（浙江選考）2020版高考化學大一輪復習 專題檢測三（考查范圍：專題二 基本理論8~10講 化學反應中的能量變化）.docx

專題檢測三(考查范圍:專題二 基本理論810講化學反應中的能量變化)(時間:90分鐘滿分:100分)可能用到的相對原子質(zhì)量:H1C12N14O16Mn55Cu64一、選擇題(本大題包括20個小題,每小題2分,共40分;每小題只有一個選項符合題目要求)1.下列關于燃料與能源的說法不正確的是()A.煤的液化屬于物理變化,將煤液化后再作為能源,可減少PM2.5引起的危害B.生物質(zhì)能、風能、水能是可再生能源C.“開發(fā)利用新能源”“汽車尾氣催化凈化”都能提高空氣質(zhì)量D.煤、石油、天然氣為不可再生的化石燃料答案A解析煤液化為化學變化。2.(2018北京朝陽統(tǒng)考)如圖為氟利昂(化學式為CFCl3)破壞臭氧層的反應過程示意圖,下列說法不正確的是()A.過程中斷裂CCl極性鍵B.過程可表示為O3+ClClO+O2C.過程中O+OO2是吸熱過程D.上述過程說明氟利昂中氯原子是破壞O3的催化劑答案C解析由題圖可知,過程中CFCl3在紫外輻射下生成CFCl2和Cl原子,該過程斷裂CCl極性鍵,A項正確;過程中Cl原子與O3反應生成O2和ClO,可表示為O3+ClClO+O2,B項正確;過程中O與O原子結合生成O2,成鍵過程放出熱量,C項錯誤;綜合過程可知,O3被氟利昂中氯原子破壞的過程可表示為2O33O2,該過程中氯原子起到催化劑作用,D項正確。3.(2018湖南師大附中期中)下列有關反應熱的說法中正確的是()A.一個化學反應是否能在常溫下發(fā)生與該反應的H的大小沒有必然聯(lián)系B.中和熱H=-57.3 kJmol-1,所以1.00 L 1.00 molL-1硫酸與稀NaOH溶液恰好完全反應放出57.3 kJ的熱量C.用等體積0.50 molL-1鹽酸、0.55 molL-1NaOH溶液進行中和熱測定實驗,會使測得的值偏大D.在101 kPa時,1 mol CH4完全燃燒生成CO2和水蒸氣時的反應熱就是CH4的標準燃燒熱答案A解析化學反應能否在常溫下進行與物質(zhì)的穩(wěn)定性有關,與該反應的H大小沒有必然聯(lián)系,A項正確;中和熱是稀溶液中H+與OH-反應生成1molH2O(l)放出的熱量,1.00L1.00molL-1硫酸與稀NaOH溶液恰好完全反應生成2molH2O,故放出的熱量為114.6kJ,B項錯誤;用等體積的0.50molL-1鹽酸、0.55molL-1NaOH溶液進行中和熱測定的實驗,NaOH稍過量,可保證HCl完全反應,不會使測得的中和熱的值偏大,C項錯誤;根據(jù)標準燃燒熱的概念,CH4完全燃燒生成的穩(wěn)定氧化物應為CO2(g)和H2O(l),D項錯誤。4.2A(g)B(g)H1(H1<0);2A(g)B(l)H2;下列能量變化示意圖正確的是()答案B解析由題意可知2A(g)B(l)為放熱反應,由此可排除C項和D項;2molA(g)生成1molB(l)比生成1molB(g)放出的熱量要多,因此選項B正確。5.(2018寧波選考適應性考試)固態(tài)或氣態(tài)碘分別與氫氣反應的熱化學方程式如下:H2(g)+I2(?)2HI(g)H1=-9.48 kJmol-1H2(g)+I2(?)2HI(g)H2=+26.48 kJmol-1下列判斷不正確的是()A.中的I2為氣態(tài),中的I2為固態(tài)B.的反應物總能量比的反應物總能量小C.反應的產(chǎn)物比反應的產(chǎn)物熱穩(wěn)定性更強D.1 mol固態(tài)碘升華時將吸熱35.96 kJ答案C解析根據(jù)反應熱H=生成物的總能量-反應物的總能量,說明中反應物的總能量大于中反應物的總能量,由于物質(zhì)為氣態(tài)時的能量大于固體時的能量,則中的I2為氣態(tài),中的I2為固態(tài),即A、B兩項都正確;由于兩個反應的產(chǎn)物相同、狀態(tài)相同,熱穩(wěn)定性也相同,故C錯誤;根據(jù)蓋斯定律,-即得I2(s)I2(g)H=H2-H1=+35.96kJmol-1,說明1mol固態(tài)碘升華為碘蒸氣需要吸收35.96kJ的熱量,即D正確。