江苏省连云港高级中学2022-2023学年高二化学上学期第一次阶段试题(Word版附解析)
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这是一份江苏省连云港高级中学2022-2023学年高二化学上学期第一次阶段试题(Word版附解析),共18页。试卷主要包含了 在下列各说法中,正确的是, 如图所示两个烧杯中均盛有海水等内容,欢迎下载使用。
连云港高级中学2022-2023学年度高二上学期第一次阶段测试化学试卷
本卷满分100分,考试时间75分钟
可能用到的相对原子质量: H=1 O=16 N=14 S=32 C=12 Cl=35.5 Na=23 Mg=24 Cu=64 Ag=108
一、选择题(本题包括18个小题,每小题只有一个正确选项,共54分):
1. “能源的发展”与“能源和环境”是全世界、全人类共同关心的问题,下列措施中不利于可持续发展的是
A. 大力开采煤、石油和天然气 B. 将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源
C. 开发太阳能、氢能、海洋能等新能源 D. 增加资源的重复使用和循环再生
【答案】A
【解析】
【详解】A.大力开采煤、石油和天然气,以满足人们日益增长的能源需求,不能减少化石燃料的使用,不利于可持续发展,A符合题意;
B.大力发展农村沼气,将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源,可减少化石能源使用,B不符合题意;
C.开发太阳能、氢能、海洋能等新能源,减少使用煤、石油等化石燃料,符合“开源节流”,C不符合题意;
D.减少资源消耗,注重资源的重复使用、资源的循环再生,能减少化石燃料等资源使用,D不符合题意;
故选A。
2. 在下列各说法中,正确的是
A. 任何化学反应都有热效应,△H0表示放热反应
B. 热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,可以用是分数表示,也可以用整数表示
C. 1molH2SO4与1mol Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀时放出的热叫做中和热
D. 1molH2与0.5mol O2反应放出热就是H2的燃烧热
【答案】B
【解析】
【详解】A.放热ΔH为负,吸热ΔH为正,故A错误;
B.热化学方程式中化学计量数表示参加反应的物质的的物质的量,因此热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,可以用是分数表示,也可以用整数表示,故B正确;
C.中和热是强酸和强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol水时放出的热量稀,1molH2SO4与1mol Ba(OH)2反应生成生成2mol水,且生成BaSO4沉淀时,由于SO+Ba2+=BaSO4时放出热量,导致反应热增大,故C错误;
D.燃烧热是指1mol纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量,1molH2与0.5mol O2反应生成1mol液态水时放出的热就是H2的燃烧热,故D错误。
故选B。
3. 在四个不同的容器中,在不同的条件下进行合成氨反应,根据下列在相同时间内测得的结果判断,生成氨的反应速率最快的是
A. v(NH3)=0.05 mol/(L•min) B. v(NH3)=0.2 mol/(L•min)
C. v(H2)=0.3 mol/(L•min) D. v(H2)=0.4 mol/(L•min)
【答案】D
【解析】
【分析】同一化学反应中,同一时间段内,各物质的反应速率之比等于其计量数之比;先把不同物质的反应速率换算成同一物质的反应速率进行比较,从而确定选项。
【详解】反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),以N2的反应速率为标准进行判断。
A.v(NH3)=0.05 mol/(L•min),所以v(N2)=0.025 mol/(L•min);
B.v(NH3)=0.2 mol/(L•min),所以v(N2)=0.1 mol/(L•min);
C.v(H2)=0.3 mol/(L•min),所以v(N2)=0.1 mol/(L•min);
D.v(H2)=0.4 mol/(L•min),所以v(N2)=mol/(L•min)>0.1 mol/(L•min),所以反应速率最快的是mol/(L•min),故合理选项是D。
