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高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池一课一练
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池一课一练，共19页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题等内容，欢迎下载使用。
4.2.1电解原理同步练习-人教版高中化学选择性必修1
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．一种电解法制备Na2FeO4的装置如图所示。下列说法正确的是
A．电解时化学能转化为电能
B．电解时应将铂电极与直流电源正极相连
C．电解过程中转移2mole-，理论上可获得标准状况下的H211.2L
D．电解时铁电极反应式：Fe-6e-+8OH-=FeO+4H2O
2．利用膜技术和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置如图，下列说法正确的是
A．甲装置将电能转化为化学能
B．每转移2mol电子，生成2mol N2O5 和1mol H2SO4
C．乙中电极d上发生氧化反应
D．c电极反应式为： N2O4 – 2e- + H2O = N2O5 + 2H＋
3．中科院研制出了双碳双离子电池，以石墨(Cn)和中间相炭微粒球(MCMB)为电极，电解质溶液为含有KPF6的有机溶液，其充电示意图如下。下列说法错误的是
A．充电时，石墨电极电势比MCMB电极高
B．放电时，K+向左迁移
C．放电时，负极反应为Cn+xPF6--xe-=Cn(PF6)x
D．充电时，若阴极增重39g则阳极增重145g
4．我国科学家提出了一种利用锂化磷酸钒锂[Li5V2(PO4)3]实现“先予后取”的自预锂化原理，并应用锂化磷酸钒锂和硬碳组成了具有高比能量、高比功率和宽工作温区的全电池，示意图如图所示。在充电过程中，锂离子从Li5V2(PO4)3中脱出嵌入到硬碳(C)构成Li2C，充电反应为Li5V2(PO4)3+C =Li3V2(PO4)3+Li2C。下列说法错误的是
A．充电时M与外接电源正极相连
B．充电过程中Li+向硬碳电极移动
C．该电池放电时，正极反应为Li3V2(PO4)3+2Li++2e-= Li5V2(PO4)3
D．该电池放电时，负极质量增加
5．镍(Ni)镉(Cd)可充电的电池，放电时，电极材料是Cd和NiO(OH)，电解质是KOH，电极反应分别是：Cd+2OH--2e-＝Cd(OH)2 ；2NiO(OH)+2H2O+2e-＝2Ni(OH)2+2OH-。下列说法不正确的是
A．电池放电时，负极周围溶液的pH不断减小
B．电池放电时总反应是Cd+2NiO(OH)+2H2O＝Cd(OH)2+2Ni(OH)2
C．电池充电时，镉（Cd）元素被氧化
D．电池充电时，电池的正极和电源的正极相连接
6．为探究化学能与电能的相互转化，某化学实验小组设计如图所示实验装置(已知：盐桥中装有琼脂凝胶，内含足量KCl；a和b是石墨片)。当K闭合时，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．片刻后甲池中的SO浓度增大
D．片刻后可观察到滤纸b处变红色
7．碱性锌铁液流电池采用资源丰富的铁和锌作为电池正、负极电解液活性物质，具有电压高、成本低的优点。该电池的总反应为Zn+2Fe(CN)+4OH-2Fe(CN)+Zn(OH)。下列叙述正确的是
A．充电时，M极电极反应式为Fe(CN)+e-=Fe(CN)
B．放电时，N极电势高于M极
C．1 mol Fe(CN)反应时有NA个OH-通过离子交换膜
D．放电时，电路中转移2 mol电子时，负极区电解质溶液增重65 g
8．一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法中错误的是
A．图中能量转化的方式至少有6种
B．电解池是将电能转化为化学能的装置
C．燃料电池是二次电池
D．太阳能、风能、氢能都属于新能源
9．一种钾离子电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．放电时，K+通过阳离子交换膜向石墨电极移动
B．放电时，负极的电极反应式：KC6－e－=K++6C
C．充电时，阳极的电极反应式：K0.5−xMnO2+xK++xe－=K0.5MnO2
D．若仅把钾离子换成锂离子，当负极减少的质量相同时，钾离子电池转移的电子数比锂离子电池的多
10．20世纪80年代Townley首次提出利用电化学膜脱除烟气中SO2：将烟气预氧化使SO2转化为SO3，再将预氧化后的烟气利用如图所示原理进行净化。下列说法正确的是
A．预氧化时，可以用酸性KMnO4溶液来氧化SO2
B．阳极的电极反应式：2SO-4e-=2SO3↑+O2↑
C．电解过程中，硫酸根离子的物质的量在不断减少
D．工业上一般用蒸馏水吸收“扫出气”，得到的产物保存在棕色广口瓶中
二、填空题
11．硫及其化合物在生产、生活中用途广泛。
工业上用溶液吸收烟气中的低浓度，形成吸收液后再采用阳离子膜电解法控制电压，电解吸收液可制成产品S和。工作原理示意图如图1，阴极区和阳极区的pH随时间的变化关系如图2：
①阳极反应的电极反应物是 。
②结合电极反应式，说明阴极区pH升高的原因 。
