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一、填空题1．钢铁工业是国家工业的基础，钢铁生锈现象却随处可见，为此每年国家损失大量资金。
请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。
（1）钢铁的电化学腐蚀原理如图所示：①写出石墨电极的电极反应式____________。
②该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在图虚线框内所示位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动方向____________。
③写出修改后石墨电极的电极反应式________________。
（2）生产中可用盐酸来除铁锈。
现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式_______________________。
（3）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。
装置示意如图：①A电极对应的金属是________(写元素名称)，B电极的电极反应式是_______。
②若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12g，则电镀时电路中通过的电子为______mol。
答案：O2+4e－+2H2O=4OH－2Cl－－2e－=Cl2↑2FeCl3+Fe=3FeCl2铜Cu2++2e－=Cu0.08【详解】(1)①氯化钠溶液呈中性，在中性溶液中钢铁发生吸氧腐蚀，铁易失电子作负极，则石墨作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH-，故答案为O2+4e-+2H2O═4OH-；②作电解池阴极的铁被保护，所以将虚线中改为直流电源，且将铁连接原电池负极，这属于外加电源的阴极保护法，电子由负极经外电路流向正极，图示为，故答案为；③外加电源后石墨电极为阳极，阳极上氯离子失电子生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-═Cl2↑，故答案为2Cl--2e-═Cl2↑；(2)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物，与盐酸反应后生成了Fe3+，而后Fe与Fe3+会化合生成Fe2+，反应方程式为2FeCl3+Fe═3FeCl2，故答案为2FeCl3+Fe═3FeCl2；(3)①电镀时，镀层铜作阳极，镀件铁作阴极，所以A是铜，B是铁，阴极上铜离子得电子生成铜，电极反应式为Cu2++2e-═Cu，故答案为铜；Cu2++2e-═Cu；②阳极上铜失电子发生氧化反应，阴极上铜离子得电子发生还原反应，若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后二者质量差为5.12g，二者质量差的一半为阴极析出的铜，则转移电子的物质的量=5.12264/gg mol×2=0.08mol，故答案为0.08。
一、解答题1．CO2资源化再生利用在解决环境和能源问题两个领域都极具重要意义。
(1)CO2-CH4催化重整可得到合成气：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。
已知：C(s)+2H2(g)CH4(g)ΔH=-75 kJ·mol-1C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol-1C(s)+12O2(g)CO(g) ΔH=-111 kJ·mol-1①该催化重整反应的ΔH=____kJ·mol-1。
②某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为____。
③反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
积碳反应：CH4(g)C(s)+2H2(g)；消碳反应：CO2(g)+C(s)2CO(g)。
在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。
在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则p a(CO2)、p b(CO2)、p c(CO2)从大到小的顺序为____。
(2)利用电化学装置可实现CH4和CO2两种分子的耦合转化，其原理如图所示。
①阴极上的反应式为____。
②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2：1，则消耗的CH4和CO2体积比为____。
(3)CO2与甲醇直接合成DMC(CH3OCOOCH3)近年来备受关注。
一种在有氧空位的催化剂上合成DMC的反应机理如图所示。
①上述过程包括吸附和脱附，其中属于脱附的是____(填数字)。
