新高考化学一轮复习讲练测专题六 能力提升检测卷(测)(解析版)
展开可能用到的相对原子质量:H 1 Li 7 B 11 C 12 N 14 O 16 Na 23 Mg 24 Al 27 S 32 Cl 35.5 K 39 Ca 40 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Ni 59 Cu 64 La 139
第I卷 (选择题共50分)
一、选择题:本题共10个小题,每小题3分,共30分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符
合题目要求的。
1.已知:①2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·ml-1
②H2(g)+S(g)===H2S(g) ΔH=-20.1 kJ·ml-1
下列判断正确的是( )
A.1 ml氢气完全燃烧生成液态水吸收热量241.8 kJ
B.1 ml H2O(g)和1 ml H2S(g)的能量相差221.7 kJ
C.由①②知,水的热稳定性强于硫化氢
D.若反应②中改用固态硫,则1 ml S(s)完全反应放出的热量小于20.1 kJ
【答案】D
【解析】A项,1 ml氢气完全燃烧生成气态水放出热量241.8 kJ,错误;B项,1 ml H2O(g)和1 ml H2S(g)的能量无法比较,错误;C项,由①②不能得到水的热稳定性强于硫化氢,错误。
2.下列热化学方程式正确的是( )
【答案】D
【解析】符合已知条件的应是H2和O2反应,且热化学方程式中要注明各物质的聚集状态,A错;ΔH应为-196.6 kJ·ml-1,B错;由于生成BaSO4沉淀,放出的热量大于114.6 kJ,C错。
3.十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体,经历“十氢萘(C10H18)→四氢萘(C10H12)→萘(C10H8)”的脱氢过程释放氢气。已知:
Ⅰ.C10H18(l)===C10H12(l)+3H2(g) ΔH1
Ⅱ.C10H12(l)===C10H8(l)+2H2(g) ΔH2
假设某温度下,ΔH1>ΔH2>0。下列“C10H18(l)→C10H12(l)→C10H8(l)”的“能量—反应过程”示意图正确的是( )
【答案】B
【解析】某温度下,ΔH1>ΔH2>0,说明该反应的正反应均为吸热反应,即反应物的总能量小于生成物的总能量,A 、C错误;由于ΔH1>ΔH2,说明第一个反应吸收的热量比第二个反应多,从B、D两个图像看出,D中ΔH2>ΔH1,不符合题意,D错误,B正确。
4.已知:2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1
3H2(g)+Fe2O3(s)===2Fe(s)+3H2O(g) ΔH2
2Fe(s)+eq \f(3,2)O2(g)===Fe2O3(s) ΔH3
2Al(s)+eq \f(3,2)O2(g)===Al2O3(s) ΔH4
2Al(s)+Fe2O3(s)===Al2O3(s)+2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )
A.ΔH1<0,ΔH3>0
B.ΔH5<0,ΔH4<ΔH3
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.ΔH3=ΔH4+ΔH5
【答案】B
【解析】燃烧反应都是放热反应,故ΔH3<0,A错误;将上述反应分别编号为①②③④⑤,反应⑤是铝热反应,显然是放热反应,ΔH5<0,反应④-反应③可得反应⑤,即ΔH5=ΔH4-ΔH3<0,B正确,D错误;反应②+反应③可得反应3H2(g)+eq \f(3,2)O2(g)===3H2O(g),故ΔH1=eq \f(2,3)(ΔH2+ΔH3),C错误。
5.燃料电池对新能源的发展有划时代的意义。甲池是一种氢氧燃料电池,乙池是高分子膜电解池(苯、环己烷均为气态)。已知D中进入10 ml混合气体(其中苯物质的量分数为20%,杂质不参与反应),C中出来含苯的物质的量分数为10%的混合气体(不含H2)。
下列说法不正确的是
A.甲池中F极为正极B.乙池中流经水溶液的电子为6NA
C.乙池中苯发生还原反应D.甲池中G极发生:H2-2e-=2H+
【答案】B
【解析】根据图示可知:在惰性电极上苯得到电子与溶液中的H+结合为环己烷,C元素化合价降低,被还原,发生还原反应,故则惰性电极为阴极,与电源的负极连接,甲装置中G为负极,F为正极,A正确;电子应该在外电路中的导线及电极上定向移动而不能进入水溶液中,溶液中是阴、阳离子定向移动,B错误;根据图示可知:在惰性电极上苯得到电子与氢离子结合形成环己烷,发生反应为还原反应,C正确;根据选项A分析可知:在甲池中F电极为正极,G电极为负极,H2失去电子变为H+,故G电极的电极反应式为:H2-2e-=2H+,D正确;故选B。
6.三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜。在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和SO可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是
A.通电后中间隔室的Na+向正极迁移
B.正极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,正极区溶液pH降低
C.当电路中通过2ml电子的电量时,会有1ml的O2生成
D.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
【答案】D
