資源簡介

第四章　化學反應與電能
綜合拔高練
高考真題練　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
考點1　原電池原理與化學電源
1.(2023廣東,6)負載有Pt和Ag的活性炭,可選擇性去除Cl-實現廢酸的純化,其工作原理如圖。下列說法正確的是 (　　)
A.Ag作原電池正極
B.電子由Ag經活性炭流向Pt
C.Pt表面發生的電極反應:O2+2H2O+4e- 4OH-
D.每消耗標準狀況下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl-
2.(2023新課標,10)一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質溶液的電池,其示意圖如圖所示。放電時,Zn2+可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O。下列說法錯誤的是(　　)
A.放電時V2O5為正極
B.放電時Zn2+由負極向正極遷移
C.充電總反應:xZn+V2O5+nH2O ZnxV2O5·nH2O
D.充電陽極反應:ZnxV2O5·nH2O-2xe-xZn2++V2O5+nH2O
3.(2022湖南,8)海水電池在海洋能源領域備受關注,一種鋰—海水電池構造示意圖如圖。下列說法錯誤的是 (　　)
A.海水起電解質溶液作用
B.N極僅發生的電極反應:2H2O+2e- 2OH-+H2↑
C.玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能
D.該鋰—海水電池屬于一次電池
4.(2022全國乙,12)Li-O2電池比能量高,在汽車、航天等領域具有良好應用前景。近年來,科學家研究了一種光照充電Li-O2電池(如圖所示)。光照時,光催化電極產生電子(e-)和空穴(h+),驅動陰極反應(Li++e- Li)和陽極反應(Li2O2+2h+ 2Li++O2)對電池進行充電。下列敘述錯誤的是 (　　)
A.充電時,電池的總反應Li2O2 2Li+O2
B.充電效率與光照產生的電子和空穴量有關
C.放電時,Li+從正極穿過離子交換膜向負極遷移
D.放電時,正極發生反應O2+2Li++2e- Li2O2
5.(2023山東,11改編)已知:Cu2+可與NH3反應生成[Cu(NH3)4]2+。利用熱再生氨電池可實現CuSO4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示,甲、乙兩室均預加相同的CuSO4電鍍廢液,向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法正確的是 (　　)
A.甲室Cu電極為正極
B.隔膜為陽離子膜
C.電池總反應為Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+
D.NH3擴散到乙室不會對電池電動勢產生影響
考點2　電解原理及其應用
6.(2023全國甲,12)用可再生能源電還原CO2時,采用高濃度的K+抑制酸性電解液中的析氫反應來提高多碳產物(乙烯、乙醇等)的生成率,裝置如下圖所示。下列說法正確的是 (　　)
A.析氫反應發生在IrOx-Ti電極上
B.Cl-從Cu電極遷移到IrOx-Ti電極
C.陰極發生的反應有:2CO2+12H++12e- C2H4+4H2O
D.每轉移1 mol電子,陽極生成11.2 L氣體(標準狀況)
7.(2023廣東,16)用一種具有“卯榫”結構的雙極膜組裝電解池(如圖),可實現大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時,H2O在雙極膜界面處被催化解離成H+和OH-,有利于電解反應順利進行。下列說法不正確的是 (　　)
