资源简介 章末质量检测（四） 化学反应与电能（分值：100分）一、选择题（本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题意）1.化学知识无处不在，下列说法中正确的是（ ）A.垃圾分类时，废旧电池是可回收垃圾B.铜在酸雨中发生吸氧腐蚀C.问天实验舱的太阳翼是一种将太阳能转化为电能的原电池装置D.工业上用电解熔融的AlCl3的方法冶炼Al2.在生产、生活中，金属腐蚀会带来严重的经济损失。下列说法正确的是（ ）A.铜腐蚀后生成的铜绿为Cu（OH）2B.白铁（镀锌铁）镀层破损后，铁皮的腐蚀仍很慢C.钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应式为Fe－3e－Fe3＋D.海水中的钢闸门接直流电源正极，惰性辅助电极作阴极并放入海水中，可保护钢闸门不生锈3.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：溶液中Zn2＋向Cu电极方向移动，电子由锌经导线流向铜电极B.乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－C.丙：锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄D.丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降4.用滴有酚酞的氯化钠溶液润湿的滤纸分别做甲、乙两个实验，如图所示，下列判断正确的是（ ）A.b极附近有气泡冒出B.d极附近先出现红色C.a、c极上都发生氧化反应D.甲中铁棒比乙中铁棒更易腐蚀5.下列叙述正确的是（ ）A.如图1所示，若铜中含有杂质银，可形成原电池，且铜作正极B.如图2所示，当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成C.基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池如图2所示，铜电极发生反应：2Cu－2e－＋2OH－Cu2O＋H2OD.如图3所示的装置中，则X极是负极，Y极可以是铜6.一种采用H2O（g）和N2（g）为原料制备NH3（g）的装置如图所示。下列有关说法正确的是（ ）A.在b电极上，N2被还原B.金属Ag可作为a电极的材料C.改变工作电源电压，反应速率不变D.电解过程中，固体氧化物电解质中O2－不断减少7.海水中有丰富的锂资源，我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术。提取原理如图所示，下列说法错误的是（ ）A.该装置将太阳能间接转变为化学能B.b极发生的电极反应为2Cl－－2e－Cl2↑C.电解过程中可监测到b极附近溶液pH减小D.固体陶瓷膜允许Li＋、H2O等较小微粒通过8.科学家报道了一种新型可充电Na/Fe二次电池，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是（ ）A.充电时，X极为阴极，发生氧化反应B.充电时，Y极的电极反应式为CaFeO2.5＋0.5Na2O－e－CaFeO3＋Na＋C.充电时，可用乙醇代替有机电解质溶液D.电极材料中，单位质量金属放出的电能：Na＞Li9.某学习小组设计如图所示实验装置，利用CO-O2熔融碳酸盐燃料电池电解饱和食盐水制备氯气和氢氧化钠，C、D均为惰性电极。下列说法错误的是（ ）A.每产生1 mol Cl2，燃料电池正极就消耗11.2 L O2（标准状况下）B.熔融碳酸盐燃料电池开始工作时，正极必须补充一定量的CO2C.电解饱和食盐水时，隔膜为阴离子交换膜D.燃料电池负极的电极反应式为CO－2e－＋C2CO210.可以用阴离子交换膜控制电解液中OH－的浓度来制备纳米Cu2O，总反应为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑，装置如图所示。下列说法正确的是（ ）A.电解时Cl－通过交换膜向Ti电极移动B.阳极发生的电极反应为2Cu－2e－＋2OH－Cu2O＋H2OC.阴极上OH－放电，有O2生成D.Ti电极附近溶液的pH减小11.下列叙述错误的是（ ）A.K与N连接时X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大B.K与M连接时X为硫酸，一段时间后溶液的pH减小C.K与N连接时X为氯化钠，石墨电极上的反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－D.K与M连接时X为氯化钠，石墨电极上的反应为2Cl－－2e－Cl2↑12.工业上用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的SO2，并通过电解方法实现吸收液的循环再生。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法正确的是（ ）A.X应为直流电源的正极B.电解过程中阴极区氢氧根离子浓度降低C.图中的b％＞a％D.S在电极上发生的反应为S＋2OH－－2e－S＋H2O13.我国科学院大连化物所的研究团队创新性提出锌碘单液流电池的定义，实现锌碘单液流中电解液的利用率近100％，其原理如图所示。下列说法不正确的是（ ）A.放电时A电极反应为Zn－2e－Zn2＋B.放电时电解质储罐中离子总浓度增大C.M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜D.充电时A极增重65 g，C区增加离子数为4NA14.相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液（a、b电极均为石墨电极），可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法不正确的是（ ）A.a电极的电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－B.c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜C.电池放电过程中，Cu（1）电极上的电极反应为Cu2＋＋2e－CuD.电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得320 g NaOH15.Hg-Hg2SO4标准电极常用于测定其他电极的电势，测知Hg-Hg2SO4电极的电势高于Cu电极的电势。以下说法正确的是（ ）A.K2SO4溶液可用CCl4代替B.Hg-Hg2SO4电极反应式为Hg2SO4－2e－2Hg＋SC.微孔瓷片起到阻隔离子通过的作用D.若把Cu-CuSO4体系换作Zn-ZnSO4体系，电压表的示数变大二、非选择题（本题共5小题，共55分）16.（12分）电解的应用比较广泛，回答下列问题：（1）由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是 （填字母，下同）。A.Fe2O3 B.NaClC.Cu2S D.Al2O3（2）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是 。a.电能全部转化为化学能b.粗铜接电源正极，发生氧化反应c.溶液中Cu2＋向阳极移动d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属e.