【点睛】本题考查了化学反应速率快慢比较,注意要把不同物质的反应速率换算成同一物质的反应速率进行比较,还要注意单位是否相同。
4. 反应C(s)+H2O (g)CO(g)+H2(g)在一密闭容器中进行,下列条件的改变能加快反应速率是
A. 增加C的量 B. 将容器的体积缩小一半
C. 保持容器体积不变,充入N2 D. 保持压强不变,充入He
【答案】B
【解析】
【详解】A.C是固体,增加固体C的量,化学反应速率不变,A错误;
B.将容器的体积缩小一半,各种气体物质的浓度增大,化学反应速率加快,B正确;
C.保持容器体积不变,充入N2,反应体系的物质浓度不变,反应速率不变,C错误; D.保持压强不变,充入He,体系的体积增大,反应物的浓度减小,反应速率减小,D错误;
故合理选项是B。
5. 某同学设计如图所示实验,探究反应中的能量变化。
下列判断正确的是
A. 由实验可知,(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应
B. 将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加
C. 实验(c)中将环形玻璃搅拌棒改为铁质搅拌器对实验结果没有影响
D. 若用NaOH固体代替NaOH溶液与盐酸反应测定中和反应的反应热,则测定数值偏高
【答案】D
【解析】
【详解】A.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应产生BaCl2、NH3·H2O、H2O的反应是吸热反应而不是放热反应,A错误;
B.将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后,反应物接触面积增大,Al与盐酸反应速率加快,但反应释放出的热量不变,B错误;
C.Fe是金属,容易导热,使反应放出的热量散失,导致中和热数据偏少,因此实验(c)中将环形玻璃搅拌棒改为铁质搅拌器对实验结果会产生一定的影响,C错误;
D.NaOH固体溶于水时会放出热量,因此若用NaOH固体代替NaOH溶液与盐酸反应测定中和反应的反应热,会使中和热测定数值偏高,D正确;
故合理选项是D。
6. 有A、B、C、D四种金属,当A、B组成原电池时,电子流动方向A→B;当A、D组成原电池时,A为正极;B与C构成原电池时,电极反应式为:C2-+2e-→C,B-2e-→B2+则A、B、C、D金属性由强到弱的顺序为( )
A. A>B>C>D B. A>B>D>C
C. D>C>A>B D. D>A>B>C
【答案】D
【解析】
【分析】原电池中,电子由负极流向正极,活泼金属作负极,负极上失去电子发生氧化,以此分析。
【详解】当A、B组成原电池时,电子流动方向A→B,则金属活泼性为A>B;当A、D组成原电池时,A为正极,则金属活泼性为D>A;B与C构成原电池时,电极反应式为:C2-+2e-→C,B-2e-→B2+,B失去电子,则金属活泼性为B>C;综上所述,这四种金属的活泼性为:D>A>B>C。
答案选D。
7. 下列图示中关于铜电极的连接错误的是
A. 铜锌原电池 B. 电解精炼铜
C. 镀件上镀铜 D. 电解氯化铜溶液
【答案】C
【解析】
【详解】A.铜锌原电池中,锌的活泼性强于铜,较活泼的金属锌作负极,较不活泼的金属铜作正极,故A正确;
B.电解池中,与电源正极相连为阳极,与电源负极相连为阴极,电解精炼铜时,粗铜作阳极,阳极上铜失电子发生氧化反应,纯铜作阴极,阴极上铜离子得电子发生还原反应,故B正确;
C.电镀时,镀层铜作阳极,镀件作阴极,电解过程中,铜离子在阴极析出,图示中电极连接相反,无法完成在镀件上镀铜,故C错误;
D.电解氯化铜溶液时,惰性电极作阳极,则阳极上氯离子放电生成氯气,无论阴极是否活泼,阴极上都是铜离子得电子生成铜,故D正确;
答案选C。
8. 如图所示两个烧杯中均盛有海水。下列说法正确的是
A. 图一中因铁和氯化钠不发生反应,所以铁不会腐蚀
B. 图一中正极的电极反应式为:
C. 图二中反应一段时间后.向铜片附近滴加少量的酚酞试液,溶液变红
D. 图二中电子流向为:电源正极→铁片→溶液→铜片→电源负极
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.图一中铁、铜和海水构原电池,铁作负极,铁被腐蚀,A错误;
B.图一中铜作正极,氧气得到电子,正极的电极反应式为:O2+4e-+2H2O=4OH-,B错误;
C.图二中构成电解池,铁作阳极,铜作阴极,水电离出的氢离子放电,氢氧根浓度增大,则反应一段时间后.向铜片附近滴加少量的酚酞试液,溶液变红,C正确;
