2023年高考真题变式分类汇编：原电池工作原理及应用2
一、选择题
1．（2023·全国乙卷）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx
下列叙述错误的是
A．充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B．放电时外电路电子流动的方向是a→b
C．放电时正极反应为：2Na++S8+2e-→Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
【答案】A
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；
B.放电时，为原电池，负极失电子，即为Na电极，正极得电子，即为单质S，所以电子由a流向b，B项正确；
C.根据题目给出硫电极发生的反应，S8最终变成Na2Sx，电极反应为：，C项正确；
D. 面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸 ，碳纤维具有导电性，可以增强电极导电能力，D项正确；
故答案为：A。
【分析】解答新型化学电源的步骤：(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。(3)充电电池→放电时为原电池→失去电子的一极为负极。(4)电极反应→根据电荷守恒、原子守恒配平电极方程式。
2．（2023·新课标卷）根据实验操作及现象，下列结论中正确的是
选项 实验操作及现象 结论
常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中，前者产生无色气体，后者无明显现象 稀硝酸的氧化性比浓硝酸强
取一定量样品，溶解后加入溶液，产生白色沉淀。加入浓，仍有沉淀 此样品中含有
将银和溶液与铜和溶液组成原电池。连通后银表面有银白色金属沉积，铜电极附近溶液逐渐变蓝 的金属性比强
向溴水中加入苯，振荡后静置，水层颜色变浅 溴与苯发生了加成反应
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】C
【知识点】硝酸的化学性质；苯酚的性质及用途；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．常温下，铁片与浓硝酸会发生钝化，导致现象不明显，稀硝酸与铁会产生气泡，所以不能通过该实验现象比较浓硝酸和稀硝酸的氧化性强弱，A错误；
B.浓硝酸会氧化亚硫酸根生成硫酸根，也会产生白色沉淀，所以不能通过该实验现象判断样品中含有硫酸根，B错误；
C.在形成原电池过程中，活泼金属做负极，发生氧化反应，生成了铜离子，溶液变为蓝色，所以该实验可以比较铜和银的金属性强弱，C正确；
D.溴水和苯发生萃取，从而使溴水褪色，不是发生加成反应，D项错误；
故答案为：C。
【分析】易错分析：B.进行硫酸根或者亚硫酸根检验时，不能用硝酸酸化，一般用盐酸酸化。
C.一般原电池负极活泼型大于正极，可以进行金属活泼性判断。
3．（2023·全国甲卷）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是
A．析氢反应发生在电极上
B．从电极迁移到电极
C．阴极发生的反应有：
D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况)
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．析氢反应为还原反应，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，故A错误；
B.离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；
C.铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e =C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e =C2H5OH+3H2O，故C正确；
D.电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；
故答案为：C。
【分析】解答新型化学电源的步骤：(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。
(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。
(3)充电电池→放电时为原电池→失去电子的一极为负极。
(4)电极反应→根据电荷守恒、原子守恒配平电极方程式。
4．（2020·新课标II）电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是（ ）
A．Ag为阳极 B．Ag+由银电极向变色层迁移
C．W元素的化合价升高 D．总反应为：WO3+xAg=AgxWO3
【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．通电时，Ag电极有Ag+生成，故Ag电极为阳极，故A项不符合题意；
B．通电时电致变色层变蓝色，说明有Ag+从Ag电极经固体电解质进入电致变色层，故B项不符合题意；
C．过程中，W由WO3的+6价降低到AgxWO3中的+(6-x)价，故C项符合题意；
D．该电解池中阳极即Ag电极上发生的电极反应为：xAg-xe-= xAg+，而另一极阴极上发生的电极反应为：WO3+xAg++xe- = AgxWO3，故发生的总反应式为：xAg + WO3=AgxWO3，故D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】从题干可知，当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3器件呈现蓝色，说明通电时，Ag电极有Ag+生成然后经固体电解质进入电致变色层，说明Ag电极为阳极，透明导电层时阴极，故Ag电极上发生氧化反应，电致变色层发生还原反应。
5．（2020·新课标Ⅰ）科学家近年发明了一种新型Zn CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是（ ）
A．放电时，负极反应为
B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C．充电时，电池总反应为
D．充电时，正极溶液中OH 浓度升高
【答案】D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为： ，故A不符合题意；
B．放电时，CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1molCO2转化为HCOOH时，转移电子数为2mol，故B不符合题意；
C．充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上 转化为Zn，电池总反应为： ，故C不符合题意；
D．充电时，正极即为阳极，电极反应式为： ，溶液中H+浓度增大，溶液中c(H+) c(OH-)=KW，温度不变时，KW不变，因此溶液中OH-浓度降低，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】由题可知，放电时，CO2转化为HCOOH，即CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成 ；充电时，右侧为阳极，H2O发生氧化反应生成O2，左侧为阴极， 发生还原反应生成Zn，以此分析解答。
6．（2023·河北模拟）一种脱除和利用水煤气中CO2方法的如图，下列说法中错误的是
A．b为电源的正极
B．利用电化学原理，将CO2电催化为C2H4的反应式为2CO2-12e-+12H+=C2H4+4H2O
C．再生塔中产生CO2的离子方程式为2H2O+CO2↑+
D．某温度下，吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后，c()：c()=1：2，则该溶液的pH=10(该温度下H2CO3的Ka1=4.6×10-7；Ka2=5.0×10-11)
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，玻碳电极为阳极，则b为电源的正极，A不符合题意；
B．铂电极为阴极，CO2发生电催化反应，得电子生成C2H4等，发生还原反应，反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O，B符合题意；
C．再生塔中碳酸氢钾分解生成碳酸钾，并产生CO2，离子方程式为2H2O+CO2↑+，C不符合题意；
D．由+H+可得，Ka2===5.0×10-11，c(H+)=1×10-10mol L-1，溶液的pH=10，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】由图可知，玻碳电极上水失去电子生成氧气，发生氧化反应，则玻碳电极为阳极，电极反应式为 2H2O-4e-=O2↑+4H+， 铂电极为阴极，电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O，则a为电源负极，b为电源正极。
7．（2023·齐齐哈尔模拟）以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法错误的是
A．燃料电池工作时，正极反应为O2+4H++4e-=2H2O
B．a极是铜，b极是铁时，溶液中CuSO4浓度减小
C．a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为7：1
D．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化不相同
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用；阿伏加德罗定律及推论
【解析】【解答】A．根据图示知该燃料电池工作时，负极产物为CO2，电解质呈酸性，正极反应为O2+4H＋+4e－═2H2O ，故A符合题意；
B．a极是铜，b极是铁时，电解总反应为Fe+CuSO4FeSO4+Cu，硫酸铜溶液浓度减小，故B符合题意；
C．a、b两极若是石墨，b极电极反应式为，原电池中乙烷反应：，根据串联电路中各电极转移电子守恒可知：b极生成氧气和电池中消耗乙烷的体积之比(相同条件下气体积之比等于物质的量之比)为：7：2，故C符合题意；
D．a极是纯铜，b极是粗铜时，为铜的电解精炼，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，b极比铜活泼的金属优先失电子，两极质量变化不相同，故D符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据题干信息，左边装置是原电池，根据O2H2O，氧元素化合价降低，说明O2得电子发生还原反应，所以O2通入的一端为正极，其电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O；则投入乙烷的电极为负极，其电极反应式：C2H6+4H2O-14e-=2CO2+14H+；右边装置为电解池，b电极是阳极，a电极是阴极，阳极上失电子发生氧化反应，阴极上得电子发生还原反应。
8．（2023·河南模拟）Li-CO2电池在可逆的CO2循环和储能领域都具有巨大的潜力。研究发现，用不同材料作Li极催化剂时，CO2的放电产物不同，催化剂的使用情况和放电时的装置如下列图表所示，下列说法正确的是
Li极催化剂 碳化钼(Mo2C) Au和多孔碳
CO2的放电产物 草酸锂(Li2C2O4) Li2CO3和C
A．充电时，在a极上Li+被还原为Li
B．放电时，Li+向b极移动
C．放电时，用碳化钼作Li极催化剂的总反应为2Li+2CO2=Li2C2O4
D．生成等物质的量的Li2C2O4和Li2CO3时，消耗CO2的量相同
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，充电时，与直流电源的负极相连的b电极做阴极，锂离子在阴极被还原为锂，故A不符合题意；
B．由分析可知，放电时，b电极为原电池的负极，a电极为正极，则锂离子向a极移动，故B不符合题意；
C．由分析可知，放电时，用碳化钼作锂极催化剂的总反应为2Li+2CO2=Li2C2O4，故C符合题意；
D．由总反应可知，生成1mol草酸锂和碳酸锂消耗二氧化碳的物质的量分别为2mol和1mol，消耗二氧化碳的量不相同，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】 用碳化钼（Mo2C）作Li极催化剂时产物为Li2C2O4，Li价态升高，Li电极为负极，负极反应式为Li-e-=Li+，通入CO2的电极为正极，正极反应式为2CO2+4e-+2Li+=Li2C2O4。
9．（2023·巴中模拟）锂离子电池应用广泛，某课题组使用纳米Si-C复合颗粒直接与锂接触，形成LixSi，将锂盐溶于三乙二醇二甲醚(TEGDME)作为电解液，与O2/C电极匹配组成如图所示原电池。该电池的总反应为xO2+2LixSixLi2O2+2Si，下列说法错误的是
A．该电池放电时，a为负极
B．放电时，当负极质量减少14g时，电解液中转移1molLi+
C．充电和放电过程，电解液中Li+浓度都不会改变
D．电池充电时，阳极的电极反应为Li2O2-2e-=O2↑+2Li+
【答案】B
【知识点】化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．该电池放电时，Li+向b电极移动，a为负极，A不符合题意；
B．放电时LixSi在负极失电子，电极反应为2LixSi-2xe-=2xLi++2Si，负极质量减少14g时，电解液中转移2molLi+，B符合题意；
C．充电和放电过程中，Li+从一个电极转移到另一个电极，电解液中Li+的浓度不变，C不符合题意；
D．电池充电时Li2O2在阳极失电子，电极反应为Li2O2-2e-=2Li++O2↑，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】放电时，负极失电子，元素化合价升高，发生氧化反应；正极得电子，元素化合价降低，发生还原反应；原电池“同性相吸”，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
10．（2023·凉山模拟）科学家设计了一种将苯酚(C6H5OH)氧化为CO2和H2O的原电池-电解池组合装置如图所示，已知羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。下列说法错误的是
A．高温下不利于该电池的使用
B．电池工作一段时间后， NaCl溶液浓度将降低
C．d电极的电极反应为：H2O-e-=·OH+H+
D．相同时间内，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为3：7
【答案】D
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．高温下微生物会失去活性，故高温下不利于该电池的使用，A不符合题意；
B．电池工作一段时间后，a侧氢氧根离子、b侧氢离子迁移到中间室中生成水，导致氯化钠溶液浓度将降低，B不符合题意；
C．d为阳极，水失去电子发生氧化反应，电极反应为：H2O-e-=·OH+H+，C不符合题意；
D．c为阴极，水放电生成氢气；d极苯酚和羟基自由基发生氧化还原反应生成二氧化碳，根据电子守恒可知，，故相同时间内，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为14：6=7：3，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．高温下微生物会失去活性；
B．依据电池中离子放电分析；
C．阳极失去电子，发生氧化反应；
D．根据电子守恒分析。
11．（2023·山西模拟）2021年，中科院固体物理研究所在以有机物HMF()作为燃料的燃料电池研究中取得新进展，合成了负载在炭黑上的铂与硫化镍纳米颗粒双功能催化剂(PtNiSx/CB)，实现了在输出能量的同时将燃料转变为更高价值的产品。反应装置如图1所示，反应时间和负极产品百分含量关系如图2所示，下列说法正确的是
A．a比b的电势高
B．HMF转化为HMFCA ( )的电极反应式为-e—+OH—= +H2O
C．OH—由左池进入右池
D．制备FDCA需要燃料电池工作60min以上
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，a电极为燃料电池的负极，b电极为正极，则b电极电势高于a电极，故A不符合题意；
B．由分析可知，a电极为燃料电池的负极，60min前HMF在负极失去电子发生氧化反应转化为HMFCA，电极反应式为 -2e-+2OH-=+H2O，故B不符合题意；
C．由分析可知，a电极为燃料电池的负极，b电极为正极，则氢氧根离子由右池进入左池，故C不符合题意；
D．由分析可知，60min后HMF在负极失去电子发生氧化反应转化为FDCA，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】燃料电池中，通入燃料的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，则a为负极，b为正极。
12．（2023·河南模拟）随着中国双碳决策部署的有序推进，绿电发电规模逐年提升，为适应未来绿电长时储能需求，我国企业开始于2022年利用“全钒液流电池”布局大型储能基地。电池的充放电总反应式为VO2+ +V3+ +H2OVO2+ +V2+ +2H +，下图为全钒液流电池工作原理示意图。下列说法错误的是
A．放电时电极A的电势比B的高
B．放电时正极的电极反应式为VO +e-+ 2H+ =VO2+ +H2O
C．在220V电压下，用恒定的1A电流充电1小时，电池中增加的化学能为7.92 105J
D．充电时H +由A极室通过质子交换膜向B极室迁移
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．据分析可知，放电时电极A为正极，电极B为负极，则电极A的电势比B的高，A不符合题意；
B．根据总反应可知，放电时正极的电极反应式为VO +e-+ 2H+ =VO2+ +H2O，B不符合题意；
C．充电过程中，电能不会完全转化为化学能，则无法计算，C符合题意；
D．据分析可知，充电时电极A为阳极，电极B为阴极，则H +由A极室通过质子交换膜向B极室迁移，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】放电时，为原电池，电极A为正极，电极反应式为VO +e-+ 2H+ =VO2+ +H2O，电极B为负极，电极反应式为 V2+-e-=V3+，充电时，电极A为阳极，电极反应式为VO2++H2O-e-=VO2++2H+，电极B为阴极。
13．（2023·毕节模拟）某科研团队设计的酶—光电化学电池可同时在电池两室分别实现两种酶催化转化，原理如图所示。下列说法错误的是
A．该电池工作过程中实现了光能转化为化学能
B．氢离子从ITO电极向Mo：BiVO4电极方向迁移
C．Mo：BiVO4电极上的反应式为：2H2O-2e-=H2O2+2H+
D．消耗1mol同时生成1mol
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．该电池是光电化学电池，工作过程中实现了光能转化为化学能，故A不符合题意；
B．原电池结构中，阳离子向正极移动，则氢离子从Mo：BiVO4电极向ITO电极移动，故B符合题意；
C．由分析可知，BiVO4电极为负极，H2O在负极失去电子生成H2O2和H+，电极方程式为：2H2O-2e-=H2O2+2H+，故C不符合题意；
D．由图可知，正极和H2反应生成 ，负极得到和H2O2反应生成 ，而生成1molH2和1mol H2O2转移的电子数相等，则消耗1mol同时生成1mol，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据电子流向可知，Mo：BiVO4电极为负极，2H2O-2e-=H2O2+2H+，ITO为正极，同时在负极上，乙苯发生氧化反应生成，正极上和H2反应生成 。
14．（2023·昆明模拟）在“碳达峰”“碳中和”大背景下，全钒液流电池储能系统在新能源电力系统中发挥重要作用。该电池能将电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，储能的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．储能时，该系统将电能转化为化学能
B．储能时，a极附近pH降低
C．供能时，b极的电极反应式为+ 2H++e- =VO2++ H2O
D．将该电池用于电解饱和食盐水，当消耗1 mol 时，生成的气体总体积为11.2 L(标准状况)
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．储能时为电解池，则该系统将电能转化为化学能，A不符合题意；
B．由分析可知，储能时a极为阴极，氢离子通过质子交换膜向a极移动，则a极附近pH降低，B不符合题意；
C．供能时为原电池，由分析可知，此时b极的电极反应式为+ 2H++e- =VO2++ H2O，C不符合题意；
D．根据正极的电极反应可知，当消耗1 mol 时转移1mol电子，则将该电池用于电解饱和食盐水时，可以生成0.5mol氯气和0.5mol氢气，一共是22.4L(标准状况)，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】储能时为电解池，电极a上V3+转化为V2-，发生还原反应，则电极a为阴极，电极反应式为V3++e-=V2+，电极b为阳极，电极反应式为VO2+-e-+H2O=+ 2H+；供能时为原电池，电极a为负极，电极反应式为 V2+-e-=V3+，电极b为正极，电极反应式为+ 2H++e- =VO2++ H2O。
15．（2023·广州模拟）新型Li-Mg双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，其工作原理如图所示。放电时电极a的反应为：；下列说法错误的是
A．充电时，极为阴极
B．放电时，从I室向II室迁移
C．放电时，II室溶液的浓度增大
D．每消耗，电极a质量理论上增加
【答案】C
【知识点】化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．放电时电极a的反应为：，a为正极，为负极，所以充电时为阴极，A不符合题意；
B．放电时I室为负极区，II室为正极区，阳离子向正极移动，所以向II室迁移，B不符合题意；
C．放电时电极a的反应为：，消耗，所以溶液的浓度减小，C符合题意；
D．放电时发生反应：，当有发生反应时，转移，电极a质量理论上增加，质量为：，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】放电时，负极失电子，元素化合价升高，发生氧化反应；正极得电子，元素化合价降低，发生还原反应；原电池“同性相吸”，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