若阳极质量减少64 g，则转移电子数为2NA个f.S的物质的量浓度不变（不考虑溶液体积变化）（3）如图1为电解精炼银的示意图， （填“a”或“b”）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为 。（4）以铝材为阳极、在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为 。（5）利用如图2装置，可以模拟铁的电化学防护。a.若X为碳电极，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于 （填“A”“B”或“C”）处。b.若X为锌电极，开关K置于A处，该电化学防护法称为 。c.如图3是海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。图中①、②、③三个区域，生成铁锈最多的是 。17.（10分）某研究性学习小组为证明2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2为可逆反应（即反应存在一定的限度），设计如下两种实验方案。实验用品：0.1 mol·L－1 KI溶液，0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，苯，CCl4，KSCN溶液，1 mol·L－1 FeCl2溶液，试管，胶头滴管，导线，石墨棒，灵敏电流计等，按要求回答下列问题。（1）方案甲：欲要得到现象——下层溶液呈紫红色，上层清液中滴加KSCN溶液后溶液呈红色，从而证明该反应为可逆反应。组织下列实验，请找出其中的两处错误并改正： 、 。取2 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，滴加3 mL 0.1 mol·L－1的FeCl3溶液，再继续加入2 mL苯，充分振荡，静置、分层，再取上层清液，滴加KSCN溶液。（2）方案乙：①利用Fe3＋和I－发生的氧化还原反应设计原电池装置，装置示意图部分已画出，则烧杯乙中溶液为 （填化学式）溶液。②设计好装置后，接通灵敏电流计，指针偏转（注：灵敏电流计指针总是偏向电源正极），随着时间进行电流计读数逐渐变小，最后读数变为零，当指针读数变为零后，在烧杯乙中加入1 mol·L－1 FeCl2溶液，若观察到灵敏电流计的指针向 （填“左”“右”或“不移动”）方向偏转，即可判断该反应为可逆反应，此时装置中左池石墨电极上的电极反应式为 。18.（11分）我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。（1）在稀硫酸中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图甲所示。①阳极的电极反应式为 。②铜电极上产生CH4的电极反应式为 ；若铜电极上只生成5.6 g CO，则铜极区溶液质量变化了 g。③若铜极上只生成0.3 mol CH3CHO和0.4 mol HCOOH，则电路中转移 mol电子。（2）我国科学家报道了机理如图乙所示的电化学过程。①Ni电极为 ，其电极反应式为 。②理论上，每有1 mol CO2与O2－结合，电路中转移电子数为 。19.（10分）电化学普遍应用于生活和生产中，前途广泛，是科研的重点方向。（1）铅酸蓄电池为常见的二次电池，其原理为Pb＋PbO2＋H2SO42PbSO4＋2H2O。放电时，外电路每流过1 mol e－，负极质量的改变为 g。充电时，原负极应接外接电源的 极。（2）工业上采用Fe、C为电极电解碱性K2MnO4溶液制备KMnO4。电解时，应以 （填“Fe”或“C”）作阴极，电解时阳极反应式为 ，电解过程中阴极附近溶液pH将会 （填“增大”“减小”或“不变”）。（3）用原电池原理可以除去酸性废水中的三氯乙烯和As，其原理如图所示（导电壳内部为纳米铁）。正极电极反应式为 。20.（12分）在实验室模拟工业上以黄铜矿精矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如图所示：Ⅰ.将黄铜矿精矿（主要成分为CuFeS2，含有少量CaO、MgO、Al2O3）粉碎。Ⅱ.采用如图装置进行电化学浸出实验。将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，匀速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。Ⅲ.一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂（RH）发生反应：2RH（有机相）＋Cu2＋（水相）R2Cu（有机相）＋2H＋（水相）分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu2＋得以再生。Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。（1）精选黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：CuFeS2＋4H＋Cu2＋＋Fe2＋＋2H2S2Fe3＋＋H2S2Fe2＋＋S↓＋2H＋①阳极区硫酸铁的主要作用是 。②电解过程中，阳极区Fe3＋的浓度基本保持不变，原因是 （填离子方程式）。（2）若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是 ；加入有机萃取剂的目的是 。（3）步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu2＋得以再生的原理是 。（4）步骤Ⅳ，若电解200 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是 。（忽略电解前后溶液体积的变化）章末质量检测（四） 化学反应与电能1.B 废旧电池含重金属元素，属于有害垃圾，A错误；铜和酸不反应，故发生吸氧腐蚀，B正确；太阳翼是一种将太阳能转化为电能的装置，但不是原电池装置，C错误；工业上用电解熔融的Al2O3的方法冶炼Al，D错误。2.B 铜绿为碱式碳酸铜，其化学组成一般可表示为Cu2（OH）2CO3，A错误；钢铁发生吸氧腐蚀时，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，C错误；海水中的钢闸门接直流电源负极，惰性辅助电极作阳极并放入海水中，可保护钢闸门不生锈，D错误。3.C 锌筒作负极，发生失电子的氧化反应，不是还原反应，C错误。4.D 甲构成原电池，铁（a）为负极，碳（b）为正极，b极上电极反应式为2H2O＋O2＋4e－4OH－，无气泡冒出，A错误；乙为电解池，铁（c）为阴极，碳（d）为阳极，c极上电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，阴极附近溶液呈碱性，故c极附近先出现红色，B错误；a是原电池的负极，发生氧化反应，c极是电解池的阴极，发生还原反应，C错误；甲中铁是原电池的负极，被腐蚀，而乙中铁是电解池的阴极，被保护，所以甲中铁棒比乙中铁棒更易腐蚀，D正确。5.C 若铜中含有杂质银，铜和银在溶液中构成原电池，铜作原电池的负极，银作正极，A错误；由图2可知，该装置为电解池，铜电极为阳极，电极反应式为2Cu－2e－＋2OH－Cu2O＋H2O，当有0.1 mol电子转移时，生成0.1 mol×＝0.05 mol Cu2O，B错误，C正确；由图3可知，该装置为原电池，由电子的移动方向可知，X极为负极，Y极为正极，由于铜能与硫酸铁溶液反应，则Y极不可以是铜，D错误。