1、化学反应与能量化学反应与能量 专题集训练习专题集训练习 1半导体工业用石英砂作原料通过三个重要反应生产单质硅：半导体工业用石英砂作原料通过三个重要反应生产单质硅： SiO2(s)(石英砂石英砂)2C(s)=Si(s)(粗硅粗硅)2CO(g) H1682.44 kJ/mol Si(s)(粗硅粗硅)2Cl2(g)=SiCl4(l)H2657.01 kJ/mol SiCl4(l)2Mg(s)=2MgCl2(s)Si(s)(纯硅纯硅) H3625.63 kJ/mol 生产生产 1.00 kg 纯硅放出的热量为纯硅放出的热量为( ) A21.44 kJ B600.20 kJ C21435.71 kJ D
2、1965.10 kJ 答案答案 C 解析解析 首先将由石英砂制纯硅的不同途径图示如下：首先将由石英砂制纯硅的不同途径图示如下： 根据盖斯定律：根据盖斯定律：HH1H2H3600.20 kJ/mol，生成，生成 1.00 kg 纯硅放出热量为纯硅放出热量为 1000 g 28 g/mol 600.20 kJ/mol21435.71 kJ。 2下列说法正确的是下列说法正确的是( ) A任何酸与碱发生中和反应生成任何酸与碱发生中和反应生成 1 mol H2O 的过程中，能量变的过程中，能量变 化均相同化均相同 B对于反应对于反应 SO2(g)1 2O2(g) SO3(g) HQ kJ mol 1，增
3、 ，增 大压强平衡右移，放出的热量增大，大压强平衡右移，放出的热量增大，H 减小减小 C已知：已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g) Ha kJ mol 1， ， 2H2(g)O2(g)=2H2O(l) Hb kJ mol 1，则 ，则 ab D已知：已知：C(s，石墨，石墨)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJ mol 1， ， C(s，金刚石，金刚石)O2(g)=CO2(g) H395.0 kJ mol 1， ， 则则 C(s，石墨，石墨)=C(s，金刚石，金刚石) H1.5 kJ mol 1 答案答案 D 解析解析 强酸和强碱发生中和反应与弱酸和弱碱发生中和反应生强酸和强碱
4、发生中和反应与弱酸和弱碱发生中和反应生 成成 1 mol H2O 时， 因弱酸或弱碱电离吸热， 故能量变化不同，时， 因弱酸或弱碱电离吸热， 故能量变化不同， A 错误；错误； 反应热反应热 H 的数值与化学平衡的移动无关，的数值与化学平衡的移动无关，B 错误；错误；H2O(g)H2O(l) 放热，放热，2H2(g)O2(g)=2H2O(l)放热多，故放热多，故 a0，后者为放热反应，后者为放热反应，H8H8，正确。正确。 7制取制取 H2和和 CO 通常采用：通常采用：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g) H 131.4 kJ mol 1，下列判断不正确的是 ，下列判断不正确的是( )
5、A该反应的反应物总能量小于生成物总能量该反应的反应物总能量小于生成物总能量 B标准状况下，上述反应生成标准状况下，上述反应生成 1 L H2气体时吸收气体时吸收 131.4 kJ 的热的热 量量 C若若 CO(g)H2(g)C(s)H2O(l) HQ kJ mol 1，则 ，则 Q131.4 D若若 C(s)CO2(g)2CO(g) H1；CO(g)H2O(g)H2(g) CO2(g) H2，则，则 H1H2131.4 kJ mol 1 答案答案 B 解析解析 题给反应是吸热反应，题给反应是吸热反应，A 正确；正确；B 项，热化学方程式的计项，热化学方程式的计 量数表示物质的量，每生成量数表示