【解析】该装置是电解池,通电后Na+向阴极移动,阴极连接电源负极,A错误;负极区氢离子得到电子,其方程式为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,pH会升高,B错误;生成1ml氧气转移4ml电子,C错误;阳极区氢氧根放电,溶液中产生硫酸,阴极区氢离子获得电子,发生还原反应而放电,破坏了附近的水的电离平衡,使溶液中c(OH-)>c(H+),所以产生氢氧化钠,因此该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品,D正确;故选D。
7.某钒电池放电原理如图所示。下列关于该钒电池放电过程的说法正确的是
A.电能主要转化为化学能
B.a电极上的反应为VO+2H++e-=VO2++H2O
C.氢离子由电极a区向电极b区移动
D.1mlV2+参与反应,得到6.02×1023个电子
【答案】B
【解析】电池放电时,化学能主要转化为电能,故A错误;由图示可知,a电极VO→VO2+,V元素化合价降低发生还原反应,a是正极,a电极上的反应为VO+2H++e-=VO2++H2O,故B正确;由图示可知,a电极VO→VO2+,V元素化合价降低发生还原反应,a是正极,b是负极,阳离子由负极移向正极,氢离子由电极b区向电极a区移动,故C错误;由图示可知,b电极V2+→V3+,1mlV2+参与反应,失去6.02×1023个电子,故D错误;故选B。
8.电解精制的浓缩海水制备酸碱的工作原理如图所示。其中a、c为离子交换膜,BP为双极膜(在直流电场作用下,双极膜层间的水会解离为H+和OH-,分别迁移到双极膜两侧)。下列说法正确的是( )
A.a、c分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
B.电流流向:电源正极→X电极→Y电极→电源负极
C.若去掉X电极与a之间的双极膜,X电极区产物不变
D.若外电路中通过1 ml电子,双极膜内有4 ml H2O发生解离
【答案】B
【解析】由题图可知,阴离子向X电极移动,阳离子向Y电极移动,故X电极是阳极、Y电极是阴极,a、c分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜,A错误;电流流向:电源正极→阳极(X电极)→阴极(Y电极)→电源负极,B正确;若去掉X电极与a之间的双极膜,X电极上放电的离子不再是OH-,而是Cl-,产物由O2变为Cl2,C错误;外电路中通过的电子数与双极膜内解离出的H+或OH-所带电荷数相同,故外电路中通过1 ml电子,双极膜内有1 ml H2O发生解离,D错误。
9.某研究机构使用LiSO2Cl2电池作为电源电解制备Ni(H2PO2)2,其工作原理如图所示。已知电池反应为2Li+SO2Cl2===2LiCl+SO2↑,下列说法错误的是( )
A.电池中C电极的电极反应式为SO2Cl2+2e-===2Cl-+SO2↑
B.电池的e极连接电解池的g极
C.膜a、c是阳离子交换膜,膜b是阴离子交换膜
D.电解池中不锈钢电极附近溶液的pH增大
【答案】B
【解析】根据电池反应为2Li+SO2Cl2===2LiCl+SO2↑可知,放电时Li元素化合价由0价变为+1价,失去电子,所以Li电极是负极,反应式为2Li-2e-===2Li+,则碳棒是正极,正极是SO2Cl2中+6价的硫得电子,发生还原反应,电极反应式为SO2Cl2+2e-===2Cl-+SO2↑;电解池中,Ni电极失去电子生成Ni2+,通过膜a进入产品室Ⅱ室,所以g电极为阳极、与LiSO2Cl2电池的正极C棒相接,H2POeq \\al(-,2)由原料室Ⅲ室通过膜b进入产品室Ⅱ室,与Ni2+生成Ni(H2PO2)2,h电极为阴极,与原电池的e电极相接,H2O发生得电子的还原反应,电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,Na+通过膜c进入Ⅳ室,形成闭合回路,所以膜a、c是阳离子交换膜,膜b是阴离子交换膜。由图示可知,Li电极为负极,发生失电子的氧化反应,则C电极为正极,发生得电子的还原反应,电极反应式为SO2Cl2+2e-===2Cl-+SO2↑,故A正确;原电池中Li电极为负极,C电极为正极,电解池中,Ni电极失去电子生成Ni2+,即g电极为阳极,则h电极为阴极,h电极与原电池的负极e电极相接,故B错误;电解池中,Ni电极失去电子生成Ni2+,Ni2+通过膜a进入产品室Ⅱ室,H2POeq \\al(-,2)由原料室Ⅲ室通过膜b进入产品室Ⅱ室,在产品室Ⅱ室中H2POeq \\al(-,2)与Ni2+生成Ni(H2PO2)2,Na+通过膜c进入Ⅳ室,形成闭合回路,所以膜a、c是阳离子交换膜,膜b是阴离子交换膜,故C正确;电解池中不锈钢电极即h电极为阴极,电极上H2O发生得电子的还原反应,电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,所以不锈钢电极附近溶液的pH增大,故D正确。
10.铝经阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高,工业中以铝为阳极,置于硫酸溶液中电解,装置如图所示,下列说法正确的是( )
A.阳极电极方程式为Al-3e-+6OH-===Al2O3+3H2O
B.随着电解的进行,溶液的pH逐渐增大
C.当阴极生成气体3.36 L(标准状况)时,阳极增重2.4 g
D.电解过程中H+移向铝电极
【答案】C
【解析】电解质为硫酸溶液,OH-不可能参加反应,A错误;根据电解池装置和题目信息可知电解总反应式为2Al+3H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Al2O3+3H2↑,H2O减少,溶液的pH逐渐减小,B错误;阴极反应式为2H++2e-===H2↑,H2的物质的量为eq \f(3.36 L,22.4 L·ml-1)=0.15 ml,则转移电子数为2×0.15 ml=0.3 ml,阳极反应为2Al-6e-+3H2O===Al2O3+6H+。根据差量法进行计算:设阳极增重的质量为x。
