上海高考化学三年（2020-2022）模拟题分类汇编-86化学能与电能（5）

这是一份上海高考化学三年（2020-2022）模拟题分类汇编-86化学能与电能（5），共17页。试卷主要包含了单选题，填空题，原理综合题等内容，欢迎下载使用。

上海高考化学三年（2020-2022）模拟题分类汇编-86化学能与电能（5）

一、单选题
1．（2020·上海杨浦·统考二模）如图是家用消毒液发生器，下列分析错误的是

A．碳棒a是阴极
B．反应中碳棒b附近溶液显酸性
C．电子由碳棒a经溶液流向碳棒b
D．发生器中的总反应：NaCl＋H2ONaClO＋H2↑
2．（2020·上海浦东新·统考二模）埋在下列土壤中的铸铁输油管道，腐蚀速率最慢的是（    ）
A．氧化铁较多的酸性土壤 B．潮湿疏松的中性土壤
C．碳颗粒较多的碱性土壤 D．干燥致密的中性土壤
3．（2020·上海虹口·统考二模）下列有关电化学装置不能达到相应实验目的的是
A．模拟吸氧腐蚀 B．电解法制氯气
C．铁的防护 D．外加电流的阴极保护法
4．（2020·上海崇明·统考二模）已知H2+Cl22HCl+Q，将该反应的化学能转变为电能，可将氢气和氯气如图所示分别通入用导线连接并插入到电解质溶液中的铂管中，则通入氯气的铂管是（    ）

A．负极 B．正极 C．阴极 D．阳极
5．（2020·上海黄浦·统考一模）下列关于电化学说法正确的是（    ）
A．原电池中只有正负极没有阴阳极
B．电解池中两电极材料可以相同
C．牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法都属于电解池原理
D．原电池中两电极材料不可以相同
6．（2020·上海宝山·统考二模）下列有关金属腐蚀的说法正确的是（        ）
A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程
B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下，不纯金属发生化学反应而损耗的过程
C．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生
D．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈
7．（2020·上海浦东新·统考一模）已知海水略呈碱性，钢铁在其中易发生电化腐蚀，有关说法正确的是(　　)
A．腐蚀时电子从碳转移到铁
B．在钢铁上连接铅块可起到防护作用
C．正极反应为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣
D．钢铁在淡水中易发生析氢腐蚀
8．（2020·上海青浦·统考一模）某小组利用如图装置研究电化学原理，下列说法错误的是（　　）

A．K 与a 连接，则铁电极会加速锈蚀，发生的电极反应为 Fe-2e-→Fe2+
B．K 与a 连接，则该装置能将化学能转变为电能
C．K 与 b 连接，则该装置铁电极的电极反应 2H++2e-→H2↑
D．K 与b 连接，则铁电极被保护，该方法叫牺牲阳极的阴极保护法
9．（2020·上海宝山·统考一模）将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是（　　）

A．在此实验过程中铁元素被还原
B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
10．（2020·上海宝山·统考一模）下列示意图与化学用语表述内容不相符的是（水合离子用相应离子符号表示）（　　）
A． NaCl→Na++Cl-
B．CuCl→Cu2++2Cl-
C．CH3COOH⇌CH3COO-+H+
D．H2 （g）+Cl2（g）→2HCl（g）+183kJ
11．（2020·上海黄浦·统考模拟预测）如图为某兴趣小组制作的番茄电池，下列说法正确的是(　　)

A．电子由铜通过导线流向锌
B．该装置是将电能转化为化学能的装置
C．锌电极发生氧化反应
D．电流由锌通过导线流向铜
12．（2020·上海静安·统考一模）埋在地下的钢管常用如图所示方法加以保护，使其免受腐蚀，下列说法正确的是（    ）

A．金属棒X的材料可能为钠
B．金属棒X的材料可能为铜
C．钢管附近土壤的pH增大
D．这种方法称为外加电流的阴极保护法
13．（2020·上海静安·统考一模）生铁比纯铁（    ）
A．硬度低 B．易腐蚀 C．熔点高 D．含碳量低
14．（2020·上海长宁·统考二模）将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是

