高中化学 第1章 化学反应与能量转化 第2节 电能转化为化学能--电

第1章第2节电能转化为化学能--电解第1课时电解原理

一、选择题

1. 研究人员发现了一种“水”电池，其总反应为：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl。如图用“水”电池为电源电解NaCl溶液的实验中，X电极上有无色气体逸出。下列有关分析正确的是（ ）

A．I为负极，其电极反应式为Ag+Cl+e=AgCl B．“水”电池内Na不断向负极作定向移动 C．每转移1mole-，U型管中消耗0.5molH2O D．“水”电池内，每生成1molNa2Mn5O10，X电极上生成1mol气体 2. 将图中所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是（ ）

+

--

A．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动 B．Cu电极质量增加

C．甲池与乙池中的溶液互换，闭合K，电流没有明显变化 D．片刻后可观察到滤纸b点变红色

3. 电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，即保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下来，起到净水的作用，其原理如图所示。下列说法正确的是( )

A．石墨电极上发生氧化反应 B．根据图示，物质A为CO2

C．为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量乙醇 D．甲烷燃料电池中CO3向空气一极移动

4. 在500mLKNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中，c（NO3）=6mol/L，用石墨电极电解此溶液，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，下列说法正确的是( )

A．电解得到的Cu的物质的量为0.5mol

B．向电解后的溶液中加入98g的Cu（OH）2可恢复为原溶液 C．原混合溶液中c（K）=4mol/L D．电解后溶液中c（H）=2mol/L

5. 属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是( )（已知：氧化性Fe＜Ni＜Cu）

A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni+2e==Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe和Zn D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt

6. 某同学设计如图装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是( )

2+

2+

2+

—2+

2+

2+

++

－

2－

A．石墨电极与直流电源负极相连 B．铜电极的反应式为：2H＋2e＝H2↑

+

－

2

C．氢氧化钠在石墨电极附近产生，Na向石墨电极迁移 D．用湿润KI淀粉试剂在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色

7. 某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Zn，其他电极均为Cu，电解质溶液都是CuSO4

溶液，则下列说法正确的是( )

+

A．电子移动：电极Ⅰ→电极Ⅳ→电极Ⅲ→电极Ⅱ B．电极Ⅰ发生还原反应 C．电极Ⅳ逐渐溶解

D．电极Ⅲ的电极反应：Cu－2e=Cu

8. 下列对如图所示实验装置的判断中正确的是( )

－

2＋

A．若X为锌棒，开关K置于A处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法

B．若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀

C．若X为铜棒，开关K置于A处，装置中发生的总反应为2NaCl+2H2O

2NaOH+Cl2↑+H2↑

D．若X为碳棒，开关K置于B处，向食盐水中滴入酚酞溶液可看到铁棒附近先变红 9．下列所述反应的方程式书写正确的是( )

A．常温下，0.1 mol·L HA溶液的pH=3，则HA的电离：HA＝H＋A B．用铜电极电解饱和硫酸铜溶液：2Cu＋2H2O

-1

2+

-1

+

-

2Cu＋O2↑＋4H

-1

+

C．向1 mL 2 mol·LNaOH溶液中滴加1~2滴0.1 mol·LMgCl2溶液后，再滴加2滴0.1mol·L FeCl3溶液：Mg＋2OH＝Mg(OH)2↓，3Mg(OH)2＋2Fe＝2Fe(OH)3＋3Mg

D．钢铁发生吸氧腐蚀生成铁锈：2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝

-12+-3+2+

3

4Fe(OH)3，2Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(3﹣x)H2O

10．镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：有关该电池的说法正确的是( ) Cd＋2NiOOH＋2H2O

Cd(OH)2＋2Ni(OH)2

A．充电过程是化学能转化为电能的过程 B．放电时负极附近溶液的碱性不变

C．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e＋OH===NiOOH＋H2O D．放电时电解质溶液中的OH向正极移动

11．以石墨为电极，电解KI溶液（含有少量的酚酞和淀粉），下列说法正确的是( )

