2023年高考真题变式分类汇编：电极反应和电池反应方程式3
一、选择题
1．（2017·新课标Ⅲ卷）全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）．下列说法错误的是（ ）
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e﹣=3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中的Li2S2量越多
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解：A．据分析可知正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e﹣=3Li2S4，故A正确；
B．负极反应为：Li﹣e﹣=Li+，当外电路流过0.02mol电子时，消耗的锂为0.02mol，负极减重的质量为0.02mol×7g/mol=0.14g，故B正确；
C．硫作为不导电的物质，导电性非常差，而石墨烯的特性是室温下导电最好的材料，则石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性，故C正确；
D．充电时a为阳极，与放电时的电极反应相反，则充电时间越长，电池中的Li2S2量就会越少，故D错误；
故选D．
【分析】由电池反应16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）可知负极锂失电子发生氧化反应，电极反应为：Li﹣e﹣=Li+，Li+移向正极，所以a是正极，发生还原反应：S8+2e﹣=S82﹣，S82﹣+2Li+=Li2S8，3Li2S8+2Li++2e﹣=4Li2S6，2Li2S6+2Li++2e﹣=3Li2S4，Li2S4+2Li++2e﹣=2Li2S2，根据电极反应式结合电子转移进行计算．
2．（2017·新课标Ⅱ卷）用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4﹣H2C2O4混合溶液．下列叙述错误的是（ ）
A．待加工铝质工件为阳极
B．可选用不锈钢网作为阴极
C．阴极的电极反应式为：Al3++3e﹣═Al
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解原理
【解析】【解答】解：A、铝的阳极氧化法表面处理技术中，金属铝是阳极材料，故A正确；
B、不论阴极用什么材料离子都会在此得电子，故可选用不锈钢网作为阴极，故B正确；
C、阴极是阳离子氢离子发生得电子的还原反应，故电极反应方程式为2H++2e﹣=H2↑，故C错误；
D、在电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，故硫酸根离子在电解过程中向阳极移动，故D正确，
故选C．
【分析】A、铝的阳极氧化法表面处理技术中，金属铝是阳极材料，对应的电极反应为2Al﹣6e﹣+3H2O=Al2O3+6H+；
B、不论阴极用什么材料离子都会在此得电子；
C、阴极上是电解质中的阳离子发生得电子的还原反应；
D、在电解池中，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极．
3．（2014·海南）以石墨为电极，电解KI溶液（其中含有少量酚酞和淀粉）．下列说法错误的是（ ）
A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体
C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH变小
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】解：A、以石墨为电极，电解KI溶液时，在阴极上是氢离子得电子发生还原反应，该极区碱性增强，遇到酚酞溶液呈红色，故A正确；
B、以石墨为电极，电解KI溶液时，在阴极上是氢离子得电子发生还原反应逸出气体氢气，故B正确；
C、以石墨为电极，电解KI溶液时，阳极上是碘离子失电子发生氧化反应生成碘单质，遇到淀粉变蓝色，故C正确；
D、以石墨为电极，电解KI溶液时，生成氢氧化钾溶液，溶液的pH变大，故D错误．
故选D．
【分析】以石墨为电极，电解KI溶液时，在阴极上是氢离子得电子发生还原反应，阳极上是碘离子失电子发生氧化反应，据此回答判断．
4．（2023·南通模拟）卤族元素单质及其化合物应用广泛。氟在自然界主要存在于萤石()中，与浓反应可制取HF；氯、溴主要存在于海水中，工业常通过电解NaCl饱和溶液制备，可用于制取漂白粉。卤水中可通过氧化、溶液吸收；BrCl能发生水解反应。易升华，一种二次电池正极界面反应机理如图所示。
下列化学反应表示正确的是
A．电池正极放电时的电极反应有：
B．电解饱和NaCl溶液：
C．BrCl与反应：
D．用溶液吸收：
【答案】A
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由图示信息可知放电时正极转化有：、，电极反应有：，故A符合题意；
B．电解饱和NaCl溶液：，故B不符合题意；
C．BrCl与反应：，故C不符合题意；
D．溶于水生成HBr和HBrO，生成的酸与反应，吸收试剂过量，最终只生成碳酸氢钠：，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A.放电时，正极发生还原反应，存在转化：、；
B.电解饱和NaCl溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气；
C.BrCl与反应生成HCl、HBrO；
D.Br2溶于水生成HBr和HBrO，HBr和HBrO与反应。
5．（2023·东城模拟）用石墨作电极电解a浊液，记录如表。
实验装置 实验现象
I.a为AgCl II.a为AgI
两电极均产生气泡，有黑色固体在阴极附近生成，并沉降在烧杯底部，烧杯中的液体逐渐变澄清透明 两电极均产生气泡，阴极表面附着少量银白色固体，烧杯中的液体逐渐变为棕黄色
下列说法错误的是
A．I中阳极气体可能为Cl2和O2，II中阳极气体为O2
B．I和II中阴极生成气体的方程式均为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
C．II中液体变为棕黄色，说明阳极上发生了反应2AgI-2e-=I2+2Ag+
D．两实验阴极现象有差异的原因可能是II中c(Ag+)比I中的小
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，I中氯离子和水分子均可能在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气和氧气，II中水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，则I中阳极气体可能为氯气和氧气，II中阳极气体为氧气，故A不符合题意；
B．由分析可知，I和II中阴极生成气体都为水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故B不符合题意；
C．由分析可知，II中水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，反应生成的氧气将碘离子氧化为碘使II中液体变为棕黄色，故C符合题意；
D．由分析可知，氯化银的溶解度大于碘化银，氯化银悬浊液中银离子浓度大于碘化银悬浊液中银离子浓度，所以I中银离子在阴极放电生成银，II中少量银离子在阴极放电生成银，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】氯化银的溶解度大于碘化银，氯化银悬浊液中银离子浓度大于碘化银悬浊液中银离子浓度，I中氯离子和水分子均可能在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气和氧气，银离子在阴极放电生成银，II中水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，少量银离子在阴极放电生成银。
6．（2023·阿勒泰模拟）我国科学家近期开发了一种高性能的水系锰基锌电池。 其工作原理如图所示，已知该装置工作一段时间后，K2SO4溶液的浓度增大。下列说法正确的是
A．电子流向：Zn电极→b膜→a膜→MnO2电极→负载→Zn电极
B．负极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
C．a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜
D．装置工作一段时间后，正极区溶液的pH降低
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．原电池中电子通过导线从负极流向正极，电子不能通过溶液，因此电子流向为Zn电极→负载→MnO2电极，故A不符合题意；
B．MnO2为正极，正极区电极反应为：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O，Zn电极为负极，电极反应式为：Zn+4OH―-2e－=Zn(OH)，故B不符合题意；
C．电池工作时，SO通过a膜进入中间，K+透过b膜进入中间，故a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜，故C符合题意；
D．电池放电时，正极区发生电极反应：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O，H+浓度减小，溶液pH增大，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】由图可知，Zn电极上，Zn失去电子生成Zn(OH)，则Zn电极为负极，电极反应式为Zn+4OH―-2e－=Zn(OH)，MnO2电极为正极，电极反应式为MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O，SO通过a膜进入中间，K+透过b膜进入中间，故a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜。
7．（2023·重庆市模拟）新能源的开发和利用是解决气候问题的重要途径，科研人员开发一种新型可充电钾离子电池的正极材料()，可使电池效能更佳，已知放电时正极会生成。下列有关说法正确的是
A．总反应为
B．放电时，正极反应为
C．该电池可用溶液作为电解质溶液
D．用该电池电解溶液，阴极增重24克时，通过交换膜的为
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由图可知，放电时，正极得到电子发生还原生成、负极失去电子发生氧化反应生成钾离子，总反应为，A不符合题意；
B．放电时，正极得到电子发生还原生成，反应为，B不符合题意；
C．负极会和溶液中水反应，故该电池不可用溶液作为电解质溶液，C不符合题意；
D．用该电池电解溶液，阴极反应为，增重24克时生成铜0.375mol，更加电子守恒可知，转移电子0.75mol，则通过交换膜的为，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】放电时，得到电子发生还原生成，正极的电极反应式为， 负极反应为KC6-e-=K++C6。
8．（2023·常德模拟）目前科学家发明了一种利用微生物进行脱硫、脱氮的原电池装置，其基本原理如图所示(图中隔膜为质子交换膜)。下列有关说法正确的是
A．a极的电极反应式为
B．H+从B室向A室迁移
C．电池工作时，线路中通过1mol电子，则在b极析出2.24LN2
D．若用该电池给铅蓄电池充电，应将b极连在正极上
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，a极为负极，S2-失电子产物与电解质反应生成，电极反应式为，A不符合题意；
B．原电池工作时，阳离子向正极移动，则H+从A室向B室迁移，B不符合题意；
C．电池工作时，b极发生反应2+10e-+12H+=N2+6H2O，线路中通过1mol电子，则在b极析出0.1molN2，由于温度、压强未知，所以气体的体积不一定是2.24L，C不符合题意；
D．b极为正极，若用该电池给铅蓄电池充电，应将b极连在铅蓄电池的正极上，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】由图可知，A室S2-反应生成，发生氧化反应，则a极为负极，电极反应式为，b为正极，电极反应式为2+10e-+12H+=N2+6H2O。
9．（2023·河东模拟）用如图装置进行实验，产生电流。下列说法错误的是
A．b为电池的负极
B．工作一段时间后，a极附近溶液pH减小
C．K+从a极经阳离子交换膜移动到b极
D．该装置的总反应为：H2+Cl2+2OH-=2Cl-+2H2O
【答案】A
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，b为电池的正极，A符合题意；
B．工作一段时间后，a极发生反应H2-2e-+2OH-=2H2O，c(OH-)减小，溶液pH减小，B不符合题意；
C．由分析可知，K+透过阳离子交换膜，从左侧溶液中向右侧溶液中迁移，即K+从a极经阳离子交换膜移动到b极，C不符合题意；
