化学反应与能量F1 化学反应与能量变化20.F1B3H1K1 [2022·江苏卷]磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。(1)白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下：2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g) ΔH1＝＋3359.26kJ·mol－1CaO(s)＋SiO2(s)===CaSiO3(s) ΔH2＝－89.61kJ·mol－1 2Ca3(PO4)2(s)＋6SiO2(s)＋10C(s)===6CaSiO3(s)＋P4(s)＋10CO(g) ΔH3则ΔH3＝______________kJ·mol－1。(2)白磷中毒后可用CuSO4溶液解毒，解毒原理可用下列化学方程式表示：11P4＋60CuSO4＋96H2O===20Cu3P＋24H3PO4＋60H2SO4 60molCuSO4能氧化白磷的物质的量是__________。(3)磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得，含磷各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系如下图所示。图0①为获得尽可能纯的NaH2PO4，pH应控制在________；pH＝8时，溶液中主要含磷物种浓度大小关系为____________。②Na2HPO4溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl2溶液，溶液则显酸性，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。(4)磷的化合物三氯氧磷(PClOClCl)与季戊四醇(CHOH2CHOH2CCH2OHCH2OH)以物质的量之比2∶1反应时，可获得一种新型阻燃剂中间体X，并释放出一种酸性气体。季戊四醇与X的核磁共振氢谱如下图所示。图0①酸性气体是____________(填化学式)。-42-\n②X的结构简式为________________。20．[答案](1)2821.6(2)3mol(3)①4～5.5(介于此区间内的任意值或区间均可) c(HPO)>c(H2PO)②3Ca2＋＋2HPO===Ca3(PO4)2↓＋2H＋(4)①HCl②POClOOCH2CCH2CH2OPOClOCH2[解析](1)依据盖斯定律，将“上式＋下式×6”，即得所求反应的ΔH＝＋3359.26kJ·mol－1＋(－89.61kJ·mol－1)×6＝2821.6kJ·mol－1。(2)P的化合价有升有降，Cu的化合价只降低。P从0价升到＋5价，1molP4共失去20mol电子，根据得失电子守恒有：n(P4)×20＝n(CuSO4)×1，所以60molCuSO4可以氧化3molP4。(3)①从图中不难看出，pH在4～5.5之间时，H2PO的含量最高。在pH＝8时，溶液中含有HPO和H2PO两种离子，且前者大于后者。②足量的Ca2＋与HPO部分电离出的PO结合，生成难溶的Ca3(PO4)2沉淀，促进了HPO的电离，故溶液显酸性。(4)三氯氧磷与季戊四醇以2∶1反应，核磁共振氢谱中的峰由2组变成1组，显然应为四个羟基上的H原子被取代了，生成了HCl及POClOOCH2CCH2CH2OPOClOCH2。7．E3F1 [2022·安徽卷]我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如下：HCHO＋O2CO2＋H2O。下列有关说法正确的是( )A．该反应为吸热反应B．CO2分子中的化学键为非极性键C．HCHO分子中既含σ键又含π键D．每生成1.8gH2O消耗2.24LO27．C [解析]甲醛发生氧化反应属于放热反应，A项错误；CO2分子中化学键为碳氧双键，该化学键是不同非金属元素间形成的极性键，B项错误；在HCHO中C—H键为σ键，在碳氧双键中一条为σ键、一条为π键，C项正确；根据HCHO＋O2CO2＋H2O可知，每生成1.8g(即0.1mol)水，消耗0.1molO2，因不知氧气所处温度、压强，无法确定其体积，D项错误。11．F1F2F3 [2022·福建卷]某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。其过程如下：mCeO2(m－x)CeO2·xCe＋xO2(m－x)CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2mCeO2＋xH2＋xCO下列说法不正确的是( )A．该过程中CeO2没有消耗B．该过程实现了太阳能向化学能的转化C．图0中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3-42-\n图0D．以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO＋2H2O11．C [解析]H2O、CO2转变为H2、CO的过程分两步进行，第1步反应消耗CeO2的物质的量与第2步反应生成CeO2的物质的量相同，则该过程中CeO2没有消耗，A项正确；上述转变将化学能较低的H2O、CO2转化为化学能较高的H2、CO，将太阳能转化为化学能储存在燃料(水煤气或H2和CO)中，B项正确；读图可得3个热化学方程式：①H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH1，②H2O(l)===H2O(g) ΔH2，③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3，观察发现①＋②＝－③，由盖斯定律可得：ΔH1＋ΔH2＝－ΔH3，则ΔH1＝－ΔH2－ΔH3＝－(ΔH2＋ΔH3)，C项错误；CO是燃料，在负极上发生氧化反应，其产物不是CO2，因为CO2是酸性氧化物，与过量碱溶液易反应生成碳酸根离子，根据电子、电荷和原子守恒原理可得负极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO＋2H2O，D项正确。12．F1 G1 [2022·山东卷]对于反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0，在其他条件不变的情况下( )A．加入催化剂，改变了反应的途径，反应的ΔH也随之改变B．改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变C．升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变D．若在原电池中进行，反应放出的热量不变12．B [解析]反应的ΔH大小只取决于反应物、生成物的状态与反应条件，而和反应是否使用催化剂、反应途径无关，A项错误；该反应在反应前后气体的总体积不变，因此改变压强，平衡不移动，反应放出的热量不变，B项正确；升高温度，平衡逆向进行，反应放出热量减小，C项错误；在原电池中，随反应进行，能量转化形式是化学能转化为电能，而不再是化学能转化为热能，D项错误。6．F1 [2022·北京卷]下列设备工作时，将化学能转化为热能的是( )ABCD硅太阳能电池锂离子电池太阳能集热器燃气灶6.D [解析]-42-\n硅太阳能电池将太阳能直接转化为电能，A项错误；锂离子电池将化学能转化为电能，B项错误；太阳能集热器将太阳能转化为热能，C项错误；燃气灶将化学能转化为热能，D项正确。27．F1G3 [2022·浙江卷]捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)(NH4)2CO3(aq) ΔH1反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)NH4HCO3(aq) ΔH2反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq) ΔH3请回答下列问题：(1)ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3＝________。(2)为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂)，在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图[见图(a)]。则：①ΔH3________0(填“>”“＝”或“<”)。②在T1～T2及T4～T5二个温度区间，容器内CO2气体浓度呈现如图(a)所示的变化趋势，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③反应Ⅲ在温度为T1时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如图(b)所示。当时间到达t1时，将该反应体系温度迅速上升到T2，并维持该温度。请在该图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。 (a) (b)图0(3)利用反应Ⅲ捕获CO2，在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下，提高CO2吸收量的措施有________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写出2个)。(4)下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是__________。A．NH4Cl B．Na2CO3C．HOCH2CH2OHD．HOCH2CH2NH227．[答案](1)2ΔH2－ΔH1(2)①<②T1～T2区间，化学反应未达到平衡，温度越高，化学反应速率越快，所以CO2被捕获的量随温度升高而提高。T4～T5区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，所以不利于CO2捕获-42-\n③(3)降低温度；增加CO2浓度(或分压)(4)B、D[解析](1)根据盖斯定律可得出，将“反应Ⅱ×2－反应Ⅰ”，即得反应Ⅲ，所以ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。(2)①从图(a)分析，T3时CO2吸收率最高，当温度再高时，平衡会逆向移动，导致CO2的量增多，故该反应为放热反应，即ΔH3<0。②当温度低于T3时，反应未达平衡，当温度高时，CO2的吸收率加快。③温度从T1升到T2时，CO2的吸收率减小，则溶液中的CO2含量少，pH增大，当温度不变时，反应达平衡，则CO2含量不变，pH不变。(3)反应Ⅲ为气体体积减小的放热反应，故可以采用低温、高压以提高CO2的吸收量。(4)CO2与Na2CO3反应可生成NaHCO3，HOCH2CH2NH2中的氨基显碱性，也可以吸收酸性气体CO2。F2 反应热的计算与重要的反应热25.F2N1 [2022·安徽卷]X、Y、Z、W是元素周期表中原子序数依次增大的四种短周期元素，其相关信息如下表：元素相关信息XX的最高价氧化物对应的水化物化学式为H2XO3YY是地壳中含量最高的元素ZZ的基态原子最外层电子排布式为3s23p1WW的一种核素的质量数为28，中子数为14(1)W位于元素周期表第________周期第________族；W的原子半径比X的________(填“大”或“小”)。(2)Z的第一电离能比W的________(填“大”或“小”);XY2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是________________________________________________________________________；氢元素、X、Y的原子可共同形成多种分子，写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称________。(3)振荡下，向Z单质与盐酸反应后的无色溶液中滴加NaOH溶液直至过量，能观察到的现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；W的单质与氢氟酸反应生成两种无色气体，该反应的化学方程式是________________________________________________________________________。(4)在25℃、101kPa下，已知13.5g的Z固体单质在Y2气体中完全燃烧后恢复至原状态，放热419kJ，该反应的热化学方程式是________________________________________________________________________。25．[答案](1)三 ⅣA 大-42-\n(2)小 分子间作用力 乙酸(其他合理答案均可)(3)先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后变成无色溶液 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑(4)4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－3352kJ·mol－1(其他合理答案均可)[解析]利用X的信息知其为ⅣA族元素，Y是地壳中含量最高的元素，故Y为氧元素，结合X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素可知X为碳元素；Z的基态原子的电子排布式为3s23p1，则Z为13号元素铝；W元素的一种核素的质量数为28，中子数为14，则质子数为14，则W为硅元素。(1)Si核外电子层数为3、最外层电子数为4，因此Si位于第三周期ⅣA族；同主族元素随核电荷数增大原子半径增大，故Si的原子半径比C的大。