第一章：化学反应与能量转化练习题（含解析）2023-2024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 练习题
一、单选题
1．已知断裂中的键需要吸收的能量，断裂中的共价键需要吸收的能量，生成中的键放出的能量。下列说法正确的是
A．断裂中的化学键需要吸收的能量
B．
C．
D．
2．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是
A．灼热的碳与反应 B．与反应
C．铁与稀硫酸反应 D．甲烷在氧气中燃烧
3．1800年伏打发明了世界上第一个发电器——“伏打电堆”，开创了电学发展的新时代。“伏打电堆”是由多层银和锌叠合而成。其工作原理如图所示，下列说法不正确的是

A．片作负极，片作正极
B．将片换成片，其负极反应式不变
C．银片上的电极方程式为：
D．电子的流向：锌片导线银片电解质溶液锌片
4．下列说法正确的是
A．金刚石和石墨是两种常见的同位素
B．由石墨比金刚石稳定可知：C(s，金刚石)=C(s，石墨) △H＞0
C．金刚石转化成石墨时，内能发生变化
D．C(s)的燃烧热△H= -393.5KJ/mol，则2C(s)+O2(g)=2CO(g)反应的△H= -787 KJ/mol
5．和都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示，两电极均为惰性电极，下列说法正确的是
A．电池工作时，往电极R移动
B．相同条件下，若生成的和的体积比为4∶3，则消耗的和的体积比为14∶11
C．电极R上发生的电极反应为
D．M为电源的负极
6．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是（ ）
A．甲：正极的电极反应式为Ag2O＋2e ＋H2O＝2Ag＋2OH
B．乙：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．丁：充电时，阳极的电极反应式为PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H+＋SO
7．一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法不正确的是
A．放电时，多孔碳材料电极为正极
B．放电时，外电路电流由多孔碳材料电极流向锂电极
C．充电时，多孔碳材料电极反应为Li2O2-x - 2e- = 2Li++(1-)O2↑
D．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
8．下列有关纯铁和生铁的说法正确的是
A．硬度：纯铁＞生铁
B．潮湿的空气中纯铁比生铁易生锈
C．熔点：纯铁＞生铁
D．与等浓度盐酸反应的速率：纯铁＞生铁
9．中科大经过多次实验发现，采用如图所示装置，阳极(Ti基)上产生羟基·OH(·OH氧化性仅次于F)，阴极上产生H2O2，分别深度氧化苯酚( C6H5OH)为CO2，实现了对苯酚酸性废水的高效处理。下列有关说法不正确的是
A．电流从a极→Ti基→废水→不锈钢→b极
B．阴极电极反应为2H+ + O2+ 2e-= H2O2
C．阳极处理苯酚的方程式为C6H5OH + 28·OH = 6CO2 +17H2O
D．当消耗14molO2时，理论上共氧化处理94g苯酚
10．下列说法不正确的是
A．工业上用氢气还原氧化铁的方法冶炼铁
B．工业上用焦炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅
C．工业上用电解饱和食盐水的方法制备氯气
D．工业上主要采用接触法制备硫酸
11．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是
A．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑
B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2 + 2H2O + 4e-=4OH-
C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+
D．钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式：Fe-3e-=Fe3+
12．已知高能锂离子电池的总反应式为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(实验结束后，b中NaCl溶液浓度变大)。下列说法正确的是
