化学化学能与电能的专项培优练习题(含答案)

化学化学能与电能的专项培优练习题(含答案)
一、化学能与电能 1．某小组同学用如下装置电解食盐水，并对电解产物进行探究。

实验装置 电解质溶液 实验现象
5mol /L NaCl 溶液 a 极附近 b 极
附近
开始时，产生白色浑浊并逐渐增加，当沉入U 形管底部时部分沉淀变为橙黄色；随后a 极附近沉淀自下而上也变为橙黄色
产生
无色
气泡 资料显示：
①氯化亚铜（CuCl ）为白色粉末，微溶于水；
②氢氧化亚铜（CuOH ）为黄色不溶于水的固体，易脱水分解为红色的2Cu O ； ③Cu +水溶液中不稳定，酸性条件下易歧化为2Cu +和Cu ；
④氢氧化铜可以溶于浓NaOH 得到蓝色溶液．
1（）经检验，b 极产生的气体是2H ，b 极附近溶液的pH______
（填“增大”、“减小”、或“不变”）；铜丝a 应与电源的______（填“正”或“负”）极相连。

2（）
同学们分析a 极附近生成的白色浑浊是CuCl ，则该极的电极反应式是______。

3（）
①橙黄色沉淀中含有2Cu O ，则CuCl 转化为2Cu O 的原因是______（用方程式表示）； ②结合离子在溶液中的运动规律，解释“a 极附近沉淀自下而上”变为橙黄色原因是______。

4（）同学们通过实验进一步证实沉淀中含有1
Cu +：将橙黄色沉淀滤出洗涤后，滴加0.2mol /L 24H SO 至过量，应观察到的现象是______。

5（）
同学们根据上述实验提出猜想：电解时，Cu 做阳极先被氧化为1Cu +。

为此，他们用Cu 电极电解5mol /L NaOH 溶液，实验时观察到阳极产生大量无色气泡，附近溶液变蓝，未见预期的黄色沉淀。

根据现象能否得出“该猜想不成立”的结论，并说明理由：______。

【答案】增大 正 Cu e Cl CuCl ---+=↓ CuCl OH CuOH Cl --+=+、222CuOH Cu O H O =+ 通电时，在阴极产生的OH -向阳极定向移动 沉淀溶解，溶液变蓝，且有少量红色固体产生 不能，阳极产生的大量2O 可能将CuOH 氧化
【解析】
【分析】
(1)电解池阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，据此判断；
(2)结合a 极附近生成的白色浑浊是CuCl 写出电极反应式；
(3)根据电极反应式结合溶度积常数判断；
(4)氧化亚铜与稀硫酸反应生成铜单质、铜离子和水；
(5)用Cu 电极电解5mol /LNaOH 溶液，实验时观察到阳极产生大量无色气泡为氧气，氧气具有强的氧化性，能够氧化CuOH 。

【详解】
（1）用铜做电极，电解氯化钠溶液，b 极产生的气体是2H ，则b 极氢离子得到电子发生
还原反应，为阴极，电极反应式为：222H O 2e H 2OH --+=↑+，因为b 极生成氢氧根
离子，所以附近溶液pH 增大；a 为阳极，与电源正极相连，故答案为：增大；正； （2）依据1（）可知a 极为阳极，铜做阳极为活性电极，a 极附近生成的白色浑浊是CuCl ，则其电极反应式为：Cu e Cl CuCl ---+=，故答案为：Cu e Cl CuCl ---+=； （3）用铜电极电解饱和食盐水时，阳极发生氧化反应，电极反应为
Cu e Cl CuCl ---+=，阴极发生还原反应，电极方程式为22H 2e H +-+=↑，开始时生
成CuCl 白色生成，随着反应进行，溶液pH 逐渐增大，因ap ap K C (uO (H)K CuCl)<，则可生成CuOH 橙黄色沉淀，CuOH 不稳定分解生成2Cu O 和水。

