高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡实验活动1 探究影响化学平衡移动的因素精品课时作业

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第4单元 化学反应与电能
一、选择题：本题共16小题，共44分。第1～10小题，每小题2分；第11～16小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．（2021·山东·高三月考）中国文化源远流长，三星堆出土了大量文物，下列有关说法正确的是。
A．测定文物年代的与互为同素异形体
B．三星堆出土的青铜器上有大量铜锈，可用明矾溶液除去
C．青铜是铜中加入铅，锡制得的合金，其成分会加快铜的腐蚀
D．文物中做面具的金箔由热还原法制得
【答案】B
【详解】
A．与是质子数相同，中子数不同的两种核素互为同位素，A错误；
B．铜锈为碱式碳酸铜，明矾溶于水，铝离子水解，溶液显酸性可与碱式碳酸铜反应而除去，B正确；
C．铅、锡比铜活泼，腐蚀反应中铜做正极，会减缓铜的腐蚀，C错误；
D．古代得到金的方法是淘漉法，D错误；
故选B。
2．（2021·浙江·诸暨市教育研究中心高三月考）下列说法正确的是
A．聚氯乙烯是一种广泛用于制造水杯、奶瓶、食物保鲜膜等用品的有机高分子材料
B．葡萄酒中加入SO2，可以抗氧化、抑制细菌生长作用
C．海水中的溴离子浓度大，因此溴被称为“海洋元素”
D．用于电气工业的纯铜可由黄铜矿直接冶炼得到
【答案】B
【详解】
A．聚氯乙烯是一种有机高分子材料，有毒、不能用于制造水杯、奶瓶、食物保鲜膜等用品，A错误；.
B．二氧化硫在葡萄酒中有很大的作用，葡萄酒发酵过程中存在许多不必要的细菌或真菌，对葡萄汁会产生一些不必要的影响。二氧化硫能有效抑制这些真菌的生长，除了真菌，氧气可谓葡萄酒的致命杀手。如果与过多的氧气接触，葡萄酒会迅速被氧化，导致果香消失，产生一些令人不悦的气味，甚至是“变醋”，B正确；
C．地球上99%以上的溴元素都蕴藏在大海中，不是因为溴离子浓度大，C错误；
D．黄铁矿冶炼直接得到粗铜，通过电解精炼得到纯铜，D错误；
故选B。
3．（2021·河北·唐山一中高三期中）某化学实验探究小组探究MnO2与某些盐溶液的反应，设计如下装置。左烧杯中加入50 mL 6 mol·L−1硫酸溶液，右烧杯中加入50 mL 6 mol·L−1的CaCl2溶液，盐桥选择氯化钾琼脂。当闭合开关K时，电流表中出现指针偏转，下列说法正确的是

A．该实验装置属于电解池
B．左侧烧杯中的电极反应式为：MnO2+ 4H++2e− =Mn2++ 2H2O
C．C电极上发生还原反应，产生的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D．若盐桥换成KNO3琼脂，则C电极上产生的气体的总量不变
【答案】B
【分析】
该实验装置是利用MnO2将Cl-氧化的氧化还原反应而设计的原电池工作装置，故左侧为正极，发生还原反应，电极反应式为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，右侧为负极，发生氧化反应，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，据此结合原电池的工作原理解题。
【详解】
A．由图可知，该实验装置没有外接电源，故不属于电解池，属于带盐桥的原电池，A错误；
B．由分析可知，左侧烧杯为正极区，发生的电极反应式为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，B正确；
C．由分析可知，C电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，产生的气体Cl2可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，C错误；
D．由于盐桥中的阴离子移向负极区，故若盐桥换成KNO3琼脂，则负极区的Cl-的物质的量减少，故C电极上产生的气体的总量减少，D错误；
故答案为：B。
4．（2022·重庆南开中学模拟预测）有关下列四个电化学装置的叙述，正确的是


A．图I所示装置工作时，盐桥中的阳离子移向溶液
B．图II所示电池工作时，做还原剂
C．图III所示电池工作时，能量转化率可达100%
D．图IV所示装置工作时，溶液A是烧碱溶液
【答案】D
【详解】
A．盐桥中的阳离子移向正极溶液，故A错误；
B．Zn做还原剂，做氧化剂，故B错误；
C．燃料电池能量转化率实际可达40%～60%，故C错误；
D．图IV所示装置工作时，左边是氯化钠溶液，右侧是氢氧化钠溶液，故D正确；
故选D。
5．（2021·福建省南安市侨光中学高二月考）科学家最近发明了一种电池，电解质为，通过x和y两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域，结构示意图如图所示。下列说法正确的是

