的结构及工作原理如图所示，其中电极为碳电极，电极为掺有硫单质的碳电极。下列说法不正确的是
A．放电时，电极为负极
B．充电时，电极发生反应：
C．放电时，电极附近溶液的逐渐减小
D．充电时，每转移电子，阴极质量理论上减少
4．NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是
A．4MnO+5HCHO+12H+=4Mn2+ +5CO2↑+11H2O，1 mol[4MnO+5HCHO]完全反应转移的电子数为20NA
B．用电解粗铜的方法精炼铜，当电路中通过的电子数为NA时，阴极应有32 g Cu生成
C．常温下，pH=9的CH3COONa溶液中，水电离出的OH- 数为10NA
D．1 L浓度为0.1 mol· L-1的Na2CO3溶液中，阴离子总数大于0.1NA
5．下列有关离子方程式的书写正确的是
A．用惰性电极电解CuCl2溶液：Cu2++2Cl-+2H2OCu(OH)2+Cl2↑+H2↑
B．溶液刻蚀电路铜板：
C．草酸中加入酸性高锰酸钾溶液：2MnO+5C2O+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
D．稀硫酸滴入溶液中：
6．常用电化学方法对支撑海港码头基础的钢管桩进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述错误的是
A．采用的电化学方法是外加电流的阴极保护法
B．通电后外电路电子被强制从负极流向钢管桩
C．高硅铸铁的作用是作为辅助阳极材料被损耗
D．通电后阳极上发生氧化反应，电子流向正极
7．锂钒氧化物全固态电池结构如图所示，放电时移向电极形成，下列说法不正确的是
A．放电时，电子由引线端子B流出
B．纳米碳管作为金属锂的载体，为该电池的负极
C．充电时，引线端子A与外接电源正极相连
D．充电时，电极的反应式为：
8．NA表示阿伏加德罗常数，下列叙述正确的是
A．4.5gSiO2晶体中含有的硅氧键数目为0.3NA
B．电解饱和食盐水时，每得到1molNaOH，在阳极上反应的离子就得到1mol电子
C．78gNa2O2固体含有的阴离子数为2NA
D．标准状况下，0.5NA个CCl4所占的体积约为11.2L
9．下列说法正确的是
A．电镀时，通常把待镀金属作阳极，镀层金属作阴极
B．牺牲阳极的阴极保护法利用了电解池的原理
C．甲烷的四种氯代产物中，常温下只有一氯甲烷是气体
D．乙炔的产量可以用来衡量一个国家石油化工发展水平
10．关于如图所示装置的叙述错误的是
A．锌是负极，其质量逐渐减小
B．氢离子在铜表面被还原
C．电子从锌片经导线流向铜片
D．电流从锌片经导线流向铜片
11．下列实验操作、现象及结论均正确的是
选项 A B C D
实验操作
现象 盐酸与NaOH溶液混合后，温度升高 热水浴中的试管中先出现浑浊 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 先产生白色沉淀，后沉淀变为黄色
结论 酸碱中和反应为放热反应 其他条件不变时，温度升高，化学反应速率加快 铜作正极 Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)
A．A B．B C．C D．D
12．我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的H2O解离成H+和OH-，工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．a膜是阴离子膜，b膜是阳离子膜
B．充电时Zn电极上发生的电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)
C．放电时CO2在多孔Pd纳米片表面转化为甲酸
D．外电路中每通过1 mol电子，复合膜层间有0.5 mol H2O解离
13．化学反应中通常伴随着能量变化，下列说法中错误的是
A．二次电池放电时将电能转化为化学能
B．原电池将化学能转化为电能
C．煤燃烧时并不能将化学能全部转化为热能
D．镁条燃烧时将部分化学能转化为光能
14．如图为氢氧燃料电池装置示意图，下列有关说法错误的是
A．电极A为负极
B．产物为水，属于环境友好电池
C．电子由电极B经导线流向电极A
D．该电池的化学能不可能100%转化为电能
二、填空题（共8题)
15．某化学课外小组在实验室利用N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，并利用与该电池电解硫酸铜溶液，装置如图所示。
