第64頁（共64頁）2025高考化學三輪復習之反應熱與電化學（解答大題）一．解答題（共20小題）1．（2024秋?烏魯木齊期末）電化學原理在防止金屬腐蝕、能量轉換、物質合成等方面應用廣泛。（1）圖1為鋼鐵防護模擬實驗裝置，檢測鋼鐵保護效果的方法是：取少量鐵電極附近的溶液于試管中，滴加（填化學式）溶液，若不產生藍色沉淀，則說明保護效果好。（2）在圖2所示的裝置中，閉合該裝置的電鍵K時，觀察到電流計的指針發生了偏轉。請回答下列問題。①甲池為（“原電池”、“電解池”或“電鍍池”），B電極的電極反應式為。②丙池中F電極為（選填“正極”、“負極”、“陰極”或“陽極”），該池的總反應的化學方程式為。③已知丙池中有200mL，0.5mol/LCuSO4溶液，當乙池中C極質量減少10.8g時，甲池中B電極理論上消耗O2的體積為mL（標準狀況下），一段時間后，斷開電鍵K，下列物質能使丙池恢復到反應前濃度的是（填字母）。A．CuB．CuOC．Cu（OH）2D．Cu2（OH）2CO3④已知丙池中的溶液為400mL，合上開關K，一段時間后，丙池中，陽極共收集到氣體224mL（標準狀況下）氣體，則此時溶液的pH為。（3）圖3通過NOx傳感器可監測NOx的含量，寫出NiO電極的電極反應式：。2．（2025?上海模擬）電化學還原CO2將其轉化為其它化學產品，是一種減緩溫室效應并綜合利用CO2的好方法。已知：選擇性（S）和法拉第效率（FE）的定義：S(B（1）堿性電化學還原CO2前，先在中性電解液中通電一段時間，pH及電流穩定后，再通CO2，試分析原因。（2）在陰極區若CO2每得到1mol電子，同時有H2O也會得到等物質的量的電子，且陰極區電解液的pH幾乎保持不變。（忽略溶液體積變化）①電極Ⅰ是極。A．陽極B．陰極C．正極D．負極②寫出陰極由CO2產生CH4的電極反應式：。③陰極附近發生反應（用離子方程式表示），生成的CO32-難以放電，降低了S（④結合化學用語分析陽極區產生CO2的原因是。（3）控制pH＝1、電解液中存在KCl時，電化學還原CO2過程中CH4（其他含碳產物未標出）和H2的法拉第效率變化如圖1所示。①結合圖1的變化規律，推測KCl可能的作用是。②c（KCl）＝3mol?L﹣1時，11.2L（已折合為標準狀況，下同）的CO2被完全吸收并還原為CH4和C2H4，分離H2后，將CH4和C2H4混合氣體通入如圖2所示裝置（反應完全），出口處收集到氣體6.72L。則FE（C2H4）＝。（寫出計算過程）（4）隨著對合成氨研究的發展，科學家利用電解法在常溫常壓下實現合成氨。工作時，電極生成NH3的微觀示意圖如圖所示，其中電解液為溶解有三氟甲磺酸鋰和乙醇的惰性有機溶劑。下列說法正確的是。A．三氟甲磺酸鋰的作用是增強溶液的導電性B．該裝置用金（Au）作催化劑目的是降低N2的鍵能C．該裝置生成NH3的一極應接電源的正極D．選擇性透過膜可允許N2和NH3通過，不允許H2O進入裝置（5）用分別表示N2、H2、NH3和固體Fe催化劑，則在固體催化劑表面合成氨的過程如圖所示：吸附后，能量狀態最高的是。（6）結合上述原理，在固體Fe催化劑表面進行NH3的分解實驗，發現NH3的分解速率與其濃度的關系如圖所示。從吸附和解吸過程分析，c0之后反應速率降低的原因可能是。3．（2025?江蘇模擬）爆炸反應是指反應速率達到無限大的反應。導致爆炸的一種可能原因是，在一個有限的空間內，化學反應放出的熱來不及傳遞到別處，因而溫度劇烈升高，溫度升高又進一步加快反應速率，短時間內放出更多的熱，兩者相互影響，使反應到達爆炸的程度。2，4，6﹣三硝基甲苯（TNT）是使用最廣的炸藥之一，TNT工業排放的廢水呈弱堿性，有機物含量高，毒性大，因此TNT廢水處理是一個重要的研究課題。（1）TNT的一種爆炸方式的產物為N2、H2O、CO和C，寫出該反應的化學方程式。（2）TNT等多硝基化合物通常具有爆炸性的原因是。（3）TiO2是一種白色不透明納米顆粒，在紫外光照射下可產生光生電子（e?）和光生空穴（h+），進而催化TNT降解，原理示意圖如題17圖﹣1所示。①降解時通入適量氧氣可明顯提高TNT降解率，可能的原因是。②其他條件相同時，催化劑用量對降解率的影響如題17圖﹣2所示，降解率隨催化劑用量增加而先升高后降低的可能原因是。（4）電解法也可處理TNT廢水。某科研小組先將TNT廢水置于陰極區，TNT中的硝基全都轉化為氨基，而后將陰極區的溶液轉移至陽極區，進一步電解，使TNT最終降解為CO2、N2等無害物質。①寫出TNT在陰極發生的電極反應方程式。②若用上述方法連續處理大量廢水，理論上每將1molTNT降解為無害物質，電路中通過的電子的物質的量最少為mol。③上述先陰極后陽極的電解方法對TNT的降解效果比僅將廢水置于陽極區電解的效果好，可能的原因是。4．（2024秋?平谷區期末）高鐵酸鉀（K2FeO4）有強氧化性和優良的絮凝功能，是一種多功能凈水劑，可通過電解裝置制備，示意圖如圖所示。（1）石墨電極連接電源（填“正”或“負”）極。（2）鐵電極的電極反應式為。（3）結合化學用語解釋左室濃KOH溶液產生的原因。（4）裝置中若缺少陽離子交換膜，K2FeO4的生成濃度會降低，可能的原因是。5．（2024秋?藍田縣期末）電化學原理在污染治理方面有著重要的作用。回答下列問題：Ⅰ．煤在直接燃燒前要進行脫硫處理。采用電解法脫硫的基本原理如圖所示：已知：兩電極為完全相同的惰性電極。（1）M為電源的極。（2）電解池工作時，觀察到R電極上有無色氣體產生，寫出電極反應式。（3）電解過程中，混合溶液中的pH將（填“變大”、“變小”或“不變”），理由是。Ⅱ．電解還原法處理酸性含鉻廢水：以鐵板做陰、陽極，電解含鉻廢水，示意如圖：（4）陽極的電極反應式為：。（5）酸性廢水中的Cr2O72-在該電池中發生的離子反應方程式為6．（2024秋?紅橋區期末）氨是最重要的化學品之一，我國目前氨的生產能力居世界首位。（1）NH3的電子式是。（2）以H2為氫源合成氨。根據如圖所示的能量轉換關系，回答問題。①N2；H2合成NH3的熱化學方程式為。②N的價電子層d軌道（填“有”或“沒有”），一般來說，N不能形成5個共價鍵。（3）以H2O為氫源合成氨。①N2只能與電離能小的ⅠA族、ⅡA族的金屬形成離子型氮化物。比較Mg原子和Ca原子的第一電離能大小，從原子結構的角度說明理由：。②將Mg3N2置于H2O中能釋放出NH3反應的化學方程式。（4）以CH4為氫源合成氨。以熔融的LiCl—KCl—CsCl為電解質，在電解池中實現氨的合成。總反應為3CH4+2N2電解ˉ4NH3①陰極反應：N2+6e﹣═2N3﹣。基態N3﹣價層電子軌道表示式為。②陽極的電極反應是。7．（2024秋?河西區期末）鎳氫電池廣泛用于油電混動汽車。該電池材料的回收利用具有一定價值。某品牌鎳氫電池的總反應為MH+NiOOH?充電放電M+Ni（OH）2，其中Ⅰ.該電池放電時的工作原理示意圖如圖1所示。（1）基態鎳原子的價層電子排布式為；鎳位于周期表中區，第四周期第族。（2）混動車上坡時，利用電池放電給車提供能源。電極A是（填“正極”或“負極”）；正極反應式為。（3）混動車下坡時，利用動能給電池充電。①充電時陰極電極方程式為。②此時電極A附近pH的變化[忽略V（溶液）變化]（填“變大”“不變”或“變小”）。Ⅱ.該品牌廢舊鎳氫電池回收過程中，鎳元素的轉化過程如圖2。（4）寫出圖2步驟ⅰ和ⅱ的離子方程式：ⅰ.；ⅱ.。（5）圖2轉化過程中所用硫酸和NaOH溶液通過電解Na2SO4溶液獲得，裝置如圖3。