第四章 化学反应与电能测试题——2023-2024学年高二上学期人教版（2019）化学选择性必修1

这是一份第四章 化学反应与电能测试题——2023-2024学年高二上学期人教版（2019）化学选择性必修1，共25页。
第四章 化学反应与电能测试题
一、单选题（共12题）
1．陈述Ⅰ和Ⅱ均正确具有因果关系的是（   ）
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
利用海水制取溴和镁单质
可被氧化，可被还原
B
用焦炭和石英砂制取粗硅
可制作光导纤维
C
用铝槽运输浓硝酸
浓硝酸与不反应
D
的金属性比强
不锈钢水龙头上的铜部件易发生电化学腐蚀
A．A B．B C．C D．D
2．电极电势的测定常用甘汞电极作为参比电极(部分数据如下)。
电极种类
Na+/Na
Zn2+/Zn
H+/H2
甘汞电极
Cu2+/Cu
电极电势/V
-2.71
-0.76
0.00
0.24
0.34
测定过程中，待测电极与甘汞电极组成原电池其工作原理如图。下列说法正确的是

A．盐桥中Cl-向甘汞电极移动
B．若M为Cu，则电极反应式是：Cu-2e-=Cu2+
C．甘汞电极电极反应式是：2Hg+2C1--2e-=Hg2Cl2
D．测定过程中，甘汞电极内部KCl晶体可能增多
3．可充电电池因其可以反复使用而深受广大消费者喜爱。请你根据对可充电电池的理解，选出下列有关说法正确的是（      ）
A．放电时，把热能转化为电能
B．放电时，正极发生氧化反应
C．充电时，电池的负极发生还原反应
D．充电时，把化学能转化为电能
4．第24届冬奥会于2022年2月4日在北京开幕，许多核心技术为比赛保驾护航。下列说法不正确的是
A．大规模使用氢燃料电池车，行驶时只产生水，实现“零碳排放”
B．速滑馆“冰丝带”用干冰作为制冷剂，干冰升华过程中破坏了共价键
C．北京冬奥会的礼仪服采用石墨烯片聚热保暖，石墨烯与金刚石互为同素异形体
D．场馆选用了二氧化碳跨临界制冷系统，同时利用冷热联供一体化设计对制冷余热进行回收利用，比传统氟利昂制冷技术更节能、环保
5．如图装置分别通电一段时间后，溶液的质量增加的是
A． B． C． D．
6．下列金属防腐的措施中，使用牺牲阳极的阴极保护法的是
A．将金属制成防腐的合金
B．金属护拦表面涂漆
C．汽车底盘喷涂高分子膜
D．地下钢管连接镁块
7．2021年1月20日中国科学院和中国工程院评选出2020年世界十大科技进展，一种迄今最接近人造光合作用的方法：CO2+4H2=CH4+2H2O，光电催化反应器如图所示，A电极是Pt/CNT，B电极是TiO2。通过光解水，可由CO2制得异丙醇。下列说法不正确的是

A．每生成30g异丙醇转移的电子数目为9mol
B．B极的电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+
C．A极选用高活性和高选择性的电化学催化剂能有效抑制析氢反应
D．A极是电池的正极
8．关于金属的腐蚀与防护的说法错误的是
A．在酸性环境中，钢铁发生析氢腐蚀，负极反应为：Fe-2e- =Fe2+
B．钢铁表面吸附极弱酸性或中性水膜，发生吸氧腐蚀，正极反应为：2H2O+O2+4e-=4OH-
C．外加电流法是把被保护的钢闸门作为阳极，用惰性电极作为辅助阴极
D．锅炉内壁镶嵌镁块能保护锅炉的钢铁部分
9．锌是重要的金属材料。以硫化锌精矿(主要含有FeS、CuS等杂质)为原料制备单质锌的工业流下程如图所示：

下列说法错误的是
A．烟气主要含SO2，故不可直接排放于空气中
B．加入H2O2的目的是将Fe2+完全转化为Fe3+
C．进一步净化过程生要除去Cu2+；可用单质铁粉置换Cu
D．电解ZnSO4溶液时，Zn2+向阴极移动，并在阴板发生还原反应
10．加碘食盐中含有碘酸钾(KIO3)，现以电解法制备碘酸钾，实验装置如图所示。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，开始电解。下列说法正确的是（）

A．a电极是阴极
B．a极区的KI最终转变为KIO3
C．阳极电极反应：4OH-－4e-=2H2O＋O２↑
D．电解过程中OH-从a极区通过离子交换膜c进入b极区
11．如图所示装置进行实验，下列有关说法正确的是