2Al+3H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Al2O3+3H2↑~6e- Δm
6 ml 48 g
0.3 ml x
eq \f(6 ml,0.3 ml)=eq \f(48 g,x),解得x=2.4 g,即阳极增重2.4 g,C正确;根据电流的方向可知,阳离子移向阴极,所以H+移向石墨电极,D错误。
二、选择题:本题共5个小题,每小题4分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项或两项是符合题目要求的。若正确答案只包括一个选项,多选时,该小题得0分;若正确答案包括两个选项,只选一个且正确的得2分,选两个且都正确的得4分,但只要选错一个,该小题得0分。
11.某反应使用催化剂后,其反应过程中能量变化如图所示,下列说法错误的是( )
A.总反应为放热反应
B.使用催化剂后,活化能不变
C.反应①是吸热反应,反应②是放热反应
D.ΔH=ΔH2-ΔH1
【答案】BD
【解析】由题图可知,反应①是吸热反应,反应②是放热反应,总反应是放热反应,且ΔH=ΔH1+ΔH2,A、C正确,D项错误;催化剂能降低反应的活化能,B项错误。
12.根据如下能量关系示意图,判断下列说法正确的是( )
A.1 ml C(s)与1 ml O2(g)的能量之和为393.5 kJ
B.反应2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)中,生成物的总能量大于反应物的总能量
C.由C(s)→CO(g)的热化学方程式为2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221.2 kJ·ml-1
D.热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量,则CO的热值为10.1 kJ·g-1
【答案】CD
【解析】由题图可知,1 ml C(s)与1 ml O2(g)的能量比1 ml CO2(g)的能量高393.5 kJ,A错误;2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)为放热反应,生成物的总能量小于反应物的总能量,B错误;由题图可知,1 ml C(s)与0.5 ml O2(g)反应生成1 ml CO(g)放出的热量为393.5 kJ-282.9 kJ=110.6 kJ,且物质的量与热量成正比,焓变为负值,则热化学方程式为2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221.2 kJ·ml-1,C正确;热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量,则CO的热值为eq \f(282.9 kJ,28 g)≈10.1 kJ·g-1,D正确。
13.以石墨电极电解200 mL CuSO4溶液,电解过程中转移电子的物质的量n(e-)与产生气体总体积V(标准状况)的关系如图所示,下列说法中正确的是( )
A.电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2 ml·L-1
B.忽略溶液体积变化,电解后所得溶液中c(H+)=2 ml·L-1
C.当n(e-)=0.6 ml时,V(H2)∶V(O2)=3∶2
D.向电解后的溶液中加入16 g CuO,则溶液可恢复到电解前的浓度
【答案】B
【解析】电解CuSO4溶液时,阳极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,阴极反应式为Cu2++2e-===Cu,若阴极上没有氢离子放电,则图中气体体积与转移电子物质的量的关系曲线是直线,而题图中是折线,说明阴极上还发生反应:2H++2e-===H2↑。当转移0.4 ml电子时,Cu2+恰好完全析出,n(Cu2+)=eq \f(0.4 ml,2)=0.2 ml,根据铜原子守恒得,c(CuSO4)=c(Cu2+)=eq \f(0.2 ml,0.2 L)=1 ml·L-1,A项错误;当转移0.4 ml电子时,生成n(H2SO4)=0.2 ml,随后相当于电解水,因为忽略溶液体积变化,所以电解后所得溶液中c(H+)=eq \f(0.2 ml×2,0.2 L)=2 ml·L-1,B项正确;当n(e-)=0.6 ml时,发生反应:2CuSO4+2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5( ))2Cu+O2↑+2H2SO4、2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5( ))2H2↑+O2↑,n(H2)=0.1 ml,n(O2)=0.1 ml+0.05 ml=0.15 ml,所以V(H2)∶V(O2)=0.1 ml∶0.15 ml=2∶3,C项错误;因电解后从溶液中析出Cu、O2、H2,所以只加入CuO不能使溶液恢复到电解前的浓度,D项错误。
14.为了减少钢管因锈蚀造成的损失,某城市拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法中错误的是( )
A.在潮湿的酸性土壤中,钢管主要发生析氢腐蚀
B.在潮湿的酸性土壤中,电子由钢管通过导线流向金属棒M
C.在潮湿的酸性土壤中,H+向金属棒M移动,抑制H+与铁的反应
D.金属棒M与钢管用导线连接后可使钢管表面的腐蚀电流接近于零
