2020-2021学年高中化学新教材鲁科版选择性必修1章末综合测评1 化学反应与能量转化

章末综合测评(一)化学反应与能量转化
(时间：90分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题2分，共20分。

每小题只有一个选项符合题意。

)
1．下列说法正确的是()
A．化学反应除了生成新的物质外，还伴随着能量的变化
B．根据能量守恒定律，反应物的总能量一定等于反应产物的总能量
C．放热的化学反应不需要加热就能发生
D．吸热反应不加热就不会发生
A[化学反应的本质特征是有新物质的生成，形成新化学键释放的能量与断裂旧化学键吸收的能量不相等，所以化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化，故A正确；化学反应中反应产物的总能量不等于反应物的总能量，反应前后的能量差值为化学反应中的能量变化，反应物的总能量大于反应产物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应，故B错误；有的放热反应需加热才能发生，如木炭的燃烧是一个放热反应，但需要点燃，点燃的目的是使可燃物达到着火点，故C错误；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl固体的反应是吸热反应，但不需要加热就能发生反应，故D错误。

]
2．下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是
()
选项 A B C D
反应
装置
或图像
实验现象或图像信息温度计的
水银柱不
断上升
反应物总能
量大于反应
产物总能量
反应开始后，
甲处液面低
于乙处液面
反应开始
后，针筒
活塞向右
移动
D[温度计的水银柱不断上升，说明溶液的温度升高，则酸碱中和反应为放热反应，A项不符合题意；根据图示，反应物总能量大于反应产物总能量，说明反应为放热反应，B项不符合题意；反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明集气瓶中气体的压强增大(温度升高所致)，可说明试管中的反应为放热反应，C项不符合题意；反应开始后有氢气生成，使锥形瓶内气体压强增大，导致针筒活塞向右移动，不能说明该反应为放热反应，D项符合题意。

] 3．反应A＋B―→C(ΔH<0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH>0)，②X―→C(ΔH<0)。

下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是()
D[因总反应为放热反应，反应①为吸热反应，反应②为放热反应，所以反应②放出的热量比反应①吸收的热量多。

A中反应①为放热反应，反应②为吸热反应，且总反应为吸热反应，不符合题意；B中反应①和反应②均为吸热反应，不符合题意；C中反应①和反应②均为放热反应，不符合题意。

]
4．燃烧热是指101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，单位为kJ·mol－1。

以下几个热化学方程式能表示相应物质的燃烧热的是()
A．C(s)＋
1
2O2(g)===CO(g)ΔH＝－110.5 kJ·mol
－1
B．C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
D．CH3OH(g)＋
1
2O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－193.0 kJ·mol
－1
B[表示燃烧热的热化学方程式应满足以下两点：一是物质完全燃烧并形成稳定的氧化物，二是发生燃烧的物质的化学系数必须是1。

A项中碳没有完全燃烧，错误；C项中H2的化学系
数不是1，错误；D项中CH3OH的燃烧产物应是CO2与液态水，而不是CO2与H2，错误。

] 5．当1 g氨气完全分解为氮气、氢气时，吸收2.72 kJ的热量，则下列热化学方程式正确的是()
①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.48 kJ·mol－1
②N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－46.24 kJ·mol－1
③NH3(g)1
2N 2(g)＋
3
2H2(g)ΔH＝＋46.24 kJ·mol
－1
④2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH＝－92.48 kJ·mol－1
A．①②B．①③
C．①②③D．全部
B[1 g氨气完全分解为氮气、氢气时，吸收2.72 kJ的热量，则1 mol氨气完全分解为氮气、氢气时，需吸收2.72 kJ·g－1×17 g＝46.24 kJ的热量，则氮气和氢气反应生成1 mol氨气时放出的热量为46.24 kJ，据此判断①③正确。

]
6．250 mL K2SO4和CuSO4的混合溶液中c(SO2－4)＝0.5 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到1.12 L气体(标准状况)。

假定电解后溶液体积仍为250 mL，下列说法不正确的是()
A．电解得到Cu的质量为3.2 g
B．上述电解过程中共转移电子0.2 mol
C．电解后的溶液中c(H＋)＝0.2 mol·L－1
D．原混合溶液中c(K＋)＝0.6 mol·L－1
C[根据溶液中离子放电能力的强弱，该混合溶液中的电解反应分两个阶段：第一阶段，当阴极析出铜时，阳极生成O2；第二阶段，当阴极生成H2时，阳极生成O2。

