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章末检测同名2704
章末检测
一、选择题(本题包括12个小题,每小题4分,共48分。
)
1.下列装置中,将电能转化为化学能的是( )
A.火力发电
B.硅太阳能电池
C.用手机打电话
D.用食盐水自制消毒液
解析:
火力发电是将化学能转化成电能,故A错误;硅太阳能电池是将光能转化为电能,故B错误;用手机打电话是将电能转化为声能,故C错误;用食盐水自制消毒液是将电能转化为化学能,故D正确。
答案:
D
2.化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是( )
A.氢氧燃料电池的负极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
B.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑
C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应式为Cu-2e-===Cu2+
D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式Fe-2e-===Fe2+
解析:
O2+2H2O+4e-===4OH-是氢氧燃料电池的正极反应,A不正确;粗铜精炼时,与电源正极相连的应是粗铜,C不正确;Fe-2e-===Fe2+是钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式,D不正确。
答案:
B
3.有如下3个实验:
实验1
将金属X与金属Y用导线连接,浸入电解质溶液中,Y不易腐蚀
实验2
将片状的金属X、W分别投入等浓度盐酸中都有气体产生,W比X反应剧烈
实验3
用惰性电极电解等物质的量浓度的Y和金属Z的硝酸盐混合溶液,在阴极上首先析出单质Z
依据上述实验现象,下列推测正确的是( )
A.金属的活动性顺序:
Y>Z>X>W
B.实验1中,Y作正极
C.Z放入CuSO4溶液中一定有Cu析出
D.用X、Z和稀硫酸可构成原电池,X作正极
解析:
由实验1,2,3分别得到金属的活泼性为X>Y,W>X,Y>Z,综合可得W>X>Y>Z,故A错误;实验1中,Y作正极,故B正确;用X、Z和稀硫酸可构成原电池,X作负极,故D错误;Z和Cu的活泼性无法比较,故C错误。
答案:
B
4.锂-空气电池是一种新型的二次电池,其放电时的工作原理如图所示,下列说法正确的是( )
A.该电池放电时,正极的反应式为O2+4e-+4H+===2H2O
B.该电池充电时,阴极发生了氧化反应:
Li++e-===Li
C.电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替
D.正极区产生的LiOH可回收利用
解析:
正极的反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-,A项错误;电池充电时,阴极发生还原反应,B项错误;有机电解液不能用稀盐酸代替,因为金属锂与稀盐酸能发生反应,C项错误。
答案:
D
5.Zn-ZnSO4-PbSO4-Pb电池装置如图,下列说法错误的是( )
A.SO
从右向左迁移
B.电池的正极反应为Pb2++2e-===Pb
C.左边ZnSO4浓度增大,右边ZnSO4浓度不变
D.若有6.5g锌溶解,有0.1molSO
通过离子交换膜
解析:
锌是负极,SO
从右向左迁移,A正确;电池的正极反应为PbSO4+2e-===Pb+SO
,B错误;左边锌失去电子转化为硫酸锌,ZnSO4浓度增大,右边ZnSO4浓度不变,C正确;若有6.5g锌即0.1mol锌溶解,根据电荷守恒可知有0.1molSO
通过离子交换膜,D正确。
答案:
B
6.(2017·全国卷Ⅱ)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。
下列叙述错误的是( )
A.待加工铝质工件为阳极
B.可选用不锈钢网作为阴极
C.阴极的电极反应式为Al3++3e-===Al
D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
解析:
根据原理可知,Al要形成氧化膜,化合价升高失电子,因此铝为阳极,故A正确;不锈钢网接触面积大,能增加电解效率,故B正确;阴极应为阳离子得电子,根据离子放电顺序应是H+放电,即2H++2e-===H2↑,故C错误;根据电解原理,电解时,阴离子移向阳极,故D正确。