①電極C為電解池的極；②硫酸是從池獲得（填“甲”“乙”或“丙”）；③該電解池的陽極電極方程式為。（6）當圖3陰極收集到氣體11.2L（標準狀況下）時，理論上圖2中最多可回收得到Ni（OH）2的質量為。（7）金屬鎳在潮濕空氣中表面易形成致密的氧化膜。為防止鎳被氧化，在如圖4方框內設計一個電化學裝置圖保護鎳。8．（2025?商丘開學）NaCl是一種化工原料，可以制備多種物質，物質轉化關系如圖所示。（1）物質X是一種單質氣體，X的化學式為；X在Cl2中燃燒時火焰呈色。（2）反應①稱為氯堿工業，工業上用來制備NaOH和Cl2若反應①收集到標準狀況下8.96L氣體（不考慮氣體在水中的溶解）。①Cl2的質量為g，反應中轉移電子的物質的量為mol。②若將上述標準狀況下8.96L氣體通入100mLNaOH溶液中完全反應，制得漂白液中NaClO的物質的量濃度為（忽略溶液體積的變化）。（3）工業上通過反應②制備金屬鈉，其原理如圖所示。通電后陰、陽離子定向移動，金屬鈉在與電源（填“正極”或“負極”）相連的電極生成。（4）在一定條件下，Na與NH3反應制得NaNH2同時有X生成。①NaNH2是離子化合物，其電子式為。②該反應屬于基本反應類型中的，寫出該反應的化學方程式：。9．（2024秋?天津期末）如圖所示，其中甲池的總反應為2CH3OH+3O2+4KOH＝2K2CO3+6H2O，請回答下列問題：（1）甲池中負極的電極反應式為。（2）丙池中總反應的離子方程式為。（3）當乙池中B極質量增加4.32g時，甲池中理論上消耗O2的體積為L（標準狀況）。（4）反應一段時間后，斷開開關K，下列物質能使乙池恢復到反應前的濃度的是（填字母）。a．Agb．AgOHc．Ag2O（5）若丙池中電極不變，將其溶液換成滴有酚酞的NaCl溶液，開關閉合一段時間后，D極附近觀察到的現象是。（6）若用丙池模擬鐵制品表面鍍銅，需要更換電極，則鐵制品應放在（填“C”或“D”）電極。10．（2024秋?通州區期末）甲烷轉化為多碳化合物具有重要意義。Ⅰ.將甲烷溴化再偶聯為丙烯，總反應為：3CH4（g）+3Br2（g）?C3H4（g）+6HBr（g）ΔH＝﹣67kJ?mol﹣1，反應過程主要分為兩步：ⅰ.CH4（g）+Br2（g）?CH3Br（g）+HBr（g）ΔH1ⅱ.3CH3Br（g）?C3H6（g）+3HBr（g）ΔH2＝+20kJ?mol﹣1（1）反應Ⅰ的ΔH1＝kJ?mol﹣1。（2）CH4與Br2反應生成CH3Br，部分CH3Br會進一步溴化。將8mmolCH4和8mmolBr2通入密閉容器，平衡時，n（CH4）n（CH3Br）與溫度的關系見圖（假設反應后的含碳物質只有CH4、CH3Br和CH2Br2）。①圖中CH4的對應曲線是（填“a”或“b”），理由是。②560℃時，n（CH2Br2）＝mmol。③少量I2可提高生成CH3Br的選擇性，I2參與反應的可能機理如圖：ⅰ.I2（g）═?I（g）+?I（g）ⅱ.?I（g）+CH2Br2（g）═IBr（g）+?CH2Br（g）ⅲ.?CH2Br（g）+HBr（g）═CH3Br（g）+?Br（g）ⅳ.?Br（g）+CH4（g）═HBr（g）+?CH3（g）ⅴ.?CH3（g）+IBr（g）═CH3Br（g）+?I（g）ⅵ.?I（g）+?I（g）═I2（g）根據上述機理分析I2提高CH3Br選擇性的原因：。Ⅱ.利用電化學裝置實現CH4和CO2兩種分子耦合轉化為乙烯和乙烷，其原理如圖所示。（3）電極A接電源極。（4）電極B上生成乙烯的電極反應式為。11．（2024秋?石家莊期末）酸堿中和反應能量變化明顯，且進行程度大，可利用這些特征進行定量測定。回答下列問題：Ⅰ.某同學用中和滴定法測定某燒堿溶液的濃度。（1）用（填儀器名稱）量取25.00mL待測燒堿溶液于錐形瓶中，滴加2滴酚酞作指示劑。（2）向潤洗過的酸式滴定管中加入0.1000mol?L﹣1標準鹽酸，（填實驗操作），調節液面至0刻度或0刻度以下，記錄讀數V1。滴定時，當眼睛看到滴入最后半滴標準溶液后且半分鐘內不恢復原色時，停止滴定，記錄讀數V2。重復實驗。（3）四次實驗所量取待測燒堿溶液的體積均為25.00mL，消耗標準鹽酸體積（V2﹣V1）分別為20.05mL、20.00mL、19.95mL、20.95mL，則該燒堿溶液中c（NaOH）＝mol?L﹣1。Ⅱ.某同學用如圖所示的裝置測定中和反應反應熱。50mL0.50mol?L﹣1的鹽酸與50mL0.55mol?L﹣1的NaOH溶液在如圖所示裝置中進行反應，通過測定反應過程中所放出的熱量可計算反應熱。（4）從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃儀器是。（5）實驗需要測量并記錄混合前鹽酸和NaOH溶液的溫度、。（6）理論上H+（aq）+OH﹣（aq）═H2O（l）ΔH＝﹣57.3kJ?mol﹣1，若測得反應熱ΔH偏大，則可能的原因是（填選項字母）。a.測完鹽酸溫度后用同一溫度計直接測NaOH溶液溫度b.做該實驗時室溫較高c.NaOH溶液一次性迅速倒入內筒，與鹽酸混合d.杯蓋未蓋嚴12．（2024秋?上虞區期末）現代生活離不開方便實用的化學電源，而將電能轉化為化學能在生產、生活和科學研究中有重要的意義。某科研小組設計如下實驗裝置進行電化學問題的研究：（1）裝置B的能量轉換形式為，c側石墨電極上的電極反應式為。（2）若要用A裝置實現銅的電解精煉，則a極材料為，B中消耗0.1molCH3OH時，可在A裝置獲得純銅的質量為g。（3）通過C裝置實現由KCl溶液制取較純凈的KOH溶液，則j處加入的原料是，離子交換膜類型為（填“陽”或“陰”）離子交換膜。（4）若用A裝置驗證鋼鐵的電化學防護，電解質溶液為NaCl，則鋼鐵件為（填“a”或“b”），證明鋼鐵件已受到保護的實驗方法是。13．（2024秋?河南期末）電池是人類生產和生活中重要的能量來源。各式各樣電池的發明是化學對人類的一項重大貢獻。回答下列問題：（1）純電動車采用了高效耐用的新型可充電電池，該電池的總反應式為3Zn+2K2FeO4+8H2O?放電充電3Zn（OH）2+2Fe（OH）3①該電池放電時的負極材料為；放電時，（填“正”或“負”）極附近溶液的堿性增強。②充電時每轉移1.5mol電子，理論上電解質溶液增重g。（2）一氧化氮﹣空氣質子交換膜燃料電池將化學能轉化為電能的同時，實現了制硝酸、發電、環保三位一體的結合。其工作原理如圖所示，寫出放電過程中負極的電極反應式：，若過程中產生1molHNO3，則消耗標準狀況下O2的體積為L。（3）人工腎臟采用間接電化學方法除去代謝產物中的尿素[CO（NH2）2，其中N元素顯﹣3價、O元素顯﹣2價]，原理如圖所示。①陽極室中發生的反應依次為、。②電解結束后，陰極室溶液的c（H+）與電解前相比將（填“增大”“減小”或“不變”）；若兩極共收集到氣體4.48L（標準狀況下），則除去的尿素質量為g（忽略氣體的溶解、陽極產生的Cl2全部參與反應）。14．（2024秋?靖遠縣校級期末）甲酸是基本有機化工原料之一，廣泛用于農藥、染料、醫藥和橡膠等工業。（1）我國科學家設計的一種甲酸（HCOOH）燃料電池如圖1所示，兩電極區間用允許K+、H+通過的半透膜隔開。電池的負極反應為，通入O2的目的是，物質A可以是（寫化學式）。（2）電解法轉化CO2可實現CO2資源化利用。電解CO2制HCOOH的原理示意圖如圖2。①陽極區在該裝置的（填“左”或“右”）邊，電解一段時間后，溶液中的K+向（填“陽”或“陰”）極區移動。