6.化學反應的H等于反應物的總鍵能與生成物的總鍵能之差?；瘜W鍵SiOSiClHHHClSiSiSiC鍵能(kJmol-1)460360436431176347高純硅可通過下列反應制取:SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g),該反應的H為()A.+412 kJmol-1B.-412 kJmol-1C.+236 kJmol-1D.-236 kJmol-1答案C解析Si是原子晶體,1個Si原子與周圍的4個Si形成4個SiSi鍵,所以平均1molSi形成的共價鍵有2mol,即1molSi中含有2molSiSi鍵。由反應的化學方程式可知,該反應的H=4E(SiCl)+2E(HH)-2E(SiSi)-4E(HCl)=(4360+2436-2176-4431)kJmol-1=+236kJmol-1。7.(2018貴州七校聯(lián)考)根據(jù)如圖所給信息,得出的結論正確的是()A.48 g碳完全燃燒放出的熱量為1 574 kJmol-1B.2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221.0 kJmol-1C.2CO2(g)2CO(g)+O2(g)H=+283.0 kJmol-1D.C(s)+O2(g)CO2(s)H=-393.5 kJmol-1答案B解析48g碳完全燃燒生成二氧化碳氣體,放出熱量為1574kJ,A項錯誤;根據(jù)題給圖像可知,C(s)+12O2(g)CO(g)H=-110.5kJmol-1,故2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221.0kJmol-1,B項正確;根據(jù)圖像可知,CO(g)+12O2(g)CO2(g)H=-283.0kJmol-1,故2CO2(g)2CO(g)+O2(g)H=+566.0kJmol-1,C項錯誤;根據(jù)題給圖像可知,C(s)+O2(g)CO2(g)H=-393.5kJmol-1,D項中的CO2應該是氣體,不是固態(tài),D項錯誤。8.(2018嘉興9月份考試)幾種物質(zhì)的能量關系如下圖所示。下列說法正確的是()A.C(s)+O2(g)CO2(g)H=-965.1 kJmol-1B.2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H=-221.2 kJmol-1C.由圖可知表示甲烷標準燃燒熱的H為-779.7 kJmol-1D.通常由元素最穩(wěn)定的單質(zhì)生成1 mol純化合物時的反應熱稱為該化合物的標準生成焓,由圖可知CH4(g)的標準生成焓為+74.8 kJmol-1答案B解析根據(jù)能量關系圖無法計算出C和O2生成CO2的焓變,故A錯誤;根據(jù)能量關系圖可得CO(g)+12O2(g)CO2(g)H=(854.5-965.1)kJmol-1=-110.6kJmol-1,故B正確;根據(jù)能量關系圖可知,表示甲烷標準燃燒熱的H為-890.3kJmol-1,故C錯誤;該反應為化合反應,屬于放熱反應,即CH4(g)的標準生成焓為(890.3-965.1)kJmol-1=-74.8kJmol-1,故D錯誤。9.(2018臺州中學第一次統(tǒng)練)H2O2(l)在有MnO2的條件下和無MnO2的條件下分解的能量變化如下圖所示。下列說法正確的是()A.有MnO2條件下的反應曲線是a曲線B.該反應能量變化類型與CaCO3的分解反應相同C.加催化劑后,正反應速率增大,逆反應速率減小D.b曲線的熱化學方程式為H2O2(l)H2O(l)+12O2(g)H=(E1 -E2) kJmol-1答案D解析催化劑能降低反應活化能而改變化學反應速率,但不影響焓變,所以有MnO2條件下的反應曲線是b曲線,A錯誤;該反應中反應物的能量高,生成物的能量低,為放熱反應,CaCO3的分解反應是吸熱反應,故B錯誤;加催化劑后正、逆反應速率同時增大,故C錯誤;該反應的焓變H=(E1-E2)kJmol-1或H=-(E2-E1)kJmol-1,故D正確。10.