A．电子流向为：电极a → 电极d →电极c →电极b
B．电极b发生的电极反应为O2 + 2H2O + 4e－ = 4OH－
C．在电极a参与反应的气体体积在相同状况下与在电极c产生的气体体积为1:1
D．为了防止大气污染，应在d端的U形管出口连接导管通入到NaOH溶液中
12．我国科学家成功研制出新型铝—石墨烯(Cn)可充电电池，电解质为阳离子()与阴离子()组成的离子液体，该电池放电过程如图所示。下列说法错误的是

A．放电时电路中每转移1mol电子，有1mol被还原
B．放电时正极的反应为
C．充电时石墨烯与电源的正极相连
D．充电时的总反应为
二、非选择题（共10题）
13．完成下列问题。
(1)二氧化硫一空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含快速启动，其装置示意图如图：

①质子的流动方向为 (填“从A到B”或“从B到A”)。
②负极的电极反应式为 。
(2)NH3-O2燃料电池的结构如图所示：

①a极为电池的 (填“正”或“负”)极。
②当生成1时，电路中流过电子的物质的量为
14．(1)今有2H2+O2=2H2O反应，在酸性溶液中构成燃料电池，负极通入的气体是 ；负极电极反应式为： ，正极通入的气体是 ，正极电极反应式为： 。
(2)用惰性电极电解NaCl溶液，则阳极电极反应式为 ，总的反应式为 。
15．金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题：
(1)基态Na原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)NaCl熔点为800.8℃，工业上采用电解熔融NaCl制备金属Na，电解反应方程式：，加入的目的是 。
(3)的电子式为 。在25℃和101kPa时，Na与反应生成1mol 放热510.9kJ，写出该反应的热化学方程式： 。
(4)采用空气和Na为原料可直接制备。空气与熔融金属Na反应前需依次通过 、 (填序号)
a．浓硫酸    b．饱和食盐水    c．NaOH溶液    d．溶液
(5)钠的某氧化物晶胞如下图，图中所示钠离子全部位于晶胞内。由晶胞图判断该氧化物的化学式为 。

(6)天然碱的主要成分为，1mol 经充分加热得到的质量为 g。
16．某实验小组对KSCN的性质进行探究，设计如下实验：
试管中试剂
实验
滴加试剂
现象

Ⅰ
ⅰ.先加1mL 0.1 mol/L FeSO4溶液
ⅱ.再加硫酸酸化的KMnO4溶液
ⅰ.无明显现象
ⅱ.先变红，后褪色
Ⅱ
ⅲ.先加1mL 0.05 mol/L Fe2(SO4)3溶液
ⅳ.再滴加0.5 mL 0.5 mol/L FeSO4溶液
ⅲ.溶液变红
ⅳ.红色明显变浅
（1）SCN－存在两种结构式，分别为N≡C—S－和S=C=N－，SCN－是二者的互变异构的混合物，写出N≡C—S－的电子式 。
（2）①用离子方程式表示实验Ⅰ溶液变红的原因 及Fe3+ +3SCN—Fe(SCN)3。
②针对实验Ⅰ中红色褪去的原因，小组同学认为是SCN－被酸性KMnO4氧化为SO42－，并设计如图实验装置证实了猜想是成立的。

其中X溶液是 ，Y溶液是 ，检验产物的操作及现象是 。
（3）针对实验Ⅱ“红色明显变浅”的现象，实验小组进行探究。
甲同学查资料得知：当加入强电解质后，增大了离子间相互作用，离子之间牵制作用增强，即“盐效应”。“盐效应”使Fe3++SCN－ [Fe(SCN)]2+（红色）平衡体系中的Fe3+跟SCN－结合成[Fe(SCN)]2+的机会减少，溶液红色变浅。
乙同学认为SCN－可以与Fe2+反应生成无色络合离子，进一步使Fe3++SCN－ [Fe(SCN)]2+平衡左移，红色明显变浅，而Mg2+与SCN－难络合，于是乙设计了如下实验：

由此推测，实验Ⅱ“红色明显变浅”的原因是 。
（4）工业上测定钛铁合金中钛含量的其中一步反应原理是：以KSCN溶液为指示剂，用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti（Ⅲ），反应的化学方程式为：Ti2(SO4)3+2NH4Fe(SO4)2===2Ti(SO4)2+(NH4)2SO4+2FeSO4，则达到滴定终点时溶液颜色变化为 。
17．某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量)，当闭合该装置的电键K时，观察到电流计的指针发生了偏转。