①橙黄色沉淀中含有2Cu O ，则CuCl 转化为2Cu O 的原因是，随着电解的进行，氢氧根离子浓度增大，使CuCl 转化为CuOH ，方程式：CuCl OH CuOH Cl --+=+，CuOH 不稳定分解生成2Cu O 和水，方程式：222CuOH Cu O H O =+，故答案为：
CuCl OH CuOH Cl --+=+、222CuOH Cu O H O =+；
②通电时，在阴极产生的OH -向阳极定向移动，氢氧根离子浓度增大则CuCl 转化为CuOH ，而CuOH 不稳定分解生成2Cu O 和水，所以看到现象为“a 极附近沉淀自下而上”变为橙黄色，故答案为：通电时，在阴极产生的OH -向阳极定向移动；
（4）氧化亚铜与稀硫酸反应生成铜单质、铜离子和水，化学方程式为：
22442Cu O H SO Cu CuSO H O +=++，铜为红色固体，硫酸铜为蓝色溶液，所以现象为：沉淀溶解，溶液变蓝，且有少量红色固体产生，故答案为：沉淀溶解，溶液变蓝，且有少量红色固体产生；
（5）用Cu 电极电解5mol /LNaOH 溶液，实验时观察到阳极产生大量无色气泡为氧气，氧气具有强的氧化性，能够氧化CuOH ，所以不能依据该现象得出“该猜想不成立”的结论，故答案为：不能，阳极产生的大量2O 可能将CuOH 氧化。

2．现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水,并测量电解产生的氢气的体积（约6 mL ）和检验氯气的氧化性（不应将多余的氯气排入空气中）。

（1）试从上图图1中选用几种必要的仪器,连成一整套装置,各种仪器接口的连接顺序（填编号）是:A接______,B接______。

（2）碳棒上发生的电极反应为_______。

（3）能说明氯气具有氧化性的实验现象是_______。

（4）假定装入的饱和食盐水为50 mL（电解前后溶液体积变化可忽略）,当测得的氢气为5.6 mL（已折算成标准状况）时,溶液的pH为____。

（5）工业上采用离子交换膜法电解饱和食盐水，如上图图2，该离子交换膜是__（填“阳离子”或“阴离子”）交换膜，溶液A是_______（填溶质的化学式）
【答案】G、F、I D、E、C 2Cl--2e-=Cl2↑淀粉-KI溶液变成蓝色 12 阳离子 NaOH 【解析】
【分析】
(1)实验的目的是电解饱和食盐水，并测量电解产生的氢气的体积(约6 mL)和检验氯气的氧化性，结合装置的作用来连接装置；
(2)实验目的生成氢气和氯气，所以铁应为阴极，碳棒为阳极；
(3)氯气具有氧化性，能氧化碘离子生成碘单质，使淀粉碘化钾溶液变蓝色说明；
(4)电解饱和食盐水的方程式：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，利用公式c=n
V
来计
算NaOH的物质的量浓度，然后求出氢离子的浓度，最后求出pH；
(5)氢气在阴极生成，则b为阴极，a为阳极，阳离子向阴极移动，则离子交换膜允许阳离子通过；a极上氯离子失电子，生成氯气同时溶液中生成NaOH。