A.電解總反應:KNO3+3H2O NH3·H2O+2O2↑+KOH
B.每生成1 mol NH3·H2O,雙極膜處有9 mol的H2O解離
C.電解過程中,陽極室中KOH的物質的量不因反應而改變
D.相比于平面結構雙極膜,“卯榫”結構可提高氨生成速率
8.(2022北京,13改編)利用下圖裝置進行鐵上電鍍銅的實驗探究。
序號 電解質溶液 實驗現象
① 0.1 mol·L-1 CuSO4+少量H2SO4溶液 陰極表面產生無色氣體,一段時間后陰極表面有紅色固體,氣體減少。經檢驗,電解液中有Fe2+
② 0.1 mol·L-1 CuSO4+過量氨水 陰極表面未觀察到氣體,一段時間后陰極表面有致密紅色固體。經檢驗,電解液中無Fe元素
下列分析不正確的是 (　　)
A.①中氣體減少,推測是由于溶液中c(H+)減小,且Cu覆蓋鐵電極,阻礙H+與鐵接觸
B.①中檢測到Fe2+,推測可能發生反應: Fe+2H+ Fe2++H2↑、Fe+Cu2+ Fe2++Cu
C.隨陰極析出銅,推測②中溶液c(Cu2+)減小,Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+平衡逆向移動
D.②中Cu2+生成[Cu(NH3)4]2+,使得c(Cu2+)比①中溶液的小,Cu緩慢析出,鍍層更致密
9.(1)(2023湖南,17改編)工業上以粗鎵為原料,制備超純Ga(CH3)3的工藝流程如下:
已知:①金屬Ga的化學性質和Al相似,Ga的熔點為29.8 ℃;
②Et2O(乙醚)和NR3(三正辛胺)在上述流程中可作為配體;
③相關物質的沸點:
物質 Ga(CH3)3 Et2O CH3I NR3
沸點/℃ 55.7 34.6 42.4 365.8
“電解精煉”裝置如圖所示,電解池溫度控制在40~45 ℃的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,陰極的電極反應式為　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)(2023北京,16節選)近年研究發現,電催化CO2和含氮物質(N等)在常溫常壓下合成尿素,有助于實現碳中和及解決含氮廢水污染問題。向一定濃度的KNO3溶液通CO2至飽和,在電極上反應生成CO(NH2)2,電解原理如圖所示。
①電極b是電解池的　　　　極。
②電解過程中生成尿素的電極反應式是　　　　　　　　　。
(3)(2023江蘇,17節選)催化電解吸收CO2的KOH溶液可將CO2轉化為有機物。在相同條件下,恒定通過電解池的電量,電解得到的部分還原產物的法拉第效率(FE%)隨電解電壓的變化如圖所示。
FE%=×100%
其中,QX=nF,n表示電解生成還原產物X所轉移電子的物質的量,F表示法拉第常數。
①當電解電壓為U1 V時,電解過程中含碳還原產物的FE%為0,陰極主要還原產物為　　　　(填化學式)。
②當電解電壓為U2 V時,陰極由HC生成CH4的電極反應式為　　　　　　　　　。
③當電解電壓為U3 V時,電解生成的C2H4和HCOO-的物質的量之比為　　　　　　　　　　　　　　　　　　(寫出計算過程)。
考點3　金屬的腐蝕與防護
10.(2022廣東,11)為檢驗犧牲陽極的陰極保護法對鋼鐵防腐的效果,將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的3% NaCl溶液中。一段時間后,取溶液分別實驗,能說明鐵片沒有被腐蝕的是 (　　)
A.加入AgNO3溶液產生沉淀
B.加入淀粉碘化鉀溶液無藍色出現
C.加入KSCN溶液無紅色出現
D.加入K3[Fe(CN)6]溶液無藍色沉淀生成
高考模擬練
應用實踐
1.沉積型鋅鎳單液流電池是介于雙液流電池和傳統二次電池之間的一種儲能裝置,放電時的電池結構如圖。下列說法正確的是 (　　)