②合成DMC的反应方程式为____。
答案：13mol2·L-2p c(CO2)、p b(CO2)、p a(CO2)CO2+2e-=CO+O2-6：542CH3OH+CO2催化剂−−−−−→+H2O【详解】(1)①已知：(i)C(s)+2H2(g)CH4(g)ΔH=-75 kJ·mol-1 (ii)C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol-1(iii)C(s)+12O2(g)CO(g) ΔH=-111 kJ·mol-1根据盖斯定律，将(iii)×2-[(i)+(ii)]，整理可得CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247 kJ/mol；②某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2，物质起始浓度c(CH4)=1 mol/L，c(CO2)=0.5 mol/L，使用催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，则CO2转化浓度为0.25 mol/L，根据物质反应转化关系可知各种气体的平衡浓度分别是：c(CH4)=1 mol/L-0.25 mol/L=0.75 mol/L，c(CO2)=0.25 mol/L，c(CO)=c(H2)=0.5 mol/L所以其平衡常数K=220.5?0.50.75?0.25mol2·L-2=13mol2·L-2；③根据沉积碳的生成速率可知：CH4压强越大，CO2压强越小，沉积碳的生成速率越小，在p(CH4)一定时，p(CO2)越大，积碳量就越小。
一、解答题1．氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应生成Cl(-1)和S(+6)的速率v(纵坐标)与反应时间t(横坐标)的关系如图所示，已知这个反应速率随着溶液中c(H +)增大而加快。
（1）结合离子方程式说明反应开始时反应速率加快的原因是___。
（2）反应后期反应速率下降的原因是___。
（3）若纵坐标表示的是某一反应物的单位时间内的浓度变化，阴影“面积”表示_____。
（4）氯化铁溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式是___。
（5）若将（4）中的反应设计成原电池，可用__作负极，___作正极，___作电解质溶液。
（6）负极反应式是____，正极反应式是___。
答案：ClO 3-+3HSO 3-=Cl -+3SO 24-+3H +，氢离子浓度增大，反应速率加快 反应物浓度减小，反应速率减慢 t 1～t 2时间段内该反应物的浓度的减小值 2Fe 3++Cu=2Fe 2++Cu 2+ 铜 石墨 氯化铁溶液 Cu-2e -=Cu 2+ 2Fe 3++2e -=2Fe 2+【详解】（1）刚开始发生反应：ClO 3-+3HSO 3-=Cl -+3SO 24-+3H +，c(H +)增大，反应速率增大，故答案为：ClO 3-+3HSO 3-=Cl -+3SO 24-+3H +，氢离子浓度增大，反应速率加快；（2）反应随溶液中c(H +)的增大而加快，一开始c(H +)很小，速率很小，但随反应进行，c(H +)增大，反应速率增大，但到一定程度后，反应物c(ClO 3-)、c(HSO 3-)减小，此时反应物的浓度起主要作用，反应速率减小，故答案为：反应物浓度减小，反应速率减慢； （3）若纵坐标表示的是某一反应物的单位时间内的浓度变化，阴影“面积”表示t 1～t 2时间段内该反应物的浓度的减小值，故答案为：t 1～t 2时间段内该反应物的浓度的减小值； （4）氯化铁溶液腐蚀印刷电路铜板的反应中，Cu 还原Fe 3+生成Cu 2+、Fe 2+，离子方程式为：2Fe 3++Cu=2Fe 2++Cu 2+，故答案为：2Fe 3++Cu=2Fe 2++Cu 2+；（5）设计成原电池时，电池反应中发生氧化反应的金属作负极，所以铜作负极，不如负极活泼的金属或导电的非金属作正极，可选石墨作正极，发生还原反应的FeCl 3溶液作原电池的电解质溶液，故答案为：铜；石墨； 氯化铁溶液；（6）设计成原电池时，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，该电池反应中三价铁离子得电子发生还原反应，所以正极上的电极反应式为2Fe 3++2e -=2Fe 2+，铜失电子发生氧化反应，所以负极上的电极反应式为Cu−2e −=Cu 2+；故答案为：Cu-2e -=Cu 2+；2Fe 3++2e -=2Fe 2+。
一、填空题1．高铁酸钠(Na2FeO4)可用作水处理剂，工业上常用电解法制取，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH-通电FeO24-+3H2↑，工作原理如图所示。
请写出阳极电极反应式___。
答案：Fe+8OH--6e-=FeO24-+4H2O 【详解】电解池阳极发生氧化反应，Fe转化为FeO24-，过程为失电子过程，Fe转化为FeO24-需失去6个电子，在碱性介质中反应产生H2O，所以阳极的电极反应式为：Fe+8OH--6e-=FeO24-+4H2O。