A．通过x膜移向M区
B．R区域的电解质浓度逐渐减小
C．放电时，电极反应为：
D．每消耗时，电路中转移电子
【答案】C
【分析】
该电池为Al-PbO2电池，从图中可知原电池工作时负极发生Al−3e−+4OH−=[Al(OH)4]−，消耗OH-，K+向正极移动；正极PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O，正极消耗氢离子和SO，阴离子向负极移动，则x是阳离子交换膜，y是阴离子交换膜，则M区为KOH，R区为K2SO4，N区为H2SO4。
【详解】
A．由以上分析可知，原电池工作时负极发生Al−3e−+4OH−=[Al(OH)4]−，消耗OH-，K+向正极移动，向R区移动，A错误；
B．由以上分析可知，R区域K+与SO不断进入，所以电解质浓度逐渐增大，B错误；
C．放电时候，原电池工作时负极发生Al−3e−+4OH−=[Al(OH)4]−，C正确；
D．由电极式可知，每消耗时，电路中转移电子，D错误；
故选C。
6．（2021·浙江缙云·高三月考）一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的原理及电池中发生的主要反应如图所示。下列说法正确的是

A．电池工作时，光能转变为电能，Y为电池的负极
B．镀铂导电玻璃的作用是传递
C．电解质溶液中发生反应：
D．电池的电解质溶液中和的浓度均几乎不发生变化
【答案】D
【分析】
由图中电子的移动方向可知，电极X为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应为：2Ru2+-2e-=2Ru3+，Y 电极为原电池的正极，电解质为I-和I3-的混合物，在正极上得电子被还原，正极反应为+2e-=3I-。
【详解】
A． 电池工作时，光能转变为电能，由图电子的移动方向可知，电极X为原电池的负极， A错误；
B．电池工作时，镀铂导电玻璃电极为原电池的正极，正极上发生还原反应，则镀铂导电玻璃的作用是作正极材料， B错误；
C．电池工作时，负极反应为2Ru2+-2e-=2Ru3+，正极反应为+2e-=3I-，又Ru2+和Ru3+，和I-相互转化，所以电解质溶液未发生反应，C错误；
D．由电池中发生的反应可知，在正极上得电子被还原为I-，后又被氧化为，和I-相互转化，电池的电解质溶液中和的浓度均几乎不发生变化，D正确；
答案选D。
7．（2012·四川高考真题）一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH­3CH2OH – 4e-+ H2O = CH3COOH + 4H+。下列有关说法正确的是
A．检测时，电解质溶液中的H+向负极移动
B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气
C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH + O2= CH3COOH + H2O
D．正极上发生的反应为：O2+ 4e-+ 2H2O = 4OH-
【答案】C
【解析】A、该燃料电池的电极反应式分别为正极：O2+ 4e-+4H+=2H2O，负极：CH­3CH2OH – 4e-+ H2O = CH3COOH + 4H+，电解质溶液中的H+应向正极移动（正极带负电），A不正确；B、根据正极反应式，若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗2.24 L氧气，B不正确；C、将正负极电极反应式叠加得CH3CH2OH + O2= CH3COOH + H2O，C正确；D、酸性条件下正极：O2+ 4e-+4H+=2H2O，D不正确。答案选C。
8．（2021·安徽师范大学附属中学高三月考）下列实验操作或装置能达到实验目的的是

A．图甲是过氧化钠和水反应制氧气
B．图乙是验证锌与硫酸铜反应过程中有电子转移
C．图丙是比较乙酸和碳酸的酸性
D．图丁是验证氧化性：Cl2＞Fe3+＞I2
【答案】B
【详解】
A．过氧化钠为粉末，与水接触后不能分离，不能利用开关控制反应，故A错误；
B．锌和铜的活泼性不同，Zn做负极，Cu做正极，构成原电池，可通过电流计的指针偏转来证明反应过程中有电子转移，故B正确；
C．乙酸具有挥发性，生成的CO2中含有CH3COOH，CH3COOH能和二氧化碳与石灰水反应生成的CaCO3反应，无沉淀产生，不能比较乙酸和碳酸的酸性，故C错误；
D．浓盐酸与漂白粉制备氯气，氯气与氯化亚铁反应，氯化铁、氯气均可氧化KI，则图中装置不能比较Fe3+、I2的氧化性，故D错误；
故选：B。
9．（2021·浙江·高三期中）CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示。下列说法不正确的是