②陰極CO2被還原為HCOO﹣的電極反應為，電解一段時間后，陽極區的KHCO3溶液濃度（填“增大”“減小”或“不變”），鉑片上產生的氣體的化學式為。15．（2024秋?海南期末）法國化學家PaulSabatier提出并命名的“Sabatier反應”實現了CO2甲烷化，其反應為CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）ΔH＝﹣165kJ?mol﹣1。請回答下列問題：（1）已知標準摩爾生成焓(ΔfHmθ物質CO2（g）CH4（g）H2（g）H2O（g）Δf﹣393.5a0﹣241.8①ΔfHmθ[H2O(l)]②生成CO2（g）的穩定單質是石墨，則表示CO2（g）標準摩爾生成焓的熱化學方程式為。③根據上表數據計算a＝。（2）CO2加氫制CH4的一種催化機理如圖所示（標*的微粒為活化分子或原子），下列說法錯誤的是。A．反應過程中需不斷添加La2O3B．中間物質La2O2CO3可以釋放CO2C．催化劑可以降低CO2加氫制CH4反應的活化能16．（2024秋?海南期末）電化學在能源、物質制備、除污等方面應用廣泛。請回答下列問題：（1）N2H4—H2O2堿性燃料電池由于其較高的能量密度而備受關注，其工作原理如圖所示。電池工作時，電極B區域電解液中KOH濃度不變。①正極的電極反應式為；離子交換膜為（填“陽”或“陰”）離子交換膜。②當電極B消耗34gH2O2時，理論上產生N2的體積為L（標準狀況）。（2）硫酸工業廢氣中的SO2常用NaOH溶液吸收，并得到NaHSO3溶液，電解NaHSO3溶液循環再生NaOH溶液并制得H2SO4溶液的裝置示意圖如圖所示。①石墨A電極作（填“陽”或“陰”）極；石墨B電極的電極反應式為。②若以鉛酸蓄電池為直流電源，則鉛酸蓄電池中正極的電極反應式為。17．（2024秋?天津期末）某研究小組用微生物電池模擬淡化海水，同時做電解實驗，實驗裝置如圖所示，C、D是鉑電極。（1）若A、B是惰性電極。①b電極是極（“正”或者“負”）。②寫出乙池中D電極的電極反應式。③寫出甲中總反應的離子方程式。（2）已知苯酚的分子式為C6H6O。①離子交換膜A為離子交換膜（填“陰”或“陽”）。②a電極的電極反應式為。③理論上每消除1mol苯酚，同時消除molNO18．（2024秋?唐山期末）液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小、轉化率高等優點。一種以甲醇（CH3OH）燃料電池為電源電解足量飽和CuSO4溶液的裝置如圖所示。回答下列問題：（1）b電極為燃料電池的極，該極電極反應式為。（2）U形管中發生反應的化學方程式為。（3）若U形管中盛裝的硫酸銅溶液體積為400mL，當燃料電池中消耗標況下0.224LO2時，電解池中陰極將得到g的單質，電解池中溶液的pH為（假設溶液體積不變）。為使硫酸銅溶液完全復原，可向電解后溶液中加入適量的（填化學式）。（4）若用該裝置進行電解精煉銅，則應將（填“c”或“d”）極更換為粗銅；電解一段時間后，溶液中c（Cu2+）（填“減小”“增大”或“不變”）。19．（2024秋?羅湖區期末）電化學裝置的聯用廣泛存在于生產生活中。Ⅰ.某研究小組設計了一個聯用電化學裝置（如圖1）探究氯堿工業和粗銅精煉工業的細節。（1）甲池為燃料電池，氧氣通入的一端為極，該極的電極反應式為。（2）乙池中的X為離子交換膜（填“陽”或“陰”），乙池中的總反應化學方程式為。（3）當甲池消耗11.2L（標準狀況）甲烷時，電路中轉移mol電子，相比于裝置的初始狀態，此時丙池中的精銅棒增重g。Ⅱ.一種概念型太陽能電池汽車的供電系統中存在“太陽能電池板”和“鋰離子蓄電池”兩部分的聯用。白天行駛時，“太陽能電池板”將太陽能轉化為電能為汽車供電（結構及工作過程如圖2所示），多余的電能儲存進“鋰離子蓄電池”；夜晚行駛時，“鋰離子蓄電池”為汽車供電（結構及工作過程如圖3所示）。（4）夜晚行駛時，圖3中的Li+經隔膜流向極（填“a”或“b”）。（5）白天行駛時，圖2中的N電極應與圖3中的極（填“a”或“b”）相連，“鋰離子蓄電池”中b極的電極反應式為。20．（2024秋?蘇州期末）儲能材料是當前研究的熱點。（1）AlH3易分解反應釋氫，且可與固體氧化物混合作固體燃料推進劑。AlH3與Fe2O3的反應過程如下：Ⅰ.AlH3（s）＝Al（s）+3H（g）ΔH＝521.1kJ?mol﹣1Ⅱ.6H（g）+Fe2O3（s）═2Fe（s）+3H2O（g）ΔH＝﹣1209.2kJ?mol﹣1Ⅲ.2Al（s）+Fe2O3（s）═Al2O3（s）+2Fe（s）ΔH＝﹣851.5kJ?mol﹣1①LiAlH4和AlCl3在無水乙醚中反應可以生成AlH3和LiCl，該反應的化學方程式為。②反應：2AlH3（s）+2Fe2O3（s）═4Fe（s）+3H2O（g）+Al2O3（s）的ΔH＝。③AlH3與普通鋁粉相比，AlH3與Fe2O3反應更容易引發的原因是。（2）NaBH4是一種儲氫材料，Co﹣B催化劑催化NaBH4釋氫的原理是：OH﹣使催化劑表面的BH4-釋放H﹣催化劑表面的H與H+結合生成H2（Co容易吸附陰離子）。在Co﹣B催化劑中摻有MoO3會提高NaBH4釋氫速率，其部分機理如圖﹣①NaBH4水解生成H2和B（OH）4﹣的離子方程式為。②用重水（D2O）代替H2O通過檢測反應生成的可以判斷制氫的機理。③摻有MoO3能提高催化效率的原理是。④產氫速率與NaBH4濃度的關系如圖﹣2所示。當NaBH4濃度大于1mol?L﹣1時，產氫速率下降的原因是。

2025高考化學三輪復習之反應熱與電化學（解答大題）參考答案與試題解析一．解答題（共20小題）1．（2024秋?烏魯木齊期末）電化學原理在防止金屬腐蝕、能量轉換、物質合成等方面應用廣泛。（1）圖1為鋼鐵防護模擬實驗裝置，檢測鋼鐵保護效果的方法是：取少量鐵電極附近的溶液于試管中，滴加K3Fe（CN）6（填化學式）溶液，若不產生藍色沉淀，則說明保護效果好。（2）在圖2所示的裝置中，閉合該裝置的電鍵K時，觀察到電流計的指針發生了偏轉。請回答下列問題。①甲池為原電池（“原電池”、“電解池”或“電鍍池”），B電極的電極反應式為O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣。②丙池中F電極為陰極（選填“正極”、“負極”、“陰極”或“陽極”），該池的總反應的化學方程式為2CuSO4+2H2O通電ˉ2Cu+2H2SO4+O2↑③已知丙池中有200mL，0.5mol/LCuSO4溶液，當乙池中C極質量減少10.8g時，甲池中B電極理論上消耗O2的體積為560mL（標準狀況下），一段時間后，斷開電鍵K，下列物質能使丙池恢復到反應前濃度的是B（填字母）。A．CuB．CuOC．Cu（OH）2D．Cu2（OH）2CO3④已知丙池中的溶液為400mL，合上開關K，一段時間后，丙池中，陽極共收集到氣體224mL（標準狀況下）氣體，則此時溶液的pH為1。（3）圖3通過NOx傳感器可監測NOx的含量，寫出NiO電極的電極反應式：NO﹣2e﹣+O2﹣＝NO2。【答案】（1）K3Fe（CN）6；（2）①原電池；O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣；②陰極；2CuSO4+2H2O通電ˉ2Cu+2H2SO4+O2③560；B；④1；（3）NO﹣2e﹣+O2﹣＝NO2。