2．如图是一个电化学过程的示意图，请按要求回答下列问题(1)甲池是_______装置(填“原电池”或“电解池”)(2)写出电极反应式：通入 CH4的电极________； A(Fe)电极_______。
(3) 反应一段时间后，甲池中消耗 1.6g甲烷，则乙池中某电极的质量增加_____ g。
(4)反应一段时间后，乙池中溶液成分发生了变化，想要完全恢复到电解前可加入的物质是____(5)某工厂烟气中主要含SO2，可用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。
①图中a极要连接电源的______(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是______。
②SO32-放电的电极反应式为______。
答案：原电池CH4-8e-+10OH-=CO32-+ 7H2O Ag++e-=Ag86.4g Ag2O负较浓的硫酸SO32--2e-= SO42-+2H+【详解】（1）甲池是燃料电池，将化学能转化为电能，属于原电池；（2）燃料电池中甲烷失电子，发生氧化反应，注意还要考虑电解质的后续反应，故电极反应式为：CH4-8e- +10OH- =CO32- + 7H2O，铁与电源负极相连作阴极，溶液中银离子在阴极A得电子发生还原反应，电极反应式为：Ag+ +e- =Ag；（3）甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为:CH4-8e- +10OH-=CO32- + 7H2O，消耗1.6g甲烷的物质的量为0.1mol，转移电子0.8mol，根据Ag+ +e-=Ag，乙池阴极增重银的质量为：0.8mol×108g/mol=86.4g；（4）乙池电池反应式为4AgNO3+2H2O=4Ag+O2↑+4HNO3，向溶液中加入氧化银，氧化银与硝酸反应又生成硝酸银和水，可使溶液恢复到电解前的状况；（5）①由图可知，Na+移向a极，所以a极为阴极，连接电源负极，b极为阳极，连接电源负极，SO32-失电子，发生氧化反应生成SO42-，所以C口流出较浓的硫酸；②SO32-在阳极放电，发生氧化反应生成硫酸根，电极反应式为：SO32- -2e- = SO42- +2H+。
一、填空题1．据报导，我国已研制出“可充室温钠－二氧化碳电池”。
该电池的总反应式为2Na2CO3+C，其工作原理如图所示(放电时产生的Na2CO3固体贮存于碳4Na+3CO2放电充电纳米管中)。
ClO流向_____(填“钠(1)放电时，钠箔为该电池的_____极(填“正”或“负”)；电解质溶液中-4箔”或“多壁碳纳米管”)电极。
(2)放电时每消耗3 mol CO2，转移电子数为______。
(3)充电时，碳纳米管连接直流电源的______(填“正”或“负”)极，其电极反应式为_______。
(4)负载可以测定电流大小，从而确定气体含量，酒驾测定工作原理与其相似(如图所示)，写出测定酒驾时负极的电极反应式：________。
答案：负钠箔4mol正2Na2CO3+C-4e-=3CO2↑+4Na+C2H5OH+H2O-4e-=CH3COOH+4H+解析：(1)由电池的总反应式4Na+3CO2放电2Na2CO3+C可知，放电时为原电池，Na为充电负极，原电池中阴离子移向负极，据此分析解答(1)和(2)；(3)充电时为电解池，原电池正极需要与外加电源正极相连，作阳极，阳极失去电子、发生氧化反应，以此分析解答；(4)由图可知，酒精发生氧化反应生成醋酸和水，据此写出总化学方程式，再书写负极的电极反应式。
【详解】2Na2CO3+C可知，放电时，Na为负极，通入(1) 由原电池的总反应式4Na+3CO2放电充电CO2的电极为正极，放电时电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，电解质溶液ClO流向钠箔，故答案为：负；钠箔；中-4(2) 由原电池的总反应式4Na+3CO2放电2Na2CO3+C可知，放电时，每消耗3molCO2，充电4molNa失去电子，转移4 mol电子，故答案为：4 mol；(3) 充电时为电解池，电解池的总反应为2Na2CO3+C=4Na+3CO2，C失去电子生成CO2，即碳纳米管为阳极，与外加电源正极相连，由于Na2CO3固体贮存于碳纳米管中，所以充电时阳极的电极反应式为2Na2CO3+C-4e-=4Na++3CO2，故答案为：正；2Na2CO3+C-4e-=4Na++3CO2；(4)由图可知，酒精和氧气反应生成醋酸和水，化学方程式为C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O，酒精发生氧化反应生成醋酸，所以生成醋酸的Pt电极为负极，电极反应式为C2H5OH+H2O-4e-=CH3COOH+4H+，故答案为：C2H5OH+H2O-4e-=CH3COOH+4H+。
一、填空题1．如图两个实验装置是实现化学能和电能相互转化的装置。
(1)电极②、④的名称分别是___、___。
