第四章 化学反应与电能（含解析） 章末检测题 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修1

第四章 化学反应与电能 章末检测题 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修1
一、选择题
1．银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：，其工作示意图如下。下列说法错误的是（　　）
A．Zn电极是电源的负极
B．电池工作一段时间后，电极质量减轻
C．电解质溶液中的移向电极
D．Zn电极上发生的反应：
2．如图是以稀硫酸为电解质溶液的原电池装置，下列叙述正确的是（　　）
A．电解质溶液中的H+向铜极移动
B．铜片为负极，有气泡，发生还原反应
C．锌片为正极，质量不变，发生氧化反应
D．电子流动方向：锌极→导线→铜极→电解质溶液→锌极
3．原电池原理的发现和各种电池装置的发明，改变了人们的生活方式。下列关于如图所示原电池装置的说法不正确的是（　　）
A．化学能转化为电能的依据是：电流表指针偏转
B．Zn为原电池的负极
C．电子从Cu经导线流向Zn
D．Cu上的电极反应：2H＋＋2e－ ＝ H2↑
4．如图为发光二极管连接柠檬电池装置，下列说法不正确的是（　　）
A．铁环作负极
B．电子由Fe环经导线流向发光二极管
C．负极的电极反应为：Fe-2e-=Fe2+
D．柠檬可替换成葡萄糖溶液
5．下列设备工作时，将化学能转化为电能的是（　　）
A．碱性锌锰干电池 B．燃气灶 C．砷化镓太阳电池 D．风力发电
A．A B．B C．C D．D
6．电解KCl和NaNO3溶液可以得到KNO3溶液，电解装置如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．X为负极，F溶液为NaNO3溶液
B．电解一段时间，往Pt(I)附近滴入酚酞，溶液变红
C．电解的总反应为2H2O 2H2↑ + O2↑
D．理论上，当得到0.1molKNO3时，Pt(II)上生成标准状况下1.12L气体
7．关于二次电池铅蓄电池的说法中错误的是（　　）
A．在放电时，该电池的负极质量增加
B．在放电时，电池中硫酸的浓度减小
C．当两极物质都转化为PbSO4时，铅蓄电池将停止工作
D．在放电时，正极发生的反应是：Pb+ =PbSO4+2e-
8．我国最近在太阳能光电催化-化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示.下列说法错误的是（　　）
A．a极区 和 的浓度会影响 分解效率
B．能量转化方式主要为“光能→化学能→电能”
C．该装置的总反应为
D．为使电池持续放电，应选用质子交换膜
9．下图原电池装置中，用盐桥连接两烧杯中的电解质溶液。盐桥中阳、阴离子的电迁移率应尽可能地相近。(电迁移率用表示，单位：)。下列有关说法错误的是
阳离子 阴离子 已知：左、右烧杯中溶液体积相同
4.07 4.61
5.19 7.40
6.59 7.91
7.62 8.27
A．盐桥中的电解质可以为
B．盐桥中的阳离子进入右侧烧杯溶液中
C．电流计读数不变时，向右侧烧杯中加入硫酸铁固体，指针会继续偏转
D．电池反应一段时间后，测得左侧溶液中增加了，则右侧溶液中为
10．利用如图装置进行实验(U形管为耐压试管)，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法错误的是（　　）
A．铁丝的腐蚀速率：
B．一段时间后，a管液面高于b管液面
C．a管溶液的增大，b管溶液的减小
D．a、b两管中发生相同的电极反应为
11．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na－CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：
3CO2＋4Na 2Na2CO3＋C。下列说法错误的是（　　）
A．放电时， 向负极移动
B．充电时，负载碳纳米管的镍网上发生氧化反应