A．铁被氧化的电极反应式为Fe−3e−Fe3+
B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
15．（2020·上海长宁·统考二模）一定量固体加水溶解后，以石墨为电极电解该溶液。上述变化过程中会放出热量的是　　
A．向水中扩散 B．形成水合离子
C．发生水解 D．电解产生Cu和
16．（2020·上海松江·统考二模）工业上仅以食盐和水为原料，不能得到的产品是
A．烧碱 B．NaClO溶液 C．盐酸 D．氮肥NH4Cl
17．（2020·上海嘉定·二模）下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是
A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
C．钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe-3e-═Fe3+
18．（2020·上海金山·统考二模）锌锰碱性干电池是依据原电池原理制成的化学电源。电池中负极与电解质溶液接触直接反应会降低电池的能量转化效率，称为自放电现象。

下列关于原电池和干电池的说法不正确的是
A．两者正极材料不同
B．MnO2的放电产物可能是KMnO4
C．两者负极反应式均为Zn失电子
D．原电池中Zn与稀H2SO4存在自放电现象

二、填空题
19．（2020·上海青浦·统考二模）Li-SOCl2电池采用LiAlCl4的SOCl2溶液为电解质溶液，是目前比能量最高的化学电源，具有电压高.储存寿命长.工作温度范围宽.成本低等优点。
（1）该电池的工作原理为：4Li+2SOCl2=4LiCl↓+SO2↑+S↓，该反应的还原产物为__________，若生成标准状况下气体11.2L，则转移电子的数目为_____________；
（2）SOCl2可用于AlCl3·6H2O制备无水AlCl3，请结合离子方程式解释不采用直接加热晶体的方法除去结晶水的原因_____________________________________________________________；
（3）解释Li-SOCl2电池组装必须在无水条件下的原因_______________________________；
（4）工业制硫酸中，SO2的催化氧化采用常压而不是高压的原因______________________；
（5）向NaOH溶液中缓慢通入SO2至过量，反应过程中某微粒X的物质的量浓度随着通入SO2体积的变化如图所示，该微粒X为_____________，SO2过量时溶液仍然存在微粒X的原因____________________________。

20．（2020·上海浦东新·统考二模）二氧化氯（ClO2）可以除去工业污水中的氰化物，反应的离子方程式为：2ClO2+2CN-=2CO2↑+N2↑+2Cl-
完成下列填空：
（1）上述反应所涉及元素的原子半径由大到小的顺序是___；其中原子核外有两个未成对电子的元素有___。请比较碳和氮元素非金属性强弱___（用一个化学反应方程式表示）。
（2）二氧化氯还可以除去污水中的锰离子，请配平如下反应：___。
ClO2+MnSO4+H2O→MnO2↓+HCl+H2SO4
若反应中生成0.2molMnO2，则电子转移___个。
（3）氯的另一种氧化物Cl2O每个原子都达到8电子稳定结构，它的电子式为___。
（4）另一种处理含氰化物污水的方法是电解法，分析判断CN-是在___极上（选填编号：①阴；②阳）被反应成CO2和N2，判断的依据是___。

三、原理综合题
21．（2020·上海闵行·统考二模）NaClO、NaNO3、Na2SO3等钠盐在多领域有着较广的应用。
（1）上述三种盐所涉及的五种元素中，半径较小的原子是______________
（2）碱性条件下，铝粉可除去工业废水中的NaNO2，处理过程中产生一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。产物中铝元素的存在形式_____________
（3）新冠疫情发生后，有人用电解食盐水自制NaClO消毒液，装置如图（电极都是石墨）。电极a应接在直流电源的_____________

（4）Na2SO3溶液中存在水解平衡+H2O+设计简单实验证明该平衡存在__________________
时刻
①
②
③
④
温度/℃
25
30
40
25
PH
9.66
9.52
9.37
9.25
升温过程中PH减小的原因是_____________