【分析】（1）取少量鐵電極附近的溶液于試管中，滴入K3Fe（CN）6溶液，若存在亞鐵離子會生成藍色沉淀；（2）甲池為原電池，A極為負極，電極反應式為CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32-+6H2O，B極為正極，電極反應式為O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，乙池和丙池為電解池，C為陽極，電極反應式為Ag﹣e﹣＝Ag+，D為陰極，電極反應式為Cu2++2e﹣＝Cu，E為陽極，電極反應式為4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑，F為陰極，電極反應式為Cu2++2e（3）NiO電極上NO失電子和氧離子反應生成二氧化氮。【解答】解：（1）圖1為鋼鐵防護模擬實驗裝置，檢測鋼鐵保護效果的方法是：取少量鐵電極附近的溶液于試管中，滴加K3Fe（CN）6溶液，若不產生藍色沉淀，則說明保護效果好，故答案為：K3Fe（CN）6；（2）①甲池為原電池，B電極的電極反應式：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，故答案為：原電池；O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣；②丙池中F電極為陰極，該池的總反應的化學方程式為：2CuSO4+2H2O通電ˉ2Cu+2H2SO4+O2故答案為：陰極；2CuSO4+2H2O通電ˉ2Cu+2H2SO4+O2③已知丙池中有200mL，0.5mol/LCuSO4溶液，當乙池中C極質量減少10.8g時，減少Ag的物質的量=10.8g108g/mol=0.1mol，電子轉移0.1mol，電子守恒計算，B極為正極，電極反應式為O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，甲池中B電極理論上消耗O2的物質的量0.025mol，標準狀況下的體積＝0.025mol×22.4L/mol＝560L，一段時間后，斷開電鍵K，物質能使丙池恢復到反應前濃度，則需要符合化學方程式2CuSO4+2H2O通電ˉ2Cu+2H2SO4+O2↑中的定量反應關系，“出什么，加什么”，則加入CuO和硫酸反應生成硫酸銅和水，能恢復濃度，加入Cu不反應，加入Cu（OH）2反應多生成了水，加入Cu2（故答案為：560；B；④丙池是電解池，陽極為氫氧根離子失電子發生氧化反應生成氧氣，則根據4OH﹣～O2～4e﹣，則消耗氫氧根離子n=0.224L22.4L/mol×4＝0.04mol，所以剩余氫離子濃度為故答案為：1；（3）NiO電極上NO失電子和氧離子反應生成二氧化氮，所以電極反應式為：NO+O2﹣﹣2e﹣＝NO2，故答案為：NO﹣2e﹣+O2﹣＝NO2。【點評】本題考查了原電池電解池的相互串聯問題，注意首先區分原電池和電解池，題目難度中等。2．（2025?上海模擬）電化學還原CO2將其轉化為其它化學產品，是一種減緩溫室效應并綜合利用CO2的好方法。已知：選擇性（S）和法拉第效率（FE）的定義：S(B（1）堿性電化學還原CO2前，先在中性電解液中通電一段時間，pH及電流穩定后，再通CO2，試分析原因排除電解液中及電極表面雜質對實驗的干擾，使實驗體系達到穩定狀態，確保通入CO2后的電化學還原反應在相對均一、穩定的條件下進行。（2）在陰極區若CO2每得到1mol電子，同時有H2O也會得到等物質的量的電子，且陰極區電解液的pH幾乎保持不變。（忽略溶液體積變化）①電極Ⅰ是A極。A．陽極B．陰極C．正極D．負極②寫出陰極由CO2產生CH4的電極反應式：CO2+8e③陰極附近發生反應CO2+2OH-=CO3④結合化學用語分析陽極區產生CO2的原因是陽極區發生電極反應：2H2O-4e-（3）控制pH＝1、電解液中存在KCl時，電化學還原CO2過程中CH4（其他含碳產物未標出）和H2的法拉第效率變化如圖1所示。①結合圖1的變化規律，推測KCl可能的作用是提高電化學還原CO2生成CH4的選擇性或抑制陰極析氫。②c（KCl）＝3mol?L﹣1時，11.2L（已折合為標準狀況，下同）的CO2被完全吸收并還原為CH4和C2H4，分離H2后，將CH4和C2H4混合氣體通入如圖2所示裝置（反應完全），出口處收集到氣體6.72L。則FE（C2H4）＝10%。（寫出計算過程）（4）隨著對合成氨研究的發展，科學家利用電解法在常溫常壓下實現合成氨。工作時，電極生成NH3的微觀示意圖如圖所示，其中電解液為溶解有三氟甲磺酸鋰和乙醇的惰性有機溶劑。下列說法正確的是AD。A．三氟甲磺酸鋰的作用是增強溶液的導電性B．該裝置用金（Au）作催化劑目的是降低N2的鍵能C．該裝置生成NH3的一極應接電源的正極D．選擇性透過膜可允許N2和NH3通過，不允許H2O進入裝置（5）用分別表示N2、H2、NH3和固體Fe催化劑，則在固體催化劑表面合成氨的過程如圖所示：吸附后，能量狀態最高的是B。（6）結合上述原理，在固體Fe催化劑表面進行NH3的分解實驗，發現NH3的分解速率與其濃度的關系如圖所示。從吸附和解吸過程分析，c0之后反應速率降低的原因可能是催化劑表面的氨分子太多，不利于氮氣和氫氣從催化劑表面解吸。【答案】（1）排除電解液中及電極表面雜質對實驗的干擾，使實驗體系達到穩定狀態，確保通入CO2后的電化學還原反應在相對均一、穩定的條件下進行；（2）①A；②CO2③CO④陽極區發生電極反應：2H2O-4（3）①提高電化學還原CO2生成CH4的選擇性或抑制陰極析氫；②10%；（4）AD；（5）B；（6）催化劑表面的氨分子太多，不利于氮氣和氫氣從催化劑表面解吸。【分析】堿性電化學還原CO2，電極Ⅱ為陰極，CO2、H2O得電子發生還原反應，電極反應式為CO2+6H2O+8e-=CH4+8OH-、2H2O+2e-=H2↑+2OH-，電極I為陽極，H2O失電子發生氧化反應，電極反應式為【解答】解：（1）堿性電化學還原CO2前，先在中性電解液中通電一段時間，pH及電流穩定后，再通CO2，原因是：排除電解液中及電極表面雜質對實驗的干擾，使實驗體系達到穩定狀態，確保通入CO2后的電化學還原反應在相對均一、穩定的條件下進行，故答案為：排除電解液中及電極表面雜質對實驗的干擾，使實驗體系達到穩定狀態，確保通入CO2后的電化學還原反應在相對均一、穩定的條件下進行；（2）①由分析，電極I是陽極，故答案為：A；②根據分析，陰極產生甲烷的電極反應為CO2故答案為：CO2③陰極生成碳酸根離子，發生反應為二氧化碳和氫氧根離子生成碳酸根離子和水：CO故答案為：CO④結合化學用語分析陽極區產生CO2的原因是：陽極區發生電極反應：2H2O-4故答案為：陽極區發生電極反應：2H2O-4（3）①結合圖3的變化規律，隨著KCl濃度增大，H2的法拉第效率降低，KCl可能的作用是KCl抑制了（陰極）析氫，總體而言提高了電化學還原CO2生成CH4的選擇性，故答案為：提高電化學還原CO2生成CH4的選擇性或抑制陰極析氫；②c（KCl）＝3mol?L﹣1時，CH4拉第效率為20%；將CH4和C2H4混合氣體通入如圖4所示裝置（反應完全），C2H4被吸收，出口處收集到6.72L氣體為CH4，CH4的物質的量為6.72L22.4L/mol=0.3mol，生成CH4的電極反應式為CO2+8H++8e-=CH4+2H2O，可知生成0.3molCH4得到0.3mol×8＝2.4mol電子，CH4法拉第效率為20%，則通過陰極的電子為2.4mol20%=12mol，共有11.2L（已折合為標準狀況）為0.5molCO2被完全吸收并還原為CH4和C2H4，根據碳原子守恒，C2H4的物質的量為故答案為：10%；（4）A．