(2)铝为较活泼金属，最外层3p1电子容易失去，因此Al、Si相比，第一电离能较小的是Al；CO2晶体转化为气体，分子没有改变，只是分子间间距变大，因此破坏的作用力是分子间作用力；由H、C、O形成的分子：乙酸、乙醇等同种分子间均存在氢键。(3)Al与盐酸反应后的溶液中含有Al3＋，因此向该溶液中加入NaOH至过量，依次发生反应为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，可看到的现象是先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最终变为无色溶液；Si与HF反应可置换出H2，同时还生成SiF4气体。(4)13.5gAl物质的量为0.5mol，由题中数据可知4molAl与氧气完全反应生成固态Al2O3时，放出热量为419kJ×＝3352kJ。11．F1F2F3 [2022·福建卷]某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。其过程如下：mCeO2(m－x)CeO2·xCe＋xO2(m－x)CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2mCeO2＋xH2＋xCO下列说法不正确的是( )A．该过程中CeO2没有消耗B．该过程实现了太阳能向化学能的转化C．图0中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3图0D．以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO＋2H2O11．C [解析]H2O、CO2转变为H2、CO的过程分两步进行，第1步反应消耗CeO2的物质的量与第2步反应生成CeO2的物质的量相同，则该过程中CeO2没有消耗，A项正确；上述转变将化学能较低的H2O、CO2转化为化学能较高的H2、CO，将太阳能转化为化学能储存在燃料(水煤气或H2和CO)中，B项正确；读图可得3个热化学方程式：①H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH1，②H2O(l)===H2O(g) ΔH2，③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3，观察发现①＋②＝－③，由盖斯定律可得：ΔH1＋ΔH2＝－ΔH3，则ΔH1＝－ΔH2－ΔH3＝－(ΔH2＋ΔH3)，C项错误；CO是燃料，在负极上发生氧化反应，其产物不是CO2，因为CO2是酸性氧化物，与过量碱溶液易反应生成碳酸根离子，根据电子、电荷和原子守恒原理可得负极反应式为CO＋4OH－－2e－-42-\n===CO＋2H2O，D项正确。31．F2G4G1C3G2G3G5 [2022·广东卷]大气中的部分碘源于O3对海水中I－的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。(1)O3将I－氧化成I2的过程由3步反应组成：①I－(aq)＋O3(g)===IO－(aq)＋O2(g) ΔH1；②IO－(aq)＋H＋(aq)HOI(aq) ΔH2；③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq)I2(aq)＋H2O(l) ΔH3。总反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________，其反应热ΔH＝________。(2)在溶液中存在化学平衡：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)，其平衡常数表达式为______________。(3)为探究Fe2＋对O3氧化I－反应的影响(反应体系如图0)，某研究小组测定两组实验中I浓度和体系pH，结果见图1和下表。图0图1编号反应物反应前pH反应后pH第1组O3＋I－5.211.0第2组O3＋I－＋Fe2＋5.24.1①第1组实验中，导致反应后pH升高的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②图0中的A为________。由Fe3＋生成A的过程能显著提高I－的转化率，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③第2组实验进行18s后，I浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)________。A．c(H＋)减小 B．c(I－)减小C．I2(g)不断生成D．c(Fe3＋)增加-42-\n(4)据图1，计算3～18s内第2组实验中生成I的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。31．[答案](1)（1）2I－+O3+2H+==I2+O2+H2O（其他合理答案也给分） ΔH1＋ΔH2＋ΔH3(2)K＝(3)①O3氧化I－生成I2的反应消耗H+，使H+浓度减小（其他合理表达也给分）②Fe(OH)3由于Fe3+的水解，体系中H+浓度增加，使O3氧化I－的两个分步反应②和③的平衡向右移动，I－的转化率提高③BC(4)v(I3－)==≈5.5×10－4mol•L－1•s－1（其他合理答案也给分）[解析](1)臭氧在酸性条件下将碘离子氧化成碘单质的过程由3步反应组成，观察已知3个热化学方程式中的反应物和生成物，发现①＋②＋③可以得出总反应的热化学方程式为2I－(aq)＋O3(g)＋2H＋(aq)I2(aq)＋O2(g)＋H2O(l)，根据盖斯定律可得其焓变ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3；氢离子表示强酸如硫酸等，将臭氧持续通入NaI溶液中，总反应的化学方程式是2NaI＋O3＋H2SO4Na2SO4＋I2＋O2＋H2O或2NaI＋O3＋H2SO4===Na2SO4＋I2＋O2＋H2O等；(2)由化学平衡常数定义式可得，I2(aq)＋I－(aq)I(aq)的平衡常数表达式为；(3)①导致前者反应后pH升高的原因是臭氧将碘离子氧化为I2的总反应的离子方程式为2I－＋O3＋2H＋I2＋O2(g)＋H2O(或者第②③步反应的反应物中都有氢离子，第③步反应的生成物中有水)，既消耗氢离子又生成水，导致溶液的酸性减弱、pH升高；②图13中A不可能为Fe2+，因为加入Fe2+后，发生如下反应：2Fe2++O3+2H+==2Fe3++H2O、2Fe3++2I－==2Fe2++I2，随着反应的进行，I－消耗贻尽，持续通入O3，Fe2+完全转化为Fe3+，即铁元素只能以正三价的价态存在；图13中A为Fe(OH)3，依题意可知第2组反应后pH=4.1，则c(H+)=1.0×10－4.1mol/L，c(OH－)=1.0×10－9..9mol/L，由于Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH－(aq)，Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH－)=4.0×10－38，则c(Fe3+)==≈4.0×10－8.3mol/L，由于4.0×10－8.3mol/L远远小于1.0×10－5mol/L，说明Fe3+已经完全沉淀，则A为Fe(OH)3；由于Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，Fe3+的水解导致体系中H+浓度增加，使O3氧化I－的两个分步反应②和③的平衡向右移动，I－的转化率提高；③对比表格中第1、2组实验前后pH可得，第1组pH增大，c(H＋)减小，图中第1组实验所得I浓度曲线先略为增大后几乎不变，第2组pH减小，c(H＋)增大，图中第2组实验所得I浓度曲线先显著增大后逐渐减小至无，根据上述分析可得，若c(H＋)减小，I-42-\n浓度不会下降，A项错误；若c(I－)减小，则反应③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq)I2(aq)＋H2O(l)的平衡左移，c(I2)也减小，导致I2(aq)＋I－(aq)I(aq)的平衡左移，所以I浓度下降，B项正确；若I2(g)不断生成，导致I2(aq)I2(g)的溶解平衡右移，既使溶液中c(I2)减小，又使I2(aq)＋I－(aq)I(aq)的平衡左移，则I浓度下降，C项正确；若c(Fe3＋)增加，Fe3＋将I－直接氧化成I2或发生反应2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，则溶液中c(I2)增大，而海水中c(I－)略为减小或忽略不计，导致I2(aq)＋I－(aq)I(aq)的平衡右移，I浓度增大，D项错误；(4)读图，3～18s内第2组实验中I浓度由3.5×10－3mol/L增加到11.8×10－3mol/L，则生成I的平均反应速率v(I)＝＝≈5.5×10－4mol/(L·s)，此问需要注意纵坐标中“c(I)/10－3mol·L－1”隐含的信息，计算时需要图中所得数据乘以“×10－3mol·L－1”。10．F2G2H2 [2022·天津卷]某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物)，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：离子K＋Na＋NHSONOCl－浓度/mol·L－14×10－66×10－62×10－54×10－53×10－52×10－5根据表中数据判断PM2.5的酸碱性为________，试样的pH＝________。(2)为减少SO2的排放，常采取的措施有：①将煤转化为清洁气体燃料。已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8kJ·mol－1C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5kJ·mol－1写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是________________________________________________________________________。a．Ca(OH)2 b．Na2CO3c．CaCl2d．NaHSO3(3)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化-42-\n①已知汽缸中生成NO的反应为N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH>0若1mol空气含0.8molN2和0.2molO2，1300℃时在密闭容器内反应达到平衡，测得NO为8×10－4mol。计算该温度下的平衡常数K＝________。汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)己知该反应的ΔH>0，简述该设想能否实现的依据：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③目前，在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染，其化学反应方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。10．[答案](1)酸性 4(2)①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3kJ·mol－1②a、b(3)①4×10－6 温度升高，反应速率加快，平衡右移②该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不自发进行③2CO＋2NO催化剂,Ｆ2CO2＋N2[解析](1)PM2.5中含NH，因NH的水解而显酸性；根据电荷守恒得c(H＋)＋c(K＋)＋c(Na＋)＋c(NH)＝2c(SO)＋c(NO)＋c(Cl－)，将表格中的数据代入求得c(H＋)＝10－4mol·L－1，pH＝4。(2)①第2个方程式减第1个方程式得目标反应的热化学方程式为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3kJ·mol－1。②SO2是酸性氧化物，可用碱性物质吸收，故正确答案为a、b。(3)①K＝＝＝4×10－6；该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，且升高温度，反应速率加快。②该反应ΔH＞0、且ΔS＜0，故反应在任何温度下都不能自发。③NO具有氧化性，能将CO氧化成CO2，自身被还原为N2。26．D4F2G2F3 [2022·北京卷]NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。(1)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：________________________________________________________________________。(2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：①-42-\n写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________。②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx的排放。①当尾气中空气不足时，NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收NOx生成盐。其吸收能力顺序如下：12MgO<20CaO<38SrO<56BaO。原因是________________________________________________________________________，元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对NOx的吸收能力逐渐增强。