6.A 由装置可知，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2＋3H2O＋6e－2NH3＋3O2－，a为阳极，电极反应式为2O2－－4e－O2↑，据此分析解答。由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；a为阳极，若金属Ag作a电极的材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；电压升高，电流增大，反应速率加快，C错误；电解过程中，阴极电极反应式为N2＋3H2O＋6e－2NH3＋3O2－，阳极电极反应式为2O2－－4e－O2↑，因此固体氧化物电解质中O2－不会减少，D错误。7.D Li能与水发生反应，所以Li应在电极a生成，可知电极a为阴极，电极b为阳极，该装置能量转化形式为太阳能→电能→化学能，则该装置将太阳能间接转变为化学能，A正确；电解过程中，b极为阳极，发生的电极反应为2Cl－－2e－Cl2↑，Cl2溶于水后有一部分与水反应生成HCl和HClO，所以b极附近溶液pH减小，B、C正确；海水中的Li＋通过固体陶瓷膜移向电极a，得电子生成Li，若H2O也移向电极a附近，则生成的Li与H2O发生反应，所以固体陶瓷膜允许Li＋通过，但不允许H2O等较小微粒通过，D错误。8.B 放电时，X极上Na失去电子，发生氧化反应，为负极，则充电时，X极为阴极，发生还原反应，A错误；充电时，Y极作阳极，电极反应式为CaFeO2.5＋0.5Na2O－e－CaFeO3＋Na＋，B正确；乙醇是非电解质，不能导电，不能作电解质溶液，C错误；若Na和Li都失去1 mol 电子，则电极材料中消耗Na的质量为23 g，消耗Li的质量为7 g，所以单位质量金属放出的电能：Li＞Na，D错误。9.C CO-O2熔融碳酸盐燃料电池中，O2在正极得到电子，电极反应为O2＋4e－＋2CO22C，需消耗CO2，因此开始工作时，需要补充一定量的CO2，B正确；CO在负极失电子，电极反应式为CO－2e－＋C2CO2，D正确；电解池中，阳极电极反应为2Cl－－2e－Cl2↑，阴极电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，结合电解质溶液，可知左侧为阴极，Na＋向左侧移动，形成NaOH，则隔膜为阳离子交换膜，C错误；每产生1 mol Cl2，转移的电子数为2 mol，根据得失电子守恒，燃料电池正极就消耗0.5 mol O2，标准状况下的体积为11.2 L，A正确。10.B 根据装置图可知，Cu电极为阳极，Ti电极为阴极，电解时阴离子向阳极移动，OH－通过阴离子交换膜向Cu电极移动，A项错误；Cu电极为阳极，阳极的电极反应为2Cu－2e－＋2OH－Cu2O＋H2O，B项正确；Ti电极为阴极，阴极的电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，阴极上有H2生成，且附近有OH－生成，pH增大，C、D项错误。11.C K与N连接时X为硫酸，形成Fe-石墨-H2SO4原电池，正极H＋得到电子变为氢气，因此一段时间后溶液的pH增大，A正确；K与M连接时X为硫酸，石墨为阳极，铁为阴极，实质是电解水，硫酸浓度变大，一段时间后溶液的pH减小，B正确；K与N连接时X为氯化钠，发生铁的吸氧腐蚀，因此石墨电极上的反应为O2＋2H2O＋4e－4OH－，C错误；K与M连接时X为氯化钠，石墨为阳极，电极反应为2Cl－－2e－Cl2↑，D正确。12.C 根据阴、阳离子的移动方向得知，阳离子向Pt（Ⅰ）电极移动，阴离子向Pt（Ⅱ）电极移动，因此Pt（Ⅰ）为阴极，Pt（Ⅱ）为阳极，所以X为直流电源负极，Y为直流电源正极，A错误；Pt（Ⅰ）为阴极，阴极上氢离子得电子放出氢气，故Pt（Ⅰ）附近溶液的c（OH－）增大，B错误；从阳极室出来的硫酸中不仅有加入的硫酸还有S被氧化生成的硫酸，所以b％＞a％，C正确；阳极上S在酸性条件下失电子发生氧化反应，电极反应式为S＋H2O－2e－S＋2H＋，D错误。13.C 放电时，B电极为正极，I2得到电子生成I－，电极反应为I2＋2e－2I－，A电极是负极，电极反应为Zn－2e－Zn2＋，A正确；放电时，左侧即负极，电极反应为Zn－2e－Zn2＋，右侧是正极，电极反应为I2＋2e－2I－，所以储罐中的离子总浓度增大，B正确；离子交换膜是防止正、负极I2、Zn接触发生自放电，负极区生成Zn2＋，正电荷增加，正极区生成I－，负电荷增加，则Cl－通过M膜进入负极，K＋通过N膜进入正极，所以M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，C错误；充电时，A极电极反应为Zn2＋＋2e－Zn，A极增重65 g转移2 mol电子，所以C区增加2 mol K＋、2 mol Cl－，离子总数为4NA，D正确。14.D 浓差电池放电过程中，Cu（1）电极区Cu2＋浓度大，作正极，电极反应为Cu2＋＋2e－Cu，Cu（2）电极区Cu2＋浓度小，作负极，则a电极为电解池的阴极，电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，A、C正确；电解过程中，硫酸钠溶液中的Na＋通过阳离子交换膜c进入阴极区，S通过阴离子交换膜d进入阳极区，B正确；电池从开始工作到停止放电，正极区硫酸铜溶液的浓度由2.5 mol·L－1降低到1.5 mol·L－1，负极区硫酸铜溶液的浓度同时由0.5 mol·L－1升高到1.5 mol·L－1，正极反应还原Cu2＋的物质的量为2 L×（2.5－1.5）mol·L－1＝2 mol，电路中转移4 mol电子，电解池的阴极生成4 mol OH－，即阴极区可得4 mol氢氧化钠，其质量为160 g，D项错误。15.D K2SO4溶液能导电，而CCl4是非电解质，则不能用CCl4代替K2SO4溶液，A错误；Hg-Hg2SO4电极的电势高于Cu电极的电势，则Hg-Hg2SO4电极为正极，电极反应式为Hg2SO4＋2e－2Hg＋S，B错误；原电池工作时，电解质溶液中阴、阳离子会定向移动，则微孔瓷片能使离子通过，否则不能形成闭合电路，C错误；Cu为原电池的负极，若换成更加活泼的Zn-ZnSO4体系，Zn比Cu活泼，更容易失去电子，Zn与Hg的活性差异更大，则电压表的示数变大，D正确。16.（1）BD （2）bdf（3）a N＋2H＋＋e－NO2↑＋H2O（4）2Al＋3H2O－6e－Al2O3＋6H＋（5）a.C b.牺牲阳极法 c.②解析：（1）冶炼活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al，一般用电解熔融氯化物的方法，由于AlCl3是共价化合物，熔融时不导电，所以Al是电解熔融Al2O3制得的；铁和铜用热还原法。（2）电解池中，电能不会全部转化为化学能，还会伴随热能等形式的能的产生，a错误；溶液中Cu2＋向阴极移动，在阴极上发生还原反应，c错误；阳极活泼金属Al、Zn先失电子，若阴极质量增加64 g，则转移电子数为2NA个，e错误。（3）电解精炼时，粗银作阳极，所以粗银是a极；b电极是阴极，生成的红棕色气体是NO2，电极反应：N＋e－＋2H＋NO2↑＋H2O。（4）铝为阳极，表面形成氧化膜，电极反应式为2Al＋3H2O－6e－Al2O3＋6H＋。（5）a.若X为碳电极，由于Fe比C活泼，为减缓铁的腐蚀，所以Fe、C和电解质溶液构成电解池时，只有Fe作阴极才能被保护，即K应置于C处。b.若X为锌电极，开关K置于A处，该装置形成原电池，Zn作负极、Fe作正极，该保护方法为牺牲阳极法。c.