回答下列问题：
(1)电池正极的电极反应式是 ，A是 。
(2)图中a电极上的现象为 。
(3)当消耗112mLN2时(已折合为标准状况)，电解后硫酸铜溶液的pH为 (假定硫酸铜溶液体积变化忽略不计)。
(4)若a、b均换成铜电极，b电极上的电极反应式为 ，电解一段时间后硫酸铜溶液的浓度 (填“减小”“增大”或“不变”)。
16．已知：2H2＋O22H2O。
（1）该反应1g氢气完全燃烧放出热量121.6kJ，其中断裂1molH-H键吸收436kJ，断裂1molO=O键吸收496kJ，那么形成1molH-O键放出热量 。
（2）原电池是直接把化学能转化为电能的装置。
I.航天技术上使用的氢－氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。下图是氢－氧燃料电池的装置图。则：
①溶液中OH-移向 电极（填“a”或“b”）。
②b电极附近pH 。(填增大、减小或不变)
③如把H2改为甲烷，则电极反应式为：正极： ，负极： 。
II.将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：产生氢气的体积 L。（标准状况）
17．如图所示，某同学设计了一个甲醚（CH3OCH3）燃料电池并探究氯碱工业原理和原理和粗铜的精炼原理，乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答下列相关问题：
（1）通入氧气的电极为 (填“正极”或“负极”)，写出负极的电极反应式 ．
（2）铁电极为 (填“阳极”或“阴极”)，石墨电极的电极反应式为 ．
（3）反应一段时间后，乙装置中生成NaOH主要在 (填“铁极”或“石墨极”)区．
（4）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中阳极上电极反应式为 ，反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将 (填“增大”“减小”或“不变”)．
（5）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体在标准状况下的体积为 ；丙装置中阴极析出铜的质量为 ．
18．I．在2L的恒容密闭容器中充入1mol CO和2molH2， 一定条件下发生反应：CO(g)+2H2(g) CH3OH (g)，测得CO和CH3OH(g)的物质的量变化如图1所示，反应过程中的能量变化如图2所示。
(1)从反应开始至达到平衡，以H2表示的反应的平均反应速率v(H2)= 。外界条件不变时，随着反应的进行，该反应的化学反应速率逐渐减小的原因可能是 (填字母)。
A．温度减低 B．压强降低，
C．CO的浓度减小 D．CH3OH 的浓度增大
(2)下列描述中能说明上述反应达到平衡状态的是___________
A．CO、H2和CH3OH三种物质的浓度相等
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D．单位时间内消耗2mol H2的同时生成lmol CH3OH
(3)平衡时H2的转化率为 ，平衡时与起始时容器内的压强比为 ；
(4)已知断开1mol CO(g)和2mol H2(g)中的化学键需要吸收的能量为1924kJ，则断开lmol CH3OH(g)中的化学键共需要吸收 kJ的能量。
Ⅱ．电能是现代社会应用最广泛的能源之一
(5)关于图I所示装置的说法中，正确的是 。
a．负极反应是Zn－2e－=Zn2+
b．电子由Zn片通过导线流向Cu片
c．一段时间后，溶液酸性增强
d．溶液中的H+向Cu片移动
(6)图I所示原电池中，当Cu表面析出4.48L氢气(标准状况)时，导线中通过的电子的物质的量为 mol。
(7)图Ⅱ所示装置为电化学气级传感器，通过电压表示数可测量环境中NH3的含量。电极b是 。(填“正”或“负”)极：电极a上发生的电极反应为 。
19．甲烷燃料电池可以提升能量利用率，如图是利用甲烷燃料电池电解50mol2mol L﹣1的氯化铜溶液的装置示意图：
请回答：
甲烷燃料电池的负极反应式是： 。
20．I.人们运用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下各种电池广泛运用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息填空：