電解液為溶解有三氟甲磺酸鋰和乙醇的惰性有機溶劑，三氟甲磺酸鋰是離子化合物，能提供離子，增強電解液的導電性，故A正確；B．催化劑能降低反應的活化能，加快反應速率，不能降低反應物的鍵能，該裝置用金（Au）作催化劑目的是降低N2的活化能，故B錯誤；C．N2在C2H5OH作用下，在陰極得到電子發生還原反應生成NH3，該極與電源負極相連，故C錯誤；D．由圖可知，水在選擇性透過膜的上方，說明選擇性透過膜可允許N2和NH3通過，防止H2O進入裝置，故D正確；故答案為：AD；（5）由于化學鍵的斷裂要吸收能量，故活化狀態B的能量高于初始狀態A的能量，而此反應為放熱反應，故初始狀態A的能量高于末態C的能量，故B的能量最低高，故答案為：B；（6）從吸附和解吸過程分析，c0之后反應速率降低的原因可能是：催化劑表面的氨分子太多，不利于氮氣和氫氣從催化劑表面解吸，故答案為：催化劑表面的氨分子太多，不利于氮氣和氫氣從催化劑表面解吸。【點評】本題主要考查電解原理等，注意完成此題，可以從題干中抽取有用的信息，結合已有的知識進行解題。3．（2025?江蘇模擬）爆炸反應是指反應速率達到無限大的反應。導致爆炸的一種可能原因是，在一個有限的空間內，化學反應放出的熱來不及傳遞到別處，因而溫度劇烈升高，溫度升高又進一步加快反應速率，短時間內放出更多的熱，兩者相互影響，使反應到達爆炸的程度。2，4，6﹣三硝基甲苯（TNT）是使用最廣的炸藥之一，TNT工業排放的廢水呈弱堿性，有機物含量高，毒性大，因此TNT廢水處理是一個重要的研究課題。（1）TNT的一種爆炸方式的產物為N2、H2O、CO和C，寫出該反應的化學方程式2C7H5O6N3＝3N2↑+7CO↑+7C+5H2O。（2）TNT等多硝基化合物通常具有爆炸性的原因是可以發生分子內氧化還原反應，反應速率快且放出大量的熱；產生大量氣體。（3）TiO2是一種白色不透明納米顆粒，在紫外光照射下可產生光生電子（e?）和光生空穴（h+），進而催化TNT降解，原理示意圖如題17圖﹣1所示。①降解時通入適量氧氣可明顯提高TNT降解率，可能的原因是氧氣可與光生電子結合生成?OH等強氧化性物質。②其他條件相同時，催化劑用量對降解率的影響如題17圖﹣2所示，降解率隨催化劑用量增加而先升高后降低的可能原因是先升高：催化劑用量增加，反應速率加快；后降低：催化劑過多阻礙了光的透過或催化劑之間相互碰撞，光生電子和光生空穴復合，催化活性降低。（4）電解法也可處理TNT廢水。某科研小組先將TNT廢水置于陰極區，TNT中的硝基全都轉化為氨基，而后將陰極區的溶液轉移至陽極區，進一步電解，使TNT最終降解為CO2、N2等無害物質。①寫出TNT在陰極發生的電極反應方程式。②若用上述方法連續處理大量廢水，理論上每將1molTNT降解為無害物質，電路中通過的電子的物質的量最少為577mol。③上述先陰極后陽極的電解方法對TNT的降解效果比僅將廢水置于陽極區電解的效果好，可能的原因是氨基甲苯比硝基甲苯更易被氧化。【答案】（1）2C7H5O6N3＝3N2↑+7CO↑+7C+5H2O；（2）可以發生分子內氧化還原反應，反應速率快且放出大量的熱；產生大量氣體；（3）①氧氣可與光生電子結合生成?OH等強氧化性物質；②先升高：催化劑用量增加，反應速率加快；后降低：催化劑過多阻礙了光的透過或催化劑之間相互碰撞，光生電子和光生空穴復合，催化活性降低；（4）①；②39；③氨基甲苯比硝基甲苯更易被氧化。【分析】（1）反應物是TNT，生成物是N2、CO、C、H2O，根據反應物和生成物書寫反應方程式；（2）TNT等多硝基化合物可以發生分子內氧化還原反應，反應速率快且放出大量的熱；（3）①氧氣可與光生電子結合生成?OH等強氧化性物質；②催化劑用量越大，反應速率越快；催化劑過多阻礙了光的透過或催化劑之間相互碰撞，光生電子和光生空穴復合；（4）電解法也可處理TNT廢水。某科研小組先將，而后將陰極區的溶液轉移至陽極區，進一步電解，使TNT最終降解為CO2、N2等無害物質。①TNT廢水置于陰極區，TNT中的硝基全都轉化為氨基；②的分子式為C7H11N3，最終轉化為CO2、N2、H2O，C元素的化合價由-27轉化為+4、N元素的化合價由﹣3價轉化為0價，1mol轉化為CO2、N2、H2O時轉移電子的物質的量為1mol×[+4﹣（-27）]×7+1mol×3+[0﹣（﹣3）③氨基比硝基易氧化。【解答】解：（1）反應物是TNT，生成物是N2、CO、C、H2O，根據反應物和生成物書寫反應方程式為2C7H5O6N3＝3N2↑+7CO↑+7C+5H2O，故答案為：2C7H5O6N3＝3N2↑+7CO↑+7C+5H2O；（2）TNT等多硝基化合物可以發生分子內氧化還原反應，反應速率快且放出大量的熱，產生大量氣體，放出的熱量排不出去，導致溫度升高，加快化學反應速率，所以產物爆炸，故答案為：可以發生分子內氧化還原反應，反應速率快且放出大量的熱；產生大量氣體；（3）①氧氣可與光生電子結合生成?OH等強氧化性物質，?OH能氧化TNT生成CO2、NO3-、H2O，所以降解時通入適量氧氣可明顯提高故答案為：氧氣可與光生電子結合生成?OH等強氧化性物質；②先升高：催化劑用量增加，反應速率加快；后降低：催化劑過多阻礙了光的透過或催化劑之間相互碰撞，光生電子和光生空穴復合，催化活性降低，所以降解率隨催化劑用量增加而先升高后降低，故答案為：先升高：催化劑用量增加，反應速率加快；后降低：催化劑過多阻礙了光的透過或催化劑之間相互碰撞，光生電子和光生空穴復合，催化活性降低；（4）①TNT廢水置于陰極區，TNT中的硝基全都轉化為氨基，電極反應式為，故答案為：；②根據知，1molTNT完全轉化為1mol，轉移18mol電子的分子式為C7H11N3，最終轉化為CO2、N2、H2O，C元素的化合價由-27轉化為+4、N元素的化合價由﹣3價轉化為0價，1mol轉化為CO2、N2、H2O時轉移電子的物質的量為1mol×[+4﹣（-27）]×7+1mol×3+[0﹣（﹣3）]＝39mol，所以理論上每將1molTNT降解為無害物質，電路中通過的電子的物質的量最少為（18+39）mol＝57mol，故答案為：57；③氨基甲苯比硝基甲苯更易被氧化，所以上述先陰極后陽極的電解方法對TNT的降解效果比僅將廢水置于陽極區電解的效果好，故答案為：氨基甲苯比硝基甲苯更易被氧化。【點評】本題考查電解原理等知識，側重考查閱讀、分析、判斷及計算能力，明確物質的性質、電解原理是解本題關鍵，題目難度中等。4．（2024秋?平谷區期末）高鐵酸鉀（K2FeO4）有強氧化性和優良的絮凝功能，是一種多功能凈水劑，可通過電解裝置制備，示意圖如圖所示。（1）石墨電極連接電源負（填“正”或“負”）極。（2）鐵電極的電極反應式為Fe﹣6e﹣+8OH﹣=FeO42-+4H2（3）結合化學用語解釋左室濃KOH溶液產生的原因陰極發生反應2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，c（OH﹣）增大，K+通過陽離子交換膜到達左側，c（K+）增大，從而得到KOH溶液。