12．工业上处理含有Cr2O72－的酸性工业废水，通常有两种处理方法。第一种方法是：先加入绿矾(FeSO4·7H2O)，把废水中的Cr2O72－还原成Cr3+离子，再加入过量的石灰水，使Cr3+转变为Cr(OH)3沉淀。第二种方法是：①往工业废水里加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答：
(1)电解时的电极反应:阳极 ，阴极 。
(2)Cr2O72－转变成Cr3+的离子反应方程式： 。
(3)采用第二种方法时，往工业废水里加入适量的NaCl的目的是 。
(4)能否用石墨电极来代替Fe电极？ (填“能”或“不能”)，简述理由： 。
13．污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某化学研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2(反应条件已略去)。
请回答下列问题：
(1)已知：25℃、101 kPa时，
Mn(s)+O2(g)=MnO2(s) ΔH=-520 kJ·mol-1
S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-297 kJ·mol-1
Mn(s)+S(s)+2O2(g)=MnSO4(s) ΔH=-1065 kJ·mol-1
SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是 。请画出该反应的能量变化示意图 。
(2)用惰性电极电解硫酸酸化的硫酸锰溶液制备MnO2的装置如下图所示。
①a应与直流电源的 (填“正”或“负”)极相连。
②电解过程中氢离子的作用是 ；若转移的电子数为6.02×1023，左室溶液中最终n(H+)的变化量为 。
(3)①MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时正极生成MnOOH，正极的电极反应式是 。
②据报道，以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星，其工作原理如下图所示。
则该电池放电时通入H2O2的一极为 极，电极反应式为 ；通入NaBH4的一极电极反应式为 。
14．(1)如图为氢－氧燃料电池装置示意图。其中A为KOH，C为多孔惰性电极。
①在该电池工作时，a是 极；b电极的电极反应式是 。
②若将进口a的燃料换成CH4，则a电极的电极方程式为 。
(2)如图为氯碱工业电解饱和氯化钠溶液的装置示意图。
①电解时，电解池总反应的离子反应方程式为 。
②逸出的气体D是 ；流出的物质G是 。
③该电解池中离子交换膜属于 (填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。
15．一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如下图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6 mol·L－1的KOH溶液。
(1)写出放电时的正极电极反应式。 。
(2)写出充电时的阴极电极反应式。 。
16．下图是氮在生态系统中的循环。细菌和电催化可促使含氮物质进行氧化还原反应。
(1)写出N在周期表中的位置 。中N元素的化合价为 。
(2)依据图中所示的氮循环，写出自然界中固氮的一种途径 。
(3)氮肥是水体中铵态氮的主要来源之一、实验室中检验可以用 溶液，产生气体使湿润的 色石蕊试纸变色。
(4)硝化过程中，含氮物质发生 (填“氧化”或“还原”)反应。
(5)铵态氮()与亚硝态氮()可以在氨氧化细菌的作用下转化为氮气。该反应中，当产生氮气时，转移电子的物质的量为 。
(6)由于过度的人为干预，水体中的硝酸盐水平正在增加。硝酸盐转化为无害氮的反硝化作用，可以通过电催化法来实现，写出在中性介质中硝酸盐转化为氮气的阴极电极反应式 。
17．二氧化氯（ClO2）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。
（1）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。
①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。其次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的 （填化学式），至沉淀不再产生后，再加入过量的Na2CO3和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO42-，其原因是 【已知：Ksp(BaSO4)= 1.1 ×10-10 Ksp(BaCO3)= 5.1 ×10-9】
②该法工艺原理如右。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生成ClO2。
工艺中可以利用的单质有 （填化学式），发生器中生成ClO2的化学方程式为 。
（2）纤维素还原法制ClO2是一种新方法，其原理是：纤维素水解得到的最终产物D与NaClO3反应生成ClO2。完成反应的化学方程式：
□ （D） +24NaClO3+12H2SO4=□ClO2↑+□CO2↑+18H2O+□
（3）ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN-氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl-。处理含CN-相同量得电镀废水，所需Cl2的物质的量是ClO2的 倍