C．放电时，正极反应为：3CO2＋4e－=2 ＋C
D．充电时，正极反应为：Na＋＋e－=Na
12．有机物电化学合成是化学研究的重要方向。下图所示电解装置可以生成葡萄糖酸C6H12O7)和山梨醇(C6H14O6)。葡萄糖酸再与CaCO3反应可以生产补钙剂葡萄糖酸钙。
下列说法错误的是（　　）
A．a为电源正极，a连接的惰性电极发生反应为：2Br--2e-=Br2
B．在电解质溶液1中，葡萄糖被HBrO还原成葡萄糖酸
C．阳极区的H+通过阳离子交换膜向阴极区移动
D．阴极反应为：C6H12O6+2H++2e-=C6H14O6
二、非选择题
13．电解食盐水可以制备烧碱、次氯酸钠消毒液等。
（1）【用途一】制备烧碱
离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图如图1。
①气体a的电子式为：　 　。
②结合电极反应式解释阴极区得到溶液的原因　 　。
（2）【用途二】制备次氯酸钠溶液
采用无隔膜电解槽，电解3%～5%的溶液，可制备溶液。控制较低温度，适宜电压电解制备溶液原理示意图如图2。
已知：与次氯酸盐相比，次氯酸具有更强的氧化性。
电解食盐水制备溶液总反应的化学方程式为　 　。
（3）研究发现，电解制备溶液时，中性溶液为宜，若初始过高()或过低()都会降低的浓度。分析可能原因：
①过高，阳极会发生放电，导致电解效率降低，电极反应为　 　。
②过低，产生影响的可能原因：
假设过低时，导致溶解度　 　，生成的减少。
假设过低时，浓度增大氧化，生成和。
I.查阅文献，假设b成立。相应反应的离子方程式为　 　。
Ⅱ.若通过检测反应前后溶液酸性的变化证实假设b成立，实验操作和现象为：取溶液，　 　。可供选择的试剂和仪器：a.稀硫酸| b.稀盐酸| c.石蕊溶液 d.计
14．习近平总书记在科学家座谈会上指出“好奇心是人的天性，对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起”。某化学兴趣小组为培养同学们对科学探究的兴趣，设计图1所示实验来探究 与Cu2+的反应：
已知：氯化亚铜(CuCl)为白色立方结晶或白色粉末，难溶于水
回答下列问题：
（1）若用CuSO4·5H2O配制100 mL 1 mol/LCuSO4溶液，需用托盘天平称取CuSO4·5H2O的质量为　 　。甲同学在定容时采用上图2方式观察，则所配制的CuSO4溶液浓度　 　(填“偏高”或“偏低”)。
（2）将操作2后生成的无色气体通入氯化铁溶液，　 　(填实验现象)，说明该气体为SO2，反应的离子方程式为　 　。
（3）操作2后生成的白色沉淀为　 　(填化学式)，生成该沉淀和无色气体的反应离子方程式为　 　。
（4）根据氧化还原反应的规律，乙同学推测操作2中涉及 与Cu2+的可逆反应正向进行的原因：外加Cl-导致Cu+的还原性弱于 ，用图3装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证。
①K闭合时，一段时间后指针几乎归零。
②向U型管右管添加　 　，a电极为　 　极，产生的现象证实了其推测，其中不同于图1操作2后的现象是　 　。
（5）基于(4)实验，乙同学得出进一步猜想：物质的氧化性和还原性与　 　有关。该同学用图3装置再次进行实验，以丰富验证该猜想的证据。与(4)实验对比，不同的操作是向U型管左管添加　 　。
15．利用电化学方法可以将有效地转化为(其中C元素的化合价为价)，装置如图1所示。
（1）在该装置中，左侧电极为　 　(填“阴极”或“阳极”)。
（2）装置工作时，阴极除有生成外，还可能生成副产物降低电解效率。
已知：电解效率
①副产物可能是　 　(写出一种即可)。
②标准状况下，当阳极生成氧气体积为时，测得整个阴极区内的，电解效率为　 　(忽略电解前后溶液的体积变化)。
（3）研究表明，溶液会影响转化为的效率。如图2是 (以计)在水溶液中各种存在形式的物质的量分数随变化的情况。
①时，几乎未转化为，此时在溶液中的主要存在形式为　 　。
②时，的转化效率较高，溶液中相应的电极反应式为　 　。
