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2019版高考化学一轮复习方案：第6章 化学反应与能量 7 章末综合检测（六）(含解析)
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章末综合检测(六)
(时间：60分钟，满分：100分)
一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分)
1．肼(N2H4)是火箭发动机的燃料，它与N2O4反应时，N2O4为氧化剂，生成氮气和水蒸气。已知：N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋8.7 kJ·mol－1，N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534.0 kJ·mol－1，下列表示肼跟N2O4反应的热化学方程式，正确的是( )
A．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－542.7 kJ·mol－1
B．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 059.3 kJ·mol－1
C．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 076.7 kJ·mol－1
D．N2H4(g)＋N2O4(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1 076.7 kJ·mol－1
解析：选C。N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋8.7 kJ·mol－1①；N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534.0 kJ·mol－1②，将热化学方程式②×2－①就可以得到肼与N2O4反应的热化学方程式，则ΔH＝－534.0 kJ·mol－1×2－8.7 kJ·mol－1＝－1 076.7 kJ·mol－1，选项C正确。
2．单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化图如图所示，下列说法正确的是( )
A．S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH＝＋0.33 kJ·mol－1
B．正交硫比单斜硫稳定
C．相同物质的量的正交硫比单斜硫所含有的能量高
D．①式表示断裂1 mol O2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ
解析：选B。①－②得：S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH＝－0.33 kJ·mol－1，由此可知单斜硫转化为正交硫时要放出热量，正交硫的能量要低，较稳定，A项错误，B项正确；相同物质的量的正交硫应该比单斜硫所含有的能量要低，C项错误；①式表示断裂1 mol S(单斜，s)和1 mol O2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ，D项错误。
3．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是( )
A．由Al、Cu、稀H2SO4组成的原电池，负极反应式为Al－3e－===Al3＋
B．由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O
C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
D．由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
解析：选C。由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极材料是Fe，反应式为Fe－2e－===Fe2＋，C错。
4．(2018·烟台模拟)关于下列各装置图的叙述中，不正确的是( )
A．用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为 CuSO4溶液
B．装置②的总反应式是Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连
D．装置④中的铁钉几乎没被腐蚀
解析：选B。装置①中a为阳极，电解精炼铜时，a应是粗铜；装置②中，铁的金属活动性大于铜，总反应式应是Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；装置③中为保护钢闸门不被腐蚀，应使钢闸门与外接电源的负极相连；装置④中由于浓硫酸有强吸水性，铁钉在干燥的空气中不易被腐蚀。
5．(2018·莆田模拟)如图所示，装置(Ⅰ)是一种可充电电池的示意图，装置(Ⅱ)为电解池的示意图；装置(Ⅰ)的离子交换膜只允许Na＋通过。电池充、放电的化学方程式为2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr。当闭合K时，X极附近溶液先变红色。下列说法正确的是( )
A．装置(Ⅰ)中Na＋从右到左通过离子交换膜
B．电极A的电极反应式为NaBr3＋2Na＋＋2e－===3NaBr
C．电极X的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
D．每有0.1 mol Na＋通过离子交换膜，电极X上就析出标准状况下的气体1.12 L
解析：选D。从图示和提供的化学方程式来看，装置(Ⅰ)左侧物质硫元素的化合价升高，发生氧化反应，则电极A为负极，B项错误；Na＋从左向右通过离子交换膜，A项错误；电极X为阴极，发生还原反应，生成NaOH，从而使附近溶液显红色，C项错误；根据得失电子守恒，每有0.1 mol Na＋通过交换膜，就有0.1 mol电子转移，就会生成0.05 mol H2，标准状况下体积为1.12 L，D项正确。
6．由于具有超低耗电量、寿命长的特点，LED产品越来越受人欢迎。如图是氢氧燃料电池驱动LED发光的装置。下列有关叙述正确的是( )
A．a处通入氧气，b处通入氢气
B．该装置中只涉及两种形式的能量转化
C．电池正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．P型半导体连接的是电池负极
解析：选C。根据电子移向，a处应通H2，b处应通O2，A错误；在该装置中化学能转化为电能，电能转化为光能、热能等，B错误；P型半导体连接的是电池正极，D错误。
7．空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池，RFC工作原理如图。下列有关说法正确的是( )
A．当有0.1 mol电子转移时，a电极产生1.12 L O2(标准状况下)
B．b电极上发生的电极反应是4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
C．d电极上发生的电极反应是O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D．c电极上发生还原反应，B池中的H＋可以通过隔膜进入A池