火箭推進器常以聯(lián)氨(N2H4)為燃料、過氧化氫為助燃劑。已知下列各反應的熱化學方程式:N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H1=-533.23 kJmol-1H2O(g)H2O(l)H2=-44 kJmol-12H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)H3=-196.4 kJmol-1則聯(lián)氨與過氧化氫反應的熱化學方程式可表示為()A.N2H4(g)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(l)H=+817.63 kJmol-1B.N2H4(g)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)H=-641.63 kJmol-1C.N2H4(g)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(l)H=-641.63 kJmol-1D.N2H4(g)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)H=-817.63 kJmol-1答案B解析將題中的熱化學方程式依次編號、,生成液態(tài)水時的熱化學方程式由+2可得;生成氣態(tài)水的熱化學方程式由+-2可得;B正確。11.H2與ICl的反應分、兩步進行,其能量曲線如下圖所示,下列有關說法錯誤的是()A.反應、反應均為放熱反應B.反應、反應均為氧化還原反應C.反應比反應的速率小,與相應正反應的活化能無關D.反應、反應的焓變之和為H=-218 kJmol-1答案C解析根據(jù)圖像可知,反應和反應中反應物總能量都大于生成物總能量,故反應、均為放熱反應,A正確;反應、中都存在元素化合價變化,所以反應、都是氧化還原反應,B正確;反應比反應的速率小,是由于反應中正反應的活化能較大,反應中正反應的活化能較小,C錯誤;反應、反應總的能量變化為218kJ,根據(jù)蓋斯定律可知,反應、反應的焓變之和為H=-218kJmol-1,D正確。12.(2018杭州學軍中學選考模擬考試)2016 年,Nature期刊報道一例CH3OH-O2在聚合物催化下的原電池,其工作示意圖如右圖所示。下列說法正確的是()A.電極B的電極反應式為O2+2e-+H+HO2-B.電解質(zhì)溶液中H+由電極B流向電極AC.電極A是負極,發(fā)生還原反應D.外電路中通過3 mol電子,生成11.2 L CO2答案A解析原電池工作時,CH3OH在負極上失電子,發(fā)生氧化反應,生成二氧化碳和水,則電極A為負極,電極B為正極,正極上氧氣得電子生成HO2-,電極反應式為O2+H+2e-HO2-,故A正確;原電池工作時,陽離子向正極移動,H+向電極B移動,故B錯誤;電極A為負極,負極上CH3OH被氧化,生成二氧化碳和水,故C錯誤;未指明氣體所處的狀態(tài),無法計算氣體的體積,故D錯誤。13.(2018嘉興9月份考試)一種新型的電池,總反應為3Zn+2FeO42-+8H2O2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-,其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A.Zn電極是負極,發(fā)生氧化反應B.隨著反應的進行,溶液的pH增大C.電子由Zn電極流出到石墨電極,再經(jīng)過溶液回到Zn電極,形成回路D.石墨電極上發(fā)生的電極反應為FeO42-+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-答案C解析根據(jù)電池總反應可知,Zn的化合價升高,鋅作負極,發(fā)生氧化反應,故A說法正確;根據(jù)電池總反應方程式可知,反應生成OH-,溶液的pH增大,故B說法正確;根據(jù)原電池的工作原理,電子從Zn電極流出經(jīng)外電路流向石墨電極,電解質(zhì)溶液中是陰陽離子定向移動,沒有電子通過,故C說法錯誤;負極的電極反應式為Zn+2OH-2e-Zn(OH)2,正極反應式為FeO42-+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-,故D說法正確。