二、多选题
16．（2021·海口模拟）如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法正确的是（ ）
A．电子由O2所在的铂电极流出
B．标况下消耗224 mL O2，通过质子交换膜的H+个数为0.04 NA
C．电池的负极反应式为CH3CH2OH+3H2O 12e = 2CO2↑+12H＋
D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量
【答案】B,D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．O2所在的铂电极是正极，因此电子会流入O2所在的铂电极，故A不符合题意；
B．标况下消耗224 mL O2即物质的量为0.01mol，根据O2＋4e－＋4H＋＝2H2O，因此通过质子交换膜的H＋个数为0.04 NA，故B符合题意；
C．电池的负极进入乙醇，流出乙酸，因此负极的反应式为CH3CH2OH+H2O 4e = CH3COOH+4H＋，故C不符合题意；
D．酒精失去电子，因此可以通过微处理器检测的电流大小而计算出被测气体中酒精的含量，故D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据氧化还原反应即可判断出氧气在正极得到电子最终变为水，乙醇在负极失去电子最终变为乙酸，根据消耗的氧气即可求出结合的氢离子数目，根据电流的大小可以判断出酒精的含量
17．（2021·唐山模拟）某化学实验探究小组探究MnO2与某些盐溶液的反应，设计如图装置。左烧杯中加入50mL6mol·L-1硫酸溶液，右烧杯中加入50mL6mol·L-1的CaCl2溶液，盐桥选择氯化钾琼脂。当闭合开关K时，电流表中出现指针偏转，下列说法正确的是（ ）
A．该实验装置属于电解池
B．左侧烧杯中的电极反应式为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O
C．C电极上发生还原反应，产生的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D．若盐桥换成KNO3琼脂，则C电极上产生的气体的总量减少
【答案】B,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由图可知，该实验装置没有外接电源，故不属于电解池，属于带盐桥的原电池，A不符合题意；
B．由分析可知，左侧烧杯为正极区，发生的电极反应式为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，B符合题意；
C．由分析可知，C电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，产生的气体Cl2可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，C不符合题意；
D．由于盐桥中的阴离子移向负极区，故若盐桥换成KNO3琼脂，则负极区的Cl-的物质的量减少，故C电极上产生的气体的总量减少，D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】该实验装置是利用MnO2将Cl-氧化的氧化还原反应而设计成的原电池，故左侧为正极，发生还原反应，电极反应式为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，右侧为负极，发生氧化反应，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，据此分析解题。
18．（2021·郴州模拟）2019年诺贝尔化学奖颁给了为锂离子电池发展作出突出贡献的三位科学家，他们创造了一个可充电的世界。 型固态电解质被认为是锂电池最佳性能固态电解质。某 型可充电锂电池放电时工作原理如图所示，下列说法正确的是（ ）
（电池总反应为： ）
A．放电时，b极为负极
B．充电时，固态电解质中 移向a极
C．放电时，a极反应
D．充电时，若转移 电子，b极质量减少
【答案】B,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．电池放电时，阳离子向正极移动，根据放电时 的移动方向可知，b极为正极，A不符合题意；
B．充电时，a为阴极，b为阳极， 移向阴极，B符合题意：
C．放电时a极为负极，a电极上发生反应 ，C不符合题意；
D．充电时，b为阳极，b极反应， ，若转移 电子，则有 从b电极中脱去，电极减重 ，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】电池放电时，阳离子向正极移动，根据放电时 的移动方向可知，b极为正极，则a极为负极，据此解答。
19．（2021高二上·德州期末）新研发的车载双电极镍氢电池于2021年7月投入量产，有助于实现“双碳”目标。其原理如图所示。放电时a、c电极的反应物为吸附了氢气的稀土合金，可表示为MH；充电时b、d电极的反应物为Ni(OH)2，下列叙述不正确的是（ ）
A．b、d为电池的负极
B．铜箔的作用是隔开电极，传递电子
C．上图示过程中，b电极的电极反应式：NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-
D．充电时，每转移1mol电子，该电池的负极共增重1g
【答案】A,D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，由氢氧根离子移向a极和c极可知，a、c为电池的负极，b、d为电池的正极，A符合题意；
B．铜箔的作用是隔开正负极，传递电子，B不符合题意；
C．b极为正极，得电子，充电时b、d电极的反应物为Ni(OH)2，由图示可知，放电时b、d电极的反应物为NiO(OH)，则b极电极反应式为：NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-，C不符合题意；
D．放电时，正极反应式为：NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-，转移1mol电子，充电时Ni(OH)2为反应物、NiO(OH)为生成物，因此每转移1mol电子，该电池的正极各减重1g，该电池的负极各增重1g，共增重2g，D符合题意；
故答案为：AD。
【分析】A.放电时， a、c电极的反应物为吸附了氢气的稀土合金 ，氢气被氧化，所以a\c是负极，b/d是正极；
B.相当于两个电池通过铜箔串联；
C.从图上可以看出，b/d电极是NiO(OH)在碱性环境中被还原为Ni(OH)2；
D.负极是氢气和氢氧根离子得到电子生成水，所以增重的质量是水的质量。
20．（2021高二上·济南期末）钠离子电池成本优势明显，有望在大规模储能中取代传统铅酸电池。下图为一种钠离子电池放电的示意图，关于该电池说法不正确的是（ ）
A．b为电池的负极
B．放电时b极反应：
C．充电时a极反应：
D．用该电池给铅酸电池充电时，b电极接铅酸电池的正极
【答案】C,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由钠离子移向a极，则a为正极，b为负极，故A不符合题意；
B．放电时b极为负极，电极反应式为：，故B不符合题意；
C．充电时a极是阳极，发生氧化反应，电极反应式为：，故C符合题意；
D．在充电时，原电池的负极接电解池的阴极，则b电极接铅酸电池的负极，故D符合题意；
故答案为：CD。
【分析】根据给出的物质的变化，结合氧化还原反应，即可写出电极式，结合选项判断
三、非选择题
21．（2020·新课标II）［化学——选修3：物质结构与性质］钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料，回答下列问题：
（1）基态Ti原子的核外电子排布式为 。
（2）Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因是 。
化合物 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4
熔点/℃ 377 ﹣24.12 38.3 155
（3）CaTiO3的晶胞如图(a)所示，其组成元素的电负性大小顺序是 ；金属离子与氧离子间的作用力为 ，Ca2+的配位数是 。
（4）一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2+、I﹣和有机碱离子 ，其晶胞如图(b)所示。其中Pb2+与图(a)中 的空间位置相同，有机碱 中，N原子的杂化轨道类型是 ；若晶胞参数为a nm，则晶体密度为 g·cm-3(列出计算式)。
（5）用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘，降低了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕(Eu)盐，提升了太阳能电池的效率和使用寿命，其作用原理如图(c)所示，用离子方程式表示该原理 、 。
【答案】（1）1s22s22p63s23p63d24s2
（2）TiF4为离子化合物，熔点高，其他三种均为共价化合物，随相对分子质量的增大分子间作用力增大，熔点逐渐升高
（3）O＞Ti＞Ca；离子键；12
（4）Ti4+；sp3；
（5）2Eu3++Pb=2Eu2++Pb2+；2Eu2++I2=2Eu3++2I
【知识点】原子核外电子排布；元素电离能、电负性的含义及应用；晶胞的计算；原子轨道杂化方式及杂化类型判断；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)钛元素是22号元素，故其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2；故答案为：1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2；(2)一般不同的晶体类型的熔沸点是原子晶体>离子晶体>分子晶体，TiF4是离子晶体，其余三种则为分子晶体，故TiF4的熔点高于其余三种物质；TiCl4、TiBr4、TiI4均为分子晶体，对于结构相似的分子晶体，则其相对分子质量越大，分子间作用力依次越大，熔点越高；故答案为：TiF4是离子晶体，其余三种则为分子晶体，故TiF4的熔点高于其余三种物质；TiCl4、TiBr4、TiI4均为分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增强，故熔点依次升高；(3)CaTiO3晶体中含有Ca、Ti、O三种元素，Ca、Ti是同为第四周期的金属元素，Ca在Ti的左边，根据同一周期元素的电负性从左往右依次增大，故Ti>Ca，O为非金属，故其电负性最强，故三者电负性由大到小的顺序是：O>Ti>Ca，金属阳离子和氧负离子之间以离子键结合，离子晶体晶胞中某微粒的配位数是指与之距离最近且相等的带相反电性的离子，故Ca2+的配位数必须是与之距离最近且相等的氧离子的数目，从图(a)可知，该数目为三个相互垂直的三个面上，每一个面上有4个，故Ca2+的配位数是12；故答案为：O>Ti>Ca；离子键；12；(4)比较晶胞(a)(b)可知，将图(b)中周围紧邻的八个晶胞中体心上的离子连接起来，就能变为图(a)所示晶胞结构，图(b)中体心上的Pb2+就变为了八个顶点，即相当于图(a)中的Ti4+；图(b)中顶点上的I-就变成了体心，即相当于图(a)中的Ca2+；图(b)面心上中的 就变成了棱心，即相当于图(a)中的O2-；故图(b)中的Pb2+与图(a)中的Ti4+的空间位置相同；有机碱 中N原子上无孤对电子，周围形成了4个 键，故N原子采用sp3杂化；从图（b）可知，一个晶胞中含有Pb2+的数目为 个， 的数目为 个，I-的数目为 个，故晶胞的密度为 ，故答案为：Ti4+；sp3； ；（5）从作用原理图(c)可以推出，这里发生两个离子反应方程式，左边发生Pb + 2Eu3+= Pb2++ 2Eu2+，右边发生I2+ 2Eu2+= 2Eu3++ 2I-，故答案为：Pb + 2Eu3+= Pb2++ 2Eu2+；I2+ 2Eu2+= 2Eu3++ 2I-
【分析】(1)考查了对基态原子电子排布规律的认识；(2)考查了不同类型的晶体的熔沸点比较，相同类型的晶体的熔沸点比较；(3)考查了电负性的周期性变化规律，微粒间的相互作用以及晶胞中离子的配位数；(4)考查了晶胞中微粒的位置和杂化理论，晶体密度的计算问题；(5)重点考查通过反应历程图，来书写离子方程式等。
22．（2022·东城模拟）我国芒硝(Na2SO4·10H2O)储量居世界第一，由芒硝制备NaOH具有重要价值。
（1）Ⅰ.以芒硝和石灰石为原料生产NaOH、CaSO4和轻质CaCO3的主要流程如图。
i、ii中涉及到的分离操作是 。
（2）原料石灰石经反应： 、CaO+H2O=Ca(OH)2，可获得流程中所需的CO2和石灰乳。
（3）HA是一种弱酸，在上述流程中可以循环使用。
已知：温度相同时，溶解度s[Ca(OH)2]
②本流程中还利用了HA的性质是 。
（4）溶液c中会含有少量NaHCO3，但不会影响钠的利用率，原因是 (用化学方程式表示)。
（5）Ⅱ.利用电解法制备NaOH(如图所示)。
产生OH-的电极反应是 ，NaOH在 (填“A”或“C”)区生成。
（6）若改变上述装置中的阳极材料，并将阴极产生的H2导入阳极，发生反应：H2-2e-=2H+。从电能与化学能转化的角度思考：产生等量的NaOH时，与原装置相比，消耗的电能 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】（1）过滤
（2）
（3）由于溶解度s[Ca(OH)2]
（5）；C
（6）减小
【知识点】电极反应和电池反应方程式；制备实验方案的设计；化学实验方案的评价；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】这是一道考查以芒硝和石灰乳制备NaOH、CaSO4和轻质CaCO3的工艺路程题，利用平衡移动的原理在原料混合物中加入HA再通过过滤制备硫酸钙，向滤液a中通入二氧化碳制得碳酸钠溶液，向溶液加入石灰乳得到氢氧化钠和碳酸钙，以此解题。
(1)根据流程图可知，通过i、ii后都是得到溶液和沉淀，故i、ii中涉及到的分离操作是过滤；
(2)石灰石的主要成分是碳酸钙，第二步反应是氧化钙和水反应，生成氢氧化钙，故第一步反应为碳酸钙分解，方程式为：；
(3)①根据题给信息可知，s[Ca(OH)2]
(4)在溶液c中加入石灰乳后碳酸氢钠可以和其反应生成氢氧化钠，化学方程式为：；
(5)在阴极水得到电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应为：；由图可知右侧为阴极，在电解的过程中，钠离子向阴极移动，且在阴极产生氢氧根离子，故NaOH在C区生成；
(6)将阴极产生的H2导入阳极，发生反应：H2-2e-=2H+，则此时原来在阳极被电解的水不再被电解，水被电解的总量减少，消耗的电能减少。
【分析】（1）固体和液体的分离是过滤
（2）石灰石需要经过煅烧即可写出方程式
（3）①考虑溶解度的关系，加入酸消耗氢氧化钠促进反应进行
②根据分离即可得出难溶于水
（4）碳酸氢钠也与氢氧化钙作用
（5）利用硫酸钠的方法制取氢氧化钠，水中的氢离子得电子变为氢气留下大量氢氧根离子，在阴极区
（6）阳极的水不被电解，能量消耗减少
23．（2022·延庆模拟）某小组通过观察电流表的指针偏转探究电极上发生的氧化还原反应。
（1）连接装置(如图Ⅰ所示)，断开开关K时，将铁片和铜片同时插入稀硫酸中，Fe表面产生大量无色气泡，Cu表面无明显变化；闭合开关K，电流表指针向右偏转，Fe和Cu表面均产生大量无色气泡。
①欲验证铁电极发生氧化反应的产物，实验操作和现象是 。
②分别用化学用语表示Fe和Cu表面均产生无色气泡的原因： ； 。
（2）该小组同学将(1)中装置的稀硫酸换成浓硝酸，两极均产生大量红棕色气体。改进实验装置(如图II所示)，闭合开关K后，将铁电极快速插入浓硝酸中，观察到指针快速向右偏转，约2秒后指针缓缓向左偏转，并在一段时间内电流表示数几乎不变。
①铜与浓硝酸反应的离子方程式为 。
②闭合开关K后，将铁电极快速插入浓硝酸中，观察到指针快速向右偏转的原因是 (结合铜电极反应式说明)。
③电流表指针向左偏转后，示数几乎不变的原因之一是铁电极上氧化膜放电，但氧化膜的生成速率大于(或等于)氧化膜的消耗速率。请设计实验方案证明： 。
【答案】（1）取铁电极附近溶液少许于试管中，加入铁氰化钾溶液，产出蓝色沉淀；Fe+2H+=Fe2++H2↑；2H++2e-= H2↑
（2）Cu+4H++2NO= Cu2++2NO2↑+2H2O；形成原电池，Fe比Cu相对活泼失电子做负极，铜片作正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-= Cu(或NO+2H++e-= NO2↑+H2O)；电流表示数基本不变后，每隔一段时间测定左池溶液中的铁含量，铁含量显著增多，证明氧化膜参与了反应
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)①铁电极发生氧化反应会生成Fe2+，检验亚铁离子需要用铁氰化钾溶液，实验操作和现象是：取铁电极附近溶液少许于试管中，加入铁氰化钾溶液，产出蓝色沉淀；
②Fe表面产生无色气泡的原因是铁单质与稀硫酸发生化学反应生成硫酸亚铁和氢气，反应离子方程式为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，Fe和Cu和稀硫酸形成原电池，Cu做正极，氢离子移至Cu表面得电子生成氢气，则Cu表面产生无色气泡的原因：2H++2e-= H2↑；
(2)①铜与浓硝酸反应生成硝酸铜和二氧化氮和水，反应的离子方程式为Cu+4H++2NO= Cu2++2NO2↑+2H2O；
②闭合开关K后，将铁电极快速插入浓硝酸中，形成原电池，铁做负极、铜做正极，电流从左流向右，则观察到指针快速向右偏转的原因是：形成原电池，Fe比Cu相对活泼失电子做负极，铜片作正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-= Cu(或NO+2H++e-= NO2↑+H2O)；
③电流表指针向左偏转后，示数几乎不变的原因之一是铁电极上氧化膜放电，但氧化膜的生成速率大于(或等于)氧化膜的消耗速率。设计实验方案证明：电流表示数基本不变后，每隔一段时间测定左池溶液中的铁含量，铁含量显著增多，证明氧化膜参与了反应。
【分析】(1)①检验亚铁离子需要用铁氰化钾溶液；
②铁单质与稀硫酸发生化学反应生成硫酸亚铁和氢气；Fe和Cu和稀硫酸形成原电池；
(2)①铜与浓硝酸反应生成硝酸铜和二氧化氮和水；
②铁电极快速插入浓硝酸中，形成原电池；
③电流表示数基本不变后，每隔一段时间测定左池溶液中的铁含量，铁含量显著增多，证明氧化膜参与了反应。
24．（2022·遂宁模拟）CH4-CO2干重整技术是利用CH4处理CO2并获得CO和H2，相关重整反应为：CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH。回答下列问题：
（1）已知：
则ΔH= (用ΔH1和ΔH2表示)。
（2）采用“HSD-2型”催化剂时，该重整反应的速率方程为v正=k·p(CH4)[p(CH4)表示CH4气体分压、k为速率常数］，下列说法正确的是____(填标号)。
A．改变催化剂，ΔH不变 B．升高温度，v正增大
C．增大CO2的分压时，v正变大 D．在反应达到平衡时，v正=0
（3）该重整反应的浓度平衡常数的表达式，Kc= ，已知，Kc与温度(T)的关系如图，则ΔH 0(填“＞”、“＜”或“=”)，判断的理由是 。
（4）在T℃、压强为P时，将CH4和CO2按投料比加入恒容容器中，当反应达平衡时CH4的转化率为80%，CO2的转化率为90%。经分析，该容器中同时发生了副反应：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，则平衡时H2和H2O的物质的量之比为 ，若温度、压强和投料比一定，为了提高重整反应的速率和H2的选择性，应当 。
（5）工业上已实现利用H2处理废水中的氮氧化合物，如下图所示。
该电池正极的电极反应式为 。
【答案】（1）
（2）A；B
（3）；＞；因成正比，则随温度升高而增大，根据勒夏特列原理，升温平衡向吸热方向移动，故
（4）1：5；提高催化剂的选择性(或选择更理想的催化剂)
（5）
【知识点】反应热和焓变；电极反应和电池反应方程式；化学反应速率与化学平衡的综合应用；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)结合图示两个反应，由盖斯定律可知，ΔH=
；
(2)A．反应的焓变与催化剂无关，催化剂可以改变反应速率，不改变ΔH，A正确；
B．升高温度，活化分子比率增加，v正增大，B正确；
C．v正=k·p(CH4)，可知v正与二氧化碳分压无关，增大CO2的分压时，v正不变，C不正确；
D．在反应达到平衡时，v正= v正≠0，D不正确；
故答案为：AB；
(3)重整反应为：CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)，则该重整反应的浓度平衡常数的表达式，
；已知，Kc与温度(T)的关系如图，由图可知，升高温度，Kc变大，说明平衡正向移动，反应为吸热反应，则ΔH>0；
(4)设CH4在重整反应中消耗的物质的量为x，CO2在副反应中消耗的物质的量为y，由三段式可知：
达平衡时CH4的转化率为80%，CO2的转化率为90%，则： ； ；平衡时H2和H2O的物质的量之比为（2×0.8-0.1）：0.1=15：1；
若温度、压强和投料比一定，为了提高重整反应的速率和H2的选择性，应当提高催化剂的选择性(或选择更理想的催化剂)；
(5)电池正极发生还原反应，由图可知，硝酸根离子中氮元素化合价降低，得到电子，发生还原反应，故该电池的电解液为酸性环境，故正极的电极反应式为
。
【分析】（1）根据盖斯定律即可计算出焓变
（2）A.催化剂改变，但是焓变不变与催化剂无关
B.根据温度是升高，正反应速率增大
C.根据公式即可判断
D.平衡时，速率不为0
（3）根据公式即可写出公式，根据关系即可判断
（4）根据数据结合方程式即可计算出物质的量比，根据题意即可得出选择合适的催化剂
（5）根据正极物质即可写出电极式
25．（2022·贵阳模拟）铬是银白色有光泽的金属，易与其它金属形成合金，在国防、冶金、化学工业方面有重要用途。含铬废水有较大的毒性，处理达标后才能排放。工业上处理含铬废水(主要含铬微粒为Cr3+、和)并将其资源化的工艺有多种，其中一种工艺如图所示：
已知：Cr(OH)3受热易分解。
回答下列问题：
（1）中Cr元素的化合价为 。
（2）加入H2SO4酸化的目的是将转变为，不选用稀HCl酸化的原因可能 ，加入Na2S2O5固体，发生反应的离子方程式为 。
（3）焦亚硫酸钠(Na2S2O5)的投加量对Cr(VI)含量的影响如图所示。焦亚硫酸钠的最佳投加量为 (mg·L-1)
（4）“一系列操作”包含 和铝热反应。
