-新教材高中化學(xué)第四章化學(xué)反應(yīng)與電能章末檢測(cè)含解析新人教版選擇性必修

PAGEPAGE14化學(xué)反應(yīng)與電能(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共15小題，每小題3分，共45分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1．電化學(xué)原理在日常生活和科技領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。下列說法正確的是()A．甲：H＋向Zn電極方向移動(dòng)，Cu電極附近溶液pH增大B．乙：電池充電時(shí)，二氧化鉛與電源的負(fù)極連接C．丙：被保護(hù)的金屬鐵與電源的負(fù)極連接，該方法稱為外加電流法D．?。贺?fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O解析：選C甲為原電池，Zn失電子，H＋得電子，H＋向Cu電極方向移動(dòng)，在Cu電極上得電子，生成氫氣，附近溶液pH增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電池充電時(shí)，電池的負(fù)極和電源的負(fù)極相連接，即鉛與電源的負(fù)極連接，B項(xiàng)錯(cuò)誤；被保護(hù)的金屬鐵與電源相連時(shí)，必須與電源負(fù)極相連，這種方法叫外加電流法，C項(xiàng)正確；燃料電池相當(dāng)于燃料燃燒，通燃料的一極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH3OH＋H2O－e－=CO2↑＋H＋，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．科學(xué)家報(bào)道了一種新型可充電Na/Fe二次電池，其工作原理如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是()A．充電時(shí)，X極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．充電時(shí)，Y極的電極反應(yīng)式為CaFeO2.5＋0.5Na2O－e－=CaFeO3＋Na＋C．充電時(shí)，可用乙醇代替有機(jī)電解質(zhì)溶液D．電極材料中，單位質(zhì)量金屬放出的電能：Na＞Li解析：選B放電時(shí)，X極上Na失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，則充電時(shí)，X極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；充電時(shí)，Y極作陽極，電極反應(yīng)式為CaFeO2.5＋0.5Na2O－e－=CaFeO3＋Na＋，故B正確；乙醇是非電解質(zhì)，不能導(dǎo)電，不能作電解質(zhì)溶液，故C錯(cuò)誤；若Na和Li都失去1mol電子，則電極材料中消耗Na的質(zhì)量為23g、Li的質(zhì)量為7g，所以單位質(zhì)量金屬放出的電能：Li＞Na，故D錯(cuò)誤。3．下列敘述錯(cuò)誤的是()A．K與N連接時(shí)X為硫酸，一段時(shí)間后溶液的pH增大B．K與M連接時(shí)X為硫酸，一段時(shí)間后溶液的pH減小C．K與N連接時(shí)X為氯化鈉，石墨電極上的反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．K與M連接時(shí)X為氯化鈉，石墨電極上的反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑解析：選CK與N連接時(shí)X為硫酸，形成Fe—石墨—H2SO4原電池，正極氫離子得到電子變?yōu)闅錃?，氫離子濃度降低，因此一段時(shí)間后溶液的pH增大，故A正確；K與M連接時(shí)X為硫酸，石墨為陽極，水電離出的氫氧根離子失去電子變?yōu)檠鯕?，鐵為陰極，氫離子得到電子變?yōu)闅錃?，整個(gè)過程實(shí)質(zhì)是電解水，溶液體積減小，濃度變大，一段時(shí)間后溶液的pH減小，故B正確；K與N連接時(shí)X為氯化鈉，發(fā)生鐵的吸氧腐蝕，因此石墨電極上的反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故C錯(cuò)誤；K與M連接時(shí)X為氯化鈉，石墨為陽極，氯離子在石墨電極上失去電子變?yōu)槁葰猓虼耸姌O上的反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，故D正確。4．Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－=Mg2＋B．正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－=AgC．電池放電時(shí)Cl－由正極向負(fù)極遷移D．負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑解析：選BMg-AgCl電池的電極反應(yīng)：負(fù)極Mg－2e－=Mg2＋，正極2AgCl＋2e－=2Ag＋2Cl－，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤。在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，C項(xiàng)正確。Mg是活潑金屬，能和H2O發(fā)生反應(yīng)生成Mg(OH)2和H2，D項(xiàng)正確。5．近來科學(xué)家研制了一種新型的乙醇電池(DEFC)，它用磺酸類質(zhì)子作溶劑，在200℃左右時(shí)供電，乙醇電池比甲醇電池效率高出32倍且更加安全。