14.如圖用石墨作電極的電解池中,放入某足量藍色溶液500 mL,進行電解,觀察到A電極表面有紅色固體生成,B電極有無色氣體生成;通電一段時間后,取出A電極,洗滌、干燥、稱量,A電極增重1.6 g。下列說法錯誤的是()A.圖中B極同電源正極相連B.該藍色溶液可能是Cu(NO3)2或CuCl2溶液C.電解后溶液的pH約為1(溶液體積變化忽略不計)D.要使電解后溶液恢復到電解前的狀態(tài),則可加入2 g CuO答案B解析藍色溶液為含Cu2+的鹽溶液,Cu在A極析出,則A為陰極,B為陽極,與B相連的為電源正極,A項正確;B極產(chǎn)生無色氣體,若為CuCl2溶液,則產(chǎn)生黃綠色的Cl2,B項錯誤;A極增重1.6g為生成的Cu,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.6g64gmol-12=0.05mol,則B極OH-失去0.05mol電子,電解后產(chǎn)生0.05molH+,則c(H+)=0.05mol0.5L=0.1molL-1,pH=1,C項正確;A電極生成Cu,B電極生成O2,故加入CuO可以恢復原狀,根據(jù)Cu守恒,加入的m(CuO)=1.6g64gmol-180gmol-1=2g,D項正確。15.(2018遼寧大連模擬)某科研小組模擬“人工樹葉”電化學裝置如圖所示,該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為糖類(C6H12O6)和O2,X、Y是特殊催化劑型電極。已知裝置的電流效率等于生成產(chǎn)品所需的電子數(shù)與電路中通過總電子數(shù)之比。下列說法不正確的是()A.該裝置中Y電極發(fā)生氧化反應B.X電極的電極反應式為6CO2+24e-+24H+C6H12O6+6H2OC.理論上,每生成22.4 L O2必有4 mol H+由Y極區(qū)向X極區(qū)遷移D.當電路中通過3 mol電子時生成18 g C6H12O6,則該裝置的電流效率為80%答案C解析根據(jù)裝置圖可知,Y電極與電源正極相連,Y電極為陽極,發(fā)生氧化反應,A項正確;X電極為陰極,發(fā)生還原反應,根據(jù)X電極上的反應物及產(chǎn)物可寫出陰極的電極反應式,B項正確;22.4LO2沒有指明是在標準狀況下,C項不正確;n(C6H12O6)=18g180gmol-1=0.1mol,生成0.1mol葡萄糖消耗2.4mol電子,故該裝置的電流效率為2.4mol3mol100%=80%,D項正確。16.(2018浙江溫州模擬)高鐵酸鹽在能源環(huán)保領域有廣泛用途。用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉(Na2FeO4)的裝置如圖所示。下列說法正確的是()A.鐵是陽極,電極反應為Fe-2e-+2OH-Fe(OH)2B.電解一段時間后,鎳電極附近溶液的pH減小C.若離子交換膜為陰離子交換膜,則電解結束后左側(cè)溶液中含有FeO42-D.每制得1 mol Na2FeO4,理論上可以產(chǎn)生67.2 L氣體答案C解析用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉(Na2FeO4),鐵失電子生成高鐵酸鈉,則鐵作陽極,鎳作陰極,電極反應式為Fe+8OH-6e-FeO42-+4H2O,A錯誤;鎳電極上H+放電生成H2,c(H+)減小,溶液的pH增大,B錯誤;若離子交換膜為陰離子交換膜,FeO42-穿過陰離子交換膜向左側(cè)擴散,左側(cè)溶液中會含有FeO42-,C正確;溫度和壓強未知,不能計算生成氣體體積,D錯誤。17.(2018湖北七市調(diào)研)如下圖所示,某同學設計了一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理,其中乙裝置中X為陽離子交換膜。