答案:
C
7.航天燃料从液态变为固态,是一项重要的技术突破。
铍是高效率的火箭材料,燃烧时放出巨大的能量,已知1kg金属铍完全燃烧放出的热量为62700kJ。
则铍燃烧的热化学方程式正确的是( )
A.Be+
O2===BeO ΔH=-564.3kJ·mol-1
B.Be(s)+
O2(g)===BeO(s)ΔH=+564.3kJ·mol-1
C.Be(s)+
O2(g)===BeO(s)ΔH=-564.3kJ·mol-1
D.Be(s)+
O2(g)===BeO(g)ΔH=-564.3kJ·mol-1
解析:
A项,没有写上状态,错误;B项,燃烧是放热反应,ΔH<0,错误;氧化铍是固体,C正确,D错误。
答案:
C
8.如图所示,将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中。
下列分析正确的是( )
A.K1闭合,铁棒上发生的反应为2H++2e-―→H2↑
B.K1闭合,石墨棒周围溶液pH逐渐升高
C.K2闭合,铁棒不会被腐蚀,属于牺牲阳极的阴极保护法
D.K2闭合,电路中通过0.002NA个电子时,两极共产生0.001mol气体
解析:
K1闭合形成原电池,铁作负极,失电子被腐蚀,石墨电极是正极,氧气得电子变为OH-,pH逐渐升高,A错误、B正确;K2闭合,铁棒作阴极被保护,不会被腐蚀,属于外加电流的阴极保护法,C错误;K2闭合形成电解池,两极分别产生氯气和氢气,电路中通过0.002NA个电子时,每极上产生0.001mol气体,共0.002mol气体,D错误。
答案:
B
9.LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为绿色能源的新宠。
已知该电池放电时的电极反应式,正极:
FePO4+Li++e-===LiFePO4,负极:
Li-e-===Li+。
下列说法中正确的是( )
A.充电时,电池反应为FePO4+Li===LiFePO4
B.充电时,动力电池上标注“+”的电极应与外接电源的正极相连
C.放电时,电池内部Li+向负极移动
D.放电时,在正极上是Li+得到电子被还原
解析:
放电时的总反应式为FePO4+Li===LiFePO4,充电时总反应式为放电时的逆反应,A错误;放电时,Li+向正极移动,C错误;由放电时正极反应式可知Li+价态不变,D错误。
答案:
B
10.如图为两种途径制备硫酸的过程(反应条件略),下列说法不正确的是( )
A.途径②增大O2浓度可提高SO2转化率
B.含1molH2SO4的浓溶液与足量NaOH反应,放出的热量即为中和热
C.途径②中SO2和SO3均属于酸性氧化物
D.若ΔH1<ΔH2+ΔH3,则2H2O2(aq)===2H2O
(1)+O2(g)为放热反应
解析:
A项,增大一种反应物的浓度可以增大另外一种反应物的转化率,故途径②增大O2浓度可提高SO2转化率,正确;B项,中和热的定义:
强酸与强碱的稀溶液混合生成1mol水放出的热量为中和热,含1molH2SO4的浓溶液与足量NaOH反应生成2mol水,且浓溶液溶于水放热,错误;C项,二氧化硫与三氧化硫均属于酸性氧化物,正确;D项,焓值小于0为放热反应,正确。
答案:
B
11.(2017·全国卷Ⅰ)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。
下列有关表述不正确的是( )
A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
解析:
依题意,钢管桩为阴极,电子流向阴极,阴极被保护,钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流,接近于0,铁不容易失去电子,A项正确;阳极上发生氧化反应,失去电子,电子经外电路流向阴极,B项正确;高硅铸铁作阳极,阳极上发生氧化反应,阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气,惰性辅助阳极不被损耗,C项错误;根据海水对钢管桩的腐蚀情况,增大或减小电流强度,D项正确。
答案:
C
12.甲装置中所含的是物质的量之比为1∶2的CuSO4和NaCl的混合溶液,电解过程中溶液的pH随时间t变化的示意图如乙所示(不考虑电解产物与水的反应)。