(2)把电能转化为化学能的装置是___ (填“甲”或“乙”)(3)铁电极腐蚀更严重的装置是___ (填“甲”或“乙”)(4)甲、乙两装置电极附近的溶液首先变红的电极是___。
A．①② B．②③ C．③④ D．①④答案：阴极负极甲乙B解析：甲装置有外接电源，为电解池，①C棒为阳极，②Fe棒为阴极；乙装置为原电池，④活泼金属Fe作负极，③C棒作正极，据此分析解答。
【详解】(1)电极②与外接电源的负极相连，为阴极；电极④为负极；(2)电解池是能把电能转化为化学能的装置，原电池是把化学能转化为电能的装置，故把电能转化为化学能的装置是甲；(3)甲装置中，Fe作阴极，被保护，乙装置中，Fe作负极，失电子被氧化，故铁电极腐蚀更严重的装置是乙；(4)甲装置中，阴极②发生反应-22-2H O+2e=H+2OH，故甲装置中②极附近的溶液首先变红；乙装置中，③电极发生反应--22O+4e+2H O=4OH，故乙装置中③电极附近的溶液首先变红，故选B。
2．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。
钢铁容易生锈的主要原因是因为钢铁在炼制过程中混有少量的碳杂质，在潮湿的空气中容易形成原电池，发生电化学腐蚀。
I．如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵（显酸性）溶液和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀，这两种腐蚀都属于_________。
（填“化学腐蚀”或“电化学腐蚀”）（1）红墨水柱两边的液面变为左低右高，则______（填“a”或“b”）边盛有食盐水。
（2）b试管中铁发生的是______腐蚀，生铁中碳上发生的电极反应式______________________________。
Ⅱ．下图装置的盐桥中盛有饱和NH4NO3琼脂溶液，能够连接两份电解质溶液，形成闭合回路：（1）该装置的能量转化形式为：______________，装置工作时，盐桥中的NH4+移向_________。
一、填空题1．(1)化合物中铅只有+2和+4两种价态，且+4价的化合物不稳定。
①PbO 2固体与浓盐酸混合共热，有黄绿色气体生成。
写出反应的化学方程式_____； ②将PbO 2固体加入到Mn(NO 3)2和硝酸的混合液中，固体逐渐溶解。
如果反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是5:2，则该反应的氧化产物是_______（填离子）；③已知PbO 是碱性氧化物，PbO 2是酸性氧化物，而Pb 3O 4则可看作两种氧化物按一定比例混合而成。
写出Pb 3O 4与硝酸混合发生非氧化还原反应的离子方程式_______。
(2)已知PbSO 4不溶于水，但可溶于醋酸铵(CH 3COONH 4)溶液，形成澄清溶液。
①PbSO 4溶于CH 3COONH 4的原因可能是________；②把醋酸铅溶液滴入Na 2S 溶液中，有黑色沉淀生成，其反应的离子方程式为____； ③铅蓄电池的使用PbO 2和Pb 为电极材料，稀硫酸为电解质溶液。
在电池工作过程中，如果转移了2mol 电子，则提供电子的电极质量将增加______g 。
答案：2222PbO +4HCl()=PbCl +Cl +2H O ∆↑浓 -4MnO +2+3422Pb O +4H =2Pb +PbO +2H O 醋酸铅是弱电解质 ()2-332Pb CH COO +S =PbS +2CH COO ↓－ 96【详解】(1)①黄绿色气体为氯气，根据题意可知反应物为PbO 2固体与浓盐酸，生成了氯气，结合化合价的变化，可知反应方程式为：2222PbO +4HCl()=PbCl +Cl +2H O ∆↑浓；答案为：2222PbO +4HCl()=PbCl +Cl +2H O ∆↑浓；②由题给信息：化合物中铅只有+2和+4两种价态，且PbO 2、Mn(NO 3)2和硝酸的混合液中，化合价发生变化，PbO 2中Pb 的化合价降低，PbO 2作氧化剂，Mn(NO 3)2中Mn 元素的化合价升高，Mn(NO 3)2作还原剂，结合氧化剂和还原剂的物质的量之比是5:2，PbO 2中Pb 元素的化合价降低为+2价，则根据得失电子守恒，可知Mn(NO 3)2中Mn 元素的化合价升高为+7价，则Mn(NO 3)2最终被氧化的产物为-4MnO 。
一、填空题1．下图是某氢氧燃料电池的结构示意图，电解质为硫酸溶液。
氢气在催化剂作用下提供质子(H＋)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2H2＋O2=2H2O，完成下列问题：(1)通H2的极为电池的________极(填“正”或“负”)。
(2)b极上的电极反应式为：________。
(3)每转移0.1mol电子，消耗H2的体积为________L(标准状况下)。
(4)若将氢气换成二乙醚(C4H10O)，将电解质溶液硫酸换成氢氧化钠溶液，去掉质子交换膜。
①则a极的电极反应式为________。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)氢氧燃料电池为环境友好电池。