下列有關說法正確的是()A.反應一段時間后,乙裝置中生成的氫氧化鈉在鐵電極區(qū)B.乙裝置中鐵電極為陰極,電極反應式為Fe-2e-Fe2+C.通入氧氣的一極為正極,發(fā)生的電極反應為O2-4e-+2H2O4OH-D.反應一段時間后,丙中硫酸銅溶液濃度保持不變答案A解析甲裝置為甲醚燃料電池,充入氧氣的一極發(fā)生還原反應,為電極的正極,充入燃料的一極為電極的負極,C項錯誤;乙裝置為電解飽和氯化鈉溶液的裝置,Fe電極為陰極,C極為陽極,陰極上生成H2,陰極區(qū)c(OH-)增大,Na+透過陽離子交換膜移向陰極區(qū),A項正確,B項錯誤;丙裝置為電解精煉銅的裝置,精銅為陰極,粗銅為陽極,由于粗銅中的Zn、Fe雜質(zhì)失電子,故c(CuSO4)減小,D項錯誤。18.(2017河南安鶴新開四校聯(lián)考)硼化釩(VB2)-空氣電池是儲電能力較高的電池(如圖所示),電池總反應為4VB2+11O24B2O3+2V2O5,下列敘述錯誤的是()A.負極反應式為4VB2+44OH-44e-2V2O5+4B2O3+22H2OB.正極反應式為11O2+44e-+22H2O44OH-C.OH-由負極透過選擇性透過膜向正極遷移D.電子由硼化釩電極經(jīng)負載流向電極a答案C解析從電池的總反應看,通入空氣的一極(電極a)是電池的正極,電極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-或11O2+44e-+22H2O44OH-,用電池的總反應減去式即可得負極反應式:4VB2+44OH-44e-2V2O5+4B2O3+22H2O,故A、B項正確;電池工作時,OH-應向負極遷移,C項錯誤;電子由負極經(jīng)外電路流向正極,即由硼化釩電極經(jīng)負載流向電極a,D項正確。19.(2017福建晉江四校聯(lián)考)一定條件下,利用如圖裝置可實現(xiàn)有機物的儲氫,下列有關說法正確的是()A.苯在電極D上放電時斷開的化學鍵是極性鍵B.氣體X在反應中通常體現(xiàn)還原性C.若陽極區(qū)的電解質(zhì)溶液為稀硫酸,則電解一段時間后,陽極區(qū)溶液的pH增大D.電極D的電極反應式為C6H6+6H+6e-C6H12答案D解析由題圖可知,電極D上發(fā)生了如下轉(zhuǎn)化:,因此D極為陰極,A為電源的負極,從斷開的是碳碳鍵,屬于非極性鍵,故A項錯誤;D極的電極反應式為+6H+6e-,故D項正確;B為電源的正極,E為電解池的陽極,該極的電極反應為2H2O-4e-O2+4H+,所以氣體X是O2,O2在反應中通常體現(xiàn)氧化性,故B項錯誤;從陽極的電極反應式看,陽極區(qū)c(H+)不斷增大,溶液的pH逐漸減小,故C項錯誤。20.將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上,一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗,在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b),如圖所示。導致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣處少。下列說法正確的是()A.液滴中的Cl-由a區(qū)向b區(qū)遷移B.液滴邊緣是正極區(qū),發(fā)生的電極反應為O2+2H2O+4e-4OH-C.液滴下的Fe因發(fā)生還原反應而被腐蝕,生成的Fe2+由a區(qū)向b區(qū)遷移,與b區(qū)的OH-形成Fe(OH)2,進一步氧化、脫水形成鐵銹D.若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板,有銅鐵接觸處滴加NaCl溶液,則負極發(fā)生的電極反應為Cu-2e-Cu2+答案B解析根據(jù)液滴之下氧氣含量比邊緣處少可知液滴下鐵為負極,失電子生成亞鐵離子,液滴外緣氧氣得電子與水化合生成氫氧根,OH-與Fe2+結合生成Fe(OH)2,進而生成Fe2O3nH2O,陰離子移向負極,A項錯誤,B項正確;鐵為負極,失電子發(fā)生氧化反應,C項錯誤;鐵比銅活潑,應為鐵失電子:Fe-2e-Fe2+,D項錯誤。