解析：选D。a极为阴极，阴极发生还原反应：4H＋＋4e－===2H2↑，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol H2生成，A项错误；b极为阳极，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，B项错误；a极产生的气体X为H2，充入H2的d极为原电池的负极，负极反应为H2－2e－===2H＋，C项错误；电解池的阳极产生的气体为O2，即Y为O2，充入O2的c极为原电池的正极，正极发生还原反应，原电池中，阳离子移向正极，即H＋通过隔膜进入A池，D项正确。
8．某新型电池，以NaBH4(B的化合价为＋3价)和H2O2作原料，可用作深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电池工作时Na＋从b极区移向a极区
B．b极上的电极反应式为H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O
C．每消耗3 mol H2O2，转移3 mol e－
D．a极上的电极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O
解析：选D。该电池工作时，a极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O；b极反应式为4H2O2＋8e－===8OH－；随着不断放电，a极负电荷减少，b极负电荷增多，故Na＋从a极区移向b极区；每消耗3 mol H2O2转移6 mol e－，故A、B、C三项错误，D项正确。
二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
9．(12分)Ⅰ.已知：Fe2O3(s)＋3C(石墨，s) ===2Fe(s)＋3CO(g) ΔH＝a kJ·mol－1
CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g) ΔH＝b kJ·mol－1
C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝c kJ·mol－1
则反应：4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)的焓变ΔH＝________kJ·mol－1。
Ⅱ.(1)依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填序号)。
A．C(s)＋CO2(g)===2CO(g)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
C．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)
D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应可以设计成一个原电池，请写出该原电池的电极反应式。
负极：___________________________________________________________________，
正极：___________________________________________________________________。
(2)二氧化氯(ClO2)是一种高效安全的自来水消毒剂。ClO2是一种黄绿色气体，易溶于水。实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2为原料制备ClO2流程如下：
已知：电解过程中发生的反应为NH4Cl＋2HClNCl3＋3H2↑，NCl3中氮元素为＋3价。
①写出电解时阴极的电极反应式：__________________________________________。
②在阳极上放电的离子是________。
解析：Ⅰ.①Fe2O3(s)＋3C(石墨，s)===2Fe(s)＋3CO(g) ΔH＝a kJ·mol－1
②CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g) ΔH＝b kJ·mol－1
③C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝c kJ·mol－1
由盖斯定律(③－②)×6－①×2得4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH＝[6(c－b)－2a] kJ·mol－1。
Ⅱ.(1)设计成原电池需要是自发进行的氧化还原反应。A项是非自发进行的氧化还原反应，不选；B项是复分解反应，不是氧化还原反应，不选；C项是非自发进行的氧化还原反应，不选；D项是自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池。D项反应可设计成甲烷燃料电池，在碱溶液中甲烷在负极失去电子发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应。负极：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O；正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－。
(2)①电解时阴极上是氢离子得到电子生成氢气，阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；
②电解时阳极上是铵根离子失去电子生成NCl3。
答案：Ⅰ.6(c－b)－2a
Ⅱ.(1)D CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O 2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
(2)①2H＋＋2e－===H2↑
②NH
10．(12分)某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。
回答下列问题：
(1)此原电池的正极是石墨________(填“a”或“b”)，发生________反应。
(2)电池工作时，盐桥中的SO移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。
(3)两烧杯中的电极反应式分别为
甲________________________________________________________________________；
乙________________________________________________________________________。
(4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 mol·L－1，则反应中转移的电子为________mol。
解析：(1)根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极。(2)电池工作时，SO向负极移动，即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe2＋－5e－===5Fe3＋。(4)溶液中的MnSO4浓度由1 mol·L－1变为1.5 mol·L－1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 mol·L－1×0.2 L＝0.1 mol，转移的电子为0.1 mol×5＝0.5 mol。
答案：(1)a 还原
(2)乙
(3)MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O
5Fe2＋－5e－===5Fe3＋
