2017-2018学年福建省南安第一中学高二上学期期中考试化学试题 解析版



福建省南安第一中学2017-2018学年高二上学期期中考试化学试题

本试卷考试内容为：化学反应原理。分第I卷（选择题）和第II卷，共6页，满分100分，考试时间90分钟。
注意事项：
1．答题前，考生务必先将自己的姓名、准考证号填写在答题纸上。
2．考生作答时，请将答案答在答题纸上，在本试卷上答题无效。按照题号在各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效。
3．答案使用0．5毫米的黑色中性（签字）笔或碳素笔书写，字体工整、笔迹清楚（英语科选择题答案使用2B铅笔填涂，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号）。
4．保持答题纸纸面清洁，不破损。考试结束后，将本试卷自行保存，答题纸交回。
5．可能用到的原子量：H-1 C-12 O-16 Ag-108 Pb-207 S-32 N-14 Cu-64 Zn-65
第I卷（选择题 共48分）
一．选择题：本大题共16小题，每小题3，共48分。在每小题给出的四个选项中，只有1项符合题目要求
1. 下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是( )
A. 调味剂 B. 抗氧化剂 C. 着色剂 D. 增稠剂
【答案】B
【解析】A．调味剂是为了增加食品的味道，与速率无关，故A错误；B．抗氧化剂减少食品与氧气的接触，延缓氧化的反应速率，故B正确；C．着色剂是为了给食品添加某种颜色，与速率无关，故C错误；D．增稠剂是改变物质的浓度，与速率无关，故D错误；故选B。
点睛：一般来说，食品中常加入抗氧剂、调味剂、着色剂以及增稠剂等，其中加入抗氧化剂可减缓食品的腐蚀，延长保质期，而调味剂、着色剂以及增稠剂与食品的色、态、味有关。
2. 在一定条件下，2L密闭容器中装入2 molN2和足量的氢气反应，2 min末时，测得N2为1 mol，该反应的速率表示中，不正确的是（ ）
A. υ（N2）=0.25 mol·L-1·min-1 B. υ（H2）=0.75 mol·L-1·min-1
C. υ（NH3）=0.5 mol·L-1·min-1 D. υ（N2）=0.5 mol·L-1·min-1
【答案】D
【解析】在一定条件下，向1L密闭容器中加入2mol N2和足量的H2，发生反应N2+3H22NH3，2分钟末时，测得剩余氮气为1mol，故2min内，以 N2表示的反应速率v(N2)==0.25 mol/(L•min)，根据速率之比等于化学计量数之比可知：v(H2)=3v(N2) =3×0.25 mol/(L•min) =0.75 mol/(L•min)，v(NH3)=2v(N2)=2×0.25 mol/(L•min)=0.5mol/(L•min)，故选D。
3. 下列关于原电池的叙述中正确的是(　　)
A. 正极和负极必须是金属
B. 原电池是把化学能转化成电能的装置
C. 原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应
D. 锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有6.5 g锌溶解，正极上就有0.1 g氢气生成
【答案】B
【解析】试题分析：A．一般普通原电池中负极必须是金属，正极可以是金属或非金属导体，故A错误；B．原电池是把化学能转化成电能的装置，故B正确；C．原电池工作时，正极发生还原反应、负极上发生的氧化反应，故C错误；D．锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有6.5 g锌溶解，正极上就有0.2 g氢气生成，故D错误。故选B。
考点：考查原电池工作原理及有关计算
4. 向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按反应速率由大到小的顺序排列，正确的是(　　)
①在500 ℃，10 mol SO2与5 mol O2反应
②在500 ℃，用V2O5作催化剂，10 mol SO2和5 mol O2反应
③在450 ℃，8 mol SO2与5 mol O2反应
④在500 ℃，8 mol SO2与5 mol O2反应
A. ①②③④ B. ②①③④
C. ②①④③ D. ④③②①
【答案】C
【解析】试题分析：①与②相比，②中使用催化剂，其它条件相同，则反应速率：②＞①；①与④相比，①中SO2的物质的量比④中大，即SO2的浓度比④中大，其它条件相同，浓度越大，反应速率越快，则反应速率：①＞④；③与④相比，其它条件相同，④中温度高，温度越高，反应速率越快，则反应速率：④＞③；所以由大到小的顺序排列②①④③。答案选B。
考点：化学反应速率的影响因素
5. 通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是(　　)
①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)ΔH1＝＋571.6 kJ·mol－1
②焦炭与水反应制氢：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH2＝＋131.3 kJ·mol－1
③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)ΔH3＝＋206.1 kJ·mol－1
A. 反应①中电能转化为化学能
B. 反应②为放热反应
C. 反应③使用催化剂，ΔH3减小
D. 反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH＝＋74.8 kJ·mol－1
【答案】D
【解析】①太阳光催化分解水制氢，太阳能转化为化学能，故A错误；②焦炭与水反应制氢 ΔH2>0，反应吸热，故B错误；使用催化剂，ΔH3不变，故C错误；根据盖斯定律，③－②得CH4（g）=== C（s）+2H2（g）的ΔH3= +74.8 kJ·mol–1，故D正确。
6. 下列有关电化学装置的说法正确的是(　　)

