2019-2020江苏高中化学选修4 专题综合测评1 化学反应与能量变化

专题综合测评(一)化学反应与能量变化
(时间90分钟，满分100分)
一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)
1．一种生产和利用氢能的途径如图所示。

下列说法中错误的是()
A．氢能属于二次能源
B．图中能量转化的方式至少有6种
C．太阳能电池的供电原理与燃料电池相同
D．太阳能、风能、氢能都属于新能源
C[氢能属于二次能源，A项正确；图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为电能，电能与化学能的相互转化，电能与光能、热能的转化等，B项正确；太阳能电池的供电原理是将太阳能转化为电能，而燃料电池的供电原理是将化学能转化为电能，所以二者供电原理不相同，C项错误；太阳能、风能、氢能都属于新能源，D项正确。

]
2．已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)ΔH＝100 kJ·mol－1的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是()
A．加入催化剂，该反应的反应热ΔH将减小
B．每形成2 mol A—B键，将吸收b kJ能量
C．每生成2分子AB吸收(a－b)kJ能量
D．该反应正反应的活化能大于100 kJ·mol－1
D[催化剂不能改变反应热的大小，A项错误；形成化学键放出能量，B项
错误；热化学方程式的化学计量数表示物质的量，故每生成2 mol AB吸收(a－b)kJ的能量，C项错误。

]
3．下列热化学方程式中ΔH代表标准燃烧热的是()
A．CH4(g)＋3
2O2(g)===2H2O(l)＋CO(g)ΔH1
B．S(s)＋3
2O2(g)===SO3(g)ΔH2
C．C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)ΔH3
D．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH4
C[标准燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，A项中CO应为CO2；B项中S的稳定氧化物应为SO2；D项中CO应为1 mol。

] 4．已知反应：
①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)
ΔH＝－221 kJ/mol
②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ/mol
下列结论正确的是()
A．碳的标准燃烧热大于110.5 kJ/mol
B．①的反应热为221 kJ/mol
C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为－57.3 kJ/mol
D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量
A[A项中燃烧热是指101 kPa时，1 mol物质充分燃烧生成稳定氧化物所释放的能量，由题知1 mol C生成1 mol CO放热110.5 kJ，碳的燃烧热应指氧化产物为CO2时对应的能量，要在此基础上继续氧化放热，所以应大于110.5 kJ/mol；B项中反应热存在吸热、放热两种情况，可更正为①的反应热为ΔH＝－221 kJ/mol；C项中和热一定为放热反应放出的能量，则可表示为中和热为57.3 kJ/mol或中和热为ΔH＝－57.3 kJ/mol；D项中稀醋酸为弱酸，反应中继续电离吸收一部分热量，故放出热量值比57.3 kJ要少。

]
5．已知：①1 mol晶体硅中含有2 mol Si—Si键。

②Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)ΔH，其反应过程与能量变化如图所示。

③
A．晶体硅光伏发电是将化学能转化为电能
B．二氧化硅稳定性小于硅的稳定性
C．ΔH＝－988 kJ·mol－1
D．ΔH＝a－c
C[晶体硅光伏发电是将太阳能转化为电能，A项错误；根据化学键的键能判断，断裂1 mol二氧化硅中的Si—O键需要的能量为4×460 kJ＝1840 kJ，断裂1 mol晶体硅中的Si—Si键需要的能量为2×176 kJ＝354 kJ，故二氧化硅的稳定性大于硅的稳定性，B项错误；Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)ΔH＝(176×2＋500－460×4)kJ·mol－1＝－988 kJ·mol－1，C项正确；根据图中信息可知，ΔH＝－c，D 项错误。

]
6．通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。

下列说法不正确的是
()
①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH1＝a kJ·mol－1
②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
ΔH2＝b kJ·mol－1
③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH3＝c kJ·mol－1
④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH4＝d kJ·mol－1 A．反应①、②为反应③提供原料气
B ．反应③也是CO 2资源化利用的方法之一
C ．反应CH 3OH(g)===12CH 3OCH 3(g)＋12H 2O(l)的ΔH ＝d 2 kJ·mol －1
D ．反应2CO(g)＋4H 2(g)===CH 3OCH 3(g)＋H 2O(g)的
ΔH ＝(2b ＋2c ＋d )kJ·mol －1
C [A 项，反应①生成CO 和H 2，生成的CO 继续发生反应②生成CO 2和H 2，反应③的原料为CO 2和H 2，正确；B 项，反应③将温室气体CO 2转化为燃料CH 3OH ，正确；C 项，反应④中，H 2O 为气体，选项中H 2O 为液体，故焓变
不是12
的关系，错误；D 项，依据盖斯定律，按“②×2＋③×2＋④”，可得所求反应的焓变，正确。