(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可表示为：Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2，已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难于溶水但能溶于酸。正极的反应式是 。
(2)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图：电极A上CO参与的电极反应为 。
(3)磷酸亚铁锂电池工作时的总反应为Li1-xFePO4+LixC6LiFePO4+6C，则放电时，正极的电极反应式为 。
(4)如图是瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池的示意图，该燃料电池工作时，电池的总反应方程式 ，负极的电极反应式为 。
II.现有短周期元素X形成的单质A与NaOH溶液反应，有如图转化关系(若产物中有水生成则省略未表示出来)。
(5)常温常压下，若A为非金属固态单质，且其在电子工业中有着重要的用途，则工业制取A化学方程式为 。
21．CH3OH是一种无色有刺激性气味的液体，在生产生活中有重要用途，同时也是一种重要的化工原料．
(1)已知CH3OH(g)+ O2(g)CO2(g)+2H2(g)能量变化如图，下列说法正确的是______
A．CH3OH转变成H2的过程是一个吸收能量的过程
B．H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为1：2
C．化学变化不仅有新物质生成，同时也一定有能量变化
D．1molH-O键断裂的同时2molC=O键断裂，则反应达最大限度
(2)某温度下，将5molCH3OH和2molO2充入2L的密闭容器中，经过4min反应达到平衡，测得c(O2)=0.2mol·L－1，4min内平均反应速度v(H2)= ，则CH3OH的转化率为 。
(3)甲醇燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气、KOH(电解质溶液)构成，则下列说法正确的是 ______
A．电池放电时通入空气的电极为负极
B．电池放电时负极的电极反应式为CH3OH-6e-=CO2↑+2H2O
C．电池放电时，电解质溶液的碱性逐渐减弱
D．电池放电时每消耗6.4gCH3OH转移1.2mol电子
(4)写出甲醇燃料电池在酸性条件下负极的反应式为 。
22．““奋斗者”号”全海深载人潜水器创造了中国载人深潜的新记录，其外壳材料使用的是国产钛合金。钛具有密度小、强度大、耐腐蚀等性质，可以由TiO2为原料制得。
(1)工业上，采用“加碳氯化”的方法以高钛渣(主要成分为TiO2)为原料生产TiCl4，相应的化学方程式为：
反应1 TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=+181 kJ·mol-1
反应2 2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH2=-221 kJ·mol-1
①氯化反应(反应1)中，加碳的所用是 和 。
②已知反应1和反应2的平衡常数：K1=3.4×10-29、K2=1.2×1048.计算“加碳氯化”总反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(g)+2CO(g)的平衡常数：K= 。结合平衡常数进一步说明氯化过程中加碳的作用是 。
(2)一种以石墨、TiO2为电极，以用传导O2-的熔融盐为电解质的电化学装置如下图所示，该装置可通过电解法获得海绵状的单质钛。
①电解时的阴极反应为 。
②电解一段时间后，阳极需更换，原因是 。
23．下图是将转化为重要的化工原料的原理示意图。
请回答下列问题：
(1)该装置将 能转化为 能，电流方向为 (填“b→a”或“a→b”)。
(2)催化剂b表面发生 反应，其附近酸性 (填“增强”“不变”或“减弱”)。
(3)若得到的硫酸浓度为49%，则理论上参加反应的与加入的的质量比为 。
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，该装置为原电池装置，苯酚在a极得电子，被还原，所以a极为正极，b极为负极。
【详解】A．a为正极，b为负极，a极电势高于b负极，故A正确；
B．苯酚在a极得电子被还原，其电极反应为+2e-+2H+=+H2O，故B正确；
C．氢离子向阳极移动，负极反应为，a极消耗的氢离子和b极产生的氢离子相等，pH不变，故C错误；
D．有2mol氢离子通过导线，进入I区的氢离子为2mol，液体质量增加2g，故D正确；