而传统电池生产企业排放的工业废水中常含有Cu2＋等重金属离子，直接排放会造成污染，目前在工业废水处理过程中，依据沉淀转化的原理，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子。
室温下K sp(FeS)＝6.3×10－18mol2·L－2，K sp(CuS)＝1.3×10－36mol2·L－2。
请用离子方程式说明上述除杂的原理___________。
CO＋21H2O减小答案：负O2+4H++4e-=2H2O 1.12L C4H10O－24e-＋32OH-=42-3FeS(s)＋Cu2＋(aq) ⇌CuS(s)＋Fe2＋(aq)解析：根据电子的移动方向可知，左侧电极为负极，因此a处通入氢气，右侧电极为正极，b处通入氧气，结合电池总反应为2H2＋O2=2H2O和原电池原理方向解答(1)～(3)；(4)若将氢气换成二乙醚(C4H10O)，a极仍为负极，将电解质溶液硫酸换成氢氧化钠溶液，二乙醚与氧气反应生成的二氧化碳能够与溶液中的氢氧化钠反应生成碳酸钠，据此分析解答；(5)根据沉淀的转化原理分析解答。
【详解】(1)电池总反应为2H2＋O2=2H2O中氢气发生氧化反应，因此通H2的极为电池的负极，故答案为：负；(2)b极为正极，正极上氧气得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，故答案为：O2+4H++4e-=2H2O；(3)2H2＋O2=2H2O反应中转移4个电子，因此每转移0.1mol电子，消耗H20.05mol，在标准状况下的体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L，故答案为：1.12L；(4)①若将氢气换成二乙醚(C4H10O)，a极仍为负极，将电解质溶液硫酸换成氢氧化钠溶液，负极上二乙醚失去电子生成碳酸根离子和水，电极反应式为C4H10O－24e-＋32OH-=42-3CO ＋21H 2O ，故答案为：C 4H 10O －24e -＋32OH -=42-3CO ＋21H 2O ；②二乙醚与氧气反应生成的二氧化碳会消耗溶液中的氢氧化钠，溶液的碱性减弱，因此电池工作一段时间后电解质溶液的pH 减小，故答案为：减小；(5)室温下K sp (FeS)＝6.3×10－18mol 2·L －2，K sp (CuS)＝1.3×10－36mol 2·L －2，说明CuS 的溶解度小于FeS ，因此利用沉淀的转化原理，用FeS 等难溶物质作为沉淀剂可以除去Cu 2＋等离子，反应的离子方程式为FeS(s)＋Cu 2＋(aq) ⇌CuS(s)＋Fe 2＋(aq)，故答案为：FeS(s)＋Cu 2＋(aq) ⇌CuS(s)＋Fe 2＋(aq)。
一、解答题1．(I)根据下列电化学装置，回答下列问题:(1)通入4CH 电极名称________，电极反应式为________ 。
乙池中B 电极增重2.16g ， 甲池中理论上消耗4CH __________mL (标准状况下)。
(2)若丙池中是足量的NaCl 溶液，反应的离子方程式是_____________ 。
D 电极产物是________，(填化学式)(3)若丙池中是一定量的4CuSO 溶液2L ，工作一段时间后，再加入9.8gCu(OH)2即可恢复原浓度，则原溶液物质的量浓度为________mol·L −1，消耗H 2O 的质量为________g(溶液体积不变)。
(II).微生物燃料电池 是废水处理中实现碳氮联合转化为为2CO 和2N ，如图所示，1、2为厌氧微生物电极，3为阳离子交换膜，4为好氧微生物反应器。
请回答:(1)电极1名称______极，电极2发生的反应方程式为____________ 。
(2)在好氧微生物反应器中发生的反应方程式______________ 。
(3)若反应消耗O 2标准状况下4.48L ，理论上生成2N 物质的量为______mol答案：负 --2-432CH +10OH -8e =CO +7H O 56 Cl -+2H 2O电解H 2↑+2OH -+Cl 2↑ H 2、NaOH 0.05 3.6 负 +3222NO 10e 12H N 6H O --++=↑+ +-+4232NH +2O =NO +2H +H O 0.036解析：(I)由装置图可知，甲池为甲烷燃料电池，属于原电池，通入甲烷的电极为负极，甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应为：CH 4-8e -+10OH -=2-3CO +7H 2O ，通入氧气的电极为正极，电极反应为：2H 2O+O 2+4e -=4OH -；乙、丙均为电解池，乙池中A 与电源正极相连，则A 为阳极，电极反应为：2H 2O-4e -=4H ++O 2↑，B 为阴极，电极反应为：Ag ++e -=Ag ，丙池中D 与电源负极相连，D 为阴极，C 为阳极； (II)图示分析可知：酸性介质中，微生物燃料电池中氢离子移向2极，说明2原电池的正极，1原电池的负极，-3NO 离子在正极得到电子生成氮气、发生还原反应，CH 3COO -在原电池负极失电子、发生氧化反应生成二氧化碳气体，+4NH 在好氧微生物反应器中转化为-3NO ，据此分析解答。