]
7．某化学小组进行电化学研究，甲同学设计如图所示装置，乙同学利用甲同学的装置和桌面上其他的药品与材料，不能完成的实验是( )
A ．使甲同学装置中的正极变为负极
B ．设计一个新的原电池
C ．在石墨电极上镀锌
D ．使锌电极受到保护
C [若将石墨与铜连接起来插入AgNO 3溶液中形成原电池，铜为负极，A 、B 项实验能够完成；由所给试剂和装置不能在石墨电极上镀锌，C 项实验不能完成；若将原装置中的Cu 换成Al ，能够起到保护锌的作用，
D 项实验能够完成。

]
8．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO 2二次电池。

将NaClO 4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO 2＋4Na 2Na 2CO 3＋C 。

下列说法错误的是( )
A ．放电时，ClO －4向负极移动
B ．充电时释放CO 2，放电时吸收CO 2
C ．放电时，正极反应为：3CO 2＋4e －===2CO 2－3＋C
D ．充电时，正极反应为：Na ＋＋e －===Na
D [本题考查二次电池的工作原理。

放电时，负极反应为：4Na －4e －===
4Na ＋，正极反应为3CO 2＋4e －===C ＋2CO 2－3；Na ＋移向正极，CO 2－3、ClO －4移向负
极，A 、C 正确；充电过程与放电过程相反，B 正确；充电时，阳极反应为2CO 2－3
＋C －4e －===3CO 2↑，D 错误。

]
9．一种可充电锂一空气电池如图所示。

当电池放电时，O 2与Li ＋
在多孔碳材料电极处生成Li 2O 2－x (x ＝0或1)。

下列说法正确的是( )
A ．放电时，多孔碳材料电极为负极
B ．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C ．充电时，电解质溶液中Li ＋向多孔碳材料区迁移
D ．充电时，电池总反应为Li 2O 2－x ===2Li ＋⎝ ⎛⎭
⎪⎫1－x 2O 2↑ D [本题考查原电池原理和电解原理的综合运用。

A 项，依据题意和可充电电池装置图判断出，放电时锂电极作负极，多孔碳材料电极作正极，错误；B 项，在原电池中，外电路电子由负极流向正极，即放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极，错误；C 项，充电时，电解质溶液中的阳离子向阴极区迁移，即Li ＋向锂电极区迁移，错误；D 项，充电时，Li ＋在阴极区得到电子生成Li ，
阳极区生成O 2，即电池总反应为Li 2O 2－x ===2Li ＋⎝ ⎛⎭
⎪⎫1－x 2O 2↑，正确。

] 10．一种三室微生物电池污水处理系统原理如下图所示，图中有机废水中有机物可用C 6H 10O 5表示。

下列有关说法正确的是( )
A．该装置为原电池，b是原电池的负极
B．中间室：Na＋移向右室，Cl－移向左室，a极区溶液的pH减小
C．b极反应式为2NO－3－10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O
D．当左室有4.48 L CO2(标准状况下)生成时，右室产生N2的物质的量为0.8 mol
B[根据图示信息，装置左侧碳元素化合价升高，所以a为负极，b为正极，A错误；阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，a极反应式为C6H10O5－24e－＋7H2O===6CO2↑＋24H＋，pH减小，B正确；b极反应式为2NO－3＋10e－＋
12H＋===N2↑＋6H2O，C错误；当左室有4.48 L CO2(标准状况下)生成时，转移
0.8 mol e－，根据得失电子守恒，右室产生N2的物质的量为0.8
10mol＝0.08 mol，D
错误。

]
11．以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解CuSO4溶液(足量)，装置如图。

若一段时间后Y电极上有6.4 g红色物质析出，停止电解。

下列说法正确的是()
A．a为铅蓄电池的负极
B．电解过程中SO2－4向右侧移动
C．电解结束时，左侧溶液质量增重8 g
D．铅蓄电池工作时正极电极反应式为：PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4
C[Y极有Cu析出，发生还原反应，Y极为阴极，故b为负极，a为正极，A错误；电解过程中阴离子向阳极移动，B错误；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，当有6.4 g Cu析出时，转移
0.2 mol e－，左侧生成1.6 g O2，同时有0.1 mol(9.6 g)SO2－4进入左侧，则左侧质量净增加9.6 g－1.6 g＝8 g，C正确；铅蓄电池的负极是Pb，正极是PbO2，正极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO2－4===PbSO4＋2H2O，D错误。