A．电极A上发生的电极反应式为：CO2+2e-=CO+O2-
B．电池工作时，O2-向电极B移动
C．若生成乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的CH4和CO2体积比为5∶6
D．标准状况下，当电路中转移1mole-时，则A电极上可以产生11.2L气体
【答案】C
【分析】
利用电化学装置将CH4和CO2耦合转化生成乙烯、乙烷、水和一氧化碳，由原理图可知，A电极上CO2→CO、C元素化合价降低、发生还原反应，则A电极为阴极，电解质传导O2-，B电极为阳极，阴极反应式为CO2+2e-=CO+O2-，阳极B上生成一定量的乙烯和乙烷混合气体，以此来解析；
【详解】
A．电极A为阴极，阴极上CO2得电子，则阴极上的反应式为CO2+2e-=CO+O2-，A正确；
B．电池工作是，O2-为阴离子，阴离子向阳极移动，B为阳极，B正确；
C．生成的乙烯和乙烷的体积比为2：1时，由得失电子守恒和原子守恒写出反应的总方程式为6CH4+5CO2=2C2H4+C2H6+5CO+5H2O，所以消耗CH4和CO2的体积比为6：5，C错误；
D．由阴极上的反应式CO2+2e-=CO+O2-可知，转移1mol电子，参加反应的CO2为0.5mol，在标准状况下的体积为11.2L，D正确；
故选C。
10．（2021·北京师大附中高三期中）下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是
A．用石墨电极电解饱和食盐水：2Cl-+2H2O=2OH-+H2↑+Cl2↑
B．向稀NaHCO3中加入过量Ca(OH)2溶液：2+Ca2++2OH-=CaCO 3↓+2H2O+
C．用Na2CO3溶液预处理水垢中的CaSO4：+CaSO4=CaCO3+
D．向稀HNO3中滴加Na2SO3溶液：+2H+=SO2↑+H2O
【答案】C
【详解】
A．用石墨电极电解饱和食盐水时，需要标出反应条件“通电”，离子方程式为：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑，A不正确；
B．向稀NaHCO3中加入过量Ca(OH)2溶液，由于Ca2+过量，最后溶液中不存在，离子方程式为：+Ca2++OH-=CaCO3↓+H2O，B不正确；
C．用Na2CO3溶液预处理水垢中的CaSO4，将微溶的CaSO4转化为难溶的CaCO3，离子方程式为：+CaSO4=CaCO3+，C正确；
D．向稀HNO3中滴加Na2SO3溶液，发生氧化还原反应，生成、NO等，离子方程式为：3+2H++2=3+2NO↑+H2O，D不正确；
故选C。
11．（2021·福建省南安市侨光中学高二月考）设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．常温下，的溶液中数目为
B．溶液中，阴离子数目大于
C．的溶液中含有离子数目为
D．用电解法精炼铜时，若电路中转移电子，阳极质量减轻
【答案】B
【详解】
A．硝酸铵是强酸弱碱盐，铵根离子在溶液中水解使溶液呈碱性，则1.0L0.5mol/L硝酸铵溶液中铵根离子数目小于0.5mol/L×1.0L×NAmol—1=0.5NA，故A错误；
B．碳酸钠是强碱弱酸盐，碳酸根离子在溶液中分步水解会使溶液中的阴离子数目增大，则1.0L0.1mol/L碳酸钠溶液中阴离子数目大于0.1mol/L×1.0L×NAmol—1=0.1NA，故B正确；
C．缺溶液的体积，无法计算pH为3的次氯酸溶液中的氢离子数目，故C错误；
D．用电解法精炼铜时，粗铜为阳极，粗铜中放电的锌、铁和铜的物质的量无法确定，则无法计算电路中转移2mol电子时阳极减轻的质量，故D错误；
故选B。
12．（2021·河北邢台·高三月考）国际社会高度赞扬中国在应对新冠肺炎疫情时所采取的措施。疫情防控中要对环境进行彻底消毒，二氧化氯(黄绿色易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备的原理如图所示。下列说法正确的是。

A．c为电源的正极，在b极区流出的Y溶液是浓盐酸
B．电解池a极上发生的电极反应为
C．二氧化氯发生器内，发生的氧化还原反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为6∶1
D．当有0.3mol阴离子通过离子交换膜时，二氧化氯发生器中产生标准状况下
【答案】B
【分析】
根据图示装置分析可知，右侧为电解池，a极NH4Cl失去电子生成NCl3，电极反应式为NH+3Cl--6e-=NCl3+4H+，则a为电解池阳极，b为电解池阴极，氢离子得到电子生成H2，电极反应式为2H++2e-=H2↑，因此c为直流电源的正极，d为直流电源的负极；a极生成的NCl3进入左侧的二氧化氯发生器中与NaClO2发生氧化还原反应：3H2O+NCl3+6NaClO2=6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH。
【详解】
A．由分析可知，c为直流电源的正极，b为电解池阴极，氢离子得到电子生成H2，电极反应式为2H++2e-=H2↑，在b极区流出的Y溶液是稀盐酸，A错误；
B．a极NH4Cl中NH失去电子生成NCl3，电极反应式为NH-6e-+3Cl-=NCl3+4H+，B正确；
C．二氧化氯发生器中，发生反应3H2O+NCl3+6NaClO2=6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH，其中NCl3作氧化剂，NaClO2作还原剂，氧化剂与还原剂之比为1：6，C错误；
D．有0.3mol阴离子通过交换膜，电路中就有0.3mol电子转移，由反应3H2O+NCl3+6NaClO2=6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH可知，转移0.3mol电子，生成0.05molNCl3，发生器中生成0.3molClO2，标况下其体积为6.72L，D错误。
故选B。
13．（2021·内蒙古新城·一模）用原电池原理可以除去酸性废水中的，，其原理如图所示(导电壳内部为纳米零价铁)。下列说法不正确的是

