河南省罗山高中2022届高三化学一轮复习2.2化学能转化为电能精盐时练1含解析新人教版必修2

2.2化学能转化为电能（1）1、有a、b、c、d四种金属．将a与b用导线接起来，浸入电解质溶液中，b不易腐蚀．将a、d分别投入等浓度的盐酸中，d比a反应强烈．将铜浸入b的盐溶液里，无明显变化．如果把铜浸入c的盐溶液里，有金属c析出．据此判断它们的活动性顺序由强到弱的为（　　）A．a＞c＞d＞bB．d＞a＞b＞cC．d＞b＞a＞cD．b＞a＞d＞c【答案】B【解析】两种活动性不同的金属和电解质溶液构成原电池，较活泼的金属作负极，负极上金属失电子发生氧化反应被腐蚀，较不活泼的金属作正极，将a与b用导线连接起来浸入电解质溶液中，b不易腐蚀，所以a的活动性大于b；金属和相同的酸反应时，活动性强的金属反应剧烈，将a、d分别投入等浓度盐酸溶液中，d比a反应剧烈，所以d的活动性大于a；金属的置换反应中，较活泼金属能置换出较不活泼的金属，将铜浸入b的盐溶液中，无明显变化，说明b的活动性大于铜．如果把铜浸入c的盐溶液中，有金属c析出，说明铜的活动性大于c；所以金属的活动性顺序为：d＞a＞b＞c，故选B．2、下列关于能量转换的认识中不正确的是（）A．电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能B.绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能C.煤燃烧时，化学能主要转化为热能D．白炽灯工作时，电能全部转化为光能【答案】D3、利用右图装置，能完成很多电化学实验。下列有关此装置的叙述中，错误的是A．若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阳极阴极保护法B．若X为碳棒，Y为NaCl溶液，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为外加电流阴极保护法C．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处时，铁电极上的电极反应式为Cu2++2e→CuD．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处时，溶液中各离子浓度都不会发生变化【答案】C4、铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如下。下列说法不正确的是14\nA．因铁的金属性比铜强，所以铁铆钉被氧化而腐蚀B．若水膜中溶解了SO2，则铁铆钉腐蚀的速率变小C．铜极上的反应是2H++2e-==H2↑，O2+4e-+4H+==2H2OD.在金属表面涂一层油脂，能防止铁铆钉被腐蚀【答案】B5、下列有关金属腐蚀及防腐的叙述中，不正确的是(　　)。A．钢铁吸氧腐蚀的正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋C．水中的钢闸门连接电源的负极是外加电流的阴极保护法D．镀锌铁制品的镀锌层破损后对铁制品仍有保护作用，该保护法称为牺牲阳极的阴极保护法【答案】B6、下列说法正确的是A．在CuSO4溶液中加入PbS，可转变为铜蓝(CuS)，则Ksp(PbS)<Ksp(CuS)B．在NaHS溶液中，加入少量CuCl2粉末产生黑色沉淀，则pH增大C．加热条件下并加入大量水促进TiCl4水解，以制备TiO2固体D．铜制器皿放置过程中会生成铜绿是因为发生了析氢腐蚀【答案】C7、用电动公交车初步替代燃油公交车是天津市节能减排、控制雾霾的重要举措之一。Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe，有关该电池的下列说法中，正确的是A．电池反应的化学方程式为：2Li+FeS==Li2S+FeB．负极的电极反应式为：Al-3e-=Al3+C．Li—Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价是+1D．电池充电时，阴极反应为：Li2S+Fe-2e-==2Li++FeS【答案】A8、通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图5如下：下列说法正确的是（）A．NiO电极发生还原反应B．Pt电极是电池的负极C．NiO电极的电极反应式：NO—2e—+O2—=NO2D．该电池在标准状况下，若Pt电极消耗2.24LO2，NiO电极电极产生2.24LNO2气体【答案】C14\n9、下列说法不正确的是A．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率B．加热、蒸发MgCl2饱和溶液可得无水MgCl2晶体[]C．工业上用石灰乳对煤燃烧后形成的烟气进行脱硫，最终能制得石膏D．室温下，c(NH)相等的(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4Cl溶液中：c(NH4)2SO4＜c(NH4Cl)＜c(NH4HCO3)【答案】B10、.如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是①②A．