第一章：化学反应与能量转化同步习题（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 同步习题
一、单选题
1．铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。下图中a、b、c、d四个电极均为表面有覆盖层的石墨电极，下列判断错误的是
A．K闭合时，d极的电极反应式：PbSO4＋2H2O-2e-=PbO2＋4H＋＋
B．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，c极为正极
C．K闭合时，Ⅱ中向d极迁移
D．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2mol
2．2017 年9 月我国科学家对于可充放电式锌一空气电池研究取得重大进展。电池装置如图所示，该电池的核心是驱动氧化还原反应(ORR)和析氧反应(OER)，KOH溶液为电解质溶液，放电的总反应方程式为2Zn+O2+4OH-+2H2O=2Zn(OH)42-。下列有关说法正确的是
A．可逆锌一空气电池实际上是二次电池，放电时电解质溶液中K+ 向负极移动
B．在电池产生电力的过程中，空气无阻挡地进入电池，发生ORR 反应，并释放电荷
C．发生OER 反应的电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+
D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)
3．我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：，已知甲池中发生的反应为
下列说法不正确的是
A．甲池中碳棒上发生的电极反应式为
B．乙池溶液中发生的反应为
C．该装置将电能转化为光能
D．从乙池移向甲池
4．据报道，以硼氢化合物NaBH4（B元素的化合价为+3价）和H2O2做原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用做空军通信卫星电源，其工作原理如图所示。下列说法中不正确的是
A．电池放电时Na+从a极区移向b极区
B．燃料电池是一类能量转化效率高、环境友好的发电装置
C．该电池的负极反应为BH+ 8OH－一8e－═BO+ 6H2O
D．在电池反应中，每消耗3molH2O2，转移电子数为3NA
5．采用电化学方法使与反应，可生成非常活泼的(羟基自由基)中间体用废水中的有机污染物，原理如图所示。下列说法不正确的是
A．X上发生的电极反应为：
B．可将X电极上产生的收集起来，输送到Y电极继续使用
C．Y电极上的放电物质为和
D．起始时，在Y电极附近加入适量或，均能让装置正常工作
6．键能指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。甲烷是生产、生活中广泛使用的清洁燃料，已知部分共价键的键能如下表所示，则甲烷的燃烧热为
共价键 C H O=O H O C=O
键能/() 413 498 464 799
热化学方程式
A． B．
C． D．
7．天津大学在光催化钠离子二次电池的应用研究取得重大进展。该电池工作原理如下图所示，光催化电极能在太阳光照下实现对设备进行充电。下列说法错误的是
A．充电时，电子从石墨电极流出通过导线流向光催化电极
B．放电时，石墨电极的电极反应式为
C．离子交换膜为阳离子交换膜
D．放电时，当外电路转移电子时，离子交换膜左室电解质溶液质量减少
8．下列过程能实现化学能转化为电能的是（ ）
A．蜡烛燃烧
B．光合作用
C．手机电池工作
D．天然气加热水
9．氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。该反应生成1mol水蒸气时的能量变化为
A．200kJ B．213kJ C．230 kJ D．245kJ
10．下列推论正确的是
A．S(g)+O2(g) = SO2(g) H1 ； S(s)+O2(g) = SO2(g) H 2，则 H 1＞ H 2
B．C(石墨，s)=C(金刚石，s) H =+1.9kJ·mol-1，则金刚石比石墨稳定
C．2C(s)+O2(g) = 2CO(g) H =-221kJ·mol-1 ，则碳的燃烧热等于110.5kJ·mol-1