16．CO2是廉价的碳资源，将其甲烷化具有重要意义。
热化学转化法：原理为CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)△H
（1）每生成0.4mol CH4(g)，放出66kJ的热量。则△H=　 　；
（2）其他条件不变，压强对CO2的转化率及CH4的选择性的影响如图所示。CH4的选择性= ×100%，CO2甲烷化反应选择0.1MPa (1个大气压)而不选择更高压强的原因是　 　。
电化学转化法：在多晶Cu催化下，电解CO2制备CH4的原理如图所示。
（3）铂电极上产生的气体为　 　(填化学式)；
（4）电解结束时阴、阳极室的KHCO3溶液的浓度基本保持不变。在电解过程中， 移向　 　 (填“阴”或“阳” )极室。写出阴极的电极反应式　 　；
（5）电解过程中应持续通入CO2，同时温度应控制在10℃左右，使CO2优先于H+在电极上发生反应。该电解过程不在室温下进行的原因是　 　。
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】A．由分析可知，Zn电极是电源的负极，故A不符合题意；
B．电极反应为，故电池工作一段时间后，质量减轻，故B不符合题意；
C．原电池中阳离子向正极运动，电解质溶液中的移向电极，故C不符合题意；
D．锌电极上发生的反应生成氢氧化锌：，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】新型电池的判断：
1、化合价升高的为负极，失去电子，化合价降低的为正极，得到电子；
2、电极反应式的书写要注意，负极反应为负极材料失去电子化合价升高，正极反应为正极材料得到电子化合价降低，且要根据电解质溶液的酸碱性判断，酸性溶液不能出现氢氧根，碱性溶液不能出现氢离子，且电极反应式要满足原子守恒。
2．【答案】A
【解析】【解答】A． 以稀硫酸为电解质溶液的原电池装置，锌做负极，铜做正极，电解质溶液中的H+向铜极移动，得电子生成氢气，故A符合题意；
B． 铜片为正极，有气泡，发生还原反应，故B不符合题意；
C． 锌片为负极，失电子发生氧化反应，质量减小，故C不符合题意；
D．锌做负极，铜做正极，所以电子流动方向：锌极→导线→铜极，不经过电解质溶液，故D不符合题意；
故答案为：A
【分析】原电池口诀，溶液中阴阳离子流向为：“阳正阴负”；电子流向为：负极流向正极，同时电子不通过电解质溶液，即“电子不下水，离子不上岸”
3．【答案】C
【解析】【解答】A.原电池就是将化学能转化为电能，电流表内指针偏转则证明由电流通过，A正确；
B.由分析可知，Zn为原电池的负极 ，B正确；
C.导线内：电子流向为电子：负极向正极，C错误；
D.正极：H化合价降低，得到电子，发生还原反应，电极反应为： 2H+＋2e－=H2↑，D正确。
故答案为：C。
【分析】本题主要考查原电池的原理和应用。
首先分析该原电池装置。
电极：Cu极和Zn极，电解质溶液：稀硫酸，形成闭合回路。活泼型抢的金属做负极。所以负极为Zn极，正极为Cu极。
负极：Zn化合价升高，失去电子，发生氧化反应，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+；
正极：H化合价降低，得到电子，发生还原反应，电极反应为： 2H+＋2e－=H2↑。
原电池电极判断：
负极：电子流出的一极；化合价升高的一极；发生氧化反应的一极；活泼性相对较强金属的一极；
正极：电子流入的一极；化合价降低的一极；发生还原反应的一极；相对不活泼的金属或其它导体的一极；
阳极：发生氧化反应的电极；
阴极：发生还原反应的电极；
电子流向判断：
在原电池中，外电路为电子导电，电解质溶液中为离子导电。
阳离子向正极移动；阴离子向负极移动。
电流：正极向负极
电子：负极向正极
4．【答案】D
【解析】【解答】A.铁比铜活泼，故铁做负极，A不符合题意
B.电子由导线从负极流向正极，B不符合题意
C.负极的反应为 Fe-2e-=Fe2+ ，故C不符合题意
D.葡萄糖为非电解质，不能替换，故D符合题意