【答案】BC
【解析】在潮湿的酸性土壤中,钢管主要发生析氢腐蚀,A项正确;在潮湿的酸性土壤中,金属棒M做负极,可以保护钢管不被腐蚀,电子由负极金属棒M通过导线流向正极钢管,B项错误;在潮湿的酸性土壤中,H+向正极钢管移动,H+在正极得电子产生氢气,C项错误;金属棒M与钢管用导线连接后保护埋在酸性土壤中的钢管,可使钢管表面的腐蚀电流接近于零,D项正确。
15.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NOeq \\al(-,3))=0.6 ml·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到2.24 L气体(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是( )
A.原混合溶液中c(K+)为0.1 ml·L-1
B.上述电解过程中共转移0.2 ml电子
C.电解得到的Cu的物质的量为0.05 ml
D.电解后溶液中c(H+)为0.4 ml·L-1
【答案】D
【解析】石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,阳极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑,阴极先后发生两个反应:Cu2++2e-===Cu,2H2O+2e-===H2↑+2OH-。从两极均收集到2.24 L气体可推知上述电解过程中共转移0.4 ml 电子,而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 ml电子,所以Cu2+共得到0.4 ml-0.2 ml=0.2 ml电子,电解前Cu2+的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为 0.1 ml,则c(Cu2+)=eq \f(0.1 ml,0.5 L)=0.2 ml·L-1。电解前后分别有以下守恒关系:c(K+)+2c(Cu2+)=c(NOeq \\al(-,3)),c(K+)+c(H+)=c(NOeq \\al(-,3)),计算得出:电解前c(K+)=0.2 ml·L-1,电解后c(H+)=0.4 ml·L-1,故D正确,A、B、C错误。
第II卷 (非选择题共50分)
三、非选择题:本题共4个小题,共50分。
16.(10分)氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究重点。
Ⅰ.已知:4HCl(g)+O2(g)eq \(,\s\up7(CuO/CuCl2),\s\d5(400 ℃))2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115.6 kJ·ml-1
H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-184 kJ·ml-1
(1)H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是________________________________________。
(2)断开1 ml H—O所需能量为________ kJ。
Ⅱ.已知:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2 kJ·ml-1①
CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4 kJ·ml-1②
又知CH4的燃烧热为890.3 kJ·ml-1。
(1)利用上述已知条件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式:________________________。
(2)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法,CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为____________________________________________________。
(3)高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是________,等物质的量的A、H2化学能较低的物质是______________。
【解析】Ⅰ.(1)根据盖斯定律,由第一个热化学方程式+第二个热化学方程式×2可得2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-115.6 kJ·ml-1-184 kJ·ml-1×2=-483.6 kJ·ml-1。(2)反应2H2(g)+O2(g)===
2H2O(g)发生过程中断裂2 ml H—H和1 ml O===O,形成4 ml H—O,则2E(H—H)+E(O===O)-4E(H—O)=-483.6 kJ·ml-1,则E(H—O)=eq \f(436×2+496+483.6,4) kJ·ml-1=462.9 kJ·ml-1,即断开1 ml H—O所需能量为462.9 kJ。Ⅱ.(1)由CH4的燃烧热为890.3 kJ·ml-1可得甲烷完全燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·ml-1。(2)根据盖斯定律,由①×2-②即可得到CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165.0 kJ·ml-1。(3)观察图像信息知,高温时水先分解生成H2、O2,然后两种单质分子可继续分解成氢原子、氧原子,由于氢原子比氧原子多,故A是氢原子,B是氧原子。氢气分子分解成氢原子时需要吸收能量,故化学能较低的物质是氢气分子。