D．该装置的负极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O，正极反应为Cl2+2e-=2Cl-，总反应为：H2+Cl2+2OH-=2Cl-+2H2O，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】该原电池中，a为负极，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，b为正极，电极反应式为Cl2+2e-=2Cl-。
10．（2023·南开模拟）一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质，电池总反应为：。下列说法错误的是
A．放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极
B．充电时，阴极反应：
C．有机高聚物中含有极性键、非极性键和氢键
D．合成有机高聚物的单体：
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据总反应可知，Zn所在电极为负极，即放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极，A不符合题意；
B．由分析可知，充电时，阴极反应：，B符合题意；
C．根据高聚物的结构可知，高聚物中存在作用力：极性键、非极性键和氢键，C不符合题意；
D．有机高聚物的结构片段发现可知，是加成聚合产物，合成有机高聚物的单体是：，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据总反应可知，放电时，Zn为负极，电极反应式为，MnO2膜为正极，电极反应式为 MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-， 充电时，Zn为阴极，电极反应式为，MnO2膜为阳极，电极反应式为 MnOOH+OH--e-=MnO2+H2O。
11．（2023·西城模拟）我国科学家设计可同时实现H2制备和海水淡化的新型电池，装置示意图如图。
下列说法错误的是
A．电极a是正极
B．电极b的反应式：N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O
C．每生成1molN2，有2molNaCl发生迁移
D．离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据分析，电极a是正极，A不符合题意；
B．根据分析，电极b的反应式：N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O，B不符合题意；
C．根据N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O，每生成1molN2，转移4mol电子，根据电荷守恒，有4molNaCl发生迁移，C符合题意；
D．根据分析，离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】 电极a上H+得电子生成H2，则电极a为正极，电极反应式为4H++4e-=2H2↑，电极b上N2H4失电子被氧化生成N2，则电极b为负极，电极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O，原电池工作时阳离子移向正极，阴离子移向负极，则离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜。
12．（2023·岳阳模拟）科学家研发了一种绿色环保“全氢电池”，某化学兴趣小组将其用于铜片上镀银作为奖牌奖给优秀学生，工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．负极的电极反应式：
B．当吸附层a通入2.24L(标况)氢气时，溶液中有0.2mol离子透过交换膜
C．离子交换膜既可以是阳离子交换膜也可以是阴离子交换膜
D．电池工作时，m电极质量逐渐增重
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据图知，吸附层a上，氢气失电子发生氧化反应，则吸附层a为负极，氢气失电子和OH-反应生成H2O，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，故A不符合题意；
B．吸附层a的电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，标况下2.24L氢气的物质的量为，转移0.2mol电子，则有0.2mol氢离子透过交换膜，故B不符合题意；
C．H+在吸附层b上得电子生成氢气，所以离子交换膜还允许H+通过，可以是阳离子交换膜，移向吸附层a移动，因此也可以是阴离子交换膜，故C不符合题意；
D．吸附层b为正极，则m为阳极，为了在铜片上镀银，则m电极材料为银，阳极发生氧化反应，Ag失电子生成Ag+，m电极质量逐渐减小，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】吸附层a上，氢气发生氧化反应，则a为负极，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，吸附层b为正极，电极反应式为2H++2e- = H2↑。
13．（2023·红桥模拟）我国科技工作者设计了一种电解装置，能将甘油(C3H8O3)和二氧化碳转化为甘油醛(C3H6O3)和合成气(CO和H2)，原理如图所示，下列说法错误的是
A．催化电极b与电源负极相连
B．电解时催化电极a附近的pH增大
C．电解时阴离子透过交换膜向a极迁移
D．生成合成气时电极上发生还原反应
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，与直流电源负极相连的催化电极b为阴极，故A不符合题意；
B．由分析可知，催化电极a为阳极，碳酸根离子作用下甘油在阳极失去电子发生氧化反应生成甘油醛和碳酸氢根离子，电极反应式为C3H8O3-2e-+2CO= C3H6O3+2HCO，碳酸根离子在溶液中的水解程度大于碳酸氢根离子，则催化电极a附近溶液的pH减小，故B符合题意；
C．由分析可知，与直流电源负极相连的催化电极b为阴极，催化电极a为阳极，则电解时阴离子透过交换膜向阳极a极迁移，故C不符合题意；
D．与直流电源负极相连的催化电极b为阴极，二氧化碳和水在阴极在阴极得到电子发生还原反应生成一氧化碳和氢气，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】催化电极a上，甘油被氧化为甘油醛，则催化电极a为阳极，电极反应式为C3H8O3-2e-+2CO= C3H6O3+2HCO，催化电极b为阴极，二氧化碳和水在阴极在阴极得到电子发生还原反应生成一氧化碳和氢气。
二、多选题
14．（2021·泰安模拟）我国科学家在利用电解法合成高纯度有机产品的研究上有重大突破。其中在酸性环境中电解糠醛( )制备有机产品的原理示意图如下所示。下列说法正确的是（ ）
A．交换膜适宜选用质子交换膜
B．N极电势高于M极电势
C．N极上发生的电极反应包括 +H2O-2e-= +2H+
D．电路上每通过1mol e-，理论上生成1 mol
【答案】A,B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．右侧发生反应 +Br2+H2O= +2H++2Br-，产生氢离子，而左侧发生 +2e-+2H+= ，需要氢离子，电解池中阳离子向阴极移动，所以为了使氢离子顺利到达左侧，交换膜适宜选用质子交换膜，A符合题意；
B．根据分析可知N为阳极，M为阴极，阳极电势高于阴极，B符合题意；
C．N电极上的反应为2Br--2e-=Br2，生成的Br2再将糠醛氧化，C不符合题意；
D．M电极上的反应为 +2e-+2H+= ，转移1mol电子，生成0.5mol ，D不符合题意；
故答案为：AB。
【分析】M电极上醛基被还原为羟基，所以M为阴极，N为阳极，Br-被氧化为Br2。
15．（2021·日照模拟）CO难溶于水和碱液，在优化催化剂的基础上，调节电极的孔道和疏水性增加CO的扩散速率，可实现高选择性将CO电解还原制备C2H4，装置如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．聚四氟乙烯具有吸附并增加CO浓度的作用
B．碳纸／聚四氟乙烯电极连接电源的正极，发生氧化反应
C．生成C2H4的电极反应为：2CO-8e-+6H2O=C2H4+8OH-
D．为了维持电解效率，离子交换膜应使用阴离子交换膜
【答案】B,C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据提给条件调节电极的孔道和疏水性增加CO的扩散速率，所以聚四氟乙烯的作用是吸附并增加CO的浓度，故A不符合题意；
B．CO转化为乙烯的过程中C元素化合价降低，作电解池阴极，所以碳纸/聚四氟乙烯电极连接电源的负极作为阴极，故B符合题意；
C．根据电解原理，结合化合价，CO转化为乙烯的过程中C元素化合价降低，作电解池阴极，结合电子转移、电荷守恒书写电极反应式如下：阴极：2CO＋8e ＋6H2O＝C2H4＋8OH ，故C符合题意；
D．据分析，阴极：2CO＋8e ＋6H2O＝C2H4＋8OH ，产生了多余的负电的氢氧根离子，阳极：4OH 4e ＝O2＋2H2O，要消耗氢氧根离子，根据阴离子移向阳极，所以离子交换膜应为阴离子交换膜，故D不符合题意；
故答案为：BC。
【分析】如图装置为电解池装置，该装置中，通入CO的电极，发生得电子的还原反应，CO转化为C2H4，该电极反应式为2CO＋8e－＋6H2O=C2H4＋8OH－。阳极上OH－发生失电子的氧化反应，其电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O。据此结合选项进行分析。
16．（2021·青岛模拟）新型 双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，其工作原理如图。当闭合 时，发生反应为 ，下列关于该电池说法错误的是（ ）
A．当闭合 时，出现图示中 移动情况
B．放电时正极的电极反应式为
C．可以通过提高 、 溶液的酸度来提高该电池的工作效率
D．若 ，则 中 与 的个数比为
【答案】A,C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．当闭合 时，该装置为原电池， 移向电解池正极，根据分析可知， 电极为原电池正极，所以不会出现图示中 移动情况，A符合题意；
B．放电时正极为 生成 ，所以电极反应式为： ，B不符合题意；
C．若提高 、 溶液的酸度，Mg电极在断路时仍会自发的与电解质溶液反应从而造成损失，从而降低了该电池的工作效率，C符合题意；
D．若 ，则该物质为 ，根据化合价代数和为零可知该物质中Fe的化合价为2.25，则 与 的个数比为 ，D不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】闭合K2，该电池为原电池装置，发生反应为 ，则Mg为电池负极，失电子， 为原电池的正极， 得电子；闭合K1，该装置为电解池，此时左侧电极为电解池的阴极，得电子，右侧电极为电解池的阳极，失电子。
17．（2021·青岛模拟）微生物电池可以处理含醋酸铵和对氯苯酚的工业废水，工作原理如图，下列说法错误的是（ ）
A．采用高温条件，可以提高该电池的工作效率
B．甲电极的电极反应式： +e-→Cl-+
C．标况下产生22.4LCO2时，有4molH+通过质子交换膜
D．不考虑其它离子放电，甲乙两电极可同时处理CH3COONH4与 的物质的量之比为1：4
【答案】A,B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；氧化还原反应的电子转移数目计算
【解析】【解答】A．高温条件下微生物会变性，该电池不能够在高温下工作，选项A符合题意；
B．甲为正极，正极有H+参与反应，电极反应式为 +H++2e-→Cl-+ ，发生还原反应，选项B符合题意；
C．乙极发生氧化反应CH3COO- -8e-+2H2O=2CO2↑+7H+，标况下产生22.4LCO2时，即1molCO2，有4molH+通过质子交换膜，选项C不符合题意；
D．将甲乙两极电极反应式叠加可知总反应为4 + CH3COO-+2H2O=4 +4Cl-+3H++ 2CO2↑，故甲乙两电极可同时处理与的物质的量之比为1：4，选项D不符合题意；
故答案为：AB。
【分析】该微生物电池为原电池装置，甲电极上发生得电子的还原反应，转化为苯酚和Cl-，其电极反应式为+e-→Cl-+。乙电极上，CH3COO－发生失电子的氧化反应，转化为CO2，其电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O=2CO2↑＋7H＋。据此结合选项进行分析。
18．（2021·临沂模拟）我国科学家利用电解法在常温常压下实现了氨的合成，该装置工作时阴极区的微观示意图如下，其中电解液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的惰性有机溶剂。
下列说法正确的是（ ）
A．三氟甲磺酸锂的作用是增强导电性
B．选择性透过膜允许N2、NH3和H2O通过
C．该装置用Au作催化剂，目的是改变N2的键能
D．生成NH3的电板反应为N2+6C2H5OH+6e-=2NH3+6C2H5O-