【详解】
(1)产生的氢气的体积用排水量气法，预计H2的体积6ml左右，所以选I不选H，导管是短进长出，所以A接G，用装有淀粉碘化钾溶液的洗气瓶检验氯气时，导管要长进短出，所以B接D，氯气要进行尾气处理，即E接C；
(2)实验目的生成氢气和氯气，所以铁应为阴极，连接电源负极，碳棒为阳极，所以炭棒接直流电源的正极，电极反应：2Cl--2e-═Cl2↑；
(3)氯气具有氧化性，能氧化碘离子生成碘单质，碘单质遇到淀粉变蓝色，使淀粉碘化钾溶液变蓝色说明氯气具有氧化性；
(4)因电解饱和食盐水的方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，当产生的H2的体积
为5.6mL时，物质的量n=
3
5.610L
22.4L/mol
-
⨯
=2.5×10-4mol，生成氢氧化钠的物质的量为5×10-
4mol，所以溶液中NaOH的物质的量浓度=
4
510mol
0.05L
-
⨯═0.01mol/L，所以氢离子的浓度
=
14
10
0.01
mol/L=1×10-12mol/L，pH=12；
(5)氢气在阴极生成，则b为阴极，a为阳极，阳离子向阴极移动，则离子交换膜允许阳离子通过，所以离子交换膜为阳离子交换膜；a极上氯离子失电子，生成氯气同时溶液中生成NaOH，所以溶液A是NaOH。

【点睛】
分析电解过程的思维程序：①首先判断阴阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极；
②再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴阳离子两组；③然后排出阴阳离子的放电顺序：阴极:阳离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+；阳极：活泼电极>S2->I->Br-
>Cl->OH-；如果阳极材料是活性金属如Fe或Cu为阳极，则阳极本身被氧化。

3．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0~6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。

Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。

阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。

某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图，如图所示。

（1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。

此时，应向污水中加入适量的__________。

a．H2SO4 b．BaSO4 c．Na2SO4 d．NaOH
（2）电解池阳极发生了两个电极反应，电极反应式分别是
Ⅰ.___________________；Ⅱ._________________；
（3）电极反应Ⅰ和Ⅱ的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是
__________________；
（4）该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料做电极。

①负极的电极反应是____________________；
②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，电池工作时必须有部分A物质参加循环（见上图）。

A物质的化学式是_________________；
（5）实验过程中，若在阴极产生了44.8 L（标准状况）气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4（标准状况）____L。

【答案】C Fe－2e－=Fe2＋ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 4Fe2＋＋10H2O＋O2=4Fe(OH)3↓＋8H＋
CH4-8e-+4CO32 -=5CO2 +2H2O CO2 11.2 L
【解析】
【分析】
（1）从所加入物质能增大溶液离子的浓度，并能保持污水的pH在5.0~6.0之间进行分析；
（2）根据阳极电极材料和离子的放电顺序分析放电的离子，书写电极反应；
（3）二价铁离子具有还原性，能被氧气氧化为三价；
（4）①燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应；
②根据两极上发生的反应确定循环使用的物质；
（5）在燃料电池和电解池的串联电路中，转移的电子数目是相同的。

【详解】
（1）为了增强溶液的导电性，可选用易溶的强电解质溶液，排除B项，考虑到污水的pH 在5.0~6.0之间，因此不能使用氢氧化钠，硫酸能将Fe(OH)3溶解，因此应向污水中加入适量的硫酸钠；
（2）电解时，铁作阳极，失电子，发生反应Fe-2e-=Fe2+，同时溶液中的OH-失电子被氧化为O2，因此，电极反应为：Ⅰ.Fe-2e-=Fe2+，Ⅱ. 4OH--4e-=2H2O+O2↑；
（3）Fe2+具有还原性，能被氧气氧化为三价，那么得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式为：4Fe2＋＋10H2O＋O2=4Fe(OH)3↓＋8H＋；
（4）①燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应为：CH4-8e-+4CO32 -=5CO2 +2H2O；
②由电极反应可知电池工作时参加循环的物质为CO2；
（5）阴极的电极反应为2H++2e-=H2↑，阴极产生了44.8 L（即2mol）气体，转移的电子的物质的量为4mol，由CH4-8e-+4CO32-=5CO2 +2H2O可知，当转移的电子的物质的量为4mol
时，消耗CH4的体积为V=nV m=1
8
×4mol×22.4L/mol=11.2L。