A．外电路中，电子由FeS极流向Li极
B．当电路中转移1mol e-时，b室离子数增加NA个
C．离子交换膜m为阴离子交换膜
D．若将图中n膜去掉，将b、c两室合并，则电解反应总方程式不会改变
13．一种新型Zn—PbO2电池结构示意图如图，电池由三个不同区域(A、B、C)组成，所用电解质分别为KOH、K2SO4和H2SO4，不同区域由离子交换膜(a、b)隔开。关于该电池，下列说法正确的是
A．Zn为电池的负极，发生的电极反应为：Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)
B．a、b隔膜分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜
C．电池中消耗6.5gZn，理论上PbO2电极应增重6.4g
D．Zn-PbO2电池与传统铅酸蓄电池相比较，输出电压更低
二、填空题
14．如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
(1)电池的负极是 (填“a”或“b”)，该极的电极反应是： 。
(2)电池工作过程中正极pH ，一段时间后电解质溶液的pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)外电路中每转移10mol电子，理论上电池消耗的甲烷质量为 。
15．材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础。
(1)试管、烧杯和烧瓶等化学仪器的主要材质是 。
A．玻璃 B．陶瓷
(2)钢铁是目前用量最大的铁合金。钢铁接触海水发生电化学腐蚀，其负极反应式为 ；
A．O2+2H2O+4e-=4OH- B．Fe-2e-=Fe2+
(3)太阳能电池现已被广泛使用。生产太阳能电池主要用到的是 (填字母)。
A．晶体硅 B．石墨 C．金属锂
(4)钢铁是日常生活中使用最为广泛的金属，在潮湿的环境中易发生 (填“化学”或“电化学”)腐蚀，在铁制闸门上常嵌入 (填“铜块”、“锌块”)来保护闸门防止腐蚀。
16．如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题：
（1）当电极a为Al，电极b为Cu，电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为： 。
（2）当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该装置 （填“能”或“不能”）
形成原电池，若不能，请说明理由；若能，请指出正、负极材料： 。当反应中收集到标准状况下224mL气体时，消耗的电极质量为 g。
（3）燃料电池工作原理是将燃料和氧化剂(如O2)反应产生的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，甲烷为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液；则甲烷应通入 极（填a或b，下同），电子从 极流出，电解质溶液中OH-向 极移动。
17．（1）某课外活动小组同学用如图装置进行实验，试回答下列问题：
①若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的 腐蚀。
②若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为 。
（2）芒硝化学式为Na2SO4·10H2O，无色晶体，易溶于水，是一种分布很广泛的硫酸盐矿物。该小组同学设想，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如图所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，无论从节省能源还是从提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念。
①该电解槽的阳极反应式为 。
此时通过阴离子交换膜的离子数 (填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数
②制得的氢氧化钠溶液从出口(填写“A”、“B”、“C”或“D”) 导出。
③通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因： 。