A. 图d中若M是NaOH溶液，接通电源后可以观察到白色沉淀迅速变成灰绿色，最红变红褐色
B. 图b电解一段时间，铜电极溶解，石墨电极上有亮红色物质析出
C. 图c中的X极若为负极，则该装置可实现粗铜的精炼
D. 利用图a装置处理银器表面的黑斑Ag2S，银器表面发生的反应为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－
【答案】D
【解析】A．该装置有外接电源，铁为阴极，铁不溶解，故A错误；B．铜为阴极，发生还原反应，不能溶解，石墨电极上生成氧气，故B错误；C．图c中的X极若为负极，粗铜为阴极，不能进行粗铜的精炼，而电解精炼时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，故C错误；D．形成原电池反应，Al为负极，被氧化，Ag2S为正极被还原，正极方程式为Ag2S+2e-=2Ag+S2-，故D确；故选D。
7. 反应3Fe(s)＋4H2O(g)===Fe3O4(s)＋4H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(　　)
A. 保持容积不变，增加H2O(g)的物质的量
B. 将容器的容积缩小一半
C. 保持容积不变，充入Ar使压强增大
D. 保持压强不变，充入Ar使容积增大
【答案】C
【解析】试题分析：A、因浓度越大，化学反应速率越快，所以增加H2O(g)的量，反应速率加快，故A错误；B、将容器的体积缩小一半，反应体系中物质的浓度增大，则化学反应速率增大，故B错误；C、保持体积不变，充入Ar，Ar不参与反应，反应体系中的各物质的浓度不变，则反应速率不变，故C正确；D、保持压强不变，充入Ar，使容器的体积变大，反应体系中各物质的浓度减小，则反应速率减小，故D错误；故选C。
【考点定位】考查化学反应速率的影响因素
【名师点晴】影响化学速率的因素有：温度、浓度、压强、催化剂、固体表面积，需要注意的是改变纯固体或液体的量，对反应速率无影响，压强改变必须引起浓度的改变才能引起化学反应速率的改变。
8. 某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图，下列说法正确的是(　　)

A. a为O2，b为CH4
B. CO向正极移动
C. 此电池在常温时也能工作
D. 正极电极反应式为2CO2＋O2＋4e－===2CO
【答案】D
【解析】试题分析：A．燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，根据电子流向知，a电极是负极、b电极是正极，所以a是CH4，b为O2，故A错误；B．原电池放电时，阴离子向负极移动，则碳酸根离子向负极移动，故B错误；C．电解质为熔融碳酸盐，需要高温条件，故C错误；D．正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为O2+2CO2+4e-═2CO32-，故D正确。故选D。
考点：考查原电池工作原理
9. 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. 该反应为吸热反应 B. 升高温度，不影响活化分子百分数
C. 使用催化剂使该反应的反应热发生改变 D. E1－E2＝ΔH
【答案】D

点睛：本题考查了化学变化过程中能量变化的分析，主要是活化能概念的理解应用。本题的易错点为C，要注意催化剂对反应的焓变无影响。
10. 一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是(　　)