已知通电一段时间后，两极均收集到1.12 L气体(标准状况)，即第二阶段中在阴极生成0.05 mol H2，转移电子0.1 mol，同时，在阳极生成0.025 mol O2；则可知第一阶段在阳极生成的O2也是0.025 mol，转移电子0.1 mol，同时，在阴极析出0.05 mol Cu，溶液中生成0.1 mol H＋，电路中共转移电子0.2 mol，根据溶液中电荷守恒可求出K＋的浓度。

根据上述分析，第一阶段，溶液中的Cu2＋在阴极全部放电，析出0.05 mol Cu，其质量为3.2 g，A正确；两个阶段转移电子都是0.1 mol，所以整个电解过程中共转移电子0.2 mol，B正确；溶液中的H＋是在第一阶段生成的，当阳极生成0.025 mol O2时，溶液中生成0.1 mol H＋，所以c(H＋)＝0.4 mol·L－1，C错误；n(Cu2＋)＝0.05 mol，n(SO2－4)＝0.5 mol·L－1×0.25 L＝0.125 mol，由电荷守恒可得n(K＋)＝0.15 mol，c(K＋)＝0.6 mol·L－1，D正确。

]
7．下列说法正确的是()
A B
通电一段时间后，搅拌均匀，溶液
的pH增大
此装置可实现铜的精练
C D
盐桥中的K＋移向FeCl3溶液
若观察到甲烧杯中石墨电极附近先
变红，则乙烧杯中铜电极为阳极
C[电解稀硫酸，实质是电解其中的水，通电一段时间后，溶剂减少，溶液中硫酸浓度增大，溶液的pH减小，A错误；电解精炼铜时，粗铜应与电源正极相连，纯铜与电源负极相连，B错误；此原电池中铜电极为负极，石墨电极为正极，阳离子K＋向正极移动，C正确；甲烧杯中石墨电极附近先变红说明甲烧杯石墨电极附近有OH－生成，则此电极为阴极，铁电极为阳极，所以直流电源M为正极，N为负极，与负极N相连的铜电极为阴极，D错误。

] 8．利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。

下列说法不正确的是()
A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀
B．一段时间后，a管液面高于b管液面
C．a管溶液的pH增大，b管溶液的pH减小
D．a、b两管中发生相同的电极反应：Fe－2e－===Fe2＋
C[b管发生析氢腐蚀，正极消耗H＋，放出H2，b管溶液的pH增大，C项错误。

]
9．锂－空气电池原理模型如图所示，下列说法错误的是()
A．电池正极可以吸附空气中氧气作为氧化剂
B．正极的电极反应式为2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2
C．电解质能传递锂离子和电子，不可以用水溶液
D．负极的电极反应式为Li－e－===Li＋
C[多孔电极作正极，吸附空气中的氧气作为氧化剂，氧气得到电子，发生还原反应，电极反应式为2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2，A、B项正确。

电子从锂电极流出，经外接导线，流入多孔电极；电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C项错误。

金属锂电极失去电子，发生氧化反应，作负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，D项正确。

] 10．利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的装置如图所示。

下列说法正确的是(N A表示阿伏加德罗常数的值)()
A．电子从右侧B电极经过负载后流向左侧A电极
B．当有2.24 L NO2被处理时，转移电子数为0.4N A
C．A电极的电极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋
D．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜
D[A项，在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，根据反应6NO2＋
8NH3===7N2＋12H2O可知，通入氨气的电极为负极，通入二氧化氮的电极为正极。

电子从负极流出，流向正极，则电子从左侧电极经过负载后流向右侧电极，错误；B项，NO2的状态未知，故无法计算2.24 L NO2的物质的量，因此无法计算转移的电子数，错误；C项，A电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，错误；D项，原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，正确。

]
二、选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分。

每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得1分，有选错的得0分。

)
11．已知1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143 kJ,18 g水蒸气变成液态水放出44 kJ 的热量。