D．NaOH(aq)+HCl(aq) =NaCl(aq)+H2O(l) H = -57.4 kJ·mol-1 ，则含20gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全反应，放出的热量为28.7kJ
11．我国科学家最近研发出一种新型纳米硅锂电池，电池反应式为，以其为电源电解饱和食盐水时工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是
A．气体a为
B．电解过程中阴极附近溶液的降低
C．充电时，能量转化的主要方式为化学能转化为电能
D．充电时，N电极反应式为
12．为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是
A．0.1molH2和0.1molI2于密闭容器中充分反应后，其分子总数为
B．标准状况下22.4LCO2和N2的混合气体中含有键的数目为
C．电解精炼铜时，当电路中转移个电子，阳极的质量一定减轻了32g
D．密闭容器中，46gNO2和N2O4的混合气体所含原子总数为
13．化学用语是学习化学的重要工具。下列有关化学中的化学用语，说法正确的是
A．石墨电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑
B．熔融碳酸盐介质的氢氧燃料电池负极的电极反应为H2-2e-=2H+
C．由Mg、Al、氢氧化钠溶液构成的原电池，其负极电极反应为Mg-2e-=Mg2+
D．钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极衱氧化：Fe-3e-=Fe3+
14．下图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列叙述中，正确的说法有几项
①Mg（s）所具有的能量高于MgX2（s）所具有的能量
②MgCl2电解制Mg（s）和Cl2（g）是吸热过程
③热稳定性：MgI2＞MgBr2＞MgCl2＞MgF2
④常温下氧化性：F2＜Cl2＜Br2＜I2
A．1项 B．2项
C．3项 D．4项
二、填空题
15．依据氧化还原反应：2Ag+ +Cu = Cu2++2Ag设计的原电池如图所示。请回答下列问题：
电极X的材料是 ；电极X为电池的 极；电解质溶液Y是 。
16．已知下列几个热化学方程式：
①
②
③
请回答下列问题：
(1)写出由CO气体和合成液态甲醇的热化学方程式 ，该反应在 自发进行(填“低温”、“高温”)。
(2)比较、CO、三种燃料，哪种燃料最好 (写名称)，理由是(说出两点即可)① ，② 。
(3)现有标况下33.6LCO和的混合气体，充分燃烧生成气体和液态水，放出热量为426kJ。则CO和的体积比是 ，消耗标况下 L。
(4)燃烧水煤气(和CO的混合气体)的燃气灶，如果把燃气改为，进氧量应 (填“加大”或“减小”)。如果燃烧生成生成液态水，放出热量55.5kJ，则甲烷燃烧的热化学方程式为 。
17．按图所示装置，以石墨为电极电解氯化铜溶液。

(1)阴极为 (“A”或“B”)，阴极电极反应式
(2)如要用电解的方法精炼铜，电解液选用CuSO4溶液，则阳极的材料是 (填写“粗铜”或“纯铜”)阳极电极反应式为(不写杂质的) 。
18．铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，研读图，回答下列问题：
（1）K闭合时，装置Ⅰ是 ，装置Ⅱ是 ；
（2）上述过程中，装置Ⅰ中的阳离子移向 ，装置Ⅱ中的阳离子移向 （用a、b、c、d回答）。
（3）上述过程中的电极反应式，a： ；c： 。
（4）若要用Ⅱ来保护铁质建筑物，应将极 （用c、d回答）连在建筑上，该方法称为 。
19．电化学应用广泛。请回答下列问题：
(1)自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池。若电池放电时的反应式为：2FeCl3+Fe=3FeCl2，该电池的负极材料为 ，正极的电极反应式为 ，电解质溶液为 。
(2)燃料电池和二次电池的应用非常广泛。
①如图为甲烷燃料电池的示意图，电池工作时，b极的电极为 极，负极的电极反应式为 。
②铅蓄电池为生活中常用的二次电池。放电时的反应为：PbO2+Pb+2H2SO4=PbSO4+2H2O，铅蓄电池负极的电极反应式为 ，充电时，铅蓄电池的Pb极应与外加直流电源的 极相连，阳极的电极反应式为 。
(3)以铅蓄电池为电源精炼粗铜(含Fe、Pb、Ag、Au及其他不反应质)时，以硫酸铜溶液为电解质溶液，粗铜做 极，精炼一段时间后，当阴极增重128g时，铅蓄电池参加反应的硫酸的物质的量为 。