電池總反應(yīng)式為C2H5OH＋3O2=2CO2＋3H2O，下列說法不正確的是()A．C2H5OH在電池的負(fù)極上參加反應(yīng)B．正極反應(yīng)式為4H＋＋O2＋4e－=2H2OC．在外電路中電子由負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極D．1mol乙醇被氧化轉(zhuǎn)移6mol電子解析：選D在燃料電池中，燃料乙醇在負(fù)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，故A正確；燃料電池中，正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)，磺酸類質(zhì)子作溶劑時(shí)，即酸性介質(zhì)中，電極反應(yīng)為4H＋＋O2＋4e－=2H2O，故B正確；在燃料電池中，燃料乙醇在負(fù)極失電子，在燃料電池的外電路中，電子由負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，故C正確；根據(jù)電池反應(yīng)：C2H5OH＋3O2=2CO2＋3H2O,1個(gè)乙醇分子參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為12，所以1mol乙醇被氧化時(shí)就有12mol電子轉(zhuǎn)移，故D錯(cuò)誤。6．全釩電池以惰性材料作電極，在電解質(zhì)溶液中發(fā)生的總反應(yīng)為VO2＋(藍(lán)色)＋H2O＋V3＋(紫色)eq\o(,\s\up7(充電),\s\do5(放電))VOeq\o\al(＋,2)(黃色)＋V2＋(綠色)＋2H＋。下列說法正確的是()A．當(dāng)電池放電時(shí)，VOeq\o\al(＋,2)被氧化B．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2OC．充電時(shí)，陽極附近溶液由綠色逐漸變?yōu)樽仙獶．放電過程中，正極附近溶液的pH變大解析：選D當(dāng)電池放電時(shí)，VOeq\o\al(＋,2)→VO2＋，V元素的化合價(jià)由＋5變?yōu)椋?，VOeq\o\al(＋,2)被還原，故A錯(cuò)誤；放電時(shí)，負(fù)極失電子，負(fù)極反應(yīng)式為V2＋－e－=V3＋，故B錯(cuò)誤；充電時(shí)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，VO2＋→VOeq\o\al(＋,2)，陽極附近溶液由藍(lán)色逐漸變?yōu)辄S色，故C錯(cuò)誤；放電過程中，正極反應(yīng)式為VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O，正極附近溶液的pH變大，故D正確。7．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是()A．圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重B．圖b中，開關(guān)由M改置于N時(shí)，Cu-Zn合金的腐蝕速率減小C．圖c中，接通開關(guān)時(shí)Zn的腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D．圖d中，Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的解析：選B選項(xiàng)A，圖a中，鐵棒發(fā)生電化學(xué)腐蝕，靠近底端的部分與氧氣接觸少，腐蝕程度較輕，錯(cuò)誤；選項(xiàng)B，圖b中開關(guān)置于M時(shí)，Cu-Zn合金作負(fù)極，由M改置于N時(shí)，Cu-Zn合金作正極，腐蝕速率減小，正確；選項(xiàng)C，圖c中接通開關(guān)時(shí)Zn作負(fù)極，腐蝕速率增大，但氫氣在Pt極上放出，錯(cuò)誤；選項(xiàng)D，圖d中Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由Zn的氧化反應(yīng)引起的，錯(cuò)誤。8．水系鈉離子電池有成本低、壽命長(zhǎng)、環(huán)保等諸多優(yōu)勢(shì)，未來有望代替鋰離子電池和鉛酸電池。一種水系鈉離子電池放電和充電的工作原理示意圖如圖所示。下列說法正確的是()A．放電時(shí)，電極N上的電勢(shì)低于電極M上的電勢(shì)B．放電時(shí)，若導(dǎo)線中流過2mole－，理論上有2molNa＋移入M電極區(qū)C．充電時(shí)，TiO2光電極不參與該過程D．充電時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為3I－－2e－=Ieq\o\al(－,3)解析：選D放電時(shí)，電極N上Ieq\o\al(－,3)轉(zhuǎn)化為I－，碘元素被還原，所以電極N為正極，則電極M為負(fù)極，S2－被氧化為Seq\o\al(2－,4)。由上述分析可知，放電時(shí)，電極N為正極，電極M為負(fù)極，電極N上的電勢(shì)高于電極M上的電勢(shì)，A錯(cuò)誤；放電時(shí)為原電池，原電池中陽離子移向正極，即Na＋移入N電極區(qū)，B錯(cuò)誤；據(jù)圖可知充電時(shí)I－在TiO2光電極上失電子被氧化為Ieq\o\al(－,3)，C錯(cuò)誤；充電時(shí)陽極上I－被氧化為Ieq\o\al(－,3)，電極反應(yīng)為3I－－2e－=Ieq\o\al(－,3)，D正確。9．CNaMO2電池是科學(xué)家正在研發(fā)的鈉離子電池，據(jù)悉該電池可以將傳統(tǒng)鋰電池的續(xù)航能力提升7倍。該電池的電池反應(yīng)式為NaMO2＋nCeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Na1－xMO2＋NaxCn，下列有關(guān)該電池的說法正確的是()A．