（5）工业上也常用电解法处理酸性含铬废水。用铁板作电极，在耐酸电解槽中盛放酸性含的废水，原理如图所示。则与B相连的铁板为电解池的 极，阳极区溶液中所发生反应的离子方程式为 。为了使Cr3+和Fe3+转化为Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，向反应后的溶液中加入一定量的烧碱，若溶液中c(Fe3+)=1.0×10-12mol·L-1，则溶液中c(Cr3+)= mol·L-1。
｛已如Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Cr(OH)3]=5.6×10-31}
【答案】（1）+6
（2）能和氯离子反应生成氯气；2+10H++3S2O=4Cr3++6SO+5H2O
（3）140.0
（4）加热分解
（5）阴；+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；2.0×10-4
【知识点】电极反应和电池反应方程式；物质的分离与提纯；性质实验方案的设计；化学实验方案的评价；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】含铬废水加入硫酸酸化，加入Na2S2O5固体，将六价铬转化为三价铬，加入碳酸钠调节pH，得到氢氧化铬沉淀，煅烧得到Cr2O3，Cr2O3和铝发生铝热反应生成铬单质；
(1)中氧元素化合价为-2，离子带2个单位负电荷，则Cr元素的化合价为+6；
(2)具有强氧化性，不选用稀HCl酸化的原因可能能和氯离子反应生成氯气和铬离子，氯气有毒会污染环境；加入Na2S2O5固体，Na2S2O5具有还原性，Na2S2O5与反应生产铬离子和硫酸根离子，离子方程式为2+10H++3S2O=4Cr3++6SO+5H2O；
(3)由图可知，焦亚硫酸钠的最佳投加量为140.0mg·L-1，此时Cr(VI)去除率最大，上层清液中Cr(VI)含量最低；
(4)已知：Cr(OH)3受热易分解； “一系列操作”包含加热分解和铝热反应；Cr(OH)3受热生成Cr2O3，Cr2O3和铝发生铝热反应生成铬单质；
(5)由图可知，右侧生成氢气，说明氢离子得到电子发生还原反应，则与B相连的铁板为电解池的阴极，与A相连的铁板为阳极；阳极铁发生氧化反应失去电子生成亚铁离子，亚铁离子与反应生成铁离子和Cr3+离子，阳极反应为：+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；
若溶液中c(Fe3+)=1.0×10-12mol·L-1，则c(OH-)=，则c(Cr3+)=，代入数值可得，c(Cr3+)=2.0×10-4mol·L-1。
【分析】（1）根据常见的元素化合价进行计算
（2）氯离子具有还原性易被氧化，根据物质的性质即可写出离子方程式
（3）根据图形找出最佳量即可
（4）加热分解得到氧化物
（5）根据图示，做阴极，根据反应物和生成物即可写出电极式，根据数据即可计算出浓度
26．（2022·云南模拟）碳捕集、将CO2转化为C2H4、C2H5OH等高附加值化学品，是实现碳中和目标的重要方式。回答下列问题：
（1）早期，工业上用热钾碱(K2CO3)溶液吸收烟气中的CO2。该反应在加压下进行的目的是 。
（2）1972年，Fox利用C2H6(g)+CO2(g)→C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH，将CO2转化为C2H4。
①上述反应的能量变化如图所示，则ΔH= kJ·mol-1。
②某温度下，等物质的量的C2H6和CO2在刚性容器内发生上述反应，tmin时达到平衡。已知起始总压为akPa，平衡时总压为bkPa，0~tmin的平均反应速率为v(CO2)= kPa·min-1，该反应的平衡常数Kp= (用含a、b的代数式表示)，欲提高CO2的平衡转化率，可采取的措施有 (填标号)。
A．通入惰性气体 B．增加C2H6浓度 C．增加CO2浓度 D．降低温度
③2000年，我国学者研究CeO2催化上述反应的过程为：
(i)2CeO2+C2H6=Ce2O3+C2H4+H2O
(ii) (写出化学方程式)。
（3）2020年，我国学者利用电化学装置将CO2高效转化为C2H4和C2H5OH，其原理如图所示：
①阳极的电极反应式为 。
②标准状况下，若消耗2.24LCO2，转移电子个数为 。
【答案】（1）利于提升CO2在溶液中的溶解度
（2）；；；B；
（3）；0.6NA
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学反应速率与化学平衡的综合应用；化学平衡的计算；原电池工作原理及应用；有关反应热的计算
【解析】【解答】(1)工业上用热钾碱(K2CO3)溶液吸收烟气中的CO2，该反应在加压下进行的目的是有利于提升CO2在溶液中的溶解度。
故正确答案：利于提升CO2在溶液中的溶解度
(2)①
②则
，故初始时
C2H6(g)+ CO2(g)→ C2H4(g)+ H2O(g)+ CO(g)
起始（kPa） 0 0 0
变化（kPa） x x x x x
平衡（kPa） -x -x x x x
则
，所以
，故二氧化碳平均反应速率为
；该反应的平衡常数
；
分析各项措施：A．通入惰性气体恒容条件下不影响平衡移动；B．增加C2H6浓度有利于平衡正向移动提升CO2的平衡转化率；C．增加CO2浓度会使CO2的平衡转化率降低；D．由于该反应△H＞0所以该反应为吸热反应，所以降低温度平衡逆向移动，CO2的平衡转化率降低。欲提高CO2的平衡转化率，可采取的措施有B。
③总反应为：
，(i)的方程式为：
，则(ii)=总反应-(i)，则(ii)的化学方程式为：
。
故正确答案：①+177；②，
，B；③
(3)①阳极为OH-失电子发生氧化反应生成氧气和水，所以阳极的电极反应式为：
②标准状况下，若消耗2.24LCO2，则二氧化碳的物质的量为：
，CO2反应生成C2H4和C2H5OH，一个CO2转移6个电子，所以0.1mol CO2转移电子个数为0.6NA。
故正确答案：①；②0.6NA
【分析】（1）压强增大，气体的溶解度增大
（2）①根据盖斯定律即可计算出焓变
②根据方程式，结合数据计算出平衡时的数据，即可计算出速率和常数，提高二氧化碳转化率可以增加乙烯的浓度
③根据总反应结合第一步反应即可写出方程式
（3）①根据阳极反应物即可写出电极式
②根据二氧化碳的量即可计算出转移电子数
27．（2021高二上·德州期末）回答下列问题：
（1）我国某科研团队设计了一种电解装置，将CO2和NaCl高效转化为CO和NaClO，原理如图1所示：
通入CO2气体的一极为 (填“阴极”、“阳极”、“正极”或“负极”)，写出该极的电极反应式： 。
（2）全钒液流电池是利用不同价态的含钒离子在酸性条件下发生反应，其电池结构如图2所示。已知酸性溶液中钒以VO(黄色)、V2+(紫色)、VO2+(蓝色)、V3+(绿色)的形式存在。放电过程中，电池的正极反应式为 ，右侧储液罐中溶液颜色变化为 。
（3）如果用全钒液流电池作为图1电解装置的电源，则催化电极b应与该电池的 极(填“X’或“Y’)相连；若电解时电路中转移0.4mol电子，则理论上生成NaClO的质量为 g；电池左储液罐溶液中n(H+)的变化量为 。
【答案】（1）阴极；2H++CO2+2e-=CO+H2O
（2）2H++VO+e-=VO2++H2O；溶液由紫色变为绿色
（3）X；14.9；0.4mol
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)该装置为电解池，CO2→CO，碳元素化合价降低，发生还原反应，则通入CO2气体的一极为阴极，电极反应式：2H++CO2+2e-=CO+H2O；
(2)由电子流入的一极为正极，则X为正极，放电时正极上反应式：2H++VO +e-=VO2++H2O；放电过程中，右罐为负极，反应式：V2+-e-═V3+，则溶液颜色逐渐由紫色变为绿色；
(3)图2是原电池，Y极电子流出，则Y为负极，X为正极，图1是电解池，催化电极b是阳极，由电解池的阳极接原电池的正极，则催化电极b应与该电池的X极，催化电极b的电极反应式为：H2O+Cl--2e-=ClO-+2H+，电路中转移0.4mol电子，则理论上生成0.2mol NaClO，质量为m=nM=0.2mol×74.5g/mol=14.9g，充电时，左槽发生的反应为VO2++H2O-e-═VO +2H+，若转移电子0.4mol，生成氢离子为0.8mol，此时氢离子参与正极反应，通过交换膜定向移动使电流通过溶液，溶液中离子的定向移动可形成电流，通过0.4mol电子，则左槽溶液中n(H+)的变化量为0.8mol-0.4mol=0.4mol。
【分析】（1）通入 CO2气体的一极 ，CO2发生还原反应，电解池中发生还原反应的一极是阴极，CO2还原为CO，H+从阳极移向阴极，结合电荷守恒写出电极反应呢式；
（2）原电池1中电子从负极流向正极，结合图Y电极为负极，X电极为正极，X极上VO2+被还原为VO2+；右侧V2+(紫色)被氧化为V3+(绿色）；
（3）电解池阴极与电源的负极相连，阳极与正极相连，根据整个电路中转移的电子的物质的量相等计算。
28．（2021·景德镇模拟）GaN凭借其出色的功率性能、频率性能以及散热性能，在光电领域和高频微波器件应用等方面有广阔的前景。
（1）Johnson等人首次在1100℃下用镓与氨气制得氮化镓，该可逆反应每生成放出10.3kJ热量。该反应的热化学方程式是 (已知金属镓的熔点是29.8℃，沸点是2403℃；氮化镓的熔点为1700℃)
（2）在恒容密闭容器中，加入一定量的液态镓与氨气发生上述反应，测得反应平衡体系中的体积分数与压强(p)、温度(T)的关系如图所示(已知图中T1和T2的温度均小于1700℃)。
①下列说法正确的是 (填标号)。
a．相同条件下，的碱性比强
b．当时，一定达到了化学平衡状态
c．A点和C点化学平衡常数的关系是：
d．温度一定时，达平衡后再充入氨气，的体积分数减小
②气相平衡中用组分的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp)，已知在T1℃时体系的压强初始压强为a Pa，则B点的Kp= Pa(用含a表示且保留2位有效数字)。
（3）电解精炼法提纯镓是工业上常用的方法。具体原理如图所示：已知：镓化学性质与铝相似。
①M为电源的 极，电解过程中阳极产生的离子迁移到达阴极并在阴极析出高纯镓。请写出电解过程的阴极的电极反应 。
②电解过程中需控制合适的电压，电压太高会导致阴极电解效率下降，其可能的原因是 。若外电路通过0.25mol e-时，阴极得到3.5g的镓。则该电解装置的电解效率 (生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数)
【答案】（1）
（2）acd；1.7a
（3）负极；GaO+2H2O+3e-=Ga+4OH-；氢离子在阴极得到电子转化成氢气导致电解效率降低；60%
【知识点】热化学方程式；电极反应和电池反应方程式；化学反应速率与化学平衡的综合应用；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）镓与氨气在1100℃下反应生成氮化镓和氢气，反应的方程式为2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g)，生成1 mol H2放出10.3 kJ热量，故生成3 mol H2放出30.9 kJ热量，该反应的热化学方程式为
；
（2）①a．镓与铝位于同一主族，同一主族从上到下，随着核电荷数的增加，金属性逐渐增强，金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，故相同条件下，Ga(OH)3的碱性比Al(OH)3强，a项正确；
b．当反应物浓度或生成物浓度随着时间的改变而不变，反应达到平衡，当c(NH3)=c(H2)时，反应不一定达到了化学平衡状态，b项不正确；
c．
，该反应为放热反应，温度越高，平衡时氨气的体积分数越大，并且温度越高，化学平衡常数越小，结合图像可知，T1 T2，则KA< KC，c项正确；
d．温度一定时，达平衡后再充入氨气，压强增大，平衡逆向移动，
的体积分数减小，d项正确；
故答案为：acd；
②2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g)，令反应开始前向容器中充入x mol氨气，达到平衡时氨气的转化率为b，故平衡时氨气的物质的量为x(1-b) mol，氢气的物质的量为1.5bx mol，B点时，氨气的体积分数为0.4，即
=0.4，b=0.5，平衡时氨气的物质的量为0.5x mol，氢气的物质的量为0.75x mol，恒温恒容的容器中，容器中总压强之比等于物质的量之比，平衡后的压强为p，x∶(0.5x+0.75x)=a∶p，p=1.25a Pa，平衡时氨气的分压为0.4×1.25a Pa=0.5a Pa，氢气的分压为0.6×1.25a Pa=0.75a Pa，则Kp=
=1.7a Pa；
（3）①电解精炼法提纯镓，粗镓作阳极，高纯镓作阴极，则M为负极，N为正极；电解过程中阳极产生的离子迁移到达阴极并在阴极析出高纯镓，阴极的电极反应式为GaO
+2H2O+3e-=Ga+4OH-；
②电压太高，氢离子在阴极得到电子转化成氢气，导致电解效率降低；阴极得到3.5g的镓，n(Ga)=
=0.05mol，阴极的电极反应式为GaO
+2H2O+3e-=Ga+4OH-，由阴极电极反应式可知，阴极得到3.5g的镓，得到的电子的物质的量为3×0.05mol=0.15mol，所以该电解装置的电解效率η=
=60%。
【分析】（1）根据反应物写出方程式再计算出能量即可写出热化学方程式
（2）①a.根据同主族元素进行判断
b.根据方程式即可判断
c.根据数据计算出常数
d.加入反应平衡向右移动，题解分数减小
②根据数据，利用方程式计算
（3）①根据题意即可判断出正极以及电极式
②结合图示，以及氢离子性质即可判断，结合质量即可计算出效率
29．（2021·鹰潭模拟）碘及碘的化合物在人类活动中占有重要的地位。已知反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)ΔH=-14.9kJ·mol－1。
（1）根据下图判断1molH2(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为 kJ。
（2）氢气和碘蒸气能直接反应生成碘化氢，T℃时，向1L的恒容密闭容器中充入0.2mol H2(g)和0.2mol
I2(g)，5min时反应达到平衡，H2(g)、I2(g)和HI(g)的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线如图所示：
0～5min内，用H2(g)表示的该反应速率v(H2)= 。6min时，改变的外界条件为 。
（3）反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的反应机理如下：
第一步：I2 2I(快速平衡)；
第二步：I+H2 H2I(快速平衡)；
第三步：H2I+I→2HI(慢反应)。
则该反应的反应速率由 步决定。
（4）将等物质的量的I2和H2置于预先抽真空的特制1L恒容密闭容器中，加热到1500K，起始总压强为416kPa;体系达到平衡时，总压强为456kPa。若体系中只考虑如下反应关系：
①I2(g) 2I(g)Kpl=200ΔH1
②I2(g)+H2(g) 2HI(g)Kp2ΔH2
KP为以分压表示的平衡常数。1500K时，平衡体系中I(g)的分压为 kPa，Kp2= （写表达式）。
（5）某实验兴趣小组将氧化还原反应2Cu2＋+5I－ 2CuI↓++ 设计成如图所示的原电池装置：
带孔的封蜡鸡蛋壳为半透膜，鸡蛋壳内的电极为 （填“正极”或“负极”）；该电极反应式为 。
【答案】（1）439.9
（2）0.032mol·L－1·min－1；降低温度
（3）第三
（4）80；
（5）负极；3I－－2e－=
【知识点】反应热和焓变；电极反应和电池反应方程式；化学反应速率；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)由盖斯定律可知，断裂1molH－H键的焓变=ΔH3－ΔH1=+439.9kJ·mol－1，所以断裂1molH－H键需要吸收的能量为439.9kJ；
(2)0～5min内，v(H2)= =0.032 mol·L－1·min－1；6min时改变外界条件，平衡向正反应方向移动，根据图像曲线斜率可知，化学反应速率降低，且Δc(HI)=2Δc(H2)，该反应正向为放热反应，因此改变的条件为降低温度；
(3)多步反应的反应速率由慢反应决定，故该反应的反应速率由第三步决定；
(4)可设起始时n(I2)=n(H2)=208mol，则平衡时混合气体总物质的量为456mol，1mol气体的分压为1kPa，由于反应②是等体积变化的反应，反应①正向是气体体积增大的反应，由反应的差量I2(g) 2I(g)Δn=2 1=1可知，生成I(g)的物质的量为气体物质的量变化量的2倍，所以I(g)的物质的量为：(456 416)mol×2=80mol，即平衡时I(g)的物质的量为80mol，分压分压为80kpa，即p(I)=80kPa；KP是指可逆化学反应达到平衡状态时生成物与反应物的分压（方程式系数幂次方）乘积比或反应产物与反应底物的分压（方程式系数幂次方）乘积比，因此Kp2= ；
(5)鸡蛋壳内为碘化钾溶液，烧杯中盛装硫酸铜溶液，根据总反应可知，鸡蛋壳内的是I-发生氧化反应生成 ，电极为负极，其电极反应式为3I－－2e－= 。
【分析】（1）根据盖斯定律即可求出 1molH2(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量
（2）根据氢气的变化量即可计算出速率，根据HI浓度增大，而H2和I2的浓度降低，说明反应向正反应方向移动因此可以是降温
（3）分步反应的速率是由最慢的一步决定
（4）① 恒温恒容条件下，气体的物质的量之比等于压强之比，即可计算，再根据公式即可计算出平衡常数
（5）根据 2Cu2＋+5I－ 2CuI↓++ 即可判断发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极即可判断
30．（2021·鹰潭模拟）高锰酸钾是中学化学常用的试剂。主要用于防腐、化工、制药等。实验室模拟工业上用软锰矿制备高锰酸钾的流程如下：
（1）实验室熔融二氧化锰、氧氧化钾、氯酸钾时应选择哪一种仪器
a.普通玻璃坩埚 b.石英坩埚 c.陶瓷坩埚 d.铁坩埚
（2）第一步熔融时生成K2MnO4的化学方程式：
（3）操作Ⅰ中根据KMnO4和K2CO3两物质在 (填性质)上的差异，采用浓缩结晶、趁热过滤得到KMnO4。趁热过滤的原因是
（4）KMnO4常用在实验室制取氧气，其产物常做电池材料，其中碱性电池锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。电池工作时，锌做 极，电池正极的电极反应式为 外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小 g
（5）KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的 (填标号)
a.双氧水 b.84消液(NaClO溶液) c.75％酒精
【答案】（1）d
（2）3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O
（3）溶解性；避免温度下降，造成主产品的纯度降低
（4）负；2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH-；6.5g
（5）ab
【知识点】电极反应和电池反应方程式；物质的分离与提纯；制备实验方案的设计；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)实验室熔融二氧化锰、氧氧化钾、氯酸钾时应选择铁坩埚，因为普通玻璃坩埚、石英坩埚、陶瓷坩埚中的二氧化硅均与KOH反应，故答案为：d；
(2)第一步熔融时二氧化锰、氧氧化钾、氯酸钾发生反应生成K2MnO4的化学方程式为：3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O；
(3)采用浓缩结晶、趁热过滤得到KMnO4，说明高锰酸钾的溶解性随温度变化较大，操作Ⅰ中根据KMnO4和K2CO3两物质在溶解性上的差异，采用浓缩结晶、趁热过滤得到KMnO4，趁热过滤的原因是避免温度下降，造成主产品纯度降低，故答案为：溶解性；避免温度下降，造成主产品纯度降低；
(4)电池工作时Zn失电子，故Zn为负极；电池正极的电极反应式为2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH-；Zn+2OH--2e-= Zn(OH)2，外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小 ；
(5) KMnO4稀溶液因为其强氧化性是一种常用的消毒剂，双氧水、84消液(NaClO溶液)具有强氧化性能消毒，酒精消毒是因为其能使组成细菌的蛋白质变性，故答案为：ab。
【分析】根据题中流程图可知，二氧化锰、氢氧化钾、氯酸钾熔融发生反应：3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O；加水溶解，分离出KCl，得到K2MnO4溶液；向K2MnO4溶液中通入二氧化碳得到KMnO4、MnO2、 K2CO3，过滤除去滤渣MnO2，滤液为KMnO4、K2CO3溶液，浓缩结晶，趁热过滤得到KMnO4晶体，滤液中含有K2CO3。
31．（2021·新余模拟） 和 都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为 ，还含有少量MgO、 等杂质)来制备。工艺流程如下；
回答下列问题：
（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件为 。
（2）“酸浸”后，钛主要以 形式存在，写出相应反应的离子方程式 。
（3） 沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：
温度/℃ 30 35 40 45 50
转化率/% 92 95 97 93 88
分析40℃时 转化率最高的原因 。
（4）若“滤液②”中 ，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使 恰好沉淀完全即溶液中 ，此时是否有 沉淀生成 (列式计算说明理由)[已知 、 的 分别为 、 ]．
（5）写出“高温煅烧②”中由 制备 的化学方程式 。
（6）一种钛酸锂二次电池原理如图，放电时 由N极层状材料中脱出经由电解质嵌入M极层状材料中，充电时N极电极反应方程式为 ，放电时M极每增重7g，负载中转移电子数为 。
【答案】（1）100℃、3h(2.8~3h)
（2）
（3）低于40℃， 转化反应速率慢，超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致 转化率下降
（4） 恰好沉淀完全时， ， ，因此不会生成 沉淀
（5）
（6）；
【知识点】难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质；物质的分离与提纯；制备实验方案的设计；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)由图可知，100℃、3h(2.8~3h)铁的浸出率为80%时；