④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为 。
18．用如图所示的装置进行电解，A中盛有NaCl溶液，B中盛有饱和Na2SO4溶液，通电一会儿，发现湿润的淀粉KI试纸的D端变为蓝色。回答下列问题：
(1)电源的F端为 (填“正”或“负”)极。
(2)A中发生反应的总化学方程式为 。
(3)B中石墨电极上的电极反应式为 ；Cu电极观察到的现象是 ；一段时间后，B中溶液pH (填“升高”、“降低”或“不变”)。
(4)去掉该装置中的电源，改用导线连接，为使湿润的淀粉KI试纸的D端变为蓝色，可将 (填“A”或“B”)中的溶液换成 (填“稀硫酸”或“浓硝酸”)。
19．电化学原理在能量转化，物质制备及环境保护等领域均有广泛应用，请按要求回答下列问题：
一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图甲所示，该电池用KOH溶液作为电解质溶液。以该燃料电池作为电源电解足量的饱和CuSO4溶液以实现向铁棒上镀铜，装置如图乙所示。
(1)b电极为燃料电池的 极(填“ 正”或“负”)。a电极反应式为 ，c电极应选用的电极材料为 (填“铁”或“铜” ) 。若c、d电极均为惰性电极，则c电极反应式应为 ，装置乙总反应为
氰化物有剧毒，在含氰工业废水排放前，需要对其进行治理。在碱性条件下利用电解法除去废水中的氯化物(以CN- 代表)，装置如图丙，已知石墨电极上依次发生的部分反应有：
a．CN-+ 2OH--2e -=CNO- + H2O
b．2Cl--2e- = Cl2↑
c．3Cl2+ 2CNO -+ 8OH-=N2↑+6C1-+ 2CO+ 4H2O
(2)铁电极上发生的电极反应为
(3)忽略铁电极上的其他反应，电解一段时间后，相同条件下在石墨电极处测得产生N2 a mL，同时在铁电极处产生气体b mL，则氰去除率为 (氰去除率=100%)
20．已知下列几种烷烃的摩尔燃烧焓如下：
烷烃 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷
890.3 1559.8 2219.9 2877.0 3536.2 4163.1
今有(标准状况下)某种天然气，假设仅含甲烷和乙烷两种气体，燃烧时共放出热量。
(1)试写出乙烷气体燃烧的热化学方程式： 。
(2)计算该天然气中甲烷的体积分数 (保留小数点后一位)。
(3)由上表可总结出的近似规律是 。
(4)根据(3)的近似规律可预测癸烷的摩尔燃烧焓约为 。
21．某科研机构用NaOH溶液吸收硫酸工业废气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到某种副产物，其原理如图所示(电极材料为石墨)。
(1)当有2molNa+通过阳离子交换膜时，a极生成气体 L(标准状况)；阳极的电极反应式是 。
(2)稀NaOH溶液的作用是 ，B处流出较浓的NaOH溶液，C处流出的是 。
(3)在标准状况下，若用甲烷-空气燃料电池做电源，处理含SO220%(体积分数)的废气40m3，理论上需要消耗甲烷 m3。
22．某新型可充电电池，能长时间保持稳定的放电电压，该电池的总反应3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。
(1)放电时负极反应式为 。
(2)放电时电子由 极流向 极。
(3)放电时1 mol K2FeO4发生反应，转移电子数是 。
23．电化学原理在工业生产中发挥着巨大的作用。
(1)Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4
①阳极的电极反应式为
②阴极产生的气体为
③右侧的离子交换膜为 (填“阴”或“阳”)离子交换膜，阴极区a％ b％(填“>”“=”或“<”)
(2)如图是一种用电解原理来制备H2O2，并用产生的H2O2处理废氨水的装置。
①为了不影响H2O2的产量，需要向废氨水中加入适量HNO3调节溶液的pH约为5，则所得溶液中c(NH) (填“>”“<”或“=”)c(NO)。
②Ir－Ru惰性电极吸附O2生成H2O2，其电极反应式为 。
③理论上电路中每转移3mol电子，最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是 g。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】A.由题意可知：生成中的放出的能量，则断裂中的化学键需要吸收能量，但A中未说明水的状态，故A错误；
