第四章化学反应与电能同步练习 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1（含答案）

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第四章化学反应与电能
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．一种新型醌类()酸碱混合电池具有高能量密度和优异的循环稳定性。该电池工作示意图如下，下列说法错误的是
A．放电时，a极周围溶液pH增大
B．c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜
C．充电时，中间室K2SO4溶液浓度增大(假设溶液体积保持不变)
D．充电时b极电极反应式为+2H2O+2K++4e-=+2OH-
2．近年来，我国科技迅猛发展。下列科技成果中蕴含的化学知识叙述正确的是
A．打造北斗卫星系统——与星载铷钟所用互为同位素
B．实施海底封存——液化时，其共价键被破坏
C．开启航运氢能时代——氢氧燃料电池工作时可将电能转化为化学能
D．研究新型手性螺环催化剂——能降低化学反应的焓变
3．天然气报警器可及时检测到空气中甲烷浓度的变化，当甲烷达到一定浓度时，传感器随之产生电信号并联动报警，图1是成品装置，其工作原理如图2所示，其中可以在固体电解质中移动。当报警器触发工作时，下列说法正确的是
A．多孔电极b为负极
B．图2中的多孔电极a上发生还原反应
C．在电解质中向a电极移动
D．多孔电极a上发生反应的电极反应式为
4．利用如图所示的装置（M、N均为惰性电极）进行电解实验。下列有关说法正确的是
A．若电解质溶液为溶液，则M极有黄绿色气体生成
B．若电解质溶液为溶液，则可进行金属铝的冶炼
C．若电解质溶液为溶液，则电解一段时间后，溶液的增大
D．若电解质溶液为溶液，每转移电子，M、N电极的质量均变化
5．下列化学用语与所给事实不相符的是
A．电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气：
B．钢铁中性条件下吸氧腐蚀的正极反应：
C．用做沉淀剂除去废水中的
D．泡沫灭火器原理：
6．某全固态薄膜锂离子电池的工作示意图如下，电极a为锂硅合金（），其放电时的反应为：，电极b为镍钴锰三元材料通常可以表示为：，电解质选用固态，下列说法中错误的是
A．放电时从负极材料脱出，经电解质嵌回正极
B．放电时通过电路电子时，电解质损失
C．充电时电极a与外接电源负极相连
D．充电时阳极反应为：
7．微生物燃料电池能将污水中的乙二胺(H2NCH2CH2NH2)氧化成环境友好的物质，示意图如图所示，a、b均为石墨电极。下列说法错误的是
A．a电极的电极反应为H2NCH2CH2NH2-16e-＋4H2O=2CO2↑＋N2↑＋16H＋
B．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
C．a电极上的电势比b电极上的电势低
D．开始放电时b电极附近溶液的pH保持不变
8．下列过程涉及氧化还原反应的是
A．加热密闭烧瓶内的和的混合气体，气体颜色变深
B．用稀做导电实验，加入，灯泡变暗直至熄灭
C．用碳酸钠溶液处理水垢中的硫酸钙，使之转化为易溶于酸的碳酸钙
D．将二氧化碳通入氨气饱和的溶液中，析出固体物质
9．下列实验装置或操作设计正确、且能达到目的的是（ ）
A．用甲装置制取氨气
B．用乙装置测定醋酸浓度
C．用丙装置采集到的压强数据判断铁钉发生电化学腐蚀类型
D．用丁装置验证酸性：硝酸＞碳酸＞苯酚
10．下列实验装置的设计与实施可以达到实验目的的是
A．测定中和热 B．探究、对分解的催化效果
C．比较和溶度积大小 D．铁制品镀铜
A．A B．B C．C D．D
11．如图1所示是一种CO2捕获系统，初始状态下，左侧电解质储罐中装入DSPZ与KCl的混合溶液，右侧电解质储罐中装入K3Fe(CN)6—K4Fe(CN)6的混合溶液，中央为电解装置，电解装置的左右两侧为电极、中间为离子选择性膜，在电解过程中可允许K+通过。通过不断调换正负极可实现CO2的吸收和释放。已知DSPZ的结构简式如图2所示。当左侧电极连接电源负极时，反应过程中DSPZ转化为H2DSPZ。下列说法错误的一项是
A．电池工作时，K+的迁移方向：右→左
B．电池工作时，该电池正在进行CO2的吸收
C．左侧电极发生的电极反应方程式为：DSPZ+2H2O+2e-=H2DSPZ+2OH-
D．每转移1mole-时，该电池固定常温下22.4LCO2