A．阳极附近溶液呈红色 B．阳极逸出气体 C．阴极附近溶液呈蓝色 D．溶液的PH变大

12．实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知铅蓄电池放电时发生如下反应： 负极：Pb＋SO4－2e===PbSO4

正极：PbO2＋4H＋SO4＋2e===PbSO4＋2H2O

今欲制得Cl2 0.050 mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是( )

A．0.025 mol B．0.050 mol C．0.100 mol D．0.200 mol

13．以铁为阳极、铜为阴极，对足量的NaOH溶液进行电解，一段时间后得到2 mol Fe(OH)3沉淀，此时消耗水的物质的量共为( ) A．2 mol C．4 mol B．3 moI D．5 moI

14．下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是( )

A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B．NaOH、CuSO4、H2SO4 C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2 二、非选择题

15. ．I．炒过菜的铁锅未及时洗净，不久便会因腐蚀而出现红色锈斑。请回答： 写出铁锅腐蚀时正极的电极反应式： 。 II．氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示：

＋

2－

－

2－

－

－

－

－

4

（1）溶液A的溶质是 ；

（2）电解饱和食盐水的离子方程式是 ；

（3）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，用平衡移动移动原理解释盐酸的作用: 。

Ⅲ.（1）按右图电解氯化钠的稀溶液可制得漂白液，写出该电解池中发生反应的总反应方程式： ；

（2）将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中，观察到的（3）现象是 。

16．（1）工业上常用 CO2和 NH3通过如下反应合成尿素[CO(NH2)2]。 2NH3(g)+CO2(g)

CO(NH2)2(g)+H2O(g) △H＜0

t℃时，向容积恒定为 2L的密闭容器中加入 0.10 molCO2和 0．40 molNH3， 70 min 开始达到平衡。反应中 CO2 (g)的物质的量随时间变化如下表所示：

时间/min n(CO2)/mol 0 0.10 20 0.060 70 0.020 80 0.020 100 0.020 ①70 min 时，平均反应速率 υ(CO2)= mol/(L·min)。

②在100 min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.050 mo1CO2和0.20 molNH3， 重新建立平衡后CO2的转化率与原平衡相比将___________(填“增大”、“不变”或“减小”)；

③上述可逆反应的平衡常数为_________(保留一位小数)；

④下图所示装置(阴、阳极均为惰性电极)可用于电解尿素〔CO(NH2)2〕的碱性溶液 制取氢气。该装置中阳极的电极反应式为__________________。

5

（2）CH4燃料电池，装置示意如图(A、B为多孔性碳棒)；

持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。当0

17．在25 ℃时，用石墨电极电解2.0 L 0.5mol·L CuSO4溶液。5min后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成。试回答下列问题。 （1）发生氧化反应的是__________极，电极反应式为____________； （2）若电解后溶液的体积不变，则电解后溶液的pH为____________； （3）若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入________mol的_______。

18．面对能源枯竭的危机，提高能源利用率和开辟新能源是解决这一问题的主要方向。 （1） “生物质”是由植物或动物生命体衍生得到的物质的总和。生物质能主要是指用树木、庄稼、草类等植物直接或间接提供的能量．秸秆、杂草等废弃物经微生物发酵之后，便可以产生沼气，利用沼气是解决人类能源危机的重要途径之一。下面说法不正确的是( ) A．利用生物质能就是间接利用太阳能，生物质能是可再生能源 B．生物质能是解决农村能源的重要途径之一 C．生物质能的缺点是严重污染环境

D．若建立沼气发电站，则可以实现把生物质能转化为电能

（2）工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO和H2，已知CH4、H2和CO的燃烧热(△H)分别为 -890.3 KJ·mol、-285.8 KJ·mol、-283.0 KJ·mol，则该重整的热化学方式为 ；

6

－1

-1-1-1

（3）一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应： C(s) +CO2(g )

2CO(g)，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：已知气

体分压(P分 )＝气体总压(P总 )×体积分数，则925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的

化学平衡常数＝ 。T℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡 （填“正向移动、逆向移动、不移动”）。

