高考化学一轮课时达标习题化学反应与能量4含答案 4页

‎2019年高考化学一轮课时达标习题：第6章化学反应与能量（4）含答案 ‎1．某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。‎ ‎(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应：__Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu__(用离子方程式表示)，设计的原电池装置，反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差‎12 g，导线中通过__0.2__mol电子。‎ ‎(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为__2H＋＋2e－===H2↑__，这是由于NH4Cl溶液显__酸性__(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因：__NH＋H2ONH3·H2O＋H＋__；用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式：__2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－__，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的＋3价铁被氧化为更高的价态。”如果＋3价铁被氧化为FeO，试写出该反应的离子方程式：__2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋__。‎ ‎(3)其他条件不变，若将盐桥换成铜导线与石墨相连成n型，如图所示。一段时间后，在装置甲中铜丝附近滴加酚酞试液，现象是__溶液变红__，电极反应式为__O2＋2H2O＋4e－===4OH－__；装置乙中石墨(1)为__阴__极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，装置乙中与铜丝相连的石墨电极上发生的反应式为__2Cl－－2e－===Cl2↑__，产物常用__湿润的淀粉－KI试纸__检验，反应的离子方程式为__Cl2＋2I－===2Cl－＋I2__。‎ 解析　(1)设导线中通过的电子的物质的量为x mol，则负极减少28x g，正极增重32x g,28x＋32x＝12，x＝0.2。(2)NH4Cl水解溶液显酸性，正极上H＋得电子，负极上Fe失电子生成Fe2＋。Cl2将Fe2＋氧化为Fe3＋，Cl2过量时，发生的反应为2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋。(3)将盐桥改为铜丝和石墨后装置甲成为原电池，装置乙成为电解池。装置甲中Fe为负极，Cu为正极，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，滴加酚酞后变红色。 装置乙中石墨(1)为阴极，与铜丝相连的电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2可用湿润的淀粉－KI试纸检验。‎ ‎2．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)。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)LiCoO2中，Co元素的化合价为__＋3__。‎ ‎(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式为__2Al＋2OH－＋6H2O===2Al(OH) ‎＋3H2↑__。‎ ‎(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：__2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O、2H2O22H2O＋O2↑__；‎ 可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是__有氯气生成，污染环境__。‎ ‎(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式：__CoSO4＋2NH4HCO3===CoCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑__。‎ ‎(5)充放电过程中发生LiCoO2与Li1－xCoO2之间的转化，写出放电时电池的反应方程式：__Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋‎6C__。‎ ‎(6)上述工艺中“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是__Li＋从负极中脱出，经电解质向正极移动并进入正极材料中__。在整个回收工艺中，可回收的金属化合物有__Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4__(填化学式)。‎ 解析　(1)Li和O的化合价分别是＋1和－2，所以该化合物中Co的化合价是＋(2×2－1)＝＋3。(2)正极材料中的金属铝能和氢氧化钠溶液反应，反应的离子方程式是2Al＋2OH－＋6H2O===2Al(OH)＋3H2↑。(3)根据流程可知，有CoSO4生成，这说明在反应中LiCoO2是氧化剂，双氧水是还原剂，因此该反应的化学方程式是2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O；在反应中双氧水是过量的，则过量的双氧水会发生自身的氧化还原反应，即2H2O22H2O＋O2↑；如果用盐酸代替，则氯化氢会被氧化生成氯气，会造成环境污染。(4)根据原子守恒可知，在反应中还有硫酸铵、CO2和H2O生成，所以反应的化学方程式是CoSO4＋2NH4HCO3===CoCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑。(5)根据充电时该锂离子电池负极发生的反应‎6C＋xLi＋＋xe－===LixC6可知，放电时LixC6在负极失去电子，则Li1－xCoO2在正极得到电子，所以放电时电池反应式是Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋‎6C。‎ ‎3．熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含O2－和HCO)为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为‎2C4H10＋26CO－52e－===34CO2＋10H2O。‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)该燃料电池的化学反应方程式为__‎2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O__。‎ ‎(2)正极电极反应式为__O2＋2CO2＋4e－===2CO__。‎ ‎(3)为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是__CO2__，它来自__负极生成的产物__。‎ ‎(4)某学生想用该燃料电池和如图所示装置来电解饱和食盐水。‎ ‎①写出反应的离子方程式：__2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－__。‎ ‎②将湿润的淀粉－KI试纸放在该装置附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去，这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化。若反应的Cl2和I2的物质的量之比为5∶1，且生成两种酸。该反应的化学方程式为__5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3__。‎ ‎③若电解后得到200 mL 3.25 mol/L NaOH溶液，则消耗C4H10的体积在标准状况下为__560__mL。‎ 解析　(2)用总化学方程式减去负极电极反应式即得正极电极反应式。(3)因为负极消耗CO而生成CO2，所以要保持稳定，正极需要生成CO，所需CO2可以由负极生成的产物提供。(4)根据串联电路中各电极得失电子数相等，电解后得到NaOH的物质的量为3.25 mol/L×‎0.2 L＝0.65 mol，即电解池阴极有0.65 mol H＋得到了0.65 mol电子，所以燃料电池的负极消耗C4H10的体积为(0.65 mol÷26)×‎22.4 L/mol＝‎0.56 L＝560 mL。‎ ‎4．如图所示的装置，X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向装置甲中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色。试回答下列问题：‎ ‎(1)在电源中，B电极为__负__极(填电极名称，下同)；装置丙中Y电极为__阴__极。‎ ‎(2)在装置甲中，石墨(C)电极上发生__氧化__(填“氧化”或“还原”)反应；装置甲中总的化学方程式是__2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH__。‎ ‎(3)装置丙在通电一段时间后，X电极上发生的电极反应式是__2Cl－－2e－===Cl2↑__。‎ ‎(4)如果装置乙中精铜电极的质量增加了‎0.64 g，请问装置甲中，铁电极上产生的气体在标准状况下为__0.224__L。‎ 解析　(1)电源接通后，向装置甲中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色，说明在Fe电极附近的水溶液显碱性，则在该电极上是H＋放电，所以Fe为阴极，与直流电源的负极相连。因此在电源中，B电极为负极，A电极为正极。在装置丙中Y电极为阴极。(2)在装置甲中，石墨(C)电极为电解池的阳极，发生氧化反应。由于在NaCl溶液中放电能力：Cl－＞OH－，所以在C电极上发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑。装置甲中总的化学方程式是2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH。(4)如果装置乙中精铜电极的质量增加了‎0.64 g，n(Cu)＝0.01 mol，则n(e－)＝0.02 mol。由于在整个闭合回路中电子转移数目相等，所以铁电极上产生的氢气为0.01 mol，在标准状况下为‎0.224 L。‎ ‎5．(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。‎ ‎①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。则阳极产生ClO2的电极反应式为__Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋__。‎ ‎②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为__0.01__mol；‎ 用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：__在阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，H＋浓度减小，使H2OH＋＋OH－的平衡向右移动，OH－浓度增大，pH增大__。‎ ‎(2)为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下它能传导O2－。电池工作时正极反应式为__O2＋4e－===2O2－__。‎ 若以该电池为电源，用石墨作电极电解100 mL含有以下离子的溶液。‎ 离子 Cu2＋‎ H＋‎ Cl－‎ SO c/(mol·L－1)‎ ‎1‎ ‎4‎ ‎4‎ ‎1‎ 电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，阳极上收集到氧气的物质的量为__0.1__mol。‎ 解析　(1)①阳极Cl－失去电子发生氧化反应。②水电离产生的H＋在阴极上放电产生H2，转移电子的物质的量n(e－)＝2n(H2)＝2×＝0.01 mol，则在内电路中移动的电荷为0.01 mol，每个Na＋带一个单位的正电荷，则通过的Na＋为0.01 mol。(2)电池工作时，正极上O2得电子发生还原反应生成O2－。结合离子浓度可知电解过程可分为三个阶段：先是电解CuCl2、然后电解HCl、最后电解水，由此可见阴极首先析出0.1 mol Cu(同时阳极析出0.1 mol Cl2)，然后析出H2；阳极上先是析出0.2 mol Cl2(此时阴极已析出0.1 mol H2)，再析出O2，设阳极析出x mol O2时两极析出气体的体积相等，由题意可得0.2＋x＝0.1＋2x，解得x＝0.1。‎