第1章 化学反应与能量转化 达标检测

本章达标检测

(满分:100分;时间:90分钟)

一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)

1.下列关于能量变化的说法正确的是(　　)

A.“冰,水为之,而寒于水”说明相同质量的水和冰相比较,冰的能量高

B.化学反应在物质变化的同时,伴随着能量变化,其表现形式只有吸热和放热两种

C.已知C(s,石墨) C(s,金刚石)　ΔH>0,则金刚石比石墨稳定

D.化学反应遵循质量守恒的同时,也遵循能量守恒

2.下列关于反应与能量的说法正确的是(　　)

A.Zn(s)+CuSO4(aq) ZnSO4(aq)+Cu(s)　ΔH=-216 kJ·mol-1,E反应物<E生成物

B.CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)　ΔH=+178.2 kJ·mol-1,E反应物<E生成物

C.HCl(g) H2(g)+Cl2(g)　ΔH=+92.3 kJ·mol-1,1 mol HCl(g)在密闭容器中完全分解后放出92.3 kJ的能量

D.将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3 kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-38.6 kJ·mol-1

3.H3BO3(一元弱酸)可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备,其工作原理如图所示,下列叙述错误的是(　　)

A.M室发生的电极反应为2H2O-4e- O2↑+4H+

B.N室中:a%<b%

C.b膜为阴膜,产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸

D.理论上每生成1 mol产品,阴极室可生成标准状况下5.6 L气体

4.由甲醇制备二甲醚,涉及如下反应:(i)2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g)　ΔH1;(ii)2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH2。能量变化如图所示:

下列说法正确的是(　　)

A.ΔH1<ΔH2

B.反应(ii)为吸热反应

C.C2H4(g)+H2O(g) CH3OCH3(g)　ΔH=-5.2 kJ·mol-1

D.若在容器中加入催化剂,则E2-E1将变小

5.已知X、Y均为惰性电极,海水中富含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、S等离子,用下图装置模拟海水淡化的过程。下列叙述中不正确的是(　　)

A.N是阴离子交换膜

B.Y电极上产生有色气体

C.X电极区有浑浊产生

D.X电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O

6.将如图所示实验装置的K闭合(已知:盐桥中装有琼脂凝胶,内含KCl),下列判断正确的是(　　)

A.Cu电极上发生还原反应

B.电子沿Zn→a→b→Cu路径移动

C.片刻后甲池中c(S)增大

D.片刻后可观察到滤纸b处变红色

7.金属(M)—空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.金属M作电池负极

B.电解质是熔融的MO

C.正极的电极反应为O2+4e-+2H2O 4OH-

D.电池总反应为2M+O2+2H2O 2M(OH)2

8.物质的生成热可定义为:在一定温度和压力下,由稳定单质生成1 mol纯物质所放出的热量,如CO2气体的生成热就是C完全燃烧生成1 mol CO2气体时放出的热量,已知几种化合物的生成热如下表:

则1 kg葡萄糖固体在人体内完全被氧化生成CO2气体和液态水,最多可提供的能量为(　　)

A.3 225 kJ B.2 816 kJ

C.6 999 kJ D.15 644 kJ

9.固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆—氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。该电池的工作原理如下图所示,其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是(　　)

A.有O2参加反应的a极为电池的负极

B.b极的电极反应式为H2-2e- 2H+

C.a极对应的电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-

D.该电池的总反应式为2H2+O2 2H2O

10.甲图为一种新型污水处理装置,该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能,乙图是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。关于甲、乙的说法正确的是(　　)

A.装置乙中的b极要与装置甲的X极连接

B.装置乙中a极的电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑

C.当N极消耗5.6 L(标准状况下)气体时,则有2NA个H+通过质子交换膜

D.若有机废水中主要含有葡萄糖(C6H12O6),则装置甲中M极发生的电极反应为C6H12O6+6H2O-24e- 6CO2↑+24H+

二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)