(4)三室式电渗析法处理含Na2SO4的废水原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。则通电后中间隔室的SO离子向 极迁移，正极区溶液pH (填“增大”或“减小”)，当电路中通过1电子的电量时，会有 的O2生成。
20．二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①
②
总反应的 ；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 (填标号)，判断的理由是 。
A． B． C． D．
21．钨锰铁矿也叫黑钨矿，主要成分是和，同时还含有少量的化合物，以下是湿法炼钨并回收废渣中锰的工艺流程。
已知：①钨酸钠的化学式为：；②常温下，钨酸是难溶于水的弱酸；③相关离子沉降PH范围如下表。
金属离子 开始沉淀pH 完全沉淀pH
7 9
1.9 3.2
8.1 10.2
回答下列问题：
(1)基态Fe原子价层电子的排布式为 。
(2)为了提高黑钨矿浸出速率，可以采取的措施是 。(写出一种即可)
(3)滤渣2的主要成分 。，滤渣3的主要成分 。。
(4)工业上常用氢气作还原剂将三氧化钨还原成钨单质，不用焦炭的原因是 。
(5)加入的目的是 。
(6)“沉锰”过程加入、适量氨水，调节pH，将转化为，写出反应过程中的离子方程式 。
(7)如图是电解硫酸锰制备二氧化锰的简易示意图。写出电解硫酸锰制备二氧化锰的总反应化学方程式 。
22．回答下列问题：
(1)已知下列热化学方程式：
①2H2(g) +O2(g) = 2H2O(l) △H = -571.6 kJ / mol
②C(s) + O2(g) = CO2(g) △H = -393.5 kJ / mol
③C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) △H = ＋131.5 kJ/mol
上述反应中属于放热反应的是 (填序号)，固体碳的燃烧热为 。
(2)近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如图：
反应Ⅰ：2H2SO4(l)=2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g) ΔH1=＋551 kJ·mol-1
反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)=SO2(g) ΔH3=-297 kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式： 。
(3)生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12 000～20 000倍，在大气中的寿命可长达740年之久，表中是几种化学键的键能：
化学键。 N≡N F-F N-F
键能/( kJ·mol-1) 941.7 154.8 283.0
写出利用N2和F2制备NF3的热化学方程式： 。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【分析】铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，K闭合时，装置I为放电过程，装置Ⅱ为充电过程，a极为正极，b极为负极，c极为阴极，d极为阳极，据此分析解答。
【详解】A． d极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为：PbSO4＋2H2O-2e-=PbO2＋4H＋＋，故A正确；
B． c极为阴极，d极为阳极，K闭合一段时间后，Ⅱ中发生反应2PbSO4＋2H2O= Pb＋PbO2＋2H2SO4，生成Pb、PbO2，其可单独作为原电池，但c极为负极，d极为正极，故B错误；
C． K闭合时，Ⅱ为充电过程，相当于电解池，阴离子移动向阳极，故向d极迁移，故C正确；
D． 根据方程式可知，当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2mol，故D正确；
故选B。
2．B