A.放電時電極電勢:NiOOH電極>鋅電極
B.放電時OH-向NiOOH電極移動
C.放電時儲液罐中K2[Zn(OH)4]溶液濃度減小
D.充電時NiOOH電極發生反應:Ni(OH)2+e-+OH- NiOOH+H2O
2.雙鹽Mg-CoS2電池由Li+替代了Mg2+在正極材料中的嵌入,解決了Mg2+擴散緩慢等問題,其充、放電過程如圖所示。下列說法錯誤的是 (　　)
A.放電時,右側電極的電勢高于Mg電極
B.放電時,每轉移2 mol e-,正極質量減少14 g
C.充電時,若充電電壓為2.0 V,可能造成電池性能衰減
D.充電時,充電電壓為2.75 V時,陽極反應為Co+2Li2S-4e- CoS2+4Li+
3.某小組同學設計如下實驗能證明反應2Fe3++2I- 2Fe2++I2為可逆反應。已知Fe是一種無色的穩定的微粒。
實驗裝置 實驗 序號 實驗操作和現象
注:a、b均為石墨電極 ① ⅰ.閉合K,指針向右偏轉 ⅱ.待指針歸零,向U形管左管中加入1 mol·L-1 KI溶液……
② ⅰ.閉合K,指針向右偏轉 ⅱ.待指針歸零,向U形管左管中滴加0.01 mol·L-1 AgNO3溶液,指針向左偏轉
下列說法不正確的是 (　　)
A.指針歸零,說明上述可逆反應達到了化學平衡狀態
B.①中加入KI溶液后,上述平衡向正反應方向移動,指針向右偏轉
C.②中加入AgNO3溶液后,氧化性:Fe3+>I2,上述平衡向逆反應方向移動
D.②中指針再次歸零時,向U形管右管滴加飽和NH4F溶液,指針向左偏轉
4.實驗小組研究金屬電化學腐蝕,實驗如下:
實驗Ⅰ　
5 min時的現象:鐵釘表面及周邊未見明顯變化。
25 min時的現象:鐵釘周邊零星、隨機出現極少量紅色和藍色區域,有少量紅棕色鐵銹生成。
實驗Ⅱ　
5 min時的現象:鐵釘周邊出現紅色區域,未見藍色出現,鋅片周邊未見明顯變化。
25 min時的現象:鐵釘周邊紅色加深,區域變大,未見藍色出現,鋅片周邊未見明顯變化。
下列說法不正確的是 (　　)
A.實驗Ⅱ中Zn保護了Fe,使鐵的腐蝕速率比實驗Ⅰ慢
B.實驗Ⅱ中正極的電極反應式:O2+2H2O+4e- 4OH-
C.實驗Ⅰ的現象說明K3[Fe(CN)6]溶液與Fe反應生成了Fe2+
D.若將鋅片換成銅片,推測銅片周邊會出現紅色,鐵釘周邊會出現藍色
5.科技工作者開發了一套以乙醇為原料制備DDE()的電解裝置,其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是 (　　)
A.電極的電勢:催化電極b<催化電極a
B.陽極的電極反應式為C2H5OH+Cl--2e- C2H5OCl+H+
C.電解后溶液的pH會減小(忽略水的生成引起的溶液體積變化)
D.每產生1 mol H2需要消耗3 mol C2H5OH
6.SOEC裝置是一種高溫固體氧化物電解池,可以從大氣中回收CO2,其工作溫度為600~1 000 ℃,利用固態CeO2中的O2-定向移動形成離子電流。SOEC由多個層狀工作單元疊加而成,拆解后裝置如圖所示(外接電源與部分氣體管路、流向未顯示)。下列敘述不正確的是 (　　)
A.裝置工作過程中,CeO2(s)電解質中的O2-由電極b移向電極a
B.在氣孔Z附近檢測到少量Ce3+,說明發生了電極反應CeO2+e- Ce3++2O2-
C.電極a的電極反應為2O2--4e- O2↑
D.各層之間需密封,其目的是防止氣體泄漏
遷移創新
7.電化學原理在生產生活中應用廣泛,下面是常見的一些應用。
Ⅰ.汽車尾氣中NO、CO會污染環境,運用電化學方法可以進行NO的消除和CO的含量檢測。
(1)間接電解法除NO。其原理如圖1所示,從A口出來的氣體是　　　　,陰極反應式為　　　　　　　　　。用離子方程式表示吸收柱中除去NO的原理:　　　　　　　　　　　　　　　　。
圖1