(4)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：图0①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。②写出NiO电极的电极反应式：________________________________________________________________________。26．[答案](1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(2)①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH＝＋183kJ·mol－1②增大(3)①2CO＋2NON2＋2CO2②根据Mg、Ca、Sr和Ba的质子数，得知它们均为ⅡA族元素。同一主族的元素，从上到下，原子半径逐渐增大(4)①还原 ②NO＋O2－－2e－===NO2[解析](1)NO2与水反应的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。(2)①N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝945kJ·mol－1＋498kJ·mol－1－2×630kJ·mol－1＝＋183kJ·mol－1。②该反应为吸热反应，随温度升高，化学平衡常数增大。(3)根据题意NO被还原为N2，则CO被氧化为CO2。(4)Pt电极上O2得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，电池总反应式为2NO＋O2===2NO2，用电池总反应式减去Pt电极的电极反应式并化简得NiO电极的电极反应式：NO＋O2－－2e－===NO2。28.C2F2F3 [2022·新课标全国卷Ⅰ]二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：甲醇合成反应：-42-\n(Ⅰ)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1＝－90.1kJ·mol－1(Ⅱ)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－49.0kJ·mol－1水煤气变换反应：(Ⅲ)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.1kJ·mol－1二甲醚合成反应：(Ⅳ)2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝－24.5kJ·mol－1回答下列问题：(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(以化学方程式表示)。(2)分析二甲醚合成反应(Ⅳ)对于CO转化率的影响________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为________________________________________________________________________。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)有研究者在催化剂(含Cu－Zn－Al－O和Al2O3)、压强为5.0MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如图0所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是________________________________________________________________________。图0(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93kW·h·kg－1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为________________________________________________________________________________________________________________________________________________，-42-\n一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度E＝________________________________________________________________________(列式计算。能量密度＝，1kW·h＝3.6×106J)。28．[答案](1)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O(2)消耗甲醇，促进甲醇合成反应(Ⅰ)平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应(Ⅲ)消耗部分CO(3)2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7kJ·mol－1 该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加。压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大(4)反应放热，温度升高，平衡左移(5)CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ 12 ÷(3.6×106J·kW－1·h－1)＝8.39kW·h·kg－1[解析](2)反应(Ⅰ)、(Ⅲ)与CO有关。反应(Ⅰ)中的CH3OH是反应(Ⅳ)的反应物，反应(Ⅳ)生成的H2O是反应(Ⅲ)的反应物，从影响平衡的因素分析知两者均使CO转化率变大。(3)由盖斯定律(Ⅰ)×2＋(Ⅳ)得：4H2(g)＋2CO(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7kJ·mol－1。(4)该反应为放热反应，其他条件不变的情况下，温度升高，平衡逆向移动，转化率降低。(5)正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O；负极反应必有H＋生成，由电荷守恒、元素守恒得3H2O＋CH3OCH3－12e－===2CO2＋12H＋；1个CH3OCH3分子失去12e－；假定燃料质量为1kg，由能量密度计算方法列式计算即可。12．F2F5 [2022·新课标全国卷Ⅱ]在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g) ΔH1；2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g) ΔH2；H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g) ΔH3；2S(g)===S2(g) ΔH4。则ΔH4的正确表达式为( )A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)C．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)-42-\n12．A [解析]将方程式依次标号①～④，可知反应④是通过方程式叠加得到：(②＋①)×－③×2，那么：ΔH4＝(ΔH2＋ΔH1)×－ΔH3×2＝(ΔH2＋ΔH1－3ΔH3)，A项正确。F3 原电池原理9.F3 [2022·江苏卷]Mg—H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是( )图0A．Mg电极是该电池的正极B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应C．石墨电极附近溶液的pH增大D．溶液中Cl－向正极移动9．C [解析]在原电池中活泼金属作负极，即Mg为负极，A项错误；通入H2O2的一极为正极，故在反应过程中发生还原反应，B项错误；石墨电极处的电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－，溶液pH增大，C项正确；原电池中，电解质溶液中的阴离子向负极移动，D项错误。10．F3 [2022·安徽卷]热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图0所示，其中作为电解质的无水LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有关说法正确的是( )图0A．正极反应式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2B．放电过程中，Li＋向负极移动C．每转移0.1mol电子，理论上生成20.7gPbD．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转10．D [解析]正极上应是得电子发生还原反应，A项错误；电池工作时，电解质中的阳离子移向电池正极，B项错误；利用总反应方程式知每转移2mol电子生成1molPb，故转移0.1mol电子时，生成m(Pb)＝0.05mol×207g·mol－1＝10.35-42-\ng，C项错误；常温下，电解质LiCl－KCl为固态，该电池不能形成闭合回路，因此常温下该电池不能工作，D项正确。11．F1F2F3 [2022·福建卷]某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。其过程如下：mCeO2(m－x)CeO2·xCe＋xO2(m－x)CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2mCeO2＋xH2＋xCO下列说法不正确的是( )A．该过程中CeO2没有消耗B．该过程实现了太阳能向化学能的转化C．图0中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3图0D．以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO＋2H2O11．C [解析]H2O、CO2转变为H2、CO的过程分两步进行，第1步反应消耗CeO2的物质的量与第2步反应生成CeO2的物质的量相同，则该过程中CeO2没有消耗，A项正确；上述转变将化学能较低的H2O、CO2转化为化学能较高的H2、CO，将太阳能转化为化学能储存在燃料(水煤气或H2和CO)中，B项正确；读图可得3个热化学方程式：①H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH1，②H2O(l)===H2O(g) ΔH2，③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3，观察发现①＋②＝－③，由盖斯定律可得：ΔH1＋ΔH2＝－ΔH3，则ΔH1＝－ΔH2－ΔH3＝－(ΔH2＋ΔH3)，C项错误；CO是燃料，在负极上发生氧化反应，其产物不是CO2，因为CO2是酸性氧化物，与过量碱溶液易反应生成碳酸根离子，根据电子、电荷和原子守恒原理可得负极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO＋2H2O，D项正确。33．J3J1D2J4J5F3F5C5 [2022·广东卷]化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养。(1)在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。①下列收集Cl2的正确装置是________。 A B C D图0②将Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是________。-42-\n③设计实验比较Cl2和Br2的氧化性，操作与现象是：取少量新制氯水和CCl4于试管中，________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)；铜片、铁片、锌片和导线。①完成原电池甲的装置示意图(见图0)，并作相应标注。图0要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极________________________________________________________________________________。③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是________________________________________________________________________。(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(2)的材料中应选________作阳极。33．