12．铅酸蓄电池是典型的可充电电池，放电时电池总反应式为。以下说法正确的是
A．放电时，正极的电极反应式是
B．电解液中的浓度不变
C．当外电路通过电子时，理论上负极板的质量增加
D．充电时，阴极的电极反应式是
13．是一种新型二次电池，其装置的示意图如下(透过膜只允许通过)。下列说法正确的是
A．断开、闭合，左室的电极为阳极，发生还原反应
B．断开、闭合，右室的电极反应式：
C．断开、闭合，外电路中通过电子时，左室溶液质量增加
D．该二次电池的总反应为
14．用如图所示装置探究原电池的工作原理。下列说法错误的是
A．甲图中正极上发生的反应为Cu2++2e-=Cu
B．甲图溶液中的Cu2+向铜电极移动
C．乙图中锌片质量减小，铜棒上质量增加
D．若甲图与乙图中锌片减小的质量相等，则两装置中还原产物的质量之比为32：1
15．化学在生产、生活、能源、环境等领域应用广泛，下列说法错误的是
A．工业上电解熔融态的氯化镁制取镁单质
B．发酵粉中的碳酸钠与固态酸发生反应生成二氧化碳使食品变蓬松
C．钠离子电池储能电站的投运有利于解决光伏发电的间歇性、波动性等问题
D．发展太阳能制氢技术，减少化石燃料的使用，有利于减缓温室效应
二、填空题
16．利用电催化可将同时转化为多种燃料，装置如图。
(1)铜电极上产生的电极反应式为 。
(2)若铜电极上只生成，则铜极区溶液质量变化了 g。
17．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。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为： 。
(2)利用图装置，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)上图中若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“＝”)。铁件表面镀铜可有效防止铁被腐蚀，如果铁件部分未镀上铜，或镀层破损，镀铜铁比镀锌铁反而更易被腐蚀，请简要说明原因： 。
18．制作一个简单的燃料电池
(1)设计思路
将水电解器电解得到的氢气和氧气，通入两个石墨电极把氢气和氧气反应的化学能转化为电能。
设计目标 选择实验用品及目的 实验装置 实验现象
获得氢气和氧气 电解水发生器：获取氢气和氧气的装置。 蒸馏水：制取氢气和氧气。 KOH溶液： 增强 a、b两管均产生无色气体，且体积比为
制作氢氧燃料电池 KOH溶液：离子导体 石墨棒：做电极 U形管：发生装置 电流表、导线：检测产生的电流 电流表指针
(2)分析氢氧燃料电池的工作原理，NaOH溶液做离子导体，写出电极反应式、化学反应方程式。
负极反应式： ；正极反应式 ：总反应方程式： 。
【情境问题思考】
(3)若选择稀硫酸代替NaOH溶液做做离子导体，写出电极反应式。
负极反应式： ；正极反应式 。
19．（1）全固态锂离子电池的结构如图所示，放电时电池反应为 2Li＋MgH2=Mg＋2LiH。放电时，X 极作 极。充电时，Y 极反应式为 。
（2）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示(图中“HA”表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。
①阳极的电极反应式为
②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：
③电解过程中，采取一定的措施可控制阴极室的 pH 约为 6～8，此时进入浓缩室的OH－可忽略不计。400 mL 10 g L 1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为 145 g L 1 (溶液体积变化忽略不计)，阴极上产生的 H2在标准状况下的体积约为 L。(乳酸的摩尔质量为90 g mol-1)
20．铁是人类最早使用的金属，它在日常生活中的应用十分广泛。
I．用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO3-)已成为环境修复研究的热点之一。
(1)Fe还原水体中NO3-的反应原理如下图所示：
①作负极的物质是 。
②正极的电极反应式是 。
(2)将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO3-的去除率和pH，结果如下：
初始pH pH=2.5 pH=4.5
NO3-去除率 接近100% <50%
24小时pH 接近中性 接近中性