(2)用電化學氣敏傳感器測定汽車尾氣中CO的含量,原理如圖2所示,B電極是該電池的　　　　(填“正極”或“負極”),A電極上的電極反應式為　　　　　　　　。
圖2
Ⅱ.電解Na2CO3溶液可以制備小蘇打和燒堿,原理如圖3所示。
圖3
(3)B處排出的溶液主要溶質為　　　　(填化學式)。電解槽中的離子交換膜為　　　　(填“陰”或“陽”)離子交換膜,當陽極區收集到11.2 L氣體(標準狀況下),陰極區溶液的質量變化為　　　　g。
Ⅲ.電解法可用于提純金屬。已知粗銅中含有少量的鋅、鐵、銀、金等金屬和少量礦物雜質(礦物雜質與酸不反應),某小組在實驗室以CuSO4溶液為電解液,用電解的方法實現粗銅精煉,并對陽極泥進行回收。
步驟一:電解精煉銅。
步驟二:電解完成后,該小組同學按以下流程對電解液進行處理:
(4)步驟一電解過程中,CuSO4溶液的濃度會　　　　(填“增大”“不變”或“減小”)。
(5)步驟二陽極泥的綜合利用中,操作a需要用到的玻璃儀器除了燒杯,還有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)殘渣中含有少量的金,為了回收金,查閱了相關資料:
反應1:Au+6HNO3(濃) Au(NO3)3+3NO2↑+3H2O,其化學平衡常數很小;
反應2:Au3++4Cl- AuC。
從資料中可知,金難以與濃硝酸反應,但可溶于王水(濃硝酸與濃鹽酸體積比為1∶3的混合物)。請從化學平衡的角度解釋金能溶于王水的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案與分層梯度式解析
高考真題練
1.B 2.C 3.B 4.C 5.C 6.C 7.B 8.C
10.D
1.B　O2在Pt上得電子發生還原反應,Pt為正極,Ag為負極,A錯誤;電子由Ag經活性炭流向Pt,B正確;溶液呈酸性,正極的電極反應為O2+4H++4e- 2H2O,C錯誤;每消耗標準狀況下11.2 L O2,轉移電子2 mol,根據負極反應Ag-e-+Cl- AgCl可知,最多去除2 mol Cl-,D錯誤。
考場速決　由題圖信息Cl-在Ag上被去除可知,Ag應失電子發生氧化反應,為原電池負極,電子由負極經活性炭向正極移動,B正確。
2.C　Zn為活潑金屬,放電時發生氧化反應,為負極,A正確;放電時,陽離子(Zn2+)由負極向正極遷移,B正確;xZn+V2O5+nH2O ZnxV2O5·nH2O反應中Zn發生氧化反應,為放電時總反應,C錯誤;充電時陽極(原電池正極)重新生成V2O5,D正確。
考場速決　依據圖示信息,迅速判斷C項錯誤:
3.B　海水能導電,故起電解質溶液作用,A正確。N為電池正極,除了H2O,海水中溶解的O2也可能得電子,電極反應為O2+4e-+2H2O 4OH-,B錯誤。玻璃陶瓷的作用:一是傳導離子,形成閉合回路;二是防水,阻止Li與H2O反應,C正確。根據電池結構可知該電池屬于一次電池,D正確。
反思升華　海水電池泛指以海水作電解質溶液的電池。本題的易錯點有兩個:①誤認為正極上只發生H2O得電子的反應而錯判B項;②沒有關注題給裝置的結構,沒能從原電池的構造原理上分析玻璃陶瓷的作用而錯判C項。
4.C　根據充電時陽、陰極反應可得電池的總反應為Li2O2 2Li+O2,A項正確;根據題干信息知,該電池光照時充電,且充電時電極反應離不開空穴和電子,電子和空穴量越大,充電效率越高,B項正確;放電時,金屬鋰電極為負極,電極反應為Li-e- Li+,Li+由負極穿過離子交換膜向正極移動,C項錯誤;放電時,光催化電極為正極,電極反應為O2+2Li++2e- Li2O2,D項正確。
反思升華　本題以光照充電Li-O2電池作為情境,考查原電池、電解池的工作原理,解答此類題目應重點關注題給信息、反應裝置。題中“光照時,光催化電極產生電子(e-)和空穴(h+),驅動陰極反應(Li++e- Li)和陽極反應(Li2O2+2h+ 2Li++O2)對電池進行充電”,說明充電效率與光照產生的電子和空穴量有關;裝置圖中物質的轉化是我們分析電極類型、書寫電極反應式的依據。