【答案】Ⅰ.(1)2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·ml-1(合理即可) (2)462.9
Ⅱ.(1)CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·ml-1
(2)CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165.0 kJ·ml-1
(3)H、O(或氢原子、氧原子) H2
17.(10分)(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂,而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置:
①该电池放电时正极的电极反应式为__________________________________________。
②盐桥中盛有饱和KCl溶液,此盐桥中氯离子向________(填“左”或“右”)移动;若用阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向________(填“左”或“右”)移动。
③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有____________________________________________________________________。
(2)有人设想以N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能,又能固氮的新型燃料电池,装置如图所示,电池正极的电极反应式是_______________,A是________。
(3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度,其装置如图所示。该电池中O2-可以在固体介质NASICON (固溶体)内自由移动,工作时O2-的移动方向________(填“从a到b”或“从b到a”),负极发生的电极反应式为__________________________。
【解析】(1)①放电时石墨为正极,高铁酸钾在正极上发生还原反应,电极反应式为FeOeq \\al(2-,4)+4H2O+3e-===Fe(OH)3↓+5OH-。
②电池工作时,阴离子移向负极,阳离子移向正极,所以盐桥中氯离子向右移动;若用阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向左移动。
③由题图中高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,可知高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。
(2)该电池的本质反应是合成氨反应,电池中氢气失电子在负极发生氧化反应,氮气得电子在正极发生还原反应,则正极反应式为N2+8H++6e-===2NHeq \\al(+,4),氨气与HCl反应生成氯化铵,则电解质溶液为氯化铵溶液。
(3)该装置是原电池,工作时电极b作正极,O2-由电极b移向电极a,通入一氧化碳的电极a是负极,负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应,电极反应式为CO+O2--2e-===CO2。
【答案】(1)①FeOeq \\al(2-,4)+4H2O+3e-===Fe(OH)3↓+5OH- ②右 左 ③使用时间长、工作电压稳定
(2)N2+8H++6e-===2NHeq \\al(+,4) 氯化铵
(3)从b到a CO+O2--2e-===CO2
18.(15分)用间接电化学法除去NO的过程,如图所示:
已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间,写出阴极的电极反应式:___________________________。用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理:_____________________________________。
(2)目前已开发出电解法制取ClO2的新工艺。
①用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图所示),写出阳极产生ClO2的电极反应式:_________________________。
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________ ml;用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因:____________________________________________________________________________________。
【解析】(1)阴极发生还原反应,是亚硫酸氢根离子得电子生成S2Oeq \\al(2-,4),电极反应式为2HSOeq \\al(-,3)+2e-+2H+===S2Oeq \\al(2-,4)+2H2O; S2Oeq \\al(2-,4)与一氧化氮发生氧化还原反应,生成氮气和亚硫酸氢根离子,离子反应方程式为2NO+2S2Oeq \\al(2-,4)+2H2O===N2+4HSOeq \\al(-,3)。