铁的最终物质形态
pH=4.5时，NO3-的去除率低。其原因是 。
II．铁生锈是比较常见的现象，某实验小组为研究铁生锈的条件，设计了以下快速、易行的方法：首先检查制氧气装置的气密性，然后按上图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到实验现象为：①硬质玻璃管中干燥的团状细铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；②硬质玻璃管中潮湿的团状细铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；③烧杯中潮湿的团状细铁丝依然光亮。
试回答以下问题：
(1)由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于 。能表示其原理的正极反应式为 。
(2)大试管中发生的反应方程式为 。
(3)仪器A的名称为 ，其中装的药品可以是 。
(4)有实验可知，决定铁生锈快慢的一个重要因素是 。
二甲醚(CH3OCH3)被称为“21世纪的清洁燃料”。二甲醚燃料电池具有启动快，效率高等优点，其能量密度高于甲醇燃料电池。
21．二甲醚与乙醇互为_______。
A．位置异构 B．官能团异构 C．碳链异构 D．立体异构
22．在碱性二甲醚燃料电池中，正极的电极反应式是 。一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生 个电子的电量。
23．利用二甲醚燃料电池电解Na2SO4溶液，每消耗9.200 g二甲醚，计算理论上电解池中产生气体在标准状况下的总体积(忽略气体溶解) 。(写出计算过程，结果精确到0.01 L)
24．回答下列问题：
(1)某研究性学习小组为探究Fe3＋与Ag反应，进行如下实验：按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)。
①K闭合时，指针向左偏转，石墨作 (填“正极”或“负极”)。
②当指针归零后，向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液，发现指针向右偏转，写出此时银电极的反应式：
③结合上述实验分析，写出Fe3＋和Ag反应的离子方程式： 。
④丙同学进一步验证其结论：当指针归零后，向右侧U形管中滴加数滴饱和NaCl溶液，可观察到的现象是 。
(2)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl—KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca=CaCl2＋Li2SO4+Pb。(已知：LiCl熔点605℃，CaCl2熔点772℃)
①放电过程中，Li＋向 填(“负极”或“正极”)移动。
②负极反应式为 。
③电路中每转移0.2 mol电子，理论上生成 g Pb。(Pb的相对原子质量207)
25．完成下列问题
(1)用惰性电极电解足量硫酸铜溶液，其总反应离子方程式为 。
(2)铅蓄电池是可充放电的二次电池，其放电时正极反应式为 。
(3)碱性条件下甲醇CH3OH燃料电池的负极反应式为 。
(4)如图为相互串联的甲、乙两电解池，试回答：
①甲池若为用电解池原理炼铜的装置，A为 极， 材料是 ，电极反应式为 ；B为 极，材料是 ，电解质溶液为 。
②乙池中若滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，Fe极附近呈 色，C极附近呈 色。
26．请仔细观察下列三种装置的构造示意图。根据要求回答问题：
（1）电解精炼铜（如图1）时，b极材料是 (填“纯铜”或“粗铜”)；其电解质溶液能否用CuCl2替代？答： （“能”或“否”）。
（2）碱性锌锰电池（如图2）的总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2，该电池的负极反应式为 。若有0.65g锌参与了电池反应，则转移电子的物质的量为 mol。
（3）铅－硫酸蓄电池（如图3）放电过程中，负极的电极反应式为 ，充电时，Pb电极应接电源的 极（填“正”或“负”)。
27．化学电源的发展方向
小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐。如 电池、 电池等。
参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C A C C A B D B C B