试分析下列叙述中正确的是( )
A.该混合溶液中的SO
导致A点溶液的pH小于B点
B.AB段与BC段在阴极上发生的反应是相同的,即Cu2++2e-===Cu
C.BC段阴极产物和阳极产物的体积之比为2∶1
D.在整个电解的过程中会出现少量蓝色的Cu(OH)2沉淀
解析:
由题意,没有电解前,溶液中的铜离子水解,溶液显酸性,开始时电解CuCl2即AB段,当CuCl2电解完后,溶液是硫酸钠溶液,显中性,这时再电解就是电解水,即BC段,AB段阴极生成铜,BC段阴极生成氢气;BC段电解水,阴极产物氢气和阳极产物氧气的体积之比为2∶1;在整个电解的过程中不会出现蓝色的Cu(OH)2沉淀,A、B、D错误。
答案:
C
二、非选择题(本题包括4个小题,共52分)
13.(13分)能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关,怎样充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。
Ⅰ.已知:
Fe2O3(s)+3C(石墨)===2Fe(s)+3CO(g)
ΔH=akJ·mol-1
CO(g)+
O2(g)===CO2(g) ΔH=bkJ·mol-1
C(石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH=ckJ·mol-1
则反应:
4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s)的焓变ΔH=________kJ·mol-1。
Ⅱ.
(1)依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填序号)。
A.C(s)+CO2(g)===2CO(g)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l)
C.2H2O(l)===2H2(g)+O2(g)
D.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
若以KOH溶液为电解质溶液,依据所选反应可以设计成一个原电池,请写出该原电池的电极反应。
负极:
______________________
_____________________________________________________,
正极:
________________________________________________。
(2)二氧化氯(ClO2)是一种高效安全的自来水消毒剂。
ClO2是一种黄绿色气体,易溶于水。
实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2为原料制备ClO2流程如下:
已知:
电解过程中发生的反应为NH4Cl+2HCl
NCl3+3H2↑,NCl3中氮元素为+3价。
①写出电解时阴极的电极反应式______________________。
②在阳极上放电的物质(或离子)是________。
解析:
Ⅰ.①Fe2O3(s)+3C(石墨)===2Fe(s)+3CO(g)
ΔH=akJ·mol-1
②CO(g)+
O2(g)===CO2(g) ΔH=bkJ·mol-1
③C(石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH=ckJ·mol-1
由盖斯定律(③-②)×6-①×2得4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH=6(c-b)-2akJ·mol-1
Ⅱ.
(1)设计成原电池需要是自发进行的氧化还原反应。
A项是非自发进行的氧化还原反应,不选;B项反应是复分解反应,不是氧化还原反应,不选;C项反应是非自发进行的氧化还原反应,不选;D项是自发进行的氧化还原反应,可以设计成原电池。
D反应是甲烷燃料电池,在碱溶液中甲烷燃料电池中燃料在负极发生氧化反应,氧气在正极得到电子发生还原反应;负极:
CH4-8e-+10OH-===CO
+7H2O;正极:
O2+2H2O+4e-===4OH-;
(2)NH4Cl+2HCl
NCl3+3H2↑,NCl3中氮元素为+3价。
①电解时阴极上是氢离子得到电子生成氢气,阴极的电极反应式为2H++2e-===H2↑;
②电解时阳极上是铵根离子失去电子生成NCl3。
答案:
Ⅰ.6(c-b)-2a
Ⅱ.