（4）如下图是一个二甲醚(CH3OCH3)燃料电池工作时的示意图，

①若乙池为粗铜的电解精炼，电解质为硫酸铜，则N电极材料为 。 ② 若乙池中M、N为惰性电极，电解质为足量硝酸银溶液，写出乙池中电解的化学方程式 。乙池中某一电极析出金属银2.16g时，溶液的体积为200mL，则常温下乙池中溶液的pH为 。

③通入二甲醚的铂电极的电极反应式为 。若该电池的理论输出电压为1.0V，则该电池的能量密度＝ kW·h·kg(结果保留小数点后一位)．(能量密度＝电池输出电能/燃料质量，1kW·h＝3.6×10J，法拉第常数F＝9.65×l0C·mol )。 19．已知孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3，还含少量FeO、SiO2。现以孔雀石为原料制备CuSO4·5H2O。

6

4

-1

-1

（1）实验步骤中试剂①最佳选择 （填代号）； a．H2O2 b．Cl2 c．KMnO4 d．HNO3

请写出其对应的离子方程式 ； （2）溶液B中加入CuO作用是 ；

（3）由溶液C获得CuSO4·5H2O晶体，需要经___________、____________和过滤。 （4）25 ℃，Fe(OH)3的Ksp＝1×10，若要将溶液中的Fe沉淀完全，必需调节溶液pH＞ ；

-383+

7

（5）实验室用惰性电极电解500ml的CuSO4溶液一段时间后，撤去电源，若加入0.2mol Cu(OH)2恰好使电解液恢复到原来状态，则电解过程中转移电子的物质的量为__________mol，原CuSO4溶液的物质的量浓度为________mol·L。

参考答案

1. 【解析】A、2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，X极产生无色气体，此气体是氢气，

－1

即X电极为阴极，Y电极为阳极，即I为负极，负极上发生氧化反应，失去电子，即Ag－e

－

＋Cl=AgCl，故错误；B、根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，＋

－

－

－

即Na向正极移动，故错误；C、阴极反应式2H2O＋2e=H2↑＋2OH，转移1mol电子，消耗1molH2O，故错误；D、根据总电极反应式，生成1molNa2Mn5O10，转移电子是1mol，故正确。

【答案】D

2. 【解析】电子不能在溶液中移动，电子沿Zn→a，b→Cu路径流动，故A错误；铜是原电池正极，电解反应式为Cu2??2e??Cu，Cu电极质量增加，故B正确；甲池与乙池中的溶液互换，闭合K，不能形成电流，故C错误；锌是负极，a是阴极，所以片刻后可观察到滤纸a点变红色，故D错误。

【答案】D

3. 【解析】A.甲烷、空气燃料电池中，通甲烷的电极是负极，则石墨电极为阴极，阴极上发生还原反应，A 项错误；B.通入甲烷的石墨电极作负极，反应式为CH4+4CO3－8e=5CO2+2H2O，物质A为CO2，B项正确；C.乙醇是非电解质，不能增强导电性，C项错误；D.在原电池中，阴离子向负极移动，则甲烷燃料电池中CO3向甲烷一极移动，D项错误；答案选B。

【答案】B

4. 【解析】石墨作电极电解此溶液时，阳极发生的反应为：4OH═2H2O+O2↑+4e，阴极上发生的电极反应为：Cu+2e═Cu，2H+2e═H2↑，两极均收集到22.4L（标况）气体，即均生成1mol的气体，阳极生成1mol氧气说明转移了4mol电子，而阴极上生成的1molH2只得到了2mol电子，所以剩余2mol电子由铜离子获得，且溶液中有1molCu，A．由以上分析可知，溶液中有1molCu，Cu+2e═Cu，所以电解得到的Cu的物质的量为1mol，故A错误；B．从该溶液中析出Cu、H2、O2，所以电解后加入一定量的Cu（OH）2可恢复为原溶液，故B