题号 11 12 13 14 15
答案 D C C C B
1．C
【分析】
由题干图示信息可知，放电时a电极，MnO2转化为Mn2+，发生还原反应，则a为正极，电极反应为：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，b电极为负极，发生氧化反应，电极反应为：+2OH--4e-=+2K++2H2O，此时阳离子移向正极，阴离子移向负极，则c交换膜为阴离子交换膜即进入中间K2SO4室，d为阳离子交换膜， K+进入b中间K2SO4室，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，放电时，a为正极，电极反应为：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，则a极周围溶液pH增大，A正确；
B．由分析可知，c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜，B正确；
C．由分析可知，充电时，a为阳极，b为阴极，c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜，则中间室中经c膜进入a电极室，K+经d膜进入b电极室，导致中间室K2SO4溶液浓度减小，C错误；
D．由分析可知，放电时b电极为负极，电极反应为：+2OH--4e-=+2K++2H2O，充电时b极为阴极，电极反应式为+2H2O+2K++4e-=+2OH-，D正确；
故答案为：C。
2．A
【详解】A．与星载铷钟所用是质子数相同，中子数不同的原子，互为同位素，故A正确；
B．液化时，破坏的是分子间作用力，没有共价键被破坏，故B错误；
C．氢氧燃料电池工作时可将化学能转化为电能，故C错误；
D．催化剂不能降低反应的焓变，故D错误；
答案选A。
3．C
【分析】根据图2所示，传感器利用原电池工作原理制成，属于烃燃料电池类别，故甲烷在负极反应，多孔电极a是负极，空气中的氧气在正极反应，多孔电极b是正极。据此答题。
【详解】A．根据分析知，多孔电极b是正极，A错误；
B．多孔电极a是负极，反应物甲烷失去电子，发生氧化反应，B错误；
C．电池工作时，电解质中的阴离子向负极移动，因此在电解质中向a电极移动，C正确；
D．多孔电极a上发生反应的电极反应式为，D错误；
故选C。
4．C
【详解】A．若电解质溶液为溶液，则M极为电解池阴极，生成氢气，无黄绿色气体生成，A错误；
B．若电解质溶液为溶液，阳极（N极）生成氯气，阴极（M极）生成氢气，不能进行金属铝的冶炼，B错误；
C．若电解质溶液为溶液，M极有为电解池阴极，生成氢气和氢氧根离子，阳极（N极）生成氯气，则电解一段时间后，溶液的增大，C正确；
D．若电解质溶液为溶液，每转移电子，阴极M电极生成Cu1mol（64g），阳极N极生成氯气1mol（71g），D错误；
故选C。
5．A
【详解】A．电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气，选项中原子不守恒，反应的离子方程式为2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑，故A错误；
B．钢铁中性条件下吸氧腐蚀，Fe作负极，C作正极，正极上O2得电子生成OH-，正极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH-，故B正确；
C．FeS除去废水中Cu2+发生沉淀转化生成CuS，离子方程式为FeS(s)+Cu2+(aq)═CuS(s)+Fe2+(aq)，故C正确；
D．泡沫灭火器的原料为硫酸铝溶液和碳酸氢钠溶液，反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳，反应离子方程式为Al3++3═Al(OH)3↓+3CO2↑，故D正确；
故选：A。
6．B
【分析】由图可知，放电时，锂离子由a极移向b极，则放电时，a为负极，电极反应式为，b电极为正极，电极反应式为，充电时，a为阴极，电极方式为，b为阳极，电极反应式为，据此回答，
【详解】A．由分析和图知，放电时从负极材料脱出，经电解质嵌回正极，A正确；
B．放电时通过电路电子时，负极生成，正极消耗，电解质不变，B错误；
C．充电时电极a为阴极与外接电源负极相连，C正确；
D．由分析知，充电时阳极反应为：，D正确；
故选B。
7．D