6、物质的量，每生成 1 mol H2放热放热 131.4 kJ，错误；，错误；C 项，水项，水 由气体变为液体时放出热量，所以由气体变为液体时放出热量，所以 Q131.4，正确；由盖斯定律，可，正确；由盖斯定律，可 知知 D 正确。正确。 8 强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为： 强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为： H (aq) OH (aq)=H 2O(l) H 57.3 kJ mol 1。醋酸溶液、浓硫酸、稀硝酸 。醋酸溶液、浓硫酸、稀硝酸 分别与分别与 0.1 mol L 1 的的 NaOH 溶液恰好完全反应放出的热量关系图如溶液恰好完全反应放出的热量关系图如 下。则下列有关
7、说法正确的是下。则下列有关说法正确的是( ) A是稀硝酸与是稀硝酸与 NaOH 反应反应 B是醋酸溶液与是醋酸溶液与 NaOH 反应反应 Cb 是是 5.73 D是浓硫酸与是浓硫酸与 NaOH 反应反应 答案答案 C 解析解析 醋酸电离吸收热量， 浓硫酸稀释并电离放出热量， 所以三醋酸电离吸收热量， 浓硫酸稀释并电离放出热量， 所以三 种酸中和种酸中和 NaOH 稀溶液都生成稀溶液都生成 0.1 mol 水，浓硫酸放出热量最多，大水，浓硫酸放出热量最多，大 于于 5.73 kJ，稀硝酸放出热量为，稀硝酸放出热量为 5.73 kJ，醋酸放出热量小于，醋酸放出热量小于 5.73 kJ。 9高铁电池
8、是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该 电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应：电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应：3Zn 2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列叙述，下列叙述 不正确的是不正确的是( ) A放电时负极反应：放电时负极反应：Zn2e 2OH =Zn(OH) 2 B充电时阳极反应：充电时阳极反应：Fe(OH)33e 5OH =FeO2 4 4H2O C放电时每转移放电时每转移 3 mol 电子，正极有电子，正极有 1 mol K2FeO4被氧化被氧化 D放电时正极附近溶
9、液的碱性增强放电时正极附近溶液的碱性增强 答案答案 C 解析解析 高铁电池放电时，负极发生氧化反应：高铁电池放电时，负极发生氧化反应：3Zn6e 6OH =3Zn(OH)2， 正极发生还原反应：， 正极发生还原反应： 2FeO2 4 8H2O6e =2Fe(OH) 3 10OH 。充电时，阳极发生氧化反应： 。充电时，阳极发生氧化反应：2Fe(OH)36e 10OH =2FeO2 4 8H2O，阴极发生还原反应：，阴极发生还原反应：3Zn(OH)26e =3Zn 6OH 。 。A、B、D 三项均正确；放电时，每转移三项均正确；放电时，每转移 3 mol 电子，正极有电子，正极有 1 mol K
10、2FeO4被还原，被还原，C 项错误。项错误。 10标准状况下，用惰性电极电解标准状况下，用惰性电极电解 200 mL NaCl、CuSO4的混合的混合 溶液，阴、阳两极所得气体的体积随时间变化如图所示，则原溶液溶液，阴、阳两极所得气体的体积随时间变化如图所示，则原溶液 c(CuSO4)为为( ) A0.10 mol/L B0.15 mol/L C0.20 mol/L D0.25 mol/L 答案答案 A 解析解析 溶液中的阳离子在阴极上的放电顺序为溶液中的阳离子在阴极上的放电顺序为 Cu2 、 、 H 、 、 Na ， ， 溶液中的阴离子在阳极上的放电顺序为溶液中的阴离子在阳极上的放电顺序为
11、 Cl 、 、OH 、 、SO2 4 ，所以图中，所以图中 曲线曲线呈现的是阴极反应产生的气体体积与时间的关系； 图中曲线呈现的是阴极反应产生的气体体积与时间的关系； 图中曲线 呈现的是阳极反应产生的气体体积与时间的关系。 由曲线呈现的是阳极反应产生的气体体积与时间的关系。 由曲线可知， 阳可知， 阳 极在极在 t2时刻前产生时刻前产生 0.01 mol 氯气和氯气和 0.005 mol 氧气， 共转移电子氧气， 共转移电子 0.04 mol，所以阴极在，所以阴极在 t2时刻前放电的时刻前放电的 Cu2 的物质的量为 的物质的量为 0.02 mol，原溶，原溶 液中液中 c(CuSO4)0.0