B.反应焓变等于断裂旧化学键吸收的总能量和形成新化学键所放出的总能量的差值，则，故B正确；
C.因为气态水转化为液态水放热，，则的，故C错误；
D.根据C的分析可知，则的，故D错误；
故答案：B。
2．A
【详解】A．灼热的碳与CO2反应是吸热反应，其反应方程式为C+CO22CO，该反应存在化合价的变化，属于氧化还原反应，故A符合题意；
B．该反应虽然为吸热反应，属于复分解反应，不属于氧化还原反应，故B不符合题意；
C．铁与稀硫酸反应属于氧化还原反应，属于放热反应，故C不符合题意；
D．甲烷的燃烧属于氧化还原反应，属于放热反应，故D不符合题意；
答案为A。
3．D
【详解】A．由图可知，该电池是原电池，锌比银活泼，所以Zn作负极，Ag作正极，故A正确；
B．把Ag换成Cu，锌还是比铜活泼，锌还作负极发生氧化反应，其负极反应式不变，故B正确；
C．Ag作正极，在正极上发生还原反应，电解质溶液是盐水，在正极上银电极不参加反应，参加反应的是O2，又是中性环境，所以其电极反应式是O2+4e +2H2O=4OH ，故C正确；
D．电子不可以进入溶液，故D错误；
故本题选D．
4．C
【详解】A．金刚石和石墨是碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，故A错误；
B．物质越稳定则能量越低，由石墨比金刚石稳定则石墨能量低，C(s，金刚石)=C(s，石墨) 为放热反应，△H<0，故B错误；
C．金刚石转化成石墨是化学变化，伴随能量变化，则内能发生变化，故C正确；
D．C(s)的燃烧热是指生成1molCO2 (g)时的反应热，故D错误；
故选：C。
5．B
【分析】电解池工作时电极P发生氧化反应，CH4中C原子-4价，产物C2H4中C原子-2价，C2H6中C原子-3价，化合价升高，所以电极P为阳极；电极R为阴极，发生还原反应，CO2→CO过程C原子由+4价降至+2价；O2-离子由电极R移向电极P；
【详解】A．根据分析，O2-移向电极P，A错误；
B．按照题目所给数据，假设阳极生成C2H44mol，C2H63mol，则阳极总失电子，消耗CH4共2×(4+3)mol=14mol，同样阴极总得电子也是22mol，所以消耗CO2物质的量是，所以消耗CH4和CO2的物质的量之比为14﹕11，则在同温同压的情况下，两种气体体积之比也为14﹕11，B正确；
C．根据分析，电极R上发生得电子的还原反应，C错误；
D．根据分析，电极P为阳极，其所连直流电源电极应为正极，D错误；
综上，本题选B。
6．B
【详解】A. 甲为锌-氧化银纽扣电池，正极上Ag2O得电子发生还原反应，电极反应式为：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，故A正确；
B. 乙为铜锌原电池，锌为负极，铜为正极，H+在铜电极上得电子发生还原反应，所以Cu电极附近溶液中H+浓度减小，故B错误；
C．丙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被消耗，所以锌筒会变薄，故C正确；
D．丁为铅蓄电池，放电时的总反应为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，充电时，PbSO4在阳极上失电子生成PbO2，电极反应式为：PbSO4＋2H2O-2e-＝PbO2＋4H+＋SO，故D正确；
答案选B。
7．D
【分析】当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x，即O2在多孔碳材料电极表面得到电子生成O2-，再与转移过来的Li+结合生成Li2O2-x，所以锂电极为负极，多孔碳材料电极为正极，原电池总反应为2Li+( 1-)O2=Li2O2-x。原电池工作时，外电路中电子由负极锂电极经过导线流向正极多孔碳材料电极，电解质溶液中阳离子Li+移向正极多孔碳材料电极，阴离子移向负极锂电极。
【详解】A．根据上述分析可知：放电时，多孔碳材料电极为正极，故A正确；
B．电池在放电时，外电路电子由负极锂电极流向正极多孔碳材料电极， 则电流相反，故B正确；
C．充电是放电的逆过程，则充电的总反应为Li2O2-x2Li+( 1-)O2，则多孔碳材料电极反应为Li2O2-x - 2e- = 2Li++(1-)O2↑，故C正确；
D．充电时，Li+向负电荷较多的锂电极区迁移，故D错误；
故选D。
8．C
【详解】A．合金比成分金属的硬度大，生铁是铁的合金，所以硬度：生铁＞纯铁，A错误；
B．生铁是铁和碳的合金，在潮湿的空气中易形成原电池，使腐蚀速率比纯铁的更快，B错误；