故答案为：D
【分析】原电池必须要有电解质溶液。
5．【答案】A
【解析】【解答】A．碱性锌锰干电池主要将化学能转化为电能，故A符合题意；
B．燃气灶通过燃料燃烧，主要将化学能转化为热能，故B不符合题意；
C．砷化镓太阳电池将太阳能转化为电能，故C不符合题意；
D．风力发电将风能转化为电能，故D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】将化学能转化为电能的装置为原电池装置，结合选项所给设备进行分析即可。
6．【答案】D
【解析】【解答】A.由上述分析可知E为氯化钾溶液，氯离子在阳极Pt片(I)发生氧化反应，Pt片(I)为阳极，则X为正极，故A不符合题意；
B.氯离子在Pt片(I)发生氧化反应生成氯气逸出，水电离产生的氢离子在Pt片(Ⅱ)得到电子发生还原反应生成氢气，则Pt片(Ⅱ)附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，显碱性，加入酚酞溶液显红色，故B不符合题意；
C.阴极为氯离子放电，阳极为氢离子放电，氯离子在Pt片(I)阳极发生氧化反应失去电子生成氯气，阴极氢离子在Pt片(Ⅱ)得到电子发生还原反应生成氢气，电解方程式为：H2O+2KCl 2KOH+H2↑+Cl2↑，故C不符合题意；
D.当得到0.1molKNO3时，则有0.1mol钾离子透过阳离子交换膜，则转移0.1mol电子，阳极电极反应式：2Cl--2e-=Cl2↑，转移0.1mol电子生成0.05mol氯气，标况下体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】电解KCl和NaNO3溶液可以得到KNO3溶液，依据图中硝酸钾的出口，结合B为阳离子交换膜可知，E为氯化钾溶液，F为硝酸钠溶液，阴极上氯离子放电，阳极为氢离子放电，氯离子在阳极Pt片(I)上发生氧化反应失去电子生成氯气，氢离子在阴极Pt片(Ⅱ)上得到电子发生还原反应生成氢气，据此分析解答。
7．【答案】D
【解析】【解答】A.放电时，负极发生的反应为Pb-2e+SO42-=PbSO4，质量增加，故A不符合题意；
B.放电时消耗硫酸，导致浓度降低，故B不符合题意；
C.正极和负极产物均得到硫酸铅，当两电极均是硫酸铅时，停止工作，故C不符合题意；
D.放电时正极是PbO2+2e+4H++SO42-=2H2O+PbSO4，故D符合题意；
故答案为：D
【分析】根据铅蓄电池总反应是Pb+PbO2+2H2SO4=2H2O+2PbSO4，负极：Pb-2e+SO42-=PbSO4，正极：PbO2+2e+4H++SO42-=2H2O+PbSO4，结合选项即可判断。
8．【答案】B
【解析】【解答】A．负极区利用氧化性强的铁离子捕获H2S得到S，三价铁离子为催化剂，铁离子和亚铁离子的浓度会影响硫化氢分解效率，A项不符合题意；
B．该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，B项符合题意；
C．该装置发生的有关反应为 、 、 ，这三个反应相加，结合反应条件得到总反应为 ，C项不符合题意；
D．氢离子由a极区产生通过交换膜流动到b极，故为使电池持续放电，应选用质子交换膜，D项不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.根据a区的反应流程即可判断铁离子将硫化氢氧化为硫单质，因此铁离子浓度影响硫化氢的分解效率
B.根据反应的流程是光能转化为电能，电能转化为化学能
C.根据发生的反应即可写出总的反应
D.根据a极可以产生质子而b极消耗质子因此可以加入质子交换膜实现持续放电
9．【答案】A
【解析】【解答】A．在盐桥中，为维持两个烧杯中溶液的电荷平衡，两个盐桥中阴阳离子的迁移率应尽可能接近，由表格可知，钾离子和氯离子以及硝酸根离子的迁移率最接近，硫酸亚铁和硫酸铁由于水解会显酸性，硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，可将电解质溶液中的亚铁离子氧化，所以应选择氯化钾作为电解质，A符合题意；