(2)“酸浸”时 与盐酸反应生成FeCl2、 ，钛主要以 形式存在，反应的离子方程式是 ；
(3)低于40℃， 转化反应速率慢，超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致 转化率下降，所以40℃时 转化率最高；
(4) 恰好沉淀完全时， ， ，因此不会生成 沉淀；
(5) FePO4、Li2CO3、H2C2O4灼烧生成 、二氧化碳、水，由 制备 的化学方程式 ；
(6)放电时 由N极层状材料中脱出经由电解质嵌入M极层状材料中，放电时M是正极、N是负极，充电时N极是阴极，电极反应方程式为 ，放电时M极发生反应FePO4+e-+Li+= LiFePO4，所以每增重7g，负载中转移电子数为NA。
【分析】 、MgO、 加入硫酸， 与盐酸反应生成FeCl2、 、MgCl2， 和硫酸不反应，滤渣是 ，滤液①中含有FeCl2、 、MgCl2，滤液①水解过滤生成沉淀 ，滤液②中含有FeCl2、MgCl2，滤液②加入过氧化氢把Fe2+氧化为Fe3+，加入磷酸生成FePO4沉淀，FePO4、Li2CO3、H2C2O4灼烧生成 。
32．（2021·萍乡模拟）二氯化钒(VCl2)有强吸湿性和强还原性，熔点为425℃、沸点900℃，是制备多种医药、催化剂、含钒化合物的中间体。有以下两种方案制备VCl2：
方案一：V2O5 VCl2溶液
方案二：在800℃的N2流中VCl3分解
（1）请写出方案一的化学方程式： 。
（2）某学习小组在实验室用方案二制备VCl2并检验其气体产物Cl2。
请回答下列问题：
①按气流方向，上述装置合理的连接顺序为A→ (用大写字母填空)。
②焦性没食子酸溶液的作用是 。
③实验过程中需持续通入空气，其作用为 。
④实验后，选用D中所得溶液和其他合理试剂，设计实验方案证明C处有Cl2生成 。
（3）测定产品纯度：实验后产品中只混有少量VCl3杂质。称量1.3775g样品，充分溶于水中，调pH后滴加Na2CrO4作指示剂，用0.500mol·L-1AgNO3标准溶液滴定Cl-，达到滴定终点时消耗标准液体积为46.00mL(Ag2CrO4为砖红色沉淀，杂质不参加反应)。
①滴定终点的现象为 。
②产品中VCl2的物质的量分数为 。(保留3位有效数字)
（4）钒元素的常见离子有V2+、V3+、VO2+、VO ，小组同学进一步用如图所示装置验证还原性V2+强于VO2+。接通电路后，能观察到的实验现象是 。
【答案】（1）V2O5+3Zn+10HCl=2VCl2+3ZnCl2+5H2O
（2）ECBD；除去空气中的氧气，防止氧化VCl2；及时带走产生的Cl2，防止氧化VCl2；取D中溶液少量，调节溶液的pH后，滴加几滴石蕊溶液，石蕊溶液最终褪色。(或取少许D中溶液，向其中滴加硝酸至溶液显酸性，再加入几滴硝酸银溶液，有白色沉淀生成)
（3）滴入最后一滴AgNO3溶液，有砖红色沉淀生成，且半分钟内沉淀颜色不发生变化；90.9%(或0.909)
（4）左边溶液由紫色变为绿色，右边溶液由黄色变为蓝色，电流计指针偏转
【知识点】化学实验操作的先后顺序；常见气体的检验；探究物质的组成或测量物质的含量；制备实验方案的设计；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)方案一中V2O5与锌和盐酸反应生成了VCl2，V的化合价降低，锌的化合价升高，应该还生成了ZnCl2，反应的化学方程式为V2O5+3Zn+10HCl=2VCl2+3ZnCl2+5H2O，故答案为：V2O5+3Zn+10HCl=2VCl2+3ZnCl2+5H2O；
(2)①装置A用于制备氮气，用E装置的碱石灰干燥氮气，C装置中进行VCl3分解制备VCl2，B装置用于隔离、防止D装置中的水蒸气进入C装置而干扰实验，但E、B装置不能互换，因为Cl2能与碱石灰反应，VCl3分解生成的氯气有毒，常用NaOH溶液吸收处理，所以按气流方向，装置合理的连接顺序为AECBD，故答案为：ECBD；
②空气中含有氧气，二氯化钒(VCl2)有强还原性，焦性没食子酸可以除去空气中的氧气，故答案为：除去空气中的氧气，防止氧化VCl2；
③由题意可知，二氯化钒(VCl2)有强还原性，VCl3分解生成的Cl2具有强氧化性，二者可反应，所以实验过程中需持续通入N2，将生成的Cl2及时吹出，防止VCl2被氧化，故答案为：及时将生成的Cl2吹出，防止VCl2被氧化；
④氯气能与NaOH溶液反应生成NaClO，只要证明D的溶液中含有NaClO，即可证明C处有Cl2生成，实验方案设计为：取D中溶液少量，调节pH后滴加几滴石蕊溶液，石蕊溶液褪色，故答案为：取D中溶液少量，调节pH后滴加几滴石蕊溶液，石蕊溶液褪色；
(3)①滴定终点时，氯离子完全反应，滴入最后一滴AgNO3标准液生成Ag2CrO4砖红色沉淀，且半分钟内沉淀颜色不发生变化，故答案为：滴入最后一滴AgNO3标准液，有砖红色沉淀生成，且半分钟内沉淀颜色不发生变化；
②设所取样品中VCl3与VCl2的物质的量分别为x、y，根据Cl、Ag原子守恒有VCl3～3AgCl～3AgNO3、VCl2～2AgCl～2AgNO3，则157.5x+122y=1.3775，3x+2y=0.5000×0.046=0.023，解得x=0.001mol、y=0.01mol，即产品中VCl3与VCl2的物质的量之比为x:y=1:10，则产品中VCl2的物质的量分数为 ×100%=90.9%，故答案为：90.9%；
(4)该装置为原电池，还原性V2+强于VO2+，接通电路后，左侧V2+转化为V3+，发生氧化反应，左侧电极为负极，右侧VO 转化为VO2+，发生还原反应，右侧电极为正极，因此观察到的实验现象是左边溶液由紫色变为绿色，右边溶液由黄色变为蓝色，电流计指针偏转，故答案为：左边溶液由紫色变为绿色，右边溶液由黄色变为蓝色，电流计指针偏转。
【分析】用方案二制备VCl2并检验其气体产物Cl2，装置A用于产生氮气，B装置用于隔离、防止D装置中的水蒸气进入C装置而干扰实验，生成的氯气有毒，常用NaOH溶液吸收处理，据此分析解答；测定产品纯度：样品溶于水，充分水解生成Cl-，加入Na2CrO4作指示剂，开始有白色AgCl沉淀生成，当加入的AgNO3标准溶液过量时，生成砖红色Ag2CrO4沉淀，表明反应达到滴定终点；根据Cl、Ag原子守恒分析计算；该装置为原电池，还原性V2+强于VO2+，接通电路后，VO 转化为VO2+，发生还原反应，V2+转化为V3+，发生氧化反应，据此分析解答。
33．（2021·九江模拟）倡导生态文明建设，环境问题一直是我们关注的焦点。运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
（1）为了高效利用能源并且减少 的排放，可用下列方法把 转化成乙醇燃料：
①
②
③
则表示 燃烧热的热化学方程式为 。
（2）NO的氧化反应 分两步进行；
I. II.
其反应过程能量变化如图所示
①决定NO氧化反应速率的步骤是 (填“I”或“II”)，其理由是 。
②一定温度下，在刚性密闭容器中，起始充入一定量的 气体( 转化为 忽略不计)，此时压强为36kPa，在5min达到平衡，此时容器的压强为46kPa，则0~5min用 的分压表示反应速率为 。该温度下，此反应的平衡常数 ( 是平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数)。
③恒温恒容条件下，能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A．压强不再变化
B．混合气体的密度不再变化
C．生成NO的速率与消耗 的速率相等
D．混合气体的平均相对分子质量不再变化
（3）利用 燃料电池电解，可将雾霾中的NO、 分别转化为 和 如下图装置所示。则物质甲为 (填名称)，阴极的电极反应式 ；当电路中转移2.5mol电子时，A的浓度为 (电解过程中忽略溶液体积变化)。
【答案】（1）
（2）I；反应I的活化能大；；0.064或8/125；AD
（3）乙醇；；2
【知识点】热化学方程式；电极反应和电池反应方程式；化学平衡常数；化学平衡状态的判断；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)①
②
③
根据盖斯定律，3×③+3×②-①得： ；
(2)①由能量变化图可知第I步活化能较大，反应速率较慢，因此决定NO氧化反应速率的步骤是I；理由为反应I的活化能大；
②因为是刚性容器，可带压强列三段式： ，根据题意有36+x=46，解得x=10，因此0~5min用 的分压表示反应速率为10kPa÷5min= ；该温度下，此反应的平衡常数 =0.064 或8/125 ；
③ ，2NO恒温恒容条件：
A．该反应为气体分子数变化的反应，压强不再变化，说明反应已达平衡；
B．ρ=m/V，自始至终m和V均不变，ρ不变不能说明反应已达平衡；
C．生成NO的速率与消耗 的速率相等，都是逆反应速率，不能说明反应已达平衡；
D．混合气体的平均相对分子质量=m/n，气体总质量m自始至终不变，气体总n是变量，当混合气体的平均相对分子质量，说明反应已达平衡；
选AD；
(3)利用 燃料电池电解，可将雾霾中的NO、 分别转化为 和 ：结合图可知，左边装置为乙醇燃料电池，右边装置为电解池，NO转化为 ，N化合价降低，则通入NO的一极得电子，为阴极，通入二氧化硫的一极为阳极，则燃料电池a电极为负极，燃料电池中负极通入的是燃料，因此物质甲为乙醇；电解池阴极得电子，NO转化为 ，结合电解质为硫酸铵可知电极反应式为 ；电解池阳极失电子， 转化为 ，电极反应式为2H2O+SO2-2e-= +4H+，在电解池总反应为2NO+8H2O+5SO2 (NH4)2SO4+4H2SO4~10e-，因此A为H2SO4，转移2.5mol电子时，生成1mol硫酸，物质的量浓度为1mol÷500mL=2mol/L。
【分析】（1）写出化学方程式利用盖斯定律计算出燃烧热即可
（2）① 活化能高的速率慢，因此I的活化能高，因此由I决定 ② 根据起始的压强以及平衡的压强利用三行式进行计算平衡时各物质的压强即可计算出氧气的速率，根据平衡时各物质的压强即可计算出平衡常数 ③ 此反应是放热反应且系数在减小，温度不变和体积不变，因此某气态物质的正逆速率不变，以及浓度不变、压强不变，以及相对分子质量不变可以判断平衡
（3）根据与甲连接是通入的一氧化氮转为铵根离子，化学价降低被还原性，得到电子，甲是电池的负极应该通入的是乙醇，阴极是一氧化氮得到电子结合氢离子变为铵根离子，因此即可写出电极式，根据正负极电极式即可写出总的电解池反应根据转移的电子数即可计算出A的浓度
34．（2021·莆田模拟）随着低碳钢等洁净钢技术的发展，Al2O3-C耐火材料和钢水之间的相互作用已成为当前的一个研究重点。请回答下列问题：
（1）区分Al2O3-C耐火材料和钢的简易方法是 。
（2）在埋炭实验条件下，不同碳素材料的Al2O3-C耐火材料与铁液之间的可能反应如下：
①2Al2O3(s) 4Al(s)+3O2(g) △H1= +3351.4 kJ·mol - 1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2= -393.5 kJ·mol - 1
③C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H3=+172.5 kJ·mol - 1
④3C(s)+Al2O3(s) 2Al(s)+3CO(g) △H4
则△H4= kJ·mol- 1。
（3）直接碳热还原氧化铝法除需要高温外，系统中生成的碳化铝、碳氧化铝等会与生成的铝混合在一起，难以分离。实际生产中，至今仍未用直接碳热还原氧化铝法来炼铝。氧化铝碳热还原氯化法炼铝是生产铝的一种可行性新方法，其反应过程如下：
⑤Al2O3(s)
+3C(s)+ AlCl3(g) 3AlCl(g)+ 3CO(g) △H5
⑥3AlCl(g) 2Al(l)+AlCl3(g) △H6
反应⑤、反应⑥中吉布斯自由能(△G)与温度(T)的变化关系如图1所示，由此判断反应⑤对应图中的曲线 (填“I”或“II”)，试分析氧化铝碳热还原氯化法炼铝的可行性： 。
（4）在埋炭情况下，碳过剩时，碳的氧化反应主要考虑：C(s)+CO2(g) 2CO(g)。在实验室研究该反应，一定温度下，向某体积可变的恒压密闭容器(总压强为p总)中加入足量的碳和2 mol CO2(g)，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图2所示。
①650℃反应达到平衡时，容器体积为10 L，则平衡时c(CO)= 。
②T℃时，若向平衡体系中再充入一定量n(CO)：n(CO2)=2：3的混合气体，则平衡 (填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动。
③800℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp= [用含p总的代数式表示，气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数]。
（5）CO可作某熔融盐电池的燃料，电解质为Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物，空气与CO2的混合气为助燃气，电池在650℃下工作时，负极的电极反应式为 。
【答案】（1）用磁铁，能被磁铁吸引的是钢，不能的是Al2O3-C耐火材料
（2）+1344.2
（3）I；反应⑤生成的AlCl为气体，容易从体系中分离，在另一个温度较低的地方分解得到金属铝和三氯化铝，从而将金属铝生产出来
（4）0.1 mol/L；向正反应方向；10.58p总
（5）CO+ -2e -=2CO2
【知识点】盖斯定律及其应用；焓变和熵变；化学平衡常数；物质的检验和鉴别；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)钢主要成分是铁，能够被磁铁吸引，而Al2O3、C不能被磁铁吸引，故区分Al2O3-C耐火材料和钢的简易方法是用磁铁。能被磁铁吸引的是钢，不能被磁铁吸引的是Al2O3-C耐火材料；
(2)已知：①2Al2O3(s) 4Al(s)+3O2(g) △H1= +3351.4 kJ·mol - 1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2= -393.5 kJ·mol - 1
③C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H3=+172.5 kJ·mol - 1
根据盖斯定律，将[(②+③)×3+①]× ，整理可得3C(s)+Al2O3(s) 2Al(s)+3CO(g) △H4=+1344.2 kJ/mol；
(3)反应⑤的正反应是气体体积增大的反应，△S＞0，体系的自由能△G=△H-T△S＜0反应能够自发进行。反应在高温下能够自发进行，说明在高温下△G＜0，故表示反应⑤的曲线是I；
(4)①在密闭容器中发生反应：C+CO2(g) 2CO(g)，在反应开始时n(CO2)=2 mol，n(CO)=0 mol，假设反应过程中CO2改变的物质的量为x mol，则产生CO为2x mol，平衡时n(CO2)=(2-x) mol，n(CO)=2x mol，根据图像可知 ，解得x=0.5，此时容器容积为10 L，故平衡时CO的浓度c(CO)= =0.1 mol/L；
②上述反应达到平衡时CO、CO2的体积分数相同，当再充入一定量n(CO)：n(CO2)=2：3的混合气体，由于CO2增加的更多，则化学平衡向正反应方向移动；
③根据图像可知在800℃反应达到平衡时CO体积分数是92%，CO2为8%，由于气体的体积比等于气体的物质的量的比等于压强之比，故化学平衡常数Kp= ；
(5)通入CO的电极为负极，CO失去电子，被氧化变为CO2，则负极的电极反应式为：CO+ -2e -=2CO2。
【分析】（1）利用磁性进行区分
（2）根据盖斯定律即可计算出焓变
（3）根据△G=△H-T△S，高温时自发进行即可判断，根据⑤⑥即可判断利用 氧化铝碳热还原氯化法炼铝的可行
（4）① 根据图二即可找出平衡时的二氧化碳和一氧化碳的体积分数即可计算出物质的量浓度②二氧化碳增多，平衡正向移动③根据图示找出平衡时的体积分数即可计算出Kp
（5）负极是一氧化碳失去电子结合碳酸根变为二氧化碳的反应
35．（2021·南平模拟）习近平总书记在科学家座谈会上指出“好奇心是人的天性，对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起”。某化学兴趣小组为培养同学们对科学探究的兴趣，设计图1所示实验来探究 与Cu2+的反应：
已知：氯化亚铜(CuCl)为白色立方结晶或白色粉末，难溶于水
回答下列问题：
（1）若用CuSO4·5H2O配制100 mL 1 mol/LCuSO4溶液，需用托盘天平称取CuSO4·5H2O的质量为 。甲同学在定容时采用上图2方式观察，则所配制的CuSO4溶液浓度 (填“偏高”或“偏低”)。
（2）将操作2后生成的无色气体通入氯化铁溶液， (填实验现象)，说明该气体为SO2，反应的离子方程式为 。
（3）操作2后生成的白色沉淀为 (填化学式)，生成该沉淀和无色气体的反应离子方程式为 。
（4）根据氧化还原反应的规律，乙同学推测操作2中涉及 与Cu2+的可逆反应正向进行的原因：外加Cl-导致Cu+的还原性弱于 ，用图3装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证。
①K闭合时，一段时间后指针几乎归零。
②向U型管右管添加 ，a电极为 极，产生的现象证实了其推测，其中不同于图1操作2后的现象是 。
（5）基于(4)实验，乙同学得出进一步猜想：物质的氧化性和还原性与 有关。该同学用图3装置再次进行实验，以丰富验证该猜想的证据。与(4)实验对比，不同的操作是向U型管左管添加 。
【答案】（1）25.0 g；偏低
（2）溶液由黄色变浅绿色(或黄色变浅)；
（3）CuCl；
（4）KCl固体；负极；指针偏转
（5）浓度；BaCl2固体(或其他合理答案)
【知识点】氧化还原反应；配制一定物质的量浓度的溶液；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)在100 mL 1 mol/LCuSO4溶液中含有溶质CuSO4的物质的量n(CuSO4)=1 mol/L×0.1 L=0.1 mol，根据Cu元素守恒，可知需CuSO4·5H2O的质量m(CuSO4·5H2O)=0.1 mol×250 g/mol=25.0 g；
若在配制溶液定容时仰视刻度线，则容量瓶中凹液面最低处高于刻度线，溶液体积偏大，由于溶质的物质的量不变，根据物质的量浓度定义式可知配制的溶液的浓度偏低；
(2)向KHSO3溶液中加入CuSO4溶液，溶液显蓝色，无其它明显变化，然后加入KCl固体，反应产生白色沉淀和无色气体，Cu2+得到电子被还原为Cu+，Cu+与溶液中的Cl-结合白色沉淀是CuCl，则 失去电子被氧化为 ，同时产生H+，H+与溶液中的 反应产生SO2气体。SO2具有还原性，与FeCl3溶液发生氧化还原反应，产生H2SO4、HCl、FeCl2，使溶液由红色变为浅绿色，该反应的离子方程式为： ；
(3)根据(2)分析可知生成的白色沉淀是CuCl，则生成该沉淀和无色气体的离子方程式为： ；
(4)若是由于外加Cl-导致Cu+的还原性弱于 ，可根据如图装置验证：当一段时间后指针归零后，向U型管右管添加加入KCl固体，此时溶液中Cl-浓度增大，若a为负极，电流表指针发生偏转，同时看到左侧电极有气体产生，右侧电极附近有白色沉淀产生，就可证实其推测；
(5)基于(4)实验，乙同学得出进一步猜想：物质的氧化性和还原性与物质的浓度有关。
若 反应产生 ，则反应后向左侧溶液中加入含有Ba2+的物质，应该产生BaSO4白色沉淀，而 与Ba2+不能发生反应。故该同学用图3装置再次进行实验，以丰富验证该猜想的证据。与(4)实验对比，不同的操作是可以向U型管左管添加BaCl2固体。
【分析】（1）根据m=计算即可，定容时仰视读数，导致体积偏大，浓度偏低
（2）二氧化硫具有还原性，而铁离子具有氧化性，发生氧化还原反应变色，因此黄色变为浅绿色，根据氧化还原反应即可写出离子方程式
（3）根据题意加入氯化钾后产生沉淀，而氯化亚铜是白色固体难溶于水，根据反应物和生成物即可写出方程式
（4）根据题意 外加Cl-导致Cu+的还原性弱于 ，因此引入氯离子即可进行实验，因此亚硫酸氢根做负极，a为负极，形成原电池，导致指针偏转
（5）浓硝酸和稀硝酸的氧化性不同，且浓度大氧化性强，因此可以考虑物质的氧化性与浓度有关，增加氯离子的浓度即可
2023年高考真题变式分类汇编：原电池工作原理及应用2
一、选择题
1．（2023·全国乙卷）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx
下列叙述错误的是
A．充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B．放电时外电路电子流动的方向是a→b
C．放电时正极反应为：2Na++S8+2e-→Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
2．（2023·新课标卷）根据实验操作及现象，下列结论中正确的是
选项 实验操作及现象 结论
常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中，前者产生无色气体，后者无明显现象 稀硝酸的氧化性比浓硝酸强
取一定量样品，溶解后加入溶液，产生白色沉淀。加入浓，仍有沉淀 此样品中含有
将银和溶液与铜和溶液组成原电池。连通后银表面有银白色金属沉积，铜电极附近溶液逐渐变蓝 的金属性比强
向溴水中加入苯，振荡后静置，水层颜色变浅 溴与苯发生了加成反应
A．A
B．B
C．C
D．D
3．（2023·全国甲卷）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是
A．析氢反应发生在电极上
B．从电极迁移到电极
C．阴极发生的反应有：
D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况)
4．（2020·新课标II）电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是（ ）
A．Ag为阳极 B．Ag+由银电极向变色层迁移
C．W元素的化合价升高 D．总反应为：WO3+xAg=AgxWO3
5．（2020·新课标Ⅰ）科学家近年发明了一种新型Zn CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是（ ）
A．放电时，负极反应为
B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C．充电时，电池总反应为
D．充电时，正极溶液中OH 浓度升高
6．（2023·河北模拟）一种脱除和利用水煤气中CO2方法的如图，下列说法中错误的是
A．b为电源的正极
B．利用电化学原理，将CO2电催化为C2H4的反应式为2CO2-12e-+12H+=C2H4+4H2O
C．再生塔中产生CO2的离子方程式为2H2O+CO2↑+
D．某温度下，吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后，c()：c()=1：2，则该溶液的pH=10(该温度下H2CO3的Ka1=4.6×10-7；Ka2=5.0×10-11)