【详解】A、电池放电时，根据电解质溶液中“正到正，负到负”，K+ 应向正极移动，故A错误；B、根据总反应及图示，空气无阻挡地进入电池，发生ORR 反应，并释放电荷，故B正确；C、KOH溶液为电解质溶液，故不可能生成H+，故C错误；D、根据总反应：2Zn+O2+4OH-+2H2O=2Zn(OH)42-，1molO2反应转移4mol电子，故电路中通过2mol电子时，消耗氧气11.2L(标准状况)，故D错误；故选B。
3．C
【分析】根据题图中的电子流向可判断出甲池中碳棒是正极，乙池中N型半导体是负极。
【详解】A．根据题图中的电子流向可判断出甲池中碳棒是正极，该电极上发生得电子的还原反应，即，A正确；
B．在乙池中，硫化氢失电子生成硫单质，得电子生成，发生的反应为，B正确；
C．根据题图中信息可知该装置将光能转化为电能，C错误；
D．该装置是原电池装置，阳离子移向正极，甲池中碳棒是正极，所以从乙池移向甲池，D正确。
故选C。
4．D
【分析】由图可知，电极a是燃料电池的负极，碱性条件下四氢合硼离子在负极失去电子发生氧化反应生成偏硼酸根离子和水，电极反应式为BH+ 8OH－一8e－═BO+ 6H2O，电极b为正极，过氧化氢在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为H2O2+2e—=2OH—。
【详解】A．由分析可知，电极a是燃料电池的负极，电极b为正极，所以原电池工作时，Na+从a极区移向b极区，故A正确；
B．由分析可知，燃料电池工作时，不产生有害物质，是一类能量转化效率高、环境友好的发电装置，故B正确；
C．由分析可知，电极a是燃料电池的负极，碱性条件下四氢合硼离子在负极失去电子发生氧化反应生成偏硼酸根离子和水，电极反应式为BH+ 8OH－一8e－═BO+ 6H2O，故C正确；
D．在电池反应中，每消耗1mol过氧化氢，外电路转移电子数为2NA，则消耗3mol过氧化氢，外电路转移电子数为6NA，故D错误；
故选D。
5．C
【分析】据图可知Y电极上Fe3+得电子转化为Fe2+，O2得电子结合氢离子生成H2O2，均发生还原反应，所以Y电极为阴极，X电极上H2O失电子生成氧气，发生氧化反应，为阳极。
【详解】A．据图可知X电极上H2O失电子生成氧气，电极反应为2H2O - 4e- =O2↑+ 4H+，A正确；
B．据图可知Y电极上的反应物有O2，而X电极产生O2，所以将X电极上产生的O2收集起来，输送到Y电极继续使用，B正确；
C．根据分析可知Y为阴极，Fe3+得电子转化为Fe2+，O2得电子结合氢离子生成H2O2，C错误；
D．据图可知该装置工作时Fe2+与Fe3+循环转化，所以起始时，在Y电极附近加入适量Fe2+或Fe3+，均能让装置正常工作，D正确；
故选C。
6．A
【详解】根据题意得到CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝413 kJ mol 1×4＋498 kJ mol 1×2 799 kJ mol 1×2 464 kJ mol 1×4＝ 806 kJ mol 1，即：
①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1= 806 kJ mol 1；
② ；
根据盖斯定律，①-②得：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝ 806 kJ mol 1 44 kJ mol 1×2＝ 894 kJ mol 1，则甲烷的燃烧热ΔH＝ 894 kJ mol 1，故A符合题意；
选A。
7．A
【分析】由题干电池工作原理图示信息可知，放电时石墨电极上的反应为：4S2--6e-=，发生氧化反应，为负极，光催化电极上的反应为：+2e-=3I-，发生还原反应，为正极，充电时，石墨电极上的电极反应为：+6e-=4S2-，发生还原反应，为阴极，光催化电极上的电极反应为： 3I--2e-=，发生氧化反应，为阳极，据此分析解题。
【详解】A．由题干信息结合图给信息，充电时，石墨电极得到电子，电子从光催化电极流出，A错误；
B．由分析可知，放电时，石墨电极的电极反应式为，B正确；
C．由题干电池工作原理图示信息可知，离子交换膜为交换膜即阳离子交换膜，C正确；
D．由分析可知，放电时，石墨电极为负极，光催化电极为正极，为维持电荷守恒，左侧透过离子交换膜移向右侧，放电时当外电路转移电子时，从左室迁移到右室，离子交换膜左室电解质溶液质量减少，D正确；
故答案为：A。
8．C
【详解】A．蜡烛燃烧是化学能转化成光能和热能，A与题意不符；
B．光合作用是太阳能转变化为化学能，B与题意不符；
C．手机电池工作是化学能转化为电能，C符合题意；
D．天然气加热水，是将化学能转化为热能，D与题意不符。