请回答下列问题：
(1)甲池为 (填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，A电极的电极反应式为 。
(2)丙池中F电极为 (填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，该池的总反应化学方程式方程式为 。
(3)当乙池中C极质量减轻5.4 g时，甲池中B电极理论上消耗O2的体积为 mL(标准状况)。
(4)一段时间后，断开电键K，下列物质能使乙池恢复到反应前浓度的是_______(填选项字母)。
A．Cu B．CuO C．Cu(OH)2 D．Cu2(OH)2CO3
(5)某兴趣小组同学如图装置进行实验，观察到两极均有气体产生，Y极溶液逐渐变成紫红色，停止实验后观察到铁电极明显变细，电解液仍澄清。查阅资料知，高铁酸根离子(FeO)在溶液中呈紫红色。

①电解过程中，X极溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
②电解过程中，Y极发生的电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑和 。
18．化学实验要符合“绿色化学”理念。某实验小组对浓硝酸的一些性质进行了探究性实验。试回答下列问题：

(1)写出铜和浓硝酸反应的离子方程式： 。
(2)与装置Ⅰ相比，装置Ⅱ的优点是 ，装置Ⅲ除具有装置Ⅱ的优点外，还具有的优点是 。
(3)在装置Ⅲ中，若要使气体充满烧瓶，应先关闭弹簧夹 (填字母，下同)，再打开弹簧夹 。
(4)浓硝酸不仅可以和铁、铜反应，在加热条件下还可以和一种非金属单质发生氧化还原反应生成导致温室效应的气体，请写出该反应的化学方程式： 。
(5)燃料电池是一种高效的供能装置，下图是甲烷燃料电池原理示意图，写出该燃料电池b极发生的电极反应式 。

19．如图装置中：b电极用金属M制成，a、c、d为石墨电极，接通电源，金属M沉积于b极，同时a、d电极上产生气泡。试回答：

（1）a连接电源的 极。b极的电极反应式为 。
（2）电解开始时，在B烧杯的中央，滴几滴淀粉溶液，你能观察到的现象是： ，电解进行一段时间后，罩在C极上的试管中也收集到了气体。此时C极上的电极反应式为 。
（3）当d极上收集到44.8mL气体（标准状况）时停止电解，a极上放出了 mol气体，若在b电极上沉积金属M的质量为0.432g，则此金属的摩尔质量为 。
20．如图所示，若电解5min时，测得铜电极的质量增加2.16g，试回答：
  
(1)电源中X电极是 （填“正”或“负”）极。
(2)通电5min，时，B中收集到224mL(标准状况下)气体，溶液体积为200mL，（电解前后溶液的体积变化忽略不计）则通电前c(CuSO4)= 。
(3)若A中KCl溶液的体积也是200mL，则电解后溶液的pH= 。
21．如图1是甲醇燃料电池工作的示意图，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极。

(1)该电池工作一段时间后，断开K，此时C电极质量减小3.2g。
①甲中负极的电极反应式为 。
②此时乙中溶液中各离子浓度由大到小的顺序是 。
(2)连接K，继续电解一段时间，当A、B两极上产生的气体体积相同时，断开K。
①此时乙中A极析出的气体在标准状态下的体积为 。
②该过程中丙中溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量的变化关系如图2所示，则图中曲线②表示的是 (填离子符号)的变化；此时要使丙中溶液中金属阳离子恰好完全沉淀，需要 mL 5.0溶液。
22．X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的前20号主族元素.X元素的一种原子核内只有质子，没有中子；Y的一种核素14Y用于考古时测定一些文物的年代；Z的最高价氧化物的水化物显两性；W的单质是一种黄绿色气体；R电子层数是最外层电子数的两倍.回答下列问题：
(1)R在周期表中的位置是 ，14Y的原子中，中子数与质子数的差为 .
(2)Y2X4分子中在同一平面上的原子数为 ，RW2的电子式是 .
(3)ZW3溶液呈酸性的原因是(用离子方程式表示) .
(4)某传感器可以检测空气中W2的含量，其工作原理如图所示，W2气体在多孔电极被消耗并在负极和正极之间产生电流.

多孔电极的电极反应式为 ，0.01molW2气体参加反应时，理论上通过质子交换膜的H+数为 .