A. 该反应的化学方程式为3B＋2D 6A＋4C
B. 反应进行到1 s时，v(A)＝3v(D)
C. 反应进行到6 s时，B的平均反应速率为0.1 mol·L－1·s－1
D. 反应进行到6 s时，各物质的反应速率相等
【答案】B
【解析】试题分析：A．由图可知，反应达到平衡时A物质增加了1.2mol、D物质增加了0.4mol、B物质减少了0.6mol、C物质减小了0.8mol，所以A、D为生成物，物质的量之比为3：1，B、C为反应物，物质的量之比为3：4，反应方程式为：3B+4C6A+2D，A错误；B．反应速率之比是化学计量数之比，所以v（A）＝3v（D），B正确；C．反应进行到6s时，v（B）＝△c÷△t＝0.6mol÷（2L×6s）＝0.05mol/（L•s），C错误；D．反应进行到6s时，v（A）＝△c÷△t＝1.2mol÷（2L×6s）＝0.1mol/（L•s），v（B）＝△c÷△t＝0.6mol÷（2L×6s）＝0.05mol/（L•s），v（C）＝△c÷△t＝0.8mol÷（2L×6s）＝0.067mol/（L•s），v（D）＝△c÷△t＝0.4mol÷（2L×6s）＝0.033mol/（L•s）所以反应进行到6s时，各物质的反应速率不相等，D错误。答案选B。
考点：考查可逆反应的书写、化学反应速率的计算及有关化学反应的计算的知识。
11. 已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1 452 kJ·mol－1
H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
下列说法正确的是(　　)
A. H2(g)的燃烧热为-142.9 kJ·mol－1
B. 同质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧，H2(g)放出的热量多
C. H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)=== BaSO4(s)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
D. 3H2(g)＋CO2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l)ΔH＝＋131.4 kJ·mol－1
【答案】B
【解析】试题分析：A.燃烧热是1mol物质完全燃烧产生稳定的氧化物时所放出的热量，方程式中给出的是2mol的氢气完全燃烧所放出的热量为571.6 kJ，A错误。B.由方程式可知1gH2燃烧放出热量142.9kJ，1gCH3OH（l）完全燃烧放出热量1452 kJ÷32=45.375kJ，则同质量的H2（g）和CH3OH（l）完全燃烧，H2（g）放出的热量多，B正确；C.在反应1/2H2SO4（aq）＋1/2Ba（OH）2（aq）＝1/2BaSO4（s）＋H2O（l）中除了H+、OH-反应生成水外，还有沉淀产生，放出热量比57.3 kJ多，C错误；D.根据盖斯定律，将（①×3－②）÷2 整理可得3H2（g）＋CO2（g）＝ CH3OH（l）＋H2O（l） ΔH＝－131.4kJ·mol－1，D错误；答案选B。
考点：考查燃烧热、盖斯定律及应用等知识。
12. 高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)的装置如图所示。下列说法正确的是( )

A. 铁是阳极，电极反应为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
B. 电解一段时间后，镍电极附近溶液的c(OH-)减小
C. 若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有FeO
D. 每制得1 mol Na2FeO4，理论上可以产生67.2 L气体
【答案】C
【解析】A．用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，镍作阴极，电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O，故A错误；B．镍电极上水放电，生成氢气和氢氧根离子，c(OH-)增大，故B错误；C．若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后由于浓度差，左侧溶液中会含有FeO42-，故C正确；D．温度和压强未知，所以无法计算生成气体体积，故D错误；故选C。
点睛：本题考查了电解原理，正确判断阴阳极及发生的反应是解本题关键。易错选项是AD，A中需要根据题意目的“电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠”判断产物；D中注意气体摩尔体积的适用范围和条件。
13. 某蓄电池反应式为Fe＋Ni2O3＋3H2O Fe(OH)2＋2Ni(OH)2。下列推断中正确的是
①放电时，Fe为正极，Ni2O3为负极
②充电时，阴极上的电极反应式是Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－
③充电时，Ni(OH)2为阳极
④蓄电池的电极必须是浸在某碱性溶液中
A. ①②③ B. ①②④
C. ①③④ D. ②③④
【答案】D

考点：本题考查原电池、电解池。
14. 在水中加等物质的量的Ag+、Pb2 +、Na +、 SO42-、 NO3- 、 Cl-，该溶液放在用惰性电极做电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量比为（ ）
A. 35.5:108 B. 16:207 C. 8:1 D. 108:35.5
【答案】C
【解析】试题分析：混合以后生成AgCl、PbSO4沉淀，溶液中只有NaNO3，因此电解硝酸钠溶液实际上电解水，2H2O2H2↑＋O2↑，还原产物是氢气，氧化产物是氧气，质量比为2×2：32=1：8，故选项C正确。
考点：考查电解原理应用等知识。
15. 下列表述不正确的是(　　)
A
B
C
D




盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液
a极附近产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
粗铜的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu
正极反应式为
O2＋4e－＋2H2O==4OH－