D.图二中电子流向为:电源正极→铁片、铜片→电源负极,电子不能通过溶液传递,D错误;
答案选C。
9. 下列热化学方程式中ΔH的数值表示可燃物燃烧热的是
A. CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1
B. CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802.3 kJ·mol-1
C. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
D. H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=-184.6 kJ·mol-1
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A.符合燃烧热的概念,A正确;
B.生成物中的水是气体,属于不稳定氧化物,B错误;
C.热化学方程式中是2 mol可燃物氢气燃烧放热,不符合燃烧热的概念,C错误;
D.HCl不是氧化物,不符合燃烧热的概念要求,D错误;
故选A。
10. 下图为两个原电池装置图,由此判断下列说法错误的是
A. 当两电池转移相同电子时,生成和消耗Ni的物质的量相同
B. 两装置工作时,盐桥中的阴离子向负极移动,阳离子向正极移动
C. 由此可判断能够发生2Cr3++3Ni=3Ni2++2Cr和Ni2++Sn=Sn2++Ni的反应
D. 由此可判断Cr、Ni、Sn三种金属的还原性强弱顺序为:Cr>Ni>Sn
【答案】C
【解析】
【详解】A.两个原电池中Ni对应的离子为Ni2+,则当两电池转移相同电子时,生成和消耗Ni的物质的量相同,故A正确;
B.原电池工作时,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,故B正确;
C.两个电解池发生的反应分别为2Cr+3Ni2+=3Ni+2Cr3+和Ni+Sn2+=Sn+Ni2+,故C错误;
D.原电池负极较为活泼,由原电池正极可知由此可判断Cr、Ni、Sn三种金属的还原性强弱顺序为:Cr>Ni>Sn,故D正确.
故选C.
11. 下列为四个常用的电化学装置,关于它们的叙述正确的是
A. 图(a)中,MnO2的作用是催化剂
B. 图(b)所示电池放电过程中,两极板的质量不断增大
C. 图(c)所示装置工作过程中,电解质溶液中Cu2+浓度始终不变
D. 图(d)所示电池充电过程中,Ag2O是氧化剂,电池工作过程中还原为Ag
【答案】B
【解析】
【详解】A.该电池反应中二氧化锰得到电子被还原,其不是催化剂,A错误;
B.铅蓄电池放电时,正极电极反应式为:PbO2+4H++2e-+SO42-=PbSO4+2H2O,负极电极反应式为:Pb-2e-+SO42-=PbSO4,两极板的质量不断增大,B正确;
C.粗铜中不仅含有铜,还含有其它金属,电解时粗铜中有铜和其中比其活泼的金属溶解,纯铜上只有铜离子得电子,所以阴极上析出的铜大于阳极上减少的铜,所以溶液中铜离子浓度降低,C错误;
D.充电时,阳极上银失电子生成氧化银,发生氧化反应,银作还原剂,电池工作时,氧化银在正极得电子生成银, D错误;
故选B。
12. 铅蓄电池是一种典型的可充电电池,其放电时的电池总反应式为:Pb+PbO2+4H++2SO2PbSO4+2H2O,则下列说法正确的是
A. 电池工作时,负极反应为:Pb−2e-=Pb2+
B. 铅蓄电池是二次电池,放电时电能转化为化学能
C. 铅蓄电池放电时两个电极质量都增大
D. 铅蓄电池充电时阳极电极反应为PbSO4+2H2O+2e-=PbO2+4H++SO
【答案】C
【解析】
【详解】A.电池工作时,负极Pb失去电子与SO结合生成PbSO4,所以电极反应式为Pb-2e-+SO=PbSO4,故A错误;
B.铅蓄电池是可充电电池、是二次电池,放电时作为原电池,将化学能转化为电能,故B错误;
C.铅蓄电池中负极反应:Pb-2e-+SO=PbSO4,正极反应为:PdO2+SO+4H++2e-=PbSO4+2H2O,反应后两极板质量均增加,故C正确;
D.铅蓄电池充电时,阳极发生失去电子的氧化反应,即PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO,故D错误;
故选C。
13. 高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列叙述不正确的是
A. 放电时负极反应为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