故选C。
2．B
【分析】根据电镀原理，若在铜片上镀银，铜做电解池的阴极与电源负极相连，电解质溶液中的银离子得到电子发生还原反应生成银，电极反应式为Ag++e-=Ag；银做电解池的阳极和电源正极相连，银失电子发生氧化反应生成银离子，电极反应式为Ag-e-=Ag+；电解质溶液为硝酸银溶液。
【详解】①将铜片接在电源的负极上，故①错误；
②银做电解池的阳极，与电源正极相连，故②正确；
③在铜片上，电解质溶液中的Ag+得到电子发生还原反应生成Ag，电极反应式为Ag++e-=Ag，故③正确；
④在银片上，Ag失电子发生氧化反应生成Ag+，电极反应式为Ag-e-=Ag+，故④错误；
⑤用含有镀层金属的盐溶液作电解质溶液，不能选用硫酸铜溶液为电镀液，故⑤错误；
⑥用含有镀层金属的盐溶液作电解质溶液，可以选用硝酸银溶液为电镀液，故⑥正确；
综上所述，正确的有②③⑥；故选B。
3．D
【分析】该电池结构中，在电极a与电极b附近发生的反应时不一样的，而且充电用电解池原理，放电用原电池原理，电极a充电时化合价在降低，电极b充电时化合价在升高，放电时，电极a的化合价在升高，电极b的化合价在降低，从化合价的角度来理解该电池更容易
【详解】A．放电时，Pb2+在a极转化为PbO2，铅元素从+2价升高为+4价，被氧化，因此电极a为负极，故A正确；
B．充电时，电极b为阳极，PbS转化为S，硫元素从-2价升高为0价，电极反应式为PbS-2e-=Pb2++S，故B正确；
C．放电时，电极a是负极，电极反应式为Pb2++2H2O-2e-= PbO2+ 4H+，电极a附近溶液c(H+)增大，pH减小，故 C正确；
D．充电时，电极a为阴极，电极反应式为: PbO2+4H++2e-=Pb2++2H2O，每转移0.2mol电子，有0.1molPbO2溶解，阴极减少的质量为23.9g，故D错误；
故本题选D。
4．C
【详解】A．根据方程式可知：每有4 mol MnO与5 mol HCHO反应转移20 mol电子，则1 mol[4MnO+5HCHO]完全反应转移的电子数为20NA，A正确；
B．Cu是+2价金属，当电解粗铜时阴极反应式为Cu2++2e-=Cu，每反应转移2 mol电子，阴极质量增加64 g，则当电路中通过的电子数为NA时，电子转移的物质的量是1 mol，故阴极应有32 g Cu生成，B正确；
C．只有溶液pH，可计算出溶液中c(OH-)，但未知溶液体积，因此不能计算水电离出的OH- 数目，C错误；
D．1 L浓度为0.1 mol· L-1的Na2CO3溶液中含有溶质Na2CO3的物质的量是0.1 mol，其中含有阴离子的物质的量是0.1 mol。Na2CO3是强碱弱酸盐，在溶液中有一部分会发生水解反应：+H2O+OH-，可知：每有1个发生水解反应，会产生2个阴离子，故该溶液中含有阴离子总数大于0.1NA，D正确；
故合理选项是C。
5．D
【详解】A．用惰性电极电解溶液，阴极上放电，阳极上放电，离子方程式为：，A错误；
B．溶液刻蚀电路铜板的离子方程式为：，B错误；
C．草酸属于弱酸，不能拆分，正确的离子方程式为：2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，C错误；
D．稀硫酸滴入溶液中离子方程式为：，D正确；
故选D。
6．C
【详解】A．此防护为外加电流的防护，将被保护金属与电源的负极相连，作电解池的阴极，所以该电化学方法是外加电流的阴极保护法，A正确；
B．通电后，外电路电子被强制从负极流向钢管桩、从阳极材料流向电源正极，B正确；
C．高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以其作用是提供海水中的阴离子在其表面失电子的场所，本身不失电子，不被损耗，C错误；
D．通电后，在阳极上阴离子失电子，发生氧化反应，电子由阳极材料流向电源正极，D正确；
故选C。
7．D
【分析】由放电时移向电极形成可知，为正极，引线端子A为正极，B为负极。
【详解】A．放电时，电子由负极流向正极，故由引线端子B流出，故A正确；
B．锂作负极，纳米碳管作为金属锂的载体，故B正确；
C．引线端子A为正极，与电源正极相连，故C正确；
D．充电时，电极为失电子的反应，故反应式为：，故D错误；
故选D。
8．A
【详解】A．4.5g二氧化硅的物质的量为0.075mol，每摩尔SiO2含4mol硅氧键，故4.5gSiO2晶体中含有的硅氧键数目为0.3NA，A正确；
B．在电解池中，阳极上参加反应的离子是失去电子，发生氧化反应，B错误；
C．78gNa2O2固体(物质的量为1mol)的阴离子是，其数目为NA，C错误；