参考答案：
1．C
【分析】家用消毒液发生器制取NaClO，所以a电极应生成OH-和H2，b电极应生成Cl2，由此确定b电极为阳极，发生反应2Cl--2e- ==Cl2↑；a电极为阴极，发生反应2H2O+2e- ==2OH- +H2↑。
【详解】A．由以上分析知，碳棒a是阴极，A正确；
B．反应中碳棒b附近生成Cl2，Cl2+H2O=H++Cl- +HClO，溶液显酸性，B正确；
C．电子不能经过溶液流动，只能沿导线移动，C错误；
D．发生器中发生反应：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O，总反应为NaCl＋H2ONaClO＋H2↑，D正确；
故选C。
2．D
【详解】A．在氧化铁较多的酸性土壤中，铁的锈蚀速度很快；
B．在潮湿、疏松的中性土壤中，铁易生锈；
C．在含碳颗粒较多的碱性土壤中，铁与水和氧气同时接触，易生锈；
D．在干燥、致密的中性土壤中，铁不易生锈；
腐蚀速率最慢的是D，故选D。
3．B
【详解】A.在海水弱碱的环境中，铁和碳电极组成原电池，发生吸氧腐蚀，可以观察到铁生锈，A项能达到实验目的；
B.电解池中Fe连接在电源的正极，铁做阳极，失去电子发生氧化，不会考虑阴离子放电，故不会产生氯气，B项达不到实验目的；
C.可以构成Zn-Fe原电池，活泼性较强的Zn做负极，发生氧化，Fe做正极，被保护，故C项能达到实验目的；
D.电解池中，铁连接电源的负极，做阴极材料，Fe不反应，Fe附近的阳离子发生还原反应，属于外加电流的阴极保护法，D项能达到实验目的；
答案选B。
【点睛】电解池中，首先观察阳极，若阳极为活泼金属（包括Ag以及之前的金属），则阳极金属失去电子发生氧化，不考虑阳极附近阴离子放电；若阳极为惰性电极，考虑阴离子的放电顺序，放电顺序要记牢。
4．B
【分析】图示装置构成原电池，发生的电池反应为H2+Cl2=2HCl，结合原电池原理分析解答。
【详解】在该原电池装置中，发生的电池反应为H2+Cl2=2HCl，氢气失去电子，发生氧化反应生成氢离子，通入氢气的一极为负极，氯气得到电子，发生还原反应生成氯离子，通入氯气的一极为正极，故选B。
5．B
【详解】A．在放电时，负极相当于阳极，正极相当于阴极，A错误；
B．电解池中两电极材料可以相同，如，电解食盐水两极用的都是碳棒，B正确；
C．牺牲阳极的阴极保护法属于原电池原理，而外加电流的阴极保护法属于电解池原理，C错误；
D．原电池中两电极材料可以相同，一般有电极参加反应的原电池需要活泼性不同的两个电极，但是如果电极不参与反应可以是两个相同的电极，例如燃料电池，两电极为惰性电极，其中通入燃料的是负极，通入氧气的是正极，D错误；
答案选B。
【点睛】无论是原电池还是电解池，其两电极的材料均可以相同，只不过一般有电极参加反应的原电池需要活泼性不同的两个电极，但是如果电极不参与反应可以是两个相同的电极。
6．C
【详解】A．金属腐蚀是指金属与周围接触到的空气或液体发生反应而引起损耗的现象，所以金属的腐蚀不一定接触到电解质溶液，A错误；
B．电化学腐蚀原理是原电池原理，原电池中不含电源，是自发进行的氧化还原反应，B错误；
C．金属的电化腐蚀和化学腐蚀都是金属失电子被氧化的反应，本质相同，但电化腐蚀过程中形成的原电池反应会产生微弱的电流，C正确；
D．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，吸氧腐蚀中正极吸收氧气，负极铁失电子最终转化为铁锈，D错误；
答案选C。
【点睛】金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，金属腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀。
7．C
【详解】A．碱性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，铁做负极，碳是正极，电子从负极流向正极，从铁流向碳，故A错误；
B．在钢铁上连接铅块，铁比铅活泼，会先腐蚀铁，起不到防护作用，故B错误；
C．吸氧腐蚀时，氧气做正极，在正极上得到电子生成氢氧根离子，O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，故C正确；
D．淡水是中性条件，铁在碱性和中性条件下发生的都是吸氧腐蚀，故D错误；
答案选C。
【点睛】钢铁在酸性条件下发生的是析氢腐蚀，在中性和碱性条件下发生的是吸氧腐蚀。
8．D
【详解】A、K与a连接，在中性条件下，铁作负极、失电子、发生吸氧腐蚀，发生的电极反应为Fe-2e-=Fe2+，故A正确；
B、K与a连接，石墨、Fe和饱和食盐水形成原电池，将化学能转变为电能，故B正确；
C、K与b连接，Fe作阴极，阴极上氢离子得电子，电极反应为2H++2e-=H2↑，故C正确；