B. 充电时阳极反应为Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO+4H2O
C. 放电时每转移3 mol电子,正极有1 mol K2FeO4被氧化
D. 放电时正极附近溶液的碱性增强
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据总反应式,高铁电池放电时锌为负极失电子,被氧化,发生电极反应为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,故A正确;
B.充电时阳极失去电子,氢氧化铁被氧化成高铁酸钾,发生氧化反应:Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO+4H2O,故B正确;
C.放电时K2FeO4正极得到电子,被还原,故C错误;
D.放电时正极附近生成OH-,溶液的碱性增强,故D正确;
答案选C。
14. 下列对于化学反应方向说法正确的是
A. 反应2A(g)+B(g)=3C(s)+D(g)在一定条件下能自发进行,说明该反应的ΔH>0
B. 常温下反应2Na2SO3(s)+O2(g)=2Na2SO4(s)能自发进行,则ΔH0
D. 一定温度下,反应2NaCl(s)=2Na(s)+Cl2(g)的ΔH0
【答案】B
【解析】
【详解】A.该反应的△S<0,在一定条件下能自发进行,△H应小于0,故A错误;
B.该反应的△S<0,由△G=△H-T•△S<0时反应可自发进行可知,△H<0,故B正确;
C.该反应的△S<0,由△G=△H-T•△S<0时反应可自发进行可知,△H<0,故C错误;
D.该反应的△S>0,反应是分解反应,为吸热反应,反应的△H>0,故D错误;
故选B。
15. 十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”,意味着对污染防治比过去要求更高。某种利用垃圾渗透液实现发电、环保二位一体结合的装置示意图如下,当该装置工作时,下列说法正确的是
A. 盐桥中Cl-向Y极移动
B. 温度越高,越有利于垃圾渗透液中微生物将NH硝化
C. 电流由X极沿导线流向Y极
D. Y极发生的反应为2NO+10e-+6H2O=N2↑+12OH-,周围pH增大
【答案】D
【解析】
【分析】根据处理垃圾渗滤液并用其发电的示意图可知,装置属于原电池装置,氨气失电子生成氮气,发生氧化反应,故X是负极,Y是正极,硝酸根离子得电子发生还原反应,电极反应式为2+10e-+6H2O=N2↑+12OH-,电解质溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极,电子从负极流向正极。
【详解】A.处理垃圾渗滤液的装置属于原电池装置,溶液中的阴离子移向负极,即氯离子向X极移动,A错误;
B.温度太高,微生物可能因温度过高而失活,此外铵根离子与氧气反应生成硝酸根离子是一个放热反应,温度过高不利于反应正向进行,B错误;
C.电流由正极流向负极,即Y极沿导线流向X极,C错误;
D.Y是正极,发生还原反应,电极反应式为2+10e-+6H2O=N2↑+12OH-,生成氢氧根离子,Y极周围pH增大,D正确;
故答案选D。
16. 已知反应S2O (aq)+2I-(aq) 2SO (aq)+I2(aq),若向该溶液中加入含Fe3+的某溶液,反应机理如图所示。下列有关该反应的说法不正确的是
①2Fe3+(aq)+2I-(aq) I2(aq)+2Fe2+(aq)
② 2Fe2+(aq)+S2O (aq) 2Fe3+(aq)+2SO (aq)
A. Fe2+是该反应的催化剂
B. 该反应正反应活化能小于逆反应活化能
C. 该反应可设计成原电池
D. 加入Fe3+后降低了该反应的活化能
【答案】A
【解析】
【详解】A.由总反应和反应①、②可知,总反应=反应①+反应②,因此Fe3+在该反应中做催化剂,而不是Fe2+,A错误;
B.由图可知,生成物的能量低于反应物的能量,因此逆反应的活化能高于正反应的活化能,B正确;
C.该反应中I、S元素化合价均发生变化,属于氧化还原反应,且为放热反应,可设计成原电池,C正确;
D.从图示可知,Fe3+为催化剂,加入了Fe3+降低了反应的活化能,D正确;
故答案选A。
17. 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能),下列有关叙述正确的是
A. E1—E2=△H B. 该反应为吸热反应
C. 升高温度,不影响活化分子的百分数 D. 使用催化剂使该反应的反应热发生改变