12、2 mol 0.2 L 0.10 mol/L。 11镁电池毒性低、污染小，电压高而平稳，它逐渐成为人们研镁电池毒性低、污染小，电压高而平稳，它逐渐成为人们研 制绿色电池的关注焦点。其中一种镁电池的反应原理为：制绿色电池的关注焦点。其中一种镁电池的反应原理为： xMgMo3S4MgxMo3S4 下列说法不正确的是下列说法不正确的是( ) A放电时，放电时，Mo3S4发生氧化反应发生氧化反应 B放电时，正极反应式：放电时，正极反应式：Mo3S42xe =Mo 3S 2x 4 C充电时，充电时，Mg2 向阴极迁移 向阴极迁移 D充电时，阴极反应式：充电时，阴极反应式：xMg2 2xe =xMg 答案
13、答案 A 解析解析 由题意可知，放电时发生原电池反应，由题意可知，放电时发生原电池反应，Mg 由由 0 价变为价变为 2 价，被氧化，发生氧化反应，作原电池的负极；价，被氧化，发生氧化反应，作原电池的负极；Mo3S4为正极，正为正极，正 极反应式为极反应式为 Mo3S42xe =Mo 3S 2x 4 ，A 错误，错误，B 正确；电池充电时正确；电池充电时 发生电解反应，阴极发生还原反应，金属阳离子发生电解反应，阴极发生还原反应，金属阳离子 Mg2 放电，反应式 放电，反应式 为为 xMg2 2xe =xMg，电解质溶液中，阳离子 ，电解质溶液中，阳离子 Mg2 向阴极移动， 向阴极移动， C、
14、D 正确。正确。 12如图所示装置如图所示装置是一种可充电电池，装置是一种可充电电池，装置为为 NaCl 和酚酞和酚酞 的混合溶液浸湿的滤纸，离子交换膜只允许的混合溶液浸湿的滤纸，离子交换膜只允许 Na 通过，电池充电、放 通过，电池充电、放 电的化学方程式为电的化学方程式为 2Na2S2NaBr3Na2S43NaBr。 闭合开关闭合开关 K 时，时，b 电极附近先变红色。下列说法正确的是电极附近先变红色。下列说法正确的是( ) A电池充电时，电极电池充电时，电极 B 连接直流电源的正极连接直流电源的正极 B电池放电过程中电池放电过程中 Na 从左到右通过离子交换膜 从左到右通过离子交换膜 C
15、闭合开关闭合开关 K 后，后，b 电极附近的电极附近的 pH 变小变小 D当当 b 电极上析出气体电极上析出气体 1120 mL(标准状况标准状况)时，有时，有 0.1 mol Na 通过离子交换膜通过离子交换膜 答案答案 D 解析解析 闭合开关闭合开关 K 时，时，b 极附近变红，则说明极附近变红，则说明 b 为阴极，电极为阴极，电极 B 为负极，电池充电时，为负极，电池充电时，B 接电源负极，接电源负极，A 错误；电池放电时，错误；电池放电时，A 为正为正 极，极，B 为负极，为负极，Na 移向正极， 移向正极，B 项错误；闭合项错误；闭合 K 后，后，b 极极 H 放电， 放电， 电极反
16、应式为电极反应式为 2H2O2e =H 2 2OH ， ，pH 变大，变大，C 项错误；项错误；b 电极上析出的气体为电极上析出的气体为 H2，其物质的量为，其物质的量为 0.05 mol，则需要电子的物，则需要电子的物 质的量为质的量为 0.1 mol，故有，故有 0.1 mol Na 通过离子交换膜， 通过离子交换膜，D 正确。正确。 13利用如图所示装置利用如图所示装置(电极均为惰性电极电极均为惰性电极)可吸收可吸收 SO2，并用阴，并用阴 极排出的溶液吸收极排出的溶液吸收 NO2。下列说法正确的是。下列说法正确的是( ) Aa 为直流电源的负极为直流电源的负极 B阴极的电极反应式为阴极
17、的电极反应式为 2HSO 3 2H e =S 2O 2 4 2H2O C阳极的电极反应式为阳极的电极反应式为 SO22H2O2e =SO2 4 4H D电解时，电解时，H 由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室 由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室 答案答案 C 解析解析 A 项， 从反应物和产物化合价判断， 左边硫的化合价从项， 从反应物和产物化合价判断， 左边硫的化合价从 4 到到6， 化合价升高失去电子， 电极为阳极， 化合价升高失去电子， 电极为阳极， a 为正极， 错误；为正极， 错误； B 项，项， 电极反应式为电极反应式为 2HSO 3 2H 2e =S 2O 2 4 2H2O，错误；，错