A．纳米铁发生氧化反应
B．正极电极反应式：
C．在溶液中，失去的电子总数等于获得的电子总数
D．工作一段时间后，废水的pH将增大
【答案】C
【详解】
A．根据图中信息四氧化三铁起导电作用，而铁变为亚铁离子，因此纳米铁发生氧化反应，故A正确；
B．根据图中信息，左边变化，碳化合价降低，发生还原反应，在正极反应，因此正极电极反应式：，故B正确；
C．根据图中信息As化合价发生了变化，因此在溶液中，失去的电子总数等于、获得的电子总数，故C错误；
D．工作一段时间后，根据，溶液中氢离子浓度不断消耗，因此废水的pH将增大，故D正确。
综上所述，答案为C。
14．（2021·河北·邢台一中高二月考）下列实验操作、实验现象、解释或结论都正确且有因果关系的是
选项
实验操作
实验现象
解释或结论
A
向盛有2mL0.1mol∙L-1AgNO3溶液的试管中滴加3mL0.1mol∙L-1NaCl溶液，再向其中滴加一定量0.1mol∙L-1KI溶液
先有白色沉淀生成，后又产生黄色沉淀
常温下，溶度积：Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)
B
常温下，用pH计分别测定1mol∙L-1CH3COONH4溶液和0.1mol∙L-1 CH3COONH4溶液的pH
测得pH都等于7
同温下，不同浓度的CH3COONH4溶液中水的电离程度相同
C
用铂(Pt)电极电解等浓度的足量Fe(NO3)3、Cu(NO3)2混合溶液
阴极有红色固体物质析出
金属活动性：Fe＞Cu
D
向5mL0.1mol∙L-1FeCl3溶液中滴加3mL0.1mol∙L-1KI溶液，充分反应后，取少量反应后溶液于试管中，再滴入几滴KSCN溶液
溶液变红
KI与FeCl3的反应为可逆反应
【答案】A
【详解】
A．向盛有2mL0.1mol∙L-1AgNO3溶液的试管中滴加3mL0.1mol∙L-1NaCl溶液，AgNO3与NaCl完全反应，生成AgCl白色沉淀，再向其中滴加一定量0.1mol∙L-1KI溶液，白色的AgCl沉淀转化为黄色的AgI沉淀，由此可知常温下，溶度积：Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)，A项正确；
B．常温下，CH3COONH4溶液的pH等于7，说明溶液中相同浓度的CH3COO-和NH的水解程度相等，但是浓度越大，发生水解的CH3COO-和NH的物质的量越大，越促进水的电离，故同温下，不同浓度的CH3COONH4溶液中水的电离程度不相同，B项错误；
C．用铂(Pt)电极电解等浓度的足量Fe(NO3)3、Cu(NO3)2混合溶液，Fe3+先放电，阴极先有固体Fe析出，后有固体Cu析出，不能说明金属活动性：Fe＞Cu，C项错误；
D．5mL0.1mol∙L-1FeCl3溶液中滴加3mL0.1mol∙L-1KI溶液，FeCl3溶液过量，二者充分反应后，所得溶液中存在未反应完的Fe3+，取少量反应后溶液于试管中，再滴入几滴KSCN溶液，则可能是未反应完的Fe3+与KSCN反应生成红色的络合物，不能说明KI与FeCl3的反应为可逆反应，D项错误；
答案选A。
15．（2021·浙江宁波·模拟预测）某锂离子电池的总反应为：2Li+FeS=Fe+Li2S。某小组以该电池为电源电解处理含Ba(OH)2废水和含Ni2+、Cl-的酸性废水，并分别获得BaCl2溶液和单质镍。电解处理的工作原理如图所示[LiPF6•SO(CH3)2为锂离子电池的电解质]

