2015-2016吉林省长春十一中高一下学期期中化学试卷

2015-2016学年吉林省长春十一中高一下学期期中化学试卷
一、选择题
1.(2016高一下·长春期中)下列化学电池不易造成环境污染的是(  )
A.甲烷燃料电池 B.锌锰电池
C.镍镉电池 D.锂电池
2.(2016高一下·长春期中)下列化学反应表示正确的是(  )
A.Cl2通入水中:Cl2+H2O=2H++Cl﹣+ClO﹣
B.用惰性电极电解饱和NaCl溶液:2H++2Cl﹣ Cl2↑+H2↑
C.用石墨作电极电解CuSO4溶液:2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+
D.钢铁发生吸氧腐蚀时负极反应为:Fe﹣3e﹣=Fe3+
3.(2016高一下·长春期中)下列叙述错误的是(  )
A.生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁弱
B.用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈
C.在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐为电镀液
D.铁管上镶嵌锌块,铁管不易被腐蚀
4.(2016高一下·长春期中)下列实验装置、操作能达到实验目的是(  )
A.测定中和热
B.反应快慢
C.粗铜的电解精炼
D.电解食盐水
5.(2016高一下·长春期中)1L 0.1mol/L AgNO3溶液在以Ag作阳极,Fe作阴极的电解槽中电解,当阴极上增重2.16g时,下列判断中正确的是(  )
A.溶液的浓度变为0.08mol/L
B.阳极上产生112mL O2 (标准状况)
C.转移的电子数是1.204×1022 个
D.反应中有0.01mol Ag 被氧化
6.(2017高二上·济南期末)关于下列装置说法正确的是(  )
A.装置①中,盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
B.滴有酚酞溶液的装置②在电解过程中,b极先变红
C.可以用装置③在铁上镀铜,d极为铜
D.装置④中发生铁的吸氧腐蚀
7.(2016高三上·长春期中)已知:NH3 H2O(aq)与H2SO4(aq)反应生成1mol正盐的△H=﹣24.2kJ/mol;强酸、强碱的稀溶液反应的中和热的△H=﹣57.3kJ/mol.则NH3 H2O在水溶液中电离的△H等于(  )
A.﹣69.4 kJ/mol B.﹣45.2kJ/mol
C.+69.4 kJ/mol D.+45.2 kJ/mol
8.(2016高一下·长春期中)把锌片和铁片放在盛有食盐水和酚酞溶液的表面皿中,如图所示,最先观察到酚酞变红的区域是(  )
A.I和Ⅲ B.I和IV C.Ⅱ和Ⅲ D.Ⅱ和IV
9.(2016高一下·长春期中)化学能与热能、电能等能相互转化.关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是(  )
A.化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成
B.化石燃料是可再生性能源,燃烧时将化学能转变为热能
C.如图I所示的装置能将化学能转变为电能
D.如图II所示的反应为吸热反应
10.Zn还原SiCl4的反应如下:下列说法正确的是(  )
SiCl4(g)+2Zn(l) Si(s)+2ZnCl2(g)△H1
SiCl4(g)+2Zn(g) Si(s)+2ZnCl2(g)△H2.
A.Zn(l)=Zn(g)△H= (△H1﹣△H2 )
B.用硅制作的太阳能电池是将化学能转化为电能
C.增加Zn(g)的量,△H2变大
D.以Zn片、铜片和稀硫酸构成的原电池,Zn片表面有气泡产生.
11.(2016高一下·长春期中)相关数据如表:
  H2(g) Br2(g) HBr(g)
1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ 436 200 369
则已知H2(g)+Br2(g)=2HBr (g)△H 为(  )
A.△H=+102kJ/mol B.△H=﹣102kJ/mol
C.△H=+267kJ/mol D.△H=﹣267kJ/mol
12.(2016高一下·长春期中)相同温度下,有下列三个热化学方程式:
(i)H2(g)+ O2(g)═H2O(g)△H1=﹣Q1 kJ mol﹣1
(ii)2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H1=﹣Q2 kJ mol﹣1
(iii)2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H1=﹣Q3 kJ mol﹣1
则Q1、Q2、Q3的关系表示正确的是(  )
A.Q1=Q2<Q3 B.Q2>Q3>Q1 C.Q3>Q2>Q1 D.Q1=Q2=Q3
13.(2016高一下·长春期中)下列关于反应过程中能量变化的说法正确的是(  )
A.在一定条件下,某可逆反应的△H=+100kJ mol﹣1,则该反应正反应活化能比逆反应活化能大100kJ mol﹣1
B.图中A、B曲线可分别表示反应CH2=CH2(g)+H2(g)→CH3CH3(g)△H>0未使用和使用催化剂时,反应过程中的能量变化
C.同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的△H不同
D.已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)△H1;2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H2.则△H1>△H2
14.(2016高一下·长春期中)镀锌铁在发生吸氧腐蚀时,若有0.2mol电子发生转移,下列说法正确的是(  )
①有5.6g金属被腐蚀
②有6.5g金属被腐蚀
③在标准状况下有2.24L气体吸收
④在标准状况下有1.12L气体吸收.
A.①② B.②③ C.①④ D.②④
15.(2016高一下·长春期中)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置,如图为电池示意图,下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是(  )
A.该电池工作时电能转化成化学能
B.该电池中a是正极
C.外电路中的电子由电极b通过导线流向a
D.该电池的总反应为:2H2+O2═2H2O
16.(2016高一下·望都期中)21世纪是钛的世纪.在800℃~1000℃时电解TiO2可制得钛,装置如图所示.下列叙述正确的是(  )
A.a为电源的正极
B.石墨电极上发生还原反应
C.阴极发生的反应为:TiO2+4e﹣═Ti+2O2﹣
D.每生成0.1mol钛,转移电子0.2mol
17.(2016高一下·长春期中)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(  )
A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重
B.图b中,开关由M改置于N时,Cu﹣Zn合金的腐蚀速率减小
C.图c中,接通开关时Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大
D.图d中,Zn﹣MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
18.(2016高一下·长春期中)将一根较纯铁棒垂直没入水中,由于深水处溶氧量较少,一段时间后发现AB段产生较多铁锈,BC段腐蚀严重,下列关于此现象的说法错误的是(  )
A.铁棒AB段发生反应为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣
B.腐蚀过程中在铁棒上会产生微电流,且方向是AB段到BC段
C.向水中加入一定量硫酸钾固体后,对铁棒的生锈速率几乎无影响
D.产生这种现象的本质原因是铁棒所处的化学环境不同
19.(2016高一下·长春期中)某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极,嵌入锂的碳材料为负极,含Li+导电固体为电解质.充放电时的电池反应为:Li+LiMn2O4 Li2Mn2O4.下列说法正确的是(  )
A.放电时,LiMn2O4发生氧化反应
B.放电时,正极反应为:Li++LiMn2O4+e﹣═Li2Mn2O4
C.充电时,LiMn2O4发生氧化反应
D.充电时,阳极反应为:Li++e﹣═Li
20.(2016高一下·长春期中)已知2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=﹣571.6kJ/mol,则关于方程式2H2O(l)═2H2(g)+O2(g)的△H的说法中正确的是(  )
A.方程式中的化学计量数表示分子数
B.该反应△H大于零
C.该反应△H=﹣571.6 kJ/mo
D.该反应可表示36 g水分解时的热效应
21.(2016高一下·长春期中)在常温常压时,充分燃烧一定量的丁烷(C4H10)气体,放出热量Q kJ(Q>0),将生成的二氧化碳全部通入足量NaOH溶液中,发生的反应为:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,共消耗了4mol L﹣1的NaOH溶液200mL.则此条件下,下列热化学方程式正确的是(  )
A.C4H10(g)+ O2(g)═4CO2(g)+5H2O(l)△H=﹣Q kJ mol﹣1
B.C4H10(g)+ O2(g)═4CO2(g)+5H2O(l)△H=﹣10Q kJ mol﹣1
C.C4H10(g)+ O2(g)═4CO2(g)+5H2O(l)△H=+10Q kJ mol﹣1
D.C4H10(g)+ O2(g)═4CO2(g)+5H2O(g)△H=﹣10Q kJ
22.(2016高一下·长春期中)如图装置中,U型管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液(已知氯化铵溶液显酸性),各加入生铁块,放置一段时间.下列有关描述错误的是(  )
A.生铁块中的碳是原电池的正极
B.红墨水柱两边的液面变为左低右高
C.两试管中相同的电极反应式是:Fe﹣2e﹣=Fe2+
D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀
23.(2016高一下·长春期中)电解原理在化学工业中有着广泛的应用.图甲表示一个电解池,装有电解液a;X,Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连.则下列说法不正确的是(  )
A.若此装置用于电解精炼铜,则X为纯铜、Y为粗铜,电解的溶液a可以是硫酸铜或氯化铜溶液
B.按图甲装置用惰性电极电解AgNO3溶液,若图乙横坐标x表示流入电极的电子的物质的量,则E可表示反应生成硝酸的物质的量,F表示电解生成气体的物质的量
C.按图甲装置用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,通电一段时间后,加入0.5 mol的碳酸铜刚好恢复到通电前的浓度,则电解过程中转移的电子为2.0 mol
D.若X,Y为铂电极,a溶液为500 mL KCl和KNO3的混合液,经过一段时间后,两极均得到标准状况下11.2 L气体,则原混合液中KCl的物质的量浓度至少为2.0 mol L﹣1
24.(2016高一下·长春期中)化学在生产和日常生活中有着重要的应用.下列说法不正确的是(  )
A.明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物,可用于水的净化
B.在海轮外壳上镶入锌块,可减缓船体的腐蚀速率
C.MgO的熔点很高,可用于制作耐高温材料
D.电解MgCl2饱和溶液,可制得金属镁
25.(2016高一下·长春期中)用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH4+,模拟装置如图所示.下列说法正确的是(  )
A.阳极室溶液由无色变成棕黄色
B.阴极的电极反应式为:4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑
C.电解一段时间后,阴极室溶液中的酸性减弱
D.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
二、填空题
26.(2016高一下·长春期中)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池.已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为﹣285.8kJ mol﹣1、﹣283.0kJ mol﹣1和﹣726.5kJ mol﹣1.请回答下列问题:
(1)用太阳能分解10mol水消耗的能量是    kJ.
(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为   .
(3)在直接以甲醇为燃料的电池中,理想状态下,该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,则该燃料电池的理论效率为   (燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能占燃料电池反应所能释放的全部能量的百分比).
三、实验题
27.(2016高一下·长春期中)如图所示三套实验装置,分别回答下列问题.
(1)装置1为铁的吸氧腐蚀实验.一段时间后,向插入石墨棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液,可观察到石墨棒附近的溶液变红,则该装置中石墨电极的反应式为   .
(2)装置2中的铜是   极(填“正”或“负”),该装置中石墨电极所发生的反应为   .
(3)装置3中甲烧杯盛放100mL 0.2mol L﹣1的NaCl溶液,乙烧杯盛放100mL0.5mol L﹣1的CuSO4溶液.反应一段时间后,停止通电.向甲烧杯中滴入几滴酚酞,观察到石墨电极附近首先变红.
①甲烧杯中铁为   极;甲烧杯中石墨电极的电极反应式为   .
②乙烧杯中电解反应的离子方程式为   .