[答案](1)①C②HClO、Cl2、ClO－③滴加NaBr溶液，振荡后静置，下层溶液呈红棕（或棕黄）色（其他合理说法也给分）(2)①(其他合理画法均给分)②有红色固体析出，负极被腐蚀（其他合理答案也给分）③甲电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应，化学能在转化为电能时损耗较小（其他合理解释也可得分）(3)Zn[解析](1)①集气瓶中使用单孔橡胶塞，则瓶内气体压强增大到一定程度会发生爆炸等，A项错误；倒立的集气瓶中有双孔橡胶塞，由于氯气的密度比空气大，氯气从长导气管中进，从短导气管中逸出，因此不能排出空气收集氯气，B项错误；正立的集气瓶中有双孔橡胶塞，氯气从长导管中进，空气从短导管排出，排出的气体通过倒扣漏斗、NaOH溶液吸收处理，既防止倒吸又防止排出氯气污染空气，C项正确；氯气与NaOH溶液反应Cl2＋2NaOH==-42-\n=NaClO＋NaCl＋H2O，因此不能用排NaOH溶液的方法收集氯气，D项错误；②氯气与水发生可逆反应Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，所得氯水中含H2O、Cl2、H＋、Cl－、HClO、ClO－、OH－等离子，其中具有强氧化性的含氯粒子是Cl2、HClO、ClO－；(2)①带盐桥的原电池甲可以设计锌铜原电池(或铁铜原电池、锌铁原电池)，由于外电路中电子从左移向右，说明左边烧杯中电极的金属性较强，则左、右两边烧杯中电极材料及电解质溶液可以为锌片和硫酸锌溶液、铜片和硫酸铜溶液(或者铁片和硫酸亚铁溶液、铜片和硫酸铜溶液，锌片和硫酸锌溶液、铁片和硫酸亚铁溶液)；②金属活动性Zn>Fe>Cu，则原电池乙中铜片作正极，锌片或铁片作负极，工作一段时间后，负极金属锌或铁被氧化，质量减轻，溶液中蓝色变浅；③甲、乙两种原电池都能将化学能转化为电能，其中带有盐桥的原电池甲中的负极金属锌(或铁)和硫酸铜没有直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极金属锌(或铁)和硫酸铜直接接触发生置换反应，部分化学能会转化为热能，化学能不能全部转化为电能；(3)铁片作正极(阴极)时被保护，而铁作负极(阳极)时被腐蚀，为了减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(2)的材料中应选择比铁活泼的锌片作负极(阳极)，使铁片作正极(阴极)，从而牺牲锌片保护铁片；不能选择铜片，因为铜作正极(阴极)，而铁片作负极(阳极)，此时铁片的腐蚀速率加快，而不是延缓。6．F3F4 [2022·天津卷]为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下：电池：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)电解池：2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑电解过程中，以下判断正确的是( )电池电解池AH＋移向Pb电极H＋移向Pb电极B每消耗3molPb生成2molAl2O3C正极：PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O阳极：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋D6.D [解析]电池中Pb电极是负极，PbO2电极是正极，H＋移向PbO2电极，A项错误；每消耗3molPb，电路中通过电子的物质的量为6mol，据电子守恒得n(Al2O3)＝1mol，B项错误；电池正极反应式应为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O-42-\n，C项错误；电池Pb电极的电极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4，Pb电极质量增大，电解池Pb电极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，电极质量不变，D项正确。8．C5E2F3N1 [2022·重庆卷]合金是建造航空母舰的主体材料。(1)航母升降机可由铝合金制造。①铝元素在周期表中的位置为____________。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为________。②Al－Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为________________________________________________________________________。焊接过程中使用的保护气为________(填化学式)。(2)航母舰体材料为合金钢。①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为________。②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。(3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。①80.0gCuAl合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0g，则合金中Cu的质量分数为________________________________________________________________________。②为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调节pH，当pH＝3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合图中信息推断该合金中除铜外一定含有________。图08．[答案](1)①第三周期第ⅢA族 CO2②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O Ar(其他合理答案均可)(2)①吸氧腐蚀 ②CaCO3或CaO(3)①83.1% ②Al、Ni[解析]从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝通常有两种工艺，其流程图示如下：无论是流程甲或乙，都有一道工序是通入过量CO2，目的是将AlO全部转化为Al(OH)3；Al－Mg合金焊接前，为防止高温下金属与空气中的O2、N2、CO2等发生反应，应使用稀有气体作保护气；炼铁过程中，需加入生石灰或石灰石，跟原料中的SiO2-42-\n等物质发生反应，将其转化为炉渣而除去；Cu－Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，因Cu(OH)2可溶于氨水，所得白色沉淀必为Al(OH)3，其物质的量为0.5mol，则原合金中Al的质量为13.5g；当pH＝3.4时开始沉淀，说明该合金中含Al，在pH为7.0、8.0时过滤沉淀，说明含Ni。26．D4F2G2F3 [2022·北京卷]NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。(1)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：________________________________________________________________________。(2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：①写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________。②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx的排放。①当尾气中空气不足时，NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收NOx生成盐。其吸收能力顺序如下：12MgO<20CaO<38SrO<56BaO。原因是________________________________________________________________________，元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对NOx的吸收能力逐渐增强。(4)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：图0①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。②写出NiO电极的电极反应式：________________________________________________________________________。26．[答案](1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(2)①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH＝＋183kJ·mol－1②增大(3)①2CO＋2NON2＋2CO2②根据Mg、Ca、Sr和Ba的质子数，得知它们均为ⅡA族元素。同一主族的元素，从上到下，原子半径逐渐增大-42-\n(4)①还原 ②NO＋O2－－2e－===NO2[解析](1)NO2与水反应的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。(2)①N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝945kJ·mol－1＋498kJ·mol－1－2×630kJ·mol－1＝＋183kJ·mol－1。②该反应为吸热反应，随温度升高，化学平衡常数增大。(3)根据题意NO被还原为N2，则CO被氧化为CO2。(4)Pt电极上O2得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，电池总反应式为2NO＋O2===2NO2，用电池总反应式减去Pt电极的电极反应式并化简得NiO电极的电极反应式：NO＋O2－－2e－===NO2。7．F3F4 [2022·北京卷]下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是( )A．水中的钢闸门连接电源的负极B．金属护栏表面涂漆C．汽车底盘喷涂高分子膜D．地下钢管连接镁块7．A [解析]A项使用的是外加电流的阴极保护法，正确；金属护拦表面涂漆、汽车底盘喷涂高分子膜属于物理防腐，不是电化学防护法，B、C项错误；地下钢管连接镁块是牺牲阳极的阴极保护法，D项错误。28.C2F2F3 [2022·新课标全国卷Ⅰ]二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：甲醇合成反应：(Ⅰ)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1＝－90.1kJ·mol－1(Ⅱ)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－49.0kJ·mol－1水煤气变换反应：(Ⅲ)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.1kJ·mol－1二甲醚合成反应：(Ⅳ)2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝－24.5kJ·mol－1回答下列问题：(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(以化学方程式表示)。(2)分析二甲醚合成反应(Ⅳ)对于CO转化率的影响________________________________________________________________________________________________________________________________________________。-42-\n(3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为________________________________________________________________________。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)有研究者在催化剂(含Cu－Zn－Al－O和Al2O3)、压强为5.0MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如图0所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是________________________________________________________________________。图0(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93kW·h·kg－1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为________________________________________________________________________________________________________________________________________________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度E＝________________________________________________________________________(列式计算。能量密度＝，1kW·h＝3.6×106J)。28．[答案](1)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O(2)消耗甲醇，促进甲醇合成反应(Ⅰ)平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应(Ⅲ)消耗部分CO(3)2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7kJ·mol－1 该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加。