下列说法正确的是
A．X与锂离子电池的Li电极相连
B．若去掉离子膜M将左右两室合并，则X电极的反应不变
C．离子膜M为阴离子交换膜，离子膜N为阳离子交换膜
D．电解过程中b室BaCl2浓度增大
【答案】D
【分析】
通过总反应可知，锂发生氧化反应，做负极，FeS发生还原反应，做正极；以该电源电解处理含Ba(OH)2废水和含Ni2+、Cl-的酸性废水，并分别获得BaCl2溶液和单质镍，Ni2++2e-=Ni，发生还原反应，故Y极为阴极，与锂电极相连，X为阳极，与FeS电极相连；据以上分析解答。
【详解】
A．结合以上分析可知，X与锂离子电池的FeS电极相连，故A错误；
B．阴离子放电顺序：Cl->OH-；根据分析可知，阳极的极反应：4OH--4e-=O2↑+2H2O；若去掉离子膜M将左右两室合并，氯化钡溶液中含有氯离子，移向阳极，发生氧化反应，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑；故X电极的反应发生改变，故B错误；
C．镍棒与电源负极相连，是电解池的阴极，电极反应：Ni2++2e-=Ni，为平衡电荷，氯离子移向b室，N为阴离子交换膜；同理，碳棒为阳极，电极反应：4OH--4e-=O2↑+2H2O；为平衡电荷，钡离子移向b室，M为阳离子交换膜；故C错误；
D．镍棒与电源负极相连，是电解池的阴极，电极反应：Ni2++2e-=Ni，为平衡阳极区、阴极区电荷，钡离子、氯离子分别通过阳离子交换膜和阴离子交换膜移向1%的氯化钡溶液中，使氯化钡溶液的物质的量浓度增大，故D正确；
故选D。
16．（2021·福建·厦门双十中学高二期中）用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列说法不正确的是

A．压强增大主要是因为产生了H2
B．整个过程中，负极电极反应式均为：Fe–2e- = Fe2+
C．pH= 4.0时，体系为弱酸性，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀
D．pH= 2.0时，体系为强酸性，正极只发生析氢腐蚀，电极方程式为：2H+ + 2e- = H2↑
【答案】D
【详解】
A．pH=2.0的溶液，酸性较强，因此锥形瓶中的铁粉能发生析氢腐蚀，西青服饰产生氢气，因此会导致锥形瓶内压强增大，A正确；
B．锥形瓶中的铁粉和碳构成原电池，铁粉作为原电池的负极，发生的电极反应Fe–2e- = Fe2+，B正确；
C．若pH= 4.0时，若只发生吸氧腐蚀，锥形瓶的压强会有下降，而图中锥形瓶内的压强几乎不变，说明除了吸氧腐蚀，铁还发生了析氢腐蚀，锥形瓶内的溶解氧减少，因此罪行平内压强几乎不变， C正确；
D．pH= 2.0时，体系为强酸性，压强变大，说明正极发生析氢腐蚀，电极方程式为：2H+ + 2e- = H2↑，但溶解氧减少，说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生，D错误；
故选D。
二、非选择题：本题共4小题，共56分。
17．（2021·重庆市育才中学高二期中，14分）1836年丹尼尔发明了世界上第一个实用电池，下图是实验室模拟原电池原理组装的丹尼尔电池，盐桥中装有饱和溶液的琼胶，回答下列问题。

（1）上图装置中能量的转化形式为___________能转化为___________能；
（2）在该原电池中，___________是负极材料(填“锌片”或“铜片”)，铜片一极发生___________反应(填“氧化”或“还原”)；
（3）当该原电池开始工作时，盐桥中的的移动方向是___________(请在下列选项中选择)
A． 流向硫酸锌溶液 B． 流向硫酸铜溶液
（4）该原电池的正极电极反应式为___________；当电路中转移时，锌片溶解的质量为___________。
【答案】（每空2分）
（1） 化学 电
（2） 锌片 还原
（3）A
（4） 65
【分析】上述装置为原电池工作原理，锌片失电子经过导线流入铜片，铜片附近铜离子得电子生成铜单质，盐桥连接内电路形成闭合回路，中和溶液中的电荷，提供稳定电流，据此结合原电池的工作原理分析解答。
（1）上图装置属于原电池，是将化学能转化为电能的装置，故答案为：化学；电；
（2）根据分析可知，在上述原电池中，锌片作负极，发生失电子的氧化反应；铜片作正极，发生得电子的还原反应，故答案为：锌片；还原；
（3）原电池中，负极锌失去电子形成锌离子，为了平衡电荷，使溶液呈现电中性，盐桥中的流向硫酸锌溶液，故A符合题意；
（4）上述原电池的正极区铜离子得电子生成铜单质，其电极反应式为；负极电极反应式为：，所以当电路中转移时，锌片溶解的物质的量为0.1mol，其质量为=65g。
18．（2021·福建·厦门双十中学高二期中，14分）研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。