答案为C。
【点睛】化学变化有新物质生成的同时还伴随着能量的变化，这种能量变化经常表现为热能、光能和电能等的放出或吸收。
9．D
【详解】根据氢气燃烧生成水蒸气的能量变化图可得：H2+O2=H2O ==-245，故反应生成1mol水蒸气时的能量变化为245；
故答案为：D。
10．D
【详解】A．固体硫燃烧时要先变为气态硫，过程吸热，气体与气体反应生成气体比固体和气体反应生成气体产生热量多，但反应热为负值，所以ΔH1＜ΔH2；故A错误；
B．C（石墨，s）=C（金刚石，s）ΔH=+l.9 kJ/mol，则由石墨制取金刚石的反应是吸热反应，金刚石的能量比石墨高，则石墨比金刚石稳定，故B错误；
C．2C（s）+O2（g）=2CO（g）ΔH=-221kJ/mol，该反应方程式中C的物质的量为2mol，生成的氧化物为CO不是稳定氧化物，还会继续燃烧放热，所以碳的燃烧热大于110.5kJ mol-1，故C错误；
D．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)ΔH=-57.4kJ mol-1，含20gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全反应生成0.5mol水，所以放出的热量为28.7kJ，故D正确。
故选D。
11．D
【分析】由电池反应知，放电时为还原反应，则N为正极、M为负极，充电时，N为阳极、M为阴极，用电池电解饱和食盐水时a为阳极、b为阴极，据此回答。
【详解】A．电解饱和食盐水，阳极产物气体是，A项错误；
B．电解时阴极反应式为，阴极附近溶液的升高，B项错误；
C．充电时能量转化的方式主要为电能转化为化学能，C项错误；
D．放电时，N极为正极，电极反应式为，充电时N电极反应式为，D项正确；
答案选D。
12．C
【详解】A．，该反应为反应前后气体分子数不变的反应，故0.1molH2和0.1molI2于密闭容器中充分反应后，其分子总数为，A正确；
B．标准状况下22.4LCO2和N2的混合气体的物质的量为1mol，每个CO2和N2分子中各有2个π键，则标准状况下22.4LCO2和N2的混合气体中含有π键的数目为，B正确；
C．电解精炼铜时，阳极材料为粗铜，Fe、Zn、Ni、Cu等在阳极失电子，故当电路中转移个电子，阳极的质量不一定减轻了32g，C错误；
D．NO2和N2O4的最简式都是NO2，46gNO2的物质的量为，所含原子总数为，D正确；
故答案为：C。
13．A
【详解】A. 用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电，阳极的电极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，A正确；
B. 熔融碳酸盐介质的氢氧燃料电池的负极电极反应为H2+-2e－===H2O+CO2，B错误；
C. 由Mg、Al、氢氧化钠溶液构成的原电池，自发进行的氧化还原反应为2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑，因此其负极电极反应为：Al+4OH—-3e=+2H2O，C错误；
D. 钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极被氧化：Fe－2e－=Fe2＋，D错误；
答案选A。
14．A
【详解】①根据图象可知，Mg（s）与X2（g）的能量高于MgX2（s），但Mg（s）所具有的能量不一定高于MgX2（s）所具有的能量，①错误；
②MgCl2（s）的能量低于Mg（s）与Cl2（g），所以依据能量守恒判断由MgCl2制取Mg的反应是吸热反应，②正确；
③物质的能量越低越稳定，根据图象数据分析，化合物的热稳定性顺序为：MgI2＜MgBr2＜MgCl2＜MgF2，③错误；
④同主族从上到下非金属性逐渐减弱，则氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2，④错误；
综合以上分析，只有②正确，故选A。
15． Cu 负 硝酸银溶液
【详解】电池的总反应为2Ag+ +Cu = Cu2++2Ag，由反应可知Cu失电子发生氧化反应，应作原电池的负极，其电极反应为：Cu-2e- = Cu2+，Ag+ 得电子发生还原反应，应在原电池的正极发生反应，所以正极应为能提供银离子的电解质溶液，应为硝酸银溶液；
故答案为：Cu；负；硝酸银溶液；