5.C　由題圖可知,低溫熱解得到CuSO4溶液和NH3,可知甲室中應產生高濃度[Cu(NH3)4]2+,則甲室Cu電極失電子生成Cu2+后與NH3形成[Cu(NH3)4]2+,甲室Cu電極為負極,A錯誤;原電池內電路中陽離子向正極移動,若隔膜為陽離子膜,左側電極生成的[Cu(NH3)4]2+會向右側移動,則無法通過低溫熱解甲室溶液得到CuSO4溶液,B錯誤;負極電極反應式為Cu-2e-+4NH3 [Cu(NH3)4]2+,正極電極反應式為Cu2++2e- Cu,則電池總反應為Cu2++4NH3 [Cu(NH3)4]2+,C正確;甲室中加入足量氨水后,Cu2+轉化為[Cu(NH3)4]2+,使兩極產生電勢差,電池開始工作,若NH3擴散到乙室,乙室中Cu2+也會轉化為[Cu(NH3)4]2+,Cu2+濃度降低,將對電池電動勢產生影響,D錯誤。
6.C　由題圖知,該裝置為電解池,與直流電源正極相連的IrOx-Ti電極為陽極,Cu電極為陰極,析氫反應在陰極發生,質子交換膜只允許H+通過,Cl-不能通過質子交換膜,A、B錯誤;酸性條件下CO2在陰極得到電子發生還原反應生成乙烯、乙醇等,生成乙烯的電極反應式為2CO2+12H++12e- C2H4+4H2O,C正確;陽極產生O2,電極反應式為2H2O-4e- O2↑+4H+,每轉移1 mol電子,陽極生成0.25 mol(標準狀況下5.6 L)氧氣,D錯誤。
高考風向　近些年,“碳達峰、碳中和”是熱點,圍繞二氧化碳的利用與清除設置題目是熱門考點。本題與2019年江蘇高考第20題(2)電解CO2制HCOOH相似,都是用電解法轉化CO2生成有機物作為情境,均考查了電解池電極反應式的書寫,隔膜在離子移動或物質濃度變化中的應用;本題還考查了相關計算等,2019年江蘇高考第20題(2)還考查了電解過程中物質的濃度變化原因。
7.B　根據裝置中電極a上N放電生成NH3·H2O,發生還原反應,可知電極a為陰極,電極反應式為N+8e-+7H2O NH3·H2O+9OH-,電極b為陽極,電極反應式為4OH--4e- O2↑+2H2O,“卯榫”結構的雙極膜解離出的H+移向電極a,解離出的OH-移向電極b,電解總反應為KNO3+3H2O NH3·H2O+2O2↑+KOH,A正確;每生成1 mol NH3·H2O,陰極得8 mol e-,同時有8 mol H+進入陰極室,即有8 mol的H2O解離,B錯誤;電解過程中,陽極室每消耗4 mol OH-,同時有4 mol H2O解離出的OH-進入陽極室,KOH的物質的量不因反應而改變,C正確;相比于平面結構雙極膜,“卯榫”結構具有更大的膜面積,有利于H2O被催化解離成H+和OH-,可提高氨生成速率,D正確。
8.C　隨著反應的進行,溶液中的c(H+)減小,同時陰極發生電極反應Cu2++2e- Cu,生成的Cu覆蓋在鐵制鍍件表面,阻礙了H+與鐵的接觸,故氣體減少,A正確;因為溶液中有H+和Cu2+,鐵制鍍件與其接觸,鐵可能分別與H+、Cu2+發生氧化還原反應生成Fe2+,B正確;當陰極有Cu析出時,陰極的電極反應為Cu2++2e- Cu,陽極的電極反應為Cu-2e- Cu2+,又因為②中電解液中無Fe元素,所以隨陰極析出銅,②中溶液c(Cu2+)保持不變,C錯誤;②中的Cu2+與NH3·H2O反應生成[Cu(NH3)4]2+,使得c(Cu2+)比①中溶液的小,Cu緩慢析出,鍍層更致密,D正確。
9.答案　(1)Ga的熔點為29.8 ℃,為了得到液態Ga,便于從電解槽底部流出　[Ga(OH)4]-+3e- Ga+4OH-
(2)①陽　②2N+16e-+CO2+18H+ CO(NH2)2+7H2O