]
12．如图是CO2经电催化转化为CH4的装置示意图。

下列说法不正确的是
()
A．该过程是电能转化为化学能的过程
B．铜电极的电极反应式为CO2＋8HCO－3＋8e－===CH4＋8CO2－3＋2H2O
C．一段时间后，①池中n(KHCO3)不变
D．一段时间后，②池中溶液的pH一定下降
C[题给装置连接有电源，则其过程是电能转化为化学能的过程，A项正确。

二氧化碳转化为甲烷的反应过程中，碳元素的化合价降低，在铜电极上发生还原反应，电极反应式为CO2＋8HCO－3＋8e－===CH4＋8CO2－3＋2H2O，B项正确。

一段时间后，由于①池溶液中的碳酸氢根离子被消耗，故碳酸氢钾的物质的量减少，C项错误。

①池中的铜电极为阴极，发生还原反应，②池中的铂电极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，该过程中有H＋生成，故溶液的pH降低，D项正确。

]
13．验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl 溶液)。

．．．
A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
D[②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。

但③中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn保护了Fe，A项正确；①与②的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成。

对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。

]
14．关于下列各装置图的叙述中，不正确的是()
A．用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液
B．装置②的总反应式是Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连
D．装置④中的铁钉几乎没被腐蚀
B[装置①中a为阳极，电解精炼铜时，应是粗铜；装置②中，铁的金属活动性大于铜，总反应式应是Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；装置③中为保护钢闸门不被腐蚀，应使闸门与外接电源的负极相连；装置④中由于浓硫酸有强的吸水性，铁钉在干燥的空气中不易被腐蚀。

]
15．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是()
A．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为
2Cl－－2e－===Cl2↑
B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为Cu－2e－===
Cu2＋
D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
A[氢氧燃料电池的正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；粗铜精炼时，与电源负极相连的是纯铜；钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式：Fe－2e－===
Fe2＋。

]
16．流动电池可以在电池外部调节电解质溶液，从而维持电池内部电解质溶液浓度稳定，原理如图。

下列说法错误的是()
A．Cu为负极
B．PbO2电极的电极反应式为PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O
C．甲中应补充硫酸
D．当消耗1 mol PbO2时，需分离出2 mol CuSO4
D[由图可知，Cu反应生成CuSO4，发生氧化反应，为负极，A正确；PbO2得电子生成PbSO4，电极反应式为PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O，B 正确；反应过程中不断消耗硫酸，所以甲中应补充硫酸，C正确；当消耗1 mol PbO2时，转移2 mol电子，则需分离出1 mol CuSO4，D错误。

]
备选
用CH4催化还原NO x，可以消耗氮氧化物的污染。

例如：
①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－574 kJ·mol－1
②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－1 160 kJ·mol－1
下列说法不正确的是()
A．若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2生成N2和水蒸气，放出的热量为173.4 kJ
B．由反应①可推知：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)ΔH<－574 kJ·mol－1
C．反应①②转移的电子数相同
D．反应②中当4.48 L CH4反应完全时转移的电子总数为1.60 mol
D[根据盖斯定律：(①＋②)×1
2得到如下热化学方程式：CH4(g)＋
2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－867 kJ·mol－1，标准状况下4.48 L CH4的物质的量为0.2 mol，放出的热量为0.2 mol×867 kJ·mol－1＝173.4 kJ；由于液态水生成气态水需要吸收热量，所以生成液态水的反应放出的热量多，放热越多，则ΔH越小，即ΔH<－574 kJ·mol－1；反应②中每1 mol CH4反应完全时转移的电子总数为8 mol，因为没有指明气体的温度和压强，4.48 L CH4的物质的量无法求算。

]
二、非选择题(本题包括6小题，共52分)
17．(8分)根据下列叙述写出相应的热化学方程式：
(1)已知16 g固体硫完全燃烧时放出148.4 kJ的热量，该反应的热化学方程式是________________________________________________________________ ______________________________________________________________。

(2)如图是SO2氧化生成SO3反应过程中能量变化的曲线图。

该反应的热化学方程式为__________________________________________________________ _______________________________________________________________。

(3)断裂1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol NN键需要的能量分别是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则1 mol N2完全反应生成NH3的反应热ΔH为________，反应中消耗1 mol H2时所放出的热量为________。

解析：(1)16 g固体硫完全燃烧时放出148.4 kJ的热量，即1 mol S完全燃烧时放出296.8 kJ热量，则热化学方程式为S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－296.8 kJ·mol－1。