D、K与b连接，Fe作阴极，Fe被保护，该方法叫外加电流的阴极保护法，故D错误。
故选：D。
9．C
【分析】A、该装置中发生吸氧腐蚀，Fe作负极，Fe失电子生成亚铁离子；
B、铁腐蚀过程中部分化学能转化为热能、部分化学能转化为电能；
C、Fe、C和电解质溶液构成原电池，加速Fe的腐蚀；
D、弱酸性或中性条件下铁腐蚀吸氧腐蚀。
【详解】A、该装置中发生吸氧腐蚀，Fe作负极，Fe失电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，被氧化，故A错误；
B、铁腐蚀过程发生电化学反应，部分化学能转化为电能，且该过程放热，所以还存在化学能转化为热能的变化，故B错误；
C、Fe、C和电解质溶液构成原电池，Fe易失电子被腐蚀，加速Fe的腐蚀，故C正确；
D、铁在弱酸性或中性条件以及碱性条件下发生吸氧腐蚀，水代替NaCl溶液，溶液仍然呈中性，Fe发生吸氧腐蚀，故D错误；
故选：C。
10．B
【详解】A、NaCl为强电解质，电离方程式为NaCl=Na++Cl-，故A不符合题意；
B、电解氯化铜溶液生成Cu和氯气，电解发生CuCl2Cu+Cl2↑，故B符合题意；
C、醋酸为弱酸，电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+，故C不符合题意；
D、热量变化Q等于断裂化学键吸收的能量减去成键释放的能量，则H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) Q=(436+243-431×2)kJ/mol=-183 kJ/mol，因此表示为H2 (g)+Cl2 (g)→2HCl(g)-183kJ，故D不符合题意；
故选：B。
【点睛】电解池中阳极若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应，若是惰性电极作阳极，放电顺序为：，注意：①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电；②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。
11．C
【分析】由图可知，该装置为原电池装置，Zn活泼性较Cu高，因此Zn作负极材料，Cu作原电池正极材料，Zn发生氧化反应，Zn电极失去电子，电子经过导线流向Cu，据此解答本题。
【详解】A、电子由Zn通过导线流向Cu，故A错误；
B、该装置为原电池装置，能量转换形式主要是化学能转化为电能，故B错误；
C、Zn电极失去电子，发生氧化反应，故C正确；
D、电流方向与电子流向相反，故电流是Cu通过导线流向Zn，故D错误；
故答案为：C。
12．C
【详解】A．金属钠性质很活泼，极易和空气、水反应，不能作电极材料，故A错误；
B．构成的原电池中，金属棒X作原电池负极，所以金属棒X材料的活泼性应该大于铁，不可能是Cu电极，故B错误；
C．该装置发生吸氧腐蚀，正极钢管上氧气得电子生成氢氧根离子，导致钢管附近土壤的pH可能会增大，故C正确；
D．该装置没有外接电源，不属于外加电流的阴极保护法，而是牺牲阳极的阴极保护法，故D错误；
故答案为C。
【点睛】考查金属的腐蚀与防护，明确金属腐蚀与防护的原理、金属发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀的条件即可解答，根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，即把金属和钢管、及电解质溶液构成原电池，金属棒X作负极，钢铁作正极，从而钢管得到保护。
13．B
【详解】生铁是合金，强度和硬度一般比组成它的纯金属更高；
A．生铁是合金，其硬度比纯铁高，故A错误；
B．生铁是合金，易发生电化学腐蚀，而纯铁只能发生化学腐蚀，生铁易被腐蚀，故B正确；
C．生铁是合金，其熔点比纯铁低，故C错误；
D．通常生铁是铁碳合金，含碳量比纯铁高，故D错误；
故答案为B。
14．C
【分析】根据实验所给条件可知，本题铁发生的是吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+；正极反应为：O2+2H2O +4e-=4OH-；据此解题；
【详解】A.在铁的电化学腐蚀中，铁单质失去电子转化为二价铁离子，即负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，故A错误；
B.铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能，还有一部分转化为热能，故B错误；
C.活性炭与铁混合，在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池，加速了铁的腐蚀，故C正确；