（4）裝置中若缺少陽離子交換膜，K2FeO4的生成濃度會降低，可能的原因是FeO42-可能會在陰極區放電從而濃度降低（或OH﹣遷移到陽極區放電，影響鐵放電轉化為FeO4【答案】（1）負；（2）Fe﹣6e﹣+8OH﹣=FeO42-+（3）陰極發生反應2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，c（OH﹣）增大，K+通過陽離子交換膜到達左側，c（K+）增大，從而得到KOH溶液；（4）FeO42-可能會在陰極區放電從而濃度降低（或OH﹣遷移到陽極區放電影響鐵放電轉化為【分析】（1）由圖可知制取高鐵酸鹽，鐵電極是陽極應該接電源的正極，則石墨接電源的負極；（2）鐵電極上鐵失電子轉化為FeO42-，電解質是KOH溶液，平衡電荷用到OH（3）石墨電極是陰極，陰極上水提供的氫離子放電產生氫氣和OH﹣離子，c（OH﹣）增大，K+通過陽離子交換膜到達左側，c（K+）增大，左室KOH溶液濃度增大；（4）裝置中若缺少陽離子交換膜，K2FeO4的生成濃度會降低，因為FeO42-可能會在陰極區放電或OH﹣遷移到陽極區放電影響鐵放電轉化為【解答】解：（1）由圖可知制取高鐵酸鹽，鐵電極是陽極應該接電源的正極，則石墨接電源的負極，故答案為：負；（2）鐵電極上鐵失電子轉化為FeO42-，電解質是KOH溶液，平衡電荷用到OH﹣離子，則該電的電極反應式為Fe﹣6e﹣+8OH﹣=FeO4故答案為：Fe﹣6e﹣+8OH﹣=FeO42-+（3）石墨電極是陰極，陰極上水提供的氫離子放電產生氫氣和OH﹣離子，陰極發生反應2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，c（OH﹣）增大，K+通過陽離子交換膜到達左側，c（K+）增大，從而得到KOH溶液，故答案為：陰極發生反應2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，c（OH﹣）增大，K+通過陽離子交換膜到達左側，c（K+）增大，從而得到KOH溶液；（4）裝置中若缺少陽離子交換膜，K2FeO4的生成濃度會降低，因為FeO42-可能會在陰極區放電或OH﹣遷移到陽極區放電，影響鐵放電轉化為故答案為：FeO42-可能會在陰極區放電從而濃度降低（或OH﹣遷移到陽極區放電，影響鐵放電轉化為【點評】本題考查電解的原理及應用，涉及電極的判斷、電解池的工作原理、電極反應式的書寫等，題目難度中等。5．（2024秋?藍田縣期末）電化學原理在污染治理方面有著重要的作用。回答下列問題：Ⅰ．煤在直接燃燒前要進行脫硫處理。采用電解法脫硫的基本原理如圖所示：已知：兩電極為完全相同的惰性電極。（1）M為電源的正極。（2）電解池工作時，觀察到R電極上有無色氣體產生，寫出電極反應式2H++2e﹣＝H2↑。（3）電解過程中，混合溶液中的pH將變小（填“變大”、“變小”或“不變”），理由是電解的總方程式為：2Mn2++2H+＝2Mn3++H2↑，結合15Mn3++FeS2Ⅱ．電解還原法處理酸性含鉻廢水：以鐵板做陰、陽極，電解含鉻廢水，示意如圖：（4）陽極的電極反應式為：Fe﹣2e﹣＝Fe2+。（5）酸性廢水中的Cr2O72-在該電池中發生的離子反應方程式為【答案】（1）正；（2）2H++2e﹣＝H2↑；（3）變小；電解的總方程式為：2Mn2++2H+＝2Mn3++H2↑，結合15Mn3++Fe（4）Fe﹣2e﹣＝Fe2+；（5）6F【分析】Ⅰ．Mn2+離子在P電極失去電子，發生氧化反應生成Mn3+離子，電極P為陽極，電源M為正極，Mn3+離子與FeS2反應生成Mn2+、Fe3+、SO42-，離子方程式為：15Mn3++FeS2+8HⅡ．B電極上H+得到電子變為H2，即b為陰極，a為陽極，Fe失去電子變為Fe2+，酸性條件下Fe2+將Cr（Ⅵ）還原，從而減少溶液中的Cr（Ⅵ）。【解答】解：（1）Mn2+離子在P電極失去電子，發生氧化反應生成Mn3+離子，電極P為陽極，電源M為正極，故答案為：正；（2）R電極為陰極，氫離子在陰極得到電子發生還原反應生成氫氣，電極反應式為2H++2e﹣＝H2↑，故答案為：2H++2e﹣＝H2↑；（3）電解的總方程式為：2Mn2++2H+＝2Mn3++H2↑，結合15Mn3++FeS故答案為：變小；電解的總方程式為：2Mn2++2H+＝2Mn3++H2↑，結合15Mn3++Fe（4）a為陽極，Fe失去電子變為Fe2+，電極反應式為Fe﹣2e﹣＝Fe2+，故答案為：Fe﹣2e﹣＝Fe2+；（5）酸性廢水中的Cr2O72-被Fe2+還原為故答案為：6F【點評】本題主要考查電解原理等，注意完成此題，可以從題干中抽取有用的信息，結合已有的知識進行解題。6．（2024秋?紅橋區期末）氨是最重要的化學品之一，我國目前氨的生產能力居世界首位。（1）NH3的電子式是。（2）以H2為氫源合成氨。根據如圖所示的能量轉換關系，回答問題。①N2；H2合成NH3的熱化學方程式為N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）ΔH＝2（a+b﹣c﹣d﹣e）kJ/mol。②N的價電子層沒有d軌道（填“有”或“沒有”），一般來說，N不能形成5個共價鍵。（3）以H2O為氫源合成氨。①N2只能與電離能小的ⅠA族、ⅡA族的金屬形成離子型氮化物。比較Mg原子和Ca原子的第一電離能大小，從原子結構的角度說明理由：Mg、Ca為同主族元素，原子半徑Mg＜Ca，失電子能力Mg＜Ca。②將Mg3N2置于H2O中能釋放出NH3反應的化學方程式Mg3N2+6H2O＝3Mg（OH）2↓+2NH3↑。（4）以CH4為氫源合成氨。以熔融的LiCl—KCl—CsCl為電解質，在電解池中實現氨的合成。總反應為3CH4+2N2電解ˉ4NH3①陰極反應：N2+6e﹣═2N3﹣。基態N3﹣價層電子軌道表示式為。②陽極的電極反應是CH4﹣4e﹣＝4H++C。【答案】（1）；（2）①N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）ΔH＝2（a+b﹣c﹣d﹣e）kJ/mol；②沒有；（3）①Mg、Ca為同主族元素，原子半徑Mg＜Ca，失電子能力Mg＜Ca；②Mg3N2+6H2O＝3Mg（OH）2↓+2NH3↑；（4）①；②CH4﹣4e﹣＝4H++C。【分析】（1）氨氣是共價化合物；（2）①圖中變化可知反應焓變ΔH＝反應物總鍵能﹣生成物總鍵能，標注物質聚集狀態和對應反應的焓變寫出熱化學方程式；②N的價電子層排布式2s22p3；（3）①Mg原子和Ca原子相比，原子半徑Mg＜Ca，失電子能力Mg＜Ca；②Mg3N2置于H2O中能釋放出NH3，同時生成氫氧化鎂沉淀；（4）①氮是7號元素，基態N3﹣的電子排布式為1s22s22p6；②總反應為：3CH4+2N24NH3+3C，陽極電極反應是甲烷失電子生成C。【解答】解：（1）氨氣是共價化合物，電子式為：，故答案為：；（2）①N2、H2合成NH3的熱化學方程式為：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）ΔH＝2（a+b﹣c﹣d﹣e）kJ/mol，故答案為：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）ΔH＝2（a+b﹣c﹣d﹣e）kJ/mol；②N的價電子層排布式2s22p3，沒有d軌道，故答案為：沒有；（3）①Mg、Ca為同主族元素，原子半徑Mg＜Ca，失電子能力Mg＜Ca，Mg原子和Ca原子的第一電離能大小為Mg＜Ca，從原子結構的角度說明理由是：Mg、Ca為同主族元素，原子半徑Mg＜Ca，失電子能力Mg＜Ca，故答案為：Mg、Ca為同主族元素，原子半徑Mg＜Ca，失電子能力Mg＜Ca；②將Mg3N2置于H2O中能釋放出NH3反應的方程式是：Mg3N2+6H2O＝3Mg（OH）2↓+2NH3↑，故答案為：Mg3N2+6H2O＝3Mg（OH）2↓+2NH3↑；（4）①氮是7號元素，基態N3﹣的電子排布式為1s22s22p6，價層電子軌道表示式為：，故答案為：；②總反應為：3CH4+2N2電解ˉ4NH3+3C，陰極電極反應為：N2+6e﹣═2N3﹣，陽極電極反應是甲烷失電子生成C，電極反應為：CH4﹣4e﹣＝4H++C故答案為：CH4﹣4e﹣＝4H++C。