单元素养测评卷(四)
1.D [解析] 甲不是原电池,故A错误;甲中锌棒直接与稀H2SO4接触,发生化学腐蚀,乙中构成了原电池,负极失去电子的速率加快,因此正极放出氢气的速率增大,故B错误;甲不是原电池,电解质溶液中的阳离子向锌移动,故C错误;盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路,盐桥既可沟通两方溶液,又能阻止反应物的直接接触,迅速平衡电荷,使由它连接的两溶液保持电中性,提高电池效率,故D正确。
2.C [解析] 在海水中,a上没有气泡,可能发生氧气得电子的还原反应,即发生金属的吸氧腐蚀,故A错误;钢铁桥墩与外加电源正极相连,会加速Fe失电子,加速腐蚀速率,故B错误;阳极为活性电极铜,铜失电子,阴极上水放电生成氢气,电池总反应为Cu+2H2OCu(OH)2+H2↑,故C正确;锌与硫酸铜溶液直接在左侧反应,不能得到持续稳定的电流,故D错误。
3.D [解析] 锌比银活泼,锌能与稀硫酸反应,银不反应,则锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,Zn作负极,Ag作正极,正极上氢离子得电子生成氢气,正极反应式为2H++2e-H2↑,故选D。
4.D [解析] 燃料电池中,通入燃料的一极为负极,负极上还原剂失去电子发生氧化反应,电子沿着导线流向正极,通入助燃物的一极为正极,正极上发生还原反应,内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极。A极通入燃料、为负极,B为正极,A错误;电解质溶液中没有OH-,电极A上H2参与的电极反应为H2+C-2e-H2O+CO2,B错误;电池工作时,C向负极移动,即向电极A移动,C错误;电极B为正极,正极为氧气得电子并与CO2结合生成C,电极反应为O2+2CO2+4e-2C,D正确。
5.D [解析] 一般原电池中较活泼的金属作负极,失去电子,发生氧化反应,电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。电极b的电极反应为Zn-2e-Zn2+,电极a的电极反应为Cu2++2e-Cu,所以一段时间后,a增加的质量小于b减少的质量,A错误;由于b极上锌失电子为负极,盐桥中阴离子向b极移动,B错误;Fe作负极,C作正极,外电路电子转移方向:a→ →b,C错误;I-失去电子生成I2,淀粉溶液遇碘变蓝色,则b极附近溶液变蓝,若开始时增大FeCl3溶液浓度,反应速率加快,则b极附近溶液变蓝的速率加快,D正确。
6.D [解析] X极是氨气变为氮气,氮元素的化合价升高,则为原电池的负极,故A错误;该装置是原电池,将化学能转化为电能,故B错误;X为负极,Y为正极,则Cl-向X极移动,故C错误;负极是氨气变为氮气,正极是硝酸根离子变为氮气,2NH3~N2~6e-,2N~N2~10e-,电路中流过3 mol电子时,生成N2的物质的量为+=0.8 mol,则生成标准状况下N2的体积为17.92 L,故D正确。
7.B [解析] 装置①中闭合开关后构成原电池,锌为负极,铜为正极;装置②中,闭合开关后,构成原电池,锌为负极,溶液A为硫酸锌溶液,铜为正极,溶液B为硫酸铜溶液。闭合开关K1时构成原电池,Zn电极质量减小,断开开关K1后,装置①仍然发生置换反应,Zn电极表面产生铜单质,质量减小,A正确;若溶液A为CuSO4溶液,溶液B为ZnSO4溶液,闭合开关K2不能构成原电池,小灯泡不能发光,B错误;装置②中,Zn无法与Cu2+接触,化学能转化成电能的效率更高,C正确;负极锌失去电子生成锌离子,正极铜离子得电子生成铜单质,盐桥中Cl-向负极移动,K+向正极移动,故装置②溶液A中生成ZnCl2,溶液B中生成K2SO4,D正确。
8.B [解析] 区域①采用的是牺牲阳极法进行防腐,在防腐过程中镁块不断损失,需要定期更换,故A正确;管道1是正极,镁块是负极,正极电势高于负极,故B错误;由图可知,区域②采用的是外加电流法,故C正确;区域②通入保护电流使管道2表面腐蚀电流接近于0,故D正确。