③停止电解,取出Cu电极,洗涤、干燥、称量,电极增重0.64g,甲烧杯中产生的气体在标准状况下的体积为    mL.
四、简答题
28.(2016高一下·长春期中)酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池的构造简图如下所示,比较二者的异同,回答下列问题
(1)酸性锌锰干电池的负极反应为   .
(2)碱性锌锰干电池在放电过程产生MnOOH,写出正极反应式   .
(3)维持电流强度为0.6A,电池工作10分钟,理论消耗Zn   g.(结果保留到小数点后两位,F=96500C/mol)
29.(2016高一下·长春期中)按要求填空
(1)0.3mol气态高能燃料乙硼烷(分子式B2H6),在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ的热量,则其热化学方程式为   .
(2)又已知:H2O(g)=H2O(l);△H=﹣44kJ/mol,则5.6L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是   .
30.(2016高一下·长春期中)碳及其化合物与人类生产、生活密切相关.
(1)在化工生产过程中,少量CO的存在会引起催化剂中毒,为了防止催化剂中毒,常用SO2将CO氧化,SO2被还原为S.
已知:C(s)+ O2(g)=CO(g)△H1=﹣126.4kJ mol﹣1
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=﹣393.5kJ mol﹣1
S(s)+O2(g)=SO2(g)△H3=﹣296.8kJ mol﹣1
则SO2氧化CO的热化学反应方程式为   
(2)一种新型CO燃料电池工作原理如图所示.
①负极电极反应式:   ;正极电极反应式:   .
②电极A处产生的CO2有部分参与循环利用,其利用率为   .
五、附加题
31.(2016高一下·长春期中) 500mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3﹣)=6.0mol/L,用铅蓄电池作电源,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22.4L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500mL,求(无相应计算过程不得分)
(1)原溶液中K+的浓度?
(2)铅蓄电池的正极质量改变多少?
(3)若将电解后的溶液恢复到电解前的浓度,加一种什么物质;其质量为多少克?
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】常见的生活环境的污染及治理
【解析】【解答】解:A.甲烷燃料电池生成物为二氧化碳和水,无污染,故A正确;
B.锌锰电池中含有重金属锰,对环境有污染,故B错误;
C.镍镉电池中含有重金属镍镉,对环境有污染,故C错误;
D.锂电池中含有锂元素,对环境有污染,故D错误.
故选A.
【分析】锌锰电池、镍镉电池、锂电池都含有重金属离子,甲烷燃料电池生成物为二氧化碳和水,无污染.
2.【答案】C
【知识点】离子方程式的书写
【解析】【解答】解:A.Cl2通入水中的离子反应为Cl2+H2O=H++Cl﹣+HClO,故A错误;
B.用惰性电极电解饱和NaCl溶液的离子反应为2H2O+2Cl﹣ Cl2↑+H2↑+2OH﹣,故B错误;
C.石墨作电极电解CuSO4溶液的离子反应为2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+,故C正确;
D.钢铁发生吸氧腐蚀时负极反应为Fe﹣2e﹣=Fe2+,故D错误;
故选C.
【分析】A.反应生成盐酸和次氯酸,HClO在离子反应中保留化学式;
B.反应生成NaOH、氢气、氯气;
C.电解生成硫酸、Cu、氧气;
D.负极Fe失去电子生成亚铁离子.
3.【答案】C
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】解:A.生铁中含有碳,碳、铁和电解质溶液构成原电池,铁作负极而易被腐蚀,所以生铁的抗腐蚀能力比纯铁弱,故A正确;
B.锡、铁和电解质溶液构成原电池,铁作负极而易被腐蚀,所以用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈,故B正确;
C.在铁制品上镀铜时,镀件铁制品为阴极,铜盐为电镀液,故C错误;
D.铁管上镶嵌锌块,锌、铁和电解质溶液构成原电池,铁作原电池正极而被保护,所以铁管不易被腐蚀,故D正确;
故选:C.
【分析】原电池中,作原电池负极的金属易失电子而被腐蚀,则作原电池正极的金属被保护,电镀时,镀层作电解池阳极,镀件作电解池阴极,含有与阳极相同元素的金属盐作电解质溶液,据此分析解答.
4.【答案】D
【知识点】化学实验方案的评价
【解析】【解答】解:A.温度计用于测量反应液的温度,应掺入小烧杯内,故A错误;
B.锌为活泼金属,与酸反应的实质为锌与氢离子反应,左侧烧杯内锌置换出铜,形成原电池反应,反应较快,滴加硫酸铜溶液的烧杯反应较快,故B错误;
C.精炼铜,粗铜为阳极,纯铜为阴极,在阴极析出铜,故C错误;
D.电解饱和食盐水,用惰性电极,题中装置符合要求,故D正确.
故选D.
【分析】A.温度计用于测量反应液的温度;
B.锌置换出铜,形成原电池反应,反应较快;
C.精炼铜,粗铜为阳极,纯铜为阴极;
D.电解饱和食盐水,用惰性电极.
5.【答案】C
【知识点】电解原理
【解析】【解答】解:1L 0.1mol/L的AgNO3溶液在以Ag作阳极,Fe作阴极的电解槽中电解,阳极反应式为Ag﹣e﹣=Ag+、阴极反应式为 Ag++e﹣=Ag,所以该装置是电镀池,
A.因为溶解的Ag和析出的Ag质量相等,所以电解质溶液浓度不变,仍然为1mol/L,故A错误;
B.较活泼金属作阳极,阳极上金属失电子,所以阳极反应式为Ag﹣e﹣=Ag+,故B错误;
C.根据Ag﹣e﹣=Ag+知,析出2.16gAg时转移电子数解:1L 0.1mol/L的AgNO3溶液在以Ag作阳极,Fe作阴极的电解槽中电解,阳极反应式为Ag﹣e﹣=Ag+、阴极反应式为 Ag++e﹣=Ag,所以该装置是电镀池,
A.因为溶解的Ag和析出的Ag质量相等,所以电解质溶液浓度不变,仍然为1mol/L,故A错误;
B.较活泼金属作阳极,阳极上金属失电子,所以阳极反应式为Ag﹣e﹣=Ag+,故B错误;
C.根据Ag﹣e﹣=Ag+知,析出2.16gAg时转移电子数= ×NA=1.204×1022,故C正确;
D.反应中被氧化n(Ag)= =0.02mol,故D错误;
故选C.
【分析】1L 0.1mol/L的AgNO3溶液在以Ag作阳极,Fe作阴极的电解槽中电解,阳极反应式为Ag﹣e﹣=Ag+、阴极反应式为 Ag++e﹣=Ag,所以该装置是电镀池,电镀时电解质溶液浓度不变,结合Ag和转移电子之间关系式分析解答.
6.【答案】C
【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】解:A.锌比铜活泼,为原电池的负极,铜为正极,盐桥中的K+移向原电池的正极,故A错误;
B.b为阳极,生成氯气,阴极先变红,故B错误;
C.电镀时,镀层金属为阳极,故C正确;
D.酸性条件下发生析氢腐蚀,中性或碱性溶液中发生吸氧腐蚀,故D错误.
故选C.
【分析】A.盐桥中的K+移向原电池的正极;
B.b为阳极,生成氯气;
C.电镀时,镀层金属为阳极;
D.酸性条件下发生析氢腐蚀.
7.【答案】D
【知识点】弱电解质在水溶液中的电离平衡
【解析】【解答】解:NH3 H2O(aq)与H2SO4(aq)反应生成1mol正盐的△H=﹣24.2kJ/mol,则:2NH3 H2O(aq)+H2SO4(aq)=(NH4)2SO4(aq)+2H2O (l)△H=﹣24.2kJ/mol
即:2NH3 H2O(aq)+2H+=2NH4+(aq)+2H2O(l)△H=﹣24.2kJ/mol,
整理可得:NH3 H2O(aq)+H+=NH4+(aq)+H2O(l)△H=﹣12.1kJ/moL (1)
H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O (l)△H=﹣57.3kJ/mol (2)
·(1)﹣(2)可得:NH3 H2O(aq)=NH4+(aq)+OH﹣(aq),△H=+45.2kJ/mol,
所以NH3 H2O在水溶液中电离的△H为+45.2kJ/mol,
故选D.
【分析】25℃,101kPa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ/mol,但是弱碱的电离吸热,根据题干信息写出反应的热化学方程式,然后利用盖斯定律计算出NH3 H2O在水溶液中电离的△H.
8.【答案】A
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解:第一个装置是原电池,活泼金属锌为负极,溶液中的氧气在正极Ⅰ处得电子生成OH﹣,O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣,使得OH﹣浓度增大,所以Ⅰ处变红;
第二个装置是电解池,与电源正极相连的是电解池的阳极,所以锌为阳极,铁为阴极,溶液中的H+在阴极Ⅲ处得电子,2H++2e﹣=H2↑,破坏了铁片附近水的电离平衡,使得OH﹣浓度增大,所以Ⅲ处变红;
故选:A.
【分析】第一个装置是原电池,活泼金属锌为负极,溶液中的氧气在正极Ⅰ处得电子生成OH﹣,所以Ⅰ处变红;第二个装置是电解池,与电源正极相连的是电解池的阳极,所以锌为阳极,铁为阴极,溶液中的H+在阴极Ⅲ处得电子,破坏了铁片附近水的电离平衡,使得OH﹣浓度增大,所以Ⅲ处变红.
9.【答案】A
【知识点】常见能量的转化及运用;原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解:A.化学反应时断键要吸收能量,成键要放出能量,所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成,故A正确;
B.化石燃料是不可再生能源,在地球上蕴藏量是有限的,故B错误;
C.图I所示的装置没形成闭合回路,不能形成原电池,没有电流通过,所以不能把化学能转变为电能,故C错误;
D.图II所示的反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,所以该反应为放热反应,故D错误;
故选A.
【分析】A.化学反应时断键要吸收能量,成键要放出能量;
B.化石燃料是不可再生能源;
C.图I所示的装置没形成闭合回路,不能形成原电池;
D.图II所示的反应,反应物的总能量大于生成物的总能量.
10.【答案】A
【知识点】常见能量的转化及运用;盖斯定律及其应用
【解析】【解答】A、已知:①SiCl4(g)+2Zn(l) Si(s)+2ZnCl2(g)△H1
②SiCl4(g)+2Zn(g) Si(s)+2ZnCl2(g)△H2.根据盖斯定律,将(①﹣②)×
即可得Zn(l)=Zn(g)△H= (△H1﹣△H2 ),所以A正确;
B、用硅制作的太阳能电池是将太阳能转化为电能,所以B错误;
C、△H2是2molZn(g)反应对应的反应热,与Zn(g)的用量无关,所以增加Zn(g)的量,反应吸收或放出的热量增多,但△H2不变,所以C错误;
D、以Zn片、铜片和稀硫酸构成的原电池,负极上锌本身放电,负极变细,正极铜片表面有气泡产生,所以D错误.所以选A.
【分析】本题考查了利用盖斯定律来书写热化学方程式、反应热△H的含义以及原电池正负极反应等.应注意的是△H2是2molZn(g)反应对应的反应热,与Zn(g)的用量无关.