其他相关数据如下表：
化学键O===O H—H H—O(g)
1 mol化学键断裂时需
要吸收的能量/kJ 496 436 x
则表中
A．920 B．557
C．463 D．188
C[根据题意，可得H2燃烧的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－572 kJ·mol－1；而18 g水蒸气变成液态水时放出44 kJ热量，则2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－484 kJ·mol－1，即－484 kJ＝2×436 kJ＋496 kJ－4x kJ，解得x＝463，C正确。

] 12．肼(N2H4)是火箭发动机的燃料，它与N2O4反应时，N2O4为氧化剂，生成氮气和水蒸气。

已知：
①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g)ΔH＝＋8.7 kJ·mol－1
②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534 kJ·mol－1
下列表示肼与N2O4反应的热化学方程式，正确的是()
A．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－542.7 kJ·mol－1 B．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－1 059.3 kJ·mol－1
C．N2H4(g)＋1
2N2O4(g)===
3
2N2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－1 076.7 kJ·mol－1
D．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－1 076.7 kJ·mol－1
D[根据盖斯定律，②×2－①可得目标热化学方程式：2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋
4H2O(g)ΔH＝－1 076.7 kJ·mol－1，D项正确。

]
13．中国科学院成功开发出一种新型铝-石墨双离子电池，大幅提升了电池的能量密度。

该电池以铝和石墨作为电极材料，充电时的总反应为Al＋x C＋Li＋＋PF－6===AlLi＋C x PF6，有关该电池的说法正确的是()
A．放电时，电子由铝电极沿导线流向石墨电极
B．放电时，正极反应式为Al＋Li＋＋e－===AlLi
C．充电时，铝电极质量增加
D．充电时，PF－6向阴极移动
AC[电池放电时的总反应为AlLi＋C x PF6===Al＋x C＋Li＋＋PF－6。

负极失电子发生氧化反应：AlLi－e－===Al＋Li＋，电子由铝电极沿导线流向石墨电极，A正确；放电时，正极得电子发生还原反应：C x PF6＋e－===x C＋PF－6，B错误；充电时，铝电极为阴极，阴极发生还原反应：Al＋Li＋＋e－===AlLi，所以阴极质量会增加，C正确；充电时，阳极发生氧化反应：x C＋PF－6－e－===C x PF6，阴离子向阳极移动，则PF－6向阳极移动，D错误。

]
14．用如图所示装置(熔融CaF2－CaO作电解质)获得金属钙，并用钙还原TiO2制备金属钛。

下列说法中正确的是()
A．电解过程中，Ca2＋向阳极移动
B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑
C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少
D．若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“＋”接线柱连接的是Pb电极
B[根据电解原理，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，故A错误；根据装置示意图，阳极石墨失去电子转化成CO2，电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，故B正确；阴极的电极反应式为Ca2＋＋2e－===Ca，然后用Ca还原TiO2，反应的化学方程式为2Ca＋TiO2===Ti＋2CaO，因此整套装置中，CaO的总量不变，故C错误；铅蓄电池中，Pb作负极，PbO2作正极，因此“＋”接线柱连接的是PbO2电极，故D错误。

]
15．某研究小组设计如下装置处理pH为5～6的污水。

下列说法中正确的是
()
A．阳极的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
B．正极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3
C．若阴极转移2 mol电子，则负极消耗5.6 L CH4
D．污水中最终产生的Fe(OH)3因吸附污物而形成沉淀
BD[Fe作为电解池的阳极，发生如下反应：Fe－2e－===Fe2＋，A错误；燃料电池中，正极反应为O2得到电子，由电池的电解质为熔融碳酸盐知，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－
===2CO2－3，B正确；转移2 mol电子，消耗CH4的物质的量为0.25 mol，标准状况下，消耗CH4
体积为5.6 L，但选项中没有明确气体所处状态，C错误；Fe2＋能被氧气氧化成Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体可以吸附污物而形成沉淀，D正确。

]
三、非选择题(本题共5题，共60分)
16．(12分)(1)NO2与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时发生反应：
2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)
ΔH＝a kJ·mol－1
则该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。

(2)硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为
CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－574 kJ·mol－1
CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－1 160 kJ·mol－1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为_______________________
________________________________________________________________。

(3)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示，若生成1 mol N2，其ΔH＝
________kJ·mol－1。

(4)CO、H2可用于合成甲醇和甲醚，其反应为(m、n均大于0)：
反应①：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
ΔH＝－m kJ·mol－1
反应②：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH＝－n kJ·mol－1
反应③：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH<0
则m与n的关系为________。