16．(1) CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H=-127kJ/mol 低温
(2) 燃烧产物对环境无污染 相同质量的燃料氢气放出的热量多
(3) 1:1 16.8
(4) 加大 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-888kJ/mol
【解析】（1）
由反应方程式：①
②
③
根据盖斯定律，，可得CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H=[(-572kJ/mol)×2+(-564kJ/mol)-(-1454kJ/mol)]=-127kJ/mol。根据以上信息可知CO与H2制取甲醇的反应是放热、熵减反应，即△H<0，△S<0，又△H-T△S<0反应即可自发进行，则该反应在低温条件下可自发进行。
（2）
因为氢气与氧气反应燃烧，生成的只有水，故氢气的燃烧产物对环境无污染；而甲醇、CO燃烧后生成二氧化碳和水，二氧化碳属于温室效应气体，是大气变暖的主要因素。由热化学方程式可知，相同质量的燃料氢气放出的热量多。
（3）
根据和，标况下33.6L即1.5molCO和的混合气体，充分燃烧生成气体和液态水，放出热量为426kJ，设CO的物质的量为xmol，H2的物质的量为ymol，则x+y=1.5,282x+286y=426，解得x=y=0.75。同温同压下，体积之比等于物质的量之比，故CO和H2的体积比是1:1。根据反应方程式，消耗氧气的物质的量共为0.75mol，标况下体积为0.75mol×22.4L/mol=16.8L。
（4）
相同体积的水煤气(一氧化碳和氢气)与甲烷，甲烷消耗氧气多，故应该加大进氧量。如果燃烧生成生成液态水，放出热量55.5kJ，则1mol甲烷完全燃烧放出热量为888kJ，则甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-888kJ/mol。
17．(1) B Cu2++2e-＝Cu
(2) 粗铜 Cu-2e-＝Cu2+
【详解】（1）负极连接电解池的阴极，所以B极是阴极；Cu2+在阴极上得电子，发生还原反应生成铜单质，极反应为：Cu2++2e-＝Cu；故答案是：B；Cu2++2e-＝Cu；
（2）电解法精炼铜时，粗铜为阳极，精铜为阴极，所以阳极材料是粗铜；阳极上失电子变成离子进入溶液，极反应为：Cu-2e-＝Cu2+；故答案是：粗铜；Cu-2e-＝Cu2+。
18． 原电池 电解池 a c PbO2+4H++SO+2e-=PbSO4+2H2O PbSO4+2e-=Pb+SO c 外加电流的阴极保护法
【分析】
装置Ⅰ中两个电极不同，装置Ⅰ是原电池，Pb失电子发生氧化反应，PbO2得电子发生还原反应，Pb是负极、PbO2是正极；装置Ⅱ中两个电极相同，装置Ⅱ是电解池，c与原电池负极相连，c是阴极，d 与原电池正极相连，d是阳极；
【详解】
(1)K闭合时，装置Ⅰ中两个电极不同，装置Ⅰ是原电池，装置Ⅱ中两个电极相同，装置Ⅱ是电解池；
(2)原电池中阳离子移向正极，装置Ⅰ是原电池，PbO2是正极，阳离子移向a，电解池中阳离子移向阴极，装置Ⅱ是电解池，c是阴极，阳离子移向c；
(3) a是原电池的正极，正极PbO2得电子发生还原反应，电极反应式是PbO2+4H++SO+2e-=PbSO4+2H2O；c是电解池阴极，PbSO4得电子发还原反应，电极反应式是PbSO4+2e-=Pb+SO；
(4) 装置Ⅱ是电解池，若要用Ⅱ来保护铁质建筑物，是外加电流的阴极保护法，应将极c连在建筑上。
【点睛】
本题考查原电池原理、电解原理，明确原电池中两个电极不同，一般活泼金属做负极，负极失电子发生氧化反应、正极得电子发生还原反应。
19．(1) Fe Fe3++e-=Fe2+ FeCl3溶液
(2) 正 CH4+10OH- -8e-=+7H2O Pb+-2e-=PbSO4 负 PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++
(3) 阳 4 mol
(4) 正 减小 0.25mol
【详解】（1）电池放电时的反应式为2FeCl3+Fe=3FeCl2，失电子的电极Fe是负极，得电子的电极是正极，正极发生还原反应Fe3++e-=Fe2+；电解质溶液为FeCl3溶液；故答案为：Fe；Fe3++e-=Fe2+；FeCl3溶液；