压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大(4)反应放热，温度升高，平衡左移(5)CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ 12 ÷(3.6×106J·kW－1·h－1)＝8.39kW·h·kg－1[解析](2)反应(Ⅰ)、(Ⅲ)与CO有关。反应(Ⅰ)中的CH3OH是反应(Ⅳ)的反应物，反应(Ⅳ)生成的H2O是反应(Ⅲ)的反应物，从影响平衡的因素分析知两者均使CO转化率变大。-42-\n(3)由盖斯定律(Ⅰ)×2＋(Ⅳ)得：4H2(g)＋2CO(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7kJ·mol－1。(4)该反应为放热反应，其他条件不变的情况下，温度升高，平衡逆向移动，转化率降低。(5)正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O；负极反应必有H＋生成，由电荷守恒、元素守恒得3H2O＋CH3OCH3－12e－===2CO2＋12H＋；1个CH3OCH3分子失去12e－；假定燃料质量为1kg，由能量密度计算方法列式计算即可。27．B4F3F4 [2022·新课标全国卷Ⅰ]锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C＋xLi＋＋xe－===LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。图0回答下列问题：(1)LiCoO2中，Co元素的化合价为________。(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)充放电过程中，发生LiCoO2与Li1－xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式________________________________________________________________________。(6)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是________________________________________________________________________。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有________(填化学式)。27．[答案](1)＋3(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑(3)2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O；2H2O22H2O＋O2↑ 有氯气生成，污染较大(4)CoSO4＋2NH4HCO3===CoCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑-42-\n(5)Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋6C(6)Li＋从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中 Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4[解析](1)由Li、O元素价态判断出Co为＋3价。(2)将2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑改写为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。(3)酸浸后Co由＋3价变为＋2价，LiCoO2中＋3价的Co表现氧化性，H2O2表现还原性；H2O2不稳定，易分解。用盐酸代替后，盐酸被氧化为氯气，污染较大。(5)将电极反应LixC6－xe－===6C＋xLi＋和Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2进行合并得出答案。10．F3 [2022·新课标全国卷Ⅰ]银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是( )A．处理过程中银器一直保持恒重B．银器为正极，Ag2S被还原生成单质银C．该过程中总反应为2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl10．B [解析]负极反应为2Al－6e－===2Al3＋；正极反应为3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－。溶液中的Al3＋与S2－进一步发生反应2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑，故总反应为3Ag2S＋2Al＋6H2O===6Ag＋2Al(OH)3↓＋3H2S↑，C项错误；由总反应式可知Ag2S转化为Ag，银器质量减轻，A项错误；黑色褪去说明Ag2S转化为Ag，D项错误；银器为正极，Ag2S被还原为Ag，B项正确。36．B1F3J1 [2022·新课标全国卷Ⅱ][化学——选修2：化学与技术]锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造如图0所示。两种干电池的构造示意图图0回答下列问题：(1)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH①该电池中，负极材料主要是________，电解质的主要成分是________，正极发生的主要反应是________________________________________________________________________。②与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是________________________________________________________________________。(2)图0表示回收利用废旧普通锌锰电池的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属)。-42-\n一种回收利用废旧普通锌锰电池的工艺图0①图0中产物的化学式分别为A________，B________________________________________________________________________。②操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4。操作b中，绿色的K2MnO4溶液反应后生成紫色溶液和一种黑褐色固体，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。③采用惰性电极电解K2MnO4溶液也能得到化合物D，则阴极处得到的主要物质是________(填化学式)。36．[答案](1)①Zn NH4ClMnO2＋NH＋e－===MnOOH＋NH3②碱性电池不易发生电解质的泄漏，因为消耗的负极改装在电池的内部；碱性电池使用寿命较长，因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高(答对一条即可)(2)①ZnCl2 NH4Cl②3MnO＋2CO2===2MnO＋MnO2↓＋2CO③H2[解析](1)①结合普通电池的主要反应可知，负极材料为Zn，正极MnO2得电子形成MnOOH，电解质溶液即是NH4Cl。②普通干电池的负极即是外壳，容易漏液；碱性锌锰干电池的金属外壳在碱性条件下稳定性增强，使用寿命延长。(2)①黑色固体混合物即是ZnCl2、NH4Cl、MnOOH，可溶性物质ZnCl2、NH4Cl在加热过程中，NH4Cl分解，直接得到固体A为ZnCl2，分解产生的NH3、HCl冷却重新化合成NH4Cl。②K2MnO4反应得到紫色溶液即是KMnO4溶液，黑色固体即是MnO2，即＋6价Mn发生歧化反应，配平该反应即可。③阴极处为阳离子H＋放电得到H2。11．F3 [2022·新课标全国卷Ⅱ]“ZEBRA”蓄电池的结构如图0所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是( )-42-\n图0A．电池反应中有NaCl生成B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C．正极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动11．B [解析]电池负极反应式为Na－e－＝Na＋，生成的Na＋与Cl－结合生成NaCl，A项正确；结合电极材料多孔Ni/NiCl2可知，正极是Ni2＋放电，B项错误、C项正确；结合分析，Na＋通过钠离子导体进行运动，D项正确。F4 电解原理11.G2F4H1H3 [2022·江苏卷]下列有关说法正确的是( )A．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0B．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极C．CH3COOH溶液加水稀释后，溶液中的值减小D．Na2CO3溶液中加入少量Ca(OH)2固体，CO水解程度减小，溶液的pH减小11．AC [解析]根据该反应中各物质的聚集状态可知，该反应的ΔS＜0，因反应能自发进行，则该反应一定为放热反应，A项正确；在电解精炼铜中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，B项错误；醋酸加水稀释过程中，c(H＋)减小，但电离常数不变，故C项中式子的比值将减小，C项正确；向Na2CO3溶液中加入Ca(OH)2后生成CaCO3沉淀，溶液中c(CO)减小，c(OH－)增大，pH增大，D项错误。4．D1D2D4F4 [2022·江苏卷]下列有关物质性质的应用正确的是( )A．液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂B．二氧化硅不与强酸反应，可用石英器皿盛放氢氟酸C．生石灰能与水反应，可用来干燥氯气D．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝4．A [解析]NH3易液化，汽化时吸收大量的热，可作制冷剂，A项正确；二氧化硅能与氢氟酸反应生成SiF4和H2O，B项错误；生石灰吸水后生成Ca(OH)2，能吸收氯气，C项错误；氯化铝是共价化合物，工业上用电解熔融的Al2O3制铝，D项错误。23．E1C2G4G2G3G1C3F4 -42-\n[2022·福建卷]利用化石燃料开采、加工过程产生的H2S废气制取氢气，既价廉又环保。(1)工业上可用组成为K2O·M2O3·2RO2·nH2O的无机材料纯化制取的氢气。①已知元素M、R均位于元素周期表中第3周期，两种元素原子的质子数之和为27，则R的原子结构示意图为________。②常温下，不能与M单质发生反应的是____________(填序号)。a．CuSO4溶液 b．Fe2O3 c．浓硫酸d．NaOH溶液 e．Na2CO3固体(2)利用H2S废气制取氢气的方法有多种。①高温热分解法已知：H2S(g)H2(g)＋S2(g)在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S分解实验。以H2S起始浓度均为cmol·L－1测定H2S的转化率，结果见图0。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。据图计算985℃时H2S按上述反应分解的平衡常数K＝________；说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：________________________________________________________________________。图0②电化学法该法制氢过程的示意图如图0。反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式，其目的是________________________________________________________________________；反应池中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为________________________________________________________________________________。图023．