9.D [解析] 据图可知,CO2得电子生成甲烷,故b为负极,a为正极,阴极电极反应式为CO2+8e-+8H+CH4+2H2O,阳极电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O2CO2↑+7H+。据分析可知,左侧电极为阳极,右侧电极为阴极,H+从阳极区通过离子交换膜到阴极参与反应,故该离子交换膜为质子交换膜,A正确;右侧电极为阴极,发生还原反应,B正确;阳极电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O2CO2↑+7H+,阳极附近pH减小,C正确;据分析可知,每生成1 mol CH4,则有8 mol质子通过离子交换膜,D错误。
10.B [解析] 根据图示,断开K2、合上K1,形成原电池,电极A为负极,负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2,负极反应式为Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2,电极B为正极,正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2,正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O2Ni(OH)2+2OH-,放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2;断开K1、合上K2,形成电解池,电极A为阴极,电极B为阳极。断开K2、合上K1,形成原电池,在原电池中,OH-移向正电荷较多的负极(电极A),故OH-从电极B移向电极A,A正确;电极B发生还原反应过程中为原电池,由放电时总反应可知,KOH没有消耗,但总反应消耗水,溶液中c(OH-)增大,B错误;断开K1、合上K2,装置为电解池,电极A为阴极,发生还原反应,C正确;镍镉二次电池放电时发生反应:Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2,充电时发生反应:Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O,故该电池的总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O,D正确。
11.D [解析] 由图Ⅰ可知,Fe电极是正极,Zn电极是负极,属于牺牲阳极法,负极上Zn失电子,负极电极反应式为Zn-2e-Zn2+,A错误;由实验①②可知,Ⅱ中Fe被保护,外加电流法中,要保护的电极应与外接电源的负极相连,即Fe电极应与外接电源的负极相连,B错误;由实验②可知,Ⅰ和Ⅱ中的Fe均被保护,而实验①中,在Fe电极附近直接滴加K3[Fe(CN)6]溶液,Ⅰ中将Fe单质氧化产生蓝色沉淀,而Ⅱ中Fe的腐蚀电流几乎为零,不能被氧化,故实验①中Ⅰ、Ⅱ现象的差异与K3[Fe(CN)6]在Ⅰ、Ⅱ中的氧化性无关,C错误;对比Ⅰ、Ⅱ现象的差异可知,两种保护法均能保护Fe,且外加电流法保护得更好,即Ⅱ保护得更好,D正确。
12.D [解析] 汽车燃烧汽油等化石燃料,排放的汽车尾气含氮的氧化物,易产生有毒的光化学烟雾,电动汽车可有效减少光化学烟雾污染,故A正确;可充电电池的放电反应为LixCn+Li1-xCoO2LiCoO2+Cn,放电的逆过程为充电,阳极反应式为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+,故B正确;由分析知,A极为电解池的阴极,B极为电解池的阳极,充电时,Li+由B极移向A极,故C正确;若初始两电极质量相等,当转移2NA个电子时,负极减少2 mol Li+,其质量为14 g,正极有2 mol Li+嵌入,其质量为14 g,两电极质量差为28 g,故D错误。
13.C [解析] 由电池电动势可知,c(Ag+):正极>负极,A电极区存在AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),A电极为原电池的负极,氯离子作用下银在负极失去电子发生氧化反应生成氯化银,则放电过程中,A电极质量增大,故A错误;放电过程中,右池中硝酸根离子可通过阴离子交换膜进入左池,不影响电池电动势的测定,故B错误;由公式可知,lg =≈5.74,由图可知,正极区溶液中银离子浓度为0.010 mol·L-1,则负极区溶液中银离子浓度为 mol·L-1=10-7.74 mol·L-1,由左池中氯离子浓度为0.010 mol·L-1可知,氯化银的溶度积Ksp(AgCl)=10-7.74×10-2=10-0.74×10-9=×10-9≈1.82×10-10,故C正确;减小氯化钾溶液的浓度,溶液中氯离子浓度减小,AgCl的溶度积不变,则负极区溶液中银离子浓度增大,lg 减小,所以由公式可知,电池的电动势减小,故D错误。