11.将KCl和CuSO4两种溶液等体积混合后,用石墨作电极进行电解,电解过程中,溶液pH随时间t变化的曲线如图所示,则下列说法正确的是(　　)

A.整个过程中两电极反应2Cl--2e- Cl2↑、2H++2e- H2↑不可能同时发生

B.电解至C点时,往电解质溶液中加入适量CuCl2固体,即可使电解质溶液恢复至原来的浓度

C.AB段表示电解过程中H+被还原,pH增大

D.原混合溶液中KCl和CuSO4浓度之比恰好为2∶1

12.工业上,在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇。反应为CH2CH2(g)+H2O(g) CH3CH2OH(g)　ΔH。已知几种共价键的键能如下:

下列说法错误的是(　　)

A.上述合成乙醇的反应中原子利用率为100%

B.相同时间段内,用该反应中三种物质表示的该反应的化学反应速率相等

C.碳碳双键的键能大于碳碳单键键能,但碳碳单键更稳定

D.上述反应式中,ΔH=+34 kJ·mol-1

13.白磷与氧气可发生反应:P4(s)+5O2(g) P4O10(s)。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:E(P—P)=a kJ·mol-1、E(P—O)=b kJ·mol-1、E(PO)=c kJ·mol-1、E(OO)=d kJ·mol-1。根据图示的分子结构和有关数据计算该反应的ΔH,其中正确的是(深度解析)

A.-(6a-12b-4c+5d)kJ·mol-1

B.-(-6a+12b+4c-5d)kJ·mol-1

C.-(-4a+6b+4c-5d)kJ·mol-1

D.-(4a-6b-4c+5d)kJ·mol-1

14.如图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图,其中的离子交换膜只允许K+通过,该电池放电、充电时的电池反应为2K2S2+KI3 K2S4+3KI。装置(Ⅱ)为电解池的示意图,当闭合开关K时,电极X附近溶液先变红。则闭合K时,下列说法不正确的是(　　)

A.K+从左到右通过离子交换膜

B.电极A上发生的反应为+2e- 3I-

C.电极Y上发生的反应为2Cl--2e- Cl2↑

D.当有0.1 mol K+通过离子交换膜时,X电极上产生1.12 L气体

15.在固态金属氧化物电解池中,高温条件下电解H2O与CO2的混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式,基本原理如下图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.X是电源的负极

B.阴极的电极反应式是H2O+2e- H2+O2-、CO2+2e- CO+O2-

C.总反应可表示为H2O+CO2 H2+CO+O2

D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1

三、非选择题(本题共5小题,共60分)

16.(6分)将V1 mL 1.0 mol·L-1盐酸和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液的温度,实验结果如图所示,实验中始终保持V1+V2=50。

(1)下列叙述正确的是　　　。 

A.做该实验时环境温度为22 ℃

B.该实验表明化学能可转化为热能

C.NaOH溶液的浓度约为1.5 mol/L

D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应。

(2)中和热的理论数值为57.3 kJ·mol-1,下列操作可能使测得的数值偏小的是　　　(填序号)。 

①室温低于10 ℃时进行实验　②在量取NaOH溶液的体积时仰视读数　③分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中　④实验时用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒

(3)若含有8.0 g NaOH的稀溶液与稍过量的1 L 0.21 mol·L-1的盐酸反应放出11.46 kJ的热量,则表示中和热的热化学方程式为　　　　(填字母)。 

A.NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=+57.3 kJ·mol-1

B.NaOH(s)+HCl(l) NaCl(s)+H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1

C.NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=-11.46 kJ·mol-1

D.NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1

17.(12分)钠硫电池作为一种新型储能电池,其应用逐渐得到重视和发展。钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物,固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质,其反应原理如图所示:

(1)根据下表数据,请你判断该电池工作的适宜温度应控制在　　　(填字母)范围内。 

A.100 ℃以下 B.100~300 ℃

C.300~350 ℃ D.350~2 050 ℃

(2)放电时,电极A为　　　极,电极B上发生　　　　反应(填“氧化”或“还原”)。 

(3)充电时,总反应为Na2Sx 2Na+xS,则阳极的电极反应式为　　　　　　　　　。 

(4)若把钠硫电池作为电源,电解槽内装有KI-淀粉溶液,如图所示,槽内中间用阴离子交换膜隔开。通电一段时间后,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。则右侧发生的电极反应为　; 

试分析左侧溶液蓝色逐渐变浅的可能原因: 　。 

18.(12分)以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下:

已知:2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1

CH3OCH3(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH=-1 323 kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-484 kJ·mol-1

(1)反应室Ⅱ中发生反应:2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH=　　　　。 

(2)以反应室Ⅰ出来的CO和H2为燃料,一定比例Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物为电解质构成的一种碳酸盐燃料电池如图所示。

①该电池的正极反应式为　　　　　　　　　。 

②若电路中流过4 mol电子,则理论上消耗CO和H2的总体积为　　　L(标准状况)。 

19.(18分)(1)2004年美国圣路易斯大学研制了一种新型乙醇电池,该电池采用磺酸类质子溶剂,在200 ℃左右时供电,电池示意图如下所示:

①　　　极(填“a”或“b”)为电池的正极,电池工作时电子的流向为　　　　(填“a→b”或“b→a”)。 

②写出该电池负极的电极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)图中X为电源,Y为浸透滴有酚酞试液的饱和食盐水的滤纸,滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液,通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。

①Y中总反应的化学方程式为　　　　　　　　,滤纸上c点附近会变色。 

②电解一段时间后,Z产生280 mL的气体(标准状况下),此时Z中溶液的体积为500 mL,假设溶液中还有AgNO3存在,则溶液中氢离子的物质的量是　　　　　　,需加入　　　　g的　　　　(填化学式)可使溶液复原。 

(3)氧化还原反应与生产、生活、科技密切相关。请回答下列问题:

①银制器皿久置表面变黑是因为表面生成了Ag2S,该现象属于　　　　腐蚀。 

②在如图1所示的原电池装置中,负极的电极反应为　　　　　　　　　,H+的移动方向为　　　　　　　　(填“从右向左”或“从左向右”);电池总反应为　　　　　　　　　　,当电路中通过0.1 mol e-时,交换膜左侧溶液中离子减少的物质的量为　　　　。 

图1

图2

③电解NO制备NH4NO3原理如图2所示,接电源负极的电极为　　　　(填X或Y),Y电极反应式为　　　　　　　　　　　　,为使电解产物完全转化为NH4NO3,需要补充的物质A的化学式为　　　　　。 

20.(12分)装置如图所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。请回答:

(1)B极是电源的　　　极,C极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　,一段时间后丁中X极附近的颜色逐渐　　　(填“变深”或“变浅”)。 

(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成,对应单质的物质的量之比为　　　　　　。 

(3)现用丙装置给铜件镀银,则H应该是　　　(填“铜”或“银”),电镀液是　　　　溶液。常温下,当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL),丙中镀件上析出银的质量为　　　g,甲中溶液的pH　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 

(4)若甲烧杯是在铁件表面镀铜,已知电镀前两电极质量相同,电镀完成后将它们取出,洗净、烘干、称量,发现二者质量相差5.12 g,则电镀时电路中通过的电子为　　　　mol。 

答案全解全析

1.D　等量的水和冰相比较,冰的能量低,A错误;发生化学反应时能量的变化有多种形式,可以表现为热能,还可以表现为光能等,B错误;ΔH>0,说明反应吸热,石墨的能量较低,能量越低物质越稳定,故石墨更稳定,C错误;化学反应遵循质量守恒的同时,也遵循能量守恒,D正确。

2.B　当反应物总能量<生成物总能量时,反应吸热,故A错误,B正确;根据热化学方程式HCl(g) H2(g)+Cl2(g)　ΔH=+92.3 kJ·mol-1可知HCl(g)的分解反应是吸热反应,故C错误;反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)是可逆反应,将0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密闭的容器中充分反应生成的NH3(g)小于1.0 mol,放热19.3 kJ,则N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<-38.6 kJ·mol-1,故D错误。