[答案](1)①②b、e-42-\n(2)① 温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短(或其他合理答案)②增大反应物接触面积，使反应更充分H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl2Fe2＋＋2H＋2Fe3＋＋H2↑[解析](1)①无机材料K2O·M2O3·2RO2·nH2O中钾元素显＋1价，氧元素显－2价，氢元素显＋1价，则M显＋3价，R显＋4价；第3周期主族元素质子数之和为27，则M、R原子的质子数分别为13、14，M、R分别是铝、硅，由此可以画出硅的原子结构示意图；由金属活动性顺序可得，铝比铜活泼，则铝与硫酸铜溶液可以发生置换反应，即2Al＋3CuSO4===Al2(SO4)3＋3Cu，a项错误；虽然铝比铁活泼，但是铝与氧化铁在高温下才能发生铝热反应，即2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，而常温下则不能反应，b项正确；浓硫酸具有强氧化性，常温下能使铝钝化，铝表面生成一层致密的保护膜，钝化是化学变化，c项错误；氢氧化钠是强碱，铝元素位于元素周期表中金属和非金属交界线附近，其单质与NaOH溶液容易反应，放出气体，即2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，d项错误；铝不如钠活泼，常温下铝不能与碳酸钠固体反应，e项正确；(2)①H2S的起始浓度为cmol·L－1，985℃时H2S的平衡转化率为40%，则H2S的变化浓度为0.4cmol·L－1，则：H2S(g)H2(g)＋S2(g)c000.4c0.4c0.2c0.6c0.4c0.2cK＝＝＝；读图可得，未达平衡时H2S的转化率逐渐增大，原因是温度逐渐升高，H2S分解的反应速率逐渐增大，消耗的H2S逐渐增多；已达平衡后H2S的平衡转化率逐渐增大的原因是H2S分解是吸热反应，升高温度时平衡右移，消耗的H2S增多；②读图可得，H2S气体从反应池底部通入，FeCl3溶液从反应池顶部喷下，这种采用气液逆流方式加入反应物的主要目的是增大反应物接触面积，使反应更充分；读图可得，H2S中S被氧化，该反应中降价元素一定是铁元素，由＋3价降为相邻的＋2价，则FeCl3被还原为FeCl2，配平可得：H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl；反应池中反应后溶液中主要成分是FeCl2、HCl，电解池中含有的Fe2＋被氧化为Fe3＋，H＋被还原为H2，电解总反应的离子方程式：2Fe2＋＋2H＋2Fe3＋＋H2↑。32．F4D4C2C3B1B3A4B4C4J2 [2022·广东卷]银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：-42-\n图0[注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃](1)电解精炼银时，阴极反应式为________________________________________________________________________；滤渣A与稀HNO3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学反应方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)固体混合物B的组成为________；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：CuO＋____Al2O3____CuAlO2＋________↑。(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为________molCuAlO2，至少需要1.0mol·L－1的Al2(SO4)3溶液________L。(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是____________________________________________________________________________________、过滤、洗涤和干燥。32．[答案](1)Ag＋＋e－===Ag 2NO＋O2===2NO2(2)Al(OH)3和CuO Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O (3)4CuO＋2Al2O34CuAlO2＋O2↑(4)50 25(5)蒸发浓缩，冷却结晶[解析](1)电解精炼银与电解精炼铜类似，纯银作阴极，粗银作阳极，硝酸银溶液作电解液，阳极主要反应式为Ag－e－===Ag＋，阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag；银是金属活动顺序表中氢后金属，不溶于稀硫酸，因为稀硫酸是非氧化性酸，则滤渣A的主要成分是Ag，稀硝酸是氧化性酸，能溶解银，即3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O，产生的无色气体一氧化氮在空气中迅速被氧化为红棕色的二氧化氮气体，即2NO＋O2===2NO2；(2)CuAlO2中氧为－2价，铝为＋3价，则铜为＋1价，其化学式也可以写为Cu2O·Al2O3，相当于氧化亚铜和氧化铝按物质的量之比为1∶1熔合在一起，由此逆推，固体B的主要成分是物质的量之比为1∶1的Al(OH)3和CuO，因为Cu(OH)2开始分解的温度为80℃，水的沸点大于80℃，则煮沸前后发生的反应为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓、Cu(OH)2CuO＋H2O，Al(OH)3开始分解的温度为450℃，在惰性气体中锻烧时发生的反应为2Al(OH)3Al2O3＋3H2O、4CuO2Cu2O＋O2↑；氢氧化铝是两性氢氧化物，NaOH是强碱，过量的NaOH能溶解部分或全部氢氧化铝，其离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O-42-\n，这必将导致目标产物产量的减少；(3)根据氧化还原反应的特征推断，铜元素由＋2价降为＋1价，铝元素化合价不变，由此推断反应前后升价元素一定是氧，且化合价由－2价升为相邻的0价，即缺少的生成物为氧气；根据化合价升降法配平可得：4CuO＋2Al2O34CuAlO2＋O2↑；(4)5.0kg＝5.0×103g，银铜合金废料中铜的质量为5.0×103g×63.5%，由＝n可知n(Cu)为5.0×103g×63.5%÷63.5g/mol＝50mol，根据铜守恒则有关系式：Cu～CuAlO2，则铜完全转化可以变为50molCuAlO2；根据铝守恒则有关系式：Al2(SO4)3～2CuAlO2，则至少需要25molAl2(SO4)3；由V＝可求至少需要V[Al2(SO4)3]＝25mol÷1.0mol/L＝25L；(5)胆矾是硫酸铜溶液结晶析出的结晶水合物CuSO4·5H2O，从硫酸铜溶液中得到胆矾的基本操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥。29．C2D1F4 (15分)[2022·全国卷]铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：图0②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：图0回答下列问题：(1)写出反应1的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反应2的离子方程式为________________________________________________________________________。(3)E可作为建筑材料，化合物C是____________，写出由D制备冰晶石的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)电解制铝的化学方程式是________________________________________________________________________，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是________________。29．[答案](1)2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O2NaOH＋Al2O3===2NaAlO2＋H2O(2)CaSiO3 2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO(3)浓H2SO412HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O-42-\n(4)2Al2O34Al＋3O2↑ O2、CO2(CO)[解析](1)反应1为铝土矿中的Al2O3、SiO2与NaOH反应；(2)滤液Ⅰ含SiO、AlO，加入CaO后，与水反应生成Ca(OH)2，Ca2＋与SiO反应生成CaSiO3。滤液Ⅱ为AlO，能与CO2、H2O反应生成Al(OH)3。(3)E为建筑材料硫酸钙，结合转化关系可确定C为浓硫酸。气体D为HF，再结合转化关系，可完成化学方程式。(4)电解氧化铝制备铝，以石墨为阳极，阳极2O2－－4e－===O2↑，高温条件下，石墨可能被O2氧化生成CO2或CO，故混合气体为O2、CO2或CO。9．F4B2 [2022·全国卷]电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是( )A．阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋B．电解过程中溶液pH不会变化C．过程中有Fe(OH)3沉淀生成D．电路中每转移12mol电子，最多有1molCr2O被还原9．B [解析]铁作阳极材料，铁失电子Fe－2e－===Fe2＋，A项正确；阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，电解时消耗H＋，溶液的pH变大，B项错误；处理过程中消耗H＋，Cr3＋和Fe3＋以沉淀的形式析出来，C项正确；根据电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋，可知每转移12mole－生成6molFe2＋，6molFe2＋可还原1molCr2O，D项正确。28．B3 F4 [2022·山东卷]金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是________________________________________________________________________。a．Fe2O3b．NaClc．Cu2Sd．Al2O3(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应：2Cu2S＋2H2SO4＋5O2===4CuSO4＋2H2O，该反应的还原剂是________。当1molO2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为________mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是________。(3)图0为电解精炼银的示意图，________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体产生，则生成该气体的电极反应式为________________________________________________________________________。图0(4)为处理银器表现的黑斑(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，食盐水的作用是________________________________________________________________________。28．[答案](1)b、d-42-\n(2)Cu2S 4 H2(3)a 2H＋＋NO＋e－===NO2↑＋H2O(4)作电解质溶液(或导电)[解析](1)在金属活动顺序表中，排在金属铝前面的金属需采取电解法冶炼，而金属Fe、Cu利用热还原法冶炼。(2)在反应中Cu2S中Cu、S化合价升高被氧化，Cu2S在反应中作还原剂；1molO2发生反应，得到4mol电子，因此还原剂所失去的电子也一定是4mol；在CuSO4溶液中，因Cu2＋水解溶液显酸性，所以向CuSO4溶液中加入镁条产生的气体为H2。(3)电解精炼银时，含杂质的粗银应连接电源正极作阳极；b极为阴极，电解时发生还原反应，由此可知该极产生的少量红棕色气体是溶液中的NO得电子发生还原反应生成的NO2。(4)该处理过程要形成原电池，Al为负极、Ag2S为正极，因此食盐水的作用是作电解质溶液，形成闭合电路。9．C3F4J1J4 [2022·天津卷]FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。Ⅰ.经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下：图0①检验装置的气密性；②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；④……⑤体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的N2赶尽Cl2，将收集器密封。请回答下列问题：(1)装置A中反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)第③步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A右端。要使沉积的FeCl3进入收集器，第④步操作是________________________________________________________________________。(3)操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)________。(4)装置B中冷水浴的作用为________________________________________________________________________；装置C的名称为________；装置D中FeCl2全部反应后，因失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂：________。