電池放電時(shí)，溶液中Na＋向負(fù)極移動(dòng)B．該電池負(fù)極的電極反應(yīng)為NaMO2－xe－=Na1－xMO2＋xNa＋C．消耗相同質(zhì)量金屬時(shí)，用鋰作負(fù)極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量比用鈉時(shí)少D．電池充電時(shí)的陽極反應(yīng)式為nC＋xNa＋－xe－=NaxCn解析：選B電池放電時(shí)，溶液中Na＋向正極移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為NaMO2－xe－=Na1－xMO2＋xNa＋，B項(xiàng)正確；由于Li、Na形成化合物時(shí)均失去1個(gè)電子，Li、Na相對(duì)原子質(zhì)量分別是7、23，故消耗相同質(zhì)量金屬時(shí)，用鋰作負(fù)極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量比用鈉時(shí)多，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電池充電時(shí)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NaxCn－xe－=nC＋xNa＋，D項(xiàng)錯(cuò)誤。10．利用CH4燃料電池電解制備Ca(H2PO4)2并得到副產(chǎn)物NaOH、H2、Cl2的裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)極反應(yīng)：CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2OB．可用鐵電極替換陰極的石墨電極C．A、C膜均為陰離子交換膜，B膜為陽離子交換膜D．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，a極上通入2.24L甲烷，陽極室Ca2＋減少0.4mol解析：選Ca極為負(fù)極，負(fù)極上甲烷發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2O，A正確；陰極電極不參與反應(yīng)，可用鐵替換陰極的石墨電極，B正確；根據(jù)題干信息：利用CH4燃料電池電解制備Ca(H2PO4)2并得到副產(chǎn)物NaOH、H2、Cl2，可知陽極室的電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，則陽極室內(nèi)鈣離子向產(chǎn)品室移動(dòng)，A膜為陽離子交換膜，陰極室的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，則原料室內(nèi)鈉離子向陰極室移動(dòng)，C膜為陽離子交換膜，原料室中的H2POeq\o\al(－,4)向產(chǎn)品室移動(dòng)，與Ca2＋生成Ca(H2PO4)2，B膜為陰離子交換膜，C錯(cuò)誤；a極上通入2.24L甲烷，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲烷的物質(zhì)的量為0.1mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.8mol，根據(jù)電荷守恒，鈣離子減少的物質(zhì)的量為0.4mol，D正確。11．由于具有超低耗電量、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，LED產(chǎn)品越來越受人歡迎。如圖是氫氧燃料電池驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管發(fā)光的裝置。下列說法中正確的是()A．a(chǎn)處通入的氣體是氧氣，b處通入的氣體是氫氣B．該裝置中只涉及兩種形式的能量變化C．電池正極的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．P型半導(dǎo)體連接的是電池負(fù)極解析：選CA項(xiàng)，由電子流向可知a為負(fù)極，b為正極，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，通入的是氫氣，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，通入的是氧氣，故A錯(cuò)誤；該裝置的能量轉(zhuǎn)換有化學(xué)能、電能和光能，故B錯(cuò)誤；a為負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為H2－2e－＋2OH－=2H2O，b為正極，發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故C正確；P型半導(dǎo)體連接的是電池正極，故D錯(cuò)誤。12．如圖所示，a、b是多孔石墨電極，某同學(xué)按圖示裝置進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：斷開K2，閉合K1一段時(shí)間，觀察到兩支玻璃管內(nèi)都有氣泡將電極包圍；此時(shí)斷開K1，閉合K2，觀察到電流計(jì)A的指針有偏轉(zhuǎn)。