(5)氨是最重要的化工产品之一。

合成氨使用的氢气可以甲烷为原料制得：CH4(g)＋
H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。

有关化学反应的能量变化如图所示，则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为_________________。

[解析](1)该反应可以自发进行，即ΔG＝ΔH－TΔS<0，正反应熵值减小(ΔS<0)，则正反应一定是放热反应(ΔH<0)。

(2)将已知的两个热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由
①＋②
2可得目标热化学方程式为CH4(g)＋2NO2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g)ΔH＝
1
2×[(－574 kJ·mol－
1)＋(－1 160 kJ·mol－1)]＝－867 kJ·mol－1。

(3)由题图可得，ΔH＝209 kJ·mol－1－348 kJ·mol－1＝－139 kJ·mol－1。

(4)根据盖斯定律，由②－①×2可得热化学方程式③：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝(2m－n) kJ·mol－1<0，所以n>2m。

(5)根据题图所示能量变化可写出热化学方程式：
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－846.3 kJ·mol－1
②CO2(g)CO(g)＋
1
2O2(g)ΔH＝＋282 kJ·mol－
1
③1
2O2(g)＋H2(g)===H2O(g)ΔH＝－241.8 kJ·mol－
1
根据盖斯定律，由①＋②－③×3可得目标热化学方程式：
CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋161.1 kJ·mol－1。

[答案](1)放热
(2)CH4(g)＋2NO2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g)
ΔH＝－867 kJ·mol－1
(3)－139(4)n>2m
(5)CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋161.1 kJ·mol－1
17．(12分)钠硫电池作为一种新型储能电池，其应用逐渐得到重视和发展。

钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2S x)分别作为两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Na＋)为电解质，其反应原理如图甲所示：
甲乙
(1)根据表中数据，请你判断该电池工作的适宜温度应控制在________(填字母)范围内。

A．100 ℃以下B．100～300 ℃
C．300～350 ℃D．350～2 050 ℃
物质Na S Al2O3
熔点/℃97.8 115 2 050
沸点/℃892 444.6 2 980
(2)放电时，电极A为________极，电极B发生______(填“氧化”或“还原”)反应。

(3)充电时，总反应为Na2S x===2Na＋x S，则阳极的电极反应式为
____________________________________________________________________。

(4)若把钠硫电池作为电源，电解槽内装有KI及淀粉的混合溶液，如图乙所示，槽内中间用阴离子交换膜隔开。

通电一段时间后，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。

试分析左侧溶液蓝色逐渐变浅的可能原因是________
____________________________________________________________________。

[解析](1)原电池工作时，控制的温度应满足Na、S为熔融状态，则温度应高于115 ℃而低于444.6 ℃，只有C项符合题意。

(2)放电时，Na在电极A发生氧化反应，故电极A为原电池的负极，电极B是正极，发生还原反应。

(3)充电时，阳极反应式为S2－x－2e－===x S。

(4)根据以上分析，左侧溶液变蓝色，说明生成I2，左侧电极为阳极，电极反应式为2I－－2e－===I2，右侧电极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋
2OH－，右侧I－、OH－通过阴离子交换膜向左侧移动，发生反应：3I2＋6OH－===IO－3＋5I－＋3H2O，故一段时间后，蓝色逐渐变浅。

[答案](1)C(2)负还原(3)S2－x－2e－===x S
(4)右侧溶液中生成的OH－通过阴离子交换膜进入左侧溶液，并与左侧溶液中的I2反应
18．(12分)如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。

将直流电源接通后，F 极附近呈红色。

请回答：
甲乙丙丁
(1)B极是电源的________极，一段时间后，甲中溶液颜色________，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明氢氧化铁胶体粒子带________电荷(填“正”或“负”)，在电场作用下向________极移动(填“X”或“Y”)。

(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为________。

(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是________(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是________(填化学式)溶液。

当乙中溶液的pH是13时(此时乙中溶液的体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为________，甲中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。

(4)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生总反应的离子方程式为
____________________________________________________________________。

[解析]将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F极附近溶液显碱性，可知氢离子在该电极放电，OH－浓度增大，所以F极是阴极，B为电源负极、A为电源正极，可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极。