(4)0.5
11．(15分)下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336 mL(标准状况)气体且体积比为1∶2。回答下列问题：
(1)直流电源中，M极为________极。
(2)Pt电极上生成的物质是______，其质量为________________________________g。
(3)电源输出电子的物质的量与电极b、c、d分别生成物质的物质的量之比为2∶______∶______∶______。
(4)AgNO3溶液的浓度________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，AgNO3溶液的pH________，H2SO4溶液的浓度________，H2SO4溶液的pH________。
解析：(1)电解5.00%的稀H2SO4，实际上是电解其中的水。阴极产生H2，阳极产生O2，且V(H2)∶V(O2)＝2∶1，据此可确定d极为阴极，则电源的N极为负极，M极为正极。(2)V(H2)＝336 mL×＝224 mL，即为0.01 mol，V(O2)＝336 mL×＝112 mL，即为0.005 mol。说明电路中通过0.02 mol电子，因此在b极(Pt、阴极)产生Ag的质量为0.02 mol×108 g·mol－1＝2.16 g，即0.02 mol的Ag。(3)n(e－)∶n(Ag)∶n(O2)∶n(H2)＝0.02∶0.02∶0.005∶0.01＝2∶2∶∶1。(4)由Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和AgNO3溶液可组成电镀池，因此AgNO3溶液浓度不变，pH也不变。电解5.00%的H2SO4溶液，由于其中的水发生电解，因此H2SO4溶液浓度增大，pH减小。
答案：(1)正 (2)Ag 2.16 (3)2 1 (4)不变 不变 增大 减小
12．(13分)(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。则阳极产生ClO2的电极反应式为_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下它能传导O2－。电池工作时正极反应式为_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
若以该电池为电源，用石墨作电极电解100 mL含有以下离子的溶液。
离子
Cu2＋
H＋
Cl－
SO
c/mol·L－1
1
4
4
1
电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，阳极上收集到氧气的物质的量为________mol。
解析：(1)①阳极失去电子发生氧化反应。②水电离产生的H＋在阴极上放电产生氢气，转移电子的物质的量n(e－)＝2n(H2)＝2×(0.112 L÷22.4 L·mol－1)＝0.01 mol，则在内电路中移动的电荷为0.01 mol，每个Na＋带一个单位的正电荷，则通过阳离子交换膜的Na＋为0.01 mol。(2)电池工作时，正极上O2得电子发生还原反应生成O2－。结合离子浓度可知电解过程可分为三个阶段：先是电解CuCl2、然后电解HCl、最后电解水，由此可见阴极首先析出0.1 mol Cu(同时阳极析出0.1 mol Cl2)，然后析出氢气；阳极上先是析出0.2 mol Cl2(此时阴极已析出0.1 mol H2)，再析出氧气，设阳极析出x mol O2时两极析出气体体积相等，由题意可得：0.2＋x＝0.1＋2x，解得x＝0.1。
答案：(1)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋
②0.01 在阴极发生2H＋＋2e－===H2↑，H＋浓度减小，使H2OH＋＋OH－的平衡向右移动，OH－浓度增大，pH增大
(2)O2＋4e－===2O2－ 0.1
(时间：60分钟，满分：100分)
一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分)
1．肼(N2H4)是火箭发动机的燃料，它与N2O4反应时，N2O4为氧化剂，生成氮气和水蒸气。已知：N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋8.7 kJ·mol－1，N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534.0 kJ·mol－1，下列表示肼跟N2O4反应的热化学方程式，正确的是( )
A．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－542.7 kJ·mol－1
B．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 059.3 kJ·mol－1
C．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 076.7 kJ·mol－1
D．N2H4(g)＋N2O4(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1 076.7 kJ·mol－1
解析：选C。N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH＝＋8.7 kJ·mol－1①；N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534.0 kJ·mol－1②，将热化学方程式②×2－①就可以得到肼与N2O4反应的热化学方程式，则ΔH＝－534.0 kJ·mol－1×2－8.7 kJ·mol－1＝－1 076.7 kJ·mol－1，选项C正确。
2．单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化图如图所示，下列说法正确的是( )
A．S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH＝＋0.33 kJ·mol－1
B．正交硫比单斜硫稳定
C．相同物质的量的正交硫比单斜硫所含有的能量高
D．①式表示断裂1 mol O2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ
解析：选B。①－②得：S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH＝－0.33 kJ·mol－1，由此可知单斜硫转化为正交硫时要放出热量，正交硫的能量要低，较稳定，A项错误，B项正确；相同物质的量的正交硫应该比单斜硫所含有的能量要低，C项错误；①式表示断裂1 mol S(单斜，s)和1 mol O2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ，D项错误。
3．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是( )
A．由Al、Cu、稀H2SO4组成的原电池，负极反应式为Al－3e－===Al3＋
B．由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O
C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
D．由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