钢铁接触空气、水时发生腐蚀生成Fe2＋，与空气接触部分最终生成铁锈，②符合题意。17.（1）取3 mL 0.1 mol·L－1的FeCl3溶液过多，应少于2 mL 苯改为CCl4（2）①FeCl3 ②左 I2＋2e－2I－解析：（1）根据反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2可知，3 mL 0.1 mol·L－1的FeCl3溶液过量，遇KSCN溶液变红色，则第一点错误为取3 mL 0.1 mol·L－1的FeCl3溶液，应改为少于2 mL；苯的密度小于水，在上层，CCl4的密度大于水，在下层，题干中上层清液为反应后溶液，则第二点应将苯改为CCl4。（2）①根据电子流向，烧杯乙中电极为正极，发生得电子的还原反应：2Fe3＋＋2e－2Fe2＋，则烧杯乙中溶液为FeCl3溶液。②若溶液中存在平衡，当指针读数变为零后，反应即达到平衡，在烧杯乙中加入1 mol·L－1 FeCl2溶液后，指针应该偏左，同时左池石墨电极上的电极反应式为I2＋2e－2I－。18.（1）①2H2O－4e－4H＋＋O2↑ ②CO2＋8e－＋8H＋CH4＋2H2O 3.6 ③3.8（2）①阴极 C＋4e－C＋3O2－ ②4NA解析：（1）①阳极为铂电极，电极反应式为2H2O－4e－4H＋＋O2↑。②铜电极为阴极，实现的是二氧化碳变甲烷或一氧化碳、甲酸、乙醛等，其中生成甲烷的电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋CH4＋2H2O；若铜电极上只生成5.6 g CO，电极反应为CO2＋2e－＋2H＋CO＋H2O；当有1 mol一氧化碳生成，则铜极区溶液的质量变化为44＋2－28＝18（g），则当生成5.6 g一氧化碳，即0.2 mol一氧化碳时，铜极区溶液质量变化了3.6 g。③若铜极上每生成1 mol CH3CHO，转移10 mol电子，每生成1 mol HCOOH，转移2 mol电子，只生成0.3 mol CH3CHO和0.4 mol HCOOH，则电路中转移0.3 mol×10＋0.4 mol×2＝3.8 mol电子。（2）①Ni电极碳酸根离子生成碳和O2－，为阴极，其电极反应式为C＋4e－C＋3O2－。②理论上，每有1 mol CO2与O2－结合生成1 mol碳酸根离子，则意味着电路中有4 mol电子转移，故电路中转移电子数为4NA。19.（1）48 负（2）Fe Mn－e－Mn 增大（3）C2HCl3＋8e－＋5H＋C2H6＋3Cl－解析：（1）铅酸蓄电池放电时，Pb作负极，电极反应式为Pb－2e－＋SPbSO4，则外电路每流过1 mol e－，负极增重的是0.5 mol S的质量，即0.5 mol×96 g·mol－1＝48 g；充电时为电解池，原负极作阴极，应接外接电源的负极。（2）电解时，K2MnO4→KMnO4，Mn元素化合价升高，K2MnO4在阳极被氧化，则惰性电极C作阳极，Fe作阴极；电解时，阳极的电极反应式为Mn－e－Mn，阴极电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，因此阴极附近溶液pH将会增大。（3）根据题图可知，纳米铁为负极，Fe3O4为正极，正极上C2HCl3得电子生成C2H6，则正极电极反应式为C2HCl3＋8e－＋5H＋C2H6＋3Cl－。20.（1）①吸收硫化氢气体，防止环境污染②Fe2＋－e－Fe3＋（2）分液漏斗 富集Cu2＋，并使Cu2＋与其他金属阳离子分离（3）增大H＋浓度，使平衡2RH（有机相）＋Cu2＋（水相）R2Cu（有机相）＋2H＋（水相）逆向移动，Cu2＋进入水相得以再生（4）c（H＋）＞c（S）＞c（Cu2＋）＞c（OH－）解析：（1）①由发生的反应可知，Fe3＋氧化吸收硫化氢气体，防止环境污染。②Fe3＋被还原为Fe2＋，Fe2＋在阳极放电：Fe2＋－e－Fe3＋，又生成Fe3＋，电解过程中，阳极区Fe3＋的浓度基本保持不变。（2）有机相和水相不互溶，分离有机相和水相通常利用分液的方法，使用的主要仪器为分液漏斗；加入有机萃取剂的目的是富集Cu2＋，并使Cu2＋与其他金属阳离子分离。（3）向有机相中加入一定浓度的硫酸，增大H＋浓度，使平衡2RH（有机相）＋Cu2＋（水相）R2Cu（有机相）＋2H＋（水相）逆向移动，Cu2＋进入水相得以再生。（4）电解CuSO4溶液的离子方程式为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑，200 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液中，n（CuSO4）＝0.2 L×0.5 mol·L－1＝0.1 mol；生成铜3.2 g，其物质的量为＝0.05 mol，故电解过程中，消耗Cu2＋0.05 mol，生成0.1 mol H＋，由于溶液中Cu2＋的水解和H2O的电离，故n（H＋）＞0.1 mol，n（Cu2＋）＜0.05 mol，n（S）＝0.1 mol，溶液中OH－浓度很小，故c（H＋）＞c（S）＞c（Cu2＋）＞c（OH－）。8 / 8(共63张PPT)章末质量检测（四） 化学反应与电能（分值：100分）一、选择题（本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题意）1. 化学知识无处不在，下列说法中正确的是（ ）A. 垃圾分类时，废旧电池是可回收垃圾B. 铜在酸雨中发生吸氧腐蚀C. 问天实验舱的太阳翼是一种将太阳能转化为电能的原电池装置D. 工业上用电解熔融的AlCl3的方法冶炼Al1234567891011121314151617181920解析： 废旧电池含重金属元素，属于有害垃圾，A错误；铜和酸不反应，故发生吸氧腐蚀，B正确；太阳翼是一种将太阳能转化为电能的装置，但不是原电池装置，C错误；工业上用电解熔融的Al2O3的方法冶炼Al，D错误。12345678910111213141516171819202. 在生产、生活中，金属腐蚀会带来严重的经济损失。下列说法正确的是（ ）A. 铜腐蚀后生成的铜绿为Cu（OH）2B. 白铁（镀锌铁）镀层破损后，铁皮的腐蚀仍很慢C. 钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应式为Fe－3e－ Fe3＋D. 海水中的钢闸门接直流电源正极，惰性辅助电极作阴极并放入海水中，可保护钢闸门不生锈1234567891011121314151617181920解析： 铜绿为碱式碳酸铜，其化学组成一般可表示为Cu2（OH）2CO3，A错误；钢铁发生吸氧腐蚀时，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－ Fe2＋，C错误；海水中的钢闸门接直流电源负极，惰性辅助电极作阳极并放入海水中，可保护钢闸门不生锈，D错误。12345678910111213141516171819203. 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（ ）1234567891011121314151617181920解析： 锌筒作负极，发生失电子的氧化反应，不是还原反应，C错误。A. 甲：溶液中Zn2＋向Cu电极方向移动，电子由锌经导线流向铜电极B. 乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O 2Ag＋2OH－C. 丙：锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄D. 丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降12345678910111213141516171819204. 