4．氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂，下图为制备粗高铁酸钾的工业流程。

请回答下列问题：
(1)氯化铁做净水剂的原因是(结合化学用语表达) 。

(2)吸收剂X的化学式为，氧化剂Y的化学式为。

(3)碱性条件下反应①的离子方程式为。

(4)过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品。

该反应的化学方程式为2KOH ＋NaFeO4=K2FeO4＋2NaOH，请根据反应原理分析反应能发生的原因。

(5)K2FeO4在水溶液中易发生反应：4FeO42－＋10H2O=4Fe(OH)3＋8OH－＋3O2↑。

在提纯K2FeO4时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用 (填序号)。

A．H2O B．稀KOH溶液 C．NH4Cl溶液 D．Fe(NO3)3溶液
除了这种洗涤剂外，一般工业生产还要加入异丙醇作为洗涤剂，你认为选择异丙醇的原因
是。

(6)高铁电池是正在研制中的充电电池，具有电压稳定、放电时间长等优点。

以高铁酸钾、二氧化硫和三氧化硫为原料，硫酸钾为电解质，用惰性电极设计成能在高温下使用的电池，写出该电池的正极反应式。

【答案】
(1)Fe3+ +3H2O Fe(OH)3+3H+；水解产生的Fe(OH)3胶体能够吸附杂质；
(2)FeCl2；NaClO
(3)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－=2FeO42－＋3Cl－＋5H2O
(4)K2FeO4溶解度小于NaFeO4，析出晶体，促进反应进行
(5)B；高铁酸钾在异丙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，用异丙醇洗涤有利于提高产品回收率
(6)FeO42- + 3e- + 4SO3 = Fe3+ + 4SO42-
【解析】
试题分析：(1)氯化铁水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，能够吸附杂质可做净水剂，故答案为：Fe3+ +3H2O Fe(OH)3+3H+；水解产生的Fe(OH)3胶体能够吸附杂质；
(2)根据流程图，吸收剂X吸收氯气后能够生成氯化铁，因此X为氯化亚铁，氢氧化钠与氯气反应生成氧化剂Y，因此氧化剂Y为次氯酸钠，故答案为：FeCl2；NaClO；
(3)碱性条件下，氯化铁与次氯酸钠反应生成高铁酸钠，因此反应①的离子方程式为2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－=2FeO42－＋3Cl－＋5H2O，故答案为：2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－=2FeO42－＋3Cl－＋5H2O；
(4)由于K2FeO4溶解度小于NaFeO4，析出晶体，促进2KOH＋NaFeO4=K2FeO4＋2NaOH反应进行，故答案为：K2FeO4溶解度小于NaFeO4，析出晶体，促进反应进行；
(5)由于4FeO42－＋10H2O=4Fe(OH)3＋8OH－＋3O2↑。

在提纯K2FeO4时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，洗涤剂最好选用碱性溶液，故选B；除了氢氧化钠外，一般工业生产还要加入异丙醇作为洗涤剂，是因为高铁酸钾在异丙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，用异丙醇洗涤有利于提高产品回收率，故答案为：B；高铁酸钾在异丙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，用异丙醇洗涤有利于提高产品回收率；
(6)高铁酸钾具有氧化性，在设计的电池中发生还原反应，二氧化硫具有还原性，能够发生氧化反应，生成三氧化硫，因此电池的正极反应式为FeO42- + 3e- + 4SO3 = Fe3+ + 4SO42-，故答案为：FeO42- + 3e- + 4SO3 = Fe3+ + 4SO42-。

考点：考查了铁及其化合物的性质、氧化还原反应、化学实验的基本操作、原电池原理的应用的相关知识。

5．I．硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。

某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体（Na2S2O3·5H2O）。

⑴【查阅资料】
1. Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体，易溶于水。

其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。

②向Na2CO3和Na2S混合液中通入SO2可制得Na2S2O3，所得产品中常含有少量Na2SO3和Na2SO4。

2. Na2SO3易被氧化；BaSO3难溶于水，可溶于稀HCl。

⑵【制备产品】实验装置如图所示（省略夹持装置）
实验步骤：
①按图示加入试剂之前，必须进行的操作是。

仪器a的名称是；E中的试剂是（选填下列字母编号）。

A．稀H2SO4 B．NaOH溶液 C．饱和NaHSO3溶液
②先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液，再向A中烧瓶滴加H2SO4。