【分析】根据原电池装置图分析，H2N(CH2)2NH2在a电极上失电子发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳和水，则a为负极，电极反应式为H2N(CH2)2NH2＋4H2O-16e-=2CO2↑＋N2↑＋16H＋，氧气在正极b上得电子发生还原反应，电极反应式为：O2＋4e-＋4H＋=2H2O，据此分析；
【详解】A．a为负极，电极反应式为H2N(CH2)2NH2＋4H2O-16e-=2CO2↑＋N2↑＋16H＋，A正确；
B．原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，因此，电池工作时质子(H＋)通过质子交换膜由负极区向正极区移动，B正确；
C．由上述分析可知，a电极为负极，b电极为正极，故a电极上的电势比b电极上的电势低，C正确；
D．开始放电时，氧气在正极b上得电子发生还原反应，发生的电极反应式为O2＋4e-＋2H2O=4OH-，pH保持增大，D错误；
故选D。
8．B
【详解】A．加热密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，气体颜色变深，是因为发生反应2NO2(g) N2O4(g)，该反应为非氧化还原反应，故A错误；
B．溶液导电过程必有氧化还原反应发生，两电极上分别发生氧化反应和还原反应，涉及氧化还原反应，故B正确；
C．用碳酸钠溶液处理水垢中的硫酸钙，使之转化为易溶于酸的碳酸钙，是因为碳酸钙的溶解度小于硫酸钙，发生反应CaSO4(s)+(aq)=CaCO3(s)+(aq)，该反应为非氧化还原反应，故C错误；
D．将二氧化碳通入氨气饱和的NaCl溶液中，析出固体物质，是因为发生反应：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，该反应中无元素化合价发生变化，属于非氧化还原反应，故D错误；
故选B。
9．C
【详解】A．实验制氨气应用氯化铵和氢氧化钙混合加热，不能用硝酸铵，因硝酸铵受热分解生成氮气，故A错误；
B．NaOH溶液应盛装在碱式滴定管里，不能用酸式滴定管，故B错误；
C．用丙装置采集到的压强数据判断铁钉发生电化学腐蚀类型，如果压强增大是析氢腐蚀，如果压强减小是吸氧腐蚀，故C正确；
D．硝酸有挥发性，干扰CO2与苯酚的反应，无法判断碳酸与苯酚的酸性强弱，故D错误；
答案为C。
10．B
【详解】A．金属能传导热量，造成热量损失，应该选择玻璃搅拌器，A不选；
B．该实验其他条件相同，只有阳离子种类不同，、是单一变量，可探究、对分解的催化效果，B选；
C．硫化钠溶液过量，S2-直接与Cu2+反应生成CuS沉淀，没有发生沉淀转化，无法比较和溶度积大小，C不选；
D．在铁制品上镀铜时铜作阳极，与电源正极相连，铁制品与电源负极相连，作阴极，硫酸铜溶液作电解液，该装置不可以实现，D不选；
答案选B。
11．D
【分析】当左侧电极连接电源负极时，该电极是阴极，发生得到电子的还原反应，反应过程中DSPZ转化为H2DSPZ，电极反应式为DSPZ+2H2O+2e－＝H2DSPZ+2OH－，有氢氧根生成可以吸收二氧化碳，因此左侧电极是正极，右侧电极是负极，据此解答。
【详解】A．原电池中阳离子移向正极，因此电池工作时，K+的迁移方向：右→左，A正确；
B．根据以上分析可知电池工作时，该电池正在进行CO2的吸收，B正确；
C．根据以上分析可知左侧电极发生的电极反应方程式为：DSPZ+2H2O+2e－＝H2DSPZ+2OH－，C正确；
D．常温下气体的摩尔体积不是22.4L/mol，无法计算二氧化碳的体积，D错误；
答案选D。
12．C
【分析】硫酸铅蓄电池中，放电时，Pb为负极，发生氧化反应，PbO2为正极发生还原反应，充电时，Pb为阴极，PbO2为阳极，据此回答。
【详解】A．放电时，正极的电极反应式是，故A错误；
B．根据总反应方程式，放电时，电解液中H2SO4的浓度逐渐减小，故B错误；
C．放电时，负极反应式为，当外电路通过1mol电子时，理论上负极增加的质量为0.5mol硫酸根，即增重48g，故C正确；
D．充电时，阴极的电极反应式是，故D错误；
故选C。
13．C
【详解】A．断开K1、闭合K2，该装置为电解池，右室的电极与外接电源的正极相连作阳极，LiFePO4失去电子发生氧化反应生成Li1-xFePO4，A错误；
B．断开K2、闭合K1，该装置为原电池，右室的电极为正极，Li1-xFePO4得电子发生还原反应生成LiFePO4，电极反应式为：Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4，B错误；