【答案】A,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；催化剂；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．三氟甲磺酸锂是离子化合物，可在乙醇溶液中电离出Li+和三氟甲磺酸根离子，故其的作用是增强导电性，A符合题意；
B．由示意图可知，选择性透过膜允许N2、NH3通过，但不允许H2O通过，B不符合题意；
C．催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，不能改变反应物的键能，该装置用金（Au）作催化剂目的是降低N2的活化能，C不符合题意；
D．阴极区生成NH3的电极，是氮气得到电子发生还原反应，电解液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的惰性有机溶剂，电极反应：N2+6e-+6C2H5OH=2NH3+6C2H5O-，
D符合题意；
故答案为：AD。
【分析】 A.由装置工作时阴极区的微观示意图可知，三氟甲磺酸锂未参与反应；
B.由图可知，H2O不能透过；
C.催化剂只能降低反应活化能；
D.由图可知，N2与C2H5OH生成NH3和 C2H5O-。
19．（2021·济宁模拟）可充电水系Zn—CO2电池用锌和催化剂材料作两极，电池工作示意图如图所示，其中双极膜是由阳膜和阴膜制成的复合膜，在直流电场的作用下，双极膜复合层间的H2O电离出的H+和OH-可以分别通过膜移向两极。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，右侧电极的电极反应为CO2+2H+－2e-=HCOOH
B．放电时，金属锌为负极，发生氧化反应
C．充电时，双极隔膜产生的H+向右侧正极室移动
D．充电时，电池总反应为2Zn(OH) =2Zn +O2↑+4OH-+2H2O
【答案】A,C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．放电时，右侧电极是正极，电极反应为CO2+2H++2e-=HCOOH，A不符合题意；
B．根据图示可知左侧电极材料是Zn，放电时，金属锌为负极，发生氧化反应，故B符合题意；
C．充电时相当于是电解池，双极隔膜产生的H+移向阴极，即向左侧负极室移动，故C不符合题意；
D．充电时右侧产生氧气，左侧产生锌，电池总反应为2Zn(OH) =2Zn +O2↑+4OH-+2H2O，故D符合题意；
故答案为：AC。
【分析】由图可知放电时左侧电极为负极，Zn被氧化生成Zn(OH) ，右侧电极为正极，二氧化碳被还原生成甲酸，以此解答该题。
20．（2021·济南模拟）有一种清洁、无膜的氯碱工艺，它利用含有保护层的电极( )中的Na+的嵌入和脱掉机理，分两步电解生产H2、NaOH和Cl2.其原理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．钠离子的嵌入反应是还原反应：
B．电极b和c所连接的直流电源的电极相同
C．第1步结束后， 电极必须用水洗涤干净后，再用于第2步
D．第一步中的Na+浓度始终保持不变
【答案】B,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．钠离子的嵌入反应： ，得电子的反应是还原反应，故A不符合题意；
B．第一步中，b电极发生Na+脱掉的反应，属于失去电子的氧化反应，作阳极，连接电源的正极，第二步中，c电极发生Na+嵌入的反应，属于得电子的还原反应，作阴极，连接电源的正极，故B符合题意；
C．第1步结束后， 电极必须用水洗涤干净后，除去OH-，再用于第2步，防止生成的氯气与之反应，故C不符合题意；
D．如图所示，第一步中发生Na+脱掉的反应，所以Na+浓度增大，故D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】A.得电子的反应是还原反应，还要注意图中箭头指向；
B.b和c所发生的反应刚好是相反方向，一个是失电子，一个是得电子；
C.两个电解池的电解质溶液不同，第一个电解池中的氢氧化钠和第二个电解池中产生的氯气会反应；
D.第一步发生的是Na+脱掉的反应。
21．（2021·岳阳模拟）十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。硫化氢—空气质子交换膜燃料电池实现了发电、环保的有效结合，已知：2H2S(g)+O2(g) = S2(s)+2H2O(l) △H= -632 kJ/mol，下列说法错误的是（ ）
A．电极a 发生了氧化反应
B．标准状况下，每 11.2 L H2S 参与反应，有1 mol H+ 经固体电解质膜进入正极区
C．当电极a的质量增加64 g 时，电池内部释放632 kJ 的热能
D．电极b上发生的电极反应为O2+2H2O+4e- = 4OH-
【答案】C,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；化学方程式的有关计算
【解析】【解答】A. 电极a 为负极，发生氧化反应，A项不符合题意；
B. 由电极反应式2H2S-4e-=4H++S2可知，标准状况下，每 11.2 L H2S 即0.5 mol H2S参与反应，有1 mol H+ 经固体电解质膜进入正极区，B项不符合题意；
C. 反应由化学能转化为电能，电池内部释放的热能小于632 kJ，C项符合题意；
D. 该电池是质子固体做电解质，所以电极反应式为O2+4H++4e-
=2H2O，D项符合题意；
故答案为：CD。
【分析】由2H2S(g)+O2(g) =S2(s)+2H2O(l)可知，O2在正极b发生还原反应，电极反应式为O2+4H++4e- =2H2O，H2S在负极a发生氧化反应，电极反应式为2H2S-4e-=4H++S2。
22．（2021·永州模拟）电Fenton法是用于水体中有机污染物降解的高级氧化技术，反应原理如图所示。电解产生的H2O2与Fe2+发生反应生成的羟基自由基（ OH）能氧化降解有机污染物。下列说法错误的是（ ）
A．电源的A极为正极
B．与电源B极相连的电极反应式为：H2O-e-=H++ OH
C．H2O2与Fe2+发生的反应方程式为：H2O2+Fe2+=Fe（OH）2++ OH
D．每消耗2.24LO2（标准状况），整个电解池中理论上可产生的 OH为0.2mol
【答案】A,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用；氧化还原反应的电子转移数目计算
【解析】【解答】A．根据图示，Fe3+、O2在左侧电极得电子发生还原反应，所以电源的A极为负极，故A符合题意；
B．B是正极，与电源B极相连的电极发生氧化反应，反应式为：H2O-e-=H++ OH，故B不符合题意；
C．根据图示，H2O2与Fe2+发生反应生成Fe（OH）2+、 OH，反应方程式为：H2O2+Fe2+=Fe（OH）2++ OH，故C不符合题意；
D．每消耗1molO2，转移4mol电子，根据H2O2+Fe2+=Fe（OH）2++ OH可知，转移1mol电子生成1mol OH，所以理论上可产生的 OH为0.4mol，故D符合题意；
故答案为：AD。
【分析】 A.电源的A电极连接的电极上为氧气得电子生成双氧水的还原反应；
B.阳极上发生氧化反应；
C. Fenton反应物是Fe2+和H2O2生成Fe3+、OH和·OH；
D.根据阴阳极的反应结合电子守恒分析据此进行计算。
23．（2021·衡阳模拟）一种新型 水介质电池示意图如下，电极材料为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体 被转化为储氢物质甲酸等，为解决“碳中和”和能源问题提供了一种新途径。下列说法正确的是（ ）
A．充电时，Zn电极连电源负极
B．充电时，阳极区pH升高
C．放电时，Zn在正极失去电子
D．放电时， 完全转化为HCOOH时有 转移
【答案】A,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．充电时， 转化为Zn，化合价降低，发生还原反应， 作阴极，连接电源负极，A项符合题意；
B．充电时，阳极H2O失去电子，电极反应式为 ，生成 ，溶液pH减小，B项不符合题意；
C．放电时， 转化为 ，Zn失去电子，Zn作负极，C项不符合题意；
D．电池放电时，右侧CO2得到电子发生还原反应生成HCOOH，C的化合价由+4价降低至+2价，则 完全转化为HCOOH时有 转移，D项符合题意；
故答案为：AD。
【分析】根据电池示意图，电池放电时，右侧CO2得到电子发生还原反应生成HCOOH，作正极，负极Zn失去电子，电极反应式为 ，电池充电时，为电解池，阳极H2O失去电子，电极反应式为 ，阴极 得到电子被还原为Zn。
24．（2021·沧州模拟）一种以锌-石墨烯纤维无纺布为负极、石墨烯气凝胶(嵌有 ，可表示为 )为正极、盐-水“齐聚物”为电解质溶液的双离子电池如图所示。下列有关该电池的说法正确的是（ ）
A．放电时，石墨烯气凝胶电极上的电极反应式为
B．多孔石墨烯可增大电极与电解质溶液的接触面积，也有利于 扩散至电极表面
C．电池总反应为
D．充电时， 被还原， 在石墨烯纤维无纺布电极侧沉积， 被氧化后在阴极嵌入
【答案】B,C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．放电时，石墨烯气凝胶电极为正极，发生还原反应得电子，电极反应式为 ，A项不符合题意；
B．多孔石墨烯可增大电极与电解质溶液的接触面积，能增大反应速率，也有利于 扩散至电极表面，B项符合题意；
C．由分析可知，电池总反应为 ，C项符合题意；
D．充电时， 被还原， 在石墨烯纤维无纺布电极侧沉积， 被氧化后在阳极嵌入，D项不符合题意；
故答案为：BC。
【分析】根据图示，放电时Zn做负极，发生的是Zn-2e=Zn2+，CnBr2做电池的正极，发生的是，电池充电时，锌连接的是电池的阴极，发生的是Zn2++2e=Zn，而CnBr2连接的是电池的正极，发生的反应是 ，即可写出总的电池反应为 ，结合选项进行判断即可
三、非选择题
25．（2014·海南）锰锂电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池．该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2．回答下列问题：
（1）外电路的电流方向是由 极流向 极（填字母）．
（2）电池正极反应式 ．
（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？ （填“是”或“否”），原因是 ．
（4）MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为 ．K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为 ．
【答案】（1）b；a
（2）MnO2+e﹣+Li+=LiMnO2
（3）否；电极Li是活泼金属，能与水反应
（4）3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O；2：1
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解：（1）Li为负极，MnO2为正极，原电池工作时，外电路的电流方向从正极到负极，即从b极流向a极，故答案为：b；a；（2）MnO2为正极，被还原，电极方程式为MnO2+e﹣+Li+=LiMnO2，故答案为：MnO2+e﹣+Li+=LiMnO2；（3）因负极材料为Li，可与水反应，则不能用水代替电池中的混合有机溶剂，故答案为：否；电极Li是活泼金属，能与水反应；（4）MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的方程式为3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O，K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2，反应中Mn元素化合价分别由+6价升高到7价、降低到+4价，由氧化还原反应氧化剂和还原剂之间得失电子数目相等可知，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为2：1，故答案为：3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O；2：1．
【分析】形成原电池反应时，Li为负极，被氧化，电极方程式为Li﹣e﹣=Li+，MnO2为正极，被还原，电极方程式为MnO2+e﹣+Li+=LiMnO2，结合电极方程式以及元素化合价的变化解答该题．
26．（2022·曲靖模拟）在机动车发动机中，燃料燃烧产生的高温会使空气中的氮气和氧气反应，生成氮氧化物，某些硝酸盐分解，也会产生氮氧化物，已知如下反应：
①2AgNO3(s)=2Ag(s)+2NO2(g)+O2(g) △H1>0
②2NO2(g)N2O4(g) △H2<0
（1）温度T1时，在0.5L的恒容密闭容器中投入0.04molAgNO3(s)并完全分解，测得混合气体的总物质的量(n)与时间(t)的关系如图1所示：
①下列情况能说明体系达到平衡状态的是 (填字母)。
a．混合气体的平均相对分子质量不再改变
b．O2的浓度不再改变
c．NO2的体积分数不再改变
d．混合气体的密度不再改变