2+

2+

-2+

2+

-+

---2－

-2-

1mol2++-1

正确；C．c（Cu）=0.5L=2mol/L，由电荷守恒可得c（K）=6mol?L-2mol/L×2=2mol/L，

8

故C错误；D．电解后，c（K）=2mol/L，c（NO3）=6mol?L，则由电荷守恒可得c（H）=6mol?L-2mol/L=4mol/L，故D错误；故选B。

本题考查电解池的工作原理以及溶液中的电荷守恒思想，明确离子的放电顺序及发生的电极反应是解答本题的关键。分析电解过程的思维程序：1、首先判断阴阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。2、再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴阳离子两组。3、然后排出阴阳离子的放电顺序：阴极:阳离子放电顺序：Ag>Fe>Cu>H>Fe>Zn>H；阳极：活泼电极>S>I>Br>Cl>OH；电解原理的应用中包含铜的精炼，注意粗铜做阳极，纯铜做阴极，含铜离子的溶液做电解质。

【答案】B

5. 【解析】A、阳极发生氧化反应，其电极反应式：Ni-2e=Ni，Fe-2e=Fe；Zn-2e=Zn；故A错误；B、电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni；阴极析出的是镍；依据电子守恒，阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等，故B错误；C、电解后，溶液中存在的金属阳离子有Fe、Zn、Ni；故C错误；D、粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质做阳极，铜和鉑不失电子沉降电解池底部形成阳极泥，电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt，故D正确；故选D。

【答案】D

6. 【解析】：A、石墨为阳极，与直流电源的正极相连，A错误；B、Cu为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，铜电极的反应式为：2H+2e═H2↑，B正确；C、Cu为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，同时生成氢氧化钠，电解池中阳离子向阴极移动，Na向Cu电极移动，C错误；D、Cu为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，没有氯气生成，所以用湿润KI淀粉试剂在铜电极附近检验气体，试纸不变蓝色，D错误，答案选B。

【答案】B

7. 【解析】A．电子方向从负极流向正极，即电极Ⅰ→电极Ⅳ，电极Ⅲ→电极Ⅱ，电子不能通过溶液，故A错误；B．电极Ⅰ上电极上为Zn失电子，发生氧化反应，故B错误；C．电极Ⅳ是阴极，该电极上发生反应为Cu+2e=Cu，所以电极质量逐渐增大，故C错误；D．电极Ⅲ为阳极，电极反应式为Cu-2e═Cu，故D正确；故选D。

【答案】D 8. 【答案】 B

【解析】A．X为锌棒，开关K置于A处，形成电解池，Fe为阴极，阴极上溶液中的阳离子得电子，电极不参加反应，所以可减缓铁的腐蚀，这种方法称为外加电源的阴极保护法，错误；B．若X为锌棒，开关 K 置于 A 形成电解池，Fe为阴极，被保护，开关K置于B处，

-2+ 2+

-+

+

-2+

2+

2+

-2+

-2+

-2+

2-----+

3+

2+

+

2+

2+

+

-1

+--1+

9

Fe为正极，Zn为负极，负极被腐蚀，正极被保护，所以均可减缓铁的腐蚀，正确；C．若X为铜棒，开关K置于A处，Cu作阳极，Cu失电子生成铜离子，阴极上氢离子得电子生成氢气，则电解总反应为Cu+2H2O

Cu(OH)2↓ +H2↑，错误；D．若X为碳棒，开关K置于

B处，为铁的吸氧腐蚀，Fe为负极，碳棒为正极，正极发生还原反应，氧气得电子生成氢氧根离子，滴入酚酞溶液正极附近变红，错误。 9．【答案】D

【解析】A．常温下，0.1 mol·L HA溶液的pH=3，c(H+)=10-3mol/L<0.1mol，则HA是弱酸，存在电离平衡，所以其电离方程式是：HA

H＋A，错误；B．用铜电极电解饱和硫2+

+

--1

酸铜溶液：由于Cu是活性电极，所以阳极是Cu失去电子，发生反应：阴极发生反应： Cu +2e= Cu，，错误；C．向1 mL 2 mol·LNaOH溶液中滴加1~2滴0.1 mol·LMgCl2溶液后，再滴加2滴0.1 mol·L FeCl3溶液，首先发生反应Mg＋2OH＝Mg(OH)2↓，由于碱过量，所以在滴入2滴0.1 mol·L FeCl3溶液时会发生反应：3OH＋Fe＝Fe(OH)3↓，没有发生沉淀的转化，错误；D．钢铁发生吸氧腐蚀生成铁锈，首先发生反应2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2，然后又发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3，2Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(3﹣x)H2O，正确。 10．【答案】C