C．合金一般比成分金属的熔点低，因为生铁是铁的合金，说要熔点：纯铁＞生铁，C正确；
D．生铁是铁和碳的合金，在盐酸中易形成原电池，加快反应速率，所以与等浓度盐酸反应的速率：生铁＞纯铁，D错误；
故选C。
9．D
【分析】电解池中失去电子的电极为阳极，阳极上水失电子生成羟基和氢离子，其电极方程式为：H2O-e-= OH+H+，阴极反应电极式为：O2+2e-+2H+ =H2O2，苯酚被氧化的化学方程式为：C6H5OH+14H2O2═6CO2↑+17H2O；
【详解】A．电流从正极经导线流向负极，即从a极Ti基废水不锈钢b极，A正确；
B．阳极上水失电子生成羟基和氢离子，其电极方程式为：H2O-e-= OH+H+， B正确；
C．羟基自由基对有机物有极强的氧化能力，则苯酚被氧化的化学方程式为：C6H5OH+14H2O2=6CO2+17H2O，C正确；
D．阴极反应电极式为：O2+2e-+2H+ =H2O2，1个水失一个电子生成1个 OH，2个 OH可看作1个H2O2，即阴阳极各产生一个H2O2，消耗14molO2即产生28molH2O2，由C6H5OH~14H2O2，可知消耗2molC6H5OH，质量为m=nM=2mol×94g/mol=188g，D错误；
故选：D。
10．A
【详解】A．工业上常用CO还原氧化铁的方法冶炼铁，A错误；
B．工业上用焦炭在高温下还原二氧化硅得到硅单质和CO，B正确；
C．工业上用电解饱和食盐水的方法制备氯气，同时生成NaOH和H2，C正确；
D．工业上采用接触法制备硫酸，用浓硫酸吸收SO3生成发烟硫酸，D正确；
答案选A。
11．A
【详解】A． 电解饱和食盐水时，阴极发生还原反应生成氢气和氢氧化钠，2Cl--2e-═Cl2↑为阳极反应，故A正确；
B． 氢氧碱性燃料电池的负极是燃料发生失电子的氧化反应，正极上是氧气发生得电子的还原反应，O2+2H2O+4e-═4OH-是正极反应，故B错误；
C． 粗铜精炼时，与电源负极相连的是纯铜，该电极上是电解质里的铜离子发生得电子的还原反应，即Cu2++2e-═Cu，与电源正极相连的是粗铜，粗铜上有好几个电极反应、其中一个电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，故C错误；
D．钢铁发生电化学腐蚀，负极上是金属失电子的氧化反应，负极反应式是Fe-2e-═Fe2+，故D错误；
正确答案是A。
12．D
【分析】由电池的总反应式2Li+FeS=Fe+Li2S可以得出，Li为负极，FeS为正极；碳棒为阳极，镀镍铁棒为阴极。在a室，OH-失电子生成O2和H2O，OH-减少，Na+将向b室移动；在c室，Ni2+将得电子生成Ni，阳离子减少，Cl-将向b室移动，从而导致b室NaCl浓度增大。
【详解】A．由分析知，Li为负极，FeS为正极，则外电路中，电子由Li极流向FeS极，A不正确；
B．当电路中转移1mol e-时，b室Na+、Cl-各增加1mol，离子数增加2NA个，B不正确；
C．离子交换膜m允许Na+透过，所以应为阳离子交换膜，C不正确；
D．若将图中n膜去掉，将b、c两室合并，在镀锌铁棒上仍然发生Ni2+得电子反应，在a室发生OH-失电子反应，所以电解反应总方程式不改变，D正确；
故选D。
13．A
【分析】根据图示可知Zn为负极，PbO2为正极，电解质溶液A是KOH，B是K2SO4，C是H2SO4，a是阳离子离子交换膜，b是阴离子交换膜，在同一闭合回路中电子转移数目相等，结合溶液酸碱性及电极材料书写电极反应式和总反应副产物。
【详解】A．根据图示可知Zn电极失去电子Zn2+与溶液中的OH-结合形成Zn(OH)，所以Zn电极为负极，发生的电极反应为：Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)，故A正确；
B．A区域是KOH溶液，OH-发生反应变为Zn(OH)，为了维持溶液呈电中性，多余的K+通过交换膜进入到B区域，由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，因此a膜为阳离子交换膜；C区域是H2SO4溶液，PbO2发生电极反应：PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O，消耗了氢离子，多余的需要通过阴离子交换膜进入到B区域，因此b膜为阴离子交换膜；故B错误；