参考答案：
1．A
A．海水中存在存在大量、，因此可以通过氧化和还原制备溴和镁单质，A项正确；
B．用焦炭和石英砂制取粗硅，可制作光导纤维，但两者没有因果关系，B项错误；
C．用铝槽运输浓硝酸是因为常温下在浓硝酸中会钝化，C项错误；
D．的金属性比强，故不锈钢水龙头上的铜部件会和不锈钢中的铁形成原电池，导致铁被腐蚀，D项错误；
故选A。
2．D
A．正极电势高于负极电势，由表中数据和图示可知，当甘汞电极作正极，正极得电子，盐桥中的阳离子移向甘汞电极，当甘汞电极作负极时，负极失电子，盐桥中的阴离子移向甘汞电极，A错误；
B．若M为Cu，则甘汞电极为负极，铜作正极，正极得电子，电解反应式为：Cu2++2e-=Cu，B错误；
C．当甘汞电极作负极时失电子，电极反应式为：2Hg+2C1--2e-=Hg2Cl2，但当甘汞电极作正极时得电子，电极反应式为：Hg2Cl2+2e-=2Hg+2C1-，C错误；
D．当甘汞电极作正极，正极得电子，电极反应式为：Hg2Cl2+2e-=2Hg+2C1-，为保证溶液呈电中性，盐桥中的钾离子移向甘汞电极；当甘汞电极作负极时失电子，电极反应式为：2Hg+2C1--2e-=Hg2Cl2，为保证溶液呈电中性，盐桥的氯离子移向甘汞电极，因此测定过程中，甘汞电极内部KCl晶体可能增多，D正确；
答案选D。
3．C
依据原电池工作原理和电解原理进行分析。
A、电池放电时，为原电池，将化学能转化成电能，故A错误；
B、放电时，根据原电池的工作原理，正极上得到电子，发生还原反应，故B错误；
C、充电时，属于电解池，电池的负极接电源的负极，即充电时，电池的负极为阴极，得到电子，发生还原反应，故C正确；
D、充电时，属于电解池，将电能转化成化学能，故D错误；
答案选D。
【点睛】充电电池充电时，电池的负极连接电源的负极，电池的正极连接电源的正极，这是学生经常混淆的知识，需要熟记。
4．B
A．氢燃料电池车总反应为氢气和氧气反应，只产生水，即可实现“零碳排放”，A正确；
B．干冰升华过程中只破坏了分子间作用力，B错误；
C．石墨烯与金刚石是碳元素形成的不同单质，即互为同素异形体，C正确；
D．传统氟利昂制冷技术会造成臭氧层空洞，而二氧化碳无毒，故选用二氧化碳跨临界制冷系统同时利用冷热联供一体化设计对制冷余热进行回收利用，比传统氟利昂制冷技术更节能、环保，D正确；
故选B。
5．D
在电解池装置中，与电池正极相连的电极是阳极，发生氧化反应，D中，银失去电子进入溶液，在阴极上生成铜，溶液的质量是增加的，故此题选D。
6．D
A．将金属制成防腐的合金，是改变物质内部结构而防止金属被腐蚀，不属于牺牲阳极的阴极保护法，故A错误；
B．金属护拦表面涂漆，阻止Fe与空气、水接触，从而防止金属被腐蚀，与牺牲阳极的阴极保护法无关，故B错误；
C．汽车底盘喷涂高分子膜，阻止Fe与空气、水接触，从而防止金属被腐蚀，与牺牲阳极的阴极保护法无关，故C错误；
D．地下钢管连接镁块，Fe、Mg、电解质溶液构成原电池，Fe失电子能力小于Mg而作正极被保护，该保护方法属于牺牲阳极的阴极保护法，故D正确；
故答案为D。
7．A
根据图象可知，H+移向A极，A极作正极； B极水失电子生成氢离子和氧气，作负极。
A．二氧化碳中的C为+4价，而异丙醇中C为-2价，生成1mol异丙醇转移18mol电子，反应中除生成异丙醇外，还生成氢气，则每生成30g异丙醇至少转移的电子数目为9mol，A错误；
B．B极水失电子生成氢离子和氧气，电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，B正确；
C．A极上H+得电子被还原成H2、 CO2得电子被还原成异丙醇，A极选用高活性和高选择性的电化学催化剂能有效抑制析氢反应，C正确；
D．分析可知，A极是电池的正极，D正确；
故选A。
8．C
A．酸性环境中，钢铁形成原电池原理发生腐蚀，铁作负极，发生氧化反应，电极方程为Fe-2e- =Fe2+，A正确；
B．钢铁表面水膜酸性较弱或中性时，发生吸氧腐蚀，正极为氧气得电子发生还原反应，电极方程式为O2+4e– + 2H2O = 4OH–，B正确；
C．外加电流的阴极保护法是利用电解池原理让被保护的金属连电源的负极作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，若被保护的金属作阳极将会发生氧化反应被腐蚀，C错误；
D．锅炉内壁镶嵌镁块，形成原电池原理，镁作负极被氧化，钢铁作正极被保护，D正确；
故答案选C。
9．C
A．硫化锌在空气中焙烧生成氧化锌和二氧化硫，二氧化硫会污染空气，故不可直接排放于空气中，A正确；