14.D [解析] Ⅰ中阳极生成了铁离子、氯气,铁离子、氯气能够将碘化钾氧化为碘单质,使淀粉变蓝,故A正确;Ⅱ中未检测出氯气,可能是因为氯离子在阳极失电子生成的氯气具有氧化性,能氧化亚铁离子生成铁离子而使溶液变黄色,从而无氯气放出,因此该电压下氯离子在阳极是否放电仍需验证,故B正确;亚铁离子具有还原性,由Ⅱ推测,Fe3+产生的原因可能是Fe2+在阳极放电,元素化合价升高,故C正确;电解pH=1的0.1 mol·L-1 FeCl2溶液,增加电解pH=1的NaCl溶液做对照实验,探究氯离子是否放电,需要在氯离子浓度相同的条件下进行,所以氯化钠溶液的浓度为0.2 mol·L-1,故D错误。
15.D [解析] 电解饱和食盐水生成氢气、氯气、氢氧化钠;氢气和一氧化碳合成甲醇;氯气、碳、二氧化钛反应生成四氯化钛和一氧化碳,镁还原四氯化钛生成钛和氯化镁。电解饱和食盐水时,阴极附近水放电生成氢气,氢氧根离子浓度变大,溶液pH升高,阳极附近氯离子放电生成氯气,pH不会升高,A错误;通过电解熔融MgCl2可以实现镁的再生,B错误;还原反应时,TiCl4~4e-,每生成48 g Ti(物质的量为1 mol),则反应共转移4 mol电子,C错误;已知:①TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-70.0 kJ·mol1,②2C(s)+O2(g)
2CO(g) ΔH=-221.0 kJ·mol-1,由盖斯定律可知,①-②得TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)+O2(g) ΔH=(-70.0 kJ·mol-1)-(-221.0 kJ·mol-1)=+151.0 kJ·mol-1,该正反应为吸热、熵减反应,根据ΔH-TΔS<0反应能自发进行,则在任何条件下该反应均不能自发进行,D正确。
16.(1)①氧化 2H2O+2e-H2↑+2OH- ②5
(2)①铁 ②N+8e-+10H+N+3H2O
[解析] (1)①根据题述的离子反应可知,铁电极不应失电子,故应连接直流电源负极,为阴极,则石墨电极为连接直流电源正极的阳极,阳极上发生氧化反应;阴极上水得电子产生氢气,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-。
②根据反应ⅲ,3Cl2~2CNO-,再根据反应ⅰ、ⅱ,消耗2 mol CN-和6 mol Cl-,共转移10 mol电子,则除去1 mol CN-,至少转移5 mol电子。
(2)①根据图像可知,铁失电子,作负极。
②正极硝酸根离子得电子,与氢离子反应生成铵根离子和水,电极反应式为N+8e-+10H+N+3H2O。
17.(1)Pb-2e-+SPbSO4 变大
(2)①N PbSO4-2e-+2H2OPbO2+S+4H+ ②0.062 5
(3)①搅拌铅膏浆液或升高温度等 ②PbCO3+2H+Pb2++CO2↑+H2O
③粗铅 起始c(H2SiF6)增大,电解液中c(H+)增大,阴极发生副反应2H++2e-H2↑,影响Pb2+放电,使铅产率减小
[解析] (1)铅酸蓄电池在放电时发生的总反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,负极发生失去电子的氧化反应,则电极反应式为Pb-2e-+SPbSO4。电池放电时消耗硫酸,则工作后,铅酸蓄电池里电解质溶液的pH变大。
(2)①该微生物电池中N极通入氧气,为正极,M极为负极,铅酸蓄电池中A极为正极,故用该微生物电池对铅酸蓄电池充电时,铅酸蓄电池的A极应该连接图中的N极,此时A极相当于阳极,失去电子被氧化,电极反应式为PbSO4-2e-+2H2OPbO2+S+4H+。