碳表面发生氧化反应B．钢铁被腐蚀的最终产物为FeOC．生活中钢铁制品的腐蚀以图①所示为主D．图②中，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-【答案】D11、电化学化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电。尿素燃料电池结构如图所示，下列关于该电池描述正确的是()A．电池工作时H+移向负极B．该装置还可以将电能转化成为化学能C．电池的负极反应式为：CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+D．理论上电池工作时，每消耗67.2LO2时，可以净化2molCO(NH2)2【答案】C12、研究发现铜具有独特的杀菌功能，能较好地抑制病菌的生长。工业上铜冶炼大致可分为：①富集：将硫化物矿石进行浮选；②焙烧，主要反应为：2CuFeS2+4O2→Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣)；③制粗铜，在1200℃主要的反应为：2Cu2S+3O2→2Cu2O+2SO2；2Cu2O+Cu2S→6Cu+SO2↑；④电解精炼，在阴极得到精铜。下列说法不正确的是（）A．上述生产过程中的尾气可以通入氨水中，生产氮肥B．电解精炼时，粗铜应与外电源的正极相连C．反应2Cu2O+Cu2S→6Cu+SO2↑中的Cu2Ｏ是氧化剂D．每生产6molCu，理论上需消耗11molO214\n【答案】D13、电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr2O72-）时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去，下列说法不正确的是（）A．阳极反应为Fe－2e－=Fe2＋B．电解过程中溶液pH不会变化C．过程中有Fe(OH)3沉淀生成D．电路中每转移12mol电子，最多有1molCr2O72-被还原【答案】B14、在25℃时，将两个铜电极插入一定量的硫酸钠饱和溶液中进行电解，通电一段时间后，阴极逸出amol气体，同时有wgNa2SO4·10H2O晶体析出，若温度不变，剩余溶液中溶质质量分数是（）。【答案】C【解析】15、下列判断正确的是A．同温下，HF比HClO易电离，则等浓度等体积NaF溶液的pH比NaClO溶液的pH大B．常温下，0.4mol？L-1HA溶液和0.2mol？L-1NaOH溶液等体积混合后的pH等于3，则混合溶液中粒子浓度大小关系：ｃ（A-）＞ｃ（Na＋）＞ｃ（HA）＞ｃ（Ｈ＋）＞ｃ（OH—）C．常温下pH=a的Al2(SO4)3溶液和pH=a的H2SO4溶液中，水电离的c(H+)相等D．用铂电极电解食盐水，一段时间后两极产生气体体积比为3:2（同条件下），为将电解液恢复原状，则只需向电解液中通入一定量的HCl气体【答案】B【解析】14\n16、资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放，还可重新获得燃料或重要工业产品。（1）有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2，相关热化学方程式如下：6FeO(s)+CO2(g)===2Fe3O4(s)+C(s)，ΔH=—76.0kJ·mol-1，该反应中每放出38kJ热量，转移电子的物质的量为＿＿＿＿mol.（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH＜0①向一容积为2L的恒容密闭容器中充人一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO20．2mol·L—1，H20.8mol·L—1，CH40.8mol·L—1，H2O1.6mol·L—1，起始充CO2和H2的物质的量分别为＿＿＿、＿＿＿＿。CO2的平衡转化率为＿＿＿＿②现有两个相同的恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器I、II，在I中充人1motCO2,和4molH2，在II中充人1molCH4和2molH2O(g),300℃下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是＿＿（填字母）。A．容器I、II中正反应速率相同B．容器I、II中CH4的物质的量分数相同C．容器I中CO2的物质的量比容器II中的多D．容器I中CO2的转化率与容器II中CH4的转化率之和小于1（3）华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2零排放，其基本原理如图所示：①上述生产过程的能量转化方式是＿＿＿＿＿＿②上述电解反应在温度小于9000C时进行碳酸钙先分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为＿＿＿＿＿，阴极的电极反应式为＿＿＿＿＿＿【答案】14\n【解析】用三行式进行计算，设起始充入CO2和H2的浓度分别为x、y。CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)17、二甲醚（CH3OCH3）是一种重要的精细化工产品，被认为是二十一世纪最有潜力的燃料（已知：CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H=-1455KJ/mol）。同时它也可以作为制冷剂而替代氟氯代烃。工业上制备二甲醚的主要方法经历了三个阶段：14\n①甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醚；2CH3OHCH3OCH3＋H2O②合成气CO与H2直合成二甲醚：3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)△H＝—247kJ/mol③天然气与水蒸气反应制备二甲醚。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇工业流程如下：（1）写出CO（g）、H2（g）、O2（g）反应生成CO2（g）和H2O（1）的热化学方程式。（2）①方法中用甲醇液体与浓硫酸作用直接脱水制二甲醚，尽管产率高，但是逐步被淘汰的主要原因是。（3）在反应室2中，一定条件下发生反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)在密闭容器中达到平衡后，要提高CO的转化率，可以采取的措施是____。A．低温高压B．加催化剂C．增加CO浓度D．分离出二甲醚C．P1＞P3T1＞T3D．P1＞P4T2＞T3（5）反应室1中发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)△H＞0[写出平衡常数的表达式：。如果温度降低，该反应的平衡常数。（填“不变”、“变大”、“变小”）（6）将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如右图（A、B为多孔性碳棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。①0<V≤44.8L时，电池总反应方程式为；②44.8L<V≤89.6L时，负极电极反应为；【答案】【解析】14\n18、亚硝酸盐是一祌常见的食品添加剂，使用时必须严格控制其用量。为检测某食品中亚硝酸盐含量（通常以1kg样品中含NaNO2的质量计)，某研究小组设计了如下两种实验方案：(1)无色气体B遇空气显红棕色，B的化学式为_______写出甲方案①中反应的离子方程式_______(2)完成并配平乙方案①中反应的离子方程式MnO+NO+=Mn2++NO+,(3)乙方案②中需配置100mL0.0010mol/L(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液，在已准确称量样品的质量后，还需要的仪器有：量筒、烧杯、_______配制溶液时，定容的操作方法是______(4)若取样品ag，按乙方案进行测定，准确量取12.00mL0.0005mol/L的酸性高锰酸钾溶液（过童）与溶液A反应。反应后溶液用0.0010mol/L(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至紫色溶液刚好褪去；重复上述实验2次，平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液10.00mL.则1kg样品中NaNO2的质量为_______mg.14\n【答案】【解析】19、工业上电解饱和食盐能制取多种化工原料，其中部分原料可用于制备多晶硅。(1)如图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图，电解槽阳极产生的气体是；NaOH溶液的出口为(填字母)；精制饱和食盐水的进口为(填字母)；干燥塔中应使用的液体是。(2)多晶硅主要采用SiHCl3还原工艺生产，其副产物SiCl4的综合利用受到广泛关注。①SiCl4可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同)，方法为高温下SiCl4与H2和O2反应，产物有两种，化学方程式为。14\n②SiCl4可转化为SiHCl3而循环使用。一定条件下，在20L恒容密闭容器中的反应：3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(g)4SiHCl3(g)达平衡后，H2与SiHCl3物质的量浓度分别为0.140mol/L和0.020mol/L，若H2全部来源于离子交换膜法的电解产物，理论上需消耗纯NaCl的质量为kg。(3)采用无膜电解槽电解饱和食盐水，可制取氯酸钠，同时生成氢气，现制得氯酸钠213.0kg，则生成氢气(标准状况)。【答案】(1)氯气；a；d；浓硫酸。(2)①SiCl4＋2H2＋O2SiO2＋4HCl②0.35(3)134.4【解析】本题主要考查电解饱和食盐水的原理、还涉及化学平衡和氧化还原反应的计算。