3.D　M室为阳极室,发生氧化反应,电极反应为2H2O-4e- O2↑+4H+,A正确;N室为阴极室,溶液中水电离出的H+得电子发生还原反应,生成H2,促进水的电离,溶液中OH-浓度增大,则a%<b%,B正确;M室中的H+穿过阳膜扩散至产品室,原料室中的B(OH穿过阴膜扩散至产品室,二者反应生成H3BO3和H2O,则b膜为阴膜,C正确;M、N室电极反应分别为2H2O-4e- O2↑+4H+、2H2O+2e- H2↑+2OH-,M室生成1 mol H+、N室生成0.5 mol H2,H++B(OH H3BO3+H2O,则理论上每生成1 mol产品,阴极室生成的气体在标准状况下的体积是11.2 L,D错误。

4.A　根据题图可知,ΔH1=-29.1 kJ·mol-1,ΔH2=-23.9 kJ·mol-1,则ΔH1<ΔH2,故A项正确;ΔH2<0,即反应(ii)为放热反应,故B项错误;根据盖斯定律可知,反应(ii)-反应(i)可得反应C2H4(g)+H2O(g) CH3OCH3(g)　ΔH,则ΔH=ΔH2-ΔH1=-23.9 kJ·mol-1-(-29.1 kJ·mol-1)=+5.2 kJ·mol-1,故C项错误;若在容器中加入催化剂,降低反应的活化能,但不会改变反应焓变,则E2-E1不变,故D项错误。

5.D　隔膜N靠近阳极,阳极上是阴离子放电,所以隔膜N是阴离子交换膜,故A正确;通电后Y电极为阳极,阳极的电极反应为2Cl--2e- Cl2↑,故B正确;通电后X电极为阴极,阴极上是氢离子得到电子生成氢气,导致阴极区氢氧根离子浓度增大,OH-与Ca2+、Mg2+形成沉淀,故C正确;X电极反应式为2H++2e- H2↑或2H2O+2e- H2↑+2OH-,故D错误。

6.A　该原电池中Zn作负极,Cu作正极,Cu电极上发生还原反应,故A正确;电子流向是从负极流到正极,但a→b这一环节是在溶液中导电,是离子导电,电子不能通过溶液,故B错误;甲池中硫酸根离子浓度基本保持不变,故C错误;滤纸a处是氢离子放电,b处是氢氧根离子放电,b处氢离子浓度增大,故D错误。

7.B　根据题图可知,金属M为负极,通入空气的电极为正极。金属M作电池负极,故A正确;由题图可知,电解质是M(OH)2,故B错误;正极发生还原反应,电极反应为O2+4e-+2H2O 4OH-,故C正确;负极M失去电子生成M2+,结合C的分析可知,电池总反应为2M+O2+2H2O 2M(OH)2,故D正确。

8.D　根据生成热的定义得下面三个热化学方程式:6C(s)+3O2(g)+6H2(g) C6H12O6(s)　ΔH=-1 259.8 kJ·mol-1　①

C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1　②

O2(g)+2H2(g) 2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1　③

由②×6+③×3-①得:C6H12O6(s)+6O2(g) 6CO2(g)+6H2O(l)　ΔH=-2 816 kJ·mol-1,故1 kg C6H12O6(s)完全被氧化时放出的能量为2 816× kJ≈15 644 kJ。

9.D　由题图可知电子从b电极流向a电极,所以b电极为负极,H2在该极发生氧化反应;a电极为正极,O2在该极发生还原反应。由此推断该原电池的负极反应式为H2-2e-+O2- H2O,正极反应式为O2+2e- O2-,则电池总反应式为2H2+O2 2H2O,综上分析,D项正确。