②充电过程中,B极相当于阴极,发生的电极反应为PbSO4+2e-Pb+S,转移2 mol电子,B极质量减少96 g,如果B极质量减少48 g,则转移1 mol电子,
H2N(CH2)2NH2被氧化为环境友好物质,应该是氮气、二氧化碳和水,N元素的化合价从-3价升高为0价,C元素的化合价从-1价升高为+4价,消耗1 mol
H2N(CH2)2NH2,转移16 mol电子,则转移1 mol电子时,理论上可处理乙二胺的物质的量为 mol=0.062 5 mol。
(3)①为提高过程a的反应速率,可采取的措施是搅拌铅膏浆液或升高温度等。
②PbSiF6和H2SiF6均为能溶于水的强电解质,PbCO3难溶于水,则过程c发生反应的离子方程式为PbCO3+2H+Pb2++CO2↑+H2O。
③过程d使用纯铅和粗铅作电极,H2SiF6和PbSiF6混合溶液作电解液,可进行粗铅精炼,则阳极的电极材料是粗铅。电解精炼时需要调控好电解液中H2SiF6的起始浓度,其他条件相同时,随起始时c(H2SiF6)的增大,铅产率先增大后减小,减小的原因可能是起始c(H2SiF6)增大,电解液中c(H+)增大,阴极发生副反应2H++2e-H2↑,影响Pb2+放电,使铅产率减小。
18.(1)Fe+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH-
(2)右 左
(3)工作电压稳定,使用时间长(或放电电压稳定,放电时间长)
(4)①左侧烧杯中溶液颜色变浅,右侧烧杯中溶液变(紫)红色
②Mn2+-5e-+4H2OMn+8H+ 1.5 mol
(5)2H2O-4e-4H++O2↑ a
[解析] (1)放电时,Zn作负极,发生失电子的氧化反应,C作正极,Fe发生得电子的还原反应,正极的电极反应式为Fe+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH-。
(2)盐桥中阴离子向负极移动,盐桥起的作用是使两个半电池连成一个通路,构成闭合回路,使两溶液保持电中性,起到平衡电荷的作用,放电时盐桥中氯离子向右移动,用阳离子交换膜代替盐桥(两池并为一池),则钾离子向左移动。
(3)由图乙可知高铁电池的优点:使用时间长,工作电压稳定。
(4)①闭合K,该装置构成原电池,左侧Fe得电子生成铁离子,右侧Mn2+失电子生成高锰酸根离子,观察到的实验现象是左侧烧杯中溶液颜色变浅,右侧烧杯中溶液变(紫)红色。
②石墨b上发生氧化反应生成高锰酸根离子,电极反应式为Mn2+-5e-+4H2OMn+8H+,当有0.3 mol Mn2+被氧化时,导线中通过电子的物质的量为1.5 mol。
(5)电解池阳极电解质溶液为稀硫酸,显酸性,电解池阳极发生氧化反应,所以应为H2O放电,产生O2和H+,则电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+。溶液中分隔各个室的膜均为阳离子交换膜,阳离子向阴极移动,阳极产生的H+向右移动,在b室H2O得电子产生H2和OH-,所以b室较a室中H+浓度有所降低,因此电解后,a室中NaHSO3的浓度增加。
19.(1)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
(2)4OH--4e-2H2O+O2↑ abc
(3)①Ⅱ ②Cl2 H2-2e-+2OH-2H2O ③<
(4)CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O (5)2.24 L (6)Fe2+ 280
[解析] (1)工业电解饱和NaCl溶液生成氢氧化钠、氯气、氢气,化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。
(2)氯碱工业中采取膜技术,若阳离子交换膜损坏,会造成阳极能检测到O2,氢氧根离子向阳极迁移,在阳极失电子得到氧气,产生O2的电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑。定期检查并更换阳离子交换膜,可减少阳极产生氧气的机会,从而提高Cl2产量、降低阳极O2含量,故a选;向阳极区加入适量盐酸,可降低氢氧根离子的浓度,从而提高Cl2产量、降低阳极O2含量,故b选;使用Cl-浓度高的精制饱和食盐水为原料,可提高氯离子浓度,从而提高Cl2产量、降低阳极O2含量,故c选;停产一段时间后,继续生产,对产物没有影响,故d不选。