B．由流程可知，浸出液中通过反应分离出氢氧化铁沉淀，故加入H2O2的目的是将Fe2+完全转化为Fe3+，便于生成氢氧化铁沉淀而除去铁，B正确；
C．单质铁和铜离子生成铜和亚铁离子，引入新杂质，C错误；
D．由流程可知，电解ZnSO4溶液时得到锌，则锌离子发生还原反应，故Zn2+向阴极移动，并在阴板发生还原反应，D正确。
故选C。
10．B
A．与外加电源正极相连的是电解池的阳极，即a电极应是阳极，故A错误；
B．a极为阳极，失电子能力：I-＞OH-＞，则I-在a极区失电子变为，故B正确；
C．a极为阳极，失电子能力：I-＞OH-＞，则I-在a极区失电子变为，故C错误；
D．电子从外加电源的负极流向电解池的阴极b，为形成负电荷的闭合回路，溶液中的阴离子应从b极区通过离子交换膜c进入a极区，再在a极区发生失电子的反应，使电子流入外加电源的正极，故D错误。
答案选B。
11．C
左边为氢氧燃料电池，磷酸为电解质，通入氢气的一极a极为负极，通入氧气的一极b极为正极，右边为电解氯化钠溶液的电解池，连接正极的c极为阳极，连接负极的d极为阴极。
A．电子流向为：电极a→电板d，电极c→电极b，电子不能在溶液中流动，选项A错误；
B．电极b为正极，酸性条件下氧气得电子与氢离子反应生成水，发生的电极反应为O2+4H++4e-=2H2O，选项B错误；
C．根据得失电子守恒，在电极a 参与反应的气体氢气体积在相同状况下与在电极c产生的气体氯气体积为1：1，选项C正确；
D．c端产生氯气，为了防止大气污染，应在c 端的U形管口连接导管通入到NaOH溶液中吸收氯气，选项D错误；
答案选C。
12．B
由示意图可知，放电时铝为负极，被氧化生成，电极方程式为 ，正极反应为，电解时阳极发生氧化反应电极反应式为，阴极发生还原反应，电极方程式为，据此分析解答。
A．放电时，正极反应为，则电路中每转移1mol电子，有1mol被还原，A正确，
B．放电时，正极反应为，B错误；
C．充电时，石墨烯为阳极，与电源的正极相连，C正确；
D．充电时，阳极发生氧化反应，电极反应为，阴极发生还原反应，电极反应为，则充电时的总反应为，D正确；
故答案选B。
13．(1) 从A到B
(2) 负 6mol
燃料电池中，燃料或还原剂在负极失去电子发生氧化反应，电子从负极流出，电子沿着导线流向正极，正极上助燃物或氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，据此回答；
（1）
①二氧化硫一空气质子交换膜燃料电池中，左侧通入、则A为负极；右侧通入氧气、B为正极，质子移向正极，则质子的流动方向为从A到B。
②负极二氧化硫失去电子被氧化，电池中有质子参与反应，则电极反应式为。
（2）
①NH3-O2燃料电池中，左侧通入氨气转变为氮气是氧化反应，则a极为电池的负极。
②该电池为碱性电池，负极反应式为：，则当生成1时，电路中流过电子的物质的量为6mol。
14． H2 H2 − 2e－ = 2H+ O2 O2 + 4e－ +4H+ = 2H2O 2Cl－ − 2e－= Cl2 ↑ 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
(1)今有2H2+O2=2H2O反应，在酸性溶液中构成燃料电池，根据总反应分析，氢气化合价升高，在原电池负极反应，氧气化合价降低，在原电池正极反应，因此负极通入的气体是H2；负极电极反应式为：H2 − 2e－ = 2H+，正极通入的气体是O2，正极电极反应式为：O2 + 4e－ +4H+ = 2H2O；故答案为：H2；H2 − 2e－ = 2H+；O2；O2 + 4e－ +4H+ = 2H2O。
(2)用惰性电极电解NaCl溶液，阳极氯离子失去电子变为氯气，阴极是水中氢离子得到电子变为氢气，因此阳极电极反应式为2Cl－ − 2e－= Cl2 ↑，总的反应式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；故答案为：2Cl－ − 2e－= Cl2 ↑；2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。
15．(1)(或)
(2)作助熔剂，降低NaCl的熔点，节省能耗
(3)
(4) c a
(5)
(6)159
（1）基态Na原子的价电子排布式为3s1，则价层电子轨道表示式为(或)；故答案为：(或)。
（2）NaCl熔点为800.8℃，工业上采用电解熔融NaCl制备金属Na，电解反应方程式：，电解时温度降低了即熔点降低了，说明加入的目的是作助熔剂，降低NaCl的熔点，节省能耗；故答案为：作助熔剂，降低NaCl的熔点，节省能耗。