11.【答案】B
【知识点】有关反应热的计算
【解析】【解答】解:1molH2(g)化学键断裂时需要吸收的能量为436kJ,1molBr2(g)化学键断裂时需要吸收的能量为200kJ,1molHBr(g)化学键断裂时需要吸收的能量为369kJ,H2(g)+Br2(g)═2HBr(g)△H=﹣102kJ mol﹣1,依据△H=反应物的总键能﹣生成物的总键能,则△H=436+200﹣369×2=﹣102kJ/mol,
故选B.
【分析】1molH2(g)化学键断裂时需要吸收的能量为436kJ,1molBr2(g)化学键断裂时需要吸收的能量为200kJ,1molHBr(g)化学键断裂时需要吸收的能量为369kJ,依据△H=反应物的总键能﹣生成物的总键能列方程计算.
12.【答案】B
【知识点】反应热和焓变
【解析】【解答】解:因为液态水变为气态水需要吸热,则气完全燃烧生成液态水比生成气态水放出的热量多,(ii)与(iii)比较,
Q2>Q3,燃烧2 mol氢气比燃烧1 mol氢气生成气态水放出的热量多,(i)与(iii)比较,Q3>Q1,则Q2>Q3>Q1,
故选B.
【分析】氢气完全燃烧生成液态水比生成气态水放出的热量多,因为液态水变为气态水需要吸热.燃烧2mol氢气比燃烧1mol氢气生成气态水放出的热量多,以此解答该题.
13.【答案】A
【知识点】反应热和焓变
【解析】【解答】解:A、图象分析正逆反应的活化能之差即为该反应的焓变数值,在一定条件下,某可逆反应的△H=+100kJ mol﹣1,则该反应正反应活化能比逆反应活化能大100kJ mol﹣1,故A正确;
B、依据催化剂能降低反应的活化能,图中A、B曲线可分别表示反应CH2=CH2(g)+H2(g)→CH3CH3(g)△H>0,使用催化剂和未使用催化剂的变化曲线,反应过程中的能量变化,故B错误;
C、同温同压下,反应的焓变只与起始和终了状态有关,与反应条件和变化途径无关,反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的△H相同,故C错误;
D、一氧化碳燃烧生成二氧化碳会放热,焓变为负值,则△H1<△H2,故D错误;
故选A.
【分析】A、依据正反应和逆反应的活化能分析判断;
B、曲线A是使用催化剂降低反应活化能的曲线;
C、反应的焓变对于确定的反应,焓变是不随反应条件、途径变化的;
D、一氧化碳燃烧生成二氧化碳会放热;
14.【答案】D
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】解:镀锌铁在发生析氢腐蚀时,较活泼的金属锌作负极,较不活泼的金属铁作正极,负极上锌失电子而被腐蚀,正极上氢离子得电子被还原.
根据Zn﹣2e﹣=Zn2+得,腐蚀锌的质量= ×65g/mol=6.5g;
根据2H++2e﹣=H2↑得,生成氢气的体积= ×22.4L/mol=2.24L,所以②④正确.
故选D.
【分析】镀锌铁在发生析氢腐蚀时,较活泼的金属锌作负极,较不活泼的金属铁作正极,负极上锌失电子而被腐蚀,正极上氢离子得电子被还原,根据金属、氢气和转移电子之间的关系式计算.
15.【答案】D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解:A、燃料电池的工作原理属于原电池原理,是化学能转化为电能的装置,故A错误;
B、通入燃料氢气的电极是负极,通氧气的电极是正极,所以a是负极,故B错误;
C、通入燃料氢气的电极是负极,通氧气的电极是正极,电子从负极流向正极,所以电子由电极a通过导线流向b,故C错误;
D、电池的总反应即为燃烧反应2H2+O2═2H2O,故D正确.
故选D.
【分析】燃料电池的工作原理属于原电池原理,是化学能转化为电能的装置,原电池中,通入燃料的电极是负极,通氧气的电极是正极,电子从负极流向正极,电池的总反应即为燃烧反应,据此解答.
16.【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】解:由阴离子的定向移动可知石墨为阳极,则a为负极,b为正极,TiO2为阴极,
A.a为电源的负极,故A错误;
B.石墨为阳极,电极上发生氧化反应,故B错误;
C.电解TiO2制得钛,TiO2为阴极,发生还原反应,电极方程式为TiO2+4e﹣═Ti+2O2﹣,故C正确;
D.Ti元素化合价由+4价降低到0价,则每生成0.1mol钛,转移电子0.4mol,故D错误.
故选C.
【分析】图为电解装置,由阴离子的定向移动可知石墨为阳极,则a为负极,b为正极,TiO2为阴极,电解时,阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应,以此解答该题.
17.【答案】B
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】解:A.图a中,铁棒发生化学腐蚀,靠近底端的部分与氧气接触少,腐蚀程度较轻,故A错误;
B、图b中开关由M置于N,Cu﹣Zn作正极,腐蚀速率减小,故B正确;
C.图c中接通开关时Zn作负极,腐蚀速率增大,但氢气在Pt上放出,故C错误;
D.图d中氯化铵水解呈酸性,锌被腐蚀,与二氧化锰的催化作用无关,故D错误.
故选B.
【分析】A.当溶液中氧气浓度越大时电化学腐蚀越严重;
B.开关由M改置于N时,Zn为负极,合金被保护;
C.气体在Pt上放出;
D.氯化铵水解呈酸性,锌被腐蚀.
18.【答案】C
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】解:铁板在水溶液中发生吸氧腐蚀,属于原电池,BC段作原电池负极、AB段作原电池正极,
A、依据分析可知,AB段为原电池的正极,发生反应O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣,故A正确;
B、腐蚀过程中BC段为原电池的负极,在此生成微电流,电子从BC流向AB,故电流方向为从AB到BC,故B正确;
C、向水中加入一定量的硫酸钾后,电解质溶液中离子浓度升高,化学反应速率加快,故C错误;
D、此原电池的构成是由于铁棒所处的化学环境不同,故D正确,故选C.
【分析】铁板在水溶液中发生吸氧腐蚀,属于原电池,BC段作原电池负极、AB段作原电池正极,据此解答即可.
19.【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式
【解析】【解答】解:A.由总反应式可知,放电时,Mn元素化合价降低,LiMn2O4发生还原反应,故A错误;
B.正极LiMn2O4得电子被还原,电极反应式为Li++LiMn2O4+e﹣═Li2Mn2O4,故B正确;
C.充电时,反应向左进行,是Li2Mn2O4被氧化,发生氧化反应,故C错误;
D.充电时,阳极发生氧化反应,Li2Mn2O4失电子被氧化,故D错误;
故选:B.
【分析】根据电池总反应式Li+LiMn2O4 Li2Mn2O4,可知原电池放电时,Li为负极,被氧化,电极反应式为Li﹣e﹣═Li+,正极得电子被还原,电极反应式为Li++LiMn2O4+e﹣═Li2Mn2O4,以此解答该题.
20.【答案】B
【知识点】反应热和焓变
【解析】【解答】解:A、该反应中化学计量数只表示物质的量,不表示微粒数,故A错误;
B、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H1=﹣571.6KJ/mol,则2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)△H2=+571.6KJ/mol,该反应△H大于零,故B正确;
C、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H1=﹣571.6KJ/mol,则2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)△H2=+571.6KJ/mol,该反应△H大于零,故C错误;
D、该反应的热化学方程式是指2mol液态水分解的反应热,即36g液态水,反应热与物质的聚集状态有关,故D错误;
故选B.
【分析】A、化学计量数只表示物质的量,不表示微粒数;
B、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H1=﹣571.6KJ/mol,则2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)△H2=+571.6KJ/mol;
C、依据热化学方程式分析,2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H1=﹣571.6KJ/mol,则2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)△H2=+571.6KJ/mol;
D、反应热与物质的聚集状态有关;
21.【答案】B
【知识点】热化学方程式
【解析】【解答】解:据方程式CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O可知,反应掉4mol/L×0.2L=0.8molNaOH需要二氧化碳的物质的量为0.4mol,据C原子守恒,燃烧丁烷物质的量为0.1mol,所以1mol丁烷完全燃烧放热10QKJ,所以其热化学方程式为:C4H10(g)+ O2(g)═4CO2(g)+5H2O(l)△H=﹣10Q kJ mol﹣1,故选B.
【分析】采用倒推法计算丁烷物质的量,据反应掉二氧化碳消耗NaOH的量,计算丁烷燃烧生成二氧化碳的物质的量,再计算丁烷物质的量,求算1mol丁烷完全燃烧的焓变,再书写热化学方程式.
22.【答案】B
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】解:A.铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀时,铁易失电子作负极,则碳都作正极,故A正确;
B.左边试管中是中性溶液,发生吸氧腐蚀,右边试管中是酸性溶液发生析氢腐蚀,所以左边试管内气体的氧气减小,右边试管内气体的压强不大,导致U型管内红墨水左高右低,故B错误;
C.生铁中含有铁和碳,铁、碳和电解质溶液构成了原电池,较活泼的金属铁作负极,碳作正极,负极上铁失电子发生氧化反应Fe﹣2e﹣→Fe2+,故C正确;
D.左边a试管中是中性溶液,发生吸氧腐蚀,右边b试管中是酸性溶液发生析氢腐蚀,故D正确;
故选B.
【分析】生铁中含有铁和碳,铁、碳和电解质溶液构成了原电池,较活泼的金属铁作负极,碳作正极,负极上失电子发生氧化反应,正极上得电子发生还原反应;左边试管中是中性溶液,发生吸氧腐蚀,右边试管中是酸性溶液发生析氢腐蚀.
23.【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】解:A.电解精炼铜粗铜作阳极,精铜作阴极,所以Y为粗铜、X为纯铜,电解的溶液a可以是硫酸铜或氯化铜溶液,故A正确;
B.硝酸银的电解方程式为:4AgNO3+2H2O O2↑+4HNO3+4Ag,根据方程式知,当转移4mol电子时生成1mol氧气,4mol硝酸,和图象吻合,故B正确;
C.根据“析出什么加入什么”的方法知,电解硫酸铜溶液时,阴极上析出的是铜,根据原子守恒知,0.5mol的碳酸铜中铜元素的物质的量是0.5mol,阴极上的电极反应式为:Cu2++2e﹣=Cu,所以析出0.5mol铜需要转移电子的物质的量是1mol,故C错误;
D.电解500 mL KCl和KNO3的混合液,阳极上氯离子放电生成氯气:2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑,阴极上氢离子放电析出氢气,两极均得到标准状况下11.2 L即0.5mol气体,所以溶液中氯离子的物质的量至少是1mol,浓度至少是: =2mol/L,故D正确;
故选;C.
【分析】A.电解精炼铜粗铜作阳极,精铜作阴极,电解的溶液a可以是硫酸铜或氯化铜溶液;
B.当电解硝酸银溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,阴极上银离子放电生成银,根据转移电子、氧气、硝酸的关系式判断;
C.根据“析出什么加入什么”的方法计算转移电子的物质的量;
D.电解KCl和KNO3的混合液,阳极上氯离子放电生成氯气,2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑,阴极上氢离子放电析出氢气,再结合两极上产生气体的物质的量计算氯离子的物质的量,并计算氯化铜的物质的量,根据物质的量浓度公式计算氯化铜溶液浓度.