【答案】A
【解析】
【分析】由图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应,反应热△H=—(E2—E1)。
【详解】A.由分析可知,反应热△H=—(E2—E1)= E1—E2,故A正确;
B.由图可知,该反应为放热反应,故B错误;
C.升高温度,活化分子的数目和百分数都增大,故C错误;
D.使用催化剂能降低反应的活化能,但反应的反应热不发生改变,故D错误;
故选A。
18. 活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。自由基与反应过程的能量变化如图所示:
下列说法正确的是
A. 该反应为吸热反应
B. 产物的稳定性:
C. 该历程中最大正反应的活化能
D. 相同条件下,由中间产物z转化为产物的速率:
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.由图示可知,反应物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高,即该反应为放热反应,故A错;
B.产物P2所具有的能量比产物P1所具有的能量低118.4kJ,所以产物P2比产物P1要稳定,故B错;
C.由图示可知中间产物Z到过渡态IV所需的活化能最大,则,故选C;
D.由图示可知,由Z到产物P1所需的活化能低于由Z到产物P2所需的活化能,则由中间产物Z转化为产物的速率:,故D错。
答案选C。
二、填空题(本题包括3个小题,共46分):
19. 十九大报告提出要对环境问题进行全面、系统的可持续治理。绿色能源是实施可持续发展的重要途径,利用生物乙醇来制取绿色能源氢气的部分反应过程如图所示:
(1)已知:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H1=-41kJ/mol
CH3CH2OH(g)+3H2O(g) 2CO2(g)+6H2(g) △H2= +174.1kJ/mol
请写出反应Ⅰ的热化学方程式:_______。
(2)以铅蓄电池为电源可将CO2转化为乙醇,其原理如图所示,电解所用电极材料均为惰性电极。该电解池阴极上的电极反应式为:_______;每生成0.5mol乙醇,理论上需消耗铅蓄电池中_______mol硫酸。
(3)据文献报道, CO2可在碱性水溶液中电解生成CH4,写出生成CH4的电极反应式为:_______。
(4)在容积为2 L的密闭容器中进行如下反应:A(g)+2B(g) 3C(g)+nD(g),开始时A为4 mol,B为6 mol;5 min时测得生成C 3 mol,用D表示的化学反应速率v(D)为0.2 mol·L-1·min-1。试回答下列问题:
①5 min时B的物质的量浓度为_______。
②5 min内用A表示的化学反应速率v(A)为_______。
③化学方程式中n为_______。
【答案】(1)CH3CH2OH(g)+H2O(g) 2CO(g)+4H2(g) ΔH=+256.1kJ/mol
(2) ①. 12H++2CO2+12e- = CH3CH2OH+3H2O ②. 6
(3)CO2+6H2O+8e- =CH4+8OH-
(4) ①. 2 mol·L-1 ②. 0.1 mol·L-1·min-1 ③. 2
【解析】
【小问1详解】
①CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H1=-41kJ/mol
②CH3CH2OH(g)+3H2O(g) 2CO2(g)+6H2(g) △H2= +174.1kJ/mol
利用盖斯定律,将反应②-①×2得:反应Ⅰ的热化学方程式:CH3CH2OH(g)+H2O(g) 2CO(g)+4H2(g) ΔH=+174.1kJ/mol -(-41kJ/mol)×2=+256.1kJ/mol。答案为:CH3CH2OH(g)+H2O(g) 2CO(g)+4H2(g) ΔH=+256.1kJ/mol;
【小问2详解】
由CO2生成乙醇,碳元素化合价降低,则左侧电极为阴极,在阴极上,CO2得电子产物与电解质反应生成乙醇等,电极反应式为:12H++2CO2+12e- = CH3CH2OH+3H2O;由铅蓄电池的总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,可建立如下关系式:CH3CH2OH——12e-——12H2SO4,则每生成0.5mol乙醇,理论上需消耗铅蓄电池中6mol硫酸。答案为:12H++2CO2+12e- = CH3CH2OH+3H2O;6;