用滴有酚酞的氯化钠溶液润湿的滤纸分别做甲、乙两个实验，如图所示，下列判断正确的是（ ）A. b极附近有气泡冒出B. d极附近先出现红色C. a、c极上都发生氧化反应D. 甲中铁棒比乙中铁棒更易腐蚀1234567891011121314151617181920解析： 甲构成原电池，铁（a）为负极，碳（b）为正极，b极上电极反应式为2H2O＋O2＋4e－ 4OH－，无气泡冒出，A错误；乙为电解池，铁（c）为阴极，碳（d）为阳极，c极上电极反应式为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－，阴极附近溶液呈碱性，故c极附近先出现红色，B错误；a是原电池的负极，发生氧化反应，c极是电解池的阴极，发生还原反应，C错误；甲中铁是原电池的负极，被腐蚀，而乙中铁是电解池的阴极，被保护，所以甲中铁棒比乙中铁棒更易腐蚀，D正确。12345678910111213141516171819205. 下列叙述正确的是（ ）A. 如图1所示，若铜中含有杂质银，可形成原电池，且铜作正极B. 如图2所示，当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成C. 基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池如图2所示，铜电极发生反应：2Cu－2e－＋2OH－ Cu2O＋H2OD. 如图3所示的装置中，则X极是负极，Y极可以是铜1234567891011121314151617181920解析： 若铜中含有杂质银，铜和银在溶液中构成原电池，铜作原电池的负极，银作正极，A错误；由图2可知，该装置为电解池，铜电极为阳极，电极反应式为2Cu－2e－＋2OH－ Cu2O＋H2O，当有0.1 mol电子转移时，生成0.1 mol× ＝0.05 mol Cu2O，B错误，C正确；由图3可知，该装置为原电池，由电子的移动方向可知，X极为负极，Y极为正极，由于铜能与硫酸铁溶液反应，则Y极不可以是铜，D错误。12345678910111213141516171819206. 一种采用H2O（g）和N2（g）为原料制备NH3（g）的装置如图所示。下列有关说法正确的是（ ）A. 在b电极上，N2被还原B. 金属Ag可作为a电极的材料C. 改变工作电源电压，反应速率不变D. 电解过程中，固体氧化物电解质中O2－不断减少1234567891011121314151617181920解析： 由装置可知，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2＋3H2O＋6e－ 2NH3＋3O2－，a为阳极，电极反应式为2O2－－4e－O2↑，据此分析解答。由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；a为阳极，若金属Ag作a电极的材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；电压升高，电流增大，反应速率加快，C错误；电解过程中，阴极电极反应式为N2＋3H2O＋6e－ 2NH3＋3O2－，阳极电极反应式为2O2－－4e－ O2↑，因此固体氧化物电解质中O2－不会减少，D错误。12345678910111213141516171819207. 海水中有丰富的锂资源，我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术。提取原理如图所示，下列说法错误的是（ ）A. 该装置将太阳能间接转变为化学能B. b极发生的电极反应为2Cl－－2e－ Cl2↑C. 电解过程中可监测到b极附近溶液pH减小D. 固体陶瓷膜允许Li＋、H2O等较小微粒通过1234567891011121314151617181920解析： Li能与水发生反应，所以Li应在电极a生成，可知电极a为阴极，电极b为阳极，该装置能量转化形式为太阳能→电能→化学能，则该装置将太阳能间接转变为化学能，A正确；电解过程中，b极为阳极，发生的电极反应为2Cl－－2e－ Cl2↑，Cl2溶于水后有一部分与水反应生成HCl和HClO，所以b极附近溶液pH减小，B、C正确；海水中的Li＋通过固体陶瓷膜移向电极a，得电子生成Li，若H2O也移向电极a附近，则生成的Li与H2O发生反应，所以固体陶瓷膜允许Li＋通过，但不允许H2O等较小微粒通过，D错误。12345678910111213141516171819208. 科学家报道了一种新型可充电Na/Fe二次电池，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是（ ）A. 充电时，X极为阴极，发生氧化反应B. 充电时，Y极的电极反应式为CaFeO2.5＋0.5Na2O－e－ CaFeO3＋Na＋C. 充电时，可用乙醇代替有机电解质溶液D. 电极材料中，单位质量金属放出的电能：Na＞Li1234567891011121314151617181920解析： 放电时，X极上Na失去电子，发生氧化反应，为负极，则充电时，X极为阴极，发生还原反应，A错误；充电时，Y极作阳极，电极反应式为CaFeO2.5＋0.5Na2O－e－CaFeO3＋Na＋，B正确；乙醇是非电解质，不能导电，不能作电解质溶液，C错误；若Na和Li都失去1 mol 电子，则电极材料中消耗Na的质量为23 g，消耗Li的质量为7 g，所以单位质量金属放出的电能：Li＞Na，D错误。12345678910111213141516171819209. 某学习小组设计如图所示实验装置，利用CO-O2熔融碳酸盐燃料电池电解饱和食盐水制备氯气和氢氧化钠，C、D均为惰性电极。下列说法错误的是（ ）A. 每产生1 mol Cl2，燃料电池正极就消耗11.2 L O2（标准状况下）B. 熔融碳酸盐燃料电池开始工作时，正极必须补充一定量的CO2C. 电解饱和食盐水时，隔膜为阴离子交换膜D. 燃料电池负极的电极反应式为CO－2e－＋C 2CO21234567891011121314151617181920解析： CO-O2熔融碳酸盐燃料电池中，O2在正极得到电子，电极反应为O2＋4e－＋2CO2 2C ，需消耗CO2，因此开始工作时，需要补充一定量的CO2，B正确；CO在负极失电子，电极反应式为CO－2e－＋C 2CO2，D正确；电解池中，阳极电极反应为2Cl－－2e－ Cl2↑，阴极电极反应为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－，结合电解质溶液，可知左侧为阴极，Na＋向左侧移动，形成NaOH，则隔膜为阳离子交换膜，C错误；每产生1 mol Cl2，转移的电子数为2 mol，根据得失电子守恒，燃料电池正极就消耗0.5 molO2，标准状况下的体积为11.2 L，A正确。123456789101112131415161718192010. 可以用阴离子交换膜控制电解液中OH－的浓度来制备纳米Cu2O，总反应为2Cu＋H2O Cu2O＋H2↑，装置如图所示。下列说法正确的是（ ）A. 电解时Cl－通过交换膜向Ti电极移动B. 阳极发生的电极反应为2Cu－2e－＋2OH－Cu2O＋H2OC. 