18．碳及其化合物在生产和生活中有重要意义。海水中CO2的吸收能力取决于溶解的碳酸盐和硼酸盐生成的CO32-和B(OH)4-浓度。已知：298K时，H3BO3+H2OH++B(OH)4-，Ka=5.7×10-10，碳酸的电离平衡常数：Ka1=4.3×10-7；Ka2=5.6×10-11
(1)298K时，相同浓度的碳酸钠溶液和硼酸钠溶液，pH较大的是 溶液。
(2)少量CO2与B(OH)4-反应的离子方程式为 。
(3)采用高温熔融混合碳酸盐LiaNabKcCO3作电解质吸收并电解CO2制得无定型炭是CO2 资源化利用的一种新途径。此法的阴极电极反应式为 。
19．如图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH＝2K2CO3+6H2O。
据此完成下列问题：
(1)图中甲池是 装置；A(石墨)电极的名称是 。
(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式： 。
(3)乙池中反应的化学方程式为 。当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2 mL(标准状况下)。
20．Ⅰ、某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
（1）如图1为某实验小组设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过 mol电子。
（2）如图，其他条件不变，若将乙烧杯中的CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，则石墨电极的电极反应方程式为
（3）如图，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如下图所示乙装置中与铜丝相连的石墨电极上发生的反应方程式为
Ⅱ、氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：
（1）与汽油等燃料相比，氢气作为燃料的两个明显的优点是 （写两点）
（2）化工生产的副产品也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气。总反应方程式为：Fe+2H2O+2OH−FeO42−+3H2↑，工作原理如下图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42−，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。
①电解一段时间后，c(OH−)降低的区域在 (填“阴极室”或“阳极室”)
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是
③c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因： 。
三、实验题
21．化学反应过程既是物质的转化过程，也是化学能与热能，电能等其他形式能量的转化过程。请根据要求回答下列与能量转化有关的问题：
温度
实验次数
起始温度
终止温度
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.2
2
27.0
27.4
27.2
32.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.3
I.利用如图所示装置测定中和热，取稀硫酸与溶液进行实验，实验数据如表。
回答下列问题：
(1)若近似认为稀硫酸与溶液的密度均为(忽略溶液混合后体积变化)，反应所得溶液的比热容，则实验测定中和热的数值为 (保留1位小数)。
(2)上述实验结果与中和热的标准数值有偏差，产生偏差的原因不可能是因为_____。
A．实验装置保温、隔热效果差
B．用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数
C．分多次把NaOH溶液倒入内筒中
D．测过稀硫酸的温度计未洗净直接用于测定NaOH溶液的温度
(3)如图三个装置中，不能证明“铁与稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”的是 。
II.
(4)请用下图所示仪器装置设计一个包括：电解饱和食盐水并测定电解时产生的氢气的体积和检验氯气的氧化性的实验装置。
①所选仪器连接时，各接口的顺序是 (填各接口的字母代号)：
A接______、_____接_____；B接_____、______接______；
②体现氯气的氧化性的实验现象为： ，电解一段时间后，用丁测得气体体积为280mL(标准状况下)；需加入 g(结果保留一位小数)的 可使溶液复原。
22．电解是工业生产的常用方法。某研究性小组进行以下相关探究。
实验Ⅰ：用图1装置电解CuCl2溶液制取少量漂白液：
(1)导气管W端应与出气口 连接(填“X”或“Y”)，写出制取漂白液的化学方程式 。
(2)实验后发现阴极碳棒上除了附着有红色物质，还附着有少量白色物质。查阅资料显示：
物质名称及化学式
氯化亚铜CuCl
碱式碳酸铜Cu2(OH)3Cl
性质
白色固体、不溶于水
绿色固体、不溶于水
化学小组分析提出：①白色物质为CuCl。②红色物质可能有： 或者Cu2O；或者二者混合物.