(1)由上述分析可知，B极是电源的负极；C、D电极发生的电极反应分别为2H2O－4e－
===O2↑＋4H＋、Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋浓度逐渐减小，故甲中溶液颜色逐渐变浅；Y极是阴极，该电极附近颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶体粒子向该电极移动，异种电荷相互吸引，所以氢氧化铁胶体粒子带正电荷。

(2)C、D、E、F电极发生的电极反应分别为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋、
Cu2＋＋2e－===Cu、2Cl－－2e－===Cl2↑、2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)，当各电极转移电子的物质的量均为1 mol时，生成单质的物质的量分别为0.25 mol、0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol，所以单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2。

(3)电镀装置中，镀层金属必须作阳极，镀件作阴极，所以H应该是镀件，电镀液含有镀层金属阳离子，故电镀液为AgNO3溶液；当乙中溶液的pH为13，即c(OH－)＝0.1 mol·L－1时(此时乙中溶液的体积为500 mL)，根据电极反应2H2O＋
2e－===H2↑＋2OH－，则放电的氢离子的物质的量为0.1 mol·L－1×0.5 L＝0.05 mol，即转移电子的物质的量为0.05 mol，H极的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，则可知此时丙中镀件上析出银的质量为108 g·mol－1×0.05 mol＝5.4 g；由甲中C、D两极的电极反应式2H2O－4e－===O2↑＋4H＋、Cu2＋＋2e－===Cu可知，电解过程中溶液中氢离子浓度增大，则甲中溶液的pH变小。

(4)若将C电极换为铁，则阳极铁失电子，阴极铜离子得电子，电解池总反应式为Fe＋Cu2＋=====
通电
Cu＋Fe2＋。

[答案](1)负逐渐变浅正Y(2)1∶2∶2∶2
(3)镀件AgNO3 5.4 g变小(4)Fe＋Cu2＋=====
通电
Cu＋Fe2＋
19．(10分)氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业。

如图是某氯碱工业生产原理示意图：
A(电解池)B(燃料电池)
(1)写出装置A在通电条件下反应的化学方程式：_______________________
_______________________________________________________________。

(2)装置A所用食盐水由粗盐水精制而成。

精制时，为除去食盐水中的Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为________、________。

(3)氯碱工业是高耗能产业，按上图将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。

①图中Y是________(填化学式)；X与稀NaOH溶液反应的离子方程式为
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。

②比较图示中氢氧化钠的质量分数a%与b%的大小：
________________________________________________________________。

③若用装置B作为装置A的辅助电源，每当消耗标准状况下氧气的体积为11.2 L时，则装置B可向装置A提供的电量约为________(一个e－的电量为1.60×
10－19 C；计算结果精确到0.01)。

[解析](1)根据生产原理示意图，装置A是电解池装置，电解饱和食盐水，因此反应的化
学方程式为2NaCl ＋2H 2O=====通电
2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑。

(2)除去杂质时不能引入新的杂质，所以除去Mg 2＋用NaOH 溶液，除去Ca 2＋用Na 2CO 3溶液。

(3)①装置A 右端产生NaOH 溶液，说明右端电极是阴极，发生反应：
2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －，因此Y 是H 2，装置A 的左端电极是阳极，发生反应：2Cl －－2e
－===Cl 2↑，X
为Cl 2，Cl 2和NaOH 溶液反应的离子方程式为Cl 2＋2OH －===Cl －＋ClO －＋H 2O 。

②装置B 中通O 2的一极为正极，电解质是NaOH 溶液，因此正极反应式为O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －，Na ＋通过离子膜由左向右迁移，NaOH
的物质的量增加，因此b %>a %。

③两装置通
过的电量相等，则每消耗标准状况下11.2 L 氧气时装置B 向装置A 提供的电量为
11.2 L
22.4 L·mol －1×4×6.02×1023 mol －1×1.60×10－19 C ≈1.93×105 C 。

[答案] (1)2NaCl ＋2H 2O=====通电
2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑ (2)NaOH 溶液 Na 2CO 3溶液
(3)①H 2 2OH －＋Cl 2===Cl －＋ClO －＋H 2O ②b %>a % ③1.93×105 C
20．(14分)某兴趣小组利用电解装置，探究“铁作阳极”时发生反应的多样性，实验过程如下。