②若达到平衡时，混合气体的总压强p=0.8MPa，反应开始到10min内N2O4的平均反应速率为 MPa·min-1。在该温度下2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数Kp= (MPa)-1(结果保留3位有效数字)。[提示：用平衡时各组分分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数(Kp)，组分的分压(p1)=平衡时总压(p)×该组分的体积分数(φ)]。
③实验测得正=(NO2)消耗=k正c2(NO2)，逆=2(N2O4)消耗=k逆c(N2O4)，k正、k逆为速率常数且只受温度影响。则化学平衡常数K与速率常数k正、k逆的数学关系是K= 。若将容器的温度改变为T2时，其k正=10k逆，则T1 T2(填“>”“<”或“=”)。
（2）用活性炭还原法可将氮氧化物转化为无毒气体，有关反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向恒容密闭容器中加入足量的活性炭和一定量NO，20min达到平衡，保持温度和容器体积不变再充入NO和N2，使二者的浓度均增加至原来的两倍，此时反应正 逆(填“>”“<”或“=”)。
（3）氮氧化物排放到空气中会造成空气污染。2021年我国科研人员以二硫化钼(MoS2)作为电极催化剂，研发出一种Zn—NO电池系统，该电池同时具备合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图2所示(双极膜可将水解离为H+和OH-，并实现其定向通过)。在该电池工作过程中，MoS2电极上发生的电极反应式为 ，若有4.48LNO(标准状况下)参加反应，Zn/ZnO电极质量增加 g。
【答案】（1）abc；0.016；0.391；；＜
（2）>
（3）NO+5e-+5H+=NH3↑+H2O；8.0
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学反应速率的影响因素；化学平衡状态的判断；化学平衡的计算；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)①a．已知反应2NO2(g)N2O4(g)前后气体的物质的量在改变，混合气体的质量不变，即混合气体的平均相对分子质量一直在变化，现在不再改变了即反应达到平衡状态，a正确；
b．化学平衡的特征之一为各物质的浓度、百分含量保持不变，故O2的浓度不再改变能说明反应达到化学平衡状态，b正确；
c．化学平衡的特征之一为各物质的浓度、百分含量保持不变，故NO2的体积分数不再改变能说明反应达到化学平衡状态，c正确；
d．已知反应前后气体的质量不变，故恒容容器中混合气体的密度一直保持不变，故混合气体的密度不再改变不能说明反应达到化学平衡，d不合题意；
故答案为：abc；
②由题干信息和图像可知，，，0.02mol+0.04-2x+x=0.05mol，解得x=0.01mol，若达到平衡时，混合气体的总压强p=0.8MPa，则NO2、O2、N2O4的平衡分压分别为：=0.32MPa、=0.32MPa、=0.16MPa，则反应开始到10min内N2O4的平均反应速率为=0.016MPa·min-1，该温度下2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数Kp==0.391(MPa)-1，故答案为：0.016；0.391；
③实验测得正=(NO2)消耗=k正c2(NO2)，逆=2(N2O4)消耗=k逆c(N2O4)，k正、k逆为速率常数且只受温度影响，达到化学平衡时，(NO2)正=(NO2)逆，根据化学反应速率之比等于化学计量系数之比可知，(NO2)正=(NO2)消耗=2(N2O4)生成，故有k正c2(NO2)= k逆c(N2O4)即得=K，则化学平衡常数K与速率常数k正、k逆的数学关系是K=，由上分数分析可知， T1温度下，K===12.5，若将容器的温度改变为T2时，其k正=10k逆，则T2下K==10＜12.5，即从T1到T2过程平衡逆向移动，结合2NO2(g)N2O4(g) △H2<0，则T1＜T2，故答案为：；＜；
(2)根据反应方程式：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)可知，向恒容密闭容器中加入足量的活性炭和一定量NO，K=，20min达到平衡，保持温度和容器体积不变再充入NO和N2，使二者的浓度均增加至原来的两倍，此时Qc== K＜K，反应向正向进行，此时反应正＞逆，故答案为：＞；
(3)由题干原电池示意图可知，在该电池工作过程中，MoS2电极上NO转化为NH3，N元素化合价降低，发生还原反应，故发生的电极反应式为NO+5e-+5H+=NH3↑+H2O，则Zn/ZnO电极为负极，电极反应为：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，根据电子守恒可知，若有4.48L=0.2molNO(标准状况下)参加反应，则负极参加反应的Zn的物质的量为：=0.5mol，故Zn/ZnO电极质量增加0.5mol×16g/mol=8.0g，故答案为：NO+5e-+5H+=NH3↑+H2O；8.0；
【分析】（1）①可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变，据此判断；
②列出反应的三段式计算；
③反应达到平衡时，正逆反应速率相等，据此计算；
（2）计算此时的浓度商，与平衡常数比较进而确定反应的进行方向；
（3）MoS2电极上NO转化为NH3，MoS2电极为正极，正极发生还原反应；负极反应为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，根据得失电子守恒计算。
27．（2022·盐城模拟）氢气是重要的清洁能源，低成本制氢是今后科研攻关的重点课题。
（1）碱金属氢化物制氢。以一种制氢储氢材料氢化钠在室温下结合制氢为例，能将反应中的部分还原成碳并放出，该反应的化学方程式为 。
（2）活性金属铝制氢。向两份活性合金粉末(的质量分数为)中分别加入溶液充分搅拌，在相同时间内测得、两种不同温度下制氢率(实际制氢量占理论产氢量的百分比)随时间的变化如图-1所示。后时制氢率始终低于时制氢率的原因是 。
（3）不对称电解质电解制氢。以电解苯甲醇生成苯甲酸为例，其电解槽阴极区为酸性电解质进行析氢反应，阳极区为碱性电解质和苯甲醇。写出阳极发生的电极反应式： 。
（4）肼催化分解制氢。在温和条件下，负载型双金属合金M催化肼迅速分解，并且制氢选择性可达，可能机理如图-2所示。
①催化分解制氢的过程可描述为 。
②的水溶液呈弱碱性。研究发现：向溶液中加入适量或，能明显促进上述催化分解反应的进行。其原因可能是 。
【答案】（1）4NaH+3CO2=2Na2CO3+C+2H2
（2）45℃较25℃温度高，反应速率更快，较短时间内消耗完NaOH，较多的铝和水反应生成难溶于水的Al(OH)3覆盖在合金表面，提早阻断了铝与溶液接触，阻止了反应进一步进行；同时温度升高，生成的水解生成的Al(OH)3增多，覆盖在合金表面，也阻止了反应进一步进行
（3）-4e-+5OH-= +4H2O
（4）N2H4吸附在(催化剂)M表面，连续断裂N-H键、脱H，形成N2H3、N2H2、和N2H等中间产物，直至H原子全部脱去，生成N2，脱去的H两两结合成H2；肼是弱碱，在水溶液中存在N2H4+H2O+OH-；加入适量NaOH或KOH后，溶液碱性增强，上述平衡逆向移动，N2H4的浓度增大，肼分解速率加快，同时适宜的偏向碱性的pH有利于增强(催化剂)M的活性
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学平衡移动原理；化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】(1)能将反应中的部分还原成碳并放出，同时生成Na2CO3，根据氧化还原反应配平可得，该反应的化学方程式为：4NaH+3CO2=2Na2CO3+C+2H2，故答案为：4NaH+3CO2=2Na2CO3+C+2H2；
(2)45℃较25℃温度高，反应速率更快，较短时间内消耗完NaOH，较多的铝和水反应生成难溶于水的Al(OH)3覆盖在合金表面，提早阻断了铝与溶液接触，阻止了反应进一步进行；同时温度升高，生成的水解生成的Al(OH)3增多，覆盖在合金表面，也阻止了反应进一步进行，导致2min后45℃时制氢率始终低于25℃时制氢率，故答案为：45℃较25℃温度高，反应速率更快，较短时间内消耗完NaOH，较多的铝和水反应生成难溶于水的Al(OH)3覆盖在合金表面，提早阻断了铝与溶液接触，阻止了反应进一步进行；同时温度升高，生成的水解生成的Al(OH)3增多，覆盖在合金表面，也阻止了反应进一步进行；
(3)以电解苯甲醇生成苯甲酸为例，其电解槽阴极区为酸性电解质进行析氢反应，阴极发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，阳极区为碱性电解质和苯甲醇，阳极发生氧化反应，即苯甲醇被氧化为苯甲酸，故阳极发生的电极反应式为：-4e-+5OH-= +4H2O，故答案为：-4e-+5OH-= +4H2O；
(4)①由题干图-2催化剂M表面N2H4分解制氢示意图可知，N2H4催化分解制氢的过程可描述为N2H4吸附在(催化剂)M表面，连续断裂N-H键、脱H，形成N2H3、N2H2、和N2H等中间产物，直至H原子全部脱去，生成N2，脱去的H两辆结合成H2，故答案为：N2H4吸附在(催化剂)M表面，连续断裂N-H键、脱H，形成N2H3、N2H2、和N2H等中间产物，直至H原子全部脱去，生成N2，脱去的H两辆结合成H2；
②N2H4的水溶液呈弱碱性。研究发现：向N2H4溶液中加入适量NaOH或KOH，能明显促进上述催化分解反应的进行。其原因可能是肼是弱碱，在水溶液中存在N2H4+H2O+OH-；加入适量NaOH或KOH后，溶液碱性增强，上述平衡逆向移动，N2H4的浓度增大，肼分解速率加快，同时适宜的偏向碱性的pH有利于增强(催化剂)M的活性，故答案为：肼是弱碱，在水溶液中存在N2H4+H2O+OH-；加入适量NaOH或KOH后，溶液碱性增强，上述平衡逆向移动，N2H4的浓度增大，肼分解速率加快，同时适宜的偏向碱性的pH有利于增强(催化剂)M的活性。
【分析】(1)根据氧化还原反应配平；
(2)考虑温度对反应速率的影响，利用产物的性质进行分析；
(3)阳极发生氧化反应；
(4)①由制氢示意图结合化学键的断裂和形成进行描述；
②分析外界因素对电离平衡的影响。
28．（2022·中卫模拟）苯乙酸铜是合成优良催化剂、传感材料纳米氧化铜的重要前驱体之一、下面是它的一种实验室合成路线：
+H2O+H2SO4+NH4HSO4
+Cu(OH)2+H2O
制备苯乙酸的装置示意图(加热和夹持装置等略)：
已知：苯乙酸 的熔点为76.5℃，微溶于冷水，溶于乙醇。 具体步骤：
i.在250mL三颈烧瓶a中加入70mL70%的硫酸。
ii.将a中的溶液加热至100℃，缓缓滴加40g苯乙腈( )到过量硫酸溶液中，然后升温至130℃继续反应。反应结束后加适量冷水，再分离出苯乙酸粗品。
iii.将苯乙酸加入到乙醇与水的混合溶剂中，充分溶解后，加入Cu(OH)2搅拌30 min，过滤，滤液静置一段时间，析出苯乙酸铜晶体。回答下列问题：
（1）配制70%硫酸时，加入蒸馏水与浓硫酸的先后顺序是：先加 的后加 。
（2）在装置中，仪器b的名称是 ； 仪器c的作用是 。反应分离苯乙酸粗品时，加适量冷水的目的是 。
（3）下列仪器中可用于分离苯乙酸粗品的是____ (填标号)。
A．分液漏斗 B．漏斗 C．烧杯 D．直形冷凝管
E．玻璃棒
（4）最终得到41 g苯乙酸晶体，则苯乙酸的产率是 % (结果保留小数点后两位数字)
（5）写出用CuCl2·2H2O和NaOH溶液制备Cu(OH)2沉淀的化学方程式： 。
（6）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置电解CuCl2·2H2O溶液，该电池的负极反应式为 。
【答案】（1）水；浓硫酸
（2）恒压滴液漏斗；冷凝回流；便于苯乙酸析出
（3）B；C；E
（4）88.15%
（5）CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl
（6）CH3OH+8OH--6e-=CO+6H2O
【知识点】电极反应和电池反应方程式；制备实验方案的设计
【解析】【解答】该实验的实验目的是利用苯乙腈与稀硫酸反应制得苯乙酸粗品，苯乙酸粗品提纯后得到苯乙酸，苯乙酸在乙醇与水的混合溶剂中充分溶解后，与氢氧化铜反应制得苯乙酸铜。
(1)浓硫酸稀释时放出大量的热，所以用浓硫酸配制70%硫酸时，应将密度大的浓硫酸注入密度小的水中，防止混合时放出热使液滴飞溅，则加入蒸馏水与浓硫酸的先后顺序是先加水、再加入浓硫酸，故答案为：水；浓硫酸；
(2)由实验装置图可知，仪器b为恒压滴液漏斗；仪器c为球形冷凝管，作用是使气化的反应液冷凝回流；由题给信息可知，降低温度，可以减小苯乙酸的溶解度，所以分离苯乙酸粗品时加入冷水的目的是便于苯乙酸析出，故答案为：恒压滴液漏斗；冷凝回流；便于苯乙酸析出；
(3)由题意可知，分离苯乙酸粗品的方法为过滤，过滤需要的仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒，
故答案为：BCE；
(4)由方程式可知，40g苯乙腈制得的苯乙酸的物质的量为≈0.342mol，则最终得到41 g苯乙酸晶体时，苯乙酸的产率为×100%≈88.15%，故答案为：88.15%；