（3）含有钠离子和过氧根离子，其电子式为。在25℃和101kPa时，Na与反应生成1mol 放热510.9kJ，则该反应的热化学方程式：    ；故答案为：；    。
（4）采用空气和Na为原料可直接制备，由于空气中含有二氧化碳和水蒸气，因此要用氢氧化钠除掉二氧化碳，用浓硫酸除掉水蒸气，一般最后除掉水蒸气，因此空气与熔融金属Na反应前需依次通过NaOH溶液、浓硫酸；故答案为：c；b。
（5）钠的某氧化物晶胞如下图，图中所示钠离子全部位于晶胞内，则晶胞中有8个钠，氧有个，钠氧个数比为2：1，则该氧化物的化学式为；故答案为：。
（6），因此1mol 经充分加热得到1.5mol，其质量为1.5mol×106g∙mol−1＝159g；故答案为：159。
16． MnO4—+ 5Fe2+ + 8H+ = Mn2++ 5Fe3+ + 4H2O （0.1 mol/L）KSCN溶液 硫酸酸化的KMnO4溶液 一段时间后取少量反应后的KSCN溶液，先加盐酸酸化，再加氯化钡溶液，出现白色沉淀 “盐效应”使Fe3+跟SCN—结合成[Fe(SCN)] 2+的机会减少；SCN—与Fe2+反应生成无色络合离子；水溶液的稀释使溶液变浅；三者可能均有 无色变为红色或溶液变红
（1）SCN－存在两种结构式，分别为N≡C—S－和S=C=N－，SCN－是二者的互变异构的混合物，写出N≡C—S－的电子式：；
（2）①实验Ⅰ中FeSO4溶液和硫酸酸化的KMnO4溶液发生氧化还原反应，离子方程式为：MnO4—+ 5Fe2+ + 8H+ = Mn2++ 5Fe3+ + 4H2O；
②小组同学设计实验装置证实实验Ⅰ中红色褪去是SCN－被酸性KMnO4氧化为SO42－，根据原电池原理，左侧为负极失去电子，发生氧化反应，则X溶液是（0.1 mol/L）KSCN溶液；右侧为正极，得到电子，发生还原反应，Y溶液是硫酸酸化的KMnO4溶液；检验硫酸根离子，可加入盐酸酸化，再加入氯化钡检验，方法是一段时间后取少量反应后的KSCN溶液，先加盐酸酸化，再加氯化钡溶液，出现白色沉淀；
（3）实验分别加入水、等浓度的硫酸镁、硫酸亚铁，溶液颜色依次变浅，可说明浓度、盐效应以及亚铁离子都对颜色有影响，可解释为：水溶液的稀释使溶液变浅；“盐效应”使Fe3+跟SCN−结合成[Fe(SCN)] 2+的机会减少；SCN−与Fe2+反应生成无色络合离子，三者可能均有；
（4）达到滴定终点，铁离子过量，与KSCN反应，溶液由无色变为红色或溶液变红。
17．(1) 原电池 CH3OH+8OH--6e-=CO+6H2O
(2) 阴极 2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑
(3)280
(4)A
(5) 增大 Fe-6e-+8OH-=FeO+4H2O
甲池为燃料电池，CH；OH为负极，发生氧化反应，电极反应式为: CH3OH+8OH--6e-=CO+6H2O通入氧气的B电极为正极，发生还原反应，电极反为:O2+2H2O+4e-=4OH-；则乙、丙装置为电解池，其中乙池的C为阳极，D为阴极。阳极上Ag失电子生成Ag+；阴极上Cu2+得电子生成Cu；丙池中石墨E电极为阳极，石里F电极是阴极，即用情性电极电解硫酸铜溶液，化学方程式为: 2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑，据此分析解答。
（1）
据分析可知，甲池为原电池，其中通入燃料CH3OH的A电极为负极，负极的电极反应式为: CH3OH+8OH--6e-=CO+6H2O；
（2）
丙池为电解池，其中与正极B连接的E电极为阳极，溶液中水电离产生的OH-失去电子变为O2逸出，故E电极的电极反应式为:2H2O-4e-=4H++O2↑。与负极A电极连接的F电极为阴极，发生还原反应:Cu2++2e-=Cu，根据同一闭合回路中电子转移数目相等，可知该池总反应的化学方程式为: 2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑；
（3）
根据转移电子数目相等，4Ag~4e-~ O2，n(O2)= n(Ag)= ×5.4g÷108g/mol=0.0125 mol，所以(O2)=n·Vm=0.0125mol×22.4 L/mol=0.28L=280mL；
（4）
甲池为燃料电池，A为负极，B为正极，乙池为电解池，C为阳极，D为阴极；阳极上Ag失电子生成Ag+；阴极上Cu2+得电子生成Cu；溶液中减少了Cu 元素的质量，所以要让电解质溶液复原，即需要加入物质Cu，故合理选项是A；