Ⅰ.KCl 作电解质
甲
(1)一定电压下，按图甲装置电解，现象如下：
石墨电极上迅速产生无色气体，铁电极上无气体生成，铁逐渐溶解。

5 min 后U 形管下部出现灰绿色固体，之后铁电极附近也出现灰绿色固体，10 min 后断开K 。

按图乙进行实验。

乙
①石墨电极上的电极反应式为______________________________________。

②确认灰绿色固体中含有Fe 2＋的实验现象是__________________________ ________________________________________________________________。

③灼烧晶体X ，透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色。

结合平衡移动原理，解释“试管Ⅰ中析出白色晶体”的原因是___________________________________
___________________________________________________________________。

(2)其他条件不变时，用图丙装置重复实验，10 min 后铁电极附近溶液依然澄清，断开K 。

按图丁进行实验。

丁
①盐桥的作用是__________________________________________________。

②实验中Ⅵ、Ⅶ与Ⅱ～Ⅴ中的现象比较，可以得出的结论是(答两点) ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。

Ⅱ.KOH 作电解质
(3)用图甲装置电解浓KOH溶液，观察到铁电极上立即有气体生成，附近溶液逐渐变为淡紫色(FeO2－4)，没有沉淀产生。

①铁电极上OH－能够放电的原因是__________________________________
________________________________________________________________。

②阳极生成FeO2－4的总电极反应式是_________________________________
________________________________________________________________。

③某同学推测生成FeO2－4的必要条件是浓碱环境，将图戊中的实验方案补充完整，证实推测成立。

[解析](1)①石墨电极为阴极，溶液中的氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑)。

②灰绿色固体用盐酸溶解后的溶液中(即试管Ⅲ中)加入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，灰绿色悬浊液过滤后的溶液中(即试管Ⅴ中)加入铁氰化钾溶液，无蓝色沉淀生成，说明灰绿色固体中含有Fe2＋。

③灼烧晶体X，透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色，说明含有钾元素，试管Ⅰ中析出白色晶体是因为存在溶解平衡：KCl(s)K＋(aq)＋Cl－(aq)，滴加12 mol·L－1的盐酸，增大c(Cl－)，平衡逆向移动，析出更多KCl晶体，白色晶体为氯化钾晶体。

(2)①盐桥中的氯离子代替氢氧根离子向阳极移动，避免灰绿色固体生成；②根据实验中Ⅵ、Ⅶ与Ⅱ～Ⅴ中的现象比较可知，Ⅶ中加入铁氰化钾溶液后生成大量蓝色沉淀，说明在使用盐桥的实验条件下铁在阳极区的产物主要为Fe2＋，Ⅵ中溶液在加入KSCN溶液后呈浅红色，说明Fe2＋在碱性条件下更容易被氧化为
Fe3＋。

(3)①c(OH－)增大，反应速率加快，使得铁电极上OH－能够放电。

②阳极上生成的氧气能够将亚铁离子氧化生成FeO2－4，反应的总电极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO2－4＋4H2O。

③要推测生成FeO2－4的必要条件是浓碱环境，只需要改变溶液的碱性，看是否仍然生成FeO2－4即可，实验方案为将淡紫色(FeO2－4)溶液加入水中稀释，使溶液的碱性减弱，会发生反应：4FeO2－4＋10H2O4Fe(OH)3↓＋8OH－＋3O2↑，则看到生成红褐色沉淀和无色气体，即可说明生成FeO2－4的必要条件是浓碱环境。

[答案](1)①2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑)
②试管Ⅲ中生成蓝色沉淀，试管Ⅴ中未生成蓝色沉淀
③试管Ⅰ中存在溶解平衡：KCl(s)K＋(aq)＋Cl－(aq)，滴加12 mol·L－1的盐酸，增大c(Cl －)，平衡逆向移动，析出KCl晶体
(2)①阻碍OH－向阳极迁移，避免灰绿色固体生成
②使用盐桥的实验条件下铁在阳极区的产物主要为Fe2＋，Fe2＋在碱性条件下更容易被氧化为Fe3＋
(3)①c(OH－)增大，反应速率加快(更容易放电)
②Fe－6e－＋8OH－===FeO2－4＋4H2O
③水生成红褐色沉淀和无色气体。