【解析】充电过程是电能转化为化学能的过程，故A错误；放电时Cd是负极，电极反应为

-1

-3+

-1

2+

---1

-1

Cd?2e??2OH??Cd?OH?2，负极附近溶液的碱性减弱，故B错误；充电时阳极发生氧

化反应，电极反应：Ni(OH)2－e＋OH===NiOOH＋H2O，故C正确；电池工作时阴离子移向负极，溶液中的OH向负极移动，故D错误。

11．【答案】D 【解析】A、以石墨为电极，电解KI溶液时，在阴极上是氢离子得电子发生还原反应，该极区碱性增强，遇到酚酞溶液呈红色，故A错误；

B、以石墨为电极，电解KI溶液时，在阴极上是氢离子得电子发生还原反应逸出气体氢气，故B错误；

C、以石墨为电极，电解KI溶液时，阳极上是碘离子失电子发生氧化反应生成碘单质，遇到淀粉变蓝色，故C错误；

D、以石墨为电极，电解KI溶液时，生成氢氧化钾溶液，溶液的pH变大，故D正确． 故选D．

10

－－

－

12【答案】C

【解析】制取0.050mol氯气，转移电子的物质的量是0.10mol，根据所给电极反应PbO2+4H+SO4+2e＝PbSO4+2H2O可知，消耗氢离子物质的量是转移电子物质的量的2倍，即0.2mol，则电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是0.2mol÷2＝0.1mol，答案选C。 13.【答案】D

【解析】：铁是阳极，则阳极铁失去电子，反应式为Fe－2e＝Fe。正极是溶液中的氢离 ＋－

子得到电子，反应式为2H＋2e＝H2↑。总反应式为Fe＋2H2O电解 －

2＋

+

2—

—

Fe(OH)2＋H2↑，氢氧

化亚铁不稳定，易被氧化，反应式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3，所以共需要5mol水，答案选D。 。

14.【答案】C

【解析】A．电解HCl生成氢气和氯气，电解CuCl2生成Cu和氯气，电解Ba（OH）2生成氢气和氧气，A错误；B．电解NaOH生成氢气和氧气，电解CuSO4生成Cu、氧气、硫酸，电解H2SO4生成氢气和氧气，B错误；C．电解NaOH、H2SO4、Ba（OH）2，均只生成氢气和氧气，C正确；D．电解溴化钠生成溴和氢气，电解H2SO4、Ba（OH）2，均只生成氢气和氧气，D错误，答案选C。

15．【解析】Ⅰ.铁锅含有铁和碳等元素，炒过菜，则锅里有电解质溶液，形成原电池，铁做负极，碳做正极，正极是氧气反应生成氢氧根离子，电极反应式O2+H2O+4e= 4OH；Ⅱ．（1）从图分析，左侧产生氯气，为电解池的阳极，溶液中的氯离子失去电子生成氯气，右侧为阴极，溶液中的氢离子得到电子生成氢气，右侧剩余氢氧根离子，所以溶液A氢氧化钠 ； （2）电解饱和食盐水，是电解氯化钠和水，生成氢氧化钠和氢气和氯气，离子方程式为：2Cl＋2H2O

2OH＋H2↑＋Cl2↑；（3）阳极区，电解产生的氯气与水反应：Cl2＋H2O

－

－

--

HCl

＋HClO，增大HCl的浓度可使上述化学平衡逆向移动，减少氯气在水中的溶解，有利于氯气的逸出。Ⅲ．下端为电解池的阳极，溶液中的氯离子失去电子生成氯气，上端为电解池的阴极，溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氯气和溶液中的氢氧根离子反应生成氯离子和次氯