(1)D CH4-8e-+10OH-===CO
+7H2O O2+2H2O+4e-===4OH-
(2)①2H++2e-===H2↑
②NH4Cl(NH
)
14.(12分)第三代混合动力车,可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。
汽车上坡或加速时,电动机提供推动力,降低汽油的消耗;在刹车或下坡时,电池处于充电状态。
(1)混合动力车的内燃机以汽油为燃料,汽油(以辛烷C8H18计)和氧气充分反应,生成1mol水蒸气放热569.1kJ。
则该反应的热化学方程式为___________________________________________________
_____________________________________________________。
(2)混合动力车目前一般使用镍氢电池,该电池中镍的化合物为正极,储氢金属(以M表示)为负极,碱液(主要为KOH)为电解质溶液。
镍氢电池充放电原理示意如图,其总反应式为H2+NiOOH
2Ni(OH)2。
根据所给信息判断,混合动力车上坡或加速时,乙电极周围溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”),该电极的电极反应式__________________________________
_____________________________________________________。
(3)Cu2O是一种半导体材料,可通过如图所示的电解装置制取,电解总反应式为2Cu+H2O===Cu2O+H2↑,阴极的电极反应式是________________________。
用镍氢电池作为电源进行电解,当电池中有1molH2消耗时,Cu2O的理论产量为________g。
(4)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的____________腐蚀。
为防止这种腐蚀,通常把船体与浸在海水里的Zn块相连,或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的________(填“正”或“负”)极相连。
利用______________保护法防止其被腐蚀。
解析:
(1)1molC8H18(l)完全燃烧生成9mol水蒸气放出的热量是569.1kJ×9=5121.9kJ,所以该反应的热化学方程式为C8H18(l)+
O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g)
ΔH=-5121.9kJ·mol-1;
(2)混合动力车上坡或加速时,应是放电过程,根据图示可知,乙电极中由NiOOH转化为Ni(OH)2,发生还原反应,电极反应式为NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-,所以乙电极周围的溶液的氢氧根离子浓度增大,pH增大;
(3)电解总反应式为2Cu+H2O
Cu2O+H2↑,可知电解池的阴极发生的是水中的氢离子放电生成氢气,所以电极反应式为2H++2e-===H2↑,当电池中有1molH2被消耗时,电路中转移电子的物质的量是2mol,所以Cu2O的理论产量是1mol,质量是144g;
(4)海水为中性溶液,所以钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀;为防止这种腐蚀,通常把船体与浸在海水里的Zn块相连,或与铅酸蓄电池这样的直流电源的负极相连,作电解池的阴极,利用外加电流的阴极保护法防止其被腐蚀。
答案:
(1)C8H18(l)+
O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g)
ΔH=-5121.9kJ·mol-1
(2)增大 NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH- (3)2H++2e-===H2↑ 144
(4)吸氧 负 外加电流的阴极
15.(14分)钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。
(1)①V2O5可用于汽车催化剂,汽车尾气中含有CO与NO气体,用化学方程式解释产生NO的原因____________________________
_______________________________________________________
______________________________________________________。
②汽车排气管内安装了钒(V)及其化合物的催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物转化为无毒的气体排出。
已知:
N2(g)+O2(g)===2NO(g)ΔH=+180.5kJ/mol
2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221.0kJ/mol
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol
尾气转化的反应之一:
2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)
ΔH=________。
(2)全钒液流储能电池结构如下图,其电解液中含有钒的不同价态的离子、H+和SO
。
电池放电时,负极的电极反应为V2+-e-===V3+。
①电解质溶液交换膜左边为VO
/VO2+,右边为V3+/V2+电池放电时,正极反应式为_________________________________________
_____________________________________________________,
H+通过交换膜向________移动(填“左”或“右”)。