【小问3详解】
碱性水溶液中,CO2得电子产物与电解质反应生成CH4,电极反应式为:CO2+6H2O+8e- =CH4+8OH-。答案为:CO2+6H2O+8e- =CH4+8OH-;
【小问4详解】
在容积为2 L的密闭容器中进行如下反应:A(g)+2B(g) 3C(g)+nD(g),开始时A为4 mol,B为6 mol;5 min时测得生成C 3 mol,用D表示的化学反应速率v(D)为0.2 mol·L-1·min-1。可建立如下三段式:
①5 min时B的物质的量浓度为=2 mol·L-1。
②5 min内用A表示的化学反应速率v(A)为=0.1 mol·L-1·min-1。
③依据物质的量的变化量之比等于化学计量数之比,可得出化学方程式中n为2。答案为:2 mol·L-1;0.1 mol·L-1·min-1;2。
【点睛】由已知量、平衡量求变化量时,可利用三段式。
20. 某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量),当闭合该装置的电键K时,观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题:
(1)甲池为__________(填“原电池”、“电解池”或“电镀池”),A电极的电极反应式为______________。
(2)丙池中E电极为_________(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”),电极的电极反应式为_____________。该池总反应的化学方程式为___________________。
(3)当乙池中C极质量减轻10.8 g时,甲池中B电极理论上消耗O2的体积为_____mL(标准状况)。
(4)一段时间后,断开电键K,下列物质能使丙池恢复到反应前浓度的是___(填选项字母)。
A.Cu B.CuO C.Cu(OH)2 D.Cu2(OH)2CO3
【答案】 ①. 原电池 ②. CH3OH - 6e-+ 8OH-= CO32-+ 6H2O ③. 阳极 ④. 2H2O-4e-= O2↑+4H+ ⑤. 2CuSO4 + 2H2O2Cu +O2↑+2H2SO4 ⑥. 560 ⑦. B
【解析】
【分析】由图可知甲图为原电池是一甲醇燃料电池,通甲醇的A为负极、B为正极;乙池为电解池,C为阳极电极反应为:Ag-e-=Ag+,D为阴极,电极反应为Cu2++2e-=Cu;丙池为电解池,E为阳极,电极反应为:2H2O-4e-=O2↑+4H+,F电极为阴极,电极反应为:Cu2++2e-=Cu,总反应方程式为:2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑,一段时间后,断开电键K,要使丙池恢复到反应前浓度需加入CuO或者CuCO3,据此分析解答。
【详解】(1)由图可知甲图为原电池,A电极通入甲醇,为负极,电极反应式为:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O;
(2)丙池为电解池,其中E电极连接电源正极,为阳极,电极反应式为:2H2O-4e-=O2↑+4H+,F电极连接电源负极,为阴极,发生反应:Cu2++2e-=Cu,总反应方程式为:2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑;
(3)乙池中C为阳极电极反应为:Ag-e-=Ag+,D为阴极,电极反应为Cu2++2e-=Cu;n(Ag)=10.8g÷108g/mol=0.1mol,由于Ag是+1价的金属,所以转移电子的物质的量为0.1mol,由于在同一闭合回路中电子转移数目相等,所以甲池中反应消耗O2的物质的量n(O2)=×0.1mol=0.025mol,则消耗氧气在标准状况下的体积V(O2)=0.025mol×22.4L/mol=0.56L=560mL;
(4)一段时间后,断开电键K,根据少什么加什么,丙池一个电极产生Cu单质,另一个电极产生O2,相当于从溶液中出去的物质为Cu与O2反应产生的CuO。
A.Cu与硫酸不能反应,不能达到目的,A错误;
B.CuO与硫酸反应,产生硫酸铜和水,能达到目的,B正确;
C.Cu(OH)2比CuO多一个水的组成,相当于对溶液进行了稀释,不能使丙池恢复到反应前浓度,C错误;
D.Cu2(OH)2CO3与硫酸生成硫酸铜、二氧化碳和水,比等物质的量的CuO多一个水的组成,相当于对溶液进行了稀释,不能使丙池恢复到反应前浓度,D错误;
故合理选项是B。