18、误；D 项，电项，电 解时阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，错误。解时阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，错误。 14关于如图所示各装置的叙述中，正确的是关于如图所示各装置的叙述中，正确的是( ) A装置装置是原电池，总反应是是原电池，总反应是 Cu2Fe3 =Cu2 2Fe2 B装置装置中，铁作负极，电极反应式为中，铁作负极，电极反应式为 Fe3 e =Fe2 C装置装置通电一段时间后石墨通电一段时间后石墨电极附近溶液红褐色加深电极附近溶液红褐色加深 D若用装置若用装置精炼铜，则精炼铜，则 d 极为粗铜，极为粗铜，c 极为纯铜，电解质溶极为纯铜，电解质溶 液为液为 CuSO4溶液溶液 答案
19、答案 C 解析解析 装置装置中中 Fe 比比 Cu 活泼，活泼，Fe 为负极，电极方程式为为负极，电极方程式为 Fe 2e =Fe2，总反应为 ，总反应为 2Fe3 Fe=3Fe2 ， ，A、B 错误；装置错误；装置 为胶体的电泳实验，为胶体的电泳实验， Fe(OH)3胶体粒子带正电， 在电场中向阴极移动，胶体粒子带正电， 在电场中向阴极移动， 石墨石墨是阴极，是阴极，C 项正确；装置项正确；装置由电流方向可知由电流方向可知 c 为阳极、为阳极、d 为阴为阴 极，精炼铜时阳极为粗铜、阴极为纯铜，电解液含极，精炼铜时阳极为粗铜、阴极为纯铜，电解液含 Cu2 ， ，D 项错误。项错误。 15关于下
20、列装置的说法正确的是关于下列装置的说法正确的是( ) A装置装置中盐桥内的中盐桥内的 K 移向 移向 CuSO4溶液溶液 B是将电能转变成化学能的装置是将电能转变成化学能的装置 C若装置若装置用于铁棒镀铜，则用于铁棒镀铜，则 N 极为铁棒极为铁棒 D若装置若装置用于电解精炼铜，溶液中用于电解精炼铜，溶液中 Cu2 浓度保持不变 浓度保持不变 答案答案 A 解析解析 装置装置为原电池，将化学能转化为电能，为原电池，将化学能转化为电能，Cu 为正极，溶为正极，溶 液中的液中的 Cu2 得电子生成 得电子生成 Cu，c(Cu2 )减小，盐桥内的 减小，盐桥内的 K 移向 移向 CuSO4 溶液补充电
21、荷，溶液补充电荷，A 正确，正确，B 错误；错误；C 项，若铁棒镀铜，铁作阴极项，若铁棒镀铜，铁作阴极(M)， 铜作阳极铜作阳极(N)，错误；，错误；D 项，精炼铜，阳极除铜外还有比铜活泼的金项，精炼铜，阳极除铜外还有比铜活泼的金 属如属如 Zn、Fe 放电，而阴极只有放电，而阴极只有 Cu2 放电，所以 放电，所以 Cu2 浓度会减小， 浓度会减小， 错误。错误。 16快速充电电池的电解液为快速充电电池的电解液为 LiAlCl4- SOCl2，电池的总反应为，电池的总反应为 4LiClSSO24Li2SOCl2。下列说法正确的是。下列说法正确的是( ) A该电池的电解质可为该电池的电解质可为
22、 LiCl 水溶液水溶液 B该电池放电时，负极发生还原反应该电池放电时，负极发生还原反应 C充电时阳极反应式为充电时阳极反应式为 4Cl SSO24e =2SOCl 2 D放电时电子从负极经外放电时电子从负极经外电路流向正极，再从正极经电解质溶电路流向正极，再从正极经电解质溶 液流向负极液流向负极 答案答案 C 解析解析 A 项，该电池的电解质溶液不能是项，该电池的电解质溶液不能是 LiCl 的水溶液，因为的水溶液，因为 Li 能和水发生反应，错误；能和水发生反应，错误；B 项，电池放电时，负极发生氧化反应，项，电池放电时，负极发生氧化反应， 错误；错误；D 项，放电时，电子从负极经外电路流向