③等Na2S和Na2CO3完全消耗后，结束反应。

过滤C中混合物，将滤液（填写操作名称）、冷却、结晶、过滤、洗涤、干燥，得到产品。

⑶【探究与反思】为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4，该小组设计了以下实验方案，请将方案补充
完整。

（所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸馏水中选择）
①取适量产品配成稀溶液，滴入足量的BaCl2溶液，，则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。

②为减少装置C中生成Na2SO4的量，在不改变原有装置的基础上对实验步骤⑵进行了改进，改进后的操作是。

③ Na2S2O3·5H2O的溶液度随温度升高显著增大，所得产品通过方法提纯。

Ⅱ．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。

用镍（Ni）、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示（假设电解前后体积变化忽略不计）。

下列推断不合理的是。

A．铁是阳极，电极反应为Fe－6e－+ 4H2O = FeO42－+ 8H+
B．电解时电子的流动方向为：负极→Ni电极→溶液→Fe电极→正极
C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动
D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，撤去隔膜混合后，pH比原溶液降低
【答案】⑵①检查装置的气密性（2分）分液漏斗（1分） B （1分）③蒸发（1分）
⑶①有白色沉淀生成，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀HCl，若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生（2分）②先向A中烧瓶滴加浓H2SO4，产生的气体将装置中空气排尽后，再向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液。

（2分）③冷却结晶或重结晶（2分）Ⅱ．ABC （3分）
【解析】
试题分析：（2）①装置连接好以后必须进行的操作是检验装置的气密性。

仪器a的名称是分液漏斗；SO2有毒，需要进行尾气处理，E中的试剂是NaOH溶液，目的是吸收剩余的二氧化硫，因为二氧化硫能与氢氧化钠溶液反应，与稀H2SO4和饱和NaHSO3溶液不反应，故答案选B。

②将Na2S2O3结晶析出的操作应为：蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥。

（3）【探究与反思】
①根据：Na2S2O3•5H2O是无色透明晶体，易溶于水，其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成；Na2SO3易被氧化；BaSO3难溶于水，可溶于稀HCl；BaSO4难溶于水，难溶于稀HCl，以及硝酸具有强氧化性、加入硫酸会引入硫酸根离子可知，取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有白色沉淀生成，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀盐酸，若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则可以确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。

②因为亚硫酸钠易被氧化生成硫酸钠，所以为减少装置C中生成Na2SO4的量，改进后的操作是先向A中烧瓶滴加浓硫酸，产生的气体将装置中的空气排尽后，再向C中烧瓶加入硫化钠和碳酸钠的混合溶液。

（4）Na2S2O3•5H2O的溶解度随温度升高显著增大，所得产品通过冷却结晶或重结晶方法提纯。

Ⅱ．A、铁是阳极，但溶液显碱性，不可能生成H+，A错误；B、电解时电子的流动方向为：负极→Ni电极，溶液中是离子导电，电子再通过是Fe电极→正极，B错误；C、因阳极消耗OH－，故OH－通过阴离子交换膜自左向右移动，C错误；D、电解时阳极吸引OH－而使附近的pH降低、阴极区因OH－向右侧移动而pH升高；因为总反应消耗OH－，撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH降低，D正确，答案选ABC。