(5)两水氯化铜溶于氢氧化钠溶液，与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铜沉淀和氯化钠，反应的化学方程式为CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl，故答案为：CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl；
(6)由图可知，右侧电极为燃料电池的负极，碱性条件下，甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO+6H2O，故答案为：CH3OH+8OH--6e-=CO+6H2O。
【分析】
(1)依据浓硫酸稀释时放出大量的热，且密度比水大的特点分析；
(2)依据装置的构造确定仪器名称；采用逆流操作冷凝效果好；考虑温度对溶解性的影响；
(3)依据物质的性质，选择合适的分离方法；
(4)由方程式计算产率；
(5)氯化铜与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铜沉淀和氯化钠；
(6)碱性条件下，甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水。
29．（2022·凉山模拟）全球变暖是人类行为造成地球气候变化的后果，随着石油、煤炭、木材等含“碳”自然资源的过度使用，导致地球暖化的“元凶”二氧化碳也制造得越来越多，减少二氧化碳排放刻不容缓。回答下列问题：
（1）二氧化碳可催化加氢以制备甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l)。已知氢气的燃烧热为285.8kJ/mol，甲醇(液态)的燃烧热为725.8kJ/mol，1mol液态甲醇转变为气态需吸热35.5kJ，计算以上甲醇制备反应的ΔH= 。
（2）当二氧化碳和氢气起始投料比n(CO2)：n(H2)=1：2时，在0.5MPa、2.5MPa、5MPa压强下，H2.的平衡转化率α随温度变化如图所示：
则反应在0.5MPa，550℃时的α= ，判断的依据是 ，影响α的因素有 (答出一点即可)。
（3）将组成(物质的量分数)为0.2mol CO2(g)，0.6mol H2(g)和0.1mol N2(g)通入反应器，按(1)中的反应原理，在温度T，恒定压强为p的条件下反应，平衡时若H2的转化率为50%，则CH3OH(g)的压强为 ，平衡常数Kp= (以分压表示，分压=总压×气体物质的量分数)。
（4）根据相关文献报道，我国科学家设计了CO2熔盐捕获与电化学转化装置，原理如下图所示：
则b为电源 极(填“正”或“负")，电路中转移0.4mol电子可捕获CO2的体积(标况下)为 L。
【答案】（1）-96.1 kJ/mol
（2）0.925；其他条件相同时，压强越低，H2的平衡转化率越小，故p2>p3=0.5 MPa；温度、压强、浓度
（3）；
（4）正；2.24
【知识点】反应热和焓变；电极反应和电池反应方程式；化学反应速率的影响因素；化学平衡的计算；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)根据已知氢气的燃烧热为285.8kJ/mol，书写热化学方程式为：H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H1=-285.8 kJ/mol，甲醇(液态)的燃烧热为725.8kJ/mol，书写热化学方程式为：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H2=-725.8 kJ/mol，1mol液态甲醇转变为气态需吸热35.5kJ，该过程的焓变CH3OH(l)= CH3OH(g) △H3=+35.5 kJ/mol，根据盖斯定律CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l) △H=-△H2+3△H1+△H3=725.8-3×285.8+35.5=96.1 kJ/mol；故答案为96.1；
(2)根据图像利用控制变量法，当温度不变时，改变压强对于反应
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l)当增大压强时平衡向正反应方向移动，转化率增大，故P1为5.0 MPa，P2为2.5 MPa，P3为0.5 MPa，通过图像判断550℃时的P 3对应的压强为0.925，影响α的因素有温度、浓度、压强；故答案为：0.925，其他条件相同时，压强越低，H2的平衡转化率越小，故p2>p3=0.5 MPa，温度、压强、浓度；
(3)依题意，平衡时H2转了0.3mol，列三段式：
根据压强之比等于物质的量之比： ，，故答案为 ；
；故答案为：；
(4)根据图像中d电极处碳酸根离子转化为碳单质，化合价由+4价变为0价，碳原子得到电子，故d为阴极，a为阳极，则b为正极，故答案为正；根据总反应CO2 = O2+C，二氧化碳和电子的关系式为1：4，故电路中转移0.4mol电子可捕获CO2的物质的量为0.1mol，故标准状况下二氧化碳的体积为2.24L；故答案为2.24；
【分析】（1）根据盖斯定律计算；
（2）该反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动；
（3）列出反应的三段式，结合计算；
（4）电极d上碳酸根离子转化为碳单质，发生还原反应，则d为阴极，a为阳极，电源b为正极，c为负极。
30．（2022·商丘模拟）三氧化二砷(As2O3)可用于治疗急性早幼粒细胞白血病。利用某酸性含砷废水(含H3AsO3、H2SO4)可提取As2O3，提取工艺流程如下：
已知：①As2O3为酸性氧化物；②As2S3易溶于过量的Na2S溶液中，故加入FeSO4，的目的是除去过量的S2-。
回答下列问题：
（1）废水中H3AsO3中砷元素的化合价为
（2）“焙烧”操作中，As2S3参与反应的化学方程式为
（3）“碱浸”的目的 ，“滤渣Y”的主要成分是 。(写化学式)。
（4）“氧化”操作的目的是 (用离子方程式表示)。
（5）“还原”过程中H3AsO4转化为H3AsO3然后将“还原”后溶液加热，H3AsO3分解为As2O3。某次“还原”过程中制得了1.98kgAs2O3，则消耗标准状况下气体X的体积是 L。
（6）砷酸钠(Na3AsO4)可用于可逆电池，装置如图1所示，其反应原理为AsO+2H++2I-=AsO+I2+H2O。探究pH对AsO氧化性的影响，测得输出电压与pH的关系如图2所示。则a点时，盐桥中K+ (填“向左”“向右”或“不”)移动，c点时，负极的电极反应为 。
【答案】（1）+3价
（2）
（3）将转化为，与分离；
（4）
（5）448
（6）向左；
【知识点】氧化还原反应方程式的配平；电极反应和电池反应方程式；离子方程式的书写；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)由化合价代数和为0可知，亚砷酸中砷元素为+3价，故答案为：+3价；
(2)由分析可知，硫化砷在空气中煅烧生成三氧化二砷和二氧化硫，反应的化学方程式为，故答案为：；
(3)由分析可知，碱浸的目的是将三氧化二砷转化为亚砷酸钠，与不与氢氧化钠溶液反应的氧化铁分离，滤渣Y为氧化铁，故答案为：将转化为，与分离；；
(4)加入过氧化氢溶液氧化操作的目的是亚砷酸钠与过氧化氢溶液反应生成砷酸钠和水，反应的离子方程式为，故答案为：；
(5)由分析可知，向砷酸钠溶液中加入稀硫酸酸化得到砷酸，通入二氧化硫气体将砷酸还原为亚砷酸，亚砷酸受热分解生成三氧化二砷，由得失电子数目守恒可知，生成1.98kg三氧化二砷时，反应消耗标准状况下二氧化硫的体积为×2××22.4L/mol=448L，故答案为：448；
(6)由图可知，a点时，溶液pH为0，平衡向正反应方向移动，甲池中石墨电极为原电池的正极，乙池中石墨电极为负极，则盐桥中钾离子向左侧甲池移动；c点时，溶液pH减小，平衡向逆反应方向移动，乙池中石墨电极为正极，甲池中石墨电极为负极，在水分子作用下，亚砷酸根在负极失去电子发生氧化反应生成砷酸根离子，电极反应式为，故答案为：向左；。
【分析】 酸性含砷废水(含H3AsO3、H2SO4) 加入Na2S和FeSO4得到As2S3和FeS沉淀，过滤将沉淀和滤液分离；As2S3、FeS在空气中焙烧得到As2O3、Fe2O3以及SO2，加入NaOH溶液溶解焙烧产物，As2O3反应生成Na3AsO3溶液，过滤得到的滤渣Y为Fe2O3，加入双氧水将Na3AsO3氧化得到Na3AsO4，通入二氧化硫和稀硫酸将Na3AsO4还原得到 As2O3。
31．（2022·鹰潭模拟）硫酸镍主要用于电镀、镍电池、催化剂以及制取其他镍盐等，并用于印染媒染剂、金属着色剂等。NiSO4·nH2O易溶于水，难溶于乙醇，其水溶液显酸性。从电镀污泥中回收制备NiSO4·nH2O和其它金属的工艺流程如下。
已知：Ⅰ．电镀污泥含有Cu(OH)2、Ni(OH)2、Fe(OH)3、Cr(OH)3和SiO2等。
Ⅱ．萃取剂(RH)萃取Ni2+的原理为Ni2++2RHNiR2+2H+。
回答下列问题：
（1）“酸浸”时，为加快浸出速率，提高生产效益，降低生产成本，下列措施不合理的有____ (填标号)。
A．搅拌
B．适当增大硫酸的浓度
C．对污泥进一步球磨粉碎
（2）“电解”时，铜的电解电压(U)较低，且电解速率很快，铁和铬存在形式随电解电压的变化如下表。为得到纯的NiSO4·nH2O，电解电压(U)的范围是(单位：V) 。
电解电压/V 1.0 1.2 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
Fe2+ 有 有 有 无 无 无 无
Cr4+ 无 无 无 无 无 有 有
（3）萃取余液可在操作单元 中循环利用(填选项)，
A．酸浸 B．调pH C．除Cr
反萃取剂X为 (填化学式)。
（4）“反萃取”得到的NiSO4溶液，可在强碱溶液中被NaClO氧化，得到用作镍镉电池正极材料的NiOOH。该反应的离子方程式为 。
（5）第三代混合动力车，可以用电动机，内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在下坡时，电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池。镍氢电池充放电原理如图1所示，根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极的电极反应式为 。
（6）采用热重分析法测定NiSO4·nH2O样品所含结晶水数。将样品在900℃下进行煅烧，失重率随时间变化如下图，A点时失掉2个结晶水，n的值为 。
【答案】（1）B
（2）2.0≤U≤2.5
（3）A；H2SO4
（4）2Ni2＋＋ClO－＋4OH－=2NiOOH↓＋Cl－＋H2O
（5）NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-
（6）6
【知识点】电极反应和电池反应方程式；复杂化学式的确定
【解析】【解答】电镀污泥[含有Cu(OH)2、Ni(OH)2、Fe(OH)3、Cr(OH)3和SiO2等]加入稀硫酸酸浸，SiO2不和硫酸反应，则得到滤渣Ⅰ为SiO2，其他物质转化为硫酸盐，然后电解得到金属铜，电解之后加入碳酸钠调节pH，使铁离子形成Fe(OH)3沉淀，过滤形成滤渣Ⅱ为Fe(OH)3，然后加入磷酸钠除去Cr离子，使形成CrPO4，加入萃取剂(RH)萃取，使Ni2+发生反应为Ni2++2RH NiR2+2H+，然后形成NiSO4 nH2O，进行富集，提高Ni2+的浓度，再进行反萃取，重新得到NiSO4溶液，最后给蒸发浓缩、冷却结晶得到形成NiSO4 nH2O，据此解答。
(1)A.用搅拌器搅拌可加快浸出速率和提高生辰效率，故A正确；
B.“酸浸”时，若加入相同体积、高浓度的硫酸，增加了硫酸的用量，且在“电解”过程又产生了硫酸，“调pH”时会增加Na2CO3的用量，故B不正确；
C.磨碎电镀污泥，增大接触面积，提高反应速率和生产效率，故C正确；
故答案为：B；
(2)由表中数据可知，在电解铜不影响到Fe和Cr时应选择电解电压的范围为2.0≤U≤2.5，故答案为：2.0≤U≤2.5；
(3)根据已知II，萃取余液中主要含硫酸，可在酸浸环节循环使用，反萃剂是将Ni从NiR2中洗出形成硫酸镍，故反萃剂X为硫酸，故答案为：A；H2SO4；
(4)根据题意，NaClO氧化NiSO4生成NiOOH，ClO-被还原为Cl-，反应的离子方程式为2Ni2＋＋ClO－＋4OH－=2NiOOH↓＋Cl－＋H2O，故答案为：2Ni2＋＋ClO－＋4OH－=2NiOOH↓＋Cl－＋H2O；
(5)混合动力车上坡或加速时，属于原电池的工作原理，乙为正极，电极反应式为NiOOH+H2O+e-═Ni(OH)2+OH-；
(6)设样品的质量为100g，A点时失重率为13.7%，失重13.7g，失去2个结晶水，，解得n=6； 故答案为：6。
【分析】（1）增大硫酸的浓度就会增大硫酸的用量，会提高生产成本；
（2）电解是为了得到Cu，所以不能使Fe2+和Cr4+放电；
（3）根据萃取原理可知，萃取余液中主要有硫酸，可以在酸浸这一步循环；
（4）根据题目找出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物，在根据三个守恒配平方程式；
（5）电动车上坡或加速时在放电，根据原电池的工作原理，写出电极反应式；
（6）根据A点时失掉2个水分子计算。
32．（2022·马鞍山模拟）合理处理金属垃圾既可以保护环境又可以节约资源。利用废旧镀锡铜线制备胆矾并回收锡的流程如下：