【點評】本題考查了原子結構、原子核外電子排布、熱化學方程式書寫、周期表中遞變規律的分析應用、原電池原理和電極反應書寫等知識點，注意知識的熟練掌握，題目難度中等。7．（2024秋?河西區期末）鎳氫電池廣泛用于油電混動汽車。該電池材料的回收利用具有一定價值。某品牌鎳氫電池的總反應為MH+NiOOH?充電放電M+Ni（OH）2，其中Ⅰ.該電池放電時的工作原理示意圖如圖1所示。（1）基態鎳原子的價層電子排布式為3d84s2；鎳位于周期表中d區，第四周期第Ⅷ族。（2）混動車上坡時，利用電池放電給車提供能源。電極A是負極（填“正極”或“負極”）；正極反應式為H2O+（3）混動車下坡時，利用動能給電池充電。①充電時陰極電極方程式為H2O+②此時電極A附近pH的變化[忽略V（溶液）變化]變大（填“變大”“不變”或“變小”）。Ⅱ.該品牌廢舊鎳氫電池回收過程中，鎳元素的轉化過程如圖2。（4）寫出圖2步驟ⅰ和ⅱ的離子方程式：ⅰ.Ni(OH)2+2H+=Ni2++2H2O；ⅱ（5）圖2轉化過程中所用硫酸和NaOH溶液通過電解Na2SO4溶液獲得，裝置如圖3。①電極C為電解池的陽極；②硫酸是從甲池獲得（填“甲”“乙”或“丙”）；③該電解池的陽極電極方程式為2H2O（6）當圖3陰極收集到氣體11.2L（標準狀況下）時，理論上圖2中最多可回收得到Ni（OH）2的質量為46.5g。（7）金屬鎳在潮濕空氣中表面易形成致密的氧化膜。為防止鎳被氧化，在如圖4方框內設計一個電化學裝置圖保護鎳。【答案】（1）3d84s2；d；Ⅷ；（2）負極；H2（3）①H2②變大；（4）ⅰ.Ni(ⅱ.Ni2++2OH﹣＝Ni（OH）2↓；（5）①陽；②甲；③2H（6）46.5g；（7）【分析】（1）根據元素周期表性質求解；（2）由電子移動方向可知，電極A為原電池的負極，電極B為正極，NiOOH在正極得到電子發生還原反應生成氫氧化鎳和氫氧根離子；（3）①充電時，與直流電源負極相連的A電極為電解池的陰極，水在陰極得到電子發生還原反應生成MH和氫氧根離子；②根據電極方程式H2O+M+e﹣＝MH+OH﹣可知，放電生成的氫氧根離子使電極A附近溶液的pH變大；（4）i由圖可知，步驟i發生的反應為Ni（OH）2與稀硫酸溶液中的氫離子反應生成鎳離子和水；ii.步驟ii發生的反應為溶液中的鎳離子與氫氧根離子反應生成氫氧化鎳沉淀，反應的離子方程式為Ni2++2OH﹣＝Ni（OH）2↓；（5）①由鈉離子的移動方向可知，電極C為電解池的陽極；②水分子在陽極失去電子發生氧化反應生成氫離子和氧氣，電極D為陰極，水分子在陰極得到電子發生還原反應生成氫氣和氫氧根離子，乙池中的鈉離子通過陽離子交換膜進入陰極區，硫酸根離子通過陰離子交換膜進入陽極區，則在甲池中收集到硫酸；③電極C為電解池的陽極，水分子在陽極失去電子發生氧化反應生成氫離子和氧氣；（6）由得失電子數目守恒可知，標準狀況下在陰極收集到11.2L氫氣時，反應得到氫氧化鈉的物質的量為11.2L22.4L/mol×2＝1mol，則鎳元素的轉化過程中最多可回收得到氫氧化鎳的質量為（7）由圖可知，電化學裝置的電極之一為石墨電極，則為防止鎳被氧化需要用外加電流的陰極保護法保護鎳，與直流電源的負極相連的鎳電極作陰極被保護；【解答】解：（1）鎳元素的原子序數為28，基態原子的價層電子排布式為3d84s2，鎳元素位于元素周期表第四周期Ⅷ族，處于元素周期表的d區；故答案為：3d84s2；d；Ⅷ；（2）由電子移動方向可知，電極A為原電池的負極，電極B為正極，NiOOH在正極得到電子發生還原反應生成氫氧化鎳和氫氧根離子，電極反應式為H2故答案為：負極；H2（3）①充電時，與直流電源負極相連的A電極為電解池的陰極，水在陰極得到電子發生還原反應生成MH和氫氧根離子，電極方程式為H2故答案為：①H2②根據電極方程式H2O+M+e﹣＝MH+OH﹣可知，放電生成的氫氧根離子使電極A附近溶液的pH變大；故答案為：變大；（4）由圖可知，步驟i發生的反應為Ni（OH）2與稀硫酸溶液中的氫離子反應生成鎳離子和水，反應的離子方程式為Ni(OH)2+2H+=Ni2++2H2故答案為：Ni(OH)2+2H+=Ni2++2（5）①由鈉離子的移動方向可知，電極C為電解池的陽極；故答案為：陽；②水分子在陽極失去電子發生氧化反應生成氫離子和氧氣，電極D為陰極，水分子在陰極得到電子發生還原反應生成氫氣和氫氧根離子，乙池中的鈉離子通過陽離子交換膜進入陰極區，硫酸根離子通過陰離子交換膜進入陽極區，則在甲池中收集到硫酸；故答案為：甲；③電極C為電解池的陽極，水分子在陽極失去電子發生氧化反應生成氫離子和氧氣，電極反應式為2H故答案為：2H（6）由得失電子數目守恒可知，標準狀況下在陰極收集到11.2L氫氣時，反應得到氫氧化鈉的物質的量為11.2L22.4L/mol×2＝1mol，則鎳元素的轉化過程中最多可回收得到氫氧化鎳的質量為故答案為：46.5；（7）由圖可知，電化學裝置的電極之一為石墨電極，則為防止鎳被氧化需要用外加電流的陰極保護法保護鎳，與直流電源的負極相連的鎳電極作陰極被保護，裝置如圖；故答案為：。【點評】本題考查電化學，側重考查學生原電池和電解池原理的掌握情況，試題難度中等。8．（2025?商丘開學）NaCl是一種化工原料，可以制備多種物質，物質轉化關系如圖所示。（1）物質X是一種單質氣體，X的化學式為H2；X在Cl2中燃燒時火焰呈蒼白色。（2）反應①稱為氯堿工業，工業上用來制備NaOH和Cl2若反應①收集到標準狀況下8.96L氣體（不考慮氣體在水中的溶解）。①Cl2的質量為14.2g，反應中轉移電子的物質的量為0.4mol。②若將上述標準狀況下8.96L氣體通入100mLNaOH溶液中完全反應，制得漂白液中NaClO的物質的量濃度為2mol/L（忽略溶液體積的變化）。（3）工業上通過反應②制備金屬鈉，其原理如圖所示。通電后陰、陽離子定向移動，金屬鈉在與電源負極（填“正極”或“負極”）相連的電極生成。（4）在一定條件下，Na與NH3反應制得NaNH2同時有X生成。①NaNH2是離子化合物，其電子式為。②該反應屬于基本反應類型中的置換反應，寫出該反應的化學方程式：2Na+2NH3＝2NaNH2+H2↑。