(5)在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。Ⅱ.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。(6)FeCl3与H2S-42-\n反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(7)电解池中H＋在阴极放电产生H2，阳极的电极反应式为________________________________________________________________________。(8)综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：①H2S的原子利用率为100%；②________________________________________________________________________。9．[答案](1)2Fe＋3Cl2△,Ｆ2FeCl3(2)在沉积的FeCl3固体下方加热(3)②⑤(4)冷却，使FeCl3沉积，便于收集产品 干燥管 K3[Fe(CN)6]溶液(5)(6)2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋(7)Fe2＋－e－===Fe3＋(8)FeCl3得到循环利用[解析](1)Cl2与铁屑加热发生反应2Fe＋3Cl22FeCl3。(2)根据FeCl3加热易升华，可在沉积FeCl3固体的下方用酒精灯加热，使FeCl3全部进入收集器。(3)第②步通入干燥的Cl2和第⑤步通入干燥的N2，都是防止FeCl3潮解所采取的措施。(4)装置B中冷水浴的作用是冷却FeCl3，便于产品收集；Fe2＋遇K3[Fe(CN)6]溶液变蓝，故可用K3[Fe(CN)6]溶液检验FeCl2是否完全反应。(5)用NaOH溶液吸收含Cl2的尾气。(6)FeCl3溶液吸收H2S有单质硫生成，故该反应的离子方程式为2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。(7)惰性电极电解FeCl2和HCl的混合溶液，由于还原性Fe2＋＞Cl－，所以Fe2＋优先在阳极上失去电子被氧化成Fe3＋。(8)实验Ⅱ中FeCl3溶液吸收H2S后变成FeCl2和HCl的混合溶液，通过电解又变成FeCl3溶液，所以FeCl3溶液的循环利用是该实验的又一个优点。6．F3F4 [2022·天津卷]为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下：电池：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)电解池：2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑电解过程中，以下判断正确的是( )电池电解池AH＋移向Pb电极H＋移向Pb电极B每消耗3molPb生成2molAl2O3-42-\nC正极：PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O阳极：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋D6.D [解析]电池中Pb电极是负极，PbO2电极是正极，H＋移向PbO2电极，A项错误；每消耗3molPb，电路中通过电子的物质的量为6mol，据电子守恒得n(Al2O3)＝1mol，B项错误；电池正极反应式应为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，C项错误；电池Pb电极的电极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4，Pb电极质量增大，电解池Pb电极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，电极质量不变，D项正确。11．B1B3G1H3F4N2 [2022·重庆卷]化学在环境保护中起着十分重要的作用。催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。(1)催化反硝化法中，H2能将NO还原为N2。25℃时，反应进行10min，溶液的pH由7变为12。①N2的结构式为________。②上述反应离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________，其平均反应速率v(NO)为________mol·L－1·min－1。③还原过程中可生成中间产物NO，写出3种促进NO水解的方法________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)电化学降解NO的原理如图0所示。图0①-42-\n电源正极为__________(填“A”或“B”)，阴极反应式为________________________________________________________________________________。②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为________g。11．[答案](1)①N≡N②2NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O 0.001③加酸 升高温度 加水(2)①A 2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－②14.4[解析](1)①N2结构中含有氮氮三键，其结构式为N≡N；②H2与NO发生氧化还原反应，H由0价升到＋1价，N由＋5价降到0价，结合电子守恒及电荷守恒规律，其离子方程式为5H2＋2NON2＋4H2O＋2OH－；溶液的pH由7变为12，表明c(H＋)由10－7变成10－12，则c(OH－)由10－7增大到10－2，c(OH－)在10min内的变化量约为10－2mol/L，而c(OH－)与c(NO)的变化量之比等于化学计量数之比，因此c(NO)的变化量为0.01mol/L，则v(NO)＝0.001mol/(L·min)；③NO水解：NO＋H2OHNO2＋OH－，是一个吸热过程，可通过升高温度、加酸和加水的方法促进其水解。(2)①根据题图可知，电解池右侧NO转化成N2，发生还原反应：2NO＋10e－＋6H2O===N2↑＋12OH－，其电极应为阴极，则左侧发生氧化反应：2H2O―4e－===O2↑＋4H＋，其电极作阳极，与其相连的A端为电源的正极；②转移2mol电子时，右侧产生0.2molN2，质量为5.6g，左侧产生0.5molO2，质量为16g，同时生成2molH＋，由于H＋可通过质子交换膜由左侧进入右侧，则右侧电解液质量实际减少：5.6g―2g＝3.6g，左侧电解液质量实际减少：16g＋2g＝18g，则两侧质量差为14.4g。9．F4 [2022·北京卷]用石墨电极电解CuCl2溶液(如图0)。下列分析正确的是( )图0A．a端是直流电源的负极B．通电使CuCl2发生电离C．阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－===CuD．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体9．A [解析]用石墨电极电解CuCl2溶液时，Cu2＋移向电解池的阴极，故a端是直流电源的负极，A项正确；CuCl2晶体溶于水时发生电离，与是否通电无关，B项错误；阳极上发生氧化反应，其电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，故通电一段时间后在阳极附近观察到黄绿色气体，C、D项错误。7．F3F4 [2022·北京卷]下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是( )A．水中的钢闸门连接电源的负极B．金属护栏表面涂漆-42-\nC．汽车底盘喷涂高分子膜D．地下钢管连接镁块7．A [解析]A项使用的是外加电流的阴极保护法，正确；金属护拦表面涂漆、汽车底盘喷涂高分子膜属于物理防腐，不是电化学防护法，B、C项错误；地下钢管连接镁块是牺牲阳极的阴极保护法，D项错误。11．F4 [2022·浙江卷]电解装置如图0所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O。图0下列说法不正确的是( )A．右侧发生的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－B．电解结束时，右侧溶液中含有IOC．电解槽内发生反应的总化学方程式：KI＋3H2OKIO3＋3H2↑D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学反应不变11．D [解析]根据题干信息可知，电解装置图中左侧为阳极，右侧为阴极，阴极发生还原反应，有H2生成，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A项正确；电解过程中阳极生成的I2会被溶液中的OH－消耗而生成IO，该阴离子可通过阴离子交换膜而进入右侧溶液，B项正确；电解最终生成物为H2和KIO3，C项正确；若用阳离子交换膜，则右侧生成的OH－就不能进入左侧溶液中，也就阻止了I2与OH－的反应，所以总反应不同，D项错误。27．B4F3F4 [2022·新课标全国卷Ⅰ]锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C＋xLi＋＋xe－===LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。图0回答下列问题：(1)LiCoO2中，Co元素的化合价为________。(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。-42-\n(3)“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)充放电过程中，发生LiCoO2与Li1－xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式________________________________________________________________________。(6)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是________________________________________________________________________。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有________(填化学式)。27．[答案](1)＋3(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑(3)2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O；2H2O22H2O＋O2↑ 有氯气生成，污染较大(4)CoSO4＋2NH4HCO3===CoCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑(5)Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋6C(6)Li＋从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中 Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4[解析](1)由Li、O元素价态判断出Co为＋3价。(2)将2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑改写为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。(3)酸浸后Co由＋3价变为＋2价，LiCoO2中＋3价的Co表现氧化性，H2O2表现还原性；H2O2不稳定，易分解。用盐酸代替后，盐酸被氧化为氯气，污染较大。(5)将电极反应LixC6－xe－===6C＋xLi＋和Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2进行合并得出答案。F5 化学反应与能量综合33.J3J1D2J4J5F3F5C5 [2022·广东卷]化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养。(1)在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。①下列收集Cl2的正确装置是________。 A B C D-42-\n图0②将Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是________。③设计实验比较Cl2和Br2的氧化性，操作与现象是：取少量新制氯水和CCl4于试管中，________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)；铜片、铁片、锌片和导线。①完成原电池甲的装置示意图(见图0)，并作相应标注。图0要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极________________________________________________________________________________。③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是________________________________________________________________________。