10.D　由题图可知,甲为原电池,X为负极、Y为正极,乙是用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器,则a为阴极,阴极上生成氢气和NaOH,b为阳极,阳极上生成Cl2,有利于Cl2与NaOH反应。A项,b为电解池阳极,应与电池正极(Y极)连接,错误;B项,a为阴极,电极反应式为2H2O+2e- 2OH-+H2↑,b为阳极,电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑,错误;C项,N电极上氧气得电子,发生还原反应,电极反应式为O2+4H++4e- 2H2O,则当N电极消耗5.6 L(标准状况下)气体(即0.25 mol)时,消耗1 mol氢离子,则有NA个H+通过质子交换膜,错误;D项,若有机废水中主要含有葡萄糖,则装置甲中M极上C6H12O6失电子,发生氧化反应,生成二氧化碳,电极反应为C6H12O6+6H2O-24e- 6CO2↑+24H+,正确。

11.A　根据题图可知整个电解过程分为三个过程。第一个过程相当于电解CuCl2溶液,CuCl2水解溶液呈酸性,随着电解的进行,浓度减小,酸性减弱,pH增大,C项错误;若原混合溶液中KCl和CuSO4浓度之比恰好为2∶1,则达B点时CuCl2消耗完,接着只电解水,则与题图不符,D项错误;根据BC段溶液的pH明显下降,说明B点时Cl-已消耗完,而Cu2+过量,继续电解,水量减少,由此可判断B项错误;综上分析可知A项正确。

12.D　乙烯水化法制乙醇的反应是加成反应,反应物全部转化为生成物,原子利用率为100%,A正确;各反应物与生成物的化学计量数相同,所以相同时间段内,反应中用三种物质表示的反应速率相等,B正确;由题中数据可知,碳碳双键中有一条键的键能小于碳碳单键,所以碳碳单键比碳碳双键更稳定,C正确;上述反应式中,ΔH=615 kJ·mol-1+4×413 kJ·mol-1+2×463 kJ·mol-1-348 kJ·mol-1-5×413 kJ·mol-1-463 kJ·mol-1-351 kJ·mol-1=-34 kJ·mol-1,D错误。

13.B　各化学键键能:E(P—P)=a kJ·mol-1、E(P—O)=b kJ·mol-1、E(PO)=c kJ·mol-1、E(OO)=d kJ·mol-1。反应热ΔH=反应物总键能-生成物总键能,所以反应P4(s)+5O2(g) P4O10(s)的ΔH=6a kJ·mol-1+5d kJ·mol-1-(4c kJ·mol-1+12b kJ·mol-1)=(6a+5d-4c-12b)kJ·mol-1,故B项正确。

特别提醒

本题在计算键能时既要注意参加反应的物质的物质的量,又要注意物质自身的结构,如1 mol P4含有6 mol P—P键,1 mol P4O10含有4 molPO键和12 mol P—O键。

14.BD　当闭合开关K时,电极X附近溶液先变红,即电极X附近有氢氧根离子生成,所以H+在X极上得电子析出氢气,X极是阴极,Y极是阳极。与阴极连接的是原电池的负极,所以A极是负极,B极是正极。闭合K时,根据原电池工作原理可知,阳离子移向正极,则K+从左到右通过离子交换膜,A正确;闭合K时,A是负极,负极上失电子发生氧化反应,电极反应式为2-2e- ,B错误;闭合K时,Y极是阳极,溶液中的氯离子在阳极上放电生成氯气,所以电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑,C正确;闭合K时,当有0.1 mol K+通过离子交换膜,即有0.1 mol电子转移,根据氢气与电子的关系式知,生成氢气的物质的量是0.05 mol,体积为1.12 L(标准状况下),但D项未标明所处状况,故D错误。