23、正极，电解质溶液中项，放电时，电子从负极经外电路流向正极，电解质溶液中 移动的是阴、阳离子而不是电子，错误。移动的是阴、阳离子而不是电子，错误。 17对于图对于图、图、图所示装置，下列叙述正确的是所示装置，下列叙述正确的是( ) A装置装置和装置和装置中石墨电极产生的气体相同中石墨电极产生的气体相同 B装置装置通电一段时间后铁电极周围溶液通电一段时间后铁电极周围溶液 pH 降低降低 C装置装置 中两电极产生气体体积比为中两电极产生气体体积比为 21(同温、同压下同温、同压下) D实验中，可观察到装置实验中，可观察到装置中中 U 形管左端铁电极表面析出白色形管左端铁电极表面析出白色 物质物质 答
24、案答案 D 解析解析 装置装置为电解池，铁为阴极，水电离出的为电解池，铁为阴极，水电离出的 H 放电生成 放电生成 H2，pH 增大，石墨为阳极，溶液中的增大，石墨为阳极，溶液中的 Cl 放电生成氯气， 放电生成氯气，B、C 错错 误；装置误；装置为原电池，铁为负极，发生反应：为原电池，铁为负极，发生反应：Fe2e =Fe2，石墨 ，石墨 为正极，发生反应：为正极，发生反应：O24e 2H2O=4OH ，因此在铁电极表面有 ，因此在铁电极表面有 Fe(OH)2沉淀生成，沉淀生成，A 错误，错误，D 正确。正确。 18钠离子电池具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠钠离子电池具有资源广泛、价
25、格低廉、环境友好、安全可靠 的特点，特别适合于固定式大规模储能应用的需求。一种以的特点，特别适合于固定式大规模储能应用的需求。一种以 Na2SO4 水 溶 液 为 电 解 液 的 钠 离 子 电 池 的 总 反 应 为水 溶 液 为 电 解 液 的 钠 离 子 电 池 的 总 反 应 为 NaTi2(PO4)3 2Na2NiFe (CN) 6 Na3Ti2(PO4)32NaNiFe (CN) 6(注：其中 注：其中 P 的化合价为的化合价为5，Fe 的上标的上标、代表其价态代表其价态)。下列说法不正确的。下列说法不正确的 是是( ) A放电时放电时 NaTi2(PO4)3在正极发生还原反应在正
26、极发生还原反应 B放电时负极材料中的放电时负极材料中的 Na 脱离电极进入溶液，同时溶液中的 脱离电极进入溶液，同时溶液中的 Na 嵌入到正极材料中 嵌入到正极材料中 C该电池在较长时间的使用过程中电解质溶液中该电池在较长时间的使用过程中电解质溶液中 Na 的浓度基 的浓度基 本保持不变本保持不变 D充电过程中阳极反应式为充电过程中阳极反应式为 2NaNiFe (CN) 6 2Na 2e =2Na2NiFe (CN) 6 答案答案 D 解析解析 由题给反应可知放电时，由题给反应可知放电时， Fe 转化为 转化为 Fe ， 发生氧化反应， ， 发生氧化反应， 负极的电极反应式为负极的电极反应式为
27、 2Na2NiFe (CN) 6 2e =2NaNiFe(CN) 6 2Na (该反应为充电时阴极的逆反应 该反应为充电时阴极的逆反应)，正极为，正极为 NaTi2(PO4)3发生还原发生还原 反应：反应：NaTi2(PO4)32e 2Na =Na 3Ti2(PO4)3(该反应为充电时阳 该反应为充电时阳 极的逆反应极的逆反应)。 19(1)肼肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃 料。 已知在料。 已知在 101 kPa 时，时， 32.0 g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和水，在氧气中完全燃烧生成氮气和水， 放出热量放出热量
28、624 kJ(25 时时)，N2H4完全燃烧的热化学方程式为完全燃烧的热化学方程式为 _ _。 (2)肼肼空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是 20%30%的的 KOH 溶液。肼溶液。肼空气燃料电池放电时，正极的电极反空气燃料电池放电时，正极的电极反 应式为应式为 _， 负极的电极反应式为负极的电极反应式为_。 (3)下图是一个电化学过程示意图。下图是一个电化学过程示意图。 锌片上发生的电极反应为锌片上发生的电极反应为_； 假设使用肼假设使用肼空气燃料电池作为本过程中的电源， 铜片的质量空气燃料电池作为本过程中的电源， 铜片的质量 变化变化