A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】试题分析：根据原电池的工作原理，锌为负极，铜为正极，阴离子向负极移动，故说法正确；B、根据电解原理，a为阳极，其电极反应式2Cl－－2e－=Cl2↑，b为阴极，Cu2＋＋2e－=Cu，因此a极淀粉碘化钾试纸变蓝，故说法正确；C、粗铜作阳极，Cu－2e－=Cu2＋，故说法错误；D、发生吸氧腐蚀，正极得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故说法正确。
考点：考查原电池的工作原理、电解原理、金属腐蚀等知识。
16. 用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－574 kJ·mol－1
②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－1 160 kJ·mol－1
下列说法不正确的是(　　)
A. 反应①②均为放热反应
B. 等物质的量的甲烷分别发生反应①②，转移电子数相同
C. 由反应①可推知：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－a kJ·mol－1，a<574
D. 若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2至N2，放出的热量为173.4 kJ
【答案】C
【解析】A．反应①②中的△H＜0，都是放热反应，故A正确；B．反应①②中，都是只有1mol甲烷做还原剂，且都是生成二氧化碳，所以转移电子数相同，故B正确；C．生成液态水比生成水蒸气放热多，a＞574，故C错误；D. 由反应①②，利用盖斯定律，(①+②)得到反应CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ•mol-1，即4.48L(0.2mol)CH4 还原NO2至N2，放出的热量为173.4kJ，故D正确；故选C。
第Ⅱ卷（非选择题 共52分）
17. 按要求填空。
（1）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与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_____________________(至少答出两点)。
②利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为____________。
（2）有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如下：
ΔH＝＋88.6 kJ·mol－1。则M、N相比，较稳定的是____________。
（3）火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛一定比例混合高温下煅烧，产物可作耐高温材料，4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)ΔH＝－1 176 kJ·mol－1，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为______________。
（4）在一定温度下，4 L密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图：

①该反应的化学方程式为____________________________。
②若t2＝2 min，计算反应开始至t2时刻用M的浓度变化表示的平均反应速率为______________。
③t2时刻，反应物的转化率为______________。
【答案】 (1). 污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高（任写其中2个） (2). 光能转化为化学能 (3). M (4). 98 kJ (5). 2N M (6). 0.25 mol·L-1·min-1 (7). 75％
【解析】(1)①与汽油相比，氢气作为燃料的优点有污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高等，故答案为：污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高等；
②利用太阳能直接分解水制氢，是将光能转化为化学能，故答案为：将光能转化为化学能；
(2)有机物M经过太阳光光照可转化成N的△H=+88.6kJ•mol-1，过程是吸热反应，N暗处转化为M，是放热反应，能量越低越稳定，说明M稳定，故答案为：M；
(3)由反应可知，转移12mol电子放出1176kJ热量，则每转移1mol电子放出的热量为=98kJ，故答案为：98kJ；
(4)①由图象可以看出，反应中N的物质的量减小，M的物质的量增多，则N为反应物，M为生成物，且△n(N)：△n(M)=6mol：3mol=2：1，则反应的化学方程式为：2NM，故答案为：2NM；
②根据v=计算得M的平均化学反应速率为=0.25mol/(L•min)，故答案为：0.25mol/(L•min)； 
③根据图像可知，从反应开始N的物质的量在减小，所以N为反应物，N的转化率为×100%=75%，故答案为：75%。
18. 按照下列图表和有关要求回答问题：

(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是_________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是_________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：___________________________。
(2) 甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。
Ⅰ.利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：
①CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1
②CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2
③CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g) ΔH3
已知反应①中相关的化学键键能数据如下：
化学键
H－H
C－O

H－O
C－H
E/(kJ·mol－1)
436
343
1 076
465
413

由此计算ΔH1＝_________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝______kJ·mol－1。
Ⅱ.甲醇质子交换膜燃料电池的工作原理如上图所示,写出X电极的电极反应式_______________。
(3) 下表为元素周期表的一部分。
碳
氮
Y