考点：考查物质制备实验设计及电化学原理的应用
6．氰化钠（NaCN）是一种重要化工原料，用于化学合成、电镀、冶金等方面。

NaCN有剧毒，含氰废水需经无害化处理才能排放，某电镀厂含氰废水的一种工业处理流程如下：
已知：HCNO的结构式是：H-O-C≡N
HCN的Ka= 6.02×10-10
[Ag(CN)2]-(aq)Ag+(aq)+ 2CN-(aq)K = 1.3×10-21
回答下列问题：
（1）CN-中两原子均为8电子稳定结构，请写出CN-的电子式_______________。

（2）氰化钠遇水会产生剧毒氢氰酸，请写出相应的离子方程式_______________。

（3）向发生塔中通水蒸汽的目的是____________。

（4）氧化池中氰化物的降解分两步进行
CN-被氯气氧化成低毒的CNO- ，写出相应的离子方程式____________________，
CNO-被氯气氧化成无毒的两种气体，写出相应的离子方程式________________。

（5）贮水池中废水须先经碱化后再进行氧化的原因_______________________。

（6）电镀厂电镀银时需要降低镀层金属的沉积速度，使镀层更加致密。

电解液使用
Na[Ag(CN)2]，请写出阴极反应式，解释工业电镀中使用氰离子（CN-）的原
因。

【答案】(每空2分，共16分)
（1）
（2）CN-+H 2O HCN + OH-
（3）促使HCN挥发进入吸收塔
（4）CN-+Cl2+ 2OH- = CNO- + 2Cl-+ H2O
2CNO- + 3Cl2+ 4OH-= N2 ↑ + CO2↑+ 6Cl- + 2H2O
（5）防止生成HCN 其他合理答案均得分
（6）[Ag(CN)2]-+ e-=" Ag" + 2CN-；Ag+和CN-可以结合成稳定的络合物，可以控制银离子浓度，使镀层致密。

【解析】
试题分析：（1）CN-中各原子均满足8电子稳定结构，存在C≡N键，电子式为
，故答案为；
（2）氰化钠易发生水解产生氰化氢，方程式为CN-+H2O⇌HCN+OH-，故答案为CN-
+H2O⇌HCN+OH-；
（3）向发生塔中通水蒸汽的目的是促使HCN挥发进入吸收塔，故答案为促使HCN挥发进入吸收塔；
（4）CN-被氯气氧化成低毒的CNO-，同时得到还原产物氯离子，即CN-+Cl2+2OH-=CNO-+2Cl-+H2O；CNO-被氯气氧化成无毒的两种气体是氮气和二氧化碳，即2CNO-+3Cl2+4OH-
=N2↑+CO2↑+6Cl-+2H2O；
（5）贮水池中废水须先经碱化后再进行氧化，这样可以防止生成HCN，故答案为防止生成HCN；
（6）电解池中，电解液使用Na[Ag(CN)2]，在阴极上发生得电子的还原反应，即：
[Ag(CN)2]-+e-=Ag+2CN-，工业电镀中使用氰离子，这样Ag+和CN-可以结合成稳定的络合物，可以控制银离子浓度，使镀层致密，故答案为[Ag(CN)2]-+e-=Ag+2CN-；Ag+和CN-可以结合成稳定的络合物，可以控制银离子浓度，使镀层致密。

【考点定位】考查电解原理；离子方程式的书写；氧化还原反应
【名师点晴】本题是一道注重了化学与实际生产的联系的综合知识题，考查利用氧化还原反应来实现废水的转化，涉及氧化还原反应等，明确该反应中的生成物是解本题关键，还可以结合原子守恒、转移电子守恒来分析解答。

本题中（4）CN-被氯气氧化成低毒的CNO-，同时得到还原产物氯离子；CNO-被氯气氧化成无毒的两种气体是氮气和二氧化碳，据此书写方程式；（6）电解池的阴极上发生得电子的还原反应；根据Ag+和CN-可以结合成稳定的络合物。