酸根离子，所以总反应为NaCl+ H2O电解 NaClO+ H2↑ ；溶液中有次氯酸钠，具有碱性和

漂白性，所以加入酚酞，溶液先变红后褪色。

原电池的负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，在电解池中阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。根据溶液中的阴阳离子种类分析离子的放电顺序，阴极:

11

阳离子放电顺序：Ag>Fe>Cu>H>Fe>Zn>H。阳极：活泼电极>S>I>Br>Cl>OH。

【答案】Ⅰ.正极的电极反应式 ___O2+H2O+4e= 4OH ；Ⅱ．（1）NaOH或氢氧化钠 ；（2）2Cl＋2H2O

－

--

+3+2++2+2++ 2-----

2OH＋H2↑＋Cl2↑；（3）氯气与水反应：Cl2＋H2O

－

HCl＋HClO，增大

HCl的浓度可使上述化学平衡逆向移动，减少氯气在水中的溶解，有利于氯气的逸出。

Ⅲ．NaCl+ H2O电解 NaClO+ H2↑ ；先变红后褪色。

16．【解析】（1）①70min时，平均反应速率v(CO2)=(0.1mol?0.02mol)÷2L÷70min=0.00057mol/(L?min)=5.7×10mol/(L?min)；②在100min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.050mo1CO2 和0.20molNH3，重新建立平衡后相当于增大压强，会向着气体系数和减小的方向进行，即向着正方向进行，所以CO2的转化率与原平衡相比将增大；③可逆反应在70min时达到了平衡，

-4

CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2 (l)+H2O(g)

初始浓度(mol/L)：0.05 0.2 0 变化浓度(mol/L)：0.04 0.08 0.04 平衡浓度(mol/L)：0.01 0.12 0.04 所以K?c(H2O)0.04??277.8 22c(CO2)?c(NH3)0.01?0.12④电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液，在阳极上发生失电子的氧化反应，电极反应式为：CO(NH2)2 +8OH-6e- =CO3 +N2↑+6H2O；（3）n(KOH)=2mol/L×1L=2mol，可能先后发生反应①CH4 +2O2 →CO2 +2H2O；②CO2 +2KOH=K2CO3 + H2O；③K2 CO3 + CO2+ H2O =2KHCO3 ；当0＜V≤44.8 L时，0＜n(CH4)≤2mol，则0＜n(CO2)≤2mol，发生反应①②③，电池总反应式为CH4+2O2+KOH=KHCO3+2H2O。

【答案】（1） ①5.7×10；②增大；③277.8；④CO(NH2)2+8OH－6e =CO2↑+N2↑+6H2O； （2）CH4+2O2+KOH=KHCO3+2H2O 。

17．【解析】（1）阳极发生氧化反应，电极反应为4OH－4e=2H2O＋O2↑；

（2） 2.0 L 0.5mol·L CuSO4溶液中n(CuSO4)＝2.0 ×0.5 ＝1.0 mol，石墨电极上有6.4

12

- 2- ﹣4

－－

－1

g Cu生成即阴极析出的Cu为0.1 mol，说明电解了0.1molCuSO4， 总反应 CuSO4＋2H2O

2Cu＋O2↑＋2H2SO4

2 2 1 2 0.1 mol 0.1mol 0.05 mol 0.1 mol

电解后c(H)＝0.2/2=0.1 mol/L， pH＝－lg 0.1＝1；

（3）电解生成0.1 mol Cu和0.05 mol O2，相当于0.1 mol CuO，若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入0.1 mol CuO。 【答案】（1）阳 4OH－4e===2H2O＋O2↑ （2）1

（3）0.1 CuO

18.【解析】（1）生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。A．生物质能源取之不尽、用之不竭，是可再生能源，A正确；B．生物质能是解决农村能源的重要途径之一，B正确；C．生物质能不污染环境，相反能减少污染，C错误；D．生物质能可用来发电，D正确，答案选C。