24.【答案】D
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护;盐类水解的应用;电解原理;金属冶炼的一般原理
【解析】【解答】解:A、明矾净水的原理是:Al3++3H2O=Al(OH)3(胶体)+3H+,利用Al(OH)3(胶体)的吸附性进行净水,故A正确;
B、因为轮船主要用铁造外壳,铁在海水中易被腐蚀,镀上比铁活泼的锌,形成原电池,锌作负极,失去电子先被腐蚀,从而起到保护铁的作用,从而可减缓船体的腐蚀速率,故B正确;
C、氧化镁的熔点是2852℃,可用于制作耐高温材料,故C正确;
D、电解MgCl2饱和溶液,发生的化学反应为: ,不会产生金属镁,电解熔融的MgCl2能制取单质镁,发生的反应 ,故D错误.
故选:D.
【分析】A、根据明矾净水的原理是氢氧化铝净水来分析;
B、根据原电池的工作原理和应用来回答;
C、根据氧化镁的物理性质来分析其应用;
D、根据电解氯化镁溶液的反应原理及其产物来判断.
25.【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】解:A.根据图片知,Fe与电源正极相连为阳极,阳极上Fe2+失电子发生氧化反应生成Fe3+,电极反应式为Fe2+﹣e﹣=Fe3+,所以溶液由浅绿色变为棕黄色,故A错误;
B.阴极上H+放电生成H2,电极反应式为2H2O+4e﹣═2OH﹣+H2↑,故B错误;
C.电解时,阴极上H+放电生成H2,溶液中c(H+)减小,酸性减弱,故C正确;
D.电解时,溶液中NH4+向阴极室移动,H+放电生成H2,溶液中OH﹣和NH4+结合生成电解质NH3.H2O,所以阴极室中溶质为NH3.H2O和(NH4)3PO4或NH4HPO4、(NH4)2HPO4,故D错误;
故选:C.
【分析】A.根据图片知,Fe与电源正极相连为阳极,阳极上Fe2+失电子发生氧化反应;
B.阴极上H+放电生成H2;
C.电解时,阴极上H+放电生成H2,溶液中c(H+)减小;
D.电解时,溶液中NH4+向阴极室移动,H+放电生成H2,溶液中的溶质为NH3.H2O和(NH4)3PO4或NH4HPO4、(NH4)2HPO4.
26.【答案】(1)2858
(2)CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(l)△H=﹣443.5kJ mol﹣1
(3)96.6%
【知识点】热化学方程式;化学电源新型电池
【解析】【解答】解:(1)由H2(g)的燃烧热△H为﹣285.8kJ mol﹣1知,1molH2(g)完全燃烧生成1molH2O(l)放出热量285.8kJ,即分解1mol H2O(l)为1mol H2(g)消耗的能量为285.8kJ,则分解10mol H2O(l)消耗的能量为285.8kJ×10=2858kJ,故答案为:2858;
(2)由CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为﹣283.0kJ mol﹣1和﹣726.5kJ mol﹣1,则①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=﹣283.0kJ mol﹣1②CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l)△H=﹣726.5kJ mol﹣1
由盖斯定律可知用②﹣①得反应CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2 H2O(l),该反应的反应热△H=﹣726.5kJ mol﹣1﹣(﹣283.0kJ mol﹣1)=﹣443.5kJ mol﹣1,故答案为:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2 H2O(l)△H=﹣443.5kJ mol﹣1;
(3)CH3OH(l)的燃烧热△H是﹣726.5kJ mol﹣1,可知1mol甲醇反应放出的热量为725.6kJ,则该燃料电池的理论效率为 ×100%=96.6%,故答案为:96.6%.
【分析】(1)由氢气的燃烧热可知水分解吸收的能量,然后利用化学计量数与反应热的关系来计算;(2)根据CO和CH3OH的燃烧热先书写热化学方程式,再利用盖斯定律来分析甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式;(3)计算1mol甲醇反应放出的热量,进而计算该燃料电池的理论效率.
27.【答案】(1)O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣
(2)负极;Fe3++e﹣=Fe2+
(3)阳极;2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣或2H++2e﹣═H2↑;2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+;224
【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】解:(1)铁发生吸氧腐蚀,正极发生还原反应,氧气得到电子被还原生成OH﹣,电极方程式为O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣,故答案为:O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣;(2)铜可被Fe3++氧化,发生Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+,形成原电池反应时,铜为负极,发生氧化反应,石墨为正极,正极反应为Fe3++e﹣=Fe2+,故答案为:负; Fe3++e﹣=Fe2+;(3)乙烧杯为电解硫酸的反应,阳极生成氧气,阴极析出铜,①向甲烧杯中滴入几滴酚酞,观察到石墨电极附近首先变红,说明石墨极生成OH﹣,应为电解池的阴极,则M为正极,N为负极,铁为阳极,电解氯化钠溶液,阴极发生还原反应生成氢气,电极方程式为2H++2e﹣═H2↑,故答案为:阳; 2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣或2H++2e﹣═H2↑;②乙烧杯为电解硫酸的反应,阳极生成氧气,阴极析出铜,电解方程式为2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+,故答案为:2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+;③取出Cu电极,洗涤、干燥、称量、电极增重0.64g,则生成Cu的物质的量为 =0.01mol,转移的电子的物质的量为0.01mol×2=0.02mol,
甲烧杯中,阳极铁被氧化,阴极产生气体为氢气,
2H2O + 2e﹣ ═ 2OH﹣ + H2↑
2mol 22.4L
0.02mol V
V= =0.224L,即224mL,
故答案为:224.
【分析】(1)铁发生吸氧腐蚀,铁被氧化生成Fe2+,正极发生还原反应,氧气得到电子被还原生成OH﹣;(2)形成原电池,总方程式为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+,根据总方程式判断;(3)向甲烧杯中滴入几滴酚酞,观察到石墨电极附近首先变红,说明石墨极生成OH﹣,应为电解池的阴极,则M为正极,N为负极,乙烧杯为电解硫酸的反应,阳极生成氧气,阴极析出铜,结合电极方程式解答该题.
28.【答案】(1)Zn﹣2e﹣=Zn2+
(2)MnO2+e﹣+H2O=MnOOH+OH﹣
(3)0.12
【知识点】常见化学电源的种类及其工作原理
【解析】【解答】解:(1)酸性锌锰干电池的负极为锌,负极反应为Zn﹣2e﹣=Zn2+,故答案为:Zn﹣2e﹣=Zn2+;(2)在碱性锌锰原电池中,Zn易失电子作负极、二氧化锰作正极,正极上二氧化锰得电子发生还原反应,电极反应式为MnO2+e﹣+H2O=MnOOH+OH﹣,故答案为:MnO2+e﹣+H2O=MnOOH+OH﹣;(3)持电流强度为0.6A,电池工作10分钟,则电量为0.6A×600s=360C,转移电子的物质的量为 =0.00373mol则消耗Zn的质量为0.00373mol× ×65g/mol=0.12g,故答案为:0.12.
【分析】(1)酸性锌锰干电池的负极为锌;(2)正极上二氧化锰得电子发生还原反应生成MnOOH;(3)持电流强度为0.6A,电池工作10分钟,则电量为0.6A×600s=360C,转移电子的物质的量为 =0.00373mol,以此计算消耗锌的质量.
29.【答案】(1)B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)△H=﹣2165kJ/mol
(2)508.25kJ
【知识点】热化学方程式;有关反应热的计算
【解析】【解答】解:(1)0.3mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5KJ的热量,则1mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出2165KJ的热量,反应的热化学方程式为B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)△H=﹣2165kJ/mol,故答案为:B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)△H=﹣2165kJ/mol;(2)B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)△H=﹣2165kJ/mol; ①
H2O(l)→H2O(g);△H=+44kJ/moL,②①+②×3得:B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(g)△H=﹣2033kJ/mol,5.6L(标准状况)即0.25mol乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是为2033kJ×0.25=508.25kJ;
故答案为:508.25kJ.
【分析】(1)根据热化学方程式的书写方法可知,物质的物质的量与反应放出的热量成正比,并注意标明各物质的聚集状态来解答;(2)先根据盖斯定律写出方程式,然后根据物质的物质的量与反应放出的热量成正比来解答.
30.【答案】(1)SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)△H=﹣237.4kJ mol﹣1
(2)CO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2;O2+4e﹣+2CO2═2CO32﹣;50%
【知识点】热化学方程式;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】解:(1)已知:①C(s)+ O2(g)═CO(g)△H1=﹣126.4kJ/mol②C(s)+O2(g)═CO2(g)△H2=﹣393.5kJ mol﹣1③S(s)+O2(g)═SO2(g)△H3=﹣296.8kJ mol﹣1依据盖斯定律计算②×2﹣①×2﹣③得到SO2氧化CO的热化学反应方程式:SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)△H=﹣237.4kJ mol﹣1;故答案为:SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)△H=﹣237.4kJ mol﹣1;
(2)①负极是一氧化碳发生氧化反应,生成二氧化碳,电极反应式为:CO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2,正极电极反应为:O2+4e﹣+2CO2═2CO32﹣,故答案为:CO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2;O2+4e﹣+2CO2═2CO32﹣;
②根据负极2CO+2CO32﹣﹣4e﹣=4CO2,而正极反应为O2+4e﹣+2CO2═2CO32﹣,所以在转移4mol电子相同的情况下负极产生4mol的二氧化碳,而正极消耗2mol的二氧化碳,所以利用率为50%,故答案为:50%.
【分析】(1)已知:①C(s)+ O2(g)═CO(g)△H1=﹣126.4kJ/mol②C(s)+O2(g)═CO2(g)△H2=﹣393.5kJ mol﹣1③S(s)+O2(g)═SO2(g)△H3=﹣296.8kJ mol﹣1
依据盖斯定律计算②×2﹣①×2﹣③得到答案;(2)①负极是一氧化碳发生氧化反应,生成二氧化碳,电极反应2CO+2CO32﹣﹣4e﹣=4CO2,而正极反应为:O2+4e﹣+2CO2═2CO32﹣;②依据电极反应电子守恒计算.
31.【答案】(1)解:石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4L气体(标准状况),n(O2)= =1mol,
阳极发生电极反应为:4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O,
4mol 4mol 1mol
阴极发生的电极反应为:Cu2++2e﹣═Cu、2H++2e﹣═H2↑
1mol 2mol 1mol 2mol 2mol 1mol
c(Cu2+)= =2mol/L,由电荷守恒可知,原混合溶液中c(K+)为6mol/L﹣2mol/L×2=2mol/L,答:原溶液中K+的浓度2mol/L
(2)解:铅蓄电池的正极的电极反应式为:PbO2+2e﹣+4H++SO42﹣=PbSO4+2H2O,而整个电路转移4mol的电子,所以有2mol的氧化铅放电,质量变化为:2×(96﹣32)=128g,答:铅蓄电池的正极质量改变128g
(3)解:电解过程中铜离子放电,水中氢离子放电,所以加入1mol的Cu(OH)2 恢复到电解前的浓度,质量为98g,答:加一种什么物质是氢氧化铜;其质量为98g
【知识点】电解原理;化学方程式的有关计算
【解析】【分析】石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4L气体(标准状况),阴极发生反应为:Cu2++2e﹣═Cu、2H++2e﹣═H2↑,阳极发生反应为:4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O,n(O2)= =1mol,结合电子守恒及物质的量浓度的计算来解答.