D．标准状况下， CCl4不是气体，不能用气体摩尔体积计算，D错误；
答案选A。
9．C
【详解】A. 电镀时，镀层金属作阳极，失电子发生氧化反应，镀件被保护作阴极，镀层金属阳离子得电子发生还原反应，故A项错误；
B. 牺牲阳极的阴极保护法利用了原电池的原理，故B项错误；
C. 甲烷的四种氯代产物分别是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷（四氯化碳），常温下只有一氯甲烷为气体，其他为液体，故C项正确；
D. 乙烯工业的发展，带动了其他以石油为原料的石油化工的发展，是石油化工发展的标志，故D项错误；
答案选C。
10．D
【详解】A．锌的金属性强于铜，锌是负极，失去电子转化为锌离子，质量减小，A正确；
B．铜是正极，溶液中的氢离子在正极得到电子被还原转化为氢气，B正确；
C．电子从负极经导线传递到正极，即从锌片经导线流向铜片，C正确；
D．电子的流向与电流的分析相反，则电流从铜片经导线流向锌片，D错误；
答案选D。
11．A
【详解】A．将盐酸与NaOH溶液混合后，温度升高，说明反应发生放出热量，使溶液的温度升高，因此可以证明酸碱中和反应为放热反应，A正确；
B．Na2S2O3溶液在烧杯中，滴入的H2SO4溶液在试管中，二者不接触，它们不能发生反应，因此不会出现热水浴中的试管中先变浑浊的现象，也就不能证明温度与反应速率的关系，B错误；
C．没有形成闭合回路，因此不能构成原电池，电流表指针不会发生偏转，锌片不能溶解，C错误；
D．由于加入的等浓度的KI溶液体积比NaCl大，混合溶液中c(I-)＞c(Cl-)，因此先反应产生AgI黄色沉淀，故不能证明溶度积常数：Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)，D错误；
故合理选项是A。
12．C
【详解】A．根据图中复合膜中H+通过a膜，OH-通过b膜，可知a膜是阳离子膜，b膜是阴离子膜，故A错误；
B．充电时Zn为阴极，多孔Pd纳米片为阳极，阴极Zn(OH)得到电子发生还原反应生成Zn，故B错误；
C．放电时Zn为负极，多孔Pd纳米片为正极，放电时CO2在多孔Pd纳米片表面得到电子发生还原反应转化为甲酸，故C正确；
D．复合膜中H2O解离成H+和OH-，由于电子所带电荷数与H+和OH-所带电荷数相等，所以外电路中每通过1 mol电子，复合膜层间有1 mol H2O解离，故D错误；
故答案为C。
13．A
【详解】A．二次电池放电过程是原电池原理，将化学能转化为电能，故A错误；
B．原电池将化学能转化为电能，故B正确；
C．煤燃烧时化学能转化为热能和光能，故C正确；
D．镁条燃烧时发光、放热，即化学能转化为光能和热能，故D正确；
答案选A。
14．C
【分析】氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为电源的负极，发生氧化反应，电解液为酸性溶液时负极电极反应式为H2-2e- =2H+，通入氧气的一极为原电池的正极，电极反应式为O2 +4e- + 2H2O= 4OH-，该电池总反应是2H2+O2=2H2O，原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极。
【详解】A．氢氧燃料电池中，H2在负极A上被氧化，O2在正极B上被还原，A处通入的气体为氢气是负极，A正确；
B．产物为水，不会导致环境污染，B正确；
C．电子流向：电极A→导线→电极B，C错误；
D．电池中还有部分化学能转化为热能，所以能量转化率不是100%，D正确；
故选C。
15． NH4Cl 电极表面有红色固体析出 1 Cu-2e- =Cu2+ 不变
【分析】本装置的目的是固氮、提供电能、电解硫酸铜溶液，所以左池为燃料电池，右池为电解池。在左池中，N2得电子产物与H+反应生成，此电极为正极，通H2的电极为负极，H2失电子生成H+进入溶液，此时溶液中不断生成NH4Cl，溶液浓度不断增大；在右池中，与负有相连的a电极为阴极，b电极为阳极。在阳极：2H2O-4e-=O2↑+4H+；在阴极：2Cu2++4e- =2Cu。
【详解】(1)由分析知，在左池中，通N2的电极为电池正极，电极反应式是，A是NH4Cl。答案为：；NH4Cl；
(2)图中a电极上为阴极，发生Cu2++2e-=Cu的电极反应，所以产生的现象为电极表面有红色固体析出。答案为：电极表面有红色固体析出；
(3)利用得失电子守恒，可建立N2与电解池中生成H+的关系式：N2——6e-——6H+，n(N2)==0.005mol，则n(H+)=0.005mol×6=0.03mol，c(H+)==0.1mol/L，电解后硫酸铜溶液的pH=-lgc(H+)=1。答案为：1；