（5）
①X极作阴极，H2O失去电子生成H2和OH-，则c(OH-)增大，故X极溶液的pH逐渐增大故答案为：增大；
(4)由题意可知，铁作阳极，铁失去电子生成FeO，电极反应式为Fe-6e-+8OH-=FeO+4H2O。
18．(1)
(2) 无氮的氧化物逸出，避免了对空气的污染 可控制反应随时进行，随时停止
(3) c a、b
(4)
(5)
装置Ⅰ中，浓硝酸和铜粉发生反应，生成NO2。装置Ⅱ中浓硝酸与铜粉发生反应，生成NO2，NO2与NaOH反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水。装置Ⅲ中铜丝与浓硝酸反应生成NO2，通过移动铜丝上下来控制反应的开始和结束，NaOH可吸收多余的NO2，防止其污染环境。
（1）铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，离子方程式为。
（2）和装置Ⅰ相比，装置Ⅱ增加了尾气处理装置，吸收了氮的氧化物，避免污染环境。装置Ⅲ中铜丝可上下移动，通过上下抽动铜丝可控制反应的开始和结束。
（3）装置Ⅲ中若要使NO2气体充满烧瓶，应先关闭弹簧夹c，再打开弹簧夹a、b。
（4）导致温室效应的气体为二氧化碳，因此这种非金属单质为C，化学方程式为。
（5）燃料电池中通入燃料的一极为负极，则a为负极，b为正极，电解质溶液为NaOH，则b电极为氧气得电子与水反应生成氢氧根离子，电极反应式为。
19． 正 M++e-═M c电极周围先变蓝色 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 0.001 108g/mol
(1)接通电源，金属M沉积于b极，同时a、d电极上产生气泡，则b为阴极，M离子在阴极放电生成金属单质，a为阳极与正极相连；
(2)B中I-在c极上放电，电解一段时间后，OH-也放电；
(3)根据串联电路中以及电解池中阴、阳两极得失电子数目相等求出气体的物质的量和金属的物质的量，最后根据M=求出金属的摩尔质量。
(1)接通电源，金属M沉积于b极，同时a、d电极上产生气泡，则b为阴极，M离子在阴极放电生成金属单质，b电极的反应式为：M++e-═M；
(2)B中I-在c极上放电生成碘单质，遇淀粉变蓝，则观察到c极附近溶液颜色变为蓝色，电解一段时间后，OH-也放电，电极反应为4OH--4e_=2H2O+O2↑；
(3)n(H2)==0.002mol，则转移电子为0.004mol，a电极反应为4OH--4e_=2H2O+O2↑，所以生成氧气为0.001mol，由H2～2e-～2M可知，则n(M)=0.004mol，所以金属的摩尔质量为=108g/mol。
【点睛】分析电解过程的思维程序：①首先判断阴阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极；②再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴阳离子两组；③然后排出阴阳离子的放电顺序：阴极:阳离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+；阳极：活泼电极>S2->I->Br->Cl->OH-。
20． 负 0.025mol/L 13
(1)由铜电极的质量增加，则Cu电极为阴极，可知X为电源的负极；
(2)根据电极反应及电子守恒来计算；
(3)根据A的电极反应式，结合C中电子转移数目相等计算A中c(OH-)，通过水的离子积常数计算出c(H+)，根据pH=-lgc(H+)得到溶液的pH。
(1)由铜电极的质量增加，Cu电极发生反应：Ag++e-=Ag，则Cu电极为阴极，可知X为电源的负极。
(2)C中阴极反应为Ag++e-=Ag，n(Ag)==0.02mol，则转移的电子为0.02mol，
B中阳极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑，则转移0.02mol电子生成O2的物质的量是0.005mol，其V(O2)=0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL，在阴极发生反应2H++2e-=H2↑，生成H2的体积224mL-112mL=112mL，则氢气的物质的量为0.005mol，该反应转移的电子为0.01mol，
则Cu2++2e-=Cu中转移0.01mol电子，所以Cu2+的物质的量为0.005mol，通电前c(CuSO4)==0.025mol/L。