(2)①由题意可知,氯离子放电生成ClO2,由元素守恒可知,有水参加反应,同时生成氢离子,电极反应式为Cl--5e-+2H2O===ClO2↑+4H+。②在阴极发生2H++2e-===H2↑,当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时,即产生氢气的物质的量为0.005 ml,外电路中转移的电子数为0.01 ml,因通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子,则通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.005 ml×2=0.01 ml,电解时阴极H+浓度减小,使得H2OOH-+H+的平衡向右移动,OH-浓度增大,溶液的pH增大。
【答案】(1)2HSOeq \\al(-,3)+2e-+2H+===S2Oeq \\al(2-,4)+2H2O 2NO+2S2Oeq \\al(2-,4)+2H2O===N2+4HSOeq \\al(-,3)
(2)①Cl--5e-+2H2O===ClO2↑+4H+
②0.01 在阴极发生反应:2H++2e-===H2↑,H+浓度减小,使得H2OOH-+H+的平衡向右移动,OH-浓度增大,阴极区溶液pH增大
19.(15分)某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理,形成如下问题(显示的电极均为石墨)。
(1)图1中,电解一段时间后,气球b中的气体是________________(填化学式),U形管________(填“左”或“右”)边的溶液变红。
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器,可制备84消毒液的有效成分,则c为电源的________极;该发生器中反应的总反应式为_______________________________。
(3)氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图3所示(其中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过)。
①燃料电池B中的电极反应式分别为
负极:__________________________________________________________________,
正极:__________________________________________________________________。
②分析图3可知,氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%,由大到小的顺序为________________。
【解析】(1)图1中,根据电子流向知,左边电极是电解池阳极,右边电极是电解池阴极,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上氢离子放电生成氢气,所以气球a中的气体是氯气,气球b中的气体是氢气,同时阴极附近有NaOH生成,溶液呈碱性,无色酚酞遇碱变红色,所以U形管右边溶液变红色。
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上氢离子放电生成氢气,同时阴极有NaOH生成,氯气和氢氧化钠反应生成NaClO,次氯酸钠具有漂白性,为了使反应更充分,则下边电极生成氯气,上边电极附近有NaOH生成,上边电极生成氢气,为阴极,则c为负极,d为正极,总离子反应式为Cl-+H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))ClO-+H2↑。
(3)①B是燃料电池,右边电池中通入空气,左边原电池中通入气体Y,则Y是氢气,则电解池中左边电极是阳极,右边电极是阴极,阳极上氯离子放电,阴极上氢离子放电;燃料电池中通入空气的电极是正极,通入氢气的电极是负极,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水,负极、正极反应式分别为2H2-4e-+4OH-===4H2O、O2+4e-+2H2O===4OH-。②图3电解池中加入NaOH的目的是增大溶液导电性,通入电解池后生成氢氧化钠,所以加入的NaOH浓度小于出来的NaOH浓度,即a%>c%;原电池中,正极上生成氢氧化钠,且其浓度大于加入的氢氧化钠,即b%>a%,所以氢氧化钠的质量分数大小顺序是b%>a%>c%。
【答案】(1)H2 右
(2)负 Cl-+H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))ClO-+H2↑
(3)①2H2-4e-+4OH-===4H2O O2+4e-+2H2O===4OH- ②b%>a%>c%
选项
已知条件
热化学方程式
A
H2的燃烧热为a kJ·ml-1
H2+Cl2===2HCl ΔH=-a kJ·ml-1
B
1 ml SO2、0.5 ml O2完全反应,放出热量98.3 kJ
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-98.3 kJ·ml-1
C
H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)
ΔH=-57.3 kJ·ml-1
H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=-114.6 kJ·ml-1
D
31 g白磷比31 g红磷能量多b kJ
P4(白磷,s)===4P(红磷,s) ΔH=-4b kJ·ml-1
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