(4)若a、b均换成铜电极，b电极(阳极)上，Cu失电子生成Cu2+，电极反应式为Cu-2e- =Cu2+，阴极Cu2++2e-=Cu2+，则电解一段时间后，硫酸铜溶液的浓度不变。答案为：Cu-2e- =Cu2+；不变。
【点睛】电解池中，两个电极材料都为Cu，电解质为CuSO4，则相当于电镀装置，所以电解前后溶液的组成和浓度都不变。
16． 463.6kJ a 增大 O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O 4.48
【详解】分析：（1）根据ΔH＝反应物的化学键断裂吸收的能量－生成物的化学键形成释放的能量计算；
（2）I.根据原电池的工作原理分析解答；
II.锌作负极，失去电子，银作正极，溶液中的氢离子在正极放电，据此解答。
详解：（1）1g氢气完全燃烧放出热量121.6kJ，则2mol氢气即4g氢气完全燃烧放出热量为4×121.6kJ＝486.4kJ；其中断裂1molH-H键吸收436kJ，断裂1molO=O键吸收496kJ，因此有2×436+496－2×2×x＝－486.4，解得x＝463.6，即形成1molH-O键放出热量为463.6kJ；
（2）I.根据电子的流向可知a电极是负极，b电极是正极。则
①原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则溶液中OH-移向a电极。
②b电极是正极，氧气得到电子转化为氢氧根，氢氧根浓度增大，则b电极附近pH增大；
③如把氢气改为甲烷，由于电解质溶液显碱性，则负极甲烷失去电子转化为碳酸根，电极反应式为CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O，正极氧气得到电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－。
II.金属性锌大于银，锌作负极，失去电子，银作正极，溶液中的氢离子在正极放电。若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，减少的质量就是参加反应的锌的质量，为13g，物质的量是13g÷65g/mol＝0.2mol，转移0.4mol电子，根据电子得失守恒可知生成氢气是0.4mol÷2＝0.2mol，在标准状况下的体积是0.2mol×22.4L/mol＝4.48L。
17． 正极 CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O 阴极 2Cl--2e-═Cl2↑ 铁极 Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+ 减小 4.48L 12.8 g．
【详解】（1）燃料电池中，通入燃料的电极是负极，通入氧化剂的电极是正极，所以通入氧气的电极是正极；碱性电解质溶液，负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，故电极反应式为：CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O。
（2）乙池属于电解池，铁电极连接燃料电池的负极，所以是阴极，石墨电极是阳极，在阳极上氯离子失电子生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑。
（3）乙池中阳极是碳，阴极是铁，阳极上氯离子失电子生成氯气，阴极上氢离子得电子生成氢气，使阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度溶液而呈碱性，所以乙装置中生成氢氧化钠主要在阴极区，即铁极区。
（4）丙装置如果粗铜中含有锌、银等杂质，锌比铜还原性更强，所以阳极上锌和铜放电，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+；阴极上析出铜单质，根据得失电子数相等，阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜，所以反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度将减小。
（5）根据串联电路中转移电子数相等可得关系式：O2~2H2~2Cu~4e-，标准状况下，2.24L氧气是0.1mol，所以铁电极上生成H2是0.2mol，在标准状况下的体积为4.48L；丙装置中阴极析出铜0.2mol，质量为12.8g。