解析：选C。由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极材料是Fe，反应式为Fe－2e－===Fe2＋，C错。
4．(2018·烟台模拟)关于下列各装置图的叙述中，不正确的是( )
A．用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为 CuSO4溶液
B．装置②的总反应式是Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连
D．装置④中的铁钉几乎没被腐蚀
解析：选B。装置①中a为阳极，电解精炼铜时，a应是粗铜；装置②中，铁的金属活动性大于铜，总反应式应是Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；装置③中为保护钢闸门不被腐蚀，应使钢闸门与外接电源的负极相连；装置④中由于浓硫酸有强吸水性，铁钉在干燥的空气中不易被腐蚀。
5．(2018·莆田模拟)如图所示，装置(Ⅰ)是一种可充电电池的示意图，装置(Ⅱ)为电解池的示意图；装置(Ⅰ)的离子交换膜只允许Na＋通过。电池充、放电的化学方程式为2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr。当闭合K时，X极附近溶液先变红色。下列说法正确的是( )
A．装置(Ⅰ)中Na＋从右到左通过离子交换膜
B．电极A的电极反应式为NaBr3＋2Na＋＋2e－===3NaBr
C．电极X的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
D．每有0.1 mol Na＋通过离子交换膜，电极X上就析出标准状况下的气体1.12 L
解析：选D。从图示和提供的化学方程式来看，装置(Ⅰ)左侧物质硫元素的化合价升高，发生氧化反应，则电极A为负极，B项错误；Na＋从左向右通过离子交换膜，A项错误；电极X为阴极，发生还原反应，生成NaOH，从而使附近溶液显红色，C项错误；根据得失电子守恒，每有0.1 mol Na＋通过交换膜，就有0.1 mol电子转移，就会生成0.05 mol H2，标准状况下体积为1.12 L，D项正确。
6．由于具有超低耗电量、寿命长的特点，LED产品越来越受人欢迎。如图是氢氧燃料电池驱动LED发光的装置。下列有关叙述正确的是( )
A．a处通入氧气，b处通入氢气
B．该装置中只涉及两种形式的能量转化
C．电池正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．P型半导体连接的是电池负极
解析：选C。根据电子移向，a处应通H2，b处应通O2，A错误；在该装置中化学能转化为电能，电能转化为光能、热能等，B错误；P型半导体连接的是电池正极，D错误。
7．空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池，RFC工作原理如图。下列有关说法正确的是( )
A．当有0.1 mol电子转移时，a电极产生1.12 L O2(标准状况下)
B．b电极上发生的电极反应是4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
C．d电极上发生的电极反应是O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D．c电极上发生还原反应，B池中的H＋可以通过隔膜进入A池
解析：选D。a极为阴极，阴极发生还原反应：4H＋＋4e－===2H2↑，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol H2生成，A项错误；b极为阳极，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，B项错误；a极产生的气体X为H2，充入H2的d极为原电池的负极，负极反应为H2－2e－===2H＋，C项错误；电解池的阳极产生的气体为O2，即Y为O2，充入O2的c极为原电池的正极，正极发生还原反应，原电池中，阳离子移向正极，即H＋通过隔膜进入A池，D项正确。
8．某新型电池，以NaBH4(B的化合价为＋3价)和H2O2作原料，可用作深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电池工作时Na＋从b极区移向a极区
B．b极上的电极反应式为H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O
C．每消耗3 mol H2O2，转移3 mol e－
D．a极上的电极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O
解析：选D。该电池工作时，a极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O；b极反应式为4H2O2＋8e－===8OH－；随着不断放电，a极负电荷减少，b极负电荷增多，故Na＋从a极区移向b极区；每消耗3 mol H2O2转移6 mol e－，故A、B、C三项错误，D项正确。
二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
9．(12分)Ⅰ.已知：Fe2O3(s)＋3C(石墨，s) ===2Fe(s)＋3CO(g) ΔH＝a kJ·mol－1
CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g) ΔH＝b kJ·mol－1
C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝c kJ·mol－1
则反应：4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)的焓变ΔH＝________kJ·mol－1。
Ⅱ.(1)依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填序号)。
A．C(s)＋CO2(g)===2CO(g)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
C．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)
D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应可以设计成一个原电池，请写出该原电池的电极反应式。
负极：___________________________________________________________________，
正极：___________________________________________________________________。
(2)二氧化氯(ClO2)是一种高效安全的自来水消毒剂。ClO2是一种黄绿色气体，易溶于水。实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2为原料制备ClO2流程如下：
已知：电解过程中发生的反应为NH4Cl＋2HClNCl3＋3H2↑，NCl3中氮元素为＋3价。
①写出电解时阴极的电极反应式：__________________________________________。
②在阳极上放电的离子是________。
解析：Ⅰ.①Fe2O3(s)＋3C(石墨，s)===2Fe(s)＋3CO(g) ΔH＝a kJ·mol－1
②CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g) ΔH＝b kJ·mol－1