7．（一）如图所示，甲、乙是电化学实验装置，请回答下列问题：
若甲、乙两个烧杯中均盛放饱和NaCl溶液。

①甲中石墨棒上的电极反应式是_________________________________
②乙中总反应的离子方程式为___________________________________
③若乙中含有0.10 mol·L-1NaCl溶液400mL，当阳极产生的气体为560mL（标准状况下）时，溶液的pH=_____________（2分）（假设溶液体积变化忽略不计），转移电子的个数为____________
（二）肼一空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景。

其工作原理如上图所示，回答下列问题：
①该燃料电池中正极通入的物质是__________；
负极发生的反应式为：__________________________
②电池工作时，OH- 移向极________（“a”或“b”）
③当电池放电转移5mol电子时，至少消耗燃料肼________g
(三)全钒液流电池的结构如图所示，其电解液中含有钒的不同价态的离子、H+和SO42﹣．电池放电时，负极的电极反应为：V2+﹣e﹣=V3+．
①电池放电时的总反应方程式为___________________________
充电时，电极M应接电源的_________ 极
②若电池初始时左、右两槽内均以VOSO4和H2SO4的混合液为电解液，使用前需先充电激活，充电过程阴极区的反应分两步完成：第一步VO2+转化为V3+；第二步V3+转化为V2+．则第一步反应过程中阴极区溶液n（H+）__________（填“增大”、“不变”或“减小”）（1分），阳极的电极反应式为_________________________
【答案】（一）（1）①O2＋4e－＋2H2O===4OH－
②2Cl－＋2H2O Cl2↑＋2 OH－＋H2↑
③ 13； 3.612×1022或0.06N A
（二）①空气或氧气 N2H4 +4OH- -4e- =4H2O+ N2↑ ②a ③40
（三）①VO2++2H++V2+=VO2++H2O+V3+正
②减小 VO2++H2O﹣e﹣=VO2++2H+
【解析】
试题分析：（一）（1）①甲装置为原电池，石墨作正极，O2放电，电极反应为：O2＋2H2O ＋4e－=4OH－；②乙装置为电解池， Fe是阴极，不参与反应，总反应的离子方程式为：
2Cl－＋2H2O Cl2↑＋2 OH－＋H2↑；③阳极生成0.025mol的气体,其中先是氯离子失电子，0.04mol氯离子失去0.04mol电子,生成0.02mol的氯气，另外的0.005mol气体是氢氧根离子失电子生成的氧气，可知0.02mol氢氧根失去0.02mol电子，共失去0.06mol电子，同时在阴极氢离子得电子0.06mol电子，刚好反应0.06mol氢离子，也就是留下了0.04mol氢氧根离子，氢离子浓度为0.04/0.4=0.1mol/L.pH为13；转移电子的个数为
3.612×1022或0.06N A；
（二）①在肼（N2H4）燃料电池中，通入燃料气体N2H4为负极，通入空气或氧气的一极为正极；在原电池中，阴离子向负极移动，在碱性电解质中失去电子生成氮气和水，电极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O；②电池工作时，OH- 移向负极，即a极；③当电池放电转移5mol 电子时，消耗燃料肼1.25mol，质量为40g；
（三）①左槽的电极反应式为VO2++2H++e-=VO2++H2O，为原电池的正极，总反应方程式为
VO2++2H++V2+=VO2++H2O+V3+；充电时，电极M应接电源的正极；②第一步VO2+转化为V3+的方程式为：VO2++4H++2e‾= V3++2H2O，消耗了H+，所以阴极区溶液n（H+）减小；阳极上VO2+失电子生成VO2+，电极方程式为：VO2++H2O﹣e﹣=VO2++2H+。

考点：原电池，电解池原理
8．（1）某课外活动小组同学用图1装置（M、N为外电源的两个电极）进行实验，试回答下列问题：
①若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的_________腐蚀。

请写出正极反应式：____________。

②若开始时开关K与b连接时，两极均有气体产生，则铁电极为__________极（填“阴”或“阳”），该电极上发生的电极反应式为_____________，总反应的离子方程式为________________。