点睛：本题综合考查电化学知识，以原电池和电解池为载体考查了电极的判断、电极反应式的书写、有关计算等知识点，注意燃料电池中电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，根据得失电子守恒进行有关计算。
18．(1) 0.25mol/(L min) C
(2)C
(3) 75% 1:2
(4)2052.8
(5)abd
(6)0.4
(7) 正 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
【详解】（1）由图示可知，3min开始达到平衡状态，CO物质的量变化为0.75mol,v(CO)==0.125mol L-1 min-1，由速率之比等于系数比，v(H2)=2v(CH3OH)=0.125mol/(L min)×2=0.25mol/(L min)；随着反应的进行发现正反应速率逐渐减小，这是由于随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，即CO浓度减小造成的，故选C；故答案为：0.25mol/(L min)；C；
（2）A．CO、H2和CH3OH三种物质的浓度相等不一定达到平衡，故A错误；
B．反应前后质量不变，体积也不变，则密闭容器中混合气体的密度一直不变，所以不一定达到平衡，故B错误；
C．该反应为反应前后气体物质的量发生改变的反应，混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化，能说明反应达到平衡，故C正确；
D．相同时间内消耗2molH2，同时生成1molCH3OH，都表示正反应速率，不能说明正逆速率相等，所以不一定达到平衡，故D错误；
故答案为：C；
（3）列三段式：，平衡时H2的转化率为；由压强之比等于物质的量之比，平衡时与起始时容器内的压强比为(0.25+0.5+0.75)：(1+2)=1:2，故答案为：75%；1:2；
（4）结合图2可知，反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应，该反应的△H=-128.8kJ/mol,断开1mol CO(g)和2mol H2(g)中的化学键共需要吸收的能量为1924kJ，设断开1mol CH3OH(g)中的化学键共需要吸收xkJ的能量，则△H=-128.8kJ/mol=1924kJ/mol-xkJ/mol,解得：x=2052.8，故答案为：2052.8；
（5）图I所示装置是以锌、铜为电极，以稀硫酸为电解质溶液的原电池，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，
a.负极反应是Zn-2e-=Zn2+，故a正确；
b.电子由Zn片通过导线流向Cu片，故b正确；
c.一段时间后，H+在铜极生成H2，溶液的pH增大，故c错误；
d.溶液中的H+向Cu片移动，阳离子朝正极移动，故d正确；
故答案为：abd；
（6）图I所示原电池中，铜作正极，电极反应式：2H++2e-=H2↑，当Cu表面析出4.48L氢气(标准状况)时，物质的量为0.2mol,则导线中通过的电子的物质的量为0.4mol，故答案为：0.4；
（7）根据图示，NH3在电极a反应生成N2，该反应氮元素失去电子，NH3发生氧化反应，电极a是电池的负极，电极a上发生的电极反应为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；则电极b是正极，故答案为：正；2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。
19．CH4﹣8e﹣+2H2O=CO2+8H+
【详解】原电池中负极失去电子，正极得到电子，因此在该燃料电池中甲烷在负极通入，氧气在正极通入，由于电解质是酸性电解质，所以负极电极反应式为CH4﹣8e﹣+2H2O=CO2+8H+，故答案为：CH4﹣8e﹣+2H2O=CO2+8H+。
20． 2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH- CO-2e-+CO=2CO2 Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4 4NH3+3O2=2N2+6H2O 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 2C+SiO22CO↑+Si