已知Sn2+容易水解。
回答下列问题：
（1）加快“脱锡”速率的措施有 (写出一点)。“操作I” 包含 、 、过滤、洗涤、干燥。
（2）“脱锡”过程中加入少量稀硫酸调控溶液pH，其目的是 ；硫酸铜浓度与脱锡率的关系如图所示，当浓度大于120g·L-1时，脱锡率下降的原因 。
（3）“脱锡液”中含有的离子主要为Cu2+、Sn2+、H+、SO，以石墨为电极，通过控制溶液pH、电解时电压，可以依次回收铜、锡。电解时阳极反应式为 ； 当阴极出现 的现象时，说明电解回收锡结束。
（4）“脱锡渣”溶于硫酸的离子方程式为 。
（5）称量纯净的胆矾2.50g进行热重分析，实验测得胆矾的热重曲线如图所示。则120℃时所得固体的化学式为 。
【答案】（1）研碎、搅拌、适当提高温度(答出一点即可)；蒸发浓缩；冷却结晶
（2）抑制Sn2+水解；置换反应速率加快，生成的铜粉快速增多，铜粉附着在铜线的表面，将未反应的锡包裹起来，从而导致锡浸出率下降
（3）2H2O 4e = O2↑+ 4H+ 或 4OH 4e = O2↑+2H2O；气泡产生
（4）2Cu+O2+4H+ =2Cu2++2H2O
（5）CuSO4 H2O
【知识点】电极反应和电池反应方程式；盐类水解的应用；制备实验方案的设计；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】本题是一道由废旧镀锡铜线制备胆矾的工业流程题，首先用硫酸铜溶液溶解铜线上的锡，得到脱锡液和脱锡渣，对脱锡液处理得到单质铜和锡，对脱锡渣处理得到单质胆矾，以此解题。
(1)从反应速率的影响因素考虑，加快“脱锡”速率的措施有研碎、搅拌、适当提高温度(答出一点即可)；“操作I”是从滤液中获得胆矾的过程，胆矾中有结晶水，故“操作I” 包含蒸发浓缩、冷却结晶；
(2)根据已知信息Sn2+容易水解，故加入少量稀硫酸调控溶液pH，其目的是抑制Sn2+水解；铜离子浓度越大，反应速率越快，但是当浓度过大时，析出的铜覆盖在导线表面，从而影响反应，故脱锡率下降的原因是：置换反应速率加快，生成的铜粉快速增多，铜粉附着在铜线的表面，将未反应的锡包裹起来，从而导致锡浸出率下降；
(3)阳极发生氧化反应，水电离的氢氧根离子失去电子生成氧气，电极方程式为：2H2O 4e = O2↑+ 4H+ 或 4OH 4e = O2↑+2H2O；在阴极铜离子和锡离子分步得到电子，从而得到其单质，当它们反应完毕后水电离的氢离子得到电子生成氢气，此时会有气泡生成，故当阴极出现气泡产生的现象时，说明电解回收锡结束；
(4)“脱锡渣”的主要成分是单质铜，在硫酸和氧气的作用下生成硫酸铜，离子方程式为：2Cu+O2+4H+ =2Cu2++2H2O；
(5)设120℃时固体物质的相对分子质量为M，，M=178，故120℃时固体物质的成分为：CuSO4 H2O。
【分析】（1）升温、增大反应物的接触面积均可加快“脱锡”速率；操作Ⅰ为从溶液中获得胆矾；
（2）Sn2+水解显酸性；锡能与铜离子发生置换反应生成单质铜；
（3）阳极发生氧化反应；阴极铜离子和锡离子分步得到电子，当它们反应完毕后水电离的氢离子得到电子生成氢气；
（4）单质铜在硫酸和氧气的作用下生成硫酸铜；
（5）固体质量减少时，胆矾开始分解，根据减少的质量确定120℃时所得固体的化学式。
33．（2022·青岛模拟）综合利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga2(Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4)获得3种金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓(GaN)，部分工艺流程如下：
已知：①常温下，浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。
表1金属离子浓度及开始沉淀的pH
金属离子 浓度(mol·L-1) 开始沉淀pH
Fe2+ 1.0×10-3 8.0
Fe3+ 4.0×10-2 1.7
Zn2+ 1.5 5.5
Ga3+ 3.0×10-3 3.0
表2金属离子的萃取率
金属离子 萃取率(%)
Fe2+ 0
Fe3+ 99
Zn2+ 0
Ga3+ 97-98.5
（1）Ga2(Fe2O4)3中Ga的化合价为 ，“浸出”时其发生反应的离子方程式为 。
（2）滤液1中可回收利用的物质是 ，滤饼的主要成分是 ；萃取前加入的固体X为 。
（3）Ga与Al同主族，化学性质相似。反萃取后，镓的存在形式为 (填化学式)。
（4）电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极的电极反应为 。
（5）GaN可采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得：以合成的三甲基镓为原料，使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物，该过程的化学方程式为 。
（6）滤液1中残余的Ga3+的浓度为 mol·L-1 (写出计算过程)。
【答案】（1）+3价；Fe2O+8H＋＝2Fe3＋+4H2O
（2）硫酸锌；Fe(OH)3、Ga(OH)3；Fe
（3）NaGaO2
（4）GaO+3e－+2H2O＝Ga+4OH－
（5）Ga(CH3)3+NH3＝3CH4+GaN
（6）3.0×10-10.2
【知识点】电极反应和电池反应方程式；制备实验方案的设计；离子方程式的书写
【解析】【解答】(1)Ga2(Fe2O4)3中Fe是+3价，O是－2价，根据化合价代数和为0可知Ga的化合价为+3价，“浸出”时其发生反应的离子方程式为Fe2O+8H＋＝2Fe3＋+4H2O。
(2)根据以上分析可知滤液1中为硫酸锌，则可回收利用的物质是硫酸锌，调节pH＝5.4，沉淀铁离子和Ga3+，滤饼的主要成分是Fe(OH)3、Ga(OH)3；萃取前加入的固体X的目的是还原铁离子，则X为Fe。
(3)Ga与Al同主族，化学性质相似；反萃取后加入氢氧化钠溶液使Ga3+转化为NaGaO2，即镓的存在形式为NaGaO2。
(4)精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极是得到电子转化为Ga，电极反应为GaO+3e－+2H2O＝Ga+4OH－。
(5)以合成的三甲基镓为原料，使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物，根据原子守恒可知还有甲烷生成，该过程的化学方程式为Ga(CH3)3+NH3＝3CH4+GaN。
(6)根据表中数据可知Ga(OH)3的溶度积常数为3.0×10-3×（10－11）3＝3.0×10-36，溶液的pH＝5.4，即氢氧根离子浓度是10－8.6mol/L，所以滤液1中残余的Ga3+的浓度为＝3.0×10-10.2mol·L-1。
【分析】炼锌矿渣用稀硫酸浸出过滤，滤液中含有Fe2+、Fe3+、Zn2+、Ga3+，加入双氧水，Fe2+被氧化为Fe3+，调节pH=5.4，沉淀Fe3+和Ga3+，滤液1中主要含ZnSO4，得到的滤饼为Fe(OH)3、Ga(OH)3，加入盐酸酸化得到氯化铁和氯化镓，加入固体X为Fe，把Fe3+还原为Fe2+，加入萃取剂萃取Ga3+，再加入氢氧化钠溶液反萃取使Ga3+转化为NaGaO2，电解NaGaO2溶液生成单质Ga，再加入CH3Br可合成Ga(CH3)3，再与氨气反应生成甲烷和GaN。
34．（2022·新疆模拟）综合利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga2( Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4)获得3种金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓( GaN) ，部分工艺流程如下：
已知：①常温下，浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。
表1金属离子浓度 及开始沉淀的pH
金属离子 浓度( mol· L-1) 开始沉淀pH
Fe2+ 1.0×10-3 8.0
Fe3+ 4.0×10-2 1.7
Zn2+ 1.5 5.5
Ga3+ 3.0×10-3 3.0
表2金属离子的萃取率
金属离子 萃取率(%)
Fe2+ 0
Fe3+ 99
Zn2+ 0
Ga3+ 97-98.5
（1）“浸出”时ZnFe2O4发生反应的化学方程式为 。
（2）滤液1中可回收利用的物质是 ，滤 饼的主要成分是 ；萃取前加入的固体X为 ，加入X的目的是 。
（3）Ga与Al同主族，化学性质相似。反萃取后，镓的存在形式为 (填化学式)。
（4）电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极的电极反应为 。
（5）GaN可采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得：以合成的三甲基镓为原料，使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物，该过程的化学方程式为 。
（6）滤液1中残余的Ga3+的浓度为 mol·L-1。
【答案】（1）ZnFe2O4 + 4H2SO4 = ZnSO4 + Fe2( SO4)3 + 4H2O
（2）硫酸锌；Fe(OH)3、Ga(OH)3；Fe；使Fe3+变为Fe2+，不被萃取剂萃取
（3）NaGaO2或者
（4） + 3e- + 2H2O = Ga + 4OH-
（5）Ga( CH3)3+ NH3 = 3CH4 + GaN
（6）3.0 × 10-10.2
【知识点】电极反应和电池反应方程式；制备实验方案的设计
【解析】【解答】
(1)ZnFe2O4中Zn为+2价，Fe为+3价，加入硫酸后发生非氧化还原反应，则化学方程式为：ZnFe2O4 + 4H2SO4 = ZnSO4 +Fe2( SO4)3 + 4H2O；
(2)①根据以上分析可知，滤液1中为硫酸锌，所以可回收利用的物质是硫酸锌；
②调节pH到5.4的目的是沉淀Fe3+和Ga3+，滤饼的主要成分为：Fe(OH)3、Ga(OH)3；
③萃取前加入的固体X目的是还原Fe3+且不引入杂质，则X为Fe；故答案为：使Fe3+变为Fe2+，不被萃取剂萃取；
(3)Ga与Al同主族，化学性质相似，结合铝离子的性质可知，反萃取后加入NaOH溶液可将Ga3+转化为，则镓的存在形式为NaGaO2或者，故答案为NaGaO2或者；
(4)精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极得到电子转化为Ga，其电极反应式为：+ 3e- + 2H2O = Ga + 4OH-，故答案为： + 3e- + 2H2O = Ga+4OH-；
(5)以合成的三甲基镓为原料，与氨气发生一系列反应得到GaN，根据原子守恒可知，另外一种产物为甲烷，所以该反应的方程式为：Ga( CH3)3+NH3 = 3CH4+GaN；
(6)根据表中数据可知，Ga(OH)3的溶度积常数=3.0×10-3×=，当溶液的pH=5.4时，c(OH-)==mol/L，则滤液1中残余的Ga3+的浓度c(Ga3+)=mol/L，故答案为：3.0 × 10-10.2。
【分析】炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga2( Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4)中加入稀硫酸后得到Fe2+、Fe3+、Zn2+和Ga3+，加入H2O2后将Fe2+氧化为Fe3+，调pH到5.4，将Fe3+、Ga3+转化为滤饼Fe(OH)3和Ga(OH)3，滤液为硫酸锌，向滤饼中加盐酸将Fe(OH)3和Ga(OH)3溶解，再加Fe将Fe3+还原为Fe2+，加入萃取剂后将Fe2+留在水层而分离，萃取层则为Ga3+，萃取层中加入NaOH溶液后得到NaGaO2溶液，电解后在阴极得到粗Ga，经精炼后得到精镓，向Ga中加入CH3Br得到Ga(CH3)3，然后加入氨气后，采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得GaN，同时得到副产物CH4。
35．（2022·内江模拟）葡萄糖、葡萄糖酸在医疗和工业上有广泛用途。
（1）锌电解阳极泥(主要成分为MnO2、PbSO4和ZnO，还有少量锰铅氧化物Pb2Mn8O16和Ag)是冶锌过程中产生的废渣，一种回收锌电解阳极泥中金属元素锌、锰、铅和银的工艺如图。
回答下列问题：
已知：MnSO4·H2O易溶于水，不溶于乙醇。20℃时Ksp(PbSO4)=1.6×10-8mol2·L-2，Ksp(PbCO3)=7.4×10-14mol2·L-2，1.262≈1.6。
①“酸洗”过程中生成硫酸锌的离子方程式为 ；“还原酸浸”过程中主要反应的离子方程式为 。
②实验室中获得MnSO4·H2O晶体的一系列操作是指蒸发结晶趁热过滤、洗涤、干燥，其中洗涤的具体操作是 ；将分离出晶体的母液收集、循环使用，其意义是 。
③整个流程中可循环利用的物质是 ；加入Na2CO3溶液的目的是将PbSO4转化为PbCO3，Na2CO3溶液的最小浓度为 mol·L-1(保留一位小数)；PbSO4(s)+(aq) PbCO3(s)+(aq)，平衡常数K= (列出计算式)。
（2）工业上常采用电渗析法从含葡萄糖酸钠(用GCOONa表示)的废水中提取化工产品葡萄糖酸(GCOOH)和烧碱，模拟装置如图所示(电极均为石墨)。