下列說法不正確的是()A．?dāng)嚅_K2，閉合K1一段時(shí)間，溶液的pH變大B．?dāng)嚅_K1，閉合K2時(shí)，b極上的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑C．?dāng)嚅_K2，閉合K1時(shí)，a極上的電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2OD．?dāng)嚅_K1，閉合K2時(shí)，OH－向b極移動(dòng)解析：選B當(dāng)斷開K2，閉合K1時(shí)為電解池，此時(shí)根據(jù)電源判斷a極為陽極，b極為陰極，相當(dāng)于電解水，故A項(xiàng)正確；a極的電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，故C項(xiàng)正確；當(dāng)斷開K1，閉合K2時(shí)，該裝置為原電池，a極為正極，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，b極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為2H2＋4OH－－4e－=4H2O，陰離子移向電池的負(fù)極即OH－向b極移動(dòng)，故D項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤。13．南京工業(yè)大學(xué)IAM團(tuán)隊(duì)將蠶繭炭化形成氮摻雜的高導(dǎo)電炭材料，該材料作為微生物燃料電池的電極具有較好的生物相容性，提升了電子傳遞效率。利用該材料制備的微生物電池可降解污水中的有機(jī)物(以CH3CHO為例)，其裝置原理如圖所示。下列判斷錯(cuò)誤的是()A．該微生物電池在處理廢水時(shí)還能輸出電能B．該微生物電池工作時(shí)，電子由a極經(jīng)負(fù)載流到b極C．該微生物電池原理圖中的離子交換膜為陰離子交換膜D．該微生物電池的負(fù)極反應(yīng)為CH3CHO＋3H2O－10e－=2CO2↑＋10H＋解析：選C該微生物電池工作時(shí)是原電池，在處理廢水時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，能輸出電能，A不符合題意；a電極為電池的負(fù)極，b電極為正極，該微生物電池工作時(shí)，電子由負(fù)極a極經(jīng)負(fù)載流到正極b極，B不符合題意；負(fù)極上乙醛放電生成的氫離子經(jīng)質(zhì)子交換膜流向正極，離子交換膜為質(zhì)子交換膜，C符合題意；由題圖知，微生物電池中，a電極為電池的負(fù)極，酸性條件下乙醛在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，電極反應(yīng)式為CH3CHO＋3H2O－10e－=2CO2↑＋10H＋，D不符合題意。14．堿吸—電解法處理硫酸廠煙氣中SO2的流程和電解過程如下圖。下列說法正確的是()A．電極a為電解池的陰極B．半透膜Ⅰ為陰離子交換膜，半透膜Ⅱ?yàn)殛栯x子交換膜C．電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑D．若收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L的氣體G，則有2molM離子移向左室解析：選B電極a室注入稀硫酸得到濃硫酸，說明SOeq\o\al(2－,3)通過半透膜Ⅰ進(jìn)入左側(cè)，在a電極上被氧化生成SOeq\o\al(2－,4)，電極反應(yīng)為SOeq\o\al(2－,3)－2e－＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋，所以半透膜Ⅰ為陰離子交換膜，電極a為陽極，電極b為陰極，在陰極上水電離出的氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，半透膜Ⅱ?yàn)殛栯x子交換膜，鈉離子透過半透膜Ⅱ進(jìn)入右側(cè)，從而得到濃NaOH溶液。根據(jù)分析可知電極a為電解池的陽極，A錯(cuò)誤；根據(jù)分析可知半透膜Ⅰ為陰離子交換膜，半透膜Ⅱ?yàn)殛栯x子交換膜，B正確；根據(jù)分析可知電極b為陰極，電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，C錯(cuò)誤；氣體G為H2，生成標(biāo)況下22.4LH2即1molH2，則轉(zhuǎn)移2mol電子，M離子為SOeq\o\al(2－,3)，帶兩個(gè)單位負(fù)電荷，所以有1molM離子移向左室，D錯(cuò)誤。15．以銅作催化劑的一種鋁硫電池的示意圖如圖所示，電池放電時(shí)的反應(yīng)原理為3CuxS＋2Al＋14AlCleq\o\al(－,4)=3xCu＋8Al2Cleq\o\al(－,7)＋3S2－，下列說法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Al＋7AlCleq\o\al(－,4)－3e－=4Al2Cleq\o\al(－,7)B．放電時(shí)，1molCuxS反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)移2mol電子C．充電時(shí)，兩電極的質(zhì)量均增加D．充電時(shí)，K＋通過陽離子交換膜向Cu/CuxS電極移動(dòng)解析：選D電池放電時(shí)，負(fù)極電極反應(yīng)式為Al＋7AlCleq\o\al(－,4)－3e－=4Al2Cleq\o\al(－,7)，故A正確；放電時(shí)，Cu/CuxS為正極，電極反應(yīng)式為CuxS＋2e－=xCu＋S2－，1molCuxS反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)移2mol電子，故B正確；充電時(shí)，由電極反應(yīng)式可知，陰極生成Al，陽極由Cu轉(zhuǎn)化為CuxS，兩電極的質(zhì)量均增加，故C正確；充電時(shí)，Al為陰極，K＋通過陽離子交換膜向Al電極移動(dòng)，故D錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題共5小題，共55分)16．(11分)能源的開發(fā)、利用與人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)，充分利用好能源是擺在人類面前的重大課題。