（1）甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有___________(填序号)。
A．用纯氧气代替试管内空气
B．用酒精灯加热试管提高温度
C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末
D．换成更细的导管，水中滴加红墨水
（2）该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐___________(填“加快”、“不变”、“减慢”)， 你认为影响因素为___________。
时间/min
1
3
5
7
9
液柱高度/cm
0.8
2.1
3.0
3.7
4.2
（3）为探究铁钉腐蚀实验 a、b 两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白：
实验操作
实验现象
实验结论
向 NaCl溶液中滴加 2~3 滴酚酞指示剂
a 点附近溶液出现红色
a 点电极反应为①___________
然后再滴加 2~3 滴②___________
b 点周围出现蓝色沉淀
b 点电极反应为③___________
根据以上实验探究，试判断___________(填“a”或“b”)为负极，该点腐蚀更严重。
（4）金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。将 Fe 作阳极置于 H2SO4 溶液中，一定条件下Fe 钝化形成致密 Fe3O4 氧化膜，试写出该阳极电极反应式___________。
【答案】（1）ACD（2分）
（2） 减慢 （2分） 氧气的浓度 （2分）
（3） O2 + 4e－+ 2H2O =4OH－（2分） 铁氰化钾溶液或 K3[Fe(CN)6]溶液 （2分）
Fe-2e－=Fe2+ （2分）
（4）3Fe-8e－+4H2O =Fe3O4+8H+（2分）
【解析】
（1）甲图中左侧具支试管中的铁钉发生吸氧腐蚀，消耗氧气，导致具支试管中压强减小，右侧试管的导管中液面上升。
A．用纯氧气代替试管内空气，氧气的浓度增大，反应速率加快，A正确；
B．用酒精灯加热试管提高温度，试管内气体受热压强增大，不能更快更清晰地观察到液柱上升，B错误；
C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末，增大反应物的接触面积，反应速率加快，C正确；
D．换成更细的导管，水中滴加红墨水，毛细尖嘴管上升的高度大于玻璃导管，且红墨水现象更明显，D正确；
故选ACD。
（2）液柱高度变化值与铁腐蚀的速率成正比，分析2min时间内液柱高度变化值即可判断腐蚀的速率变化，1min~3min、3min ~5min、5min ~7min、7~9min时间段液柱上升高度分别为：1.3cm、0.9cm、0.7cm、0.5cm，故铁腐蚀的速率逐渐减慢；由于铁的锈蚀是铁与氧气、水的反应，反应过程中不断消耗氧气，容器内氧气的浓度不断减小，反应速率逐渐减慢，相同时间内液柱上升的高度逐渐减弱；
（3）铁钉的吸氧腐蚀中，滴有酚酞的a点附近出现红色，则产生氢氧根离子，电极反应式为O2 + 4e－+ 2H2O =4OH－；b点则为Fe失电子生成Fe2+或Fe3+，b点周围出现蓝色沉淀说明加入铁氰化钾验证Fe2+的存在，电极反应为Fe-2e－=Fe2+；b点做电池的负极，腐蚀更严重；
（4）阳极为Fe，Fe失电子生成Fe3O4，电极反应为3Fe-8e－+4H2O =Fe3O4+8H+；
19．（2021·福建·厦门双十中学高二期中，14分）回答下列问题：
（1）汽车尾气里含有的 NO 气体是由内燃机燃烧造成高温而引起氮气和氧气反应所产生的：N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　ΔH＞0，请回答：
①某温度下，向2 L的密闭容器中充入N2和O2各1 mol，5 min后O2的物质的量为0.5 mol，则N2的反应速率为___________。
②假定该反应在恒容条件下进行，判断该反应达到平衡的标志是___________。
A．消耗 1 mol N2的同时生成 1 mol O2 B．混合气体的密度不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变 D．2v正(N2)=v逆(NO)
③将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，如图中变化趋势正确的是___________(填字母)。

（2）NH硝化过程发生反应2NH＋3O22HNO3＋2H2O＋2H＋，恒温时在亚硝酸菌的作用下发生该反应。
①实验测得在其它条件一定时，NH硝化反应的速率随温度变化曲线如下图A所示，温度高于35℃时反应速率迅速下降的原因可能是___________。