D.以水代替氯化钠溶液，水也呈中性，铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀，故D错误；
综上所述，本题应选C.
【点睛】本题考查金属铁的腐蚀。根据电解质溶液的酸碱性可判断电化学腐蚀的类型，电解质溶液为酸性条件下，铁发生的电化学腐蚀为析氢腐蚀，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+；正极反应为：2H+ +2e-=H2↑；电解质溶液为碱性或中性条件下，发生吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+；正极反应为：O2+2H2O +4e-=4OH-。
15．B
【详解】A、CuCl2向水中扩散，为吸收能量的过程，故A不符合题意；
B、Cu2＋形成水合离子，形成配位键，放出能量，故B符合题意；
C、离子的水解为吸热过程，故C不符合题意；
D、电解需要吸收能量，将电能转化为化学能，故D不符合题意；
16．D
【详解】工业上电解饱和食盐水制得氢气、氯气和氢氧化钠，反应生成的氯气和氢氧化钠溶液反应可以制得次氯酸钠，氢气和氯气反应生成的氯化氢溶于水制得盐酸，无法制得氮肥NH4Cl，故选D。
17．B
【详解】A．用电解原理保护金属时，金属应作电解池阴极，应该与原电池负极连接，故A错误；
B．常温下，铁和浓硝酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止了进一步反应，所以可以保护内部金属不被腐蚀，故B正确；
C．钢管、铜管和雨水能构成原电池，铁作原电池负极而容易被腐蚀，故C错误；
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe-2e-═Fe2+，故D错误。
答案选B。
18．B
【详解】A．左图为干电池，干电池的正极材料是碳棒，右图为原电池，正极材料是铜单质，两者正极材料不同，故A说法正确；
B．干电池中MnO2应作氧化剂，Mn的化合价降低，故B说法错误；
C．所给装置中Zn为负极，Zn失去电子，故C说法正确；
D．根据自放电现象的定义，Zn与稀硫酸能够发生反应，即原电池中Zn与稀硫酸存在自放电现象，故D说法正确；
故选B。
19． S 2NA 存在Al3++3H2O⇌Al(OH)3+3H+平衡，受热后HCl挥发，水解平衡持续正向移动，使氯化铝转化为氢氧化铝 Li(或SOCl2)会与水发生反应 常压SO2的转化率已经很高，高压虽能使平衡正向移动，但会增加成本 SO32- 溶液中HSO3-的电离
【分析】(1)根据氧化还原反应中化合价的变化及电子得失守恒进行分析判断和计算；
(2) Al3+在溶液中会发生水解，存在Al3++3H2O⇌Al(OH)3+3H+平衡，根据水解平衡移动分析；
(3)金属锂是活泼金属可与水反应；
(4) 根据反应2SO2+ O22SO3，高压能使平衡正向移动，但成本太高；
(5) NaOH和二氧化硫反应生成亚硫酸钠，二氧化硫过量可生成亚硫酸氢钠，则SO32-浓度先增大后减小，生成的HSO3-可发生微弱电离生成SO32-。
【详解】(1)该电池的工作原理为：4Li+2SOCl2=4LiCl↓+SO2↑+S↓，该反应中Li元素由0价变为+1价，失去电子，被氧化，S元素由+4价变为0价，得电子，被还原，还原产物为S；反应中4molLi参与反应生成1mol SO2，转移4mol电子，生成标准状况下SO211.2L，即为SO2的物质的量为0.5mol，则转移电子的物质的量为0.5mol×4=2mol，则数目为2NA；
(2) Al3+在溶液中会发生水解，存在Al3++3H2O⇌Al(OH)3+3H+平衡，受热后HCl挥发，水解平衡持续正向移动，使氯化铝转化为氢氧化铝，则SOCl2与水反应生成的盐酸可以抑制铝离子的水解，可以用于AlCl3·6H2O制备无水AlCl3；
(3)金属锂是活泼金属，Li(或SOCl2)会与水发生反应，则电池组装必须在无水条件下进行；
(4)根据反应2SO2+ O22SO3，常压下，SO2的转化率已经很高，高压虽能使平衡正向移动，但会增加成本；
(5) NaOH和二氧化硫反应生成亚硫酸钠，二氧化硫过量可生成亚硫酸氢钠，则SO32-浓度先增大后减小，生成的HSO3-可发生微弱电离生成SO32-，则X为SO32-。
20． Cl＞C＞N＞O C、O NaHCO3+HNO3=NaNO3+H2O+CO2↑或Na2CO3+2HNO3=2NaNO3+H2O+CO2↑ 2ClO2+5MnSO4+6H2O=5MnO2↓+2HCl+5H2SO4 0.4NA或2.408×1023 ② CN-被氧化成CO2和N2是失电子，电解时阳极发生失电子的氧化过程