(3)①H2　②10HC+8e- CH4↑+9C+3H2O
③每生成1 mol C2H4轉移12 mol e-,每生成1 mol HCOO-轉移2 mol e-,故=,可得==
解析　(1)由題給“電解精煉”裝置圖可知,從出料口處得到高純Ga,即電解需要得到液態Ga,已知Ga的熔點為29.8 ℃,故需控制溫度在40~45 ℃。由已知信息①知,金屬Ga的化學性質和Al相似,Ga在NaOH溶液中以[Ga(OH)4]-形式存在,精煉時[Ga(OH)4]-在陰極得電子轉化成鎵,故電極反應式為[Ga(OH)4]-+3e- Ga+4OH-。
(2)①電極b上發生H2O失電子生成O2和H+的氧化反應,是電解池的陽極。
②a極硝酸根離子得電子,再結合酸性環境可分析出電極反應式為2N+16e-+CO2+18H+ CO(NH2)2+7H2O。
(3)①當電解電壓為U1 V時,電解過程中含碳還原產物的FE%為0,說明二氧化碳未得電子,陰極上主要發生2H2O+2e- 2OH-+H2↑,因此陰極主要還原產物為H2。
②當電解電壓為U2 V時,堿性條件下陰極由HC生成CH4的電極反應式為10HC+8e- CH4↑+9C+3H2O。
③當電解電壓為U3 V時,電解過程中還原產物C2H4的FE%為24%,還原產物HCOO-的FE%為8%,每生成1 mol C2H4轉移12 mol e-,每生成1 mol HCOO-轉移2 mol e-,故=,可得==。
10.D　鐵片若被腐蝕,則作原電池的負極,發生氧化反應生成Fe2+,加入K3[Fe(CN)6]溶液無藍色沉淀生成,則證明溶液中沒有Fe2+,即鐵片未被腐蝕,故選D。
高考模擬練
1.A 2.B 3.C 4.C 5.C 6.B
1.A　根據放電時兩電極的物質轉化可知,放電時,鋅電極為負極,NiOOH電極為正極,正極電勢高于負極電勢,A正確;OH-是陰離子,放電時移向負極,即移向鋅電極,B錯誤;放電時,Zn為負極,電極反應式為Zn-2e-+4OH- [Zn(OH)4]2-,[Zn(OH)4]2-濃度增大,所以儲液罐中K2[Zn(OH)4]溶液的濃度增大,C錯誤;充電時,NiOOH電極為陽極,陽極發生氧化反應,電極反應式為Ni(OH)2+OH--e- NiOOH+H2O,D錯誤。
反思升華　遇到復雜的化學電源時,需從題干中找出有價值的信息,例如本題中“放電時的電池結構如圖”,這就提示我們題圖中的物質轉化為形成原電池時的變化,放電時鋅電極為負極,NiOOH電極為正極。
2.B　放電時,Mg電極為負極,右側電極為正極,正極的電勢高于負極,A正確;放電時,右側電極為正極,電極反應式為CoS2+4Li++4e- Co+2Li2S,每轉移2 mol e-正極質量增加2 mol×7 g/mol=14 g,B錯誤;由題圖可知,若充電電壓為2.0 V,充電過程中Co會轉化為Co3S4,放電時Co3S4不能參與反應,故會造成電池性能衰減,C正確;由題圖可知,若充電電壓為2.75 V,陽極的電極反應式為Co+2Li2S-4e- CoS2+4Li+,D正確。
3.C　2Fe3++2I- 2Fe2++I2為可逆反應,指針歸零,說明該可逆反應達到了化學平衡狀態,A正確;①中加入KI溶液后,碘離子濃度增大,平衡正向移動,a為負極,b為正極,指針向右偏轉,B正確;②中加入硝酸銀溶液后,生成碘化銀沉淀,降低了碘離子濃度,平衡逆向移動,氧化性Fe3+4.C　實驗Ⅰ中Fe作負極,C作正極,實驗Ⅱ中Zn作負極,Fe作正極,所以實驗Ⅱ中Zn保護了Fe,鐵的腐蝕速率比實驗Ⅰ慢,A正確;實驗Ⅱ中Fe作正極,在正極氧氣得電子發生還原反應,其電極反應式為O2+2H2O+4e- 4OH-,B正確;實驗Ⅰ的現象不能說明K3[Fe(CN)6]溶液與Fe反應生成了Fe2+,25 min 時藍色區域的出現是因為Fe失去電子生成Fe2+,K3[Fe(CN)6]溶液與Fe2+發生反應生成藍色沉淀,C錯誤;若將鋅片換成銅片,Fe比Cu活潑,Fe作負極,Cu作正極,可推測銅片上氧氣得電子發生還原反應生成氫氧根離子,銅片周邊出現紅色,Fe失電子發生氧化反應生成Fe2+,Fe2+與K3[Fe(CN)6]溶液反應,使鐵釘周邊出現藍色,D正確。