②亚硝酸盐含量过高对人和动植物都会造成一定的危害，因此要对亚硝酸盐含量过高的废水进行处理。处理方法之一是用NaClO将亚硝酸盐氧化为硝酸盐，其反应为ClO-＋NO=NO＋Cl-。25 ℃和35 ℃下，分别向NO初始浓度为5×10-3 mol/L的溶液中按不同的投料比 加入次氯酸钠固体(忽略溶液体积的变化)，平衡时NO的去除率和温度、投料比的关系如上图B所示，a、b、c、d四点ClO-的转化率由小到大的顺序是___________，35 ℃时该反应的平衡常数K=___________
（3）下图是一种染料敏化太阳能电池示意图，电池的一个电极由吸附光敏染料(D)的TiO2，纳米晶体涂敷在导电玻璃上构成，另一电极由Pt-导电玻璃构成，工作原理为：

i．TiO2/DTiO2/D*(激发态)
ii．TiO2/D*→TiO2/D+ + e-
iii．还原剂A+D+→D+氧化产物B
iv．还原剂A再生
回答下列问题：
①Pt电极是该电池的___________极(填“正”或“负”)。
②结合图示写出iii反应的离子方程式(其中染料分子用D表示)___________。
③电池工作过程中，导带中的e-会与D+发生复合，该反应的速率为vˊ，步骤iii的速率为v，若该电池持续稳定工作，则v___________vˊ(填“＞”或“＜”)。
④导电玻璃材料的选择非常重要，你认为该材料应具备哪些性能(回答一条即可)___________。
【答案】（1） 0.05 mol·L－1 ·min－1 （1分） AD（2分） C （1分）
（2） 温度过高使亚硝酸菌变性失活（1分） d、c、b、a （2分） 2.67 （2分）
（3） 正 （1分） 3I-+ 2D+ =2D+I 或 3I-+ 2TiO2/D+ =2TiO2/D + I （2分） ＞（1分）
透光性、导电性、硬度等 （1分）
【解析】
（1）①在反应开始时O2的物质的量是1 mol，5 min后O2的物质的量变为0.5 mol，反应消耗0.5 mol，根据方程式可知：每反应消耗1 molO2，同时反应消耗1 mol N2，现在O2消耗了0.5 mol，则反应同时消耗0.5 molN2，故用N2的浓度变化表示反应速率v(N2)=；
②A．反应在恒容密闭容器中进行，根据方程式可知：每反应消耗 1 mol N2，就会同时消耗1 mol O2，同时生成 1 mol O2，则O2的物质的量浓度不变，反应达到平衡状态，A符合题意；
B．反应在恒容密闭容器中进行，气体的体积不变；反应混合物都是气体，气体的质量不变，则混合气体的密度始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，B不符合题意；
C．该反应反应前后气体的物质的量不变，气体的质量不变，则混合气体的平均相对分子质量始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，C不符合题意；
D．在任何时刻都存在2v正(N2)=v正(NO)，若2v正(N2)=v逆(NO)，则v正(NO)= v逆(NO)，反应处于平衡状态，D符合题意；
故合理选项是AD；
③A．化学平衡常数只与温度有关，温度不变，则化学平衡常数不变，A不符合题意；
B．催化剂只能加快反应速率，缩短达到平衡所需时间，但不能使平衡发生移动，因此达到平衡时c(NO)不变，B不符合题意；
C．反应温度越高，反应速率越快，达到平衡所需时间越短。根据图象可知在温度为T1时比温度T2时先达到平衡，说明温度：T1＞T2。升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，由于该反应的正反应为吸热反应，所以升高温度，平衡正向移动，导致N2的平衡转化率提高，图象与反应事实吻合，C符合题意；
故合理选项是C；
（2）①在35℃以前，升高温度，化学反应速率加快，但当温度高于35℃时，反应速率迅速下降，这是由于反应温度过高使亚硝酸菌变性失活，从而导致反应速率降低；
②处理亚硝酸盐的方法之一是用次氯酸钠将亚硝酸盐氧化为硝酸盐，反应方程式是ClO-＋NO=NO＋Cl-。在25C和35℃下，分别向NO初始浓度为5×10-3 mol/L的溶液中按不同的投料比加入次氯酸钠固体(忽略溶液体积的变化)，35℃平衡时NO的去除率80%，消耗NO的物质的量浓度=5×10-3 mol/L×80%=0.004 mol/L，投料比为2，则c(ClO-)=10-2 mol/L，ab为相同温度下， cd为相同温度下，比值越大，ClO-的转化率越小，在达到平衡前，在相同投料比时，温度越高，转化率越大，则a、b、c、d四点ClO-的转化率由小到大的顺序是dcba；
在35℃时，当=2时，反应开始时c(NO)=5×10-3 mol/L，则c(ClO-)=0.01 mol/L，反应过程变化量△c(NO)=5×10-3 mol/L×80%=0.004 mol/L，则根据物质反应转化关系可知：△c(ClO-)=0.004 mol/L，c(NO)=c(Cl-)=0.004 mol/L，所以平衡时c(NO)=0.001 mol/L，c(ClO-)=0.006 mol/L，c(NO)=c(Cl-)=0.004 mol/L，故该反应的化学平衡常数K=；
（3）①根据图示可知：在Pt电极上，上得到电子变为I-，所以Pt电极为正极，电极反应式为：+2e-=3I-；
②在iii中还原剂I-失去电子变为I，D+得到电子变为D，故反应iii的离子方程式为：3I-+ 2D+ =2D+I 或写为3I-+ 2TiO2/D+ =2TiO2/D + I；
③电池工作过程中，导带中的e-会与D+发生复合，该反应的速率为vˊ，步骤iii的速率为v，若该电池持续稳定工作，则v＞vˊ；
④导电玻璃材料的选择非常重要，我认为该材料应具备的性能应该有透光性、导电性、硬度等。
20．（2021·全国·高三期中）铅用途广泛，是电气工业部门制造蓄电池、汽油添加剂和电缆的原材料。工业上常用铅精矿(主要成分是PbS以及少量Zn、Fe、SiO2、MgO、Al2O3)通过如图所示工业流程制取铅。