二、非選擇題(本大題包括6個小題,共60分)21.(12分)過渡態(tài)理論認為:化學反應并不是通過簡單的碰撞就能完成的,而是從反應物到生成物的過程中經(jīng)過一個高能量的過渡態(tài)。如圖1是1 mol NO2與1 mol CO恰好反應生成CO2和NO過程中的能量變化示意圖。(1)試寫出NO2和CO反應的熱化學方程式:,該反應的活化能是kJmol-1。(2)在密閉容器中進行的上述反應是可逆反應,則其逆反應的熱化學方程式為,該反應的活化能為kJmol-1。(3)圖2是某同學模仿圖1畫出的NO(g)+CO2(g)NO2(g)+CO(g)的能量變化示意圖。則圖中E3=kJmol-1,E4=kJmol-1。答案(1)NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)H=-234 kJmol-1134(2)NO(g)+CO2(g)NO2(g)+CO(g)H=+234 kJmol-1368(3)368234解析(1)圖中E1是正反應的活化能,即該反應的活化能為134kJmol-1。正反應的活化能和逆反應的活化能之間的能量差即為反應熱。(2)可逆反應中逆反應的反應熱與正反應的反應熱的數(shù)值相等,符號相反。(3)E3即該反應的活化能,與E2相等,E4是反應物與生成物的能量之差,即反應熱。22.(8分)(2018重慶三峽名校聯(lián)考)氫氣的制取是氫能源利用領域的研究熱點。(1)納米級的Cu2O可作為太陽光分解水的催化劑。一定溫度下,在2 L密閉容器中加入納米級Cu2O并通入0.10 mol水蒸氣發(fā)生反應:2H2O(g)2H2(g)+O2(g)H=+484 kJmol-1,不同時段產(chǎn)生O2的量見下表:時間/min20406080n(O2)/mol0.001 00.001 60.002 00.002 0上述反應過程中能量轉(zhuǎn)化形式為光能轉(zhuǎn)化為能,達平衡過程中至少需要吸收光能kJ(保留三位小數(shù))。(2)氫氣是合成氨工業(yè)的原料,合成塔中每產(chǎn)生2 mol NH3,放出92.2 kJ熱量。已知:則1 mol NH鍵斷裂吸收的能量約等于。(3)已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H=-483.6 kJmol-1N2(g)+2O2(g)2NO2(g)H=+67.7 kJmol-1則H2還原NO2生成水蒸氣和氮氣的熱化學方程式是。答案(1)化學0.968(2)391 kJ(3)4H2(g)+2NO2(g)N2(g)+4H2O(g)H=-1 034.9 kJmol-1解析(1)題述反應過程中能量轉(zhuǎn)化形式為光能轉(zhuǎn)化為化學能。達平衡時,生成氧氣0.002mol,至少需要吸收的光能為0.002mol484kJmol-1=0.968kJ。(2)3H2(g)+N2(g)2NH3(g),反應的焓變=反應物斷裂化學鍵吸收的能量-生成物形成化學鍵放出的能量=3436kJmol-1+945.8kJmol-1-6E(NH)=-92.2kJmol-1,E(NH)=391kJmol-1。(3)反應4H2(g)+2NO2(g)N2(g)+4H2O(g)可以由2-得到,故H=-(483.6kJmol-1)2-67.7kJmol-1=-1034.9kJmol-1。23.(12分)(2018安徽合肥質(zhì)檢)如圖所示,U形管內(nèi)盛有100 mL的溶液,按要求回答下列問題:(1)斷開K2,閉合K1,若所盛溶液為CuSO4溶液,則A極為極,B極的電極反應式為。若所盛溶液為KCl溶液,則B極的電極反應式為。(2)斷開K1,閉合K2,若所盛溶液為滴有酚酞的NaCl溶液,則:A電極附近可以觀察到的現(xiàn)象是,Na+移向(填“A”或“B”)極。B電極上的電極反應式為,總反應的化學方程式是。反應一段時間后斷開K2,若忽略溶液的體積變化和氣體的溶解,B極產(chǎn)生氣體的體積(標準狀況)為11.2 mL,將溶液充分混合,溶液的pH約為。