②充电时,惰性电极N应该连接电源________极,充电时,电池总的反应式为____________________________________________
_______________________________________________________
______________________________________________________。
(3)若电池初始时左右两槽内均以VOSO4和H2SO4的混合液为电解液,使用前需先充电激活。
充电过程分两步完成:
第一步VO2+转化为V3+,第二步V3+转化为V2+,则第一步反应过程中阴极区溶液pH________(填“增大”“不变”“减小”),阳极区的电极反应式为
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
解析:
(1)②按题干顺序给3个热化学方程式编号,由盖斯定律③×2-①-②得2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g)的ΔH=[-393.5×2-180.5-(-221.0)]kJ/mol=-746.5kJ/mol。
(3)充电激活过程就是电解过程,阴极得电子,V化合价下降,H+浓度下降,pH增大。
答案:
(1)①N2+O2
2NO ②-746.5kJ/mol
(2)①VO
+e-+2H+===VO2++H2O 左
②负 V3++VO2++H2O===V2++VO
+2H+
(3)增大 VO2++H2O-e-===VO
+2H+
16.(13分)某化学兴趣小组用下图所示装置进行电化学原理的实验探究,试回答下列问题:
(1)通O2的Pt电极为电池________极(填电极名称);其电极方程式为______________________________________________________
______________________________________________________。
(2)若B电池为电镀池,目的是在某镀件上镀一层银,则X电极材料为________;电解质溶液为__________。
(3)若B电池为精炼铜,且粗铜中含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质,则该电池阳极泥的主要成分是____________。
(4)若B电池的电解质溶液为500mL1.0mol·L-1的NaCl溶液,X、Y皆为惰性电极,当电池工作一段时间断开电源K,Y电极有560mL(标准状况)无色气体生成(假设电极产生气体完全逸出,溶液体积不变),此时B电池溶液的pH=________;要使该溶液恢复到原来的状态,需加入(填物质并注明物质的量)_______________________
_____________________________________________________。
(5)若X、Y均是铜,电解质溶液为NaOH溶液,电池工作一段时间,X极附近生成红色沉淀,查阅资料得知是Cu2O,试写出该电极发生的电极反应式:
_____________________________________
_______________________________________________________
______________________________________________________。
解析:
(1)如图所示的装置中,A装置是原电池,B装置是电解池。
其中对于A装置来说,通入O2的电极为正极,正极发生还原反应,电极方程式为O2+4e-+2H2O===4OH-;通入H2的电极为负极,负极发生氧化反应,负极的电极反应式是H2-2e-===2H+。
(2)若B电池为电镀池,目的是在某镀件上镀一层银,应该镀件与电源的负极连接,作阴极,镀层金属与电源的正极连接作阳极。
因此X电极材料为镀层金属Ag;电解质溶液为含有Ag+的溶液,如AgNO3溶液。
(3)若B电池为精炼铜,且粗铜中含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质,电解精炼铜时,阳极发生反应:
Cu-2e-===Cu2+,活动性比铜强的金属Zn、Fe也失去电子,发生氧化反应,变为金属阳离子进入溶液,活动性比铜弱的金属以固体形式沉在阳极底部,俗称阳极泥。
因此该电池阳极泥的主要成分是Ag、Au。
(4)Y是阴极,发生反应:
2H++2e-===H2↑,n(H2)=0.56L÷22.4L·mol-1=0.025mol,根据电解总反应方程式:
2NaCl+2H2O
Cl2↑+H2↑+2NaOH可知:
每反应产生1mol氢气,会同时反应产生2molNaOH,由于n(H2)=0.025mol,所以n(NaOH)=2×0.025mol=0.05mol,溶液的体积是500mL,则c(NaOH)=0.05mol÷0.5L=0.1mol·L-1,所以pH=13;在阴极产生0.025molH2,在阳极就同时反应产生0.025molCl2,二者反应产生0.05molHCl气体,因此要使该溶液恢复到原来的状态,需加入0.05molHCl。
(5)若X、Y均是铜,由于Cu是活性电极,所以在阳极Cu失去电子变为Cu+,再与溶液中的OH-结合发生反应。
该电极发生的电极反应式为2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O。
答案:
(1)正 O2+4e-+2H2O===4OH-
(2)Ag AgNO3溶液
(3)Ag、Au (4)13 0.05molHCl
(5)2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O
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