【详解】I.(1)由电池的总反应可知，该电池放电时，镉在负极上被氧化生成氢氧化镉、氢氧化氧镍在正极上被还原生成氢氧化镍，故正极的反应式是2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-；
(2)由该燃料电池原理示意图可知，燃料由电极A通入、氧气和二氧化碳由电极B通入，则A为负极、B为正极，电极A上CO参与的电极反应为CO-2e-+CO=2CO2；
(3)放电时，正极上Li1-xFePO4得电子生成LiFePO4，则正极的电极反应式Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4；
(4)液氨—液氧燃料电池中液氨为负极，失电子生成氮气；氧气为正极，得电子生成水，故电池的总反应方程式4NH3+3O2=2N2+6H2O，负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；
Ⅱ.(5)A为非金属固态单质，且其在电子工业中有着重要的用途，则A为Si，工业上制取硅的化学方程式为2C+SiO22CO↑+Si。
21．(1)CD
(2) 0.8 64%
(3)CD
(4)CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+
【详解】（1）A．由图象可知，反应物总能量大于生成物总能量，所以这是一个放热反应，故A错误；
B．根据反应速率之比等于计量系数之比，H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为2：1，故B错误；
C．化学反应不仅有新物质生成，同时还一定伴随着能量变化，故C正确；
D．当有1molH-O键断裂表示正反应速率，同时有2molC=O键断裂表示逆反应速率，且二者意义相等，说明反应已达平衡状态，即反应达到最大限度，故D正确。
故答案为CD。
（2）根据已知数据，4min达到平衡时△c(O2)=1mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L，则，； ，则CH3OH的转化率为。
（3）A．根据甲醇燃烧过程中的电子转移情况可知，通甲醇的一极为负极，通空气的一极为正极，故A错误；
B．在碱性溶液中的负极反应式为CH3OH+8OH-6e-=CO32-↑+6H2O，故B错误；
C．在放电过程中，OH-逐渐与甲醇生成的CO2反应生成CO32-导致碱性减弱，故C正确；
D．电池放电时每消耗6.4gCH3OH，即0.2mol，则转移电子6×0.2mol=1.2mol，故D正确。故答案为CD。
（4）燃料电池燃料在负极反应，甲醇燃料电池在酸性条件下负极的反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+。
22． 与O2反应，促进平衡向正反应方向进行 为反应1提供能量(促进平衡向正反应方向进行) 4.08×1019 (4×1019或4.1×1019都对) 反应1平衡常数小，正反应进行程度小；加碳后总反应的平衡常数较大，正反应方向进行较为完全。 TiO2+4e-=Ti+2O2- 阳极有O2生成，高温下O2与石墨电极反应生成CO2，随着反应的进行，阳极(石墨电极)不断被损耗
【详解】(1)①氯化反应中，碳与O2反应，使反应1中生成的O2含量减少，促进平衡向正反应方向进行，并且碳与O2反应放出热量，能够为反应1提供能量；
②总反应由反应1加反应2得到，所以；反应1平衡常数小，正反应进行程度小，加碳后总反应的平衡常数较大，正反应方向进行较为完全；
(2)①阴极发生还原反应，化合价降低，该装置可通过电解法获得海绵状的单质钛，电解质能够传导O2-，由此推断阴极反应为：TiO2+4e-=Ti+2O2-；
②阳极反应为，阳极有O2生成，高温下O2与石墨电极反应生成CO2，随着反应的进行，阳极(石墨电极)不断被损耗，所以电解一段时间后，阳极需更换。
23． 化学 电 b→a 还原 减弱 8：15
【详解】(1)该装置没有外加电源，是一个原电池，把化学能转化为电能，电流方向与电子流向相反，所以电流方向为b→a；
(2)由图示可看出，电子由a表面转移到b表面，因此a表面发生氧化反应，b表面发生还原反应，由题意转化为可推知催化剂a表面发生氧化反应，催化剂b表面发生还原反应生成，消耗，其附近酸性减弱；
(3)该电池总反应方程式为，设加入的为，为，则生成硫酸的质量为，反应后水的质量为，根据硫酸的浓度为49%，可以列式求得。
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