实验Ⅱ为探究阴极碳棒上附着的红色、白色物质，设计了如下实验：取出阴极碳棒，洗涤、干燥、称其质量为W1g，并将其放入图2所示装置b中，进行实验。
实验中，碳棒上的白色物质完全变为红色，无水硫酸铜不变色，d中出现白色沉淀；实验结束时，称量其质量为W2g。
(3)无水硫酸铜的作用是 。
(4)装置b中发生反应的化学方程式是 。
(5)碱石灰的作用是 。
(6)加热之前要先通H2，目的是 ；实验结束为了防止灼热的铜被氧化，实验操作是 。
(7)电解CuCl2溶液时，阴极上产生白色物质的原因为 (用电极反应式解释)；阴极上产生白色物质的物质的量是 。(列出含W1、W2的表达式)
23．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中X为阳离子交换膜，丙中滴有少量的酚酞试液。
请按要求回答相关问题：
(1)甲烷燃料电池负极的电极反应式是 。
(2)石墨电极（C）的电极反应式为 。
(3)在标准状况下，若有2．24 L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体体积为 L。
(4)在开始一段时间，铜a电极附近溶液中观察到的现象为 。
(5)若丙中以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是 （填字母）。
a．电能全部转化为化学能 b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu2+向阳极移动 d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
参考答案：
1．D
2．B
3．C
4．D
5．C
6．A
7．C
8．C
9．B
10．B
11． 阴极电极反应式为，阴极区不断消耗H+并生成水，使酸性减弱，pH增大
12． Fe－2e－＝Fe2+ 2H++2e－＝H2↑ 6Fe2++ Cr2O72－+14H+ ＝ 6Fe3++2Cr3++7H2O 增强溶液(或废水)的导电性。 不能 因为阳极不能产生能将Cr2O72－还原到Cr3+的Fe2+
13． MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) ΔH=-248 kJ/mol 正 参与阴极反应，通过交换膜定向移动形成电流 1 mol MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH- 正极 H2O2+2e-=2OH- +8OH--8e-=+6H2O
14． 负 O2+4e-+2H2O=4OH- CH4-8e-+10OH-=+7H2O 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- Cl2 NaOH 阳离子交换膜
15． 2NiO(OH)＋2H2O＋2e－=2Ni(OH)2＋2OH－（或NiO(OH)+H2O+e-═Ni(OH)2+OH-） 2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－
16．(1) 第二周期第VA族 +3
(2)生物固氮(或闪电作用)
(3) 浓氢氧化钠 红
(4)氧化
(5)0.06
(6)2NO +10e- + 6H2O = N2↑ + 12OH-
17． BaCl2 BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大，当溶液中存在大量时，BaSO4(s)会部分转化为BaCO3(s)(或其它合理答案) H2、Cl2 2NaClO3 + 4HCl 2ClO2↑ + Cl2↑ + 2NaCl + 2H2O 1C6H12O6+ 24 NaClO3 + 12H2SO424 ClO2↑ + 6 CO2↑ + 18H2O + 12 Na2SO4 2.5
18． 碳酸钠 CO2+B(OH)4-=HCO3-+H3BO3 3CO2+4e-=C+2CO32-
19． 原电池 阳极 CH3OH-6e-+8OH-＝6H2O+ 4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 280
20． 0.2mol 2NH4++2e-＝2NH3↑+H2↑ 2Cl--2e-＝Cl2↑ 燃烧热值高 燃烧无污染 是可再生能源 阳极室 防止生成的H2与高铁酸钠反应，使高铁酸钠的产率降低 M点：氢氧根浓度偏小，高铁酸钠的稳定性差，且反应较慢；
N点：氢氧根浓度较大，铁电极上容易生成氢氧化铁，使高铁酸钠的产率降低
21．(1)53.5
(2)B
(3)III
(4) AGFH；BDEC KI淀粉溶液变蓝 0.9 HCl或氯化氢
22． X Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O Cu 检验产物中是否有水，进而检验红色物质中有无Cu2O 2CuCl+H22Cu+2HCl 干燥气体 防止氢气爆炸 继续通氢气，直到试管冷却为止 Cu2++e-+Cl-=CuCl↓ mol
23． CH4+10OH--8e-=CO+7H2O 2Cl--2e-=Cl2↑ 4.48 溶液变红 bd
4.2.1电解原理同步练习-人教版高中化学选择性必修1