（2）根据CH4、H2、和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式：①O2（g）+2H2（g）＝2H2O（L）△H＝-571.6kJ/mol；②CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l）△H＝-890.3kJ/mol；③2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g）△H＝-566.03kJ/mol，利用盖斯定律将②-①-③可得：CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）△H＝+247.3 kJ/mol。

（3）925℃时，CO的气体分压为0.96P总，CO2的体积分数为4%，CO2的气体分压为0.04P总，

2P?CO? 所以用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝＝23.04P总。由图可知，

P(CO2)－

－

＋

T℃时，反应达平衡后CO和CO2的体积分数都为50%即为平衡状态，所以平衡不移动； （4）①氧气在正极通入，二甲醚在负极通入，则M是阴极，N是阳极。若乙池为粗铜的电解精炼，电解质为硫酸铜，则N电极材料为粗铜。

② 若乙池中M、N为惰性电极，电解质为足量硝酸银溶液，阳极氢氧根放电，阴极银离子放 电，则乙池中电解的化学方程式4AgNO3＋2H2O电解 4HNO3＋4Ag＋O2↑。 乙池中某一电极析

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出金属银2.16g时，溶液的体积为200mL，则根据方程式可知产生硝酸的物质的量是2.16g÷108g/mol＝0.02mol，所以硝酸的浓度是0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L，因此常温下乙池中溶液的pH为1。

③1Kg二甲醚输出的电能w＝UIt＝Uq＝1.0?1000?12?9.65?104J＝2.52×107J，所以该462.52?107?7.0kW?h?kg-1。 电池能量密度E＝63.6?10【答案】（1）C（2）CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）△H＝+247.3 kJ/mol （3）23.04P总；不移动（4）粗铜；4AgNO3＋2H2O电解 4HNO3＋4Ag＋O2↑；1； CH3OCH3－12e＋16OH＝2CO3＋11H2O；7.0

19. 【答案】（1）a 2Fe+H2O2+2H＝2Fe+2H2O （2）调节pH值，使Fe完全转化为Fe (OH)3沉淀

（3）蒸发浓缩、冷却结晶 （4）3 （5）0.8 0.4 【解析】（1）试剂①的目的是把溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，通过调节pH形成氢氧化铁沉淀。由于不能引入杂质，则最近试剂是双氧水，其余试剂均会带入杂质，答案选a；在酸性溶液中双氧水氧化亚铁离子的离子方程式为2Fe+H2O2+2H＝2Fe+2H2O。

（2）由于要调节溶液的pH，且不能再引入杂质，则加入氧化铜的作用是调节pH值，使Fe完全转化为Fe (OH)3沉淀而分离； （3）由溶液C获得CuSO4·5H2O晶体，需要经蒸发浓缩、冷却结晶和过滤；

（4）当溶液中的铁离子浓度小于1×10mol/L时可视为沉淀完全，则此时溶液中氢氧根离

－3810子的浓度是3=10?11mol/L，则氢离子浓度是0.001mol/L，所以需要调节溶液的pH大－510－5

3+

2+

+

3+

2+

+

3+

3+

－－2－

于3； （5）惰性电极电解硫酸铜溶液，阳极氢氧根离子放电产生氧气，阴极首先是铜离子放电，然后是氢离子。由于加入0.2mol Cu(OH)2恰好使电解液恢复到原来状态，则根据氧原子守恒可知阳极生成的氧气是0.2mol，所以电解过程中转移电子的物质的量为0.2mol×4＝0.8mol；根据氢原子守恒可知生成的氢气是0.2mol，转移0.4mol电子，所以铜离子得到的电子是0.8mol－0.4mol＝0.4mol，因此铜离子的物质的量是0.4mol÷2＝0.2mol，则硫酸铜溶液的浓度是0.2mol÷0.5L＝0.4mol/L。

考点：考查物质的分离与提纯实验设计、氧化还原反应、溶度积常数应用及电化学原理的应

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用等

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