若要使電解質(zhì)溶液恢復到原狀態(tài),需向U形管內(nèi)加入或通入一定量的。答案(1)負Cu2+2e-CuO2+2H2O+4e-4OH-(2)溶液變紅A2Cl-2e-Cl22NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H212HCl解析(1)斷開K2,閉合K1時,該裝置是原電池,鋅作負極,碳作正極,正極上銅離子得電子生成銅,發(fā)生還原反應,電極反應式為Cu2+2e-Cu;所盛溶液為KCl溶液時發(fā)生鋅的吸氧腐蝕,正極(B極)的電極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-;(2)斷開K1,閉合K2,若所盛溶液為滴有酚酞的NaCl溶液,該裝置是電解池,碳棒是陽極,鋅棒是陰極,電解時,鋅棒上氫離子放電生成氫氣,同時電極附近生成的氫氧根離子導致溶液呈堿性,使酚酞變紅;溶液中的Na+向陰極移動,即向A電極移動;電解時,陽極B上氯離子放電生成氯氣:2Cl-2e-Cl2,陰極上氫離子放電生成氫氣,同時溶液中生成氫氧化鈉,所以電池總反應式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2;由可知,B極產(chǎn)生(標準狀況)11.2mLCl2,生成0.001molNaOH。故c(OH-)=0.01molL-1,c(H+)=KWc(OH-)=10-140.01molL-1=10-12molL-1,故pH=12。兩極逸出的氣體分別是H2和Cl2,故要使電解質(zhì)溶液恢復到原狀態(tài),需向U形管內(nèi)通入一定量的HCl氣體。24.(8分)對金屬制品進行抗腐蝕處理,可延長其使用壽命。(1)以下為鋁材表面處理的一種方法:堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜,堿洗時常有氣泡冒出,原因是(用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列試劑中的。a.NH3b.CO2c.NaOHd.HNO3以鋁材為陽極,在H2SO4溶液中電解,鋁材表面形成氧化膜,陽極電極反應式為。取少量廢電解液,加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀,產(chǎn)生沉淀的原因是。(2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕,電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是。(3)利用下圖裝置,可以模擬鐵的電化學防護。若X為碳棒,為減緩鐵的腐蝕,開關K應置于處。若X為鋅,開關K置于M處,該電化學防護法稱為。答案(1)2Al+2OH-+6H2O2Al(OH)4-+3H2(或2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2)b2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+HCO3-與H+反應使H+的濃度減小,產(chǎn)生Al(OH)3沉淀(2)補充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+的濃度恒定(3)N犧牲陽極的陰極保護法(或犧牲陽極保護法)解析(1)Al能與NaOH溶液反應生成H2,Al2O3與NaOH溶液反應時不能生成H2,則根據(jù)氣泡冒出的現(xiàn)象斷定Al與NaOH溶液發(fā)生了化學反應;Al(OH)4-(或AlO2-)轉(zhuǎn)化成Al(OH)3須加入酸,而Al(OH)3能溶于強酸,所以選擇CO2;Al在陽極失電子生成氧化膜(Al2O3),Al2O3中的氧是由水提供的,溶液顯酸性,所以有H+生成;廢電解液中含有Al3+,Al3+3H2OAl(OH)3+3H+,NaHCO3水解顯堿性,與Al3+的水解互相促進。(2)電鍍時銅作陽極,失去電子生成Cu2+,陰極Cu2+得電子生成Cu。