29、128 g 时，则肼时，则肼空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气 _L(假设空气中氧气体积含量为假设空气中氧气体积含量为 20%)。 (4)传统制备肼的方法是以传统制备肼的方法是以 NaClO 氧化氧化 NH3，制得肼的稀溶液。，制得肼的稀溶液。 该反应的离子方程式为该反应的离子方程式为 _。 答案答案 (1)N2H4(l) O2(g)=N2(g)2H2O(l) H624.0 kJ mol 1 (2)O24e 2H2O=4OH N2H44OH 4e =4H 2O N2 (3)Cu2 2e =Cu 112 (4)ClO 2NH3=N2H4Cl H2O 解析
30、解析 (1)32.0 g N2H4的物质的量是的物质的量是 1 mol,1 mol N2H4完全燃烧完全燃烧 生成氮气和液态水放出的热量是生成氮气和液态水放出的热量是 624 kJ，则，则 N2H4完全燃烧反应的热完全燃烧反应的热 化学方程式为化学方程式为 N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(l) H624.0 kJ mol 1。 。 (2)燃料电池中正极发生还原反应，元素的化合价降低，所以是燃料电池中正极发生还原反应，元素的化合价降低，所以是 氧气发生还原反应，结合电解质溶液，正极反应的电极反应式为氧气发生还原反应，结合电解质溶液，正极反应的电极反应式为 O2 4e 2H2O=4O
31、H ，负极则是燃料发生反应，根据 ，负极则是燃料发生反应，根据(1)判断判断 N2H4 的氧化产物是氮气，所以负极的电极反应式为的氧化产物是氮气，所以负极的电极反应式为 N2H44OH 4e =4H2ON2。 (3)该装置是电解池装置，该装置是电解池装置，Zn 是阴极，发生还原反应，所以是是阴极，发生还原反应，所以是 Cu2 得电子发生还原反应，电极反应式为 得电子发生还原反应，电极反应式为 Cu2 2e =Cu； ；铜片铜片 作阳极，发生氧化反应，所以作阳极，发生氧化反应，所以 Cu 片逐渐溶解，质量减少片逐渐溶解，质量减少 128 g，即，即 Cu 的物质的量减少的物质的量减少 2 mol
32、，失去电子，失去电子 4 mol，根据整个过程满足得失，根据整个过程满足得失 电子守恒规律，所以氧气得电子的物质的量也是电子守恒规律，所以氧气得电子的物质的量也是 4 mol，根据，根据 O24e 2H2O=4OH ，得需要氧气的物质的量是 ，得需要氧气的物质的量是 1 mol，标准状况下的，标准状况下的 体积是体积是 22.4 L，空气中氧气体积含量为，空气中氧气体积含量为 20%，故所需空气的体积，故所需空气的体积 22.4 L 20% 112 L。 (4)NaClO 氧化氧化 NH3，制得肼的稀溶液，则，制得肼的稀溶液，则 Cl 元素被还原为元素被还原为 Cl ，根据元素守恒，产物中还有
33、水生成，离子方程式为 ，根据元素守恒，产物中还有水生成，离子方程式为 ClO 2NH3=N2H4Cl H2O。 20如图所示，某同学设计一个甲醚如图所示，某同学设计一个甲醚(CH3OCH3)燃料电池并探燃料电池并探 究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，乙装置中究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，乙装置中 X 为阳离子交换膜。为阳离子交换膜。 根据要求回答下列相关问题：根据要求回答下列相关问题： (1)通入氧气的电极为通入氧气的电极为_(填填“正极正极”或或“负极负极”)， 写出负， 写出负 极的电极反应：极的电极反应：_。 (2)铁电极为铁电极为_(填填“阳极阳极”或或“阴极阴极”)， 石墨电极的电极