阴极上OH－放电，有O2生成D. Ti电极附近溶液的pH减小1234567891011121314151617181920解析： 根据装置图可知，Cu电极为阳极，Ti电极为阴极，电解时阴离子向阳极移动，OH－通过阴离子交换膜向Cu电极移动，A项错误；Cu电极为阳极，阳极的电极反应为2Cu－2e－＋2OH－Cu2O＋H2O，B项正确；Ti电极为阴极，阴极的电极反应为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－，阴极上有H2生成，且附近有OH－生成，pH增大，C、D项错误。123456789101112131415161718192011. 下列叙述错误的是（ ）A. K与N连接时X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大B. K与M连接时X为硫酸，一段时间后溶液的pH减小C. K与N连接时X为氯化钠，石墨电极上的反应为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－D. K与M连接时X为氯化钠，石墨电极上的反应为2Cl－－2e－ Cl2↑1234567891011121314151617181920解析： K与N连接时X为硫酸，形成Fe-石墨-H2SO4原电池，正极H＋得到电子变为氢气，因此一段时间后溶液的pH增大，A正确；K与M连接时X为硫酸，石墨为阳极，铁为阴极，实质是电解水，硫酸浓度变大，一段时间后溶液的pH减小，B正确；K与N连接时X为氯化钠，发生铁的吸氧腐蚀，因此石墨电极上的反应为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－，C错误；K与M连接时X为氯化钠，石墨为阳极，电极反应为2Cl－－2e－ Cl2↑，D正确。123456789101112131415161718192012. 工业上用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的SO2，并通过电解方法实现吸收液的循环再生。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法正确的是（ ）A. X应为直流电源的正极B. 电解过程中阴极区氢氧根离子浓度降低C. 图中的 b ％＞ a ％D. S 在电极上发生的反应为S ＋2OH－－2e－ S ＋H2O1234567891011121314151617181920解析： 根据阴、阳离子的移动方向得知，阳离子向Pt（Ⅰ）电极移动，阴离子向Pt（Ⅱ）电极移动，因此Pt（Ⅰ）为阴极，Pt（Ⅱ）为阳极，所以X为直流电源负极，Y为直流电源正极，A错误；Pt（Ⅰ）为阴极，阴极上氢离子得电子放出氢气，故Pt（Ⅰ）附近溶液的 c （OH－）增大，B错误；从阳极室出来的硫酸中不仅有加入的硫酸还有S 被氧化生成的硫酸，所以 b ％＞ a ％，C正确；阳极上S 在酸性条件下失电子发生氧化反应，电极反应式为S＋H2O－2e－ S ＋2H＋，D错误。123456789101112131415161718192013. 我国科学院大连化物所的研究团队创新性提出锌碘单液流电池的定义，实现锌碘单液流中电解液的利用率近100％，其原理如图所示。下列说法不正确的是（ ）A. 放电时A电极反应为Zn－2e－ Zn2＋B. 放电时电解质储罐中离子总浓度增大C. M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜D. 充电时A极增重65 g，C区增加离子数为4 NA1234567891011121314151617181920解析： 放电时，B电极为正极，I2得到电子生成I－，电极反应为I2＋2e－ 2I－，A电极是负极，电极反应为Zn－2e－ Zn2＋，A正确；放电时，左侧即负极，电极反应为Zn－2e－ Zn2＋，右侧是正极，电极反应为I2＋2e－ 2I－，所以储罐中的离子总浓度增大，B正确；离子交换膜是防止正、负极I2、Zn接触发生自放电，负极区生成Zn2＋，正电荷增加，正极区生成I－，负电荷增加，则Cl－通过M膜进入负极，K＋通过N膜进入正极，所以M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，C错误；充电时，A极电极反应为Zn2＋＋2e－ Zn，A极增重65 g转移2 mol电子，所以C区增加2 mol K＋、2 mol Cl－，离子总数为4 NA，D正确。123456789101112131415161718192014. 相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液（a、b电极均为石墨电极），可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法不正确的是（ ）A. a电极的电极反应为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－B. c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜C. 电池放电过程中，Cu（1）电极上的电极反应为Cu2＋＋2e－ CuD. 电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得320 g NaOH1234567891011121314151617181920解析： 浓差电池放电过程中，Cu（1）电极区Cu2＋浓度大，作正极，电极反应为Cu2＋＋2e－ Cu，Cu（2）电极区Cu2＋浓度小，作负极，则a电极为电解池的阴极，电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，A、C正确；电解过程中，硫酸钠溶液中的Na＋通过阳离子交换膜c进入阴极区，S 通过阴离子交换膜d进入阳极区，B正确；电池从开始工作到停止放电，正极区硫酸铜溶液的浓度由2.5 mol·L－1降低到1.5 mol·L－1，负极区硫酸铜溶液的浓度同时由0.5 mol·L－1升高到1.5 mol·L－1，正极反应还原Cu2＋的物质的量为2 L×（2.5－1.5） mol·L－1＝2 mol，电路中转移4 mol电子，电解池的阴极生成4 mol OH－，即阴极区可得4 mol氢氧化钠，其质量为160 g，D项错误。123456789101112131415161718192015. Hg-Hg2SO4标准电极常用于测定其他电极的电势，测知Hg-Hg2SO4电极的电势高于Cu电极的电势。以下说法正确的是（ ）A. K2SO4溶液可用CCl4代替B. Hg-Hg2SO4电极反应式为Hg2SO4－2e－2Hg＋SC. 微孔瓷片起到阻隔离子通过的作用D. 若把Cu-CuSO4体系换作Zn-ZnSO4体系，电压表的示数变大1234567891011121314151617181920解析： K2SO4溶液能导电，而CCl4是非电解质，则不能用CCl4代替K2SO4溶液，A错误；Hg-Hg2SO4电极的电势高于Cu电极的电势，则Hg-Hg2SO4电极为正极，电极反应式为Hg2SO4＋2e－2Hg＋S ，B错误；原电池工作时，电解质溶液中阴、阳离子会定向移动，则微孔瓷片能使离子通过，否则不能形成闭合电路，C错误；Cu为原电池的负极，若换成更加活泼的Zn-ZnSO4体系，Zn比Cu活泼，更容易失去电子，Zn与Hg的活性差异更大，则电压表的示数变大，D正确。1234567891011121314151617181920二、非选择题（本题共5小题，共55分）16. （12分）电解的应用比较广泛，回答下列问题：（1）由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是 （填字母，下同）。