2015-2016学年吉林省长春十一中高一下学期期中化学试卷
一、选择题
1.(2016高一下·长春期中)下列化学电池不易造成环境污染的是(  )
A.甲烷燃料电池 B.锌锰电池
C.镍镉电池 D.锂电池
【答案】A
【知识点】常见的生活环境的污染及治理
【解析】【解答】解:A.甲烷燃料电池生成物为二氧化碳和水,无污染,故A正确;
B.锌锰电池中含有重金属锰,对环境有污染,故B错误;
C.镍镉电池中含有重金属镍镉,对环境有污染,故C错误;
D.锂电池中含有锂元素,对环境有污染,故D错误.
故选A.
【分析】锌锰电池、镍镉电池、锂电池都含有重金属离子,甲烷燃料电池生成物为二氧化碳和水,无污染.
2.(2016高一下·长春期中)下列化学反应表示正确的是(  )
A.Cl2通入水中:Cl2+H2O=2H++Cl﹣+ClO﹣
B.用惰性电极电解饱和NaCl溶液:2H++2Cl﹣ Cl2↑+H2↑
C.用石墨作电极电解CuSO4溶液:2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+
D.钢铁发生吸氧腐蚀时负极反应为:Fe﹣3e﹣=Fe3+
【答案】C
【知识点】离子方程式的书写
【解析】【解答】解:A.Cl2通入水中的离子反应为Cl2+H2O=H++Cl﹣+HClO,故A错误;
B.用惰性电极电解饱和NaCl溶液的离子反应为2H2O+2Cl﹣ Cl2↑+H2↑+2OH﹣,故B错误;
C.石墨作电极电解CuSO4溶液的离子反应为2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+,故C正确;
D.钢铁发生吸氧腐蚀时负极反应为Fe﹣2e﹣=Fe2+,故D错误;
故选C.
【分析】A.反应生成盐酸和次氯酸,HClO在离子反应中保留化学式;
B.反应生成NaOH、氢气、氯气;
C.电解生成硫酸、Cu、氧气;
D.负极Fe失去电子生成亚铁离子.
3.(2016高一下·长春期中)下列叙述错误的是(  )
A.生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁弱
B.用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈
C.在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐为电镀液
D.铁管上镶嵌锌块,铁管不易被腐蚀
【答案】C
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】解:A.生铁中含有碳,碳、铁和电解质溶液构成原电池,铁作负极而易被腐蚀,所以生铁的抗腐蚀能力比纯铁弱,故A正确;
B.锡、铁和电解质溶液构成原电池,铁作负极而易被腐蚀,所以用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈,故B正确;
C.在铁制品上镀铜时,镀件铁制品为阴极,铜盐为电镀液,故C错误;
D.铁管上镶嵌锌块,锌、铁和电解质溶液构成原电池,铁作原电池正极而被保护,所以铁管不易被腐蚀,故D正确;
故选:C.
【分析】原电池中,作原电池负极的金属易失电子而被腐蚀,则作原电池正极的金属被保护,电镀时,镀层作电解池阳极,镀件作电解池阴极,含有与阳极相同元素的金属盐作电解质溶液,据此分析解答.
4.(2016高一下·长春期中)下列实验装置、操作能达到实验目的是(  )
A.测定中和热
B.反应快慢
C.粗铜的电解精炼
D.电解食盐水
【答案】D
【知识点】化学实验方案的评价
【解析】【解答】解:A.温度计用于测量反应液的温度,应掺入小烧杯内,故A错误;
B.锌为活泼金属,与酸反应的实质为锌与氢离子反应,左侧烧杯内锌置换出铜,形成原电池反应,反应较快,滴加硫酸铜溶液的烧杯反应较快,故B错误;
C.精炼铜,粗铜为阳极,纯铜为阴极,在阴极析出铜,故C错误;
D.电解饱和食盐水,用惰性电极,题中装置符合要求,故D正确.
故选D.
【分析】A.温度计用于测量反应液的温度;
B.锌置换出铜,形成原电池反应,反应较快;
C.精炼铜,粗铜为阳极,纯铜为阴极;
D.电解饱和食盐水,用惰性电极.
5.(2016高一下·长春期中)1L 0.1mol/L AgNO3溶液在以Ag作阳极,Fe作阴极的电解槽中电解,当阴极上增重2.16g时,下列判断中正确的是(  )
A.溶液的浓度变为0.08mol/L
B.阳极上产生112mL O2 (标准状况)
C.转移的电子数是1.204×1022 个
D.反应中有0.01mol Ag 被氧化
【答案】C
【知识点】电解原理
【解析】【解答】解:1L 0.1mol/L的AgNO3溶液在以Ag作阳极,Fe作阴极的电解槽中电解,阳极反应式为Ag﹣e﹣=Ag+、阴极反应式为 Ag++e﹣=Ag,所以该装置是电镀池,
A.因为溶解的Ag和析出的Ag质量相等,所以电解质溶液浓度不变,仍然为1mol/L,故A错误;
B.较活泼金属作阳极,阳极上金属失电子,所以阳极反应式为Ag﹣e﹣=Ag+,故B错误;
C.根据Ag﹣e﹣=Ag+知,析出2.16gAg时转移电子数解:1L 0.1mol/L的AgNO3溶液在以Ag作阳极,Fe作阴极的电解槽中电解,阳极反应式为Ag﹣e﹣=Ag+、阴极反应式为 Ag++e﹣=Ag,所以该装置是电镀池,
A.因为溶解的Ag和析出的Ag质量相等,所以电解质溶液浓度不变,仍然为1mol/L,故A错误;
B.较活泼金属作阳极,阳极上金属失电子,所以阳极反应式为Ag﹣e﹣=Ag+,故B错误;
C.根据Ag﹣e﹣=Ag+知,析出2.16gAg时转移电子数= ×NA=1.204×1022,故C正确;
D.反应中被氧化n(Ag)= =0.02mol,故D错误;
故选C.
【分析】1L 0.1mol/L的AgNO3溶液在以Ag作阳极,Fe作阴极的电解槽中电解,阳极反应式为Ag﹣e﹣=Ag+、阴极反应式为 Ag++e﹣=Ag,所以该装置是电镀池,电镀时电解质溶液浓度不变,结合Ag和转移电子之间关系式分析解答.
6.(2017高二上·济南期末)关于下列装置说法正确的是(  )
A.装置①中,盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
B.滴有酚酞溶液的装置②在电解过程中,b极先变红
C.可以用装置③在铁上镀铜,d极为铜
D.装置④中发生铁的吸氧腐蚀
【答案】C
【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】解:A.锌比铜活泼,为原电池的负极,铜为正极,盐桥中的K+移向原电池的正极,故A错误;
B.b为阳极,生成氯气,阴极先变红,故B错误;
C.电镀时,镀层金属为阳极,故C正确;
D.酸性条件下发生析氢腐蚀,中性或碱性溶液中发生吸氧腐蚀,故D错误.
故选C.
【分析】A.盐桥中的K+移向原电池的正极;
B.b为阳极,生成氯气;
C.电镀时,镀层金属为阳极;
D.酸性条件下发生析氢腐蚀.
7.(2016高三上·长春期中)已知:NH3 H2O(aq)与H2SO4(aq)反应生成1mol正盐的△H=﹣24.2kJ/mol;强酸、强碱的稀溶液反应的中和热的△H=﹣57.3kJ/mol.则NH3 H2O在水溶液中电离的△H等于(  )
A.﹣69.4 kJ/mol B.﹣45.2kJ/mol
C.+69.4 kJ/mol D.+45.2 kJ/mol
【答案】D
【知识点】弱电解质在水溶液中的电离平衡
【解析】【解答】解:NH3 H2O(aq)与H2SO4(aq)反应生成1mol正盐的△H=﹣24.2kJ/mol,则:2NH3 H2O(aq)+H2SO4(aq)=(NH4)2SO4(aq)+2H2O (l)△H=﹣24.2kJ/mol
即:2NH3 H2O(aq)+2H+=2NH4+(aq)+2H2O(l)△H=﹣24.2kJ/mol,
整理可得:NH3 H2O(aq)+H+=NH4+(aq)+H2O(l)△H=﹣12.1kJ/moL (1)
H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O (l)△H=﹣57.3kJ/mol (2)
·(1)﹣(2)可得:NH3 H2O(aq)=NH4+(aq)+OH﹣(aq),△H=+45.2kJ/mol,
所以NH3 H2O在水溶液中电离的△H为+45.2kJ/mol,
故选D.
【分析】25℃,101kPa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ/mol,但是弱碱的电离吸热,根据题干信息写出反应的热化学方程式,然后利用盖斯定律计算出NH3 H2O在水溶液中电离的△H.
8.(2016高一下·长春期中)把锌片和铁片放在盛有食盐水和酚酞溶液的表面皿中,如图所示,最先观察到酚酞变红的区域是(  )
A.I和Ⅲ B.I和IV C.Ⅱ和Ⅲ D.Ⅱ和IV
【答案】A
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解:第一个装置是原电池,活泼金属锌为负极,溶液中的氧气在正极Ⅰ处得电子生成OH﹣,O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣,使得OH﹣浓度增大,所以Ⅰ处变红;
第二个装置是电解池,与电源正极相连的是电解池的阳极,所以锌为阳极,铁为阴极,溶液中的H+在阴极Ⅲ处得电子,2H++2e﹣=H2↑,破坏了铁片附近水的电离平衡,使得OH﹣浓度增大,所以Ⅲ处变红;
故选:A.
【分析】第一个装置是原电池,活泼金属锌为负极,溶液中的氧气在正极Ⅰ处得电子生成OH﹣,所以Ⅰ处变红;第二个装置是电解池,与电源正极相连的是电解池的阳极,所以锌为阳极,铁为阴极,溶液中的H+在阴极Ⅲ处得电子,破坏了铁片附近水的电离平衡,使得OH﹣浓度增大,所以Ⅲ处变红.
9.(2016高一下·长春期中)化学能与热能、电能等能相互转化.关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是(  )
A.化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成
B.化石燃料是可再生性能源,燃烧时将化学能转变为热能
C.如图I所示的装置能将化学能转变为电能
D.如图II所示的反应为吸热反应
【答案】A
【知识点】常见能量的转化及运用;原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解:A.化学反应时断键要吸收能量,成键要放出能量,所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成,故A正确;
B.化石燃料是不可再生能源,在地球上蕴藏量是有限的,故B错误;
C.图I所示的装置没形成闭合回路,不能形成原电池,没有电流通过,所以不能把化学能转变为电能,故C错误;
D.图II所示的反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,所以该反应为放热反应,故D错误;
故选A.
【分析】A.化学反应时断键要吸收能量,成键要放出能量;
B.化石燃料是不可再生能源;
C.图I所示的装置没形成闭合回路,不能形成原电池;
D.图II所示的反应,反应物的总能量大于生成物的总能量.
10.Zn还原SiCl4的反应如下:下列说法正确的是(  )
SiCl4(g)+2Zn(l) Si(s)+2ZnCl2(g)△H1
SiCl4(g)+2Zn(g) Si(s)+2ZnCl2(g)△H2.