15.D　根据题给图示可知,X极产物为H2和CO,分别是H2O与CO2被还原所得产物,可判断X极上发生还原反应,则X极为电源的负极,A项正确;根据题意可知,电解质为固体金属氧化物,可以传导O2-,故在阴极上发生的反应为H2O+2e- H2+O2-、CO2+2e- CO+O2-,B项正确;根据以上分析可知,该电解池的总反应为H2O+CO2 H2+CO+O2,C项正确;根据电解总反应可知,阴、阳两极生成的气体的物质的量之比为2∶1,D项错误。

16.答案　(1)BC　(2)①②③④　(3)D

解析　(1)实验时环境的温度应为酸、碱未混合之前的温度,故A错误;发生中和反应,溶液温度升高,表明化学能可以转化为热能,故B正确;由题图可知,恰好反应时参加反应的盐酸的体积是30 mL,由V1+V2=50可知,消耗的氢氧化钠溶液的体积为20 mL,氢氧化钠的浓度是1.5 mol/L,故C正确;由题给实验只能得出该反应放热,其他有水生成的反应不一定放热,如氯化铵和氢氧化钡晶体的反应,故D错误。

(2)①室温低于10 ℃时进行实验,散失热量太快,实验结果的数值偏小,正确;②在量取NaOH溶液的体积时仰视读数,导致量取的NaOH溶液的体积偏大,实验结果的数值偏小,正确;③分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中,散失热量,实验结果的数值偏小,正确;④实验时用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒,散失热量,实验结果的数值偏小,正确。

(3)在表示中和热的热化学方程式中,除了酸、碱溶液都必须是稀溶液外,生成物H2O的化学计量数必须是“1”。中和反应都是放热的,ΔH<0。表示中和热的热化学方程式中,除了“H2O”后要标注“(l)”外,其他可溶性物质后都标“(aq)”。

17.答案　(1)C　(2)负　还原　(3)-2e- xS　(4)2H2O+2e- H2↑+2OH-　右侧溶液中生成的OH-通过阴离子交换膜进入左侧溶液,并与左侧溶液中的I2反应

解析　(1)原电池工作时,控制的温度应满足Na、S为熔融状态,且低于其沸点,则温度应高于115 ℃而低于444.6 ℃,只有C符合。

(2)放电时,Na被氧化,电极A为原电池的负极,电极B是正极,发生还原反应。

(3)由充电时电解池总反应可知,阳极反应式为-2e- xS。

(4)根据题给信息可知,左侧溶液变蓝色,生成I2,左侧电极为阳极,电极反应为2I--2e- I2,右侧电极为阴极,电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-,右侧I-、OH-通过阴离子交换膜向左侧移动,发生反应:3I2+6OH- I+5I-+3H2O,一段时间后,蓝色变浅。

18.答案　(1)-211 kJ·mol-1　(2)①O2+4e-+2CO2 2C　②44.8

解析　(1)2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1①,

CH3OCH3(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH=-1 323 kJ·mol-1②,2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-484 kJ·mol-1③,根据盖斯定律,将①+2×③-②得2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g),ΔH=(-566 kJ·mol-1)+2×(-484 kJ·mol-1)-(-1 323 kJ·mol-1)=-211 kJ·mol-1。

(2)该燃料电池中,正极的电极反应为O2+4e-+2CO2 2C,1 mol CO完全转化为CO2失去2 mol电子,1 mol H2完全转化为H2O失去2 mol电子,故电路中通过4 mol电子时,消耗标准状况下气体的总体积为44.8 L。

19.答案　(1)①b　a→b　②C2H5OH-12e-+3H2O 12H++2CO2↑

(2)①2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑　红　②0.05 mol　5.8　Ag2O

(3)①化学　②Ag-e-+Cl- AgCl　从左向右　2Ag+Cl2 2AgCl　0.2 mol　③X　NO-3e-+2H2O N+4H+　NH3或NH3·H2O