A. Fe2O3 B. NaClC. Cu2S D. Al2O3解析：冶炼活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al，一般用电解熔融氯化物的方法，由于AlCl3是共价化合物，熔融时不导电，所以Al是电解熔融Al2O3制得的；铁和铜用热还原法。BD 1234567891011121314151617181920（2）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是 。a.电能全部转化为化学能b.粗铜接电源正极，发生氧化反应c.溶液中Cu2＋向阳极移动d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属e.若阳极质量减少64 g，则转移电子数为2 NA个f.S 的物质的量浓度不变（不考虑溶液体积变化）bdf 1234567891011121314151617181920解析：电解池中，电能不会全部转化为化学能，还会伴随热能等形式的能的产生，a错误；溶液中Cu2＋向阴极移动，在阴极上发生还原反应，c错误；阳极活泼金属Al、Zn先失电子，若阴极质量增加64 g，则转移电子数为2 NA个，e错误。1234567891011121314151617181920（3）如图1为电解精炼银的示意图， （填“a”或“b”）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为 。a N ＋2H＋＋e－ NO2↑＋H2O 解析：电解精炼时，粗银作阳极，所以粗银是a极；b电极是阴极，生成的红棕色气体是NO2，电极反应：N ＋e－＋2H＋ NO2↑＋H2O。1234567891011121314151617181920（4）以铝材为阳极、在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为 。解析：铝为阳极，表面形成氧化膜，电极反应式为2Al＋3H2O－6e－ Al2O3＋6H＋。2Al＋3H2O－6e－ Al2O3＋6H＋ 1234567891011121314151617181920（5）利用如图2装置，可以模拟铁的电化学防护。a.若X为碳电极，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于 （填“A”“B”或“C”）处。C 1234567891011121314151617181920b.若X为锌电极，开关K置于A处，该电化学防护法称为 。c.如图3是海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。图中①、②、③三个区域，生成铁锈最多的是 。牺牲阳极法 ② 1234567891011121314151617181920解析：a.若X为碳电极，由于Fe比C活泼，为减缓铁的腐蚀，所以Fe、C和电解质溶液构成电解池时，只有Fe作阴极才能被保护，即K应置于C处。b.若X为锌电极，开关K置于A处，该装置形成原电池，Zn作负极、Fe作正极，该保护方法为牺牲阳极法。c.钢铁接触空气、水时发生腐蚀生成Fe2＋，与空气接触部分最终生成铁锈，②符合题意。123456789101112131415161718192017. （10分）某研究性学习小组为证明2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2为可逆反应（即反应存在一定的限度），设计如下两种实验方案。实验用品：0.1 mol·L－1 KI溶液，0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，苯，CCl4，KSCN溶液，1 mol·L－1 FeCl2溶液，试管，胶头滴管，导线，石墨棒，灵敏电流计等，按要求回答下列问题。1234567891011121314151617181920（1）方案甲：欲要得到现象——下层溶液呈紫红色，上层清液中滴加KSCN溶液后溶液呈红色，从而证明该反应为可逆反应。组织下列实验，请找出其中的两处错误并改正： 、 。取2 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，滴加3 mL 0.1 mol·L－1的FeCl3溶液，再继续加入2 mL苯，充分振荡，静置、分层，再取上层清液，滴加KSCN溶液。取3mL 0.1 mol·L－1的FeCl3溶液过多，应少于2 mL 苯改为CCl4 1234567891011121314151617181920解析：根据反应2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2可知，3 mL 0.1mol·L－1的FeCl3溶液过量，遇KSCN溶液变红色，则第一点错误为取3 mL 0.1 mol·L－1的FeCl3溶液，应改为少于2 mL；苯的密度小于水，在上层，CCl4的密度大于水，在下层，题干中上层清液为反应后溶液，则第二点应将苯改为CCl4。1234567891011121314151617181920（2）方案乙：①利用Fe3＋和I－发生的氧化还原反应设计原电池装置，装置示意图部分已画出，则烧杯乙中溶液为 （填化学式）溶液。FeCl3 1234567891011121314151617181920②设计好装置后，接通灵敏电流计，指针偏转（注：灵敏电流计指针总是偏向电源正极），随着时间进行电流计读数逐渐变小，最后读数变为零，当指针读数变为零后，在烧杯乙中加入1mol·L－1 FeCl2溶液，若观察到灵敏电流计的指针向 （填“左”“右”或“不移动”）方向偏转，即可判断该反应为可逆反应，此时装置中左池石墨电极上的电极反应式为 。左 I2＋2e－2I－ 1234567891011121314151617181920解析：①根据电子流向，烧杯乙中电极为正极，发生得电子的还原反应：2Fe3＋＋2e－ 2Fe2＋，则烧杯乙中溶液为FeCl3溶液。②若溶液中存在平衡，当指针读数变为零后，反应即达到平衡，在烧杯乙中加入1 mol·L－1 FeCl2溶液后，指针应该偏左，同时左池石墨电极上的电极反应式为I2＋2e－ 2I－。123456789101112131415161718192018. （11分）我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。（1）在稀硫酸中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图甲所示。1234567891011121314151617181920②铜电极上产生CH4的电极反应式为 ；若铜电极上只生成5.6 g CO，则铜极区溶液质量变化了 g。③若铜极上只生成0.3 mol CH3CHO和0.4 mol HCOOH，则电路中转移 mol电子。CO2＋8e－＋8H＋CH4＋2H2O 3.6 3.8 ①阳极的电极反应式为 。2H2O－4e－ 4H＋＋O2↑ 1234567891011121314151617181920解析：①阳极为铂电极，电极反应式为2H2O－4e－ 4H＋＋O2↑。②铜电极为阴极，实现的是二氧化碳变甲烷或一氧化碳、甲酸、乙醛等，其中生成甲烷的电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋ CH4＋2H2O；若铜电极上只生成5.6 g CO，电极反应为CO2＋2e－＋2H＋ CO＋H2O；当有1 mol一氧化碳生成，则铜极区溶液的质量变化为44＋2－28＝18（g），则当生成5.6 g一氧化碳，即0.2 mol一氧化碳时，铜极区溶液质量变化了3.6 g。