一、选择题1．将等物质的量浓度的CuSO4溶液和NaCl溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如下图，则下列说法正确的是A．BC段阳极产物是Cl2，阴极产物是CuB．BC段表示在阴极上是H+放电产生了H2C．CD段表示阳极上OH-放电破坏了水的电离平衡，产生H+，所以pH值减小D．AB段阳极先产生Cl2，BC段产生O2答案：D解析：设CuSO4的和NaCl各nmol，电解分3个阶段：AB段：阳极 nmol氯离子失nmol电子，阴极：12nmol铜离子得nmol电子，由于铜离子水解，铜离子浓度逐渐减小，溶液pH值逐渐增大；BC段：阳极 nmol氢氧根离子失nmol电子（来源于水的电离），阴极：12n mol铜离子再得nmol电子，由于氢氧根离子消耗，溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH值迅速减小；CD段：阳极氢氧根离子失去电子，阴极：氢离子得到电子，开始电解水，溶液中氢离子浓度逐渐增大，pH值减小，以此来解答。
【详解】A．BC段阳极发生4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极发生Cu2++2e-=Cu，故A错误；B．BC段阴极上铜离子得到电子，生成铜单质，故B错误；C．CD段发生2H++2e-=H2↑、4OH--4e-=2H2O+O2↑，即CD段电解的物质是水，没有产生H+，故C错误；D．由离子放电顺序可知，AB段阳极发生2Cl--2e-=Cl2↑，BC段阳极发生4OH--4e-=2H2O+O2↑，故D正确；故选：D。
2．设N A为阿伏加德罗常数的值。
下列有关叙述正确的是A．pH=13的Ba(OH)2溶液中含有OH-离子数目为0.1N AB．用电解法精炼铜时，若电路中转移2 mol电子，阳极质量减轻64 gC．9.2 g NO2和N2O4的混合气体中含有原子数目为0.6N AD．16.25 g FeCl3完全水解转化为氢氧化铁胶体，生成0.1N A个胶粒答案：C【详解】A ．由于溶液的体积未知，故无法计算溶液中含有 OH -离子数目，故A 错误；B ．电解精炼铜时阳极为粗铜，粗铜中有些比铜活泼的金属Fe 、Zn 等会先于铜放电，且会有阳极泥的形成，所以电路中转移2 mol 电子，阳极质量减轻不一定是64 g ，故B 错误；C ．NO 2和N 2O 4的最简式均为NO 2，所以9.2 g NO 2和N 2O 4的混合气体相当于9.2gNO 2，物质的量为-19.2g 46g mol =0.2mol ，所含原子为0.2mol 3=0.6mol ，个数为0.6N A ，故C 正确；D ．16.25 g FeCl 3的物质的量为-116.25g 162.5g mol =0.1mol ，由于氢氧化铁胶体中的胶粒是一定量Fe(OH)3的集合体，故完全水解转化为氢氧化铁胶体，生成胶粒小于0.1N A 个，故D 错误；综上所述答案为C 。
一、填空题1．电化学手段对于研究物质性质以及工业生产中都有重要价值。
I．某实验小组利用原电池装置对FeCl3与Na 2SO3的反应进行探究。
装置实验现象灵敏电流计指针发生偏转1mol/LFeCl3溶液(pH≈1)1mol/LNa2SO3溶液(pH≈9)(1)取少量FeCl3溶液电极附近的混合液，加入铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，证明FeCl3转化成_______(化学式)。
(2)检验另一电极产物的实验操作及现象是_____。
(3)负极的电极反应式为_____。
II．工业上用Na2SO4溶液吸收工业烟气中的低浓度SO2形成吸收液后，再采用阳离子膜电解法，控制电压，电解吸收液可制成产品S和O2。
工作原理示意图如图：阴极区和阳极区的pH随时间的变化关系如图：(4)阳极反应的电极反应物是______。
结合电极反应式，说明阴极区pH升高的原因_______。
(写出一条即可)答案：FeCl2取少量电解液于试管中，加入足量的盐酸，再加入氯化钡溶液，若产生白色沉淀则证明有硫酸钠的生成SO23-+H2O-2e-=SO24-+2H+H2O阴极电极反应式为SO2+4H++4e-=S+2H2O，阴极区不断消耗氢离子并生成水解析：I．根据(1)的提示，FeCl3转化成FeCl2发生了还原反应，该电极为正极，则另一电极发生氧化反应，为负极说明Na2SO3转化为Na2SO4，据此分析解答(1)～(3)；II．(4)用Na2SO4溶液吸收工业烟气中的低浓度SO2，采用阳离子膜电解法，严格控制电压，电解吸收液制成产品硫和O2，根据图示，硫单质在阴极生成，氧气在阳极生成，因此阴极上二氧化硫得到电子生成硫单质和水，阳极上溶液中的氢氧根离子失去电子生成氧气和水，据此分析解答。