C．6.5g Zn的物质的量是n(Zn)==0.1mol，Zn电极发生反应：Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)，共转移0.2mol电子，PbO2发生电极反应：PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O，电极质量增加0.1mol 239g/mol=23.9g，故C错误；
D．传统铅酸蓄电池以铅为负极电极，电极方程式为Pb-2e-+=PbSO4，相比新型Zn—PbO2电池，消耗相同质量的负极材料，Zn—PbO2电池转移电子更多，输出电压更高，故D错误；
故选A。
14．(1) a CH4-8e-+10OH- =+7H2O
(2) 增大 减小
(3)20g
【分析】该装置构成原电池，CH4为燃料，O2为助燃剂，则通入CH4的a电极为负极，通入O2的b电极为正极。
【详解】（1）由分析可知，电池的负极是a，该极CH4失电子产物与电解质反应生成等，电极反应是：CH4-8e-+10OH- =+7H2O。答案为：a；CH4-8e-+10OH- =+7H2O；
（2）电池工作过程中，正极O2+2H2O +4e-=4OH-，pH增大，发生的总反应为CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O，NaOH被消耗，所以一段时间后电解质溶液的pH减小。答案为：增大；减小；
（3）由电极反应式，可建立如下关系式：CH4——8e-，外电路中每转移10mol电子，理论上电池消耗的甲烷质量为=20g。答案为：20g。
【点睛】燃料电池工作时，有可能消耗电解质。
15．(1)A
(2)B
(3)A
(4) 电化学 锌块
【详解】（1）试管、烧杯和烧瓶等化学仪器的主要材质都是玻璃，属于传统硅酸盐产品，传统硅酸盐产品还有陶瓷和水泥，故选A，故答案为：A。
（2）钢铁在海水中发生吸氧腐蚀，Fe易失电子作负极，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故选B。
（3）硅位于金属和非金属分界线处，其单质属于半导体材料，常常用于制作太阳能电、硅芯片等，故选A。
（4）钢铁是日常生活中使用最为广泛的金属，在潮湿的环境中钢铁表明有一层中性或酸性的水膜，易发生电化学腐蚀；原电池负极的金属加速被腐蚀，原电池正极的金属被保护，铁、锌和电解质溶液构成原电池，锌易失电子作负极，所以铁被保护，在铁制闸门上常嵌入锌块来保护闸门防止腐蚀。
16． 2H++2e﹣=H2↑ 能 Al为负极， Mg为正极 0.18 b b b
【详解】试题分析：（1）当电极a为Al，电极b为Cu，电解质溶液为稀硫酸时，由于活动性Al>Cu.所以Al为负极。Cu为正极。在正极的电极反应式为：2H++2e-=H2↑；（2）当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，由于Al能与NaOH溶液发生氧化还原反应，所以该装置能够形成原电池。Al为负极；Mg为正极。反应的总方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。n(H2)=0.224L÷22.4L/mol=0.01mol，所以根据方程式中Al的质量为2/3×0.01mol×27g/mol="0.18g." （3）该电池为甲烷燃料电池，通入甲烷的电极为负极，通入氧气的电极为正极。由于电极a为正极，电极b为负极，所以b电极通入甲烷，电子从电源的负极流出，经用电器流回到正极。因此电子从负极b流出，在电解质溶液中，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，电解质溶液中OH－向正电荷较多的负极b移动。
考点：考查原电池的构成、电极反应、电子流动、离子移动的知识。
17． 吸氧 2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑ 4OH－－4e－==2H2O＋O2↑ 小于 D H＋放电促进水的电离，使OH－浓度增大 H2－2e－＋2OH－==2H2O
【分析】
【详解】(1)①开始时开关K与a连接，是原电池，铁为负极，发生氧化反应，失去电子生成亚铁离子，电极方程式为Fe-2e－=Fe2＋，石墨电极A极上氧气得电子被还原，电极方程式为O2+2H2O+4e－=4OH－，为铁的吸氧腐蚀；
②开关K与b连接，装置为电解池，铁为阴极，发生还原反应，氢离子得到电子生成氢气，电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，总反应式为2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑ ；