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．一种电解法制备Na2FeO4的装置如图所示。下列说法正确的是
A．电解时化学能转化为电能
B．电解时应将铂电极与直流电源正极相连
C．电解过程中转移2mole-，理论上可获得标准状况下的H211.2L
D．电解时铁电极反应式：Fe-6e-+8OH-=FeO+4H2O
2．利用膜技术和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置如图，下列说法正确的是
A．甲装置将电能转化为化学能
B．每转移2mol电子，生成2mol N2O5 和1mol H2SO4
C．乙中电极d上发生氧化反应
D．c电极反应式为： N2O4 – 2e- + H2O = N2O5 + 2H＋
3．中科院研制出了双碳双离子电池，以石墨(Cn)和中间相炭微粒球(MCMB)为电极，电解质溶液为含有KPF6的有机溶液，其充电示意图如下。下列说法错误的是
A．充电时，石墨电极电势比MCMB电极高
B．放电时，K+向左迁移
C．放电时，负极反应为Cn+xPF6--xe-=Cn(PF6)x
D．充电时，若阴极增重39g则阳极增重145g
4．我国科学家提出了一种利用锂化磷酸钒锂[Li5V2(PO4)3]实现“先予后取”的自预锂化原理，并应用锂化磷酸钒锂和硬碳组成了具有高比能量、高比功率和宽工作温区的全电池，示意图如图所示。在充电过程中，锂离子从Li5V2(PO4)3中脱出嵌入到硬碳(C)构成Li2C，充电反应为Li5V2(PO4)3+C =Li3V2(PO4)3+Li2C。下列说法错误的是
A．充电时M与外接电源正极相连
B．充电过程中Li+向硬碳电极移动
C．该电池放电时，正极反应为Li3V2(PO4)3+2Li++2e-= Li5V2(PO4)3
D．该电池放电时，负极质量增加
5．镍(Ni)镉(Cd)可充电的电池，放电时，电极材料是Cd和NiO(OH)，电解质是KOH，电极反应分别是：Cd+2OH--2e-＝Cd(OH)2 ；2NiO(OH)+2H2O+2e-＝2Ni(OH)2+2OH-。下列说法不正确的是
A．电池放电时，负极周围溶液的pH不断减小
B．电池放电时总反应是Cd+2NiO(OH)+2H2O＝Cd(OH)2+2Ni(OH)2
C．电池充电时，镉（Cd）元素被氧化
D．电池充电时，电池的正极和电源的正极相连接
6．为探究化学能与电能的相互转化，某化学实验小组设计如图所示实验装置(已知：盐桥中装有琼脂凝胶，内含足量KCl；a和b是石墨片)。当K闭合时，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．片刻后甲池中的SO浓度增大
D．片刻后可观察到滤纸b处变红色
7．碱性锌铁液流电池采用资源丰富的铁和锌作为电池正、负极电解液活性物质，具有电压高、成本低的优点。该电池的总反应为Zn+2Fe(CN)+4OH-2Fe(CN)+Zn(OH)。下列叙述正确的是
A．充电时，M极电极反应式为Fe(CN)+e-=Fe(CN)
B．放电时，N极电势高于M极
C．1 mol Fe(CN)反应时有NA个OH-通过离子交换膜
D．放电时，电路中转移2 mol电子时，负极区电解质溶液增重65 g
8．一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法中错误的是
A．图中能量转化的方式至少有6种
B．电解池是将电能转化为化学能的装置
C．燃料电池是二次电池
D．太阳能、风能、氢能都属于新能源
9．一种钾离子电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．放电时，K+通过阳离子交换膜向石墨电极移动
B．放电时，负极的电极反应式：KC6－e－=K++6C
C．充电时，阳极的电极反应式：K0.5−xMnO2+xK++xe－=K0.5MnO2
D．若仅把钾离子换成锂离子，当负极减少的质量相同时，钾离子电池转移的电子数比锂离子电池的多
10．20世纪80年代Townley首次提出利用电化学膜脱除烟气中SO2：将烟气预氧化使SO2转化为SO3，再将预氧化后的烟气利用如图所示原理进行净化。下列说法正确的是
A．预氧化时，可以用酸性KMnO4溶液来氧化SO2
B．阳极的电极反应式：2SO-4e-=2SO3↑+O2↑
C．电解过程中，硫酸根离子的物质的量在不断减少
D．工业上一般用蒸馏水吸收“扫出气”，得到的产物保存在棕色广口瓶中
二、填空题
11．硫及其化合物在生产、生活中用途广泛。
工业上用溶液吸收烟气中的低浓度，形成吸收液后再采用阳离子膜电解法控制电压，电解吸收液可制成产品S和。工作原理示意图如图1，阴极区和阳极区的pH随时间的变化关系如图2：
①阳极反应的电极反应物是 。
②结合电极反应式，说明阴极区pH升高的原因 。
12．工业上处理含有Cr2O72－的酸性工业废水，通常有两种处理方法。第一种方法是：先加入绿矾(FeSO4·7H2O)，把废水中的Cr2O72－还原成Cr3+离子，再加入过量的石灰水，使Cr3+转变为Cr(OH)3沉淀。第二种方法是：①往工业废水里加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答：
(1)电解时的电极反应:阳极 ，阴极 。
(2)Cr2O72－转变成Cr3+的离子反应方程式： 。