B．电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，则铁电极为负极，石墨电极为正极，盐桥中阳离子向正极移动，则盐桥中的阳离子进入石墨电极溶液中，B不符合题意；
C．电流计读数不变时，说明右侧三价铁反应完，此时向右侧烧杯中加入硫酸铁固体，则三价铁可以继续参与反应，指针会继续偏转，C不符合题意；
D．铁电极发生的反应为：Fe-2e-=Fe2+，石墨电极发生的反应为：2Fe3++2e-=2Fe2+，当铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.01 mol·L 1时，由电极反应可知，转移的电子的物质的量浓度为0.02 mol·L 1，根据石墨电极的电极反应可计算得出石墨电极增加的c(Fe2+)为0.02 mol·L 1，原溶液中c(Fe2+)为0.05 mol·L 1，所以反应后c(Fe2+)=0.02 mol·L 1+0.05 mol·L 1=0.07 mol·L 1，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．在盐桥中，为维持两个烧杯中溶液的电荷平衡，两个盐桥中阴阳离子的迁移率应尽可能接近，由表格可知，钾离子和氯离子以及硝酸根离子的迁移率最接近，但硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，会氧化亚铁离子；
B．阴离子向负极移动，阳离子向正极定向移动；
C．依据平衡移动原理分析；
D．闭合电路中，转移离子所带电荷总数等于转移的电子总数。
10．【答案】C
【解析】【解答】A．a管电解质溶液为中性，发生吸氧腐蚀，b管电解质溶液为稀硫酸，发生析氢腐蚀，氢离子浓度大，所以腐蚀速率，A不符合题意；
B．a发生吸氧腐蚀，吸收氧气，气体体积会减少，b发生析氢腐蚀，产生氢气气体体积会变大，所以一段时间后，a管液面高于b管液面，B不符合题意；
C．a中产生OH-，pH会变大，b中消耗氢离子，pH也会变大，C符合题意；
D．金属的腐蚀，都是金属做负极，失去电子发生氧化反应，所以，a、b两管中负极的电极反应均为，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A、稀硫酸和铁反应的速率更快；
B、a中氧气变少，b中氢气增大，由于压强影响a液面更高；
C、a中发生吸氧腐蚀生成氢氧根，b中发生析氢腐蚀消耗氢离子；
D、铁作为负极，失去电子形成亚铁离子。
11．【答案】D
【解析】【解答】A．放电时为原电池装置，阴离子向负极移动，故A不符合题意；
B．放电时Ni网上CO2被还原，则充电时镍网上发生氧化反应，故B不符合题意；
C．放电时，CO2在Ni电极上被还原，为正极，根据总反应可知电极反应为3CO2＋4e－=2 ＋C，故C不符合题意；
D．充电时为电解池，电解池没有正负极，而是阴阳极，原放电时的正极为电解池的阳极，碳被氧化生成CO2，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据总反应可知放电时Na被氧化，作负极，CO2被还原，所以Ni电极为正极。
12．【答案】B
【解析】【解答】A．根据上述分析，a为电源正极，发生氧化反应，a连接的惰性电极发生的反应为：2Br--2e-=Br2，故A不符合题意；
B．根据图示，在电解质溶液1中，HBrO被还原为Br-，则葡萄糖被HBrO氧化成葡萄糖酸，故B符合题意；
C．在电解池中，阳极区的H+通过阳离子交换膜向阴极区移动，故C不符合题意；
D．阴极上C6H12O6得到电子生成C6H14O6，发生还原反应，电极反应为C6H12O6+2H++2e-=C6H14O6，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据图示，在与电源a极相连电极上Br-失去电子生成Br2，发生氧化反应，则该电极为阳极，在与电源b极相连电极上C6H12O6得到电子生成C6H14O6，发生还原反应，则该电极为阴极，因此a为电源正极，b为电源负极，据此分析解答。