(2)①电解时，阳极上失电子发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力，所以阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气4OH－-4e－=2H2O+O2↑；阳极氢氧根离子放电，因此硫酸根离子向阳极移动，阴极氢离子放电，因此钠离子向阴极移动，所以通过相同电量时，通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数；
②通电开始后，阴极上氢离子放电生成氢气，生成OH-，制得的氢氧化钠溶液从出口D处导出。
③通电开始后，阴极上氢离子放电生成氢气，氢离子来自于水，所以促进水的电离，导致溶液中氢氧根离子的浓度大于氢离子的浓度，所以溶液的pH值增大．即： H＋放电促进水的电离，使OH－浓度增大。
④氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，负极上氢气失去电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H2+2OH－-2e－=2H2O。
【点睛】本题考查电解原理及金属腐蚀与防护，解题关键：明确各个电极上发生的反应，难点是电极反应式的书写，要结合电解质溶液酸碱性书写，易错点是（2）①判断通过交换膜阴阳离子个数相对大小，要结合电荷守恒判断。
18． 负 有气泡产生 不变 A 稀硫酸
【分析】电源为原电池，图中另外三个池子均为电解池（包括淀粉KI试纸），由题意知，淀粉KI试纸D端的反应为2I- - 2e- = I2，故D端为阳极，则C端为阴极，电源E端为正极，F端为负极，电解池A中Fe为阳极，Pt为阴极，电解池B中石墨为阳极，Cu为阴极。
【详解】(1)由分析知，电源F端为负极，故此处填负；
(2)A中Fe电极为阳极，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，Pt为阴极，水产生的H+在阴极放电，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，叠加两极反应得总反应为；
(3)B中石墨电极为阳极，水产生的OH-在阳极放电，电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+；Cu电极为阴极，水产生的H+在阴极放电，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故反应现象为有气泡产生；B反应中实际为电解水，由于Na2SO4溶液显中性，水减少对其pH没有影响，故此处填不变；
(4)若将电源去掉，则可通过向A中加入酸使其形成原电池，若加入稀硫酸，则发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑，Fe作负极，Pt作正极，则试纸D端为电解池的阳极，发生反应2I- - 2e- = I2，出现变蓝现象，符合题意；若选浓硝酸，则Fe在浓硝酸中钝化后，Pt与浓硝酸不反应，故不能形成原电池，综上所述，此处填稀硫酸。
19．(1) 正 N2H4-4e -+4OH- =N2↑+4H2O 铜 2H2O-4e -=O2+4H+ 2CuSO4 +2H2O = 2Cu+O2↑+2H2SO4
(2)2H2O+2e -=H2↑+2OH-
(3)
【详解】（1）甲为碱性燃料电池，燃料N2H4发生失电子的氧化反应生成N2，氧气得电子发生还原反应生成OH-，则b电极为正极，a电极为负极，负极反应式为：，乙为以燃料电池为电源电解足量的饱和CuSO4溶液以实现向铁棒上镀铜，c电极连接燃料电池的正极，则c为阳极，即c电极应选用的电极材料为铜；若c、d为惰性电极，电解饱和CuSO4溶液，根据溶液中离子的放电顺序可得出阳极c的电极反应为：2H2O-4e-=O2+4H+，总反应为：2CuSO4 +2H2O = 2Cu+O2↑+2H2SO4；
（2）由题可知，石墨电极上发生的反应为失去电子的反应，为电解池的阳极，则铁电极发生得电子的反应，为电解池的阴极，根据溶液中粒子的放电顺序得铁电极上水得电子生成氢气，则电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
（3）由反应3Cl2+2+8OH- = N2↑+6Cl-+2+4H2O可知，生成amLN2时，生成的物质的量为n(CNO-)=，则实际消耗的n(CN-)= n(CNO-)=，在铁电极上生成气体bmL，则转移电子的物质的量=，将阳极上的反应整合，得到阳极总反应式为：2 CN-+12 OH--10e- = N2↑+2+6H2O，则理论上消耗n(CN-)= n(e-)=×，则氰去除率=100%=。