(2)由图象分析可知，图象中表示的是1 mol气态SO2和0.5 mol气态氧气完全反应生成1 mol气态SO3，反应是放热反应，反应的焓变ΔH＝501 kJ·mol－1－600 kJ·mol－1＝－99 kJ·mol－1,2 mol二氧化硫全部反应放热198 kJ；写出反应的热
(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－198 kJ·mol－1。

化学方程式为2SO
＋3H22NH3中，断裂3 mol H—H键，1 mol NN键共
(3)在反应N
吸收的能量为3×436 kJ＋946 kJ＝2 254 kJ，生成2 mol NH3，共形成6 mol N—H 键，放出的能量为6×391 kJ＝2 346 kJ，吸收的能量少，放出的能量多，该反应为放热反应，放出的热量为 2 346 kJ－2 254 kJ＝92 kJ，即N2(g)＋3H2(g)
(g)ΔH＝－92 kJ·mol－1,1 mol H2完全反应生成NH3所放出的热量为
2NH
92
3kJ≈30.67 kJ。

答案：(1)S(s)＋O2(g)===SO2(g)
ΔH＝－296.8 kJ·mol－1
(g)＋O2(g)2SO3(g)
(2)2SO
ΔH＝－198 kJ·mol－1
(3)－92 kJ·mol－130.67 kJ
18．(10分)(1)运动会中的火炬一般采用丙烷(C3H8)为燃料。

丙烷热值较高，污染较小，是一种优良的燃料。

试回答下列问题：
①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)过程中的能量变化图，请在图中的括号内填入“＋”或“－”。

②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：_____________________________
______________________________________________________________。

③二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料，应用前景广阔。

1 mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1 455 kJ热量。

若1 mol丙烷和二甲醚的混合气体完全
燃烧生成CO 2和液态水共放出1 645 kJ 热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为________。

(2)盖斯定律认为：不管化学过程是一步完成或分几步完成，整个过程的总热效应相同。

试运用盖斯定律回答下列问题：
①已知H 2O(g)===H 2O(l)
ΔH 1＝－Q 1 kJ·mol －1(a)
C 2H 5OH(g)===C 2H 5OH(l)
ΔH 2＝－Q 2 kJ·mol －1(b)
C 2H 5OH(g)＋3O 2(g)===2CO 2(g)＋3H 2O(g)
ΔH 3＝－Q 3 kJ·mol －1(c)
若使46 g 液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，则整个过程中放出的热量为________kJ 。

②碳(s)在氧气供应不充足时，生成CO 同时还部分生成CO 2，因此无法通过
实验直接测得反应：C(s)＋12O 2(g)===CO(g)的ΔH 。

但可设计实验、利用盖斯定
律计算出该反应的ΔH ，计算时需要测得的实验数据有________。

解析：(1)①丙烷完全燃烧生成CO 2和1 mol H 2O(l)时放热，ΔH 为负值。

②燃烧热是1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，所以表示丙烷燃烧热的热化学方程式为C 3H 8(g)＋5O 2(g)===3CO 2(g)＋4H 2O(l) ΔH ＝－2 215.0 kJ·mol －1。

③n (二甲醚)×1 455 kJ·mol －1＋[1 mol －n (二甲醚)]×2 215.0 kJ·mol －1＝1 645 kJ ，解得n (二甲醚)＝0.75 mol ，n (丙烷)＝0.25 mol 。

(2)①由(a)×3＋(c)－(b)可得C 2H 5OH(l)＋3O 2(g)===2CO 2(g)＋3H 2O(l) ΔH 4＝－(3Q 1－Q 2＋Q 3)kJ·mol －1，所以使46 g 液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，整个过程中放出的热量为(3Q 1－Q 2＋Q 3)kJ 。

②利用盖斯定律计算反应C(s)＋12O 2(g)===CO(g)的ΔH ，需要测得的实验数据有碳和CO 的燃烧热。

答案：(1)①－ ②C 3H 8(g)＋5O 2(g)===3CO 2(g)＋4H 2O(l) ΔH ＝－2 215.0 kJ·mol －1 ③1∶3
(2)①(3Q 1－Q 2＋Q 3) ②碳和CO 的燃烧热
19．(6分)肼(N 2H 4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。

(1)如图是一个电化学过程示意图。

①铂片上发生的电极反应式是_____________________________________。

②假设使用肼—空气燃料电池作为本过程中的电源，铜片的质量变化128 g，则肼—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20%)。