③C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝c kJ·mol－1
由盖斯定律(③－②)×6－①×2得4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH＝[6(c－b)－2a] kJ·mol－1。
Ⅱ.(1)设计成原电池需要是自发进行的氧化还原反应。A项是非自发进行的氧化还原反应，不选；B项是复分解反应，不是氧化还原反应，不选；C项是非自发进行的氧化还原反应，不选；D项是自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池。D项反应可设计成甲烷燃料电池，在碱溶液中甲烷在负极失去电子发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应。负极：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O；正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－。
(2)①电解时阴极上是氢离子得到电子生成氢气，阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；
②电解时阳极上是铵根离子失去电子生成NCl3。
答案：Ⅰ.6(c－b)－2a
Ⅱ.(1)D CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O 2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
(2)①2H＋＋2e－===H2↑
②NH
10．(12分)某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。
回答下列问题：
(1)此原电池的正极是石墨________(填“a”或“b”)，发生________反应。
(2)电池工作时，盐桥中的SO移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。
(3)两烧杯中的电极反应式分别为
甲________________________________________________________________________；
乙________________________________________________________________________。
(4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 mol·L－1，则反应中转移的电子为________mol。
解析：(1)根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极。(2)电池工作时，SO向负极移动，即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe2＋－5e－===5Fe3＋。(4)溶液中的MnSO4浓度由1 mol·L－1变为1.5 mol·L－1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 mol·L－1×0.2 L＝0.1 mol，转移的电子为0.1 mol×5＝0.5 mol。
答案：(1)a 还原
(2)乙
(3)MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O
5Fe2＋－5e－===5Fe3＋
(4)0.5
11．(15分)下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336 mL(标准状况)气体且体积比为1∶2。回答下列问题：
(1)直流电源中，M极为________极。
(2)Pt电极上生成的物质是______，其质量为________________________________g。
(3)电源输出电子的物质的量与电极b、c、d分别生成物质的物质的量之比为2∶______∶______∶______。
(4)AgNO3溶液的浓度________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，AgNO3溶液的pH________，H2SO4溶液的浓度________，H2SO4溶液的pH________。
解析：(1)电解5.00%的稀H2SO4，实际上是电解其中的水。阴极产生H2，阳极产生O2，且V(H2)∶V(O2)＝2∶1，据此可确定d极为阴极，则电源的N极为负极，M极为正极。(2)V(H2)＝336 mL×＝224 mL，即为0.01 mol，V(O2)＝336 mL×＝112 mL，即为0.005 mol。说明电路中通过0.02 mol电子，因此在b极(Pt、阴极)产生Ag的质量为0.02 mol×108 g·mol－1＝2.16 g，即0.02 mol的Ag。(3)n(e－)∶n(Ag)∶n(O2)∶n(H2)＝0.02∶0.02∶0.005∶0.01＝2∶2∶∶1。(4)由Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和AgNO3溶液可组成电镀池，因此AgNO3溶液浓度不变，pH也不变。电解5.00%的H2SO4溶液，由于其中的水发生电解，因此H2SO4溶液浓度增大，pH减小。
答案：(1)正 (2)Ag 2.16 (3)2 1 (4)不变 不变 增大 减小
12．(13分)(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。则阳极产生ClO2的电极反应式为_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下它能传导O2－。电池工作时正极反应式为_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
若以该电池为电源，用石墨作电极电解100 mL含有以下离子的溶液。
离子
Cu2＋
H＋
Cl－
SO
c/mol·L－1
1
4
4
1
电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，阳极上收集到氧气的物质的量为________mol。
解析：(1)①阳极失去电子发生氧化反应。②水电离产生的H＋在阴极上放电产生氢气，转移电子的物质的量n(e－)＝2n(H2)＝2×(0.112 L÷22.4 L·mol－1)＝0.01 mol，则在内电路中移动的电荷为0.01 mol，每个Na＋带一个单位的正电荷，则通过阳离子交换膜的Na＋为0.01 mol。(2)电池工作时，正极上O2得电子发生还原反应生成O2－。结合离子浓度可知电解过程可分为三个阶段：先是电解CuCl2、然后电解HCl、最后电解水，由此可见阴极首先析出0.1 mol Cu(同时阳极析出0.1 mol Cl2)，然后析出氢气；阳极上先是析出0.2 mol Cl2(此时阴极已析出0.1 mol H2)，再析出氧气，设阳极析出x mol O2时两极析出气体体积相等，由题意可得：0.2＋x＝0.1＋2x，解得x＝0.1。
答案：(1)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋
②0.01 在阴极发生2H＋＋2e－===H2↑，H＋浓度减小，使H2OH＋＋OH－的平衡向右移动，OH－浓度增大，pH增大
(2)O2＋4e－===2O2－ 0.1
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