(3)采用第二种方法时，往工业废水里加入适量的NaCl的目的是 。
(4)能否用石墨电极来代替Fe电极？ (填“能”或“不能”)，简述理由： 。
13．污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某化学研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2(反应条件已略去)。
请回答下列问题：
(1)已知：25℃、101 kPa时，
Mn(s)+O2(g)=MnO2(s) ΔH=-520 kJ·mol-1
S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-297 kJ·mol-1
Mn(s)+S(s)+2O2(g)=MnSO4(s) ΔH=-1065 kJ·mol-1
SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是 。请画出该反应的能量变化示意图 。
(2)用惰性电极电解硫酸酸化的硫酸锰溶液制备MnO2的装置如下图所示。
①a应与直流电源的 (填“正”或“负”)极相连。
②电解过程中氢离子的作用是 ；若转移的电子数为6.02×1023，左室溶液中最终n(H+)的变化量为 。
(3)①MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时正极生成MnOOH，正极的电极反应式是 。
②据报道，以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星，其工作原理如下图所示。
则该电池放电时通入H2O2的一极为 极，电极反应式为 ；通入NaBH4的一极电极反应式为 。
14．(1)如图为氢－氧燃料电池装置示意图。其中A为KOH，C为多孔惰性电极。
①在该电池工作时，a是 极；b电极的电极反应式是 。
②若将进口a的燃料换成CH4，则a电极的电极方程式为 。
(2)如图为氯碱工业电解饱和氯化钠溶液的装置示意图。
①电解时，电解池总反应的离子反应方程式为 。
②逸出的气体D是 ；流出的物质G是 。
③该电解池中离子交换膜属于 (填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。
15．一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如下图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6 mol·L－1的KOH溶液。
(1)写出放电时的正极电极反应式。 。
(2)写出充电时的阴极电极反应式。 。
16．下图是氮在生态系统中的循环。细菌和电催化可促使含氮物质进行氧化还原反应。
(1)写出N在周期表中的位置 。中N元素的化合价为 。
(2)依据图中所示的氮循环，写出自然界中固氮的一种途径 。
(3)氮肥是水体中铵态氮的主要来源之一、实验室中检验可以用 溶液，产生气体使湿润的 色石蕊试纸变色。
(4)硝化过程中，含氮物质发生 (填“氧化”或“还原”)反应。
(5)铵态氮()与亚硝态氮()可以在氨氧化细菌的作用下转化为氮气。该反应中，当产生氮气时，转移电子的物质的量为 。
(6)由于过度的人为干预，水体中的硝酸盐水平正在增加。硝酸盐转化为无害氮的反硝化作用，可以通过电催化法来实现，写出在中性介质中硝酸盐转化为氮气的阴极电极反应式 。
17．二氧化氯（ClO2）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。
（1）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。
①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。其次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的 （填化学式），至沉淀不再产生后，再加入过量的Na2CO3和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO42-，其原因是 【已知：Ksp(BaSO4)= 1.1 ×10-10 Ksp(BaCO3)= 5.1 ×10-9】
②该法工艺原理如右。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生成ClO2。
工艺中可以利用的单质有 （填化学式），发生器中生成ClO2的化学方程式为 。
（2）纤维素还原法制ClO2是一种新方法，其原理是：纤维素水解得到的最终产物D与NaClO3反应生成ClO2。完成反应的化学方程式：
□ （D） +24NaClO3+12H2SO4=□ClO2↑+□CO2↑+18H2O+□
（3）ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN-氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl-。处理含CN-相同量得电镀废水，所需Cl2的物质的量是ClO2的 倍