C．断开K2、闭合K1，外电路中通过a mol电子时，左室有0.5a mol Mg溶解，同时有a mol Li+移向右室，因此左室溶液质量增加，C正确；
D．该二次电池的总反应为：xMg+xLi2SO4+2Li1-xFePO4xMgSO4+2LiFePO4，D错误；
故选C。
14．C
【分析】原电池中一般活泼金属为负极，发生氧化反应；
【详解】A．甲图中正极得电子，发生还原反应，发生的反应为Cu2++2e-=Cu，A正确；
B．原电池中，阳离子向正极移动，甲图溶液中的Cu2+向铜电极移动，B正确；
C．乙图中锌片质量减小，铜棒上有气体生成，C错误；
D．若甲图与乙图中锌片减小的质量相等，甲图发生的还原反应为Cu2++2e-=Cu，乙图发生的还原反应为，则两装置中还原产物的质量之比为32：1，D正确；
故选C。
15．B
【详解】A．工业上从海水中提取氯化镁，再电解熔融态的氯化镁制取镁单质，故A项正确；
B．发酵粉的主要成分为碳酸氢钠、酒石酸等固体酸，使用时，碳酸氢钠与固态酸发生反应生成二氧化碳使食品变蓬松，故B项错误；
C．光伏发电受昼夜交替、天气阴晴等因素的影响，具有间歇性、波动性等问题，钠离子电池储能电站的投运有利于解问题，故C项正确；
D．发展太阳能制氢技术，减少化石燃料的使用，可控制二氧化碳的排放，有利于减缓温室效应，故D项正确；
故本题选B。
16．(1)
(2)3.6
【详解】（1）铜电极与电源负极相连，为阴极，发生还原反应转化为，电极反应式为：；
（2）根据，知铜电极上生成即的同时生成，因此铜极区溶液质量增重，答案为：3.6。
17．(1)2FeCl3＋Fe==3FeCl2
(2) N 牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法)
(3) ＜ 在潮湿的环境中构成原电池，铁是负极，加速腐蚀
【详解】（1）当铁锈除尽后，溶液中发生的反应有铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气、铁与氯化铁反应生成氯化亚铁，其中属于化合反应的为2FeCl3＋Fe==3FeCl2；
（2）①生铁是铁碳合金，开关K断开时，则铁件中铁、碳、海水构成原电池，主要发生吸氧腐蚀；若X为碳棒，开关K置于M，则铁件、碳棒、海水构成原电池，铁件为负极被腐蚀；若开关K置于N，则铁件、碳棒、海水构成电解池，铁件为阴极被保护，故答案为：N；
②若X为锌，开关K置于M处，则铁件、锌棒、海水构成原电池，锌为负极被腐蚀，铁件被保护，为牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法)；
（3）上图中若X为粗铜（含锌等杂质），容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，构成电解池，X电极铜、锌都失电子生成阳离子，铁件电极只有铜离子得电子生成单质铜，根据电子守恒，当铁件质量增加3.2g时，X电极溶解的铜的质量<3.2g；在潮湿的环境中镀铜铁镀层破损构成原电池，铁作负极被腐蚀，镀锌铁镀层破损构成原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，故答案为：<；在潮湿的环境中构成原电池，铁是负极，加速腐蚀。
18．(1) 导电性 1：2 发生偏转
(2) 2H2-4e-＋4OH-=4H2O O2＋2H2O＋4e-=4OH- 2H2＋O2=2H2O
(3) 2H2-4e-=4H＋ O2＋4H＋＋4e-=2H2O
【解析】略
19． 正 LiH + e－ = Li +H－ 4OH－ 4e－ = O2↑+ 2H2O 阳极室中的H+穿过阳离子交换膜与阴极室中穿过阴离子交换膜的A－离子在浓缩室结合生成HA 6.72
【分析】⑴放电时电池反应为 2Li＋MgH2 = Mg＋2LiH。Li化合价升高失去电子，放电时，作负极，MgH2作正极；
⑵①阳极上阴离子得到电子，即水中的氢氧根得到电子；②阳极室中的H+穿过阳离子交换膜与阴极室中穿过阴离子交换膜的A－离子在浓缩室结合生成HA；③计算乳酸增加的质量，再计算乳酸的物质的量，根据2HA —2A－—H2关系得到阴极上产生的H2的物质的量及体积。
【详解】⑴全固态锂离子电池的结构如图所示，放电时电池反应为 2Li＋MgH2 = Mg＋2LiH。Li化合价升高失去电子，放电时，作负极，MgH2作正极，因此放电时，X极作正极，充电时，Y极为阴极，其电极反应式为LiH + e－ = Li +H－，故答案为：正；LiH + e－ = Li +H－；