(3)装置Ⅰ是电解池,电解精制饱和食盐水,装置Ⅰ右端产生NaOH溶液,说明右端电极是阴极,发生反应:2H2O+2e-H2↑+2OH-,因此Y是氢气,装置Ⅰ的左端是阳极,发生反应:2Cl--2e-Cl2↑,X为Cl2;装置Ⅱ为燃料电池,通氢气的一极为负极,通氧气的一极为正极。①由分析可知,属于原电池的是装置Ⅱ。②由分析可知,X的化学式为Cl2;装置Ⅱ是燃料电池,Y是氢气,氢气在装置Ⅱ中发生氧化反应生成水,电极反应为H2-2e-+2OH-2H2O。③装置Ⅱ中通氧气的一极为正极,环境是NaOH溶液,因此正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,Na+从左侧通过阳离子交换膜迁移到右侧,产生NaOH浓溶液,图中氢氧化钠质量分数大小关系为a%(4)甲醇燃料电池是原电池反应,碱性环境下,甲醇在负极失电子发生氧化反应生成C,电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O。
(5)工作一段时间后,断开K,此时A、B两极上产生的气体体积相同,分析电极反应,B为阴极,溶液中铜离子先得电子析出铜,后氢离子得到电子生成氢气,设生成气体的物质的量为x,溶液中铜离子的物质的量为0.1 mol,阴极电极反应为
Cu2+ + 2e-Cu,
0.1 mol 0.2 mol
2H+ + 2e- H2↑,
2x x
A电极为阳极,溶液中的水失电子生成氧气和氢离子,阳极电极反应为
2H2O-4e-4H++ O2↑
4x x
由得失电子守恒得到0.2 mol+2x=4x,x=0.1 mol,乙中A极析出的气体是氧气,物质的量为0.1 mol,在标准状况下的体积为2.24 L。
(6)根据金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量的变化以及阳极反应:Cu-2e-Cu2+和阴极反应:Fe3++e-Fe2+可知,铜离子从无到有且逐渐增多,铁离子物质的量逐渐减小,亚铁离子物质的量逐渐增大,且Fe3+、Fe2+的物质的量变化量之比为1∶1,①为Fe3+,②为Fe2+,③为Cu2+,依据(5)计算得到电子转移的物质的量为0.4 mol,丙中生成Cu2+的物质的量为0.2 mol,由图像可知,Fe3+完全反应,Fe2+的物质的量为0.5 mol,为沉淀完全Fe2+、Cu2+,需要加入NaOH 1.4 mol,所以需要5.0 mol·L-1 NaOH溶液的体积为=0.28 L=280 mL。单元素养测评卷(四)
第四章 化学反应与电能
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。第Ⅰ卷45分,第Ⅱ卷55分,共100分。
第Ⅰ卷 (选择题 共45分)
一、选择题(本大题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有1个选项符合题意,不选、多选、错选均不给分)
1.下列关于甲、乙两套装置的说法正确的是 ( )
A.甲、乙装置中,锌棒均作负极,发生氧化反应
B.甲中锌棒直接与稀H2SO4接触,故甲生成气泡的速率更快
C.甲、乙装置的电解质溶液中,阳离子均向碳棒定向迁移
D.乙中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷,提高电池效率
2.[2024·北京五中高二月考] 下列有关电化学实验装置或图示的说法正确的是 ( )
A.图①模拟金属腐蚀,a上没有气泡产生,说明铁棒未被腐蚀
B.图②中钢铁桥墩与外加电源正极连接能确保钢铁桥墩不被腐蚀
C.图③可实现反应:Cu+2H2OCu(OH)2+H2↑
D.图④组装的锌铜原电池能得到持续稳定的电流
3.[2024·福建厦门一中高二开学考] 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表。该电池中两电极的总质量为60 g,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47 g。银片上发生的电极反应是 ( )
A.Zn-2e-Zn2+ B.Ag-e-Ag+