7．（2023·齐齐哈尔模拟）以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法错误的是
A．燃料电池工作时，正极反应为O2+4H++4e-=2H2O
B．a极是铜，b极是铁时，溶液中CuSO4浓度减小
C．a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为7：1
D．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化不相同
8．（2023·河南模拟）Li-CO2电池在可逆的CO2循环和储能领域都具有巨大的潜力。研究发现，用不同材料作Li极催化剂时，CO2的放电产物不同，催化剂的使用情况和放电时的装置如下列图表所示，下列说法正确的是
Li极催化剂 碳化钼(Mo2C) Au和多孔碳
CO2的放电产物 草酸锂(Li2C2O4) Li2CO3和C
A．充电时，在a极上Li+被还原为Li
B．放电时，Li+向b极移动
C．放电时，用碳化钼作Li极催化剂的总反应为2Li+2CO2=Li2C2O4
D．生成等物质的量的Li2C2O4和Li2CO3时，消耗CO2的量相同
9．（2023·巴中模拟）锂离子电池应用广泛，某课题组使用纳米Si-C复合颗粒直接与锂接触，形成LixSi，将锂盐溶于三乙二醇二甲醚(TEGDME)作为电解液，与O2/C电极匹配组成如图所示原电池。该电池的总反应为xO2+2LixSixLi2O2+2Si，下列说法错误的是
A．该电池放电时，a为负极
B．放电时，当负极质量减少14g时，电解液中转移1molLi+
C．充电和放电过程，电解液中Li+浓度都不会改变
D．电池充电时，阳极的电极反应为Li2O2-2e-=O2↑+2Li+
10．（2023·凉山模拟）科学家设计了一种将苯酚(C6H5OH)氧化为CO2和H2O的原电池-电解池组合装置如图所示，已知羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。下列说法错误的是
A．高温下不利于该电池的使用
B．电池工作一段时间后， NaCl溶液浓度将降低
C．d电极的电极反应为：H2O-e-=·OH+H+
D．相同时间内，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为3：7
11．（2023·山西模拟）2021年，中科院固体物理研究所在以有机物HMF()作为燃料的燃料电池研究中取得新进展，合成了负载在炭黑上的铂与硫化镍纳米颗粒双功能催化剂(PtNiSx/CB)，实现了在输出能量的同时将燃料转变为更高价值的产品。反应装置如图1所示，反应时间和负极产品百分含量关系如图2所示，下列说法正确的是
A．a比b的电势高
B．HMF转化为HMFCA ( )的电极反应式为-e—+OH—= +H2O
C．OH—由左池进入右池
D．制备FDCA需要燃料电池工作60min以上
12．（2023·河南模拟）随着中国双碳决策部署的有序推进，绿电发电规模逐年提升，为适应未来绿电长时储能需求，我国企业开始于2022年利用“全钒液流电池”布局大型储能基地。电池的充放电总反应式为VO2+ +V3+ +H2OVO2+ +V2+ +2H +，下图为全钒液流电池工作原理示意图。下列说法错误的是
A．放电时电极A的电势比B的高
B．放电时正极的电极反应式为VO +e-+ 2H+ =VO2+ +H2O
C．在220V电压下，用恒定的1A电流充电1小时，电池中增加的化学能为7.92 105J
D．充电时H +由A极室通过质子交换膜向B极室迁移
13．（2023·毕节模拟）某科研团队设计的酶—光电化学电池可同时在电池两室分别实现两种酶催化转化，原理如图所示。下列说法错误的是
A．该电池工作过程中实现了光能转化为化学能
B．氢离子从ITO电极向Mo：BiVO4电极方向迁移
C．Mo：BiVO4电极上的反应式为：2H2O-2e-=H2O2+2H+
D．消耗1mol同时生成1mol
14．（2023·昆明模拟）在“碳达峰”“碳中和”大背景下，全钒液流电池储能系统在新能源电力系统中发挥重要作用。该电池能将电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，储能的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．储能时，该系统将电能转化为化学能
B．储能时，a极附近pH降低
C．供能时，b极的电极反应式为+ 2H++e- =VO2++ H2O
D．将该电池用于电解饱和食盐水，当消耗1 mol 时，生成的气体总体积为11.2 L(标准状况)
15．（2023·广州模拟）新型Li-Mg双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，其工作原理如图所示。放电时电极a的反应为：；下列说法错误的是
A．充电时，极为阴极
B．放电时，从I室向II室迁移
C．放电时，II室溶液的浓度增大
D．每消耗，电极a质量理论上增加
二、多选题
16．（2021·海口模拟）如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法正确的是（ ）
A．电子由O2所在的铂电极流出
B．标况下消耗224 mL O2，通过质子交换膜的H+个数为0.04 NA
C．电池的负极反应式为CH3CH2OH+3H2O 12e = 2CO2↑+12H＋
D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量
17．（2021·唐山模拟）某化学实验探究小组探究MnO2与某些盐溶液的反应，设计如图装置。左烧杯中加入50mL6mol·L-1硫酸溶液，右烧杯中加入50mL6mol·L-1的CaCl2溶液，盐桥选择氯化钾琼脂。当闭合开关K时，电流表中出现指针偏转，下列说法正确的是（ ）
A．该实验装置属于电解池
B．左侧烧杯中的电极反应式为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O
C．C电极上发生还原反应，产生的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D．若盐桥换成KNO3琼脂，则C电极上产生的气体的总量减少
18．（2021·郴州模拟）2019年诺贝尔化学奖颁给了为锂离子电池发展作出突出贡献的三位科学家，他们创造了一个可充电的世界。 型固态电解质被认为是锂电池最佳性能固态电解质。某 型可充电锂电池放电时工作原理如图所示，下列说法正确的是（ ）
（电池总反应为： ）
A．放电时，b极为负极
B．充电时，固态电解质中 移向a极
C．放电时，a极反应
D．充电时，若转移 电子，b极质量减少
19．（2021高二上·德州期末）新研发的车载双电极镍氢电池于2021年7月投入量产，有助于实现“双碳”目标。其原理如图所示。放电时a、c电极的反应物为吸附了氢气的稀土合金，可表示为MH；充电时b、d电极的反应物为Ni(OH)2，下列叙述不正确的是（ ）
A．b、d为电池的负极
B．铜箔的作用是隔开电极，传递电子
C．上图示过程中，b电极的电极反应式：NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-
D．充电时，每转移1mol电子，该电池的负极共增重1g
20．（2021高二上·济南期末）钠离子电池成本优势明显，有望在大规模储能中取代传统铅酸电池。下图为一种钠离子电池放电的示意图，关于该电池说法不正确的是（ ）
A．b为电池的负极
B．放电时b极反应：
C．充电时a极反应：
D．用该电池给铅酸电池充电时，b电极接铅酸电池的正极
三、非选择题
21．（2020·新课标II）［化学——选修3：物质结构与性质］钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料，回答下列问题：
（1）基态Ti原子的核外电子排布式为 。
（2）Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因是 。
化合物 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4
熔点/℃ 377 ﹣24.12 38.3 155
（3）CaTiO3的晶胞如图(a)所示，其组成元素的电负性大小顺序是 ；金属离子与氧离子间的作用力为 ，Ca2+的配位数是 。
（4）一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2+、I﹣和有机碱离子 ，其晶胞如图(b)所示。其中Pb2+与图(a)中 的空间位置相同，有机碱 中，N原子的杂化轨道类型是 ；若晶胞参数为a nm，则晶体密度为 g·cm-3(列出计算式)。
（5）用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘，降低了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕(Eu)盐，提升了太阳能电池的效率和使用寿命，其作用原理如图(c)所示，用离子方程式表示该原理 、 。
22．（2022·东城模拟）我国芒硝(Na2SO4·10H2O)储量居世界第一，由芒硝制备NaOH具有重要价值。
（1）Ⅰ.以芒硝和石灰石为原料生产NaOH、CaSO4和轻质CaCO3的主要流程如图。
i、ii中涉及到的分离操作是 。
（2）原料石灰石经反应： 、CaO+H2O=Ca(OH)2，可获得流程中所需的CO2和石灰乳。
（3）HA是一种弱酸，在上述流程中可以循环使用。
已知：温度相同时，溶解度s[Ca(OH)2]
②本流程中还利用了HA的性质是 。
（4）溶液c中会含有少量NaHCO3，但不会影响钠的利用率，原因是 (用化学方程式表示)。
（5）Ⅱ.利用电解法制备NaOH(如图所示)。
产生OH-的电极反应是 ，NaOH在 (填“A”或“C”)区生成。
（6）若改变上述装置中的阳极材料，并将阴极产生的H2导入阳极，发生反应：H2-2e-=2H+。从电能与化学能转化的角度思考：产生等量的NaOH时，与原装置相比，消耗的电能 (填“增大”“减小”或“不变”)。
23．（2022·延庆模拟）某小组通过观察电流表的指针偏转探究电极上发生的氧化还原反应。
（1）连接装置(如图Ⅰ所示)，断开开关K时，将铁片和铜片同时插入稀硫酸中，Fe表面产生大量无色气泡，Cu表面无明显变化；闭合开关K，电流表指针向右偏转，Fe和Cu表面均产生大量无色气泡。
①欲验证铁电极发生氧化反应的产物，实验操作和现象是 。
②分别用化学用语表示Fe和Cu表面均产生无色气泡的原因： ； 。
（2）该小组同学将(1)中装置的稀硫酸换成浓硝酸，两极均产生大量红棕色气体。改进实验装置(如图II所示)，闭合开关K后，将铁电极快速插入浓硝酸中，观察到指针快速向右偏转，约2秒后指针缓缓向左偏转，并在一段时间内电流表示数几乎不变。
①铜与浓硝酸反应的离子方程式为 。
②闭合开关K后，将铁电极快速插入浓硝酸中，观察到指针快速向右偏转的原因是 (结合铜电极反应式说明)。
③电流表指针向左偏转后，示数几乎不变的原因之一是铁电极上氧化膜放电，但氧化膜的生成速率大于(或等于)氧化膜的消耗速率。请设计实验方案证明： 。
24．（2022·遂宁模拟）CH4-CO2干重整技术是利用CH4处理CO2并获得CO和H2，相关重整反应为：CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH。回答下列问题：
（1）已知：
则ΔH= (用ΔH1和ΔH2表示)。
（2）采用“HSD-2型”催化剂时，该重整反应的速率方程为v正=k·p(CH4)[p(CH4)表示CH4气体分压、k为速率常数］，下列说法正确的是____(填标号)。
A．改变催化剂，ΔH不变 B．升高温度，v正增大
C．增大CO2的分压时，v正变大 D．在反应达到平衡时，v正=0
（3）该重整反应的浓度平衡常数的表达式，Kc= ，已知，Kc与温度(T)的关系如图，则ΔH 0(填“＞”、“＜”或“=”)，判断的理由是 。
（4）在T℃、压强为P时，将CH4和CO2按投料比加入恒容容器中，当反应达平衡时CH4的转化率为80%，CO2的转化率为90%。经分析，该容器中同时发生了副反应：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，则平衡时H2和H2O的物质的量之比为 ，若温度、压强和投料比一定，为了提高重整反应的速率和H2的选择性，应当 。
（5）工业上已实现利用H2处理废水中的氮氧化合物，如下图所示。
该电池正极的电极反应式为 。
25．（2022·贵阳模拟）铬是银白色有光泽的金属，易与其它金属形成合金，在国防、冶金、化学工业方面有重要用途。含铬废水有较大的毒性，处理达标后才能排放。工业上处理含铬废水(主要含铬微粒为Cr3+、和)并将其资源化的工艺有多种，其中一种工艺如图所示：
已知：Cr(OH)3受热易分解。
回答下列问题：
（1）中Cr元素的化合价为 。
（2）加入H2SO4酸化的目的是将转变为，不选用稀HCl酸化的原因可能 ，加入Na2S2O5固体，发生反应的离子方程式为 。
（3）焦亚硫酸钠(Na2S2O5)的投加量对Cr(VI)含量的影响如图所示。焦亚硫酸钠的最佳投加量为 (mg·L-1)
（4）“一系列操作”包含 和铝热反应。
（5）工业上也常用电解法处理酸性含铬废水。用铁板作电极，在耐酸电解槽中盛放酸性含的废水，原理如图所示。则与B相连的铁板为电解池的 极，阳极区溶液中所发生反应的离子方程式为 。为了使Cr3+和Fe3+转化为Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，向反应后的溶液中加入一定量的烧碱，若溶液中c(Fe3+)=1.0×10-12mol·L-1，则溶液中c(Cr3+)= mol·L-1。
｛已如Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Cr(OH)3]=5.6×10-31}
26．（2022·云南模拟）碳捕集、将CO2转化为C2H4、C2H5OH等高附加值化学品，是实现碳中和目标的重要方式。回答下列问题：
（1）早期，工业上用热钾碱(K2CO3)溶液吸收烟气中的CO2。该反应在加压下进行的目的是 。
（2）1972年，Fox利用C2H6(g)+CO2(g)→C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH，将CO2转化为C2H4。
①上述反应的能量变化如图所示，则ΔH= kJ·mol-1。
②某温度下，等物质的量的C2H6和CO2在刚性容器内发生上述反应，tmin时达到平衡。已知起始总压为akPa，平衡时总压为bkPa，0~tmin的平均反应速率为v(CO2)= kPa·min-1，该反应的平衡常数Kp= (用含a、b的代数式表示)，欲提高CO2的平衡转化率，可采取的措施有 (填标号)。
A．通入惰性气体 B．增加C2H6浓度 C．增加CO2浓度 D．降低温度
③2000年，我国学者研究CeO2催化上述反应的过程为：
(i)2CeO2+C2H6=Ce2O3+C2H4+H2O
(ii) (写出化学方程式)。
（3）2020年，我国学者利用电化学装置将CO2高效转化为C2H4和C2H5OH，其原理如图所示：
①阳极的电极反应式为 。
②标准状况下，若消耗2.24LCO2，转移电子个数为 。
27．（2021高二上·德州期末）回答下列问题：
（1）我国某科研团队设计了一种电解装置，将CO2和NaCl高效转化为CO和NaClO，原理如图1所示：
通入CO2气体的一极为 (填“阴极”、“阳极”、“正极”或“负极”)，写出该极的电极反应式： 。
（2）全钒液流电池是利用不同价态的含钒离子在酸性条件下发生反应，其电池结构如图2所示。已知酸性溶液中钒以VO(黄色)、V2+(紫色)、VO2+(蓝色)、V3+(绿色)的形式存在。放电过程中，电池的正极反应式为 ，右侧储液罐中溶液颜色变化为 。
（3）如果用全钒液流电池作为图1电解装置的电源，则催化电极b应与该电池的 极(填“X’或“Y’)相连；若电解时电路中转移0.4mol电子，则理论上生成NaClO的质量为 g；电池左储液罐溶液中n(H+)的变化量为 。
28．（2021·景德镇模拟）GaN凭借其出色的功率性能、频率性能以及散热性能，在光电领域和高频微波器件应用等方面有广阔的前景。
（1）Johnson等人首次在1100℃下用镓与氨气制得氮化镓，该可逆反应每生成放出10.3kJ热量。该反应的热化学方程式是 (已知金属镓的熔点是29.8℃，沸点是2403℃；氮化镓的熔点为1700℃)
（2）在恒容密闭容器中，加入一定量的液态镓与氨气发生上述反应，测得反应平衡体系中的体积分数与压强(p)、温度(T)的关系如图所示(已知图中T1和T2的温度均小于1700℃)。
①下列说法正确的是 (填标号)。
a．相同条件下，的碱性比强
b．当时，一定达到了化学平衡状态
c．A点和C点化学平衡常数的关系是：
d．温度一定时，达平衡后再充入氨气，的体积分数减小
②气相平衡中用组分的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp)，已知在T1℃时体系的压强初始压强为a Pa，则B点的Kp= Pa(用含a表示且保留2位有效数字)。
（3）电解精炼法提纯镓是工业上常用的方法。具体原理如图所示：已知：镓化学性质与铝相似。
①M为电源的 极，电解过程中阳极产生的离子迁移到达阴极并在阴极析出高纯镓。请写出电解过程的阴极的电极反应 。
②电解过程中需控制合适的电压，电压太高会导致阴极电解效率下降，其可能的原因是 。若外电路通过0.25mol e-时，阴极得到3.5g的镓。则该电解装置的电解效率 (生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数)
29．（2021·鹰潭模拟）碘及碘的化合物在人类活动中占有重要的地位。已知反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)ΔH=-14.9kJ·mol－1。
（1）根据下图判断1molH2(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为 kJ。
（2）氢气和碘蒸气能直接反应生成碘化氢，T℃时，向1L的恒容密闭容器中充入0.2mol H2(g)和0.2mol
I2(g)，5min时反应达到平衡，H2(g)、I2(g)和HI(g)的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线如图所示：
0～5min内，用H2(g)表示的该反应速率v(H2)= 。6min时，改变的外界条件为 。
（3）反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的反应机理如下：
第一步：I2 2I(快速平衡)；
第二步：I+H2 H2I(快速平衡)；
第三步：H2I+I→2HI(慢反应)。
则该反应的反应速率由 步决定。
（4）将等物质的量的I2和H2置于预先抽真空的特制1L恒容密闭容器中，加热到1500K，起始总压强为416kPa;体系达到平衡时，总压强为456kPa。若体系中只考虑如下反应关系：
①I2(g) 2I(g)Kpl=200ΔH1
②I2(g)+H2(g) 2HI(g)Kp2ΔH2
KP为以分压表示的平衡常数。1500K时，平衡体系中I(g)的分压为 kPa，Kp2= （写表达式）。
（5）某实验兴趣小组将氧化还原反应2Cu2＋+5I－ 2CuI↓++ 设计成如图所示的原电池装置：
带孔的封蜡鸡蛋壳为半透膜，鸡蛋壳内的电极为 （填“正极”或“负极”）；该电极反应式为 。
30．（2021·鹰潭模拟）高锰酸钾是中学化学常用的试剂。主要用于防腐、化工、制药等。实验室模拟工业上用软锰矿制备高锰酸钾的流程如下：
（1）实验室熔融二氧化锰、氧氧化钾、氯酸钾时应选择哪一种仪器
a.普通玻璃坩埚 b.石英坩埚 c.陶瓷坩埚 d.铁坩埚
（2）第一步熔融时生成K2MnO4的化学方程式：
（3）操作Ⅰ中根据KMnO4和K2CO3两物质在 (填性质)上的差异，采用浓缩结晶、趁热过滤得到KMnO4。趁热过滤的原因是
（4）KMnO4常用在实验室制取氧气，其产物常做电池材料，其中碱性电池锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。电池工作时，锌做 极，电池正极的电极反应式为 外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小 g
（5）KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的 (填标号)
a.双氧水 b.84消液(NaClO溶液) c.75％酒精
31．（2021·新余模拟） 和 都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为 ，还含有少量MgO、 等杂质)来制备。工艺流程如下；
回答下列问题：
（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件为 。
（2）“酸浸”后，钛主要以 形式存在，写出相应反应的离子方程式 。
（3） 沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：
温度/℃ 30 35 40 45 50
转化率/% 92 95 97 93 88
分析40℃时 转化率最高的原因 。
（4）若“滤液②”中 ，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使 恰好沉淀完全即溶液中 ，此时是否有 沉淀生成 (列式计算说明理由)[已知 、 的 分别为 、 ]．
（5）写出“高温煅烧②”中由 制备 的化学方程式 。
（6）一种钛酸锂二次电池原理如图，放电时 由N极层状材料中脱出经由电解质嵌入M极层状材料中，充电时N极电极反应方程式为 ，放电时M极每增重7g，负载中转移电子数为 。
32．（2021·萍乡模拟）二氯化钒(VCl2)有强吸湿性和强还原性，熔点为425℃、沸点900℃，是制备多种医药、催化剂、含钒化合物的中间体。有以下两种方案制备VCl2：
方案一：V2O5 VCl2溶液
方案二：在800℃的N2流中VCl3分解
（1）请写出方案一的化学方程式： 。
（2）某学习小组在实验室用方案二制备VCl2并检验其气体产物Cl2。
请回答下列问题：
①按气流方向，上述装置合理的连接顺序为A→ (用大写字母填空)。
②焦性没食子酸溶液的作用是 。
③实验过程中需持续通入空气，其作用为 。
④实验后，选用D中所得溶液和其他合理试剂，设计实验方案证明C处有Cl2生成 。
（3）测定产品纯度：实验后产品中只混有少量VCl3杂质。称量1.3775g样品，充分溶于水中，调pH后滴加Na2CrO4作指示剂，用0.500mol·L-1AgNO3标准溶液滴定Cl-，达到滴定终点时消耗标准液体积为46.00mL(Ag2CrO4为砖红色沉淀，杂质不参加反应)。
①滴定终点的现象为 。
②产品中VCl2的物质的量分数为 。(保留3位有效数字)
（4）钒元素的常见离子有V2+、V3+、VO2+、VO ，小组同学进一步用如图所示装置验证还原性V2+强于VO2+。接通电路后，能观察到的实验现象是 。
33．（2021·九江模拟）倡导生态文明建设，环境问题一直是我们关注的焦点。运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