5.C　催化電極b為陰極,陰極電勢低于陽極,A正確;陽極的電極反應式為C2H5OH+Cl--2e- C2H5OCl+H+,B正確;轉移2 mol電子時,產生2 mol H+,陰極消耗2 mol H+,產生的H+和消耗的H+的物質的量相同,故電解后溶液的pH不變,C錯誤;產生1 mol H2,轉移2 mol電子,有1 mol C2H5OH被氧化成CH3CHO,1 mol CH3CHO又和2 mol C2H5OH反應生成DDE和水,共消耗3 mol C2H5OH,D正確。
6.B　由題干及圖示信息可知,CO2經氣孔X進入電極b中,發生反應CO2+2e- CO+O2-,未反應的CO2和生成的CO經Z氣孔流出,O2-經固態CeO2定向移動到a電極,在a電極上放電:2O2--4e- O2↑,產生的O2經氣孔Y流出。電極a為陽極,電極b為陰極,電解池中,陰離子向陽極移動,故O2-由電極b移向電極a,A、C正確;在氣孔Z附近檢測到少量Ce3+,不能說明發生了電極反應CeO2+e- Ce3++2O2-,也可能是高溫下CO將CeO2還原為Ce3+,B錯誤;由于產生有毒氣體CO,故必須將各層密封,防止氣體泄漏,D正確。
7.答案　(1)O2　2HS+2H++2e- S2+2H2O　2NO+2S2+2H2O N2+4HS
(2)正極　CO+H2O-2e- CO2+2H+
(3)NaHCO3　陽　44　
(4)減小　
(5)玻璃棒、漏斗
(6)反應1為可逆反應,生成的Au3+會與王水中的Cl-反應生成AuC,降低了Au3+的濃度,使平衡正向移動,Au不斷溶解
解析　(1)陽極為H2O電離出來的OH-放電生成O2,從A口出來的氣體是O2;陰極為HS得電子發生還原反應,生成S2,電極反應式為2HS+2H++2e- S2+2H2O。由題圖1可知吸收柱中除去NO的原理是2NO+2S2+2H2O N2+4HS。
(2)A極上CO失電子,發生氧化反應,A極作負極,負極反應式為CO+H2O-2e- CO2+2H+,則通O2的B極為正極。
(3)電解Na2CO3溶液,結合題圖3可知,陽極反應為2H2O-4e-+4C O2↑+4HC,陰極反應為2H2O+2e- H2↑+2OH-,則B處排出的溶液主要溶質為NaHCO3;鈉離子向陰極移動,電解槽中的離子交換膜為陽離子交換膜;在標準狀況下,11.2 L O2的物質的量為=0.5 mol,由關系式O2~4e-~2H2,n(H2)=2n(O2)=1 mol,轉移電子的物質的量為2 mol,有2 mol Na+進入陰極區,有1 mol H2從陰極區逸出,所以陰極區溶液的質量變化為2 mol×23 g/mol-2 g=44 g。
(4)陰極上銅離子得電子產生銅單質,陽極上溶解的是Cu和比Cu活潑的Fe、Zn等,電解過程中硫酸銅溶液的濃度會減小。
(5)操作a是過濾,需要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗。
(6)王水中含有大量Cl-,Au3+與Cl-形成AuC,使Au+6HNO3(濃) Au(NO3)3+3NO2↑+3H2O平衡正向移動,Au不斷溶解。
素養解讀　本題以生產生活中的常見情境為素材,綜合考查原電池、電解原理的應用及其相關計算。可提升學生利用化學知識解決具體情境中問題的能力,培養學生宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識的化學學科核心素養。
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