解析　(1)在燃料电池中,燃料在负极发生失电子的反应,电流在电路中从正极流向负极。

(2)紫红色斑为Mn呈现的颜色,Mn向d端扩散,根据阴离子向阳极移动的原理,可知d端为阳极,b为正极,a为负极,c为阴极。①电解NaCl溶液时,阴极上是H2O电离出的H+放电,溶液中OH-浓度增大,故阴极附近碱性增强,c点附近会变红色。②电解AgNO3溶液时,Pt为阳极,溶液中的OH-放电:4OH--4e- O2↑+2H2O,当有280 mL(标准状况)即0.0125 mol的气体生成时,转移0.05 mol电子,溶液中产生n(H+)=0.05 mol,Ag为阴极,溶液中的Ag+得电子,生成0.05 mol Ag。脱离体系的是银元素和氧元素,且n(Ag)∶n(O)=2∶1,所以可以加入0.025 mol的Ag2O。

(3)①Ag和O2、H2S反应生成Ag2S,属于化学腐蚀;②该原电池中,Ag作负极、通入氯气的电极为正极,负极反应式为Ag-e-+Cl- AgCl;电解质溶液中氢离子向正极方向移动,该原电池相当于氯气和Ag的反应生成AgCl,电池总反应为2Ag+Cl2 2AgCl;放电时,左侧装置中Ag失电子和氯离子反应生成AgCl沉淀,且溶液中氢离子向正极移动,当电路中转移0.1 mol e-时,生成1 mol银离子,1 mol银离子生成AgCl需要1 mol Cl-,所以交换膜左侧溶液中离子减少的物质的量为0.2 mol。③根据题给图2可知,NO在X电极上得电子生成铵根离子,NO在Y电极上失电子生成硝酸根离子,最终得到硝酸铵,电解池中失电子的电极为阳极、得电子的电极为阴极,所以X为阴极、Y为阳极,阴极接电源负极,Y电极反应式为NO-3e-+2H2O N+4H+;X电极反应式为NO+5e-+6H+ N+H2O,生成一个铵根离子需要得到5个电子、生成一个硝酸根离子需要失去3个电子,根据得失电子守恒知,生成铵根离子浓度小于硝酸根离子浓度,要使硝酸根离子完全转化为硝酸铵,应该加入氨气或氨水。

20.答案　(1)负　4OH--4e- O2↑+2H2O　变浅

(2)1∶2∶2∶2

(3)铜　AgNO3　5.4　变小

(4)0.08

解析　(1)惰性电极电解饱和NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,F极显红色,说明F极是阴极,发生的电极反应为2H2O+2e- 2OH-+H2↑,则B极是电源的负极,A极是电源的正极;C极与电源正极相连,则C极是阳极,用惰性电极电解CuSO4溶液时,水电离出的OH-在阳极放电生成氧气,电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O;丁中,Y极是阴极,氢氧化铁胶体粒子带正电荷,向Y极移动,所以X极颜色逐渐变浅。

(2)C极的电极反应为4OH--4e- O2↑+2H2O,D极的电极反应为Cu2++2e- Cu,E极的电极反应为2Cl--2e- Cl2↑,F极的电极反应为2H2O+2e- 2OH-+H2↑,一定时间内,四个电极转移的电子数相同,若甲、乙装置的C、D、E、F电极均有一种单质生成,对应单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2。

(3)丙装置中G是阳极、H是阴极,所以G是镀层金属Ag、H是镀件Cu,电镀液是硝酸银溶液;常温下,乙中溶液的pH=13,则c(OH-)=0.1 mol/L,溶液的体积为500 mL,则n(OH-)=0.1 mol/L×0.5 L=0.05 mol,根据电极反应式2H2O+2e- 2OH-+H2↑可知,转移电子的物质的量为0.05 mol,根据镀银的阴极反应式:Ag++e- Ag,可知生成银的质量为0.05 mol×108 g/mol=5.4 g;甲装置是惰性电极电解硫酸铜溶液,总反应式为2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑,反应生成了硫酸,所以甲中溶液的pH变小。

(4)分析题意可知,阴极上析出铜的质量为2.56 g,由阴极的电极反应Cu2++2e- Cu知,转移电子的物质的量为0.08 mol。