C.O2+4e-+2H2O4OH- D.2H++2e-H2↑
4.[2024·广东六校联盟高二联考] 一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图所示。下列有关该电池的说法正确的是 ( )
A.该燃料电池中A是正极,B是负极
B.电极A上H2参与的电极反应为H2+2OH--2e-2H2O
C.电池工作时,C向电极B移动
D.电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e-2C
5.[2024·北京一〇一中学高二月考] 用选项中的电极、溶液和如图所示装置可组成原电池。下列现象或结论的叙述正确的是 ( )
选项 电极a 电极b A溶液 B溶液 现象或结论
A Cu Zn CuSO4 ZnSO4 一段时间后,a增加的质量与b减少的质量相等
B Cu Zn 稀H2SO4 ZnSO4 盐桥中阳离子向b极移动
C Fe C NaCl FeCl3 外电路电子转移方向:b→→a
D C C FeCl3 KI、淀粉混合液 若开始时只增大FeCl3溶液浓度,b极附近溶液变蓝的速度加快
6.[2024·江苏淮安高二期中] “垃圾资源再利用”是解决环境污染问题的新思路。某种利用垃圾渗透液实现发电的装置如图所示,下列关于该装置的说法正确的是 ( )
A.X为正极 B.该装置将电能转化为化学能
C.Cl-向Y极移动 D.电路中流过3 mol电子时,生成标准状况下17.92 L N2
7.某同学为研究原电池原理,设计了如图所示的两种装置,溶液A、溶液B均为硫酸盐溶液,闭合开关K1、K2后,装置①和装置②中小灯泡均可以发光。
下列有关说法错误的是 ( )
A.断开开关K1前后,装置①中Zn电极质量均减小
B.溶液A为CuSO4溶液,溶液B为ZnSO4溶液
C.消耗相同质量的金属Zn,装置②产生的电能比装置①更多
D.装置②溶液A中生成ZnCl2,溶液B中生成K2SO4
8.[2024·河北廊坊高二月考] 埋在土壤中的输油钢制管道容易被腐蚀。已知对管道1和管道2进行如图所示的电化学防护设计。下列说法错误的是 ( )
A.对管道1进行防腐时,需要定期更换镁块
B.管道1的电势低于Mg块
C.区域②采用外加电流法
D.区域②通入保护电流使管道2表面腐蚀电流接近于0
9.某微生物电化学法制甲烷是将电化学法和生物还原法有机结合,装置如图所示。下列有关说法错误的是 ( )
A.该离子交换膜可为质子交换膜
B.右侧电极为阴极,发生还原反应
C.阳极附近溶液pH减小
D.每生成1 mol CH4,有4NA个质子通过离子交换膜(设NA为阿伏伽德罗常数的值)
10.镍镉电池是二次电池,其工作原理如图所示(L为小灯泡,K1、K2为开关,a、b为直流电源两极)。下列说法不正确的是 ( )
A.断开K2、合上K1,OH-从电极B移向电极A
B.电极B发生还原反应过程中,溶液中的KOH浓度没有变化
C.断开K1、合上K2,电极A为阴极,发生还原反应
D.镍镉二次电池的总反应:2Ni(OH)2+Cd(OH)22NiOOH+Cd+2H2O
11.甲、乙两同学分别用如图所示装置验证铁的电化学防腐原理。相同时间后进行如下实验:
实验①:甲同学分别向Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液,Ⅰ中产生蓝色沉淀,Ⅱ中无沉淀。
实验②:乙同学分别取Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,Ⅰ、Ⅱ中均无沉淀。
下列说法正确的是 ( )
A.Ⅰ是牺牲阳极法,负极反应式为Fe-2e-Fe2+
B.Ⅱ为外加电流法,Fe电极与外接电源的正极相连
C.由实验①中Ⅰ、Ⅱ现象的差异,推测K3[Fe(CN)6]在Ⅰ中的氧化性强于Ⅱ
D.由实验可知,两种保护法均能保护Fe,且Ⅱ保护得更好
12.[2024·福建泉州高二月考] 某设计的锂充电电池的工作原理如图所示,该可充电电池的放电反应为LixCn+Li1-xCoO2LiCoO2+Cn。设NA表示阿伏伽德罗常数的值。下列说法错误的是 ( )
A.该电池用于电动汽车可有效减少光化学烟雾污染
B.充电时,阳极反应为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+