【点睛】本题考查了原电池和电解池,侧重于电极反应式书写和电子守恒在计算中应用的考查,对于多池串联电路,通入燃料的电池为原电池,其它各池为电解池,其中在燃料电池中通入燃料的电极为负极,通入氧气或空气的电极为正极;与负极连接的电极为阴极,与正极连接的电极为阳极,原电池的负极和电解池的阳极发生氧化反应;原电池的正极和电解池的阴极发生还原反应,电极反应式书写时要结合电解质溶液的酸碱性进行。在整个闭合回路中电子转移数目相等。
21. 回答下列问题:
(1)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性液体,可用作火箭燃料。已知N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气。肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。肼-空气燃料电池放电时:正极的电极反应式是_______;负极的电极反应式是_______。
(2)如图是一个电化学过程示意图。
①锌片上发生的电极反应式是_______。
②假设使用肼-空气燃料电池作为本过程中的电源,铜片的质量减少128 g,则肼-空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气_______L(假设空气中的氧气体积含量为20%)。
(3)传统制备肼的方法,以NaClO氧化NH3制得肼的稀溶液,该反应的离子方程式是_______。
(4)工业上为了处理含有Cr2O的酸性工业废水,采用了下面的处理方法:往工业废水中加入适量的NaCl,以Fe为电极进行电解,经过一段时间后,随着溶液酸性减弱,铁元素和铬元素转化为Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀,工业废水中铬的含量已低于排放标准。请回答下列问题:
①写出两极发生反应的电极反应式:阳极:_______;阴极:_______。
②写出酸性条件下Cr2O与Fe2+反应变为Cr3+的离子方程式:_______。
③该装置_______(填“能”或“不能”)改用石墨作电极。
【答案】(1) ①. O2+2H2O+4e-=4OH- ②. N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑
(2) ①. Cu2++2e-=Cu ②. 112
(3)ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O
(4) ①. Fe-2e-=Fe2+ ②. 2H++2e-=H2↑ ③. Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O ④. 不能
【解析】
【小问1详解】
肼-空气燃料电池放电时肼反应氧化反应为电源负极,氧气发生还原反应为正极;电解质溶液为碱性,则氧气得到电子生成氢氧根离子,正极的电极反应式是O2+2H2O+4e-=4OH-;负极的电极反应式是肼失去电子生成氮气和水:N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑;
【小问2详解】
①由图可知,锌电极为阴极,锌片上铜离子放电生成铜,发生的电极反应式是Cu2++2e-=Cu。
②假设使用肼-空气燃料电池作为本过程中的电源,铜片的质量减少128 g,铜的物质的量为2mol,根据电子守恒可知,2Cu~4e-~O2,则消耗氧气的物质的量为1mol,肼-空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气的体积为1mol×22.4L/mol÷20%=112L;
【小问3详解】
以NaClO氧化NH3制得肼,氨气发生氧化反应生成肼,则次氯酸钠发生还原反应生成氯离子,反应为ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O;
【小问4详解】
①电解池中铁为阳极,失去电子发生氧化反应,反应为Fe-2e-=Fe2+;阴极上氢离子放电生成氢气,反应为2H++2e-=H2↑;
②重铬酸根离子具有强氧化性,可以把亚铁离子转化为铁离子,酸性条件下Cr2O与Fe2+反应变为Cr3+同时生成铁离子,反应为Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。
③该装置中铁做阳极,生成亚铁离子参与反应,石墨为惰性电极不参与电极反应,故不能改用石墨作电极。
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