(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(2)的材料中应选________作阳极。33．[答案](1)①C②HClO、Cl2、ClO－③向试管中滴加NaBr溶液，振荡、静置。试管中液体分层，上层接近无色，下层为橙红色(2)①②电极逐渐溶解③甲 可以避免Zn与Cu2＋的接触，提高电池效率，提供稳定电流(3)Zn[解析](1)①集气瓶中使用单孔橡胶塞，则瓶内气体压强增大到一定程度会发生爆炸等，A项错误；倒立的集气瓶中有双孔橡胶塞，由于氯气的密度比空气大，氯气从长导气管中进，从短导气管中逸出，因此不能排出空气收集氯气，B项错误；正立的集气瓶中有双孔橡胶塞，氯气从长导管中进，空气从短导管排出，排出的气体通过倒扣漏斗、NaOH溶液吸收处理，既防止倒吸又防止排出氯气污染空气，C项正确；氯气与NaOH溶液反应Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O，因此不能用排NaOH溶液的方法收集氯气，D项错误；②氯气与水发生可逆反应Cl2-42-\n＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，所得氯水中含H2O、Cl2、H＋、Cl－、HClO、ClO－、OH－等离子，其中具有强氧化性的含氯粒子是Cl2、HClO、ClO－；(2)①带盐桥的原电池甲可以设计锌铜原电池(或铁铜原电池、锌铁原电池)，由于外电路中电子从左移向右，说明左边烧杯中电极的金属性较强，则左、右两边烧杯中电极材料及电解质溶液可以为锌片和硫酸锌溶液、铜片和硫酸铜溶液(或者铁片和硫酸亚铁溶液、铜片和硫酸铜溶液，锌片和硫酸锌溶液、铁片和硫酸亚铁溶液)；②金属活动性Zn>Fe>Cu，则原电池乙中铜片作正极，锌片或铁片作负极，工作一段时间后，负极金属锌或铁被氧化，质量减轻，溶液中蓝色变浅；③甲、乙两种原电池都能将化学能转化为电能，其中带有盐桥的原电池甲中的负极金属锌(或铁)和硫酸铜没有直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极金属锌(或铁)和硫酸铜直接接触发生置换反应，部分化学能会转化为热能，化学能不能全部转化为电能；(3)铁片作正极(阴极)时被保护，而铁作负极(阳极)时被腐蚀，为了减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(2)的材料中应选择比铁活泼的锌片作负极(阳极)，使铁片作正极(阴极)，从而牺牲锌片保护铁片；不能选择铜片，因为铜作正极(阴极)，而铁片作负极(阳极)，此时铁片的腐蚀速率加快，而不是延缓。6．F5 [2022·重庆卷]已知：P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g) ΔH＝akJ·mol－1，P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g) ΔH＝bkJ·mol－1，P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为ckJ·mol－1，PCl3中P—Cl键的键能为1.2ckJ·mol－1。下列叙述正确的是( )A．P—P键的键能大于P—Cl键的键能B．可求Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反应热ΔHC．Cl—Cl键的键能为(b－a＋5.6c)kJ·mol－1D．P—P键的键能为(5a－3b＋12c)kJ·mol－16．C [解析]由于P原子半径大于Cl原子，故P—P键的键能小于P—Cl键的键能，A项错误；因PCl5固态和气态间转化的热效应不确定，Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反应热ΔH不可求，B项错误；设Cl—Cl键的键能为x，P—P键的键能为y，则有：6y＋6x－12×1.2c＝a，6y＋10x－20c＝b，解得x＝×(b－a＋5.6c)kJ·mol－1，y＝×(5a－3b＋12c)kJ·mol－1，故C项正确，D项错误。12．F2F5 [2022·新课标全国卷Ⅱ]在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g) ΔH1；2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g) ΔH2；H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g) ΔH3；2S(g)===S2(g) ΔH4。则ΔH4的正确表达式为( )A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)-42-\nC．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)12．A [解析]将方程式依次标号①～④，可知反应④是通过方程式叠加得到：(②＋①)×－③×2，那么：ΔH4＝(ΔH2＋ΔH1)×－ΔH3×2＝(ΔH2＋ΔH1－3ΔH3)，A项正确。1．[2022·甘肃河西五市联考]下列说法正确的是( )A．甲烷的标准燃烧热为ΔH＝－890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3kJ·mol－1B．已知H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44kJ·mol－1，则2gH2(g)完全燃烧生成液态水比生成气态水多释放22kJ的能量C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH<0D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同1．D [解析]燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，气态不是水的稳定态，A项错误；B项应为释放44kJ能量，B项错误；固体碳与二氧化碳气体的反应是吸热反应，C项错误；对于一个给定的反应来说，ΔH只与反应物和生成物的状态有关，与反应的条件无关，D项正确。2．[2022·甘肃河西五市联考]下列说法正确的是( )A．甲烷的标准燃烧热为ΔH＝－890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3kJ·mol－1B．已知H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44kJ·mol－1，则2gH2(g)完全燃烧生成液态水比生成气态水多释放22kJ的能量C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH<0D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同2．D [解析]燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，气态不是水的稳定态，A项错误；B项应为释放44kJ能量，B项错误；固体碳与二氧化碳气体的反应是吸热反应，C项错误；对于一个给定的反应来说，ΔH只与反应物和生成物的状态有关，与反应的条件无关，D项正确。3．[2022·福州期末]有一种纸质软电池，该电池采用薄层纸片作为载体和传导体，一面附着锌，另一面附着二氧化锰。电池总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)，关于此电池，下列说法正确的是( )A．该电池Zn为负极，ZnO为正极，MnO2催化剂B．该电池的正极反应为MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－C．放电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向ZnD．电池工作时OH－通过薄层纸片向附着二氧化锰的电极移动3．B [解析]从总反应看，电解质环境为碱性。Zn发生氧化反应(负极)：Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，MnO2发生还原反应(正极)：MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－，A项错误、B项正确；外电路电子由Zn流向MnO2，内电路通过离子导电，OH－移向锌极，即原电池闭合回路的形成遵循“电子不下水，流向负到正；离子不上岸，阳离子向正，阴离子向负”，C、D项错误。4．[2022·安师大、安庆一中期末]空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。图K25－2为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是( )-42-\n图K25－2A．转移0.1mol电子时，a电极产生1.12LH2B．b电极上发生还原反应C．酸性电解质溶液中H＋移向c电极D．d电极上发生的电极反应是：O2＋4H＋＋4e－===2H2O4．C [解析]a为阴极：2H＋＋2e－===H2↑，转移0.1mol电子，可产生0.05molH2，因未指明气体所处的温度和压强，不能确定氢气的体积，A项错误；b与电池正极连接，故为阳极，发生氧化反应，B项错误；d极通入的气体为H2，为负极，电极反应为H2－2e－===2H＋，H＋将向c极移动，C项正确、D项错误。5．[2022·广西四市联考]如图K26－4所示，X、Y、Q、W都是惰性电极，将电源接通后，W极附近颜色逐渐加深。下列说法中不正确的是( )图K26－4A．电源的N极为负极B．甲装置的两个电极上都有单质生成且物质的量之比为1∶1C．甲装置中溶液的pH减小D．欲用乙装置给铁镀上一层银，U极应该是Ag，电镀液可选择AgNO3溶液-42-\n5．B [解析]Fe(OH)3胶粒带正电荷，通电后移向W极，则该极为阴极，N、M分别为电源的负极、正极，A项正确；甲池是CuSO4溶液电解：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，X、Y两电极单质产物之比为1∶2，溶液的pH减小，B项错误、C项正确；电镀银则银为阳极，即银为U电极材料，AgNO3溶液为电解质溶液，D项正确。9．[2022·厦门模拟]镍及其化合物与生产、生活密切相关。(1)镍能与CO反应，生成的Ni(CO)4受热易分解，化学方程式为Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。①该反应的正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。②吸烟时，烟草燃烧生成的CO会与烟草中微量的Ni在肺部发生该反应，生成容易进入血液的Ni(CO)4，使人体重金属中毒。从化学平衡的角度分析，促使Ni(CO)4在血液中不断分解的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。③镍与CO反应会造成镍催化剂中毒。为防止镍催化剂中毒，工业上常用SO2除去CO。已知：图G7－7则用SO2除去CO的热化学方程式为______________________________________________________________________________________________________。(2)为了研究镍制备过程中的各种因素对镍催化剂损耗的影响，选择制造镍催化剂的条件有：干燥方式为喷雾干燥、烘箱干燥，粒度大小为40μm和55μm，实验温度为60℃和80℃。设计下表实验，填写下列空白。实验编号T/℃粒度大小/μm干燥方式实验目的16040烘箱干燥2346055烘箱干燥①实验1和2制得的镍催化剂，用于探究制备的干燥方式对镍催化剂损耗的影响；②实验-42-\n1和3制得的镍催化剂，用于探究制备的温度对镍催化剂损耗的影响；③________________________________________________________________________(3)混合动力车通常使用碱性镍氢充放电池，其总反应式为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2。①混合动力车在刹车或下坡时，电池处于充电状态，此时阳极的电极反应式为________________________________________________________________________。②镍氢电池材料(NiOOH)可在氢氧化钠溶液中用NaClO氧化NiSO4制得，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。9．(1)①放热 ②Ni(CO)4进入血液后，CO与血红蛋白结合，平衡逆向移动，使人体内Ni增多③SO2(g)＋2CO(g)===S(s)＋2CO2(g) ΔH＝－(2b－a)kJ·mol－1(2)60 40 喷雾干燥 80 40 烘箱干燥③实验1和4制得的镍催化剂，用于探究制备的粒度大小对镍催化剂损耗的影响(3)①Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O②2NiSO4＋NaClO＋4NaOH===2Na2SO4＋NaCl＋2NiOOH＋H2O [解析](1)③由左图可得：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－akJ·mol－1①由右图可得：CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－bkJ·mol－1②②×2－①得：SO2(g)＋2CO(g)===S(s)＋2CO2(g) ΔH＝－(2b－a)kJ·mol－1-42-