A.Zn(l)=Zn(g)△H= (△H1﹣△H2 )
B.用硅制作的太阳能电池是将化学能转化为电能
C.增加Zn(g)的量,△H2变大
D.以Zn片、铜片和稀硫酸构成的原电池,Zn片表面有气泡产生.
【答案】A
【知识点】常见能量的转化及运用;盖斯定律及其应用
【解析】【解答】A、已知:①SiCl4(g)+2Zn(l) Si(s)+2ZnCl2(g)△H1
②SiCl4(g)+2Zn(g) Si(s)+2ZnCl2(g)△H2.根据盖斯定律,将(①﹣②)×
即可得Zn(l)=Zn(g)△H= (△H1﹣△H2 ),所以A正确;
B、用硅制作的太阳能电池是将太阳能转化为电能,所以B错误;
C、△H2是2molZn(g)反应对应的反应热,与Zn(g)的用量无关,所以增加Zn(g)的量,反应吸收或放出的热量增多,但△H2不变,所以C错误;
D、以Zn片、铜片和稀硫酸构成的原电池,负极上锌本身放电,负极变细,正极铜片表面有气泡产生,所以D错误.所以选A.
【分析】本题考查了利用盖斯定律来书写热化学方程式、反应热△H的含义以及原电池正负极反应等.应注意的是△H2是2molZn(g)反应对应的反应热,与Zn(g)的用量无关.
11.(2016高一下·长春期中)相关数据如表:
  H2(g) Br2(g) HBr(g)
1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ 436 200 369
则已知H2(g)+Br2(g)=2HBr (g)△H 为(  )
A.△H=+102kJ/mol B.△H=﹣102kJ/mol
C.△H=+267kJ/mol D.△H=﹣267kJ/mol
【答案】B
【知识点】有关反应热的计算
【解析】【解答】解:1molH2(g)化学键断裂时需要吸收的能量为436kJ,1molBr2(g)化学键断裂时需要吸收的能量为200kJ,1molHBr(g)化学键断裂时需要吸收的能量为369kJ,H2(g)+Br2(g)═2HBr(g)△H=﹣102kJ mol﹣1,依据△H=反应物的总键能﹣生成物的总键能,则△H=436+200﹣369×2=﹣102kJ/mol,
故选B.
【分析】1molH2(g)化学键断裂时需要吸收的能量为436kJ,1molBr2(g)化学键断裂时需要吸收的能量为200kJ,1molHBr(g)化学键断裂时需要吸收的能量为369kJ,依据△H=反应物的总键能﹣生成物的总键能列方程计算.
12.(2016高一下·长春期中)相同温度下,有下列三个热化学方程式:
(i)H2(g)+ O2(g)═H2O(g)△H1=﹣Q1 kJ mol﹣1
(ii)2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H1=﹣Q2 kJ mol﹣1
(iii)2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H1=﹣Q3 kJ mol﹣1
则Q1、Q2、Q3的关系表示正确的是(  )
A.Q1=Q2<Q3 B.Q2>Q3>Q1 C.Q3>Q2>Q1 D.Q1=Q2=Q3
【答案】B
【知识点】反应热和焓变
【解析】【解答】解:因为液态水变为气态水需要吸热,则气完全燃烧生成液态水比生成气态水放出的热量多,(ii)与(iii)比较,
Q2>Q3,燃烧2 mol氢气比燃烧1 mol氢气生成气态水放出的热量多,(i)与(iii)比较,Q3>Q1,则Q2>Q3>Q1,
故选B.
【分析】氢气完全燃烧生成液态水比生成气态水放出的热量多,因为液态水变为气态水需要吸热.燃烧2mol氢气比燃烧1mol氢气生成气态水放出的热量多,以此解答该题.
13.(2016高一下·长春期中)下列关于反应过程中能量变化的说法正确的是(  )
A.在一定条件下,某可逆反应的△H=+100kJ mol﹣1,则该反应正反应活化能比逆反应活化能大100kJ mol﹣1
B.图中A、B曲线可分别表示反应CH2=CH2(g)+H2(g)→CH3CH3(g)△H>0未使用和使用催化剂时,反应过程中的能量变化
C.同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的△H不同
D.已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)△H1;2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H2.则△H1>△H2
【答案】A
【知识点】反应热和焓变
【解析】【解答】解:A、图象分析正逆反应的活化能之差即为该反应的焓变数值,在一定条件下,某可逆反应的△H=+100kJ mol﹣1,则该反应正反应活化能比逆反应活化能大100kJ mol﹣1,故A正确;
B、依据催化剂能降低反应的活化能,图中A、B曲线可分别表示反应CH2=CH2(g)+H2(g)→CH3CH3(g)△H>0,使用催化剂和未使用催化剂的变化曲线,反应过程中的能量变化,故B错误;
C、同温同压下,反应的焓变只与起始和终了状态有关,与反应条件和变化途径无关,反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的△H相同,故C错误;
D、一氧化碳燃烧生成二氧化碳会放热,焓变为负值,则△H1<△H2,故D错误;
故选A.
【分析】A、依据正反应和逆反应的活化能分析判断;
B、曲线A是使用催化剂降低反应活化能的曲线;
C、反应的焓变对于确定的反应,焓变是不随反应条件、途径变化的;
D、一氧化碳燃烧生成二氧化碳会放热;
14.(2016高一下·长春期中)镀锌铁在发生吸氧腐蚀时,若有0.2mol电子发生转移,下列说法正确的是(  )
①有5.6g金属被腐蚀
②有6.5g金属被腐蚀
③在标准状况下有2.24L气体吸收
④在标准状况下有1.12L气体吸收.
A.①② B.②③ C.①④ D.②④
【答案】D
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】解:镀锌铁在发生析氢腐蚀时,较活泼的金属锌作负极,较不活泼的金属铁作正极,负极上锌失电子而被腐蚀,正极上氢离子得电子被还原.
根据Zn﹣2e﹣=Zn2+得,腐蚀锌的质量= ×65g/mol=6.5g;
根据2H++2e﹣=H2↑得,生成氢气的体积= ×22.4L/mol=2.24L,所以②④正确.
故选D.
【分析】镀锌铁在发生析氢腐蚀时,较活泼的金属锌作负极,较不活泼的金属铁作正极,负极上锌失电子而被腐蚀,正极上氢离子得电子被还原,根据金属、氢气和转移电子之间的关系式计算.
15.(2016高一下·长春期中)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置,如图为电池示意图,下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是(  )
A.该电池工作时电能转化成化学能
B.该电池中a是正极
C.外电路中的电子由电极b通过导线流向a
D.该电池的总反应为:2H2+O2═2H2O
【答案】D
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解:A、燃料电池的工作原理属于原电池原理,是化学能转化为电能的装置,故A错误;
B、通入燃料氢气的电极是负极,通氧气的电极是正极,所以a是负极,故B错误;
C、通入燃料氢气的电极是负极,通氧气的电极是正极,电子从负极流向正极,所以电子由电极a通过导线流向b,故C错误;
D、电池的总反应即为燃烧反应2H2+O2═2H2O,故D正确.
故选D.
【分析】燃料电池的工作原理属于原电池原理,是化学能转化为电能的装置,原电池中,通入燃料的电极是负极,通氧气的电极是正极,电子从负极流向正极,电池的总反应即为燃烧反应,据此解答.
16.(2016高一下·望都期中)21世纪是钛的世纪.在800℃~1000℃时电解TiO2可制得钛,装置如图所示.下列叙述正确的是(  )
A.a为电源的正极
B.石墨电极上发生还原反应
C.阴极发生的反应为:TiO2+4e﹣═Ti+2O2﹣
D.每生成0.1mol钛,转移电子0.2mol
【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】解:由阴离子的定向移动可知石墨为阳极,则a为负极,b为正极,TiO2为阴极,
A.a为电源的负极,故A错误;
B.石墨为阳极,电极上发生氧化反应,故B错误;
C.电解TiO2制得钛,TiO2为阴极,发生还原反应,电极方程式为TiO2+4e﹣═Ti+2O2﹣,故C正确;
D.Ti元素化合价由+4价降低到0价,则每生成0.1mol钛,转移电子0.4mol,故D错误.
故选C.
【分析】图为电解装置,由阴离子的定向移动可知石墨为阳极,则a为负极,b为正极,TiO2为阴极,电解时,阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应,以此解答该题.
17.(2016高一下·长春期中)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(  )
A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重
B.图b中,开关由M改置于N时,Cu﹣Zn合金的腐蚀速率减小
C.图c中,接通开关时Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大
D.图d中,Zn﹣MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
【答案】B
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】解:A.图a中,铁棒发生化学腐蚀,靠近底端的部分与氧气接触少,腐蚀程度较轻,故A错误;
B、图b中开关由M置于N,Cu﹣Zn作正极,腐蚀速率减小,故B正确;
C.图c中接通开关时Zn作负极,腐蚀速率增大,但氢气在Pt上放出,故C错误;
D.图d中氯化铵水解呈酸性,锌被腐蚀,与二氧化锰的催化作用无关,故D错误.
故选B.
【分析】A.当溶液中氧气浓度越大时电化学腐蚀越严重;
B.开关由M改置于N时,Zn为负极,合金被保护;
C.气体在Pt上放出;
D.氯化铵水解呈酸性,锌被腐蚀.
18.(2016高一下·长春期中)将一根较纯铁棒垂直没入水中,由于深水处溶氧量较少,一段时间后发现AB段产生较多铁锈,BC段腐蚀严重,下列关于此现象的说法错误的是(  )
A.铁棒AB段发生反应为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣
B.腐蚀过程中在铁棒上会产生微电流,且方向是AB段到BC段
C.向水中加入一定量硫酸钾固体后,对铁棒的生锈速率几乎无影响
D.产生这种现象的本质原因是铁棒所处的化学环境不同
【答案】C
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】解:铁板在水溶液中发生吸氧腐蚀,属于原电池,BC段作原电池负极、AB段作原电池正极,
A、依据分析可知,AB段为原电池的正极,发生反应O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣,故A正确;
B、腐蚀过程中BC段为原电池的负极,在此生成微电流,电子从BC流向AB,故电流方向为从AB到BC,故B正确;
C、向水中加入一定量的硫酸钾后,电解质溶液中离子浓度升高,化学反应速率加快,故C错误;
D、此原电池的构成是由于铁棒所处的化学环境不同,故D正确,故选C.
【分析】铁板在水溶液中发生吸氧腐蚀,属于原电池,BC段作原电池负极、AB段作原电池正极,据此解答即可.
19.(2016高一下·长春期中)某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极,嵌入锂的碳材料为负极,含Li+导电固体为电解质.充放电时的电池反应为:Li+LiMn2O4 Li2Mn2O4.下列说法正确的是(  )
A.放电时,LiMn2O4发生氧化反应
B.放电时,正极反应为:Li++LiMn2O4+e﹣═Li2Mn2O4
C.充电时,LiMn2O4发生氧化反应
D.充电时,阳极反应为:Li++e﹣═Li
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式
【解析】【解答】解:A.由总反应式可知,放电时,Mn元素化合价降低,LiMn2O4发生还原反应,故A错误;
B.正极LiMn2O4得电子被还原,电极反应式为Li++LiMn2O4+e﹣═Li2Mn2O4,故B正确;
C.充电时,反应向左进行,是Li2Mn2O4被氧化,发生氧化反应,故C错误;
D.充电时,阳极发生氧化反应,Li2Mn2O4失电子被氧化,故D错误;
故选:B.