⑵①阳极上阴离子得到电子，即水中的氢氧根得到电子，其电极反应式为4OH－ 4e－ = O2↑+ 2H2O，故答案为：4OH－ 4e－ = O2↑+ 2H2O；
②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：阳极室中的H+穿过阳离子交换膜与阴极室中穿过阴离子交换膜的A－离子在浓缩室结合生成HA，故答案为：阳极室中的H+穿过阳离子交换膜与阴极室中穿过阴离子交换膜的A－离子在浓缩室结合生成HA；
③400 mL 10 g L 1 乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为 145 g L 1 (溶液体积变化忽略不计)，则增加的乳酸的质量为(145 g L 1 10 g L 1)×0.4L=54g，增加的乳酸的物质的量为，根据2HA —2A－—H2关系得到阴极上产生的 H2的物质的量为，在标准状况下的体积约为0.3mol×22.4 L mol 1 = 6.72L，故答案为：6.72。
20． Fe NO3- + 8e- + 10H+ = NH4+ + 3H2O FeO(OH)不导电，阻碍电子转移 电化学腐蚀(或吸氧腐蚀) O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 2KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2↑ 干燥管 碱石灰(或无水氯化钙) 氧气的浓度
【详解】I．(1) ①Fe还原水体中NO3-说明铁作还原剂，失去电子，作负极，因此答案为Fe。
②正极发生还原反应，NO3-在正极得到电子生成NH4+，正极反应式为NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O。
(2)pH越高，Fe3+越易水解生成FeO(OH)，FeO(OH)不导电，阻碍电子转移，因此NO3-的去除率低。
II．(1)在潮湿的空气中Fe易发生电化学腐蚀，Fe作负极失去电子，负极的反应式为Fe-2e-=Fe2+，正极氧气得电子生成氢氧根离子，其电极反应为：2H2O+O2+4e-=4OH-。
(2)大试管中是高锰酸钾固体，加热高锰酸钾分解制得氧气，因此大试管中发生反应的化学方程式为2KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2↑。
(3)仪器A是干燥管，可以用来装吸收水和二氧化碳等气体的碱石灰或干燥剂无水氯化钙。
(4)干燥管中团状细铁丝依然光亮没有发生锈蚀，但是硬质玻璃管中潮湿的团状细铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀，经过对比可知，铁生锈的条件之一必须有水；烧杯中中潮湿的团状细铁丝依然光亮，说明决定铁生锈快慢的一个重要因素是氧气的浓度。
【点睛】根据活泼金属作负极发生氧化反应即可判断出原电池的负极，正极得电子发生还原反应；铁生锈的条件是与水和氧气接触。
21．B 22． O2+4e-+2H2O=4OH- 12 23．40.32 L
【解析】21．A. 二甲醚属于醚类物质，乙醇属于饱和一元醇，二者的分子式都是C2H6O，但它们的官能团不同，属于官能团异构，因此二者属于官能团异构，故合理选项是B；
22．在碱性二甲醚燃料电池中，正极上O2得到电子被还原为OH-，故正极的电极反应式是：O2+4e-+2H2O=4OH-；
二甲醚燃料电池总方程式为：CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O，根据电池反应可知：每有1个二甲醚分子发生反应，失去12个电子，电路中转移12个电子；
23．9.200 g二甲醚的物质的量是n(CH3OCH3)==0.20 mol，则电路中转移电子的物质的量n(e-)=0.20 mol×12=2.40 mol。电解Na2SO4溶液，实质上是电解H2O，根据电解方程式：2H2O2H2↑+O2↑，根据电解方程式可知：每转移4 mol电子，反应产生2 mol H2和1 mol O2，共产生3 mol气体，现在电路中电子转移的物质的量是2.4 mol，则反应产生气体的物质的量是n(气体)==1.80 mol，其在标准状况下的体积V=1.80 mol×22.4 L/mol=40.32 L。
24．(1) 正极 Ag++e-=Ag Ag+Fe3+Ag++Fe2+ 出现白色沉淀，电流计指针向左偏转
(2) 正极 Ca+2Cl--2e-=CaCl2 20.7