34、， 石墨电极的电极 反应为反应为_。 (3)反应 一段 时间后 ，乙 装置 中生成 的氢 氧化 钠主要 在反应 一段 时间后 ，乙 装置 中生成 的氢 氧化 钠主要 在 _(填填“铁极铁极”或或“石墨极石墨极”)区。区。 (4)如果粗铜中含有锌、银等杂质，则丙装置中阳极上的电极反如果粗铜中含有锌、银等杂质，则丙装置中阳极上的电极反 应为应为_，反应一段时间，硫酸铜溶液的浓度将，反应一段时间，硫酸铜溶液的浓度将 _(填填“增大增大”“”“减小减小”或或“不变不变”)。 答案答案 (1)正极正极 CH3OCH312e 16OH =2CO2 3 11H2O (2)阴极阴极 2Cl 2e =Cl 2
35、(3)铁极铁极 (4)Zn2e =Zn2、 、Cu2e =Cu2 减小 减小 解析解析 (1)燃料电池是将化学能转化为电能的装置，属于原电池，燃料电池是将化学能转化为电能的装置，属于原电池， 通入燃料的电极是负极， 通入氧气的电极是正极， 所以该燃料电池中通入燃料的电极是负极， 通入氧气的电极是正极， 所以该燃料电池中 通入氧气的电极是正极， 负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳通入氧气的电极是正极， 负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳 酸根离子和水，电极反应为酸根离子和水，电极反应为 CH3OCH312e 16OH =2CO2 3 11H2O。 (2)乙池属于电解池，铁电极连接原电池的
36、负极，所以铁电极是乙池属于电解池，铁电极连接原电池的负极，所以铁电极是 阴极，则石墨电极是阳极，阳极上氯离子失电子生成氯气，电极反应阴极，则石墨电极是阳极，阳极上氯离子失电子生成氯气，电极反应 为为 2Cl 2e =Cl 2 。 (3)乙池中阴极是铁， 阳极是石墨， 阳极上氯离子放电生成氯气，乙池中阴极是铁， 阳极是石墨， 阳极上氯离子放电生成氯气， 阴极上氢离子放电， 导致阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度使阴极上氢离子放电， 导致阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度使 溶液呈碱性，所以乙装置中生成的氢氧化钠主要在铁极区。溶液呈碱性，所以乙装置中生成的氢氧化钠主要在铁极区。 (4)如果粗铜
37、中含有锌、银等杂质，则阳极上铜、锌失电子进入如果粗铜中含有锌、银等杂质，则阳极上铜、锌失电子进入 溶液，阳极反应为溶液，阳极反应为 Zn2e =Zn2、 、Cu2e =Cu2，根据得失电 ，根据得失电 子数相等知， 阳极上溶解的铜少于阴极上析出的铜， 所以丙装置中反子数相等知， 阳极上溶解的铜少于阴极上析出的铜， 所以丙装置中反 应一段时间后，硫酸铜溶液的浓度将减小。应一段时间后，硫酸铜溶液的浓度将减小。 21钛钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，我国四川攀枝花和被称为继铁、铝之后的第三金属，我国四川攀枝花和 西昌地区的钒钛磁铁矿储量十分丰富。如图所示，将钛厂、氯碱厂和西昌地区的钒钛磁铁矿
38、储量十分丰富。如图所示，将钛厂、氯碱厂和 甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率，减少环境污染。甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率，减少环境污染。 请回答下列问题：请回答下列问题： (1)电解饱和食盐水时，总反应的离子方程式是电解饱和食盐水时，总反应的离子方程式是 _。 (2)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式：写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式： _。 (3)已知：已知：Mg(s)Cl2(g)=MgCl2(s)H641 kJ/mol Ti(s)2Cl2(g)=TiCl4(s)H770 kJ/mol 下列说法正确的是下列说法正确的是_(填字母填字母)。 aMg 的燃烧热为的