①交换膜1为 交换膜(选填“阴离子”、“阳离子”)；电路中通过2mol电子时，理论上回收 gNaOH。
②b电极上发生反应的电极反应式为 。
【答案】（1）ZnO+2H+=Zn2++H2O；C6H12O6+24H++12MnO2=12Mn2++6CO2↑+18H2O；向漏斗中加入乙醇至浸没MnSO4·H2O晶体(或沉淀)，待乙醇自然流下，重复2~3次；提高锰回收率；醋酸(CH3COOH)；5.9×10-10；或[]
（2）阳离子；80；2H2O-4e-=4H++O2↑
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学平衡常数；化学平衡的计算；离子方程式的书写；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】。
(1)①“酸洗”过程中生成硫酸锌，离子方程式为ZnO+2H+=Zn2++H2O；在酸洗后剩余的加入稀硫酸、葡萄糖与MnO2发生氧化还原反应，+4价Mn得电子被还原成Mn2+，葡萄糖中C失电子被氧化成CO2，“还原酸浸”过程中主要反应的离子方程式为C6H12O6+24H++12MnO2=12Mn2++6CO2↑+18H2O。故答案为：ZnO+2H+=Zn2++H2O；C6H12O6+24H++12MnO2=12Mn2++6CO2↑+18H2O；
②实验室中获得MnSO4·H2O晶体的一系列操作是指蒸发结晶趁热过滤、洗涤、干燥，MnSO4 H2O易溶于水，不溶于乙醇，为了减小洗涤损失，MnSO4 H2O用乙醇洗涤，其中洗涤的具体操作是向漏斗中加入乙醇至浸没MnSO4·H2O晶体(或沉淀)，待乙醇自然流下，重复2~3次；将分离出晶体的母液收集、循环使用，其意义是提高锰回收率。故答案为：向漏斗中加入乙醇至浸没MnSO4·H2O晶体(或沉淀)，待乙醇自然流下，重复2~3次；提高锰回收率；
③整个流程中可循环利用的物质是醋酸(CH3COOH)；加入Na2CO3溶液的目的是将PbSO4转化为PbCO3，即PbSO4(s)+CO(aq) PbCO3(s)+SO(aq)，因为PbSO4的Ksp(PbSO4)=1.6×10-8mol2 L-2，所以溶液中c(Pb2+)=mol/L=1.26×10-4mol/L，生成PbCO3时，CO的最小浓度为c(CO)=mol/L=5.87×10-10mol/L，Na2CO3溶液的最小浓度为5.9×10-10mol·L-1(保留一位小数)；PbSO4(s)+(aq) PbCO3(s)+(aq)，平衡常数K==或[](列出计算式)。故答案为：醋酸(CH3COOH)；5.9×10-10；或[]；
(2)①阴极区域碱性增强，阳极区域酸性增强，Na+经过交换膜1移向左侧，得到浓氢氧化钠溶液，GCOO-经过交换膜2移向右侧，得到浓葡萄糖酸溶液，交换膜1为阳离子交换膜(选填“阴离子”、“阳离子”)；电路中通过2mol电子时，理论上回收2molNaOH，质量为2mol×40g/mol=80gNaOH。故答案为：阳离子；80；
②b电极为阳极，b电极上发生反应的电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，故答案为：2H2O-4e-=4H++O2↑。
【分析】锌电解阳极泥(主要成分为MnO2、PbSO4和ZnO，还有少量锰铅氧化物Pb2Mn8O16和Ag)加入稀硫酸酸洗，ZnO转化为ZnSO4溶液，剩余的加入稀硫酸和葡萄糖还原酸浸，+4价的Mn变成+2价Mn进入溶液，过滤，得MnSO4溶液，经过一系列操作，得MnSO4 H2O晶体，滤渣1中加入Na2CO3溶液，使PbSO4转化成溶解度更小的PbCO3，再加入醋酸，酸浸溶铅，得到Ag单质和醋酸铅溶液，在醋酸铅溶液中加入H2SO4，生成PbSO4沉淀，过滤得PbSO4；电解葡萄糖酸钠溶液实质是电解水，阴极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，阳极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，阴极区域碱性增强，阳极区域酸性增强，Na+经过交换膜1移向左侧，得到浓氢氧化钠溶液，GCOO-经过交换膜2移向右侧，得到浓葡萄糖酸溶液，交换膜1为阳离子交换膜、交换膜2为阴离子交换膜，a为阴极、b为阳极。
2023年高考真题变式分类汇编：电极反应和电池反应方程式3
一、选择题
1．（2017·新课标Ⅲ卷）全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）．下列说法错误的是（ ）
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e﹣=3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中的Li2S2量越多
2．（2017·新课标Ⅱ卷）用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4﹣H2C2O4混合溶液．下列叙述错误的是（ ）
A．待加工铝质工件为阳极
B．可选用不锈钢网作为阴极
C．阴极的电极反应式为：Al3++3e﹣═Al
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
3．（2014·海南）以石墨为电极，电解KI溶液（其中含有少量酚酞和淀粉）．下列说法错误的是（ ）
A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体
C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH变小
4．（2023·南通模拟）卤族元素单质及其化合物应用广泛。氟在自然界主要存在于萤石()中，与浓反应可制取HF；氯、溴主要存在于海水中，工业常通过电解NaCl饱和溶液制备，可用于制取漂白粉。卤水中可通过氧化、溶液吸收；BrCl能发生水解反应。易升华，一种二次电池正极界面反应机理如图所示。
下列化学反应表示正确的是
A．电池正极放电时的电极反应有：
B．电解饱和NaCl溶液：
C．BrCl与反应：
D．用溶液吸收：
5．（2023·东城模拟）用石墨作电极电解a浊液，记录如表。
实验装置 实验现象
I.a为AgCl II.a为AgI
两电极均产生气泡，有黑色固体在阴极附近生成，并沉降在烧杯底部，烧杯中的液体逐渐变澄清透明 两电极均产生气泡，阴极表面附着少量银白色固体，烧杯中的液体逐渐变为棕黄色
下列说法错误的是
A．I中阳极气体可能为Cl2和O2，II中阳极气体为O2
B．I和II中阴极生成气体的方程式均为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
C．II中液体变为棕黄色，说明阳极上发生了反应2AgI-2e-=I2+2Ag+
D．两实验阴极现象有差异的原因可能是II中c(Ag+)比I中的小
6．（2023·阿勒泰模拟）我国科学家近期开发了一种高性能的水系锰基锌电池。 其工作原理如图所示，已知该装置工作一段时间后，K2SO4溶液的浓度增大。下列说法正确的是
A．电子流向：Zn电极→b膜→a膜→MnO2电极→负载→Zn电极
B．负极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
C．a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜
D．装置工作一段时间后，正极区溶液的pH降低
7．（2023·重庆市模拟）新能源的开发和利用是解决气候问题的重要途径，科研人员开发一种新型可充电钾离子电池的正极材料()，可使电池效能更佳，已知放电时正极会生成。下列有关说法正确的是
A．总反应为
B．放电时，正极反应为
C．该电池可用溶液作为电解质溶液
D．用该电池电解溶液，阴极增重24克时，通过交换膜的为
8．（2023·常德模拟）目前科学家发明了一种利用微生物进行脱硫、脱氮的原电池装置，其基本原理如图所示(图中隔膜为质子交换膜)。下列有关说法正确的是
A．a极的电极反应式为
B．H+从B室向A室迁移
C．电池工作时，线路中通过1mol电子，则在b极析出2.24LN2
D．若用该电池给铅蓄电池充电，应将b极连在正极上
9．（2023·河东模拟）用如图装置进行实验，产生电流。下列说法错误的是
A．b为电池的负极
B．工作一段时间后，a极附近溶液pH减小
C．K+从a极经阳离子交换膜移动到b极
D．该装置的总反应为：H2+Cl2+2OH-=2Cl-+2H2O
10．（2023·南开模拟）一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质，电池总反应为：。下列说法错误的是
A．放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极
B．充电时，阴极反应：
C．有机高聚物中含有极性键、非极性键和氢键
D．合成有机高聚物的单体：
11．（2023·西城模拟）我国科学家设计可同时实现H2制备和海水淡化的新型电池，装置示意图如图。
下列说法错误的是
A．电极a是正极
B．电极b的反应式：N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O
C．每生成1molN2，有2molNaCl发生迁移
D．离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜
12．（2023·岳阳模拟）科学家研发了一种绿色环保“全氢电池”，某化学兴趣小组将其用于铜片上镀银作为奖牌奖给优秀学生，工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．负极的电极反应式：
B．当吸附层a通入2.24L(标况)氢气时，溶液中有0.2mol离子透过交换膜
C．离子交换膜既可以是阳离子交换膜也可以是阴离子交换膜
D．电池工作时，m电极质量逐渐增重
13．（2023·红桥模拟）我国科技工作者设计了一种电解装置，能将甘油(C3H8O3)和二氧化碳转化为甘油醛(C3H6O3)和合成气(CO和H2)，原理如图所示，下列说法错误的是
A．催化电极b与电源负极相连
B．电解时催化电极a附近的pH增大
C．电解时阴离子透过交换膜向a极迁移
D．生成合成气时电极上发生还原反应
二、多选题
14．（2021·泰安模拟）我国科学家在利用电解法合成高纯度有机产品的研究上有重大突破。其中在酸性环境中电解糠醛( )制备有机产品的原理示意图如下所示。下列说法正确的是（ ）
A．交换膜适宜选用质子交换膜
B．N极电势高于M极电势
C．N极上发生的电极反应包括 +H2O-2e-= +2H+
D．电路上每通过1mol e-，理论上生成1 mol
15．（2021·日照模拟）CO难溶于水和碱液，在优化催化剂的基础上，调节电极的孔道和疏水性增加CO的扩散速率，可实现高选择性将CO电解还原制备C2H4，装置如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．聚四氟乙烯具有吸附并增加CO浓度的作用
B．碳纸／聚四氟乙烯电极连接电源的正极，发生氧化反应
C．生成C2H4的电极反应为：2CO-8e-+6H2O=C2H4+8OH-
D．为了维持电解效率，离子交换膜应使用阴离子交换膜
16．（2021·青岛模拟）新型 双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，其工作原理如图。当闭合 时，发生反应为 ，下列关于该电池说法错误的是（ ）
A．当闭合 时，出现图示中 移动情况
B．放电时正极的电极反应式为
C．可以通过提高 、 溶液的酸度来提高该电池的工作效率
D．若 ，则 中 与 的个数比为
17．（2021·青岛模拟）微生物电池可以处理含醋酸铵和对氯苯酚的工业废水，工作原理如图，下列说法错误的是（ ）
A．采用高温条件，可以提高该电池的工作效率
B．甲电极的电极反应式： +e-→Cl-+
C．标况下产生22.4LCO2时，有4molH+通过质子交换膜
D．不考虑其它离子放电，甲乙两电极可同时处理CH3COONH4与 的物质的量之比为1：4
18．（2021·临沂模拟）我国科学家利用电解法在常温常压下实现了氨的合成，该装置工作时阴极区的微观示意图如下，其中电解液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的惰性有机溶剂。
下列说法正确的是（ ）
A．三氟甲磺酸锂的作用是增强导电性
B．选择性透过膜允许N2、NH3和H2O通过
C．该装置用Au作催化剂，目的是改变N2的键能
D．生成NH3的电板反应为N2+6C2H5OH+6e-=2NH3+6C2H5O-
19．（2021·济宁模拟）可充电水系Zn—CO2电池用锌和催化剂材料作两极，电池工作示意图如图所示，其中双极膜是由阳膜和阴膜制成的复合膜，在直流电场的作用下，双极膜复合层间的H2O电离出的H+和OH-可以分别通过膜移向两极。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，右侧电极的电极反应为CO2+2H+－2e-=HCOOH
B．放电时，金属锌为负极，发生氧化反应
C．充电时，双极隔膜产生的H+向右侧正极室移动
D．充电时，电池总反应为2Zn(OH) =2Zn +O2↑+4OH-+2H2O
20．（2021·济南模拟）有一种清洁、无膜的氯碱工艺，它利用含有保护层的电极( )中的Na+的嵌入和脱掉机理，分两步电解生产H2、NaOH和Cl2.其原理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．钠离子的嵌入反应是还原反应：