(1)根据图示装置可知在d处加入的应是饱和食盐水，在阴极和阳极分别发生还原反应和氧化反应，即阴极和阳极产物分别是H2和Cl2，并在阴极出口a处得到NaOH溶液；阳极产生的Cl2可用浓硫酸干燥处理。(2)①根据信息可知白炭黑为SiO2，再据氧化还原反应原理可以写出制备气相白炭黑的反应。②生成SiHCl3的消耗的n(H2)=0.01×20=0.2mol，则起始时n(H2)=0.2＋0.14×20=3.0mol；根据2NaCl～H2和H2为3mol，可以求得消耗NaCl为0.351kg；(3)根据3H2～3Cl2～NaClO3及213.0kgNaClO3可以求得生成的H2为134.4m3。20、某校化学兴趣小组为了探究原电池工作原理，进行如下系列实验，请分析实验结果后回答相应问题。(1)实验一中铜片、锌片表面均有红色物质析出，电流计指针偏转，但较短时间内电流即明显减小。实验结束时测得锌片减少了3.94g，铜片增重了3.84g，则该原电池的工作效率是　　　　　(指参加原电池反应的锌占反应总量的百分率)。(2)实验二中刚将铜、锌片插入溶液中时电流计指针有偏转，但立即就归零了。为什么锌失去的电子不能持续通过导线流向铜极给Cu2+？________________________________________________________________________。(3)实验三中盐桥中的K+流向　　　　溶液(填ZnSO4或CuSO4)，如果Zn的消耗速率为1×10-3mol/s，则K+的迁移速率为　　　　　mol/s。与实验一比较，实验三原电池的工作效率大大提高，原因是________________________________________________。(4)你根据实验一、二、三可得出的结论是__________________________(写出两点即可)。(5)实验四中，调节低压电源的电压到6V，并把其正、负极分别与上图装置中的两个碳电极相连接；接通电源，图示中的“+”连接到电源的正极上，“-”连接到电源的负极上，电解氢氧化钾溶液制取氢气、氧气，且制得的氢气与氧气的体积比为2∶14\n1，去掉电源，该装置就成为一只氢氧燃料电池，用带有一小灯泡的导线连接a、b，灯泡即可发亮。下列说法错误的是　　　　　。A．在电解KOH溶液制备H2和O2时，KOH的作用是增强溶液的导电性，一段时间后其浓度增大B．当作为氢氧燃料电池时，c极发生氧化反应，d极发生还原反应C．当作为氢氧燃料电池时，电解质溶液中的OH－向着d极移动D．如将KOH溶液换成稀H2SO4，且作为氢氧燃料电池时，c极的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－【答案】(1)60%　(2)未形成闭合的回路(3)CuSO4　2×10－3　Zn和Cu2＋不直接接触发生置换反应，电子只能通过导线发生转移　(4)Zn的活泼性比Cu强，原电池需形成闭合回路才能产生持续电流或正、负极在同一电解质溶液中时工作效率降低(其他合理答案也可)(5)BD21、某小组同学以碳棒为电极电解CuCl2溶液时，发现阴极碳棒上除了有红色物质析出外，还有少量白色物质析出。为探究阴极碳棒上的产物，同学们阅读资料并设计了如下过程：Ⅰ.有关资料：铜的化合物颜色性质如下物质颜色、性质物质颜色、性质氢氧化铜Cu(OH)2蓝色固体不溶于水硫酸铜(CuSO4)溶液呈蓝色氧化亚铜(Cu2O)红色固体不溶于水氯化铜(CuCl2)浓溶液呈绿色，稀溶液呈蓝色氯化亚铜(CuCl)白色固体不溶于水碱式氯化铜绿色固体不溶于水Ⅱ.探究实验：(1)提出假设①红色物质一定有铜，还可能有Cu2O；②白色物质为铜的化合物，其化学式可能为____________________________。(2)实验验证取电解CuCl2溶液后的阴极碳棒，洗涤、干燥，连接下列装置进行实验，验证阴极产物，14\n实验前，检查装置A气密性的方法是______________________________。②实验时，各装置从左至右的连接顺序为A→______→________→B→________→________。(3)观察现象，得出结论实验结束后，碳棒上的白色物质变为红色，F中物质不变色，D中出现白色沉淀，根据现象①碳棒上的红色物质是否有Cu2O________(填“是”或“否”)，理由是___________；②装置________(填上图中装置编号)中________的现象说明提出假设②中的白色物质一定存在；③写出装置B中发生反应的化学方程式_______________________________。(4)问题讨论①电解CuCl2溶液后的阴极上发生的反应为：___________________________和_______________________________________________________________；②实验过程中，若装置B中的空气没有排净就开始加热，可能对实验造成的影响是___________________________________________________________。