【分析】(1)2ClO2+2CN-=2CO2↑+N2↑+2Cl-反应中涉及的元素有Cl、O、C、N，根据原子半径的变化规律分析判断原子半径的大小的顺序；根据四种元素原子的电子排布式分析判断原子核外有两个未成对电子的元素。硝酸的酸性大于碳酸，能够说明氮的非金属性大于碳，据此分析解答；
(2)根据化合价升降守恒配平方程式结合氧化还原反应的规律计算；
(3)Cl2O每个原子都达到8电子稳定结构，则分子中存在两个Cl-O共价键，据此分析书写电子式；
(4)用电解法处理含氰化物污水，将CN-转化为CO2和N2，根据化合价的变化结合电解原理分析解答。
【详解】(1)2ClO2+2CN-=2CO2↑+N2↑+2Cl-反应中涉及的元素有Cl、O、C、N，同一周期，自左而右，原子半径逐渐减小，同一主族自上而下，原子半径逐渐增大，原子半径由大到小的顺序为Cl＞C＞N＞O；四种元素原子的电子排布式分别为1s22s22p63s23p5、1s22s22p2、1s22s22p3、1s22s22p4，其中原子核外有两个未成对电子的元素有C、O。氮的非金属性大于碳，因为硝酸的酸性大于碳酸，NaHCO3+HNO3=NaNO3+H2O+CO2↑或Na2CO3+2HNO3=2NaNO3+H2O+CO2↑，故答案为：Cl＞C＞N＞O；C、O；NaHCO3+HNO3=NaNO3+H2O+CO2↑或Na2CO3+2HNO3=2NaNO3+H2O+CO2↑；
(2)根据化合价升降守恒，ClO2+MnSO4+H2O→MnO2↓+HCl+H2SO4反应中Cl由+4价降低为-1价，降低5，Mn由+2价升高到+4价，升高2，最小公倍数为10，配平得2ClO2+5MnSO4+6H2O=5MnO2↓+2HCl+5H2SO4；若反应中生成0.2molMnO2，转移0.4mol电子，数目为0.4NA或2.408×1023，故答案为：2ClO2+5MnSO4+6H2O=5MnO2↓+2HCl+5H2SO4；0.4NA或2.408×1023；
(3)氯的另一种氧化物Cl2O每个原子都达到8电子稳定结构，则分子中存在两个Cl-O共价键，电子式为，故答案为：；
(4)用电解法处理含氰化物污水，将CN-转化为CO2和N2，则CN-被氧化成CO2和N2，失去电子，电解时阳极发生失电子的氧化过程，因此CN-是在阳极上被氧化，故答案为：②；CN-被氧化成CO2和N2是失电子，电解时阳极发生失电子的氧化过程。
21． O N 34.5 正 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，Cl2+2NaOH→NaCl+NaClO+H2 向溶液中滴加酚酞，发现变红 温度升高，Kw 变大，c(H+)增大，pH 变小（Na2SO3被氧化） >
【分析】（1）电子层数越少，半径越小，电子层数相同，质子数越多半径越小；p亚层的电子数，p亚层上电子自旋状态只有一种；根据洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同；
（2）铝在碱性条件下，生成偏铝酸盐；铝粉除去工业废水中的NaNO2，处理过程中产生氨气，反应方程式是 ；
（3）氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠，为使氯气与氢氧化钠充分反应，a极应生成氯气；
（4）由于该水解平衡的存在，使Na2SO3溶液显碱性；水电离吸热，升高温度，水的电离平衡正向移动；①与④相比，温度相同，①的pH大于④，说明④中浓度减小。
【详解】（1）上述三种盐所涉及的五种元素中，Na、Cl、S有3个电子层，半径较大，O、 N有2个电子层，且O的质子数大于N，所以半径较小的原子是O；根据洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同，所以p亚层上电子自旋状态只有一种的元素是N；
（2）铝在碱性条件下，生成偏铝酸盐，产物中铝元素的存在形式是；铝粉除去工业废水中的NaNO2，反应方程式是，根据方程式1molAl粉处理0.5mol NaNO2，质量是0.5mol×69g/mol=34.5g；
（3）a极氯离子失电子生成氯气，所以a极是阳极，应接在直流电源的正极；用石墨电极电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气、氯气，氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠，该装置中发生的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；
（4）该水解平衡的存在，Na2SO3使溶液显碱性，向溶液中滴加酚酞，发现变红，则证明该平衡的存在；水电离吸热，升高温度，水的电离平衡正向移动，Kw 变大，c(H+)增大，pH 变小； ①与④相比，温度相同，①的pH大于④，说明④中浓度减小，c (）①>④。