（2）该小组同学设想，用如图2所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠。

①B出口导出的气体是__________，制得的氢氧化钠溶液从出口____________（填“A”、“B”、“C”或“D”）导出。

通过阴离子交换膜的离子数____________（填“>”、“<”
或“=”）通过阳离子交换膜的离子数。

②氢气、氧气和氢氧化钠溶液又可制成燃料电池，该电池的负极反应式为__________________。

【答案】（1）① 吸氧(1分)； O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-；
② 阴 2H+ + 2e- = H2↑(或2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH-)，
2Cl- + 2H2O 2OH- + H2↑+ Cl2↑
（2）①O2；D ； <；②H2+ 2OH- - 2e- = 2H2O。

【解析】
试题分析：①若开始时开关K与a连接，则发生的原电池反应，由于食盐水是中性溶液，故铁发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，在正极发生的电极反应式是O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-；
②若开始时开关K与b连接时，若Fe与电源的正极连接，Fe是活性电极，Fe电极就会发生反应：Fe-2e-=Fe2+，该电极就不会产生气体，实际上两极均有气体产生，则铁电极应该与电源的负极连接，为阴极，该电极上发生的电极反应式为2H+ + 2e- = H2↑，或2H2O +
2e- = H2↑+ 2OH-；电解的总反应的离子方程式为2Cl- + 2H2O 2OH- + H2↑+ Cl2↑。

（2）该小组同学设想，用如图2所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠。

由于阳离子的放电能力H+>Na+，所以在阴极发生反应：2H+ + 2e- = H2↑，反应产生氢气，附近溶液中水的电离平衡被破坏，溶液中c(OH-)增大，因此溶液显碱性，有一定浓度的NaOH；溶液中阴离子的放电能力：OH->SO42-，所以在阳极发生反应：4OH--4e-=2H2O+O2↑，由于氢氧根离子放电，使附近溶液中H+浓度增大，溶液显酸性，附近的溶液为H2SO4溶液。

①B出口导出的气体是O2，从A口出去的溶液含有硫酸溶液；制得的氢氧化钠溶液从出口D导出，C口处出去的气体是H2。

由于SO42-带有2个单位的负电荷，Na+带有一个定位的正电荷，在整个闭合回路中电荷转移总量相等，所以通过阴离子交换膜的离子数<通过阳离子交换膜的离子数。

②氢气、氧气和氢氧化钠溶液又可制成燃料电池，通入燃料氢气的电极为负极，由于电解质溶液为NaOH碱性溶液，所以该电池的负极反应式为H2+ 2OH- - 2e- = 2H2O。

【考点定位】考查电化学反应原理的应用的知识。

【名师点睛】原电池是把化学能转化为电能的装置，根据该原理可以设计各种燃料电池。

通入燃料的电极为负极，负极失去电子，发生氧化反应，通入氧气的电极为正极，正极发生还原反应。

电极反应式与电解质溶液有关。

以氢氧燃料电池为例。

当电解质溶液为酸溶液时，负极反应式是：H2-2e-=2H+，正极反应式是O2+4e-+4H+=2H2O；当电解质溶液为碱性物质时，负极的电极反应式是：H2-2e-+2OH-=2H2O；正极的电极反应式是O2+4e-+2H2O =4OH-。

因此要根据电解质溶液的酸碱性来书写电极反应的反应式。

电解池是把电能转化为化学能的装置，与电源正极连接的电极为阳极，与电源负极连接的电极为阴极。

阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。

若阳极为活性电极(除金、铂之外的金属电极)，阳极失去电子，发生氧化反应；若是惰性电极，则为溶液中的阴离子失去电子，发生氧化反应；阴极则是溶液中的阳离子放电，遵循离子放电顺序。

掌握原电池、电解池反应原理是本题解答的关键。