Ⅰ.依據(jù)原電池的構(gòu)成原理，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)成原電池的是________(填字母)。A．C(s)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＞0B．NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＜0C．2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＞0D．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＜0若以稀硫酸為電解質(zhì)溶液，則該原電池的正極反應(yīng)式為___________________________________________。Ⅱ.如圖所示的裝置，X、Y都是惰性電極。將電路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在Fe極附近顯紅色。試回答下列問題：(1)甲裝置是甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)的結(jié)構(gòu)示意圖，則a處通入的是________(填“CH4”或“O2”)，電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是_____________________(2)在乙裝置中，總反應(yīng)的離子方程式是__________________________________________。(3)如果丙裝置中精銅電極的質(zhì)量增加了6.4g，則甲裝置中消耗的CH4的質(zhì)量為________。(4)丁裝置中在通電一段時(shí)間后，Y電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是__________________________________。解析：Ⅰ.依據(jù)原電池的構(gòu)成原理，能自發(fā)進(jìn)行的放熱的氧化還原反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)成原電池，A、C是吸熱反應(yīng)，B是非氧化還原反應(yīng)，因此D正確；若以稀硫酸為電解質(zhì)溶液，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，在酸性環(huán)境下最終變?yōu)樗虼苏龢O反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O。Ⅱ.(1)將電路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在Fe極附近顯紅色，說明Fe為陰極，C為陽極，甲裝置左邊為負(fù)極，右邊為正極，即a處通入的是CH4，電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。(2)乙為電解飽和食鹽水，其總反應(yīng)的離子方程式是2H2O＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋2OH－＋H2↑。(3)設(shè)甲中消耗的CH4的質(zhì)量為xg，則根據(jù)關(guān)系式列比例式：4Cu～8e－～CH4256g16g6.4gxg256g∶6.4g＝16g∶xg解得x＝0.4。(4)丁裝置中Y為陰極，其電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是Cu2＋＋2e－=Cu。答案：Ⅰ.DO2＋4e－＋4H＋=2H2OⅡ.(1)CH4CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,)3＋7H2O(2)2H2O＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋2OH－＋H2↑(3)0.4g(4)Cu2＋＋2e－=Cu17．(10分)某同學(xué)用圖中裝置電解硫酸鉀溶液來獲得氧氣、氫氣、硫酸和氫氧化鉀。(1)X極與電源的________(填“正”或“負(fù)”)極相連，氫氣從________(填“A”“B”“C”或“D”)口導(dǎo)出。(2)離子交換膜只允許一類離子通過，則M為________(填“陰離子”或“陽離子”，下同)交換膜，N為________交換膜，圖中少量硫酸和少量氫氧化鉀的作用是________________________________________________。(3)若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池(石墨為電極)，則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為___________________________________________。(4)若使用鉛酸蓄電池作電源完成上述電解，當(dāng)制得11.2L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣時(shí)，理論上鉛酸蓄電池消耗硫酸___________mol，負(fù)極板質(zhì)量增加___________g。解析：該實(shí)驗(yàn)的目的是用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氧氣、氫氣、硫酸和氫氧化鉀，由裝置圖可知，硫酸應(yīng)在左室得到，KOH在右室得到，左室為陽極室，氫氧根離子放電生成氧氣，M為陰離子交換膜，硫酸根離子通過陰離子交換膜進(jìn)入左室，右室為陰極室，氫離子放電生成氫氣，N為陽離子交換膜，鉀離子通過陽離子交換膜進(jìn)入右室。