（2）①碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极a为原电池的负极，该极上是燃料发生失电子的氧化反应，即CH4+10OH- -8e-=+7H2O，通氧气的电极b是正极，故答案为：正；CH4+10OH- -8e-=+7H2O；
②铅蓄电池为生活中常用的二次电池，放电时的反应为：PbO2+Pb+2H2SO4= PbSO4+2H2O，铅蓄电池负极发生氧化反应，电极反应式为Pb+-2e-=PbSO4，充电时，铅蓄电池的Pb极应与外加直流电源的负极相连，蓄电池的PbO2极应与外加直流电源的正极相连作阳极，阳极的电极反应式为PbSO4-2e-+2H2O=PbO2++4H+，故答案为： Pb+-2e-=PbSO4；负；PbSO4-2e-+2H2O=PbO2++4H+；
（3）以铅蓄电池为电源精炼粗铜，粗铜做阳极，纯铜做阴极，当阴极增重128g时，即析出金属铜是2mol，所以转移电子是4mol，根据电池反应PbO2+Pb+ 2H2SO4=PbSO4+2H2O，消耗硫酸的物质的量是4mol，故答案为：阳；4 mol；
（4）根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，在电解池中阴离子会向正电荷较多的阳极区定向移动，因此通电后中间隔室的向正极迁移；在正极区带负电荷的OH-失去电子，发生氧化反应而放电，由于破坏了附近的水的电离平衡，使溶液中c(H+)>c(OH-)，所以正极区溶液酸性增强，溶液的pH减小；当电路中通过lmol 电子的电量时，根据整个闭合回路中电子转移数目相等可知，反应产生氧气的物质的量n(O2)==0.25mol，故答案为正极；减小；0.25mol。
20． A 为正值，和为负值，反应①的活化能大于反应②的活化能
【详解】根据盖斯定律，总反应的。总反应、反应②是放热反应，B、D选项的示意图不符合，若反应①为慢反应，反应①的活化能比反应②的活化能大，C选项不符合，故示意图中能体现上述反应能量变化的是A，理由可简写成：为正值，和为负值，反应①的活化能大于反应②的活化能。
21．(1)
(2)粉碎原料(或适当增加空气量或搅拌等)
(3) 硅酸 氢氧化铁
(4)焦炭是固体，和钨难以分离提纯，氢气的还原产物是水，更环保
(5)将亚铁离子氧化成铁离子，便于除去
(6)(或)
(7)
【详解】（1）基态铁原子的电子排布式为：，价层电子排布式为：。
（2）加快反应速率，可以粉碎易增大接触面，或者搅拌或者适当增加空气的量。
（3）黑钨矿中含有少量的化合物，在溶液中反应生成，和稀硫酸反应生成硅酸，故滤渣1为硅酸；滤液中加入，将氧化为，通过调节生成沉淀，故滤渣3的主要成分是。
（4）焦炭是固体，用来还原钨时，很难与钨分离，用氢气还原钨，生成的水不会污染环境。
（5）具有强氧化性，可以将氧化为便于调节生成沉淀而除去。
（6）向溶液中加入和生成沉淀，反应方程式为：或。
（7）电解硫酸锰制备二氧化锰的可知阳极电极反应式：，阴极电极反应式：。故总反应为：
22．(1) ①② 393.5 kJ
(2)3SO2(g)＋2H2O(g)= 2H2SO4(l)+ S(s) ΔH2=-254 kJ·mol-1
(3)N2(g)+3F2(g)=2NF3(g) H= -291.9 kJ·mol-1
【详解】（1） H＜0属于放热反应，属于放热反应的是反应①②，燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，反应②就是固体碳的燃烧热方程式，则固体碳的燃烧热为393.5 kJ，故答案为：①②；393.5 kJ；
（2）由图可知反应Ⅱ是SO2(g)与H2O(g)反应生成H2SO4(l)和S(s)，反应Ⅱ=-(反应Ⅰ+反应Ⅲ)，ΔH2=-(ΔH1+ΔH3)=-254 kJ·mol-1，反应Ⅱ的热化学方程式为3SO2(g)＋2H2O(g)= 2H2SO4(l)+ S(s) ΔH2=-254 kJ·mol-1，故答案为：3SO2(g)＋2H2O(g)= 2H2SO4(l)+ S(s) ΔH2=-254 kJ·mol-1；
（3） H=反应物总键能-生成物总键能=941.7 kJ·mol-1+3154.8 kJ·mol-1-6283.0 kJ·mol-1= -291.9 kJ·mol-1，热化学方程式为N2(g)+3F2(g)=2NF3(g) H= -291.9 kJ·mol-1，故答案为：N2(g)+3F2(g)=2NF3(g) H= -291.9 kJ·mol-1。
答案第1页，共2页
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