X

硫
Z

X与Z两元素的单质反应生成1molX的最高价化合物，恢复至室温，放热687kJ，已知该化合物的熔、沸点分别为-69℃和58℃，写出该反应的热化学方程式： __________________。
【答案】 (1). 减小 (2). 不变 (3). NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1 (4). －99 (5). ＋41 (6). CH3OH－6e-＋H2O ===CO2＋6H+ (7). Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(l)△H=-687kJ/mol
【解析】(1)加入催化剂能降低反应所需的活化能，则E1和E2都减小，催化剂不能改变反应物的总能量和生成物的总能量之差，即反应热不改变，所以催化剂对反应热无影响，由图可知，1mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO放出热量368-134=234kJ，反应热化学方程式为NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-234 kJ•mol-1，故答案为：减小；不变；NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-234 kJ•mol-1；
(2)Ⅰ.反应热=反应物总键能-生成物总键能，故△H1=1076kJ•mol-1+2×436kJ•mol-1 -(3×413+343+465)kJ•mol-1 =-99kJ•mol-1，根据盖斯定律：反应②-反应①=反应③，故△H3 =△H2-△H1 =-58kJ•mol-1-(-99kJ•mol-1)=+41kJ•mol-1，故答案为：-99；+41；
Ⅱ.根据氢离子移动方向知，X是负极、Y是正极，该原电池是燃料电池，则X电极上甲醇失电子发生氧化反应、Y电极上氧气得电子发生还原反应，X电极上甲醇失电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH－6e-＋H2O =CO2＋6H+，故答案为：CH3OH－6e-＋H2O =CO2＋6H+；
(3)X与Z两元素的单质分别为Si、氯气，二者反应生成的最高价化合物为四氯化硅，已知该化合物的熔、沸点分别为-69℃和58℃，则室温下四氯化硅为液态，则该反应的热化学方程式为：Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(l)△H=-687kJ/mol，故答案为：Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(l)△H=-687kJ/mol。
19. 钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。
（1）抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为__________________。
（2）利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。

①若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于________________处。
②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为__________。
（3）图中若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2 g时，X电极溶解的铜的质量____3.2 g(填“<”“>”或“＝”)。
（4）图中若X为铜，容器中海水替换为FeCl3溶液，开关K置于M处，铜电极发生的反应是______________________，若将开关K置于N处，发生的总反应是_______________________。
【答案】 (1). Fe＋2FeCl3===3FeCl2 (2). N (3). 牺牲阳极的阴极保护法 (4). < (5). 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ (6). Cu＋2Fe2＋===2Fe3＋＋Cu2＋
【解析】试题分析：（1）铁锈的成分为Fe2O3，能和盐酸反应生成FeCl3和水，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为：Fe+2FeCl3=3FeCl2。
故答案为：Fe+2FeCl3=3FeCl2；
（2）①若X为碳棒，由于Fe比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使Fe为电解池的阴极即连接电源的负极，故K连接N处。
故答案为：N；
②若X为锌，开关K置于M处，Zn为阳极被腐蚀，Fe为阴极被保护，该防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。
故答案为：牺牲阳极的阴极保护法；
（3）上图中若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2 g时，由于粗铜中有杂质参加反应，所以X电极溶解的铜的质量＜3.2 g。
故答案为：＜；
（4）上图中若X为铜，容器中海水替换为FeCl3溶液，开关K置于M处，此时构成原电池装置，铜电极为正极，发生的反应是2Fe3++2e-=2Fe2+；若将开关K置于N处，此时构成电解池装置，铜为阳极，铜本身被氧化而溶解，阴极铁离子被还原，发生的总反应是：Cu+2Fe2+=2Fe3++Cu2+。
故答案为：2Fe3++2e-=2Fe2+；Cu+2Fe2+=2Fe3++Cu2+。
考点：考查原电池和电解池工作原理；金属的腐蚀和防护
20. 利用电化学原理，将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池，模拟工业电解法来处理含Cr2O废水，如下图所示；电解过程中溶液发生反应：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。