【答案】(1)②CuCl(2)①将橡胶管套在导气管上，用弹簧夹夹紧橡胶管，向分液漏斗中注入水，打开分液漏斗活塞，水的液面不会连续下降，证明装置A的气密性好(其他合理答案也可)　②E　C　F　D(3)①否　F中物质不变蓝色　②D　出现白色沉淀③2CuCl＋H22Cu＋2HCl(4)①Cu2＋＋Cl－＋e－===CuCl↓　Cu2＋＋e－===Cu　②氢气和氧气混合加热可能发生爆炸；空气中水蒸气会干扰Cu2O是否存在的判断【解析】(1)阴极主要发生Cu2＋得电子反应，及Cu2＋＋2e－===Cu，也可能发生反应：Cu2＋＋e－===Cu＋、Cu＋＋Cl－===CuCl↓，CuCl为白色沉淀。(2)～(4)由所给装置图可知，验证阴极产物的实验原理为：使氢气与阴极产物在高温下反应，由其反应产物确定阴极产物；实验方法为：首先制取氢气、并除杂、干燥，将纯净的氢气通过灼热的阴极碳棒后，再通过无水硫酸铜，验证是否生成水，若无水硫酸铜变蓝，则说明有水生成，可进一步说明阴极碳棒有Cu2O生成，否则，没有Cu2O14\n生成；再通入硝酸银溶液看是否有沉淀生成，若硝酸银溶液中有白色沉淀生成，则该白色沉淀为氯化银，说明反应中有氯化氢气体生成，进一步说明阴极碳棒上有CuCl生成，否则，说明阴极碳棒上没有CuCl生成。装置的连接顺序为：A→E→C→B→F→D。实验中无水硫酸铜不变色，而硝酸银溶液中有白色沉淀，说明阴极碳棒上没有Cu2O而有Cu和CuCl，故硬质玻璃管中发生的反应为：2CuCl＋H22Cu＋2HCl。进而可推出电解时阴极发生的反应除生成Cu外，还生成CuCl。22、工业排放污水中+6价的Cr含量不能大于0.5mg·L-1,为了达到废水排放标准,处理含Cr2酸性溶液常用以下方法:①往工业废水中加入适量的NaCl溶液(1～2g·L-1);②以铁电极进行电解,经过一段时间后有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成;③过滤回收沉淀,废水达到排放标准。试回答:(1)写出电解时的电极反应,阳极:　,阴极:　。(2)Cr2转变为Cr3+的离子方程式　。(3)电解过程中Cr(OH)3,Fe(OH)3沉淀是怎样产生的?　。(4)能否将电极改为石墨电极?为什么?　。【答案】(1)Fe-2e-Fe2+　2H++2e-H2↑(2)Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O(3)因H+放电,破坏了水的电离平衡,产生的OH-与溶液中的Cr3+,Fe3+生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀(4)不能。因用石墨电极,阳极Cl-放电,不能产生还原剂Fe2+,无法使Cr2还原为Cr3【解析】(1)活性电极作阳极先于溶液中阴离子放电:Fe-2e-Fe2+,溶液中的Cr2移向阳极,阴极周围水电离的H+放电:2H++2e-H2↑。(2)阳极生成的Fe2+将Cr2还原为Cr3+。(3)阴极生成的OH-与Cr3+,Fe3+生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀。(4)若改用石墨电极,溶液中没有还原性物质,重铬酸根离子不能被还原,因此也无法排除回收而达到解污净化作用。补偿点三:电化学的有关计算14\n错因分析:不能灵活应用电子守恒法或根据电极反应式进行有关计算。23、（1）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入体积2L的恒容密闭容器中，进行反应CO（g）+H2O（g）？CO2（g）+H2（g），得到如下两组数据：实验组温度℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minCOH2OH2CO1650421.62.462900210.41.63①实验1中以v（CO2）表示的反应速率为　　（第二位小数）②该反应为　　（填“吸热”或“放热”）反应．③求实验2的平常常数K，要求写出计算过程，结果取二位小数（2）已知在常温常压下：①2CH3OH（1）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（1）△H=﹣1451.6kJ/mol②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=﹣566.0kJ/mol写出甲醇不完全燃烧生成CO和液态水的热化学方程式　（3）甲醇和氧气完全燃烧的反应可以设计为燃料电池，装置如图，该电池通过K2CO3溶液吸收反应生的CO2．则负极的电极反应为　　．（4）CaCO3的KSP=2.8×10﹣9．将等体积CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为2×10﹣4mol/L，则生成沉淀所需该CaCl2溶液的最小浓度为　　．【答案】（1）①0.13mol/（L？min）；②、放热；③、0.17；（2）CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=﹣442.8kJ/mol；（3）CH3OH+7CO32﹣+2H2O﹣6e﹣=8HCO3﹣；正极电极反应式为3O2+12e﹣+6H2O=12OH﹣，（4）5.6×10﹣5mol/L，14