C.充电时,Li+由B极移向A极
D.若初始两电极质量相等,当转移2NA个电子时,两电极质量差为14 g
13.[2024·辽宁实验中学高二月考] 难溶电解质的溶度积Ksp难以被直接测量,根据溶液中相关离子浓度会对电池的电动势产生影响,可通过设计原电池将Ksp测出。某研究小组设计了如图所示的电池装置,已知100.74≈5.5,该电池的电动势E=0.059 2 V×lg =0.34 V,下列说法正确的是 ( )
A.放电过程中A电极质量减轻
B.该离子交换膜一定是阳离子交换膜
C.Ksp(AgCl)约为1.82×10-10
D.减小KCl溶液浓度会增大电池的电动势
14.[2024·北京八一学校高二期中] 某同学使用石墨电极,在不同电压(x V)下电解pH=1的0.1 mol·L-1的FeCl2溶液,实验记录如下表(a、b代表电压数值):
序号 电压/V 阳极现象 检验阳极产物
Ⅰ x>a 电极附近出现黄色,有气泡产生 有Fe3+、有Cl2
Ⅱ a>x≥b 电极附近出现黄色,无气泡产生 有Fe3+、无Cl2
Ⅲ b>x≥0 无明显变化 无Fe3+、无Cl2
下列说法中不正确的是 ( )
A.Ⅰ中阳极附近的溶液可使淀粉-KI试纸变蓝
B.由Ⅱ中阳极现象不能说明该电压下Cl-在阳极是否放电
C.Ⅱ中出现黄色可能是因为Fe2+有还原性,在阳极放电产生Fe3+
D.增加pH=1的0.1 mol·L-1的NaCl溶液做对照实验进一步验证Cl-在阳极是否放电
15.为节约资源,许多重要的化工产品可以进行联合生产。如氯碱工业、金属钛的冶炼工业、甲醇的合成工业可以进行联合生产。联合生产时的物质转化如图所示。
部分反应的热化学方程式如下:
TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-70.0 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221.0 kJ·mol-1
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.7 kJ·mol-1
下列关于该联合生产的有关说法正确的是 ( )
A.电解饱和食盐水时,阳极附近溶液pH升高
B.通过电解MgCl2溶液可以实现镁的再生
C.还原反应时,每生成48 g Ti,反应共转移2 mol电子
D.反应TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)+O2(g)在任何条件下均不能自发进行
第Ⅱ卷 (非选择题 共55分)
二、非选择题(本大题共4小题,共55分)
16.(10分)[2024·山东新泰一中高二月考] 回答下列问题:
(1)工业上,在强碱性条件下用电解法除去废水中的CN-,装置如图所示。
依次发生的反应如下:
ⅰ.CN--2e-+2OH-CNO-+H2O
ⅱ.2Cl--2e-Cl2↑
ⅲ.3Cl2+2CNO-+8OH-N2+6Cl-+2C+4H2O
①(4分)石墨电极上发生 (填“氧化”或“还原”)反应;阴极的电极反应式为 。
②(2分)除去1 mol CN-,外电路中至少需要转移 mol电子。
(2)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(N)已成为环境修复研究的热点之一,Fe还原水体中的N的反应原理如图所示。
①(2分)作负极的物质是 (填名称)。
②(2分)正极的电极反应式是 。
17.(17分)铅酸蓄电池(如图)是一种电压稳定,使用方便、安全、可靠,又可以循环使用的化学电源,广泛应用于国防、交通、生产和生活中。
(1)(3分)铅酸蓄电池在放电时发生的总反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,负极电极反应式为 。工作一段时间后,铅酸蓄电池里电解质溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)如图是利用微生物将废水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质而制作的化学电源,可给二次电池充电。
①(4分)用该微生物电池对铅酸蓄电池充电时,铅酸蓄电池的A极应该连接图中的