【分析】（1）在Fe3＋与Ag反应构成的原电池中，银发生氧化反应作负极，则石墨作正极，当指针归零后，向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液，发现指针向右偏转，则左侧电极为负极，银电极为正极，发生还原反应；Fe3＋与Ag反应生成银离子和亚铁离子，当指针归零后，向右侧U形管中滴加数滴饱和NaCl溶液，生成氯化银沉淀，溶液中Ag+浓度减小，银单质可继续被氧化，银作负极，可观察到指针向左偏转。
（2）根据装置，电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca=CaCl2＋Li2SO4+Pb，负极为Ca，反应为：Ca+2Cl--2e-=CaCl2，阳离子移向正极，反应生成1molPb转移2mol电子，据此分析解答。
【详解】（1）①K闭合时，指针向左偏转，石墨作正极，故答案为：正极；
②当指针归零后，向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液，发现指针向右偏转，说明银棒作正极，此时银电极的反应式为：Ag++e-=Ag，故答案为：Ag++e-=Ag；
③结合上述实验分析，Fe3＋和Ag反应为可逆反应，离子方程式为： Ag+Fe3+Ag++Fe2+，故答案为：Ag+Fe3+Ag++Fe2+；
④丙同学进一步验证其结论：当指针归零后，向右侧U形管中滴加数滴饱和NaCl溶液，可观察到的现象是出现白色沉淀，溶液中Ag+浓度减小，Ag+Fe3+Ag++Fe2+平衡正向移动，Ag发生氧化反应应为负极，电流计指针向左偏转，故答案为：出现白色沉淀，电流计指针向左偏转。
（2）①放电过程中，阳离子向正极移动，所以Li＋向正极移动，故答案为：正极；
②负极发生氧化反应，电极反应式为Ca+2Cl--2e-=CaCl2，故答案为：Ca+2Cl--2e-=CaCl2；
③由正极反应式PbSO4+2e-+2Li+= Li2SO4+Pb，可知每转移0.2 mol电子，理论上生成0.1molPb，质量为0.1mol207g/mol=20.7g，故答案为：20.7。
25．(1)2Cu2＋ +2H2O2Cu+O2↑+4H+
(2)PbO2+2e－＋SO+4H＋＝PbSO4+2H2O
(3)CH3OH－6e－+ 8OH－＝CO+ 6H2O
(4) 阴极 精铜 Cu2++2e－＝Cu 阳极 粗铜 CuSO4 红 无
【详解】（1）用惰性电极电解足量硫酸铜溶液，生成铜、硫酸和氧气，其总反应离子方程式为2Cu2＋ +2H2O2Cu+O2↑+4H+。
（2）铅蓄电池是可充放电的二次电池，其放电时正极二氧化铅得到电子，反应式为PbO2+2e－＋SO+4H＋＝PbSO4+2H2O。
（3）碱性条件下甲醇CH3OH燃料电池的负极是甲醇失去电子转化为碳酸根，反应式为CH3OH－6e－+ 8OH－＝CO+ 6H2O。
（4）①电解精炼铜时粗铜作阳极，与电源的正极相连，纯铜作阴极，与电源的负极相连，电解质溶液是硫酸铜溶液，因此根据装置可判断A为阴极，材料是精铜，电极反应式为Cu2++2e－＝Cu；B为阳极，材料是粗铜，电解质溶液为硫酸铜溶液。
②乙池中铁电极是阴极，碳棒是阳极，阳极氯离子放电，阴极水电离出的氢离子放电产生氢气，同时生成氢氧化钠，因此若滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，Fe极附近呈红色，C极附近呈无色。
26． 粗铜 能 Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 0.02 Pb-2e-+=PbSO4 负
【详解】（1）精炼铜时，粗铜做阳极，与电源的正极相连，即b极材料为粗铜；溶液含有铜离子就可以，所以电解质溶液可以用氯化铜溶液代替。
（2）因为锌的化合价升高，所以锌做负极，电极反应为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；每摩尔锌失去2摩尔电子，所以当有0.65g锌即0.01mol锌反应时，转移电子为0.02mol。
（3）放电时铅做负极，失去电子变成硫酸铅，电极反应为Pb-2e-+=PbSO4；充电时，铅做电解池的阴极，连接电源的负极。
27． 镍氢 锂离子
【详解】小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐。如镍氢电池、锂离子电池等。故答案为：镍氢；锂离子。
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