（1）为了高效利用能源并且减少 的排放，可用下列方法把 转化成乙醇燃料：
①
②
③
则表示 燃烧热的热化学方程式为 。
（2）NO的氧化反应 分两步进行；
I. II.
其反应过程能量变化如图所示
①决定NO氧化反应速率的步骤是 (填“I”或“II”)，其理由是 。
②一定温度下，在刚性密闭容器中，起始充入一定量的 气体( 转化为 忽略不计)，此时压强为36kPa，在5min达到平衡，此时容器的压强为46kPa，则0~5min用 的分压表示反应速率为 。该温度下，此反应的平衡常数 ( 是平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数)。
③恒温恒容条件下，能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A．压强不再变化
B．混合气体的密度不再变化
C．生成NO的速率与消耗 的速率相等
D．混合气体的平均相对分子质量不再变化
（3）利用 燃料电池电解，可将雾霾中的NO、 分别转化为 和 如下图装置所示。则物质甲为 (填名称)，阴极的电极反应式 ；当电路中转移2.5mol电子时，A的浓度为 (电解过程中忽略溶液体积变化)。
34．（2021·莆田模拟）随着低碳钢等洁净钢技术的发展，Al2O3-C耐火材料和钢水之间的相互作用已成为当前的一个研究重点。请回答下列问题：
（1）区分Al2O3-C耐火材料和钢的简易方法是 。
（2）在埋炭实验条件下，不同碳素材料的Al2O3-C耐火材料与铁液之间的可能反应如下：
①2Al2O3(s) 4Al(s)+3O2(g) △H1= +3351.4 kJ·mol - 1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2= -393.5 kJ·mol - 1
③C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H3=+172.5 kJ·mol - 1
④3C(s)+Al2O3(s) 2Al(s)+3CO(g) △H4
则△H4= kJ·mol- 1。
（3）直接碳热还原氧化铝法除需要高温外，系统中生成的碳化铝、碳氧化铝等会与生成的铝混合在一起，难以分离。实际生产中，至今仍未用直接碳热还原氧化铝法来炼铝。氧化铝碳热还原氯化法炼铝是生产铝的一种可行性新方法，其反应过程如下：
⑤Al2O3(s)
+3C(s)+ AlCl3(g) 3AlCl(g)+ 3CO(g) △H5
⑥3AlCl(g) 2Al(l)+AlCl3(g) △H6
反应⑤、反应⑥中吉布斯自由能(△G)与温度(T)的变化关系如图1所示，由此判断反应⑤对应图中的曲线 (填“I”或“II”)，试分析氧化铝碳热还原氯化法炼铝的可行性： 。
（4）在埋炭情况下，碳过剩时，碳的氧化反应主要考虑：C(s)+CO2(g) 2CO(g)。在实验室研究该反应，一定温度下，向某体积可变的恒压密闭容器(总压强为p总)中加入足量的碳和2 mol CO2(g)，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图2所示。
①650℃反应达到平衡时，容器体积为10 L，则平衡时c(CO)= 。
②T℃时，若向平衡体系中再充入一定量n(CO)：n(CO2)=2：3的混合气体，则平衡 (填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动。
③800℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp= [用含p总的代数式表示，气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数]。
（5）CO可作某熔融盐电池的燃料，电解质为Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物，空气与CO2的混合气为助燃气，电池在650℃下工作时，负极的电极反应式为 。
35．（2021·南平模拟）习近平总书记在科学家座谈会上指出“好奇心是人的天性，对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起”。某化学兴趣小组为培养同学们对科学探究的兴趣，设计图1所示实验来探究 与Cu2+的反应：
已知：氯化亚铜(CuCl)为白色立方结晶或白色粉末，难溶于水
回答下列问题：
（1）若用CuSO4·5H2O配制100 mL 1 mol/LCuSO4溶液，需用托盘天平称取CuSO4·5H2O的质量为 。甲同学在定容时采用上图2方式观察，则所配制的CuSO4溶液浓度 (填“偏高”或“偏低”)。
（2）将操作2后生成的无色气体通入氯化铁溶液， (填实验现象)，说明该气体为SO2，反应的离子方程式为 。
（3）操作2后生成的白色沉淀为 (填化学式)，生成该沉淀和无色气体的反应离子方程式为 。
（4）根据氧化还原反应的规律，乙同学推测操作2中涉及 与Cu2+的可逆反应正向进行的原因：外加Cl-导致Cu+的还原性弱于 ，用图3装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证。
①K闭合时，一段时间后指针几乎归零。
②向U型管右管添加 ，a电极为 极，产生的现象证实了其推测，其中不同于图1操作2后的现象是 。
（5）基于(4)实验，乙同学得出进一步猜想：物质的氧化性和还原性与 有关。该同学用图3装置再次进行实验，以丰富验证该猜想的证据。与(4)实验对比，不同的操作是向U型管左管添加 。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；
B.放电时，为原电池，负极失电子，即为Na电极，正极得电子，即为单质S，所以电子由a流向b，B项正确；
C.根据题目给出硫电极发生的反应，S8最终变成Na2Sx，电极反应为：，C项正确；
D. 面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸 ，碳纤维具有导电性，可以增强电极导电能力，D项正确；
故答案为：A。
【分析】解答新型化学电源的步骤：(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。(3)充电电池→放电时为原电池→失去电子的一极为负极。(4)电极反应→根据电荷守恒、原子守恒配平电极方程式。
2．【答案】C
【知识点】硝酸的化学性质；苯酚的性质及用途；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．常温下，铁片与浓硝酸会发生钝化，导致现象不明显，稀硝酸与铁会产生气泡，所以不能通过该实验现象比较浓硝酸和稀硝酸的氧化性强弱，A错误；
B.浓硝酸会氧化亚硫酸根生成硫酸根，也会产生白色沉淀，所以不能通过该实验现象判断样品中含有硫酸根，B错误；
C.在形成原电池过程中，活泼金属做负极，发生氧化反应，生成了铜离子，溶液变为蓝色，所以该实验可以比较铜和银的金属性强弱，C正确；
D.溴水和苯发生萃取，从而使溴水褪色，不是发生加成反应，D项错误；
故答案为：C。
【分析】易错分析：B.进行硫酸根或者亚硫酸根检验时，不能用硝酸酸化，一般用盐酸酸化。
C.一般原电池负极活泼型大于正极，可以进行金属活泼性判断。
3．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．析氢反应为还原反应，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，故A错误；
B.离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；
C.铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e =C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e =C2H5OH+3H2O，故C正确；
D.电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；
故答案为：C。
【分析】解答新型化学电源的步骤：(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。
(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。
(3)充电电池→放电时为原电池→失去电子的一极为负极。
(4)电极反应→根据电荷守恒、原子守恒配平电极方程式。
4．【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．通电时，Ag电极有Ag+生成，故Ag电极为阳极，故A项不符合题意；
B．通电时电致变色层变蓝色，说明有Ag+从Ag电极经固体电解质进入电致变色层，故B项不符合题意；
C．过程中，W由WO3的+6价降低到AgxWO3中的+(6-x)价，故C项符合题意；
D．该电解池中阳极即Ag电极上发生的电极反应为：xAg-xe-= xAg+，而另一极阴极上发生的电极反应为：WO3+xAg++xe- = AgxWO3，故发生的总反应式为：xAg + WO3=AgxWO3，故D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】从题干可知，当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3器件呈现蓝色，说明通电时，Ag电极有Ag+生成然后经固体电解质进入电致变色层，说明Ag电极为阳极，透明导电层时阴极，故Ag电极上发生氧化反应，电致变色层发生还原反应。
5．【答案】D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为： ，故A不符合题意；
B．放电时，CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1molCO2转化为HCOOH时，转移电子数为2mol，故B不符合题意；
C．充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上 转化为Zn，电池总反应为： ，故C不符合题意；
D．充电时，正极即为阳极，电极反应式为： ，溶液中H+浓度增大，溶液中c(H+) c(OH-)=KW，温度不变时，KW不变，因此溶液中OH-浓度降低，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】由题可知，放电时，CO2转化为HCOOH，即CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成 ；充电时，右侧为阳极，H2O发生氧化反应生成O2，左侧为阴极， 发生还原反应生成Zn，以此分析解答。
6．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，玻碳电极为阳极，则b为电源的正极，A不符合题意；
B．铂电极为阴极，CO2发生电催化反应，得电子生成C2H4等，发生还原反应，反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O，B符合题意；
C．再生塔中碳酸氢钾分解生成碳酸钾，并产生CO2，离子方程式为2H2O+CO2↑+，C不符合题意；
D．由+H+可得，Ka2===5.0×10-11，c(H+)=1×10-10mol L-1，溶液的pH=10，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】由图可知，玻碳电极上水失去电子生成氧气，发生氧化反应，则玻碳电极为阳极，电极反应式为 2H2O-4e-=O2↑+4H+， 铂电极为阴极，电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O，则a为电源负极，b为电源正极。
7．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用；阿伏加德罗定律及推论
【解析】【解答】A．根据图示知该燃料电池工作时，负极产物为CO2，电解质呈酸性，正极反应为O2+4H＋+4e－═2H2O ，故A符合题意；
B．a极是铜，b极是铁时，电解总反应为Fe+CuSO4FeSO4+Cu，硫酸铜溶液浓度减小，故B符合题意；
C．a、b两极若是石墨，b极电极反应式为，原电池中乙烷反应：，根据串联电路中各电极转移电子守恒可知：b极生成氧气和电池中消耗乙烷的体积之比(相同条件下气体积之比等于物质的量之比)为：7：2，故C符合题意；
D．a极是纯铜，b极是粗铜时，为铜的电解精炼，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，b极比铜活泼的金属优先失电子，两极质量变化不相同，故D符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据题干信息，左边装置是原电池，根据O2H2O，氧元素化合价降低，说明O2得电子发生还原反应，所以O2通入的一端为正极，其电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O；则投入乙烷的电极为负极，其电极反应式：C2H6+4H2O-14e-=2CO2+14H+；右边装置为电解池，b电极是阳极，a电极是阴极，阳极上失电子发生氧化反应，阴极上得电子发生还原反应。
8．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，充电时，与直流电源的负极相连的b电极做阴极，锂离子在阴极被还原为锂，故A不符合题意；
B．由分析可知，放电时，b电极为原电池的负极，a电极为正极，则锂离子向a极移动，故B不符合题意；
C．由分析可知，放电时，用碳化钼作锂极催化剂的总反应为2Li+2CO2=Li2C2O4，故C符合题意；
D．由总反应可知，生成1mol草酸锂和碳酸锂消耗二氧化碳的物质的量分别为2mol和1mol，消耗二氧化碳的量不相同，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】 用碳化钼（Mo2C）作Li极催化剂时产物为Li2C2O4，Li价态升高，Li电极为负极，负极反应式为Li-e-=Li+，通入CO2的电极为正极，正极反应式为2CO2+4e-+2Li+=Li2C2O4。
9．【答案】B
【知识点】化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．该电池放电时，Li+向b电极移动，a为负极，A不符合题意；
B．放电时LixSi在负极失电子，电极反应为2LixSi-2xe-=2xLi++2Si，负极质量减少14g时，电解液中转移2molLi+，B符合题意；
C．充电和放电过程中，Li+从一个电极转移到另一个电极，电解液中Li+的浓度不变，C不符合题意；
D．电池充电时Li2O2在阳极失电子，电极反应为Li2O2-2e-=2Li++O2↑，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】放电时，负极失电子，元素化合价升高，发生氧化反应；正极得电子，元素化合价降低，发生还原反应；原电池“同性相吸”，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
10．【答案】D
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．高温下微生物会失去活性，故高温下不利于该电池的使用，A不符合题意；
B．电池工作一段时间后，a侧氢氧根离子、b侧氢离子迁移到中间室中生成水，导致氯化钠溶液浓度将降低，B不符合题意；
C．d为阳极，水失去电子发生氧化反应，电极反应为：H2O-e-=·OH+H+，C不符合题意；
D．c为阴极，水放电生成氢气；d极苯酚和羟基自由基发生氧化还原反应生成二氧化碳，根据电子守恒可知，，故相同时间内，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为14：6=7：3，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．高温下微生物会失去活性；
B．依据电池中离子放电分析；
C．阳极失去电子，发生氧化反应；
D．根据电子守恒分析。
11．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，a电极为燃料电池的负极，b电极为正极，则b电极电势高于a电极，故A不符合题意；
B．由分析可知，a电极为燃料电池的负极，60min前HMF在负极失去电子发生氧化反应转化为HMFCA，电极反应式为 -2e-+2OH-=+H2O，故B不符合题意；
C．由分析可知，a电极为燃料电池的负极，b电极为正极，则氢氧根离子由右池进入左池，故C不符合题意；
D．由分析可知，60min后HMF在负极失去电子发生氧化反应转化为FDCA，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】燃料电池中，通入燃料的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，则a为负极，b为正极。
12．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．据分析可知，放电时电极A为正极，电极B为负极，则电极A的电势比B的高，A不符合题意；
B．根据总反应可知，放电时正极的电极反应式为VO +e-+ 2H+ =VO2+ +H2O，B不符合题意；
C．充电过程中，电能不会完全转化为化学能，则无法计算，C符合题意；
D．据分析可知，充电时电极A为阳极，电极B为阴极，则H +由A极室通过质子交换膜向B极室迁移，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】放电时，为原电池，电极A为正极，电极反应式为VO +e-+ 2H+ =VO2+ +H2O，电极B为负极，电极反应式为 V2+-e-=V3+，充电时，电极A为阳极，电极反应式为VO2++H2O-e-=VO2++2H+，电极B为阴极。
13．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．该电池是光电化学电池，工作过程中实现了光能转化为化学能，故A不符合题意；
B．原电池结构中，阳离子向正极移动，则氢离子从Mo：BiVO4电极向ITO电极移动，故B符合题意；
C．由分析可知，BiVO4电极为负极，H2O在负极失去电子生成H2O2和H+，电极方程式为：2H2O-2e-=H2O2+2H+，故C不符合题意；
D．由图可知，正极和H2反应生成 ，负极得到和H2O2反应生成 ，而生成1molH2和1mol H2O2转移的电子数相等，则消耗1mol同时生成1mol，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据电子流向可知，Mo：BiVO4电极为负极，2H2O-2e-=H2O2+2H+，ITO为正极，同时在负极上，乙苯发生氧化反应生成，正极上和H2反应生成 。
14．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．储能时为电解池，则该系统将电能转化为化学能，A不符合题意；
B．由分析可知，储能时a极为阴极，氢离子通过质子交换膜向a极移动，则a极附近pH降低，B不符合题意；
C．供能时为原电池，由分析可知，此时b极的电极反应式为+ 2H++e- =VO2++ H2O，C不符合题意；
D．根据正极的电极反应可知，当消耗1 mol 时转移1mol电子，则将该电池用于电解饱和食盐水时，可以生成0.5mol氯气和0.5mol氢气，一共是22.4L(标准状况)，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】储能时为电解池，电极a上V3+转化为V2-，发生还原反应，则电极a为阴极，电极反应式为V3++e-=V2+，电极b为阳极，电极反应式为VO2+-e-+H2O=+ 2H+；供能时为原电池，电极a为负极，电极反应式为 V2+-e-=V3+，电极b为正极，电极反应式为+ 2H++e- =VO2++ H2O。
15．【答案】C
【知识点】化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．放电时电极a的反应为：，a为正极，为负极，所以充电时为阴极，A不符合题意；
B．放电时I室为负极区，II室为正极区，阳离子向正极移动，所以向II室迁移，B不符合题意；
C．放电时电极a的反应为：，消耗，所以溶液的浓度减小，C符合题意；
D．放电时发生反应：，当有发生反应时，转移，电极a质量理论上增加，质量为：，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】放电时，负极失电子，元素化合价升高，发生氧化反应；正极得电子，元素化合价降低，发生还原反应；原电池“同性相吸”，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
16．【答案】B,D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．O2所在的铂电极是正极，因此电子会流入O2所在的铂电极，故A不符合题意；