(填“M”或“N”)极,此时A处的电极反应式为 。
②(2分)充电过程中如果B极质量减少48 g,理论上可处理乙二胺的物质的量为
mol。
(3)合理利用废旧铅酸蓄电池中的铅膏可缓解铅资源短缺,同时减少污染。一种从废旧电池的铅膏中回收铅的生产流程如图所示(部分产物已略去)。
已知:PbSiF6和H2SiF6均为能溶于水的强电解质。
①(2分)为提高过程a的反应速率,你认为可采取的措施是 。
②(2分)过程c发生反应的离子方程式为 。
③(4分)过程d使用纯铅和粗铅作电极,H2SiF6和PbSiF6混合溶液作电解质溶液,可进行粗铅精炼,则阳极的电极材料是 。电解精炼时需要调控好电解质溶液中H2SiF6的起始浓度,其他条件相同时,随起始时c(H2SiF6)的增大,铅产率先增大后减小,减小的原因可能是 。
18.(14分)Ⅰ.高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂,而且高铁电池的研制也在进行中。如图甲是高铁电池的模拟实验装置。
(1)(2分)该电池放电时正极的电极反应式为 。
(2)(2分)盐桥中盛有饱和KCl溶液,此盐桥中氯离子向 (填“左”或“右”,下同)移动;若用阳离子交换膜代替盐桥(并为一池),则钾离子向 移动。
(3)(1分)图乙为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有 。
Ⅱ.查阅资料知,Fe显紫色,在酸性溶液中氧化性极强而不稳定,易被还原为Fe3+;K2FeO4能将Mn2+氧化成Mn。实验小组设计如下实验进行验证:
(4)①(2分)闭合K,预期观察到的实验现象是 。
②(3分)石墨b的电极反应式为 。当有0.3 mol Mn2+被氧化时,
导线中通过电子的物质的量为 。
Ⅲ.制备Na2S2O5可采用三室膜电解技术,装置如图所示。
(5)(4分)其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3,阳极的电极反应式为 。
电解后, 室中NaHSO3的浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。
19.(14分)Ⅰ.氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业,回答下列问题:
(1)(1分)工业电解饱和NaCl溶液的化学方程式为 。
(2)(3分)氯碱工业中采取膜技术,若阳离子交换膜损坏,会造成阳极能检测到O2,产生O2的电极反应式为 。下列生产措施有利于提高Cl2产量、降低阳极O2含量的是 。
a.定期检查并更换阳离子交换膜
b.向阳极区加入适量盐酸
c.使用Cl-浓度高的精制饱和食盐水为原料
d.停产一段时间后,继续生产
(3)氯碱工业是高耗能产业,按如图所示装置将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上,且相关化工产品的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。
①(1分)图中装置Ⅰ和装置Ⅱ中属于原电池的是装置 (填装置编号)。
②(2分)X的化学式为 ;Y在装置Ⅱ中发生的电极反应为 。
③(1分)图中氢氧化钠质量分数大小关系为a% b%(填“>”“=”或“<”)。
Ⅱ.甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。甲醇燃料电池工作的示意图如图所示,其中A、B、D均为石墨电极,C为铜电极。工作一段时间后,断开K,此时A、B两极上产生的气体体积相同。
(4)(2分)甲中负极的电极反应式为 。
(5)(2分)乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为 。
(6)(2分)丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图所示,则图中②线表示的是 物质的量的变化;反应结束后,要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀,需要 mL 5.0 mol·L-1 NaOH溶液。