(3)碳棒的活潑性小于鐵的,則需用電解池的原理,利用鐵作陰極與電源負極相連從而保護鐵不受腐蝕;Zn的活潑性大于鐵的,則二者形成原電池時,Zn作負極從而保護鐵不受腐蝕。25.(8分)Zn-MnO2干電池應用廣泛,其電解質(zhì)溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。(1)該電池的負極材料是。電池工作時,電子流向(填“正極”或“負極”)。(2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2+,會加速某電極的腐蝕,其主要原因是。欲除去Cu2+,最好選用下列試劑中的(填代號)。a.NaOHb.Znc.Fed.NH3H2O(3)MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極,電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應式是。若電解電路中通過2 mol電子,MnO2的理論產(chǎn)量為 g。答案(1)Zn(或鋅)正極(2)鋅與還原出的銅構成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕b(3)2H+2e-H287解析(1)由原電池原理可知,負極材料是Zn,電池工作時,電子由負極經(jīng)外電路流向正極。(2)在金屬活動性順序中,Cu排在Zn的后面,Cu2+能將Zn氧化為Zn2+,從而使Zn電極受到腐蝕,利用反應Cu2+ZnCu+Zn2+,可用Zn除去Cu2+,另外幾種試劑在除Cu2+時會引入雜質(zhì)。(3)電解時陰極發(fā)生還原反應,溶液中的H+在陰極得電子被還原。由關系式Mn2+MnO22e-可得電路中通過2mol電子時,MnO2的理論產(chǎn)量為87g。26.(12分)(2018湖北襄陽五中二模)(1)電化學沉解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。圖甲電化學降解NO3-的原理如圖甲所示,電源正極為(填“A”或“B”),陰極反應式為。(2)圖乙是一種用電解原理制備H2O2,并用產(chǎn)生的H2O2處理廢氨水的裝置。圖乙為了不影響H2O2的產(chǎn)量,需要向廢氨水中加入適量HNO3調(diào)節(jié)溶液pH約為5,則所得溶液中c(NH4+)(填“>”“<”或“=”)c(NO3-)。Ir-Ru惰性電極吸附O2生成H2O2,其電極反應式為。圖丙理論上電路中每轉(zhuǎn)移3 mol e-,最多可以處理廢氨水中溶質(zhì)(以NH3計)的質(zhì)量是g。(3)電解法也可以利用KHCO3使K2CO3溶液再生。其原理如圖丙所示,KHCO3應進入(填“陰極”或“陽極”)室。結合方程式簡述再生K2CO3的原理是。答案(1)A2NO3-+12H+10e-N2+6H2O(2)<O2+2H+2e-H2O217(3)陰極水電離出的H+在陰極得電子生成H2,使水的電離平衡正向移動,產(chǎn)生的OH-和HCO3-反應生成CO32-,使得K2CO3再生解析(1)由題給原理圖可知,NO3-在Ag-Pt電極上發(fā)生還原反應生成氮氣,因此Ag-Pt電極為陰極,電極反應式為2NO3-+12H+10e-N2+6H2O,B為電源負極,A為電源正極。(2)溶液呈現(xiàn)電中性,c(NH4+)+c(H+)=c(NO3-)+c(OH-),pH為5的溶液呈酸性,即c(H+)>c(OH-),故c(NH4+)<c(NO3-);Ir-Ru惰性電極有吸附氧氣作用,在Ir-Ru電極上氧氣得電子發(fā)生還原反應:O2+2H+2e-H2O2;根據(jù)4NH3+3O22N2+6H2O可知,4mol氨氣轉(zhuǎn)移12mol電子,則轉(zhuǎn)移3mol電子最多可以處理廢氨水中溶質(zhì)的物質(zhì)的量為1mol,其質(zhì)量為17g。(3)電解法也可以使K2CO3溶液再生。根據(jù)圖丙所示,水電離產(chǎn)生的H+在陰極獲得電子變?yōu)闅錃庖莩?水產(chǎn)生的OH-在陽極失去電子變?yōu)镺2,陰極產(chǎn)生的OH-和HCO3-反應生成CO32-,使得K2CO3再生。