20． 72.4% 烷烃分子中每增加一个，摩尔燃烧焓平均增加左右 6781.34
【详解】(1)乙烷的燃烧热为1559.8kJ/mol，则2mol乙烷完全燃烧放热为3119.6kJ，因此乙烷气体燃烧的热化学方程式为。
(2)根据题意，甲烷和乙烷的混合气体放出的热量为，根据十字交叉法得：，则甲烷的体积分数为。
(3)观察表中6种烷烃的摩尔燃烧焓可知，烷烃分子中每增加个，摩尔燃烧焓平均增加。
(4)根据规律可预测癸烷的摩尔燃烧焓约为。
21． 22.4 -2e-+H2O=+2H+ 增强溶液导电性 较浓的硫酸 2
【详解】（1）当有2 mol Na+通过阳离子交换膜时，说明整个电路中转移2mol的电子，而a极是阴极，电极式为：2H++2e-=H2↑，所以生成气体的物质的量为1.0mol，所以体积为1.0mol×22.4L/mol=22.4L（标准状况），阳极是亚硫酸根离子发生氧化反应，其电极反应式-2e-+H2O=+2H+；
（2）溶液导电依靠离子的定向移动，因此稀NaOH溶液的作用是增强溶液的导电性，B处流出较浓的NaOH溶液，C处的b极阳极是亚硫酸根离子发生氧化反应，其电极反应式是-2e-+H2O=+2H+，则流出的是较浓的硫酸；
（3）根据电子得失守恒可知CH4～4SO2，所以理论上需要消耗标准状况下甲烷的体积为＝2m3。
22．(1)Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2
(2) 负 正
(3)1.806×1024
【详解】（1）放电时锌在负极失去电子发生氧化反应，因为电解质是碱，故负极反应是Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2；
（2）放电时电子由负极流出，通过外电路流向正极；
（3）根据铁元素由+6价降低为+3价，每1 mol K2FeO4发生反应，转移电子是3 mol，数目是1.806×1024。
23． Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O 氢气 阴 < < O2+2H++2e ═H2O2 17
【分析】电解时，阳极铁电极反应为：Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O，OH-通过右侧交换膜向右侧移动，则右侧为阴离子交换膜；阴极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，Na+通过左侧离子交换膜向左侧移动，则左侧为阳离子交换膜，一段时间后，装置中部氢氧化钠溶液变稀，可以将左侧流出的氢氧化钠溶液补充到该装置中部，以保证装置连续工作，以此解答。
【详解】（1）①由分析可知，电解时，阳极铁电极反应为：Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O，故答案为：Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O；
②根据以上分析可知，左侧为阳离子交换膜，右侧为阴离子交换膜，阴极Cu电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，所以生成氢气，故答案为：氢气；
③由分析可知，OH-通过右侧交换膜向右侧移动，则右侧为阴离子交换膜，阴极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则阴极区氢氧根浓度增大，阴极区a％(2)①向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5，根据溶液呈电中性，溶液中c(NH)+c(H+)=c(NO)+c(OH )，pH约为5呈酸性，c(H+)>c(OH )，所以c(NH)②利用电解法制H2O2，在该电解池中，Ir Ru惰性电极有吸附O2，作用为氧气得电子发生还原反应，O2+2H++2e ═H2O2，故答案为：O2+2H++2e ═H2O2；
③4NH3+3O2 2N2+6H2O中，氨气中的氮元素从 3价变为氮气中的0价，4mol氨气转移12mol电子，所以转移3mol电子最多可以处理NH3的物质的量为1mol，质量为17g，故答案为：17。
答案第1页，共2页
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