③若铜极上每生成1 mol CH3CHO，转移10 mol电子，每生成1 molHCOOH，转移2 mol电子，只生成0.3 mol CH3CHO和0.4 mol HCOOH，则电路中转移0.3 mol×10＋0.4 mol×2＝3.8 mol电子。1234567891011121314151617181920（2）我国科学家报道了机理如图乙所示的电化学过程。①Ni电极为 ，其电极反应式为 。阴极 C ＋4e－ C＋3O2 －1234567891011121314151617181920②理论上，每有1 mol CO2与O2－结合，电路中转移电子数为 。解析：①Ni电极碳酸根离子生成碳和O2－，为阴极，其电极反应式为C ＋4e－ C＋3O2－。②理论上，每有1 mol CO2与O2－结合生成1 mol碳酸根离子，则意味着电路中有4 mol电子转移，故电路中转移电子数为4 NA。4NA 123456789101112131415161718192019. （10分）电化学普遍应用于生活和生产中，前途广泛，是科研的重点方向。（1）铅酸蓄电池为常见的二次电池，其原理为Pb＋PbO2＋H2SO4 2PbSO4＋2H2O。放电时，外电路每流过1 mol e－，负极质量的改变为 g。充电时，原负极应接外接电源的 极。48 负 1234567891011121314151617181920解析：铅酸蓄电池放电时，Pb作负极，电极反应式为Pb－2e－＋S PbSO4，则外电路每流过1 mol e－，负极增重的是0.5 mol S 的质量，即0.5 mol×96 g·mol－1＝48 g；充电时为电解池，原负极作阴极，应接外接电源的负极。1234567891011121314151617181920（2）工业上采用Fe、C为电极电解碱性K2MnO4溶液制备KMnO4。电解时，应以 （填“Fe”或“C”）作阴极，电解时阳极反应式为 ，电解过程中阴极附近溶液pH将会 （填“增大”“减小”或“不变”）。解析：电解时，K2MnO4→KMnO4，Mn元素化合价升高，K2MnO4在阳极被氧化，则惰性电极C作阳极，Fe作阴极；电解时，阳极的电极反应式为Mn －e－ Mn ，阴极电极反应式为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－，因此阴极附近溶液pH将会增大。Fe Mn －e－ Mn 增大 1234567891011121314151617181920（3）用原电池原理可以除去酸性废水中的三氯乙烯和As ，其原理如图所示（导电壳内部为纳米铁）。正极电极反应式为 。解析：根据题图可知，纳米铁为负极，Fe3O4为正极，正极上C2HCl3得电子生成C2H6，则正极电极反应式为C2HCl3＋8e－＋5H＋ C2H6＋3Cl－。C2HCl3＋8e－＋5H＋ C2H6＋3Cl－ 123456789101112131415161718192020. （12分）在实验室模拟工业上以黄铜矿精矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如图所示：Ⅰ.将黄铜矿精矿（主要成分为CuFeS2，含有少量CaO、MgO、Al2O3）粉碎。Ⅱ.采用如图装置进行电化学浸出实验。1234567891011121314151617181920Ⅲ.一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂（RH）发生反应：2RH（有机相）＋Cu2＋（水相） R2Cu（有机相）＋2H＋（水相）分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu2＋得以再生。将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，匀速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。1234567891011121314151617181920Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。（1）精选黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：CuFeS2＋4H＋ Cu2＋＋Fe2＋＋2H2S2Fe3＋＋H2S 2Fe2＋＋S↓＋2H＋①阳极区硫酸铁的主要作用是 。②电解过程中，阳极区Fe3＋的浓度基本保持不变，原因是 （填离子方程式）。吸收硫化氢气体，防止环境污染 Fe2＋－e－ Fe3＋ 1234567891011121314151617181920解析：①由发生的反应可知，Fe3＋氧化吸收硫化氢气体，防止环境污染。②Fe3＋被还原为Fe2＋，Fe2＋在阳极放电：Fe2＋－e－ Fe3＋，又生成Fe3＋，电解过程中，阳极区Fe3＋的浓度基本保持不变。1234567891011121314151617181920（2）若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是 ；加入有机萃取剂的目的是 。解析：有机相和水相不互溶，分离有机相和水相通常利用分液的方法，使用的主要仪器为分液漏斗；加入有机萃取剂的目的是富集Cu2＋，并使Cu2＋与其他金属阳离子分离。分液漏斗 富集Cu2＋，并使Cu2＋与其他金属阳离子分离 1234567891011121314151617181920（3）步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu2＋得以再生的原理是 。解析：向有机相中加入一定浓度的硫酸，增大H＋浓度，使平衡2RH（有机相）＋Cu2＋（水相） R2Cu（有机相）＋2H＋（水相）逆向移动，Cu2＋进入水相得以再生。增大H＋浓度，使平衡2RH（有机相）＋Cu2＋（水相）R2Cu（有机相）＋2H＋（水相）逆向移动，Cu2＋进入水相得以再生 1234567891011121314151617181920（4）步骤Ⅳ，若电解200 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液，生成铜3.2g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是 。（忽略电解前后溶液体积的变化）c （H＋）＞ c （S）＞ c （Cu2＋）＞ c （OH－） 1234567891011121314151617181920解析：电解CuSO4溶液的离子方程式为2Cu2＋＋2H2O 2Cu＋4H＋＋O2↑，200 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液中， n （CuSO4）＝0.2 L×0.5 mol·L－1＝0.1 mol；生成铜3.2 g，其物质的量为＝0.05 mol，故电解过程中，消耗Cu2＋0.05 mol，生成0.1 mol H＋，由于溶液中Cu2＋的水解和H2O的电离，故 n （H＋）＞0.1 mol， n （Cu2＋）＜0.05 mol， n （S ）＝0.1 mol，溶液中OH－浓度很小，故 c （H＋）＞ c （S ）＞ c （Cu2＋）＞ c（OH－）。1234567891011121314151617181920感谢欣赏THE END 展开更多...... 收起↑ 资源列表 章末质量检测（四） 化学反应与电能.docx 章末质量检测（四） 化学反应与电能.pptx
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