(3)由A中发生2KCl+2H2O2KOH+H2↑+Cl2↑～2e-，由电子守恒可知，转移0.02mol电子时生成0.02molKOH，忽略溶液体积的变化，则c(OH-)==0.1mol/L，根据水的离子积常数Kw=1×10-14，可知c(H+)=1×10-14÷0.1=1×10-13mol/L，所以溶液的pH=-lgc(H+)=-lg1×10-13=13。
【点睛】本题考查电解原理的应用，明确Cu电极的质量增加是解答本题的突破口，并清楚在同一闭合回路中电子转移数目相等，在与电源的负极连接的电极为阴极，发生还原反应；与电源正极连接的电极为阳极，阳极发生氧化还原反应。根据各个发生的电极反应及电子守恒即可解答。
21． CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O c(H+)＞c(SO)＞c(Cu2+)＞c(OH-) 2.24L Fe2+ 280
甲醇燃料电池中通入氧气的一极为正极，通入甲醇的一极为负极，所以A、C为电解池的阳极，B、D为电解池的阴极；该电池工作一段时间后，断开K，此时C电极质量减小3.2g，即有3.2g铜(0.05mol)被氧化。
(1)①甲醇在负极失电子发生氧化反应，电解质溶液为碱性，所以电极反应为：CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O；
②100mL1mol/L的硫酸铜溶液中含有铜离子0.1mol，硫酸根离子0.1mol，当电解硫酸铜溶液时，阴极反应式为：Cu2++2e-=Cu，阳极反应式为：4OH--4e-=2H2O+O2↑，C极有3.2gCu即0.05mol溶解，转移电子0.1mol，A极反应掉氢氧根离子0.1mol，生成氢离子0.1mol，B极反应掉铜离子0.05mol，剩余铜离子0.05mol，硫酸根离子物质的量没有变化，溶液中还存在水的电离平衡，所以离子浓度大小顺序为：c(H+)＞c(SO)＞c(Cu2+)＞c(OH-)；
(2)①工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同，乙池中B为阴极，开始时电极反应为Cu2++2e-=Cu，当铜离子完全反应后变为2H++2e-=H2↑，A极上的反应始终为4OH--4e-=2H2O+O2↑；设生成的氧气的物质的量为x mol，则根据A极反应可得转移的电子为4x mol；根据B极反应可得转移的电子为2xmol+0.2mol，所以有4x=2x+0.2，解得x=0.1mol，即乙中A极析出的气体是氧气物质的量为0.1mol，在标准状况下的体积为2.24L；
②初始丙溶液中没有铜离子，C电极为阳极，铜被氧化产生铜离子，所以铜离子由无增大，即③为Cu2+，D电极为阴极，铁离子被还原生成亚铁离子，所以铁离子浓度减小，则①为Fe3+，②为Fe2+；
根据前一小题可知此时生成0.1mol氧气，整个电路中转移0.4mol电子，据图可知此时溶液中有0.2molCu2+和0.5molFe2+，则完全沉淀金属阳离子需要1.4molNaOH，所需氢氧化钠溶液的体积为=0.28L=280mL。
22． 第四周期第ⅡA族 2 6 1.204×1022或0.02NA
由题干信息可知，X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的前20号主族元素.X元素的一种原子核内只有质子，没有中子，故X为H，Y的一种核素14Y用于考古时测定一些文物的年代，故Y为C，Z的最高价氧化物的水化物显两性，故Z为Al，W的单质是一种黄绿色气体，故W为Cl，R电子层数是最外层电子数的两倍，故R为Ca，据此分析解题。
(1)由分析可知，R为Ca，故在周期表中的位置是第四周期第ⅡA族，14Y为14C的原子中，中子数与质子数的差为14-6-6=2，故答案为：第四周期第ⅡA族；2；
(2) 由分析可知，Y2X4分子为C2H4，已知乙烯是一种平面型分子，所有原子共平面，故在同一平面上的原子数为6，RW2即CaCl2，故其电子式是，故答案为：6；；
(3)由分析可知，ZW3溶液即AlCl3溶液，故其呈酸性的原因是由于Al3+水解，故用离子方程式表示为：，故答案为：；
(4)由分析可知，W2气体为Cl2，在多孔电极被消耗并在负极和正极之间产生电流，根据图中信息可知，Cl2得到电子转化为Cl-，故发生还原反应，作正极，故多孔电极的电极反应式为，0.01molW2气体参加反应时，电子转移为0.02mol，故理论上通过质子交换膜的H+数为1.204×1022或0.02NA，故答案为：；1.204×1022或0.02NA。