B．标况下消耗224 mL O2即物质的量为0.01mol，根据O2＋4e－＋4H＋＝2H2O，因此通过质子交换膜的H＋个数为0.04 NA，故B符合题意；
C．电池的负极进入乙醇，流出乙酸，因此负极的反应式为CH3CH2OH+H2O 4e = CH3COOH+4H＋，故C不符合题意；
D．酒精失去电子，因此可以通过微处理器检测的电流大小而计算出被测气体中酒精的含量，故D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据氧化还原反应即可判断出氧气在正极得到电子最终变为水，乙醇在负极失去电子最终变为乙酸，根据消耗的氧气即可求出结合的氢离子数目，根据电流的大小可以判断出酒精的含量
17．【答案】B,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由图可知，该实验装置没有外接电源，故不属于电解池，属于带盐桥的原电池，A不符合题意；
B．由分析可知，左侧烧杯为正极区，发生的电极反应式为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，B符合题意；
C．由分析可知，C电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，产生的气体Cl2可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，C不符合题意；
D．由于盐桥中的阴离子移向负极区，故若盐桥换成KNO3琼脂，则负极区的Cl-的物质的量减少，故C电极上产生的气体的总量减少，D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】该实验装置是利用MnO2将Cl-氧化的氧化还原反应而设计成的原电池，故左侧为正极，发生还原反应，电极反应式为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，右侧为负极，发生氧化反应，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，据此分析解题。
18．【答案】B,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．电池放电时，阳离子向正极移动，根据放电时 的移动方向可知，b极为正极，A不符合题意；
B．充电时，a为阴极，b为阳极， 移向阴极，B符合题意：
C．放电时a极为负极，a电极上发生反应 ，C不符合题意；
D．充电时，b为阳极，b极反应， ，若转移 电子，则有 从b电极中脱去，电极减重 ，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】电池放电时，阳离子向正极移动，根据放电时 的移动方向可知，b极为正极，则a极为负极，据此解答。
19．【答案】A,D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，由氢氧根离子移向a极和c极可知，a、c为电池的负极，b、d为电池的正极，A符合题意；
B．铜箔的作用是隔开正负极，传递电子，B不符合题意；
C．b极为正极，得电子，充电时b、d电极的反应物为Ni(OH)2，由图示可知，放电时b、d电极的反应物为NiO(OH)，则b极电极反应式为：NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-，C不符合题意；
D．放电时，正极反应式为：NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-，转移1mol电子，充电时Ni(OH)2为反应物、NiO(OH)为生成物，因此每转移1mol电子，该电池的正极各减重1g，该电池的负极各增重1g，共增重2g，D符合题意；
故答案为：AD。
【分析】A.放电时， a、c电极的反应物为吸附了氢气的稀土合金 ，氢气被氧化，所以a\c是负极，b/d是正极；
B.相当于两个电池通过铜箔串联；
C.从图上可以看出，b/d电极是NiO(OH)在碱性环境中被还原为Ni(OH)2；
D.负极是氢气和氢氧根离子得到电子生成水，所以增重的质量是水的质量。
20．【答案】C,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由钠离子移向a极，则a为正极，b为负极，故A不符合题意；
B．放电时b极为负极，电极反应式为：，故B不符合题意；
C．充电时a极是阳极，发生氧化反应，电极反应式为：，故C符合题意；
D．在充电时，原电池的负极接电解池的阴极，则b电极接铅酸电池的负极，故D符合题意；
故答案为：CD。
【分析】根据给出的物质的变化，结合氧化还原反应，即可写出电极式，结合选项判断
21．【答案】（1）1s22s22p63s23p63d24s2
（2）TiF4为离子化合物，熔点高，其他三种均为共价化合物，随相对分子质量的增大分子间作用力增大，熔点逐渐升高
（3）O＞Ti＞Ca；离子键；12
（4）Ti4+；sp3；
（5）2Eu3++Pb=2Eu2++Pb2+；2Eu2++I2=2Eu3++2I
【知识点】原子核外电子排布；元素电离能、电负性的含义及应用；晶胞的计算；原子轨道杂化方式及杂化类型判断；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)钛元素是22号元素，故其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2；故答案为：1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2；(2)一般不同的晶体类型的熔沸点是原子晶体>离子晶体>分子晶体，TiF4是离子晶体，其余三种则为分子晶体，故TiF4的熔点高于其余三种物质；TiCl4、TiBr4、TiI4均为分子晶体，对于结构相似的分子晶体，则其相对分子质量越大，分子间作用力依次越大，熔点越高；故答案为：TiF4是离子晶体，其余三种则为分子晶体，故TiF4的熔点高于其余三种物质；TiCl4、TiBr4、TiI4均为分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增强，故熔点依次升高；(3)CaTiO3晶体中含有Ca、Ti、O三种元素，Ca、Ti是同为第四周期的金属元素，Ca在Ti的左边，根据同一周期元素的电负性从左往右依次增大，故Ti>Ca，O为非金属，故其电负性最强，故三者电负性由大到小的顺序是：O>Ti>Ca，金属阳离子和氧负离子之间以离子键结合，离子晶体晶胞中某微粒的配位数是指与之距离最近且相等的带相反电性的离子，故Ca2+的配位数必须是与之距离最近且相等的氧离子的数目，从图(a)可知，该数目为三个相互垂直的三个面上，每一个面上有4个，故Ca2+的配位数是12；故答案为：O>Ti>Ca；离子键；12；(4)比较晶胞(a)(b)可知，将图(b)中周围紧邻的八个晶胞中体心上的离子连接起来，就能变为图(a)所示晶胞结构，图(b)中体心上的Pb2+就变为了八个顶点，即相当于图(a)中的Ti4+；图(b)中顶点上的I-就变成了体心，即相当于图(a)中的Ca2+；图(b)面心上中的 就变成了棱心，即相当于图(a)中的O2-；故图(b)中的Pb2+与图(a)中的Ti4+的空间位置相同；有机碱 中N原子上无孤对电子，周围形成了4个 键，故N原子采用sp3杂化；从图（b）可知，一个晶胞中含有Pb2+的数目为 个， 的数目为 个，I-的数目为 个，故晶胞的密度为 ，故答案为：Ti4+；sp3； ；（5）从作用原理图(c)可以推出，这里发生两个离子反应方程式，左边发生Pb + 2Eu3+= Pb2++ 2Eu2+，右边发生I2+ 2Eu2+= 2Eu3++ 2I-，故答案为：Pb + 2Eu3+= Pb2++ 2Eu2+；I2+ 2Eu2+= 2Eu3++ 2I-
【分析】(1)考查了对基态原子电子排布规律的认识；(2)考查了不同类型的晶体的熔沸点比较，相同类型的晶体的熔沸点比较；(3)考查了电负性的周期性变化规律，微粒间的相互作用以及晶胞中离子的配位数；(4)考查了晶胞中微粒的位置和杂化理论，晶体密度的计算问题；(5)重点考查通过反应历程图，来书写离子方程式等。
22．【答案】（1）过滤
（2）
（3）由于溶解度s[Ca(OH)2]
（5）；C
（6）减小
【知识点】电极反应和电池反应方程式；制备实验方案的设计；化学实验方案的评价；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】这是一道考查以芒硝和石灰乳制备NaOH、CaSO4和轻质CaCO3的工艺路程题，利用平衡移动的原理在原料混合物中加入HA再通过过滤制备硫酸钙，向滤液a中通入二氧化碳制得碳酸钠溶液，向溶液加入石灰乳得到氢氧化钠和碳酸钙，以此解题。
(1)根据流程图可知，通过i、ii后都是得到溶液和沉淀，故i、ii中涉及到的分离操作是过滤；
(2)石灰石的主要成分是碳酸钙，第二步反应是氧化钙和水反应，生成氢氧化钙，故第一步反应为碳酸钙分解，方程式为：；
(3)①根据题给信息可知，s[Ca(OH)2]
(4)在溶液c中加入石灰乳后碳酸氢钠可以和其反应生成氢氧化钠，化学方程式为：；
(5)在阴极水得到电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应为：；由图可知右侧为阴极，在电解的过程中，钠离子向阴极移动，且在阴极产生氢氧根离子，故NaOH在C区生成；
(6)将阴极产生的H2导入阳极，发生反应：H2-2e-=2H+，则此时原来在阳极被电解的水不再被电解，水被电解的总量减少，消耗的电能减少。
【分析】（1）固体和液体的分离是过滤
（2）石灰石需要经过煅烧即可写出方程式
（3）①考虑溶解度的关系，加入酸消耗氢氧化钠促进反应进行
②根据分离即可得出难溶于水
（4）碳酸氢钠也与氢氧化钙作用
（5）利用硫酸钠的方法制取氢氧化钠，水中的氢离子得电子变为氢气留下大量氢氧根离子，在阴极区
（6）阳极的水不被电解，能量消耗减少
23．【答案】（1）取铁电极附近溶液少许于试管中，加入铁氰化钾溶液，产出蓝色沉淀；Fe+2H+=Fe2++H2↑；2H++2e-= H2↑
（2）Cu+4H++2NO= Cu2++2NO2↑+2H2O；形成原电池，Fe比Cu相对活泼失电子做负极，铜片作正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-= Cu(或NO+2H++e-= NO2↑+H2O)；电流表示数基本不变后，每隔一段时间测定左池溶液中的铁含量，铁含量显著增多，证明氧化膜参与了反应
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)①铁电极发生氧化反应会生成Fe2+，检验亚铁离子需要用铁氰化钾溶液，实验操作和现象是：取铁电极附近溶液少许于试管中，加入铁氰化钾溶液，产出蓝色沉淀；
②Fe表面产生无色气泡的原因是铁单质与稀硫酸发生化学反应生成硫酸亚铁和氢气，反应离子方程式为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，Fe和Cu和稀硫酸形成原电池，Cu做正极，氢离子移至Cu表面得电子生成氢气，则Cu表面产生无色气泡的原因：2H++2e-= H2↑；
(2)①铜与浓硝酸反应生成硝酸铜和二氧化氮和水，反应的离子方程式为Cu+4H++2NO= Cu2++2NO2↑+2H2O；
②闭合开关K后，将铁电极快速插入浓硝酸中，形成原电池，铁做负极、铜做正极，电流从左流向右，则观察到指针快速向右偏转的原因是：形成原电池，Fe比Cu相对活泼失电子做负极，铜片作正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-= Cu(或NO+2H++e-= NO2↑+H2O)；
③电流表指针向左偏转后，示数几乎不变的原因之一是铁电极上氧化膜放电，但氧化膜的生成速率大于(或等于)氧化膜的消耗速率。设计实验方案证明：电流表示数基本不变后，每隔一段时间测定左池溶液中的铁含量，铁含量显著增多，证明氧化膜参与了反应。
【分析】(1)①检验亚铁离子需要用铁氰化钾溶液；
②铁单质与稀硫酸发生化学反应生成硫酸亚铁和氢气；Fe和Cu和稀硫酸形成原电池；
(2)①铜与浓硝酸反应生成硝酸铜和二氧化氮和水；
②铁电极快速插入浓硝酸中，形成原电池；
③电流表示数基本不变后，每隔一段时间测定左池溶液中的铁含量，铁含量显著增多，证明氧化膜参与了反应。
24．【答案】（1）
（2）A；B
（3）；＞；因成正比，则随温度升高而增大，根据勒夏特列原理，升温平衡向吸热方向移动，故
（4）1：5；提高催化剂的选择性(或选择更理想的催化剂)
（5）
【知识点】反应热和焓变；电极反应和电池反应方程式；化学反应速率与化学平衡的综合应用；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)结合图示两个反应，由盖斯定律可知，ΔH=
；
(2)A．反应的焓变与催化剂无关，催化剂可以改变反应速率，不改变ΔH，A正确；
B．升高温度，活化分子比率增加，v正增大，B正确；
C．v正=k·p(CH4)，可知v正与二氧化碳分压无关，增大CO2的分压时，v正不变，C不正确；
D．在反应达到平衡时，v正= v正≠0，D不正确；
故答案为：AB；
(3)重整反应为：CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)，则该重整反应的浓度平衡常数的表达式，
；已知，Kc与温度(T)的关系如图，由图可知，升高温度，Kc变大，说明平衡正向移动，反应为吸热反应，则ΔH>0；
(4)设CH4在重整反应中消耗的物质的量为x，CO2在副反应中消耗的物质的量为y，由三段式可知：
达平衡时CH4的转化率为80%，CO2的转化率为90%，则： ； ；平衡时H2和H2O的物质的量之比为（2×0.8-0.1）：0.1=15：1；
若温度、压强和投料比一定，为了提高重整反应的速率和H2的选择性，应当提高催化剂的选择性(或选择更理想的催化剂)；
(5)电池正极发生还原反应，由图可知，硝酸根离子中氮元素化合价降低，得到电子，发生还原反应，故该电池的电解液为酸性环境，故正极的电极反应式为
。
【分析】（1）根据盖斯定律即可计算出焓变
（2）A.催化剂改变，但是焓变不变与催化剂无关
B.根据温度是升高，正反应速率增大
C.根据公式即可判断
D.平衡时，速率不为0
（3）根据公式即可写出公式，根据关系即可判断
（4）根据数据结合方程式即可计算出物质的量比，根据题意即可得出选择合适的催化剂
（5）根据正极物质即可写出电极式
25．【答案】（1）+6
（2）能和氯离子反应生成氯气；2+10H++3S2O=4Cr3++6SO+5H2O
（3）140.0
（4）加热分解
（5）阴；+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；2.0×10-4
【知识点】电极反应和电池反应方程式；物质的分离与提纯；性质实验方案的设计；化学实验方案的评价；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】含铬废水加入硫酸酸化，加入Na2S2O5固体，将六价铬转化为三价铬，加入碳酸钠调节pH，得到氢氧化铬沉淀，煅烧得到Cr2O3，Cr2O3和铝发生铝热反应生成铬单质；
(1)中氧元素化合价为-2，离子带2个单位负电荷，则Cr元素的化合价为+6；
(2)具有强氧化性，不选用稀HCl酸化的原因可能能和氯离子反应生成氯气和铬离子，氯气有毒会污染环境；加入Na2S2O5固体，Na2S2O5具有还原性，Na2S2O5与反应生产铬离子和硫酸根离子，离子方程式为2+10H++3S2O=4Cr3++6SO+5H2O；
(3)由图可知，焦亚硫酸钠的最佳投加量为140.0mg·L-1，此时Cr(VI)去除率最大，上层清液中Cr(VI)含量最低；
(4)已知：Cr(OH)3受热易分解； “一系列操作”包含加热分解和铝热反应；Cr(OH)3受热生成Cr2O3，Cr2O3和铝发生铝热反应生成铬单质；
(5)由图可知，右侧生成氢气，说明氢离子得到电子发生还原反应，则与B相连的铁板为电解池的阴极，与A相连的铁板为阳极；阳极铁发生氧化反应失去电子生成亚铁离子，亚铁离子与反应生成铁离子和Cr3+离子，阳极反应为：+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；
若溶液中c(Fe3+)=1.0×10-12mol·L-1，则c(OH-)=，则c(Cr3+)=，代入数值可得，c(Cr3+)=2.0×10-4mol·L-1。
【分析】（1）根据常见的元素化合价进行计算
（2）氯离子具有还原性易被氧化，根据物质的性质即可写出离子方程式
（3）根据图形找出最佳量即可
（4）加热分解得到氧化物
（5）根据图示，做阴极，根据反应物和生成物即可写出电极式，根据数据即可计算出浓度
26．【答案】（1）利于提升CO2在溶液中的溶解度
（2）；；；B；
（3）；0.6NA
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学反应速率与化学平衡的综合应用；化学平衡的计算；原电池工作原理及应用；有关反应热的计算
【解析】【解答】(1)工业上用热钾碱(K2CO3)溶液吸收烟气中的CO2，该反应在加压下进行的目的是有利于提升CO2在溶液中的溶解度。
故正确答案：利于提升CO2在溶液中的溶解度
(2)①
②则
，故初始时
C2H6(g)+ CO2(g)→ C2H4(g)+ H2O(g)+ CO(g)
起始（kPa） 0 0 0
变化（kPa） x x x x x
平衡（kPa） -x -x x x x
则
，所以
，故二氧化碳平均反应速率为
；该反应的平衡常数
；
分析各项措施：A．通入惰性气体恒容条件下不影响平衡移动；B．增加C2H6浓度有利于平衡正向移动提升CO2的平衡转化率；C．增加CO2浓度会使CO2的平衡转化率降低；D．由于该反应△H＞0所以该反应为吸热反应，所以降低温度平衡逆向移动，CO2的平衡转化率降低。欲提高CO2的平衡转化率，可采取的措施有B。
③总反应为：
，(i)的方程式为：
，则(ii)=总反应-(i)，则(ii)的化学方程式为：
。
故正确答案：①+177；②，
，B；③
(3)①阳极为OH-失电子发生氧化反应生成氧气和水，所以阳极的电极反应式为：
②标准状况下，若消耗2.24LCO2，则二氧化碳的物质的量为：
，CO2反应生成C2H4和C2H5OH，一个CO2转移6个电子，所以0.1mol CO2转移电子个数为0.6NA。
故正确答案：①；②0.6NA
【分析】（1）压强增大，气体的溶解度增大
（2）①根据盖斯定律即可计算出焓变
②根据方程式，结合数据计算出平衡时的数据，即可计算出速率和常数，提高二氧化碳转化率可以增加乙烯的浓度
③根据总反应结合第一步反应即可写出方程式
（3）①根据阳极反应物即可写出电极式
②根据二氧化碳的量即可计算出转移电子数
27．【答案】（1）阴极；2H++CO2+2e-=CO+H2O
（2）2H++VO+e-=VO2++H2O；溶液由紫色变为绿色
（3）X；14.9；0.4mol
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)该装置为电解池，CO2→CO，碳元素化合价降低，发生还原反应，则通入CO2气体的一极为阴极，电极反应式：2H++CO2+2e-=CO+H2O；
(2)由电子流入的一极为正极，则X为正极，放电时正极上反应式：2H++VO +e-=VO2++H2O；放电过程中，右罐为负极，反应式：V2+-e-═V3+，则溶液颜色逐渐由紫色变为绿色；
(3)图2是原电池，Y极电子流出，则Y为负极，X为正极，图1是电解池，催化电极b是阳极，由电解池的阳极接原电池的正极，则催化电极b应与该电池的X极，催化电极b的电极反应式为：H2O+Cl--2e-=ClO-+2H+，电路中转移0.4mol电子，则理论上生成0.2mol NaClO，质量为m=nM=0.2mol×74.5g/mol=14.9g，充电时，左槽发生的反应为VO2++H2O-e-═VO +2H+，若转移电子0.4mol，生成氢离子为0.8mol，此时氢离子参与正极反应，通过交换膜定向移动使电流通过溶液，溶液中离子的定向移动可形成电流，通过0.4mol电子，则左槽溶液中n(H+)的变化量为0.8mol-0.4mol=0.4mol。
【分析】（1）通入 CO2气体的一极 ，CO2发生还原反应，电解池中发生还原反应的一极是阴极，CO2还原为CO，H+从阳极移向阴极，结合电荷守恒写出电极反应呢式；
（2）原电池1中电子从负极流向正极，结合图Y电极为负极，X电极为正极，X极上VO2+被还原为VO2+；右侧V2+(紫色)被氧化为V3+(绿色）；
（3）电解池阴极与电源的负极相连，阳极与正极相连，根据整个电路中转移的电子的物质的量相等计算。
28．【答案】（1）
（2）acd；1.7a
（3）负极；GaO+2H2O+3e-=Ga+4OH-；氢离子在阴极得到电子转化成氢气导致电解效率降低；60%
【知识点】热化学方程式；电极反应和电池反应方程式；化学反应速率与化学平衡的综合应用；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）镓与氨气在1100℃下反应生成氮化镓和氢气，反应的方程式为2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g)，生成1 mol H2放出10.3 kJ热量，故生成3 mol H2放出30.9 kJ热量，该反应的热化学方程式为
；