13．【答案】（1）；在阴极区水得电子生成氢气和氢氧根，电极反应为： ，钠离子通过阳离子交换膜迁移到阴极区，故在阴极区生成NaOH溶液
（2）
（3）；减小；；取NaClO溶液，用pH计分别测量初始溶液和滴入适量稀硫酸后溶液的pH值，若开始时溶液的pH值大于7，滴入适量的稀硫酸后，溶液的pH值小于7，则假设成立
【解析】【解答】（1）根据分析，气体a为Cl2，电子式为：；在阴极区水得电子生成氢气和氢氧根，电极反应为：，钠离子通过阳离子交换膜迁移到阴极区，故在阴极区生成NaOH溶液；
（2）根据分析，电解食盐水制备溶液总反应的化学方程式为：；
（3）①过高，阳极会发生放电，导致电解效率降低，电极反应为：；
②过低，产生影响的可能原因：
假设过低时，溶液中氢离子浓度大，氯气与水的反应受到抑制，导致溶解度减小，生成的减少；
假设过低时，浓度增大氧化，生成和，根据氧化还原反应配平，离子反应为：；
NaClO溶液显碱性，且具有强氧化性，不能向其中加入稀盐酸，会发生氧化还原反应生成氯气，降低pH值只能选用稀硫酸。先用pH计测得溶液的pH值大于7，滴入适量的稀硫酸后，部分次氯酸钠与硫酸反应生成次氯酸，次氯酸与次氯酸根发生氧化还原反应生成氯离子、氯酸根和氢离子，溶液酸性增强，pH计测得溶液的pH值小于7，则假设成立。故取NaClO溶液，用pH计分别测量初始溶液和滴入适量稀硫酸后溶液的pH值，若开始时溶液的pH值大于7，滴入适量的稀硫酸后，溶液的pH值小于7，则假设成立。
【分析】（1）根据放电顺序和电极产物分析；
（2）根据电解反应物和产物分析；
（3）①过高，阳极会发生放电；
②氯气与水的反应是可逆反应；根据反应物和生成物的化学式，利用原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒分析；依据中和反应和实验室制氯气的原理设计。
14．【答案】（1）25.0 g；偏低
（2）溶液由黄色变浅绿色(或黄色变浅)；
（3）CuCl；
（4）KCl固体；负极；指针偏转
（5）浓度；BaCl2固体(或其他合理答案)
【解析】【解答】(1)在100 mL 1 mol/LCuSO4溶液中含有溶质CuSO4的物质的量n(CuSO4)=1 mol/L×0.1 L=0.1 mol，根据Cu元素守恒，可知需CuSO4·5H2O的质量m(CuSO4·5H2O)=0.1 mol×250 g/mol=25.0 g；
若在配制溶液定容时仰视刻度线，则容量瓶中凹液面最低处高于刻度线，溶液体积偏大，由于溶质的物质的量不变，根据物质的量浓度定义式可知配制的溶液的浓度偏低；
(2)向KHSO3溶液中加入CuSO4溶液，溶液显蓝色，无其它明显变化，然后加入KCl固体，反应产生白色沉淀和无色气体，Cu2+得到电子被还原为Cu+，Cu+与溶液中的Cl-结合白色沉淀是CuCl，则 失去电子被氧化为 ，同时产生H+，H+与溶液中的 反应产生SO2气体。SO2具有还原性，与FeCl3溶液发生氧化还原反应，产生H2SO4、HCl、FeCl2，使溶液由红色变为浅绿色，该反应的离子方程式为： ；
(3)根据(2)分析可知生成的白色沉淀是CuCl，则生成该沉淀和无色气体的离子方程式为： ；
(4)若是由于外加Cl-导致Cu+的还原性弱于 ，可根据如图装置验证：当一段时间后指针归零后，向U型管右管添加加入KCl固体，此时溶液中Cl-浓度增大，若a为负极，电流表指针发生偏转，同时看到左侧电极有气体产生，右侧电极附近有白色沉淀产生，就可证实其推测；
(5)基于(4)实验，乙同学得出进一步猜想：物质的氧化性和还原性与物质的浓度有关。
若 反应产生 ，则反应后向左侧溶液中加入含有Ba2+的物质，应该产生BaSO4白色沉淀，而 与Ba2+不能发生反应。故该同学用图3装置再次进行实验，以丰富验证该猜想的证据。与(4)实验对比，不同的操作是可以向U型管左管添加BaCl2固体。
【分析】（1）根据m=计算即可，定容时仰视读数，导致体积偏大，浓度偏低
（2）二氧化硫具有还原性，而铁离子具有氧化性，发生氧化还原反应变色，因此黄色变为浅绿色，根据氧化还原反应即可写出离子方程式