18．碳及其化合物在生产和生活中有重要意义。海水中CO2的吸收能力取决于溶解的碳酸盐和硼酸盐生成的CO32-和B(OH)4-浓度。已知：298K时，H3BO3+H2OH++B(OH)4-，Ka=5.7×10-10，碳酸的电离平衡常数：Ka1=4.3×10-7；Ka2=5.6×10-11
(1)298K时，相同浓度的碳酸钠溶液和硼酸钠溶液，pH较大的是 溶液。
(2)少量CO2与B(OH)4-反应的离子方程式为 。
(3)采用高温熔融混合碳酸盐LiaNabKcCO3作电解质吸收并电解CO2制得无定型炭是CO2 资源化利用的一种新途径。此法的阴极电极反应式为 。
19．如图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH＝2K2CO3+6H2O。
据此完成下列问题：
(1)图中甲池是 装置；A(石墨)电极的名称是 。
(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式： 。
(3)乙池中反应的化学方程式为 。当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2 mL(标准状况下)。
20．Ⅰ、某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
（1）如图1为某实验小组设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过 mol电子。
（2）如图，其他条件不变，若将乙烧杯中的CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，则石墨电极的电极反应方程式为
（3）如图，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如下图所示乙装置中与铜丝相连的石墨电极上发生的反应方程式为
Ⅱ、氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：
（1）与汽油等燃料相比，氢气作为燃料的两个明显的优点是 （写两点）
（2）化工生产的副产品也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气。总反应方程式为：Fe+2H2O+2OH−FeO42−+3H2↑，工作原理如下图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42−，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。
①电解一段时间后，c(OH−)降低的区域在 (填“阴极室”或“阳极室”)
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是
③c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因： 。
三、实验题
21．化学反应过程既是物质的转化过程，也是化学能与热能，电能等其他形式能量的转化过程。请根据要求回答下列与能量转化有关的问题：
温度
实验次数
起始温度
终止温度
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.2
2
27.0
27.4
27.2
32.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.3
I.利用如图所示装置测定中和热，取稀硫酸与溶液进行实验，实验数据如表。
回答下列问题：
(1)若近似认为稀硫酸与溶液的密度均为(忽略溶液混合后体积变化)，反应所得溶液的比热容，则实验测定中和热的数值为 (保留1位小数)。
(2)上述实验结果与中和热的标准数值有偏差，产生偏差的原因不可能是因为_____。
A．实验装置保温、隔热效果差
B．用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数
C．分多次把NaOH溶液倒入内筒中
D．测过稀硫酸的温度计未洗净直接用于测定NaOH溶液的温度
(3)如图三个装置中，不能证明“铁与稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”的是 。
II.
(4)请用下图所示仪器装置设计一个包括：电解饱和食盐水并测定电解时产生的氢气的体积和检验氯气的氧化性的实验装置。
①所选仪器连接时，各接口的顺序是 (填各接口的字母代号)：
A接______、_____接_____；B接_____、______接______；
②体现氯气的氧化性的实验现象为： ，电解一段时间后，用丁测得气体体积为280mL(标准状况下)；需加入 g(结果保留一位小数)的 可使溶液复原。
22．电解是工业生产的常用方法。某研究性小组进行以下相关探究。
实验Ⅰ：用图1装置电解CuCl2溶液制取少量漂白液：
(1)导气管W端应与出气口 连接(填“X”或“Y”)，写出制取漂白液的化学方程式 。
(2)实验后发现阴极碳棒上除了附着有红色物质，还附着有少量白色物质。查阅资料显示：
物质名称及化学式
氯化亚铜CuCl
碱式碳酸铜Cu2(OH)3Cl
性质
白色固体、不溶于水
绿色固体、不溶于水
化学小组分析提出：①白色物质为CuCl。②红色物质可能有： 或者Cu2O；或者二者混合物.