則(1)左室為陽極室，X極與電源正極相連，右室為陰極室，氫離子放電生成氫氣，氫氣從C口導(dǎo)出；(2)由上述分析可知，M為陰離子交換膜，N為陽離子交換膜。硫酸與氫氧化鉀均是強(qiáng)電解質(zhì)，圖中少量硫酸和少量氫氧化鉀的作用是增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電能力；(3)將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池(石墨為電極)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氣在負(fù)極上失去電子，堿性條件下生成水，負(fù)極電極反應(yīng)式為H2－2e－＋2OH－=2H2O；(4)生成氫氣的物質(zhì)的量為eq\f(11.2L,22.4L·mol－1)＝0.5mol，轉(zhuǎn)移電子0.5mol×2＝1mol。鉛酸蓄電池的總反應(yīng)為Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)＋2H2O(l)，故理論上鉛酸蓄電池消耗硫酸1mol，正極板發(fā)生反應(yīng)：PbO2(s)＋2e－＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)=PbSO4(s)＋H2O(l)，負(fù)極板發(fā)生的反應(yīng)為Pb(s)－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)=PbSO4(s)，質(zhì)量增加0.5mol×96g·mol－1＝48g。答案：(1)正C(2)陰離子陽離子增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電能力(3)H2－2e－＋2OH－=2H2O(4)14818．(10分)電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。(1)電解食鹽水是氯堿工業(yè)的基礎(chǔ)。目前比較先進(jìn)的方法是陽離子交換膜法，電解示意圖如圖所示，圖中的陽離子交換膜只允許陽離子通過。請(qǐng)回答以下問題：①圖中A極要連接電源的________(填“正”或“負(fù)”)極。②精制飽和食鹽水從圖中________位置補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中________位置流出。(填“a”“b”“c”“d”“e”或“f”)③電解總反應(yīng)的離子方程式是__________________。(2)電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸，具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)驗(yàn)室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖所示(圖中電極均為石墨電極)。若用NO2氣體進(jìn)行模擬電解法吸收實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答下列問題：①寫出電解時(shí)NO2發(fā)生的電極反應(yīng)：______________________________。②若有標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LNO2被吸收，通過陽離子交換膜(只允許陽離子通過)的H＋為________mol。(3)為了減緩鋼制品的腐蝕，可以在鋼制品的表面鍍鋁。電解液采用一種非水體系的室溫熔融鹽，由有機(jī)陽離子、Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)組成。①鋼制品應(yīng)接電源的________極(填“正”或“負(fù)”)。②已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為__________________。③若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。解析：(1)①電解過程中，陽離子向陰極移動(dòng)，則圖中A極為陽極，要連接電源的正極。②B電極為陰極，陰極區(qū)H＋發(fā)生還原反應(yīng)，促進(jìn)水的電離，陰極區(qū)產(chǎn)生大量OH－，同時(shí)陽極區(qū)Cl－發(fā)生氧化反應(yīng)，則精制飽和食鹽水從圖中a位置補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中d位置流出。③電解飽和食鹽水發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－。(2)①根據(jù)裝置圖知，電解時(shí)，左室中電極上氫離子放電生成氫氣，則左室為陰極室，右室為陽極室，陽極上氮氧化物失電子生成NOeq\o\al(－,3)，陽極反應(yīng)式為NO2－e－＋H2O=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋；②被吸收的n(NO2)＝eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)＝0.1mol，因陽極反應(yīng)式為NO2－e－＋H2O=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋，則有0.2molH＋生成，因?yàn)橛?.1mol硝酸生成，則有0.1molH＋通過陽離子交換膜。(3)①依據(jù)電鍍?cè)矸治?，鋼鐵上鍍鋁是利用鋁作陽極與電源正極相連，鋼鐵作陰極與電源負(fù)極相連。②陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成鋁單質(zhì)，鋁元素化合價(jià)降低，分析電解液成分，結(jié)合電荷守恒可知，陰極上是Al2Cleq\o\al(－,7)得電子，電極反應(yīng)式為4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)。③＋＋2e－=H2↑。答案：(1)①正②ad③2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－(2)①NO2－e－＋H2O=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋②0.1(3)①負(fù)②4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)③2H＋＋2e－=H2↑19．(12分)(1)如圖表示使用新型電極材料，以N2、H2為電極反應(yīng)物，以HCl—NH4Cl為電解質(zhì)溶液制造出既能提供能量，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)氮固定的新型燃料電池。請(qǐng)寫出該電池的正極反應(yīng)式：___________________________。生產(chǎn)中可分離出的物質(zhì)A的化學(xué)式為______________。(2)電化學(xué)降解治理水中硝酸鹽污染。在酸性條件下，電化學(xué)降解NOeq\o\al(－,3)的原理如下圖所示，陰極反應(yīng)式為___________。假設(shè)降解前兩極溶液質(zhì)量相等，當(dāng)電路中有2mol電子通過時(shí)，此時(shí)兩極溶液質(zhì)量的差值為________g。(3)科學(xué)家制造出一種使用固體電解質(zhì)的燃料電池，其效率更高，可用于航空航天。如圖1所示裝置中，以稀土金屬材料作惰性電極，在兩極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導(dǎo)正極生成的O2－。①d電極的名稱為___________，該電極的電極反應(yīng)式為___________________________________________。②如圖2所示為用惰性電極電解100mL0.5mol·L－1CuSO4溶液，a電極上的電極反應(yīng)式為___________。解析：(1)根據(jù)圖中信息分析氫氣中氫元素的化合價(jià)升高，在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氮?dú)?2NHeq\o\al(＋,4)。生產(chǎn)中補(bǔ)充的是鹽酸和氯化銨，因此可分離出的物質(zhì)A的化學(xué)式為NH4Cl。(2)根據(jù)圖中信息，在酸性條件下，電化學(xué)降解NOeq\o\al(－,3)得到氮?dú)?，氮元素的化合價(jià)降低，在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，因此陰極反應(yīng)式為2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O。假設(shè)降解前兩極溶液質(zhì)量相等，當(dāng)電路中有2mol電子通過時(shí)，左側(cè)發(fā)生2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，因此左側(cè)生成0.5mol氧氣，有2mol氫離子穿過質(zhì)子交換膜到右側(cè)，因此左側(cè)減少1mol水，其質(zhì)量為18g，右側(cè)發(fā)生2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O，左側(cè)有2mol氫離子進(jìn)入到右側(cè)，生成0.2mol氮?dú)猓芤嘿|(zhì)量減少5.6g－2g＝3.6g，此時(shí)兩極溶液質(zhì)量的差值為18g－3.6g＝14.4g。(3)①根據(jù)圖中信息知d電極的名稱為負(fù)極，甲烷在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，該電極的電極反應(yīng)式為CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2O。②根據(jù)圖中信息知a電極為陽極，在陽極上溶液中的氫氧根離子失去電子，因此a電極上的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑。答案：(1)N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)NH4Cl(2)2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O14.4(3)①負(fù)極CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2O②2H2O－4e－=4H＋＋O2↑20．(12分)在實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)上以黃銅礦精礦為原料，制取硫酸銅及金屬銅的工藝如下所示：Ⅰ.將黃銅礦精礦(主要成分為CuFeS2，含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎。Ⅱ.采用如下裝置進(jìn)行電化學(xué)浸出實(shí)驗(yàn)。將精選黃銅礦粉加入電解槽陽極區(qū)，勻速攪拌，使礦粉溶解。在陰極區(qū)通入氧氣，并加入少量催化劑。Ⅲ.一段時(shí)間后，抽取陰極區(qū)溶液，向其中加入有機(jī)萃取劑(RH)發(fā)生反應(yīng)：2RH(有機(jī)相)＋Cu2＋(水相)R2Cu(有機(jī)相)＋2H＋(水相)分離出有機(jī)相，向其中加入一定濃度的硫酸，使Cu2＋得以再生。Ⅳ.電解硫酸銅溶液制得金屬銅。(1)精選黃銅礦粉加入陽極區(qū)與硫酸及硫酸鐵主要