39、燃烧热为 641 kJ/mol bTi 的能量一定比的能量一定比 TiCl4的高的高 c等质量的等质量的 Mg(s)、Ti(s)与足量的氯气反应，前者放出的热量与足量的氯气反应，前者放出的热量 多多 d Mg还 原还 原TiCl4的 热 化 学 方 程 式 为的 热 化 学 方 程 式 为2Mg(s) TiCl4(s)=2MgCl2(s)Ti(s)H512 kJ/mol (4)在上述产业链中，合成在上述产业链中，合成 192 t 甲醇理论上需额外补充甲醇理论上需额外补充 H2_t。(不考虑生产过程中物质的任何损失不考虑生产过程中物质的任何损失) (5)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电
40、极可构成燃以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃 料电池。该电池中负极上的电极反应式是料电池。该电池中负极上的电极反应式是_。 答案答案 (1)2Cl 2H2O= 电解电解 Cl2H22OH (2)2FeTiO36C7Cl2=2FeCl32TiCl46CO (3)cd (4)10 (5)CH3OH8OH 6e =CO2 3 6H2O 解析解析 本题以工业生产钛为载体， 综合考查了电化学、 反应热和本题以工业生产钛为载体， 综合考查了电化学、 反应热和 元素及其化合物的知识， 重点考查考生运用所学知识解决实际问题的元素及其化合物的知识， 重点考查考生运用所学知识解决实际问题的 能力
41、。能力。 (1)电解饱和食盐水的化学方程式是电解饱和食盐水的化学方程式是 2NaCl2H2O= 电解电解 Cl2 H22NaOH，其离子方程式为，其离子方程式为 2Cl 2H2O= 电解电解 Cl2H2 2OH 。 。 (2)根据题中工艺流程图可以看出反应物有根据题中工艺流程图可以看出反应物有 FeTiO3、 C 和和 Cl2， 反， 反 应产物有应产物有 FeCl3、TiCl4和和 CO，然后通过观察法配平方程式。，然后通过观察法配平方程式。 (3)燃烧热是指燃烧热是指 1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放 出的热量，出的热量，a 错误；错误；
42、Ti 与与 Cl2的反应是放热反应，的反应是放热反应，1 mol Ti(s)和和 2 mol Cl2(g)的总能量大于的总能量大于 1 mol TiCl4(s)的能量，无法直接比较的能量，无法直接比较 Ti 和和 TiCl4 的能量大小，的能量大小，b 错误；错误；1 g Mg(s)和和 1 g Ti(s)与与 Cl2(g)反应放出的热量反应放出的热量 分别是分别是641 24 kJ、770 48 kJ，c 正确；将正确；将2可得到可得到 2Mg(s) TiCl4(s)=2MgCl2(s)Ti(s) H 512 kJ/mol，d 正确。正确。 (4)CO2H2CH3OH CO7 6Cl2 7
43、6H2 得出得出 CH3OH 5 6H2(额外补充 额外补充) 32 10 6 192 t 10 t (5)碱性介质环境中，燃料电池总的反应式为碱性介质环境中，燃料电池总的反应式为 CH3OH3 2O2 2OH =CO2 3 3H2O，正极反应式为，正极反应式为3 2O2 6e 3H2O=6OH ， ， 两者相减得到两者相减得到 CH3OH8OH 6e =CO2 3 6H2O。 22硫酸盐在生产、生活中有广泛应用。硫酸盐在生产、生活中有广泛应用。 .工业上以重晶石工业上以重晶石(主要成分主要成分 BaSO4)为原料制备为原料制备 BaCl2，其工艺，其工艺 流程示意图如下：流程示意图如下： 某研究小组查阅资料得：某研究小组查阅资料得： BaSO4(s)4C(s)=4CO(g)BaS(s) H1571.2 kJ mol 1 BaSO4(s)2C(s)=2CO2(g)BaS(s) H2226.2 kJ mol 1 (1)用过量用过量 NaOH 溶液吸收气体，得到硫化钠。该反应的离子方溶液吸收气体，得到硫化钠。该反应的离子方 程式是程式是 _