（2）①a．镓与铝位于同一主族，同一主族从上到下，随着核电荷数的增加，金属性逐渐增强，金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，故相同条件下，Ga(OH)3的碱性比Al(OH)3强，a项正确；
b．当反应物浓度或生成物浓度随着时间的改变而不变，反应达到平衡，当c(NH3)=c(H2)时，反应不一定达到了化学平衡状态，b项不正确；
c．
，该反应为放热反应，温度越高，平衡时氨气的体积分数越大，并且温度越高，化学平衡常数越小，结合图像可知，T1 T2，则KA< KC，c项正确；
d．温度一定时，达平衡后再充入氨气，压强增大，平衡逆向移动，
的体积分数减小，d项正确；
故答案为：acd；
②2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g)，令反应开始前向容器中充入x mol氨气，达到平衡时氨气的转化率为b，故平衡时氨气的物质的量为x(1-b) mol，氢气的物质的量为1.5bx mol，B点时，氨气的体积分数为0.4，即
=0.4，b=0.5，平衡时氨气的物质的量为0.5x mol，氢气的物质的量为0.75x mol，恒温恒容的容器中，容器中总压强之比等于物质的量之比，平衡后的压强为p，x∶(0.5x+0.75x)=a∶p，p=1.25a Pa，平衡时氨气的分压为0.4×1.25a Pa=0.5a Pa，氢气的分压为0.6×1.25a Pa=0.75a Pa，则Kp=
=1.7a Pa；
（3）①电解精炼法提纯镓，粗镓作阳极，高纯镓作阴极，则M为负极，N为正极；电解过程中阳极产生的离子迁移到达阴极并在阴极析出高纯镓，阴极的电极反应式为GaO
+2H2O+3e-=Ga+4OH-；
②电压太高，氢离子在阴极得到电子转化成氢气，导致电解效率降低；阴极得到3.5g的镓，n(Ga)=
=0.05mol，阴极的电极反应式为GaO
+2H2O+3e-=Ga+4OH-，由阴极电极反应式可知，阴极得到3.5g的镓，得到的电子的物质的量为3×0.05mol=0.15mol，所以该电解装置的电解效率η=
=60%。
【分析】（1）根据反应物写出方程式再计算出能量即可写出热化学方程式
（2）①a.根据同主族元素进行判断
b.根据方程式即可判断
c.根据数据计算出常数
d.加入反应平衡向右移动，题解分数减小
②根据数据，利用方程式计算
（3）①根据题意即可判断出正极以及电极式
②结合图示，以及氢离子性质即可判断，结合质量即可计算出效率
29．【答案】（1）439.9
（2）0.032mol·L－1·min－1；降低温度
（3）第三
（4）80；
（5）负极；3I－－2e－=
【知识点】反应热和焓变；电极反应和电池反应方程式；化学反应速率；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)由盖斯定律可知，断裂1molH－H键的焓变=ΔH3－ΔH1=+439.9kJ·mol－1，所以断裂1molH－H键需要吸收的能量为439.9kJ；
(2)0～5min内，v(H2)= =0.032 mol·L－1·min－1；6min时改变外界条件，平衡向正反应方向移动，根据图像曲线斜率可知，化学反应速率降低，且Δc(HI)=2Δc(H2)，该反应正向为放热反应，因此改变的条件为降低温度；
(3)多步反应的反应速率由慢反应决定，故该反应的反应速率由第三步决定；
(4)可设起始时n(I2)=n(H2)=208mol，则平衡时混合气体总物质的量为456mol，1mol气体的分压为1kPa，由于反应②是等体积变化的反应，反应①正向是气体体积增大的反应，由反应的差量I2(g) 2I(g)Δn=2 1=1可知，生成I(g)的物质的量为气体物质的量变化量的2倍，所以I(g)的物质的量为：(456 416)mol×2=80mol，即平衡时I(g)的物质的量为80mol，分压分压为80kpa，即p(I)=80kPa；KP是指可逆化学反应达到平衡状态时生成物与反应物的分压（方程式系数幂次方）乘积比或反应产物与反应底物的分压（方程式系数幂次方）乘积比，因此Kp2= ；
(5)鸡蛋壳内为碘化钾溶液，烧杯中盛装硫酸铜溶液，根据总反应可知，鸡蛋壳内的是I-发生氧化反应生成 ，电极为负极，其电极反应式为3I－－2e－= 。
【分析】（1）根据盖斯定律即可求出 1molH2(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量
（2）根据氢气的变化量即可计算出速率，根据HI浓度增大，而H2和I2的浓度降低，说明反应向正反应方向移动因此可以是降温
（3）分步反应的速率是由最慢的一步决定
（4）① 恒温恒容条件下，气体的物质的量之比等于压强之比，即可计算，再根据公式即可计算出平衡常数
（5）根据 2Cu2＋+5I－ 2CuI↓++ 即可判断发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极即可判断
30．【答案】（1）d
（2）3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O
（3）溶解性；避免温度下降，造成主产品的纯度降低
（4）负；2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH-；6.5g
（5）ab
【知识点】电极反应和电池反应方程式；物质的分离与提纯；制备实验方案的设计；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)实验室熔融二氧化锰、氧氧化钾、氯酸钾时应选择铁坩埚，因为普通玻璃坩埚、石英坩埚、陶瓷坩埚中的二氧化硅均与KOH反应，故答案为：d；
(2)第一步熔融时二氧化锰、氧氧化钾、氯酸钾发生反应生成K2MnO4的化学方程式为：3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O；
(3)采用浓缩结晶、趁热过滤得到KMnO4，说明高锰酸钾的溶解性随温度变化较大，操作Ⅰ中根据KMnO4和K2CO3两物质在溶解性上的差异，采用浓缩结晶、趁热过滤得到KMnO4，趁热过滤的原因是避免温度下降，造成主产品纯度降低，故答案为：溶解性；避免温度下降，造成主产品纯度降低；
(4)电池工作时Zn失电子，故Zn为负极；电池正极的电极反应式为2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH-；Zn+2OH--2e-= Zn(OH)2，外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小 ；
(5) KMnO4稀溶液因为其强氧化性是一种常用的消毒剂，双氧水、84消液(NaClO溶液)具有强氧化性能消毒，酒精消毒是因为其能使组成细菌的蛋白质变性，故答案为：ab。
【分析】根据题中流程图可知，二氧化锰、氢氧化钾、氯酸钾熔融发生反应：3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O；加水溶解，分离出KCl，得到K2MnO4溶液；向K2MnO4溶液中通入二氧化碳得到KMnO4、MnO2、 K2CO3，过滤除去滤渣MnO2，滤液为KMnO4、K2CO3溶液，浓缩结晶，趁热过滤得到KMnO4晶体，滤液中含有K2CO3。
31．【答案】（1）100℃、3h(2.8~3h)
（2）
（3）低于40℃， 转化反应速率慢，超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致 转化率下降
（4） 恰好沉淀完全时， ， ，因此不会生成 沉淀
（5）
（6）；
【知识点】难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质；物质的分离与提纯；制备实验方案的设计；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)由图可知，100℃、3h(2.8~3h)铁的浸出率为80%时；
(2)“酸浸”时 与盐酸反应生成FeCl2、 ，钛主要以 形式存在，反应的离子方程式是 ；
(3)低于40℃， 转化反应速率慢，超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致 转化率下降，所以40℃时 转化率最高；
(4) 恰好沉淀完全时， ， ，因此不会生成 沉淀；
(5) FePO4、Li2CO3、H2C2O4灼烧生成 、二氧化碳、水，由 制备 的化学方程式 ；
(6)放电时 由N极层状材料中脱出经由电解质嵌入M极层状材料中，放电时M是正极、N是负极，充电时N极是阴极，电极反应方程式为 ，放电时M极发生反应FePO4+e-+Li+= LiFePO4，所以每增重7g，负载中转移电子数为NA。
【分析】 、MgO、 加入硫酸， 与盐酸反应生成FeCl2、 、MgCl2， 和硫酸不反应，滤渣是 ，滤液①中含有FeCl2、 、MgCl2，滤液①水解过滤生成沉淀 ，滤液②中含有FeCl2、MgCl2，滤液②加入过氧化氢把Fe2+氧化为Fe3+，加入磷酸生成FePO4沉淀，FePO4、Li2CO3、H2C2O4灼烧生成 。
32．【答案】（1）V2O5+3Zn+10HCl=2VCl2+3ZnCl2+5H2O
（2）ECBD；除去空气中的氧气，防止氧化VCl2；及时带走产生的Cl2，防止氧化VCl2；取D中溶液少量，调节溶液的pH后，滴加几滴石蕊溶液，石蕊溶液最终褪色。(或取少许D中溶液，向其中滴加硝酸至溶液显酸性，再加入几滴硝酸银溶液，有白色沉淀生成)
（3）滴入最后一滴AgNO3溶液，有砖红色沉淀生成，且半分钟内沉淀颜色不发生变化；90.9%(或0.909)
（4）左边溶液由紫色变为绿色，右边溶液由黄色变为蓝色，电流计指针偏转
【知识点】化学实验操作的先后顺序；常见气体的检验；探究物质的组成或测量物质的含量；制备实验方案的设计；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)方案一中V2O5与锌和盐酸反应生成了VCl2，V的化合价降低，锌的化合价升高，应该还生成了ZnCl2，反应的化学方程式为V2O5+3Zn+10HCl=2VCl2+3ZnCl2+5H2O，故答案为：V2O5+3Zn+10HCl=2VCl2+3ZnCl2+5H2O；
(2)①装置A用于制备氮气，用E装置的碱石灰干燥氮气，C装置中进行VCl3分解制备VCl2，B装置用于隔离、防止D装置中的水蒸气进入C装置而干扰实验，但E、B装置不能互换，因为Cl2能与碱石灰反应，VCl3分解生成的氯气有毒，常用NaOH溶液吸收处理，所以按气流方向，装置合理的连接顺序为AECBD，故答案为：ECBD；
②空气中含有氧气，二氯化钒(VCl2)有强还原性，焦性没食子酸可以除去空气中的氧气，故答案为：除去空气中的氧气，防止氧化VCl2；
③由题意可知，二氯化钒(VCl2)有强还原性，VCl3分解生成的Cl2具有强氧化性，二者可反应，所以实验过程中需持续通入N2，将生成的Cl2及时吹出，防止VCl2被氧化，故答案为：及时将生成的Cl2吹出，防止VCl2被氧化；
④氯气能与NaOH溶液反应生成NaClO，只要证明D的溶液中含有NaClO，即可证明C处有Cl2生成，实验方案设计为：取D中溶液少量，调节pH后滴加几滴石蕊溶液，石蕊溶液褪色，故答案为：取D中溶液少量，调节pH后滴加几滴石蕊溶液，石蕊溶液褪色；
(3)①滴定终点时，氯离子完全反应，滴入最后一滴AgNO3标准液生成Ag2CrO4砖红色沉淀，且半分钟内沉淀颜色不发生变化，故答案为：滴入最后一滴AgNO3标准液，有砖红色沉淀生成，且半分钟内沉淀颜色不发生变化；
②设所取样品中VCl3与VCl2的物质的量分别为x、y，根据Cl、Ag原子守恒有VCl3～3AgCl～3AgNO3、VCl2～2AgCl～2AgNO3，则157.5x+122y=1.3775，3x+2y=0.5000×0.046=0.023，解得x=0.001mol、y=0.01mol，即产品中VCl3与VCl2的物质的量之比为x:y=1:10，则产品中VCl2的物质的量分数为 ×100%=90.9%，故答案为：90.9%；
(4)该装置为原电池，还原性V2+强于VO2+，接通电路后，左侧V2+转化为V3+，发生氧化反应，左侧电极为负极，右侧VO 转化为VO2+，发生还原反应，右侧电极为正极，因此观察到的实验现象是左边溶液由紫色变为绿色，右边溶液由黄色变为蓝色，电流计指针偏转，故答案为：左边溶液由紫色变为绿色，右边溶液由黄色变为蓝色，电流计指针偏转。
【分析】用方案二制备VCl2并检验其气体产物Cl2，装置A用于产生氮气，B装置用于隔离、防止D装置中的水蒸气进入C装置而干扰实验，生成的氯气有毒，常用NaOH溶液吸收处理，据此分析解答；测定产品纯度：样品溶于水，充分水解生成Cl-，加入Na2CrO4作指示剂，开始有白色AgCl沉淀生成，当加入的AgNO3标准溶液过量时，生成砖红色Ag2CrO4沉淀，表明反应达到滴定终点；根据Cl、Ag原子守恒分析计算；该装置为原电池，还原性V2+强于VO2+，接通电路后，VO 转化为VO2+，发生还原反应，V2+转化为V3+，发生氧化反应，据此分析解答。
33．【答案】（1）
（2）I；反应I的活化能大；；0.064或8/125；AD
（3）乙醇；；2
【知识点】热化学方程式；电极反应和电池反应方程式；化学平衡常数；化学平衡状态的判断；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)①
②
③
根据盖斯定律，3×③+3×②-①得： ；
(2)①由能量变化图可知第I步活化能较大，反应速率较慢，因此决定NO氧化反应速率的步骤是I；理由为反应I的活化能大；
②因为是刚性容器，可带压强列三段式： ，根据题意有36+x=46，解得x=10，因此0~5min用 的分压表示反应速率为10kPa÷5min= ；该温度下，此反应的平衡常数 =0.064 或8/125 ；
③ ，2NO恒温恒容条件：
A．该反应为气体分子数变化的反应，压强不再变化，说明反应已达平衡；
B．ρ=m/V，自始至终m和V均不变，ρ不变不能说明反应已达平衡；
C．生成NO的速率与消耗 的速率相等，都是逆反应速率，不能说明反应已达平衡；
D．混合气体的平均相对分子质量=m/n，气体总质量m自始至终不变，气体总n是变量，当混合气体的平均相对分子质量，说明反应已达平衡；
选AD；
(3)利用 燃料电池电解，可将雾霾中的NO、 分别转化为 和 ：结合图可知，左边装置为乙醇燃料电池，右边装置为电解池，NO转化为 ，N化合价降低，则通入NO的一极得电子，为阴极，通入二氧化硫的一极为阳极，则燃料电池a电极为负极，燃料电池中负极通入的是燃料，因此物质甲为乙醇；电解池阴极得电子，NO转化为 ，结合电解质为硫酸铵可知电极反应式为 ；电解池阳极失电子， 转化为 ，电极反应式为2H2O+SO2-2e-= +4H+，在电解池总反应为2NO+8H2O+5SO2 (NH4)2SO4+4H2SO4~10e-，因此A为H2SO4，转移2.5mol电子时，生成1mol硫酸，物质的量浓度为1mol÷500mL=2mol/L。
【分析】（1）写出化学方程式利用盖斯定律计算出燃烧热即可
（2）① 活化能高的速率慢，因此I的活化能高，因此由I决定 ② 根据起始的压强以及平衡的压强利用三行式进行计算平衡时各物质的压强即可计算出氧气的速率，根据平衡时各物质的压强即可计算出平衡常数 ③ 此反应是放热反应且系数在减小，温度不变和体积不变，因此某气态物质的正逆速率不变，以及浓度不变、压强不变，以及相对分子质量不变可以判断平衡
（3）根据与甲连接是通入的一氧化氮转为铵根离子，化学价降低被还原性，得到电子，甲是电池的负极应该通入的是乙醇，阴极是一氧化氮得到电子结合氢离子变为铵根离子，因此即可写出电极式，根据正负极电极式即可写出总的电解池反应根据转移的电子数即可计算出A的浓度
34．【答案】（1）用磁铁，能被磁铁吸引的是钢，不能的是Al2O3-C耐火材料
（2）+1344.2
（3）I；反应⑤生成的AlCl为气体，容易从体系中分离，在另一个温度较低的地方分解得到金属铝和三氯化铝，从而将金属铝生产出来
（4）0.1 mol/L；向正反应方向；10.58p总
（5）CO+ -2e -=2CO2
【知识点】盖斯定律及其应用；焓变和熵变；化学平衡常数；物质的检验和鉴别；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)钢主要成分是铁，能够被磁铁吸引，而Al2O3、C不能被磁铁吸引，故区分Al2O3-C耐火材料和钢的简易方法是用磁铁。能被磁铁吸引的是钢，不能被磁铁吸引的是Al2O3-C耐火材料；
(2)已知：①2Al2O3(s) 4Al(s)+3O2(g) △H1= +3351.4 kJ·mol - 1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2= -393.5 kJ·mol - 1
③C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H3=+172.5 kJ·mol - 1
根据盖斯定律，将[(②+③)×3+①]× ，整理可得3C(s)+Al2O3(s) 2Al(s)+3CO(g) △H4=+1344.2 kJ/mol；
(3)反应⑤的正反应是气体体积增大的反应，△S＞0，体系的自由能△G=△H-T△S＜0反应能够自发进行。反应在高温下能够自发进行，说明在高温下△G＜0，故表示反应⑤的曲线是I；
(4)①在密闭容器中发生反应：C+CO2(g) 2CO(g)，在反应开始时n(CO2)=2 mol，n(CO)=0 mol，假设反应过程中CO2改变的物质的量为x mol，则产生CO为2x mol，平衡时n(CO2)=(2-x) mol，n(CO)=2x mol，根据图像可知 ，解得x=0.5，此时容器容积为10 L，故平衡时CO的浓度c(CO)= =0.1 mol/L；
②上述反应达到平衡时CO、CO2的体积分数相同，当再充入一定量n(CO)：n(CO2)=2：3的混合气体，由于CO2增加的更多，则化学平衡向正反应方向移动；
③根据图像可知在800℃反应达到平衡时CO体积分数是92%，CO2为8%，由于气体的体积比等于气体的物质的量的比等于压强之比，故化学平衡常数Kp= ；
(5)通入CO的电极为负极，CO失去电子，被氧化变为CO2，则负极的电极反应式为：CO+ -2e -=2CO2。
【分析】（1）利用磁性进行区分
（2）根据盖斯定律即可计算出焓变
（3）根据△G=△H-T△S，高温时自发进行即可判断，根据⑤⑥即可判断利用 氧化铝碳热还原氯化法炼铝的可行
（4）① 根据图二即可找出平衡时的二氧化碳和一氧化碳的体积分数即可计算出物质的量浓度②二氧化碳增多，平衡正向移动③根据图示找出平衡时的体积分数即可计算出Kp
（5）负极是一氧化碳失去电子结合碳酸根变为二氧化碳的反应
35．【答案】（1）25.0 g；偏低
（2）溶液由黄色变浅绿色(或黄色变浅)；
（3）CuCl；
（4）KCl固体；负极；指针偏转
（5）浓度；BaCl2固体(或其他合理答案)
【知识点】氧化还原反应；配制一定物质的量浓度的溶液；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)在100 mL 1 mol/LCuSO4溶液中含有溶质CuSO4的物质的量n(CuSO4)=1 mol/L×0.1 L=0.1 mol，根据Cu元素守恒，可知需CuSO4·5H2O的质量m(CuSO4·5H2O)=0.1 mol×250 g/mol=25.0 g；
若在配制溶液定容时仰视刻度线，则容量瓶中凹液面最低处高于刻度线，溶液体积偏大，由于溶质的物质的量不变，根据物质的量浓度定义式可知配制的溶液的浓度偏低；
(2)向KHSO3溶液中加入CuSO4溶液，溶液显蓝色，无其它明显变化，然后加入KCl固体，反应产生白色沉淀和无色气体，Cu2+得到电子被还原为Cu+，Cu+与溶液中的Cl-结合白色沉淀是CuCl，则 失去电子被氧化为 ，同时产生H+，H+与溶液中的 反应产生SO2气体。SO2具有还原性，与FeCl3溶液发生氧化还原反应，产生H2SO4、HCl、FeCl2，使溶液由红色变为浅绿色，该反应的离子方程式为： ；
(3)根据(2)分析可知生成的白色沉淀是CuCl，则生成该沉淀和无色气体的离子方程式为： ；
(4)若是由于外加Cl-导致Cu+的还原性弱于 ，可根据如图装置验证：当一段时间后指针归零后，向U型管右管添加加入KCl固体，此时溶液中Cl-浓度增大，若a为负极，电流表指针发生偏转，同时看到左侧电极有气体产生，右侧电极附近有白色沉淀产生，就可证实其推测；
(5)基于(4)实验，乙同学得出进一步猜想：物质的氧化性和还原性与物质的浓度有关。
若 反应产生 ，则反应后向左侧溶液中加入含有Ba2+的物质，应该产生BaSO4白色沉淀，而 与Ba2+不能发生反应。故该同学用图3装置再次进行实验，以丰富验证该猜想的证据。与(4)实验对比，不同的操作是可以向U型管左管添加BaCl2固体。
【分析】（1）根据m=计算即可，定容时仰视读数，导致体积偏大，浓度偏低
（2）二氧化硫具有还原性，而铁离子具有氧化性，发生氧化还原反应变色，因此黄色变为浅绿色，根据氧化还原反应即可写出离子方程式
（3）根据题意加入氯化钾后产生沉淀，而氯化亚铜是白色固体难溶于水，根据反应物和生成物即可写出方程式
（4）根据题意 外加Cl-导致Cu+的还原性弱于 ，因此引入氯离子即可进行实验，因此亚硫酸氢根做负极，a为负极，形成原电池，导致指针偏转
（5）浓硝酸和稀硝酸的氧化性不同，且浓度大氧化性强，因此可以考虑物质的氧化性与浓度有关，增加氯离子的浓度即可