【分析】根据电池总反应式Li+LiMn2O4 Li2Mn2O4,可知原电池放电时,Li为负极,被氧化,电极反应式为Li﹣e﹣═Li+,正极得电子被还原,电极反应式为Li++LiMn2O4+e﹣═Li2Mn2O4,以此解答该题.
20.(2016高一下·长春期中)已知2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=﹣571.6kJ/mol,则关于方程式2H2O(l)═2H2(g)+O2(g)的△H的说法中正确的是(  )
A.方程式中的化学计量数表示分子数
B.该反应△H大于零
C.该反应△H=﹣571.6 kJ/mo
D.该反应可表示36 g水分解时的热效应
【答案】B
【知识点】反应热和焓变
【解析】【解答】解:A、该反应中化学计量数只表示物质的量,不表示微粒数,故A错误;
B、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H1=﹣571.6KJ/mol,则2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)△H2=+571.6KJ/mol,该反应△H大于零,故B正确;
C、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H1=﹣571.6KJ/mol,则2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)△H2=+571.6KJ/mol,该反应△H大于零,故C错误;
D、该反应的热化学方程式是指2mol液态水分解的反应热,即36g液态水,反应热与物质的聚集状态有关,故D错误;
故选B.
【分析】A、化学计量数只表示物质的量,不表示微粒数;
B、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H1=﹣571.6KJ/mol,则2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)△H2=+571.6KJ/mol;
C、依据热化学方程式分析,2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H1=﹣571.6KJ/mol,则2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)△H2=+571.6KJ/mol;
D、反应热与物质的聚集状态有关;
21.(2016高一下·长春期中)在常温常压时,充分燃烧一定量的丁烷(C4H10)气体,放出热量Q kJ(Q>0),将生成的二氧化碳全部通入足量NaOH溶液中,发生的反应为:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,共消耗了4mol L﹣1的NaOH溶液200mL.则此条件下,下列热化学方程式正确的是(  )
A.C4H10(g)+ O2(g)═4CO2(g)+5H2O(l)△H=﹣Q kJ mol﹣1
B.C4H10(g)+ O2(g)═4CO2(g)+5H2O(l)△H=﹣10Q kJ mol﹣1
C.C4H10(g)+ O2(g)═4CO2(g)+5H2O(l)△H=+10Q kJ mol﹣1
D.C4H10(g)+ O2(g)═4CO2(g)+5H2O(g)△H=﹣10Q kJ
【答案】B
【知识点】热化学方程式
【解析】【解答】解:据方程式CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O可知,反应掉4mol/L×0.2L=0.8molNaOH需要二氧化碳的物质的量为0.4mol,据C原子守恒,燃烧丁烷物质的量为0.1mol,所以1mol丁烷完全燃烧放热10QKJ,所以其热化学方程式为:C4H10(g)+ O2(g)═4CO2(g)+5H2O(l)△H=﹣10Q kJ mol﹣1,故选B.
【分析】采用倒推法计算丁烷物质的量,据反应掉二氧化碳消耗NaOH的量,计算丁烷燃烧生成二氧化碳的物质的量,再计算丁烷物质的量,求算1mol丁烷完全燃烧的焓变,再书写热化学方程式.
22.(2016高一下·长春期中)如图装置中,U型管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液(已知氯化铵溶液显酸性),各加入生铁块,放置一段时间.下列有关描述错误的是(  )
A.生铁块中的碳是原电池的正极
B.红墨水柱两边的液面变为左低右高
C.两试管中相同的电极反应式是:Fe﹣2e﹣=Fe2+
D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀
【答案】B
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】解:A.铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀时,铁易失电子作负极,则碳都作正极,故A正确;
B.左边试管中是中性溶液,发生吸氧腐蚀,右边试管中是酸性溶液发生析氢腐蚀,所以左边试管内气体的氧气减小,右边试管内气体的压强不大,导致U型管内红墨水左高右低,故B错误;
C.生铁中含有铁和碳,铁、碳和电解质溶液构成了原电池,较活泼的金属铁作负极,碳作正极,负极上铁失电子发生氧化反应Fe﹣2e﹣→Fe2+,故C正确;
D.左边a试管中是中性溶液,发生吸氧腐蚀,右边b试管中是酸性溶液发生析氢腐蚀,故D正确;
故选B.
【分析】生铁中含有铁和碳,铁、碳和电解质溶液构成了原电池,较活泼的金属铁作负极,碳作正极,负极上失电子发生氧化反应,正极上得电子发生还原反应;左边试管中是中性溶液,发生吸氧腐蚀,右边试管中是酸性溶液发生析氢腐蚀.
23.(2016高一下·长春期中)电解原理在化学工业中有着广泛的应用.图甲表示一个电解池,装有电解液a;X,Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连.则下列说法不正确的是(  )
A.若此装置用于电解精炼铜,则X为纯铜、Y为粗铜,电解的溶液a可以是硫酸铜或氯化铜溶液
B.按图甲装置用惰性电极电解AgNO3溶液,若图乙横坐标x表示流入电极的电子的物质的量,则E可表示反应生成硝酸的物质的量,F表示电解生成气体的物质的量
C.按图甲装置用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,通电一段时间后,加入0.5 mol的碳酸铜刚好恢复到通电前的浓度,则电解过程中转移的电子为2.0 mol
D.若X,Y为铂电极,a溶液为500 mL KCl和KNO3的混合液,经过一段时间后,两极均得到标准状况下11.2 L气体,则原混合液中KCl的物质的量浓度至少为2.0 mol L﹣1
【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】解:A.电解精炼铜粗铜作阳极,精铜作阴极,所以Y为粗铜、X为纯铜,电解的溶液a可以是硫酸铜或氯化铜溶液,故A正确;
B.硝酸银的电解方程式为:4AgNO3+2H2O O2↑+4HNO3+4Ag,根据方程式知,当转移4mol电子时生成1mol氧气,4mol硝酸,和图象吻合,故B正确;
C.根据“析出什么加入什么”的方法知,电解硫酸铜溶液时,阴极上析出的是铜,根据原子守恒知,0.5mol的碳酸铜中铜元素的物质的量是0.5mol,阴极上的电极反应式为:Cu2++2e﹣=Cu,所以析出0.5mol铜需要转移电子的物质的量是1mol,故C错误;
D.电解500 mL KCl和KNO3的混合液,阳极上氯离子放电生成氯气:2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑,阴极上氢离子放电析出氢气,两极均得到标准状况下11.2 L即0.5mol气体,所以溶液中氯离子的物质的量至少是1mol,浓度至少是: =2mol/L,故D正确;
故选;C.
【分析】A.电解精炼铜粗铜作阳极,精铜作阴极,电解的溶液a可以是硫酸铜或氯化铜溶液;
B.当电解硝酸银溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,阴极上银离子放电生成银,根据转移电子、氧气、硝酸的关系式判断;
C.根据“析出什么加入什么”的方法计算转移电子的物质的量;
D.电解KCl和KNO3的混合液,阳极上氯离子放电生成氯气,2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑,阴极上氢离子放电析出氢气,再结合两极上产生气体的物质的量计算氯离子的物质的量,并计算氯化铜的物质的量,根据物质的量浓度公式计算氯化铜溶液浓度.
24.(2016高一下·长春期中)化学在生产和日常生活中有着重要的应用.下列说法不正确的是(  )
A.明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物,可用于水的净化
B.在海轮外壳上镶入锌块,可减缓船体的腐蚀速率
C.MgO的熔点很高,可用于制作耐高温材料
D.电解MgCl2饱和溶液,可制得金属镁
【答案】D
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护;盐类水解的应用;电解原理;金属冶炼的一般原理
【解析】【解答】解:A、明矾净水的原理是:Al3++3H2O=Al(OH)3(胶体)+3H+,利用Al(OH)3(胶体)的吸附性进行净水,故A正确;
B、因为轮船主要用铁造外壳,铁在海水中易被腐蚀,镀上比铁活泼的锌,形成原电池,锌作负极,失去电子先被腐蚀,从而起到保护铁的作用,从而可减缓船体的腐蚀速率,故B正确;
C、氧化镁的熔点是2852℃,可用于制作耐高温材料,故C正确;
D、电解MgCl2饱和溶液,发生的化学反应为: ,不会产生金属镁,电解熔融的MgCl2能制取单质镁,发生的反应 ,故D错误.
故选:D.
【分析】A、根据明矾净水的原理是氢氧化铝净水来分析;
B、根据原电池的工作原理和应用来回答;
C、根据氧化镁的物理性质来分析其应用;
D、根据电解氯化镁溶液的反应原理及其产物来判断.
25.(2016高一下·长春期中)用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH4+,模拟装置如图所示.下列说法正确的是(  )
A.阳极室溶液由无色变成棕黄色
B.阴极的电极反应式为:4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑
C.电解一段时间后,阴极室溶液中的酸性减弱
D.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】解:A.根据图片知,Fe与电源正极相连为阳极,阳极上Fe2+失电子发生氧化反应生成Fe3+,电极反应式为Fe2+﹣e﹣=Fe3+,所以溶液由浅绿色变为棕黄色,故A错误;
B.阴极上H+放电生成H2,电极反应式为2H2O+4e﹣═2OH﹣+H2↑,故B错误;
C.电解时,阴极上H+放电生成H2,溶液中c(H+)减小,酸性减弱,故C正确;
D.电解时,溶液中NH4+向阴极室移动,H+放电生成H2,溶液中OH﹣和NH4+结合生成电解质NH3.H2O,所以阴极室中溶质为NH3.H2O和(NH4)3PO4或NH4HPO4、(NH4)2HPO4,故D错误;
故选:C.
【分析】A.根据图片知,Fe与电源正极相连为阳极,阳极上Fe2+失电子发生氧化反应;
B.阴极上H+放电生成H2;
C.电解时,阴极上H+放电生成H2,溶液中c(H+)减小;
D.电解时,溶液中NH4+向阴极室移动,H+放电生成H2,溶液中的溶质为NH3.H2O和(NH4)3PO4或NH4HPO4、(NH4)2HPO4.
二、填空题
26.(2016高一下·长春期中)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池.已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为﹣285.8kJ mol﹣1、﹣283.0kJ mol﹣1和﹣726.5kJ mol﹣1.请回答下列问题:
(1)用太阳能分解10mol水消耗的能量是    kJ.
(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为   .
(3)在直接以甲醇为燃料的电池中,理想状态下,该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,则该燃料电池的理论效率为   (燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能占燃料电池反应所能释放的全部能量的百分比).