（1）甲池工作时，NO2转变成绿色硝化剂Y，Y是N2O5，可循环使用。则石墨Ⅰ是电池的________极；石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为__________________________________。
（2）工作时，甲池内的NO向___________极移动(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)；在相同条件下，消耗的O2和NO2的体积比为____________。
（3）乙池中Fe(Ⅰ)棒上发生的电极反应为_________________________________。
（4）若溶液中减少了0.01 mol Cr2O，则电路中至少转移了___________mol电子。
【答案】 (1). 负 (2). NO2＋NO－e－===N2O5 (3). 石墨Ⅰ (4). 1∶4 (5). Fe－2e－===Fe2＋ (6). 0.12
【解析】(1)甲池工作时，NO2转变成N2O5，说明氮元素的化合价升高，石墨Ⅰ为负极，电极反应式为NO2+NO3--e-=N2O5，石墨Ⅱ为正极，故答案为：负；NO2+NO3--e-=N2O5；
(2)由于石墨Ⅰ为负极，原电池中阴离子向负极移动，根据得失电子守恒计算1molO2反应中转移4mol电子，4molNO2转变成N2O5，转移4mol电子，相同状况下气体的体积比等于物质的量之比，故O2和NO2的体积比为1：4，故答案为：石墨Ⅰ；1：4；
(3)由于石墨Ⅰ为负极，故Fe(Ⅰ)为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；
(4) 根据Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，0.01mol Cr2O72-能够氧化0.06mol Fe2＋，即电解过程中需要生成0.06mol Fe2＋，Fe(I)为阳极，电极反应式为Fe-2e-= Fe2＋，故转移电子的物质的量为0.06mol×2= 0.12mol，故答案为：0.12。
点睛：本题考查原电池与电解原理，明确各个电极上发生的反应、物质之间的转化是解本题关键。本题的难点是(4)的计算，需要根据Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O计算出电解过程中生成的Fe2＋，再根据电极反应式进行计算，注意电路中转移的电子与Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O中转移的电子是不一样的。
21. 为探究H2O2制备氧气,生成氧气速率的影响因素，某同学设计了如下一系列实验。
实验编号
反应物
催化剂
甲
试管中加入3 mL 2% H2O2溶液和3滴蒸馏水
无
乙
试管中加入3 mL 5% H2O2溶液和3滴蒸馏水
无
丙
试管中加入3 mL 5% H2O2溶液和3滴蒸馏水
1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液
丁
试管中加入3 mL 5% H2O2溶液和3滴稀盐酸溶液
1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液
戊
试管中加入3 mL 5% H2O2溶液和3滴NaOH溶液
1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液

[查阅资料] 过氧化氢(H2O2)，其水溶液俗称双氧水，常温下是一种无色液体，性质比较稳定。在加热的条件下，它能分解生成氧气。研究表明，将新制的5%的H2O2溶液加热到65 ℃时就有氧气放出，加热到80 ℃时就有较多氧气产生。
（1）实验丙、实验丁和实验戊的实验目的是_____________________________________。
（2）请根据该同学查阅的资料分析H2O2的性质，解释实验甲和实验乙能否达到实验目的？______
（3）实验过程中该同学对实验丙、丁、戊中产生的气体进行收集，并在2分钟内6个时间点对注射器内气体进行读数，记录数据如下表。
时间/s
20
40
60
80
100
120
气体体积/mL
实验丙
9.5
19.5
29.0
36.5
46.0
54.5
实验丁
8.0
16.0
23.5
31.5
39.0
46.5
实验戊
15.5
30.0
44.5
58.5
71.5
83.0

①对实验丁，20～40 s的反应速率v1＝_____mL·s－1,100～120 s的反应速率v2＝_____mL·s－1。不考虑实验测量误差，二者速率存在差异的主要原因是_____________________________________。
②如图是根据实验收集到最大体积的气体时所用时间绘制的图像。曲线c表示的是实验 ______(填“丙”“丁”或“戊”)。

【答案】 (1). 探究在不同酸碱性条件下，催化剂对反应速率的影响 (2). 实验甲和实验乙不能达到实验目的，因为H2O2在常温且无催化剂作用的条件下较稳定 (3). 0.4 (4). 0.375 (5). 随反应的不断进行，H2O2溶液的浓度逐渐降低，反应速率减小 (6). 丁
【解析】(1)甲和乙实验中除双氧水的浓度不同外其他条件都相同，可知实验探究反应物的不同浓度对反应速率的影响；实验丙、实验丁和实验戊中溶液的酸碱性不同，且比实验乙多了使用催化剂，可知这三个实验是探究在不同酸碱性条件下，催化剂对反应速率的影响，故答案为：探究在不同酸碱性条件下，催化剂对反应速率的影响；
(2)根据资料可知H2O2在常温且无催化剂作用的条件下比较稳定，则实验甲和实验乙不能达到实验目的，故答案为：实验甲和实验乙不能达到实验目的；
(3)①根据表中数据和题中反应速率的单位可知v1==mL/s=0.4mL/s，v2==mL/s=0.375mL/s，速率减小的原因是随反应的不断进行，H2O2溶液的浓度逐渐降低，反应速率减小，故答案为：0.4；0.375；随反应的不断进行，H2O2溶液的浓度逐渐降低，反应速率减小；
②由图可知曲线c反应速率最小，在三个实验中，实验丁每次记录的气体体积都是最少的，说明丁的速率最小，曲线c代表实验丁，故答案为：丁。