【答案】（1）H2；蒼白；（2）①14.2；0.4；②2mol/L；（3）負極；（4）①；②2Na+2NH3一定條件ˉ2NaNH2+H2【分析】（1）電解飽和食鹽水生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉；（2）反應①稱為氯堿工業，工業上用來制備NaOH和Cl2，若反應①收集到標準狀況下8.96L氣體物質的量n=8.96L①電解反應的化學方程式為：2NaCl+2H2O通電ˉ2NaOH+H2↑+Cl2②若將上述標準狀況下8.96L氣體通入100mLNaOH溶液中完全反應，Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O，結合化學方程式計算生成次氯酸鈉物質的量，計算得到漂白液中NaClO的物質的量濃度；（3）工業上通過反應②制備金屬鈉，反應的化學方程式：2NaCl（熔融）通電ˉ2Na+Cl2（4）在一定條件下，Na與NH3反應制得NaNH2同時有X生成，反應的化學方程式為：2Na+2NH3一定條件ˉ2NaNH2+H2【解答】解：（1）電解飽和食鹽水生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉，物質X是一種單質氣體為H2，H2在Cl2中燃燒時火焰呈蒼白色，故答案為：H2；蒼白；（2）反應①稱為氯堿工業，工業上用來制備NaOH和Cl2，若反應①收集到標準狀況下8.96L氣體物質的量n=8.96L22.4L①電解反應的化學方程式為：2NaCl+2H2O通電ˉ2NaOH+H2↑+Cl2↑，Cl2的物質的量為0.2mol，質量＝0.2mol×71g/mol＝14.2g，生成2mol氣體電子轉移2mol，則生成0.4mol氣體，反應中轉移電子的物質的量0.4mol故答案為：14.2；0.4；②若將上述標準狀況下8.96L氣體物質的量為0.4mol，其中氯氣物質的量0.2mol，通入100mLNaOH溶液中完全反應，Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O，結合化學方程式計算生成次氯酸鈉物質的量為0.2mol，計算得到漂白液中NaClO的物質的量濃度=0.2mol故答案為：2mol/L；（3）工業上通過反應②制備金屬鈉，反應的化學方程式：2NaCl（熔融）通電ˉ2Na+Cl2↑，Na+故答案為：負極；（4）①NaNH2為離子化合物，由Na+和NH2-構成，其電子式為故答案為：；②在一定條件下，Na與NH3反應制得NaNH2同時有X生成，反應的化學方程式為：2Na+2NH3一定條件ˉ2NaNH2+H2故答案為：2Na+2NH3一定條件ˉ2NaNH2+H2【點評】本題考查了電解原理、物質制備過程的分析判斷、氧化還原反應、電子式等知識點，注意知識的熟練掌握，題目難度中等。9．（2024秋?天津期末）如圖所示，其中甲池的總反應為2CH3OH+3O2+4KOH＝2K2CO3+6H2O，請回答下列問題：（1）甲池中負極的電極反應式為CH3OH（2）丙池中總反應的離子方程式為Cu2++2（3）當乙池中B極質量增加4.32g時，甲池中理論上消耗O2的體積為0.224L（標準狀況）。（4）反應一段時間后，斷開開關K，下列物質能使乙池恢復到反應前的濃度的是c（填字母）。a．Agb．AgOHc．Ag2O（5）若丙池中電極不變，將其溶液換成滴有酚酞的NaCl溶液，開關閉合一段時間后，D極附近觀察到的現象是溶液變紅，有氣泡產生。（6）若用丙池模擬鐵制品表面鍍銅，需要更換電極，則鐵制品應放在D（填“C”或“D”）電極。【答案】（1）CH（2）Cu（3）0.224；（4）c；（5）溶液變紅，有氣泡產生；（6）D。【分析】根據電池結構可知甲池是甲醇燃料電池，左邊Pt電極為負極，右邊Pt電極為正極，進而推出乙、丙池為電解池，A、C為陽極，B、D為陰極。【解答】解：（1）甲池為原電池。負極上CH3OH失去電子在堿性條件下生成CO32-故答案為：CH（2）丙池是電解池，電解CuCl2溶液，總反應的離子方程式為：Cu故答案為：Cu（3）乙池中B極上發生Ag++e﹣＝Ag，4.32gAg的物質的量為4.32g108g/mol=0.04mol，電路中的電子轉移為0.04mol，甲池中O2參與的反應為：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，則參加反應的O2是物質的量為0.01mol故答案為：0.224；（4）乙池的總反應的離子方程式為4Ag++2H2O電解ˉ4Ag+O2↑+4H+，減少的元素是Ag和O元素，加入Ag2O故答案為：c；（5）若丙池中電極不變，將其溶液換成滴有酚酞的NaCl溶液，總反應的離子方程式為：2Cl﹣+2H2O電解ˉH2↑+Cl2↑+2OH﹣，D極為陰極，陰極上生成H2氣體和OH﹣故答案為：溶液變紅，有氣泡產生；（6）鐵上鍍銅，鐵做陰極，銅做陽極，含有Cu2+的溶液做電解質溶液，鐵制品應該放在陰極D電極上，故答案為：D。【點評】本題考查電化學，側重考查學生原電池和電解池的掌握情況，試題難度中等。10．（2024秋?通州區期末）甲烷轉化為多碳化合物具有重要意義。Ⅰ.將甲烷溴化再偶聯為丙烯，總反應為：3CH4（g）+3Br2（g）?C3H4（g）+6HBr（g）ΔH＝﹣67kJ?mol﹣1，反應過程主要分為兩步：ⅰ.CH4（g）+Br2（g）?CH3Br（g）+HBr（g）ΔH1ⅱ.3CH3Br（g）?C3H6（g）+3HBr（g）ΔH2＝+20kJ?mol﹣1（1）反應Ⅰ的ΔH1＝﹣29kJ?mol﹣1。（2）CH4與Br2反應生成CH3Br，部分CH3Br會進一步溴化。將8mmolCH4和8mmolBr2通入密閉容器，平衡時，n（CH4）n（CH3Br）與溫度的關系見圖（假設反應后的含碳物質只有CH4、CH3Br和CH2Br2）。①圖中CH4的對應曲線是b（填“a”或“b”），理由是CH4與Br2反應生成CH3Br是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，CH4的含量增多，故CH4對應的曲線為b。②560℃時，n（CH2Br2）＝1.4mmol。③少量I2可提高生成CH3Br的選擇性，I2參與反應的可能機理如圖：ⅰ.I2（g）═?I（g）+?I（g）ⅱ.?I（g）+CH2Br2（g）═IBr（g）+?CH2Br（g）ⅲ.?CH2Br（g）+HBr（g）═CH3Br（g）+?Br（g）ⅳ.?Br（g）+CH4（g）═HBr（g）+?CH3（g）ⅴ.?CH3（g）+IBr（g）═CH3Br（g）+?I（g）ⅵ.?I（g）+?I（g）═I2（g）根據上述機理分析I2提高CH3Br選擇性的原因：根據反應機理，投入的I2消耗了部分CH2Br2，消耗的CH2Br2發生反應，又生成了CH3Br，提高了CH3Br的選擇性。Ⅱ.利用電化學裝置實現CH4和CO2兩種分子耦合轉化為乙烯和乙烷，其原理如圖所示。（3）電極A接電源負極。（4）電極B上生成乙烯的電極反應式為2CH4【答案】（1）﹣29；（2）①b；CH4與Br2反應生成CH3Br是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，CH4的含量增多，故CH4對應的曲線為b；②1.4；（3）負；（4）2C【分析】（1）已知反應：ⅰ.CH4（g）+Br2（g）?CH3Br（g）+HBr（g）ΔH1，ⅱ.3CH3Br（g）?C3H6（g）+3HBr（g）ΔH2＝+20kJ?mol﹣1，總反應：3CH4（g）+3Br2（g）?C3H4（g）+6HBr（g）ΔH＝﹣67kJ?mol﹣1，根據蓋斯定律可知，i×3+ii＝總反應，則3ΔH1+ΔH2＝﹣67kJ?mol﹣1，據此計算ΔH1；（2）①CH4（g）+Br2（g）?CH3Br（g）+HBr（g）ΔH1＝﹣29kJ?mol﹣1，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，CH4的含量增多；②CH4起始總量為8mmol，560℃時，CH4為1.6mmol，CH3Br為5.0mmol，根據碳原子守恒，計算n（CH2Br2）；（3）由圖可知，電極A上CO2被還原為CO，發生還原反應，為陰極；（4