（3）根据题意加入氯化钾后产生沉淀，而氯化亚铜是白色固体难溶于水，根据反应物和生成物即可写出方程式
（4）根据题意 外加Cl-导致Cu+的还原性弱于 ，因此引入氯离子即可进行实验，因此亚硫酸氢根做负极，a为负极，形成原电池，导致指针偏转
（5）浓硝酸和稀硝酸的氧化性不同，且浓度大氧化性强，因此可以考虑物质的氧化性与浓度有关，增加氯离子的浓度即可
15．【答案】（1）阳极
（2）H2 (或CO等其它合理答案)；85%
（3）CO；2O + HCO+2e-= HCOO- + 2OH- (或3HCO+ 2e- = HCOO- + 2CO+ H2O)
【解析】【解答】（1）右侧通入CO2，得电子被还原生成HCOO-，所以右侧Pt电极为阴极，则左侧Pt电极为阳极；
（2）①右侧Pt电极即阴极上的副产物会降低电解效率，阴极上CO2被还原，其还原产物还可能为CO或其他低价态的C元素，会降低效率，或者溶液中水电离出的氢离子被还原生成H2也会降低电解效率；
②阳极水电离出氢氧根放电生成氧气，电解反应式2H2O – 4e- = O2 + 4H+，标况下224mL氧气的物质的量为=0.01mol，转移0.04mol电子，1个CO2转化为HCOO-转移2个电子，所以电解效率为=85%；
（3）①据图可知当pH>12时，CO2在溶液中的主要存在形式为CO；
②据图可知当pH=8.5时，CO2在溶液中的主要存在形式为HCO，HCO得电子被还原成HCOO-，电解反应式为H2O + HCO+2e-= HCOO- + 2OH- (或3HCO+ 2e- = HCOO- + 2CO+ H2O)。
【分析】（1）反应中元素化合价升高，做阳极，元素化合价降低，为阴极；
（2）①考虑发生副反应；
②依据得失电子守恒；
（3）①根据图像分析；
②根据图像，利用反应物和产物的化学式书写。
16．【答案】（1）-165kJ/mol
（2）在0.1MPa，CO2的转化率及CH4的选择性较高，加压CO2的转化率及CH4的选择性变化不大，且加压会增大投资和能耗
（3）CO2、O2
（4）阳；9CO2+8e-+6H2O=CH4+8
（5）温度太高，不利于CO2的溶解
【解析】【解答】(1)反应发生CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)，若生成0.4mol CH4(g)，放出66kJ的热量则产生1 mol甲烷气体时，放出热量为Q= 66kJ× =165kJ，故该反应的反应热△H=-165kJ/mol；
(2)在0.1MPa，CO2的转化率及CH4的选择性较高，加压CO2的转化率及CH4的选择性变化不大，且加压会增大投资和能耗，因此选择条件是0.1MPa；
(3)Pt电极为阳极，在阳极上溶液中水电离产生的OH-失去电子，发生氧化反应产生O2，OH-放电，破坏了附近水的电离平衡，产生H+，使附近溶液中c(H+)增大，H+与附近溶液中的 反应产生CO2气体，故铂电极上产生的气体为CO2、O2；
(4)采用电化学转化法，在多晶Cu催化下，电解CO2制备CH4时，多晶Cu为阴极，CO2得到电子变为CH4，结合电解质溶液成分，可知阴极的电极反应式为：9CO2+8e-+6H2O=CH4+8 ；
(5)电解过程中应持续通入CO2，同时温度应控制在10℃左右，使CO2优先于H+在电极上发生反应。该电解过程不在室温下进行的原因是因为温度升高，CO2在溶液中的溶解度会降低，不利于CO2的溶解及发生还原反应。
【分析】(1)根据反应放出的热量与反应的物质呈正比计算；
(2)在0.1MPa，CO2的转化率及CH4的选择性较高，加压CO2的转化率及CH4的选择性变化不大；
(3)多晶Cu作阴极，CO2得到电子变为CH4逸出；铂电极为阳极，溶液中OH-失去电子变为O2，反应产生的H+与HCO3-反应产生CO2；根据阳极发生氧化反应，阴极上发生还原反应，溶液中阴离子HCO3-向阳极定向移动，结合温度对气体溶解度的影响分析判断。
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