【详解】I．(1)取少量FeCl3溶液电极附近的混合液，加入铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，说明生成了Fe2+，证明FeCl3转化成了FeCl2，故答案为：FeCl2；(2) FeCl3转化成FeCl2发生了还原反应，则另一电极发生氧化反应，说明Na2SO3转化为Na2SO4，检验另一电极产物，只需要检验SO2-4，实验操作及现象为取少量电解液于试管中，加入足量的盐酸，再加入氯化钡溶液，若产生白色沉淀则证明有硫酸钠的生成，故答案为：取少量电解液于试管中，加入足量的盐酸，再加入氯化钡溶液，若产生白色沉淀则证明有硫酸钠的生成；(3)负极发生氧化反应，负极的电极反应式为SO23-+H2O-2e-=SO24-+2H+，故答案为：SO23-+H2O-2e-=SO24-+2H+；II．(4)用Na2SO4溶液吸收工业烟气中的低浓度SO2，采用阳离子膜电解法，严格控制电压，电解吸收液制成产品硫和O2。
根据图示，硫单质在阴极生成，氧气在阳极生成，阴极上二氧化硫得到电子生成硫单质消耗氢离子，SO2+4H++4e-=S↓+2H2O，阳极上发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子失去电子生成氧气和水，4OH--4e－=2H2O＋O2↑；根据阴极电极反应式，阴极区不断消耗氢离子并生成水，溶液的酸性减弱，pH升高，故答案为：H2O；阴极电极反应式为SO2+4H++4e-=S+2H2O，阴极区不断消耗氢离子并生成水。
2．Ⅰ.铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。
(1)某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。
为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述________(填装置序号)装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为_________________。
(2)为处理银器表面的黑斑(Ag2S)，将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触，Ag2S 转化为Ag，食盐水的作用为_______________________。
Ⅱ.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注，采用肼(N2H4)燃料电池为电源，用离子交换膜控制电解液中c(OH－)制备纳米Cu2O，其装置如图甲、乙。
(1)上述装置中D电极应连接肼燃料电池的________极(填“A”或“B”)，该电解池中离子交换膜为________离子交换膜(填“阴”或“阳”)。
(2)该电解池的阳极反应式为____________________。
(3)当反应生成14.4g Cu2O时，至少需要肼________mol。
答案：②③2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑作电解质溶液(或导电)B阴2Cu－2e－＋2OH－＝Cu2O＋H2O0.05【详解】Ⅰ.(1)①装置为原电池铁为负极被腐蚀；②装置为原电池锌做负极被腐蚀，铁做正极被保护；③装置为电解池，铁做阴极被保护；装置③中发生的是电解饱和食盐水的反应，阳极是氯离子失电子生成氯气，阴极是氢离子得到电子发生还原反应，反应离子方程式为：2Cl －＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑；(2)为处理银器表面的黑斑（Ag2S），将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触，Ag2S转化为Ag，是利用原电池原理，用铝置换出银，食盐水的作用为做电解质溶液，形成原电池。
Ⅱ. (1)燃料电池正极通氧化剂，负极通燃料，即A极为负极，B极为正极。
图乙为电解池装置，电解目的为制备Cu2O，则D极作阳极，接电池正极(B极)，铜被氧化。
阳极反应为2Cu-2e-+2OH－＝Cu2O+H2O，反应消耗OH-，采用阴离子交换膜使OH-向阳极移动。
(2)根据上述分析，阳极反应为2Cu－2e－＋2OH－＝Cu2O＋H2O；(3)根据电极反应2Cu-2e-+2OH-＝Cu2O+H2O和N2H4-4e-+4OH-＝N2↑+4H2O可知，Cu2O 与N2H4的数量关系式为2Cu2O～N2H4～4e-，当反应生成14.4g Cu2O(0.1mol)时，至少需要肼为0.05mol。
3．按要求回答下列问题：（1）直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。
现有以下三种乙醇燃料电池。
①三种乙醇燃料电池中正极反应物均为______________________；②碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为_______________________________；③熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，电极b上发生的电极反应式为________。