实验Ⅱ为探究阴极碳棒上附着的红色、白色物质，设计了如下实验：取出阴极碳棒，洗涤、干燥、称其质量为W1g，并将其放入图2所示装置b中，进行实验。
实验中，碳棒上的白色物质完全变为红色，无水硫酸铜不变色，d中出现白色沉淀；实验结束时，称量其质量为W2g。
(3)无水硫酸铜的作用是 。
(4)装置b中发生反应的化学方程式是 。
(5)碱石灰的作用是 。
(6)加热之前要先通H2，目的是 ；实验结束为了防止灼热的铜被氧化，实验操作是 。
(7)电解CuCl2溶液时，阴极上产生白色物质的原因为 (用电极反应式解释)；阴极上产生白色物质的物质的量是 。(列出含W1、W2的表达式)
23．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中X为阳离子交换膜，丙中滴有少量的酚酞试液。
请按要求回答相关问题：
(1)甲烷燃料电池负极的电极反应式是 。
(2)石墨电极（C）的电极反应式为 。
(3)在标准状况下，若有2．24 L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体体积为 L。
(4)在开始一段时间，铜a电极附近溶液中观察到的现象为 。
(5)若丙中以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是 （填字母）。
a．电能全部转化为化学能 b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu2+向阳极移动 d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
参考答案：
1．D
2．B
3．C
4．D
5．C
6．A
7．C
8．C
9．B
10．B
11． 阴极电极反应式为，阴极区不断消耗H+并生成水，使酸性减弱，pH增大
12． Fe－2e－＝Fe2+ 2H++2e－＝H2↑ 6Fe2++ Cr2O72－+14H+ ＝ 6Fe3++2Cr3++7H2O 增强溶液(或废水)的导电性。 不能 因为阳极不能产生能将Cr2O72－还原到Cr3+的Fe2+
13． MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) ΔH=-248 kJ/mol 正 参与阴极反应，通过交换膜定向移动形成电流 1 mol MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH- 正极 H2O2+2e-=2OH- +8OH--8e-=+6H2O
14． 负 O2+4e-+2H2O=4OH- CH4-8e-+10OH-=+7H2O 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- Cl2 NaOH 阳离子交换膜
15． 2NiO(OH)＋2H2O＋2e－=2Ni(OH)2＋2OH－（或NiO(OH)+H2O+e-═Ni(OH)2+OH-） 2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－
16．(1) 第二周期第VA族 +3
(2)生物固氮(或闪电作用)
(3) 浓氢氧化钠 红
(4)氧化
(5)0.06
(6)2NO +10e- + 6H2O = N2↑ + 12OH-
17． BaCl2 BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大，当溶液中存在大量时，BaSO4(s)会部分转化为BaCO3(s)(或其它合理答案) H2、Cl2 2NaClO3 + 4HCl 2ClO2↑ + Cl2↑ + 2NaCl + 2H2O 1C6H12O6+ 24 NaClO3 + 12H2SO424 ClO2↑ + 6 CO2↑ + 18H2O + 12 Na2SO4 2.5
18． 碳酸钠 CO2+B(OH)4-=HCO3-+H3BO3 3CO2+4e-=C+2CO32-
19． 原电池 阳极 CH3OH-6e-+8OH-＝6H2O+ 4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 280
20． 0.2mol 2NH4++2e-＝2NH3↑+H2↑ 2Cl--2e-＝Cl2↑ 燃烧热值高 燃烧无污染 是可再生能源 阳极室 防止生成的H2与高铁酸钠反应，使高铁酸钠的产率降低 M点：氢氧根浓度偏小，高铁酸钠的稳定性差，且反应较慢；
N点：氢氧根浓度较大，铁电极上容易生成氢氧化铁，使高铁酸钠的产率降低
21．(1)53.5
(2)B
(3)III
(4) AGFH；BDEC KI淀粉溶液变蓝 0.9 HCl或氯化氢
22． X Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O Cu 检验产物中是否有水，进而检验红色物质中有无Cu2O 2CuCl+H22Cu+2HCl 干燥气体 防止氢气爆炸 继续通氢气，直到试管冷却为止 Cu2++e-+Cl-=CuCl↓ mol
23． CH4+10OH--8e-=CO+7H2O 2Cl--2e-=Cl2↑ 4.48 溶液变红 bd
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