【答案】(1)2858
(2)CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(l)△H=﹣443.5kJ mol﹣1
(3)96.6%
【知识点】热化学方程式;化学电源新型电池
【解析】【解答】解:(1)由H2(g)的燃烧热△H为﹣285.8kJ mol﹣1知,1molH2(g)完全燃烧生成1molH2O(l)放出热量285.8kJ,即分解1mol H2O(l)为1mol H2(g)消耗的能量为285.8kJ,则分解10mol H2O(l)消耗的能量为285.8kJ×10=2858kJ,故答案为:2858;
(2)由CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为﹣283.0kJ mol﹣1和﹣726.5kJ mol﹣1,则①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=﹣283.0kJ mol﹣1②CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l)△H=﹣726.5kJ mol﹣1
由盖斯定律可知用②﹣①得反应CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2 H2O(l),该反应的反应热△H=﹣726.5kJ mol﹣1﹣(﹣283.0kJ mol﹣1)=﹣443.5kJ mol﹣1,故答案为:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2 H2O(l)△H=﹣443.5kJ mol﹣1;
(3)CH3OH(l)的燃烧热△H是﹣726.5kJ mol﹣1,可知1mol甲醇反应放出的热量为725.6kJ,则该燃料电池的理论效率为 ×100%=96.6%,故答案为:96.6%.
【分析】(1)由氢气的燃烧热可知水分解吸收的能量,然后利用化学计量数与反应热的关系来计算;(2)根据CO和CH3OH的燃烧热先书写热化学方程式,再利用盖斯定律来分析甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式;(3)计算1mol甲醇反应放出的热量,进而计算该燃料电池的理论效率.
三、实验题
27.(2016高一下·长春期中)如图所示三套实验装置,分别回答下列问题.
(1)装置1为铁的吸氧腐蚀实验.一段时间后,向插入石墨棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液,可观察到石墨棒附近的溶液变红,则该装置中石墨电极的反应式为   .
(2)装置2中的铜是   极(填“正”或“负”),该装置中石墨电极所发生的反应为   .
(3)装置3中甲烧杯盛放100mL 0.2mol L﹣1的NaCl溶液,乙烧杯盛放100mL0.5mol L﹣1的CuSO4溶液.反应一段时间后,停止通电.向甲烧杯中滴入几滴酚酞,观察到石墨电极附近首先变红.
①甲烧杯中铁为   极;甲烧杯中石墨电极的电极反应式为   .
②乙烧杯中电解反应的离子方程式为   .
③停止电解,取出Cu电极,洗涤、干燥、称量,电极增重0.64g,甲烧杯中产生的气体在标准状况下的体积为    mL.
【答案】(1)O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣
(2)负极;Fe3++e﹣=Fe2+
(3)阳极;2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣或2H++2e﹣═H2↑;2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+;224
【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】解:(1)铁发生吸氧腐蚀,正极发生还原反应,氧气得到电子被还原生成OH﹣,电极方程式为O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣,故答案为:O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣;(2)铜可被Fe3++氧化,发生Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+,形成原电池反应时,铜为负极,发生氧化反应,石墨为正极,正极反应为Fe3++e﹣=Fe2+,故答案为:负; Fe3++e﹣=Fe2+;(3)乙烧杯为电解硫酸的反应,阳极生成氧气,阴极析出铜,①向甲烧杯中滴入几滴酚酞,观察到石墨电极附近首先变红,说明石墨极生成OH﹣,应为电解池的阴极,则M为正极,N为负极,铁为阳极,电解氯化钠溶液,阴极发生还原反应生成氢气,电极方程式为2H++2e﹣═H2↑,故答案为:阳; 2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣或2H++2e﹣═H2↑;②乙烧杯为电解硫酸的反应,阳极生成氧气,阴极析出铜,电解方程式为2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+,故答案为:2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+;③取出Cu电极,洗涤、干燥、称量、电极增重0.64g,则生成Cu的物质的量为 =0.01mol,转移的电子的物质的量为0.01mol×2=0.02mol,
甲烧杯中,阳极铁被氧化,阴极产生气体为氢气,
2H2O + 2e﹣ ═ 2OH﹣ + H2↑
2mol 22.4L
0.02mol V
V= =0.224L,即224mL,
故答案为:224.
【分析】(1)铁发生吸氧腐蚀,铁被氧化生成Fe2+,正极发生还原反应,氧气得到电子被还原生成OH﹣;(2)形成原电池,总方程式为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+,根据总方程式判断;(3)向甲烧杯中滴入几滴酚酞,观察到石墨电极附近首先变红,说明石墨极生成OH﹣,应为电解池的阴极,则M为正极,N为负极,乙烧杯为电解硫酸的反应,阳极生成氧气,阴极析出铜,结合电极方程式解答该题.
四、简答题
28.(2016高一下·长春期中)酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池的构造简图如下所示,比较二者的异同,回答下列问题
(1)酸性锌锰干电池的负极反应为   .
(2)碱性锌锰干电池在放电过程产生MnOOH,写出正极反应式   .
(3)维持电流强度为0.6A,电池工作10分钟,理论消耗Zn   g.(结果保留到小数点后两位,F=96500C/mol)
【答案】(1)Zn﹣2e﹣=Zn2+
(2)MnO2+e﹣+H2O=MnOOH+OH﹣
(3)0.12
【知识点】常见化学电源的种类及其工作原理
【解析】【解答】解:(1)酸性锌锰干电池的负极为锌,负极反应为Zn﹣2e﹣=Zn2+,故答案为:Zn﹣2e﹣=Zn2+;(2)在碱性锌锰原电池中,Zn易失电子作负极、二氧化锰作正极,正极上二氧化锰得电子发生还原反应,电极反应式为MnO2+e﹣+H2O=MnOOH+OH﹣,故答案为:MnO2+e﹣+H2O=MnOOH+OH﹣;(3)持电流强度为0.6A,电池工作10分钟,则电量为0.6A×600s=360C,转移电子的物质的量为 =0.00373mol则消耗Zn的质量为0.00373mol× ×65g/mol=0.12g,故答案为:0.12.
【分析】(1)酸性锌锰干电池的负极为锌;(2)正极上二氧化锰得电子发生还原反应生成MnOOH;(3)持电流强度为0.6A,电池工作10分钟,则电量为0.6A×600s=360C,转移电子的物质的量为 =0.00373mol,以此计算消耗锌的质量.
29.(2016高一下·长春期中)按要求填空
(1)0.3mol气态高能燃料乙硼烷(分子式B2H6),在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ的热量,则其热化学方程式为   .
(2)又已知:H2O(g)=H2O(l);△H=﹣44kJ/mol,则5.6L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是   .
【答案】(1)B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)△H=﹣2165kJ/mol
(2)508.25kJ
【知识点】热化学方程式;有关反应热的计算
【解析】【解答】解:(1)0.3mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5KJ的热量,则1mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出2165KJ的热量,反应的热化学方程式为B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)△H=﹣2165kJ/mol,故答案为:B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)△H=﹣2165kJ/mol;(2)B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)△H=﹣2165kJ/mol; ①
H2O(l)→H2O(g);△H=+44kJ/moL,②①+②×3得:B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(g)△H=﹣2033kJ/mol,5.6L(标准状况)即0.25mol乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是为2033kJ×0.25=508.25kJ;
故答案为:508.25kJ.
【分析】(1)根据热化学方程式的书写方法可知,物质的物质的量与反应放出的热量成正比,并注意标明各物质的聚集状态来解答;(2)先根据盖斯定律写出方程式,然后根据物质的物质的量与反应放出的热量成正比来解答.
30.(2016高一下·长春期中)碳及其化合物与人类生产、生活密切相关.
(1)在化工生产过程中,少量CO的存在会引起催化剂中毒,为了防止催化剂中毒,常用SO2将CO氧化,SO2被还原为S.
已知:C(s)+ O2(g)=CO(g)△H1=﹣126.4kJ mol﹣1
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=﹣393.5kJ mol﹣1
S(s)+O2(g)=SO2(g)△H3=﹣296.8kJ mol﹣1
则SO2氧化CO的热化学反应方程式为   
(2)一种新型CO燃料电池工作原理如图所示.
①负极电极反应式:   ;正极电极反应式:   .
②电极A处产生的CO2有部分参与循环利用,其利用率为   .
【答案】(1)SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)△H=﹣237.4kJ mol﹣1
(2)CO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2;O2+4e﹣+2CO2═2CO32﹣;50%
【知识点】热化学方程式;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】解:(1)已知:①C(s)+ O2(g)═CO(g)△H1=﹣126.4kJ/mol②C(s)+O2(g)═CO2(g)△H2=﹣393.5kJ mol﹣1③S(s)+O2(g)═SO2(g)△H3=﹣296.8kJ mol﹣1依据盖斯定律计算②×2﹣①×2﹣③得到SO2氧化CO的热化学反应方程式:SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)△H=﹣237.4kJ mol﹣1;故答案为:SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)△H=﹣237.4kJ mol﹣1;
(2)①负极是一氧化碳发生氧化反应,生成二氧化碳,电极反应式为:CO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2,正极电极反应为:O2+4e﹣+2CO2═2CO32﹣,故答案为:CO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2;O2+4e﹣+2CO2═2CO32﹣;
②根据负极2CO+2CO32﹣﹣4e﹣=4CO2,而正极反应为O2+4e﹣+2CO2═2CO32﹣,所以在转移4mol电子相同的情况下负极产生4mol的二氧化碳,而正极消耗2mol的二氧化碳,所以利用率为50%,故答案为:50%.
【分析】(1)已知:①C(s)+ O2(g)═CO(g)△H1=﹣126.4kJ/mol②C(s)+O2(g)═CO2(g)△H2=﹣393.5kJ mol﹣1③S(s)+O2(g)═SO2(g)△H3=﹣296.8kJ mol﹣1
依据盖斯定律计算②×2﹣①×2﹣③得到答案;(2)①负极是一氧化碳发生氧化反应,生成二氧化碳,电极反应2CO+2CO32﹣﹣4e﹣=4CO2,而正极反应为:O2+4e﹣+2CO2═2CO32﹣;②依据电极反应电子守恒计算.
五、附加题
31.(2016高一下·长春期中) 500mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3﹣)=6.0mol/L,用铅蓄电池作电源,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22.4L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500mL,求(无相应计算过程不得分)
(1)原溶液中K+的浓度?
(2)铅蓄电池的正极质量改变多少?
(3)若将电解后的溶液恢复到电解前的浓度,加一种什么物质;其质量为多少克?
【答案】(1)解:石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4L气体(标准状况),n(O2)= =1mol,
阳极发生电极反应为:4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O,
4mol 4mol 1mol
阴极发生的电极反应为:Cu2++2e﹣═Cu、2H++2e﹣═H2↑
1mol 2mol 1mol 2mol 2mol 1mol
c(Cu2+)= =2mol/L,由电荷守恒可知,原混合溶液中c(K+)为6mol/L﹣2mol/L×2=2mol/L,答:原溶液中K+的浓度2mol/L
(2)解:铅蓄电池的正极的电极反应式为:PbO2+2e﹣+4H++SO42﹣=PbSO4+2H2O,而整个电路转移4mol的电子,所以有2mol的氧化铅放电,质量变化为:2×(96﹣32)=128g,答:铅蓄电池的正极质量改变128g
(3)解:电解过程中铜离子放电,水中氢离子放电,所以加入1mol的Cu(OH)2 恢复到电解前的浓度,质量为98g,答:加一种什么物质是氢氧化铜;其质量为98g
【知识点】电解原理;化学方程式的有关计算
【解析】【分析】石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4L气体(标准状况),阴极发生反应为:Cu2++2e﹣═Cu、2H++2e﹣═H2↑,阳极发生反应为:4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O,n(O2)= =1mol,结合电子守恒及物质的量浓度的计算来解答.

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