已知：①PbS在稀硫酸中不会溶解
②常温下，相关金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
金属离子
Fe2+
Fe3+
Zn2+
Mg2+
Al3+
开始沉淀pH
6.5
2.2
5.4
9.5
3.5
完全沉淀(c=1.0×10-5mol/L)的pH
9.7
3.2
6.4
11.1
4.7
回答下列问题：
（1）滤渣1的成分是___________。酸浸后的分离操作是___________。
（2）已知溶液3的焰色反应透过蓝色钴玻璃是紫色，反应2的化学方程式为___________。
（3）已知溶液4的溶质是化合物且为绿色氧化剂，写出反应3的化学方程式___________。
（4）硫酸铅是铅蓄电池的放电过程中的主要产物，硫酸铅可以通过电解的方式在___________(选填“正”“负”“阴”“阳”)极得到铅。铅蓄电池在放电过程中，正极的电极反应是___________，电解质溶液的密度___________(填“增大”“减小”或者“不变”)。
（5）由“分步沉淀”的条件可知，常温下，Fe(OH)3的Ksp的数量级为___________；滤液1中的c(Zn2+)=___________mol/L(沉淀剂对溶液体积无影响)。
【答案】（1） PbS、SiO2 过滤
（2）2KOH+SiO2=K2SiO3+H2O
（3）PbS+4H2O2=PbSO4+4H2O
（4） 阴 PbO2+2e-+SO+4H+=PbSO4+2H2O 减小
（5） 10-38 10-3
【分析】铅精矿(主要成分是PbS以及少量Zn、Fe、SiO2、MgO、Al2O3)首先加入稀硫酸酸浸，PbS、SiO2不反应，即为滤渣1，Zn、Fe、MgO、Al2O3转化为相应的金属阳离子进入滤液1，调节滤液1的pH值，分步沉淀各种金属离子；滤渣1先加入强碱溶液溶解SiO2，过滤后滤渣2中主要有PbS，加入溶液4将PbS氧化为硫酸铅，然后在稀硫酸溶液中电解得到铅单质。
（1）根据信息1可知PbS不溶于稀硫酸，结合所学知识可知SiO2也不溶于稀硫酸,故滤渣1成分为PbS和SiO2；酸浸后分离得到滤渣1和滤液，故操作应为过滤；
（2）
由流程图知，溶液3的作用是分离Pbs和SiO2，滤渣2为PbS，则滤液2是SiO2溶于溶液3所得，溶液3应该是一种碱，再根据其焰色反应为紫色，推测出溶液3为KOH溶液，故方程式为2KOH+SiO2=K2SiO3+H2O；
（3）溶液4的溶质是化合物且为绿色氧化剂，应为H2O2溶液，作用是将PbS氧化为PbSO4，根据电子守恒、元素守恒可得化学方程式为PbS+4H2O2=PbSO4+4H2O；
（4）PbSO4转化为Pb单质，硫酸铅发生还原反应，所以这一过程发生在电解池的阴极；铅蓄电池在放电过程中，正极的氧化铅得电子被还原，电极反应为PbO2+2e-+SO+4H+=PbSO4+2H2O；电解过程中硫酸的浓度减小，所以溶液密度减小；
（5）根据完全沉淀时的pH，Fe(OH)3的Ksp=1×10-5×[10-(14-3.2)]3=10-37.4，所以数量级为10-38；由Zn2+在pH=6.4时完全沉淀可知Zn(OH)2的Ksp=1×10-5×[10-(14-6.4)]2，开始沉淀时pH=5.4，所以滤液1中c(Zn2+)=mol/L=10-3mol/L。