(2)肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，生成无污染的物质。

电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。

肼—空气燃料电池放电时，负极的电极反应式是_ ___________________________________________________________________。

解析：(1)铂片与电源负极相连，为阴极，在阴极发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu。

根据该装置中各电极上通过的电量相等，则电池正极上氧气得电子总数
与电解池阳极上Cu失电子总数相等，故4n(O2)＝2n(Cu)，则n(O2)＝1
2×
128
64mol
＝1 mol，则消耗标准状况下空气的体积为1 mol
20%×22.4 L·mol
－1＝112 L。

(2)负极
为肼放电，且电解质KOH参与反应，电极反应为N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O。

答案：(1)①Cu2＋＋2e－===Cu②112(2)N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O 20．(8分)如图所示的装置进行电解。

通电一会儿，发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。

(1)E为电源的________极，F为电源的________极。

(2)A中发生反应的化学方程式为___________________________________。

(3)在B中观察到的现象是_________________________________________
_______________________________________________________________。

(4)D 端的电极反应式为__________________________________________。

解析：本题实质上是三个电解装置串联，首先判断电源的正、负极，E 为负极，F 为正极；A 中是以Pt 为阳极、Fe 为阴极电解AgNO 3溶液。

B 中Cu 为阳极，发生的反应为：Cu －2e －===Cu 2＋，石墨为阴极发生的电极反应为：2H ＋＋ 2e －===H 2↑，由于水电离出的H ＋放电，所以溶液中的c (OH －)>c (H ＋)，故溶液中有氢氧化铜蓝色沉淀生成。

D 端为阴极，发生电极反应为：2H ＋＋2e －===H 2↑。

答案：(1)负 正
(2)4AgNO 3＋2H 2O=====通电4Ag ＋4HNO 3＋O 2↑
(3)铜片溶解，石墨电极上有气体生成，溶液中有蓝色沉淀生成
(4)2H ＋＋2e －===H 2↑
21．(10分)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。

如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在电极上分别通入CH 4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y 2O 3的ZrO 2固体，它在高温下能传导O 2－(O 2＋4e －===2O 2－)。

图1 图2
(1)c 电极作____________极，d 电极上的电极反应式为_________________。

(2)如图2所示用惰性电极电解100 mL 0.5 mol·L －1CuSO 4溶液，a 电极上的电极反应式为________，若a 电极产生56 mL(标准状况)气体，则所得溶液的pH ＝________(不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入________(填字母)。

a ．CuO
B ．Cu(OH)2 c ．CuCO 3 D ．Cu 2(OH)2CO 3
解析：(1)原电池中电流的方向是从正极流向负极，故c 电极为正极；d 电极
为负极，通入的气体为甲烷，d电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O。

(2)用惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极(a电极)反应式：4OH－－4e－===2H2O＋
O2↑；阴极反应式：2Cu2＋＋4e－===2Cu，n(O2)＝
0.056 L
22.4 L·mol－1
＝2.5×10－3mol。

线路中转移电子的物质的量为 2.5×10－3mol×4＝0.01 mol，溶液中c(H＋)＝0.01 mol
0.1 L＝0.1 mol·L
－1，pH＝－lg 0.1＝1。

此时反应了n(Cu2＋)＝0.005 mol＜0.05 mol，故加入CuO或CuCO3与溶液中的H＋反应，可使电解质溶液恢复到电解前的状态。

答案：(1)正CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
(2)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑1ac
22．(10分)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注，采用肼(N2H4)燃料电池为电源，用离子交换膜控制电解液中c(OH－)制备纳米Cu2O，其装置如图甲、乙。

图甲图乙
(1)上述装置中D电极应连接肼燃料电池的________极(填“A”或“B”)，该电解池中离子交换膜为________离子交换膜(填“阴”或“阳”)。

(2)该电解池的阳极反应式为____________________。

(3)当反应生成14.4 g Cu2O时，至少需要肼________mol。

解析：(1)①燃料电池正极通氧化剂，负极通燃料，即A极为负极，B极为正极。

图乙为电解池装置，电解目的为制备Cu2O，则D极作阳极，接电池正极(B极)，铜被氧化。

阳极反应为2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O，反应消耗
OH－，采用阴离子交换膜使OH－向阳极移动。

(2)根据上述分析，阳极反应为2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O。

(3)根据电极反应可知，Cu2O与N2H4、e－的数量关系式为4e－～2Cu2O～N2H4，
所以n(N2H4)＝0.5n(Cu2O)＝
14.4 g
144 g·mol－1
×0.5＝0.05 mol。

答案：(1)B阴(2)2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O(3)0.05。