（2）天然气既是高效洁净的能源，也是重要的化工原料。
①甲烷与氯气光照条件下的产物有多种，其中三氯甲烷（氯仿）可用作麻醉剂。
氯仿分子的空间构型为_______________。
②甲烷高温分解生成氢气和炭黑。
在密闭容器中进行此反应时要通入适量空气使部分甲烷燃烧，其目的是_____________________。
答案：O2C2H5OH＋16OH－－12e－=2CO32－＋11H2O O2+2CO2+4e- =2CO32-四面体提供甲烷分解所需的能量【详解】（1）①燃料电池中，通燃料的一极为负极，通氧气或空气一极为正极，根据装置图，正极反应物均为O2；答案为O2；②根据碱性乙醇燃料电池的装置图，电极a为负极，电解质溶液显碱性，因此电极反应式为CH3CH2OH＋16OH－－12e－=2CO32－＋11H2O；答案为CH3CH2OH＋16OH－－12e－=2CO32－＋11H2O；（2）①氯仿的分子式为CHCl3，其空间构型为四面体；答案为四面体；②甲烷在高温条件下分解生成氢气和炭黑，在密闭容器中进行此反应时要通入适量空气使部分甲烷燃烧，产生热量，给甲烷分解提供所需的能量；答案为提供甲烷分解所需的能量。
4．以氨气代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的热点，其工作原理如图所示。
(1)氨燃料电池负极的电极反应式为_________，溶液中OH-向电极_________移动(填“a”或“b”)(2)用氨燃料电池电解足量NaCl溶液和CuSO4溶液(如图所示)，反应一段时间后，停止通电。
向B烧杯中滴入几滴紫色石蕊试液，观察到石墨电极附近首先变蓝。
①电源的Q端为_________极，B烧杯中石墨电极上的电极反应为____________________。
②A烧杯中电解反应的化学方程式为_________________________。
③停止电解，向A烧杯的溶液中加入0.4 g CuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度，电解前后溶液体积变化忽略不计，均为100 ml，则电解后所得溶液的pH为_________。
答案：2NH3－6e-+6OH-= N2+6H2O a负 2 H+ +2e- =H2 (或2H2O +2e- =H2+2OH- ) 2CuSO4 +2 H2O O2 +2Cu+2H2SO41解析：(1) 氨燃料电池负极，氨气失电子生成氮气和水；电池内电路，溶液中OH－向负极移动；(2)反应一段时间后，停止通电．向B烧杯中滴入几滴石蕊，观察到石墨电极附近首先变蓝，说明在石墨电极上生成OH-离子，即石墨是阴极。
【详解】(1) 氨燃料电池负极，氨气失电子生成氮气和水，电极反应式为2NH3－6e-+6OH-=N2+6H2O，电池内电路，溶液中OH－向负极移动；(2)反应一段时间后，停止通电．向B烧杯中滴入几滴石蕊，观察到石墨电极附近首先变蓝，说明在石墨电极上生成OH-离子，即石墨是阴极；①铁是阳极，Q是电源的负极，则石墨电极的方程式是2H+ +2e-=H2；②A烧杯电解硫酸铜溶液，石墨为阳极，铜是阴极，所以电解的总方程式是2CuSO4＋2H2O=电解2Cu ＋ O2↑＋ 2H2SO4；(2)用惰性电极电解CuSO4溶液，加入0.4g氧化铜可恢复，可知电解中消耗0.005mol铜离子，转移电子为0.01mol，则同时生成0.01molH+，溶液体积为0.1L，故pH=1。
【点睛】电池内电路中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
5．A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸，如下图所示：（1）A中反应的离子方程式是______。
（2）B中Sn极的电极反应式为____，Sn极附近溶液的pH____（填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）C中被腐蚀的金属是____，总反应离子方程式是____，比较A、B、C中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是____。
答案：Fe+2H+Fe2++H2↑2H++2e-H2↑增大Zn Zn+2H+Zn2++H2↑B＞A＞C解析：（1）A中铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；（2）装置B构成Sn、Fe原电池，Fe的活泼性大于Sn， Fe作负极、Sn作正极。
（3）装置C构成Zn、Fe原电池，Fe的活泼性小于Zn， Fe作正极、Zn作负极。
【详解】（1）A中铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应离子方程式是Fe+2H+Fe2++H2↑；（2）装置B构成Sn、Fe原电池，Fe的活泼性大于Sn， Fe作负极，负极反应式是Fe-2e-Fe2+， Sn作正极，正极反应式是2H++2e-H2↑，正极氢离子浓度减小，所以Sn极附近溶液的pH增大。