B．电极b和c所连接的直流电源的电极相同
C．第1步结束后， 电极必须用水洗涤干净后，再用于第2步
D．第一步中的Na+浓度始终保持不变
21．（2021·岳阳模拟）十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。硫化氢—空气质子交换膜燃料电池实现了发电、环保的有效结合，已知：2H2S(g)+O2(g) = S2(s)+2H2O(l) △H= -632 kJ/mol，下列说法错误的是（ ）
A．电极a 发生了氧化反应
B．标准状况下，每 11.2 L H2S 参与反应，有1 mol H+ 经固体电解质膜进入正极区
C．当电极a的质量增加64 g 时，电池内部释放632 kJ 的热能
D．电极b上发生的电极反应为O2+2H2O+4e- = 4OH-
22．（2021·永州模拟）电Fenton法是用于水体中有机污染物降解的高级氧化技术，反应原理如图所示。电解产生的H2O2与Fe2+发生反应生成的羟基自由基（ OH）能氧化降解有机污染物。下列说法错误的是（ ）
A．电源的A极为正极
B．与电源B极相连的电极反应式为：H2O-e-=H++ OH
C．H2O2与Fe2+发生的反应方程式为：H2O2+Fe2+=Fe（OH）2++ OH
D．每消耗2.24LO2（标准状况），整个电解池中理论上可产生的 OH为0.2mol
23．（2021·衡阳模拟）一种新型 水介质电池示意图如下，电极材料为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体 被转化为储氢物质甲酸等，为解决“碳中和”和能源问题提供了一种新途径。下列说法正确的是（ ）
A．充电时，Zn电极连电源负极
B．充电时，阳极区pH升高
C．放电时，Zn在正极失去电子
D．放电时， 完全转化为HCOOH时有 转移
24．（2021·沧州模拟）一种以锌-石墨烯纤维无纺布为负极、石墨烯气凝胶(嵌有 ，可表示为 )为正极、盐-水“齐聚物”为电解质溶液的双离子电池如图所示。下列有关该电池的说法正确的是（ ）
A．放电时，石墨烯气凝胶电极上的电极反应式为
B．多孔石墨烯可增大电极与电解质溶液的接触面积，也有利于 扩散至电极表面
C．电池总反应为
D．充电时， 被还原， 在石墨烯纤维无纺布电极侧沉积， 被氧化后在阴极嵌入
三、非选择题
25．（2014·海南）锰锂电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池．该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2．回答下列问题：
（1）外电路的电流方向是由 极流向 极（填字母）．
（2）电池正极反应式 ．
（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？ （填“是”或“否”），原因是 ．
（4）MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为 ．K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为 ．
26．（2022·曲靖模拟）在机动车发动机中，燃料燃烧产生的高温会使空气中的氮气和氧气反应，生成氮氧化物，某些硝酸盐分解，也会产生氮氧化物，已知如下反应：
①2AgNO3(s)=2Ag(s)+2NO2(g)+O2(g) △H1>0
②2NO2(g)N2O4(g) △H2<0
（1）温度T1时，在0.5L的恒容密闭容器中投入0.04molAgNO3(s)并完全分解，测得混合气体的总物质的量(n)与时间(t)的关系如图1所示：
①下列情况能说明体系达到平衡状态的是 (填字母)。
a．混合气体的平均相对分子质量不再改变
b．O2的浓度不再改变
c．NO2的体积分数不再改变
d．混合气体的密度不再改变
②若达到平衡时，混合气体的总压强p=0.8MPa，反应开始到10min内N2O4的平均反应速率为 MPa·min-1。在该温度下2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数Kp= (MPa)-1(结果保留3位有效数字)。[提示：用平衡时各组分分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数(Kp)，组分的分压(p1)=平衡时总压(p)×该组分的体积分数(φ)]。
③实验测得正=(NO2)消耗=k正c2(NO2)，逆=2(N2O4)消耗=k逆c(N2O4)，k正、k逆为速率常数且只受温度影响。则化学平衡常数K与速率常数k正、k逆的数学关系是K= 。若将容器的温度改变为T2时，其k正=10k逆，则T1 T2(填“>”“<”或“=”)。
（2）用活性炭还原法可将氮氧化物转化为无毒气体，有关反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向恒容密闭容器中加入足量的活性炭和一定量NO，20min达到平衡，保持温度和容器体积不变再充入NO和N2，使二者的浓度均增加至原来的两倍，此时反应正 逆(填“>”“<”或“=”)。
（3）氮氧化物排放到空气中会造成空气污染。2021年我国科研人员以二硫化钼(MoS2)作为电极催化剂，研发出一种Zn—NO电池系统，该电池同时具备合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图2所示(双极膜可将水解离为H+和OH-，并实现其定向通过)。在该电池工作过程中，MoS2电极上发生的电极反应式为 ，若有4.48LNO(标准状况下)参加反应，Zn/ZnO电极质量增加 g。
27．（2022·盐城模拟）氢气是重要的清洁能源，低成本制氢是今后科研攻关的重点课题。
（1）碱金属氢化物制氢。以一种制氢储氢材料氢化钠在室温下结合制氢为例，能将反应中的部分还原成碳并放出，该反应的化学方程式为 。
（2）活性金属铝制氢。向两份活性合金粉末(的质量分数为)中分别加入溶液充分搅拌，在相同时间内测得、两种不同温度下制氢率(实际制氢量占理论产氢量的百分比)随时间的变化如图-1所示。后时制氢率始终低于时制氢率的原因是 。
（3）不对称电解质电解制氢。以电解苯甲醇生成苯甲酸为例，其电解槽阴极区为酸性电解质进行析氢反应，阳极区为碱性电解质和苯甲醇。写出阳极发生的电极反应式： 。
（4）肼催化分解制氢。在温和条件下，负载型双金属合金M催化肼迅速分解，并且制氢选择性可达，可能机理如图-2所示。
①催化分解制氢的过程可描述为 。
②的水溶液呈弱碱性。研究发现：向溶液中加入适量或，能明显促进上述催化分解反应的进行。其原因可能是 。
28．（2022·中卫模拟）苯乙酸铜是合成优良催化剂、传感材料纳米氧化铜的重要前驱体之一、下面是它的一种实验室合成路线：
+H2O+H2SO4+NH4HSO4
+Cu(OH)2+H2O
制备苯乙酸的装置示意图(加热和夹持装置等略)：
已知：苯乙酸 的熔点为76.5℃，微溶于冷水，溶于乙醇。 具体步骤：
i.在250mL三颈烧瓶a中加入70mL70%的硫酸。
ii.将a中的溶液加热至100℃，缓缓滴加40g苯乙腈( )到过量硫酸溶液中，然后升温至130℃继续反应。反应结束后加适量冷水，再分离出苯乙酸粗品。
iii.将苯乙酸加入到乙醇与水的混合溶剂中，充分溶解后，加入Cu(OH)2搅拌30 min，过滤，滤液静置一段时间，析出苯乙酸铜晶体。回答下列问题：
（1）配制70%硫酸时，加入蒸馏水与浓硫酸的先后顺序是：先加 的后加 。
（2）在装置中，仪器b的名称是 ； 仪器c的作用是 。反应分离苯乙酸粗品时，加适量冷水的目的是 。
（3）下列仪器中可用于分离苯乙酸粗品的是____ (填标号)。
A．分液漏斗 B．漏斗 C．烧杯 D．直形冷凝管
E．玻璃棒
（4）最终得到41 g苯乙酸晶体，则苯乙酸的产率是 % (结果保留小数点后两位数字)
（5）写出用CuCl2·2H2O和NaOH溶液制备Cu(OH)2沉淀的化学方程式： 。
（6）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置电解CuCl2·2H2O溶液，该电池的负极反应式为 。
29．（2022·凉山模拟）全球变暖是人类行为造成地球气候变化的后果，随着石油、煤炭、木材等含“碳”自然资源的过度使用，导致地球暖化的“元凶”二氧化碳也制造得越来越多，减少二氧化碳排放刻不容缓。回答下列问题：
（1）二氧化碳可催化加氢以制备甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l)。已知氢气的燃烧热为285.8kJ/mol，甲醇(液态)的燃烧热为725.8kJ/mol，1mol液态甲醇转变为气态需吸热35.5kJ，计算以上甲醇制备反应的ΔH= 。
（2）当二氧化碳和氢气起始投料比n(CO2)：n(H2)=1：2时，在0.5MPa、2.5MPa、5MPa压强下，H2.的平衡转化率α随温度变化如图所示：
则反应在0.5MPa，550℃时的α= ，判断的依据是 ，影响α的因素有 (答出一点即可)。
（3）将组成(物质的量分数)为0.2mol CO2(g)，0.6mol H2(g)和0.1mol N2(g)通入反应器，按(1)中的反应原理，在温度T，恒定压强为p的条件下反应，平衡时若H2的转化率为50%，则CH3OH(g)的压强为 ，平衡常数Kp= (以分压表示，分压=总压×气体物质的量分数)。
（4）根据相关文献报道，我国科学家设计了CO2熔盐捕获与电化学转化装置，原理如下图所示：
则b为电源 极(填“正”或“负")，电路中转移0.4mol电子可捕获CO2的体积(标况下)为 L。
30．（2022·商丘模拟）三氧化二砷(As2O3)可用于治疗急性早幼粒细胞白血病。利用某酸性含砷废水(含H3AsO3、H2SO4)可提取As2O3，提取工艺流程如下：
已知：①As2O3为酸性氧化物；②As2S3易溶于过量的Na2S溶液中，故加入FeSO4，的目的是除去过量的S2-。
回答下列问题：
（1）废水中H3AsO3中砷元素的化合价为
（2）“焙烧”操作中，As2S3参与反应的化学方程式为
（3）“碱浸”的目的 ，“滤渣Y”的主要成分是 。(写化学式)。
（4）“氧化”操作的目的是 (用离子方程式表示)。
（5）“还原”过程中H3AsO4转化为H3AsO3然后将“还原”后溶液加热，H3AsO3分解为As2O3。某次“还原”过程中制得了1.98kgAs2O3，则消耗标准状况下气体X的体积是 L。
（6）砷酸钠(Na3AsO4)可用于可逆电池，装置如图1所示，其反应原理为AsO+2H++2I-=AsO+I2+H2O。探究pH对AsO氧化性的影响，测得输出电压与pH的关系如图2所示。则a点时，盐桥中K+ (填“向左”“向右”或“不”)移动，c点时，负极的电极反应为 。
31．（2022·鹰潭模拟）硫酸镍主要用于电镀、镍电池、催化剂以及制取其他镍盐等，并用于印染媒染剂、金属着色剂等。NiSO4·nH2O易溶于水，难溶于乙醇，其水溶液显酸性。从电镀污泥中回收制备NiSO4·nH2O和其它金属的工艺流程如下。
已知：Ⅰ．电镀污泥含有Cu(OH)2、Ni(OH)2、Fe(OH)3、Cr(OH)3和SiO2等。
Ⅱ．萃取剂(RH)萃取Ni2+的原理为Ni2++2RHNiR2+2H+。
回答下列问题：
（1）“酸浸”时，为加快浸出速率，提高生产效益，降低生产成本，下列措施不合理的有____ (填标号)。
A．搅拌
B．适当增大硫酸的浓度
C．对污泥进一步球磨粉碎
（2）“电解”时，铜的电解电压(U)较低，且电解速率很快，铁和铬存在形式随电解电压的变化如下表。为得到纯的NiSO4·nH2O，电解电压(U)的范围是(单位：V) 。
电解电压/V 1.0 1.2 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
Fe2+ 有 有 有 无 无 无 无
Cr4+ 无 无 无 无 无 有 有
（3）萃取余液可在操作单元 中循环利用(填选项)，
A．酸浸 B．调pH C．除Cr
反萃取剂X为 (填化学式)。
（4）“反萃取”得到的NiSO4溶液，可在强碱溶液中被NaClO氧化，得到用作镍镉电池正极材料的NiOOH。该反应的离子方程式为 。
（5）第三代混合动力车，可以用电动机，内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在下坡时，电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池。镍氢电池充放电原理如图1所示，根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极的电极反应式为 。
（6）采用热重分析法测定NiSO4·nH2O样品所含结晶水数。将样品在900℃下进行煅烧，失重率随时间变化如下图，A点时失掉2个结晶水，n的值为 。
32．（2022·马鞍山模拟）合理处理金属垃圾既可以保护环境又可以节约资源。利用废旧镀锡铜线制备胆矾并回收锡的流程如下：
已知Sn2+容易水解。
回答下列问题：
（1）加快“脱锡”速率的措施有 (写出一点)。“操作I” 包含 、 、过滤、洗涤、干燥。
（2）“脱锡”过程中加入少量稀硫酸调控溶液pH，其目的是 ；硫酸铜浓度与脱锡率的关系如图所示，当浓度大于120g·L-1时，脱锡率下降的原因 。
（3）“脱锡液”中含有的离子主要为Cu2+、Sn2+、H+、SO，以石墨为电极，通过控制溶液pH、电解时电压，可以依次回收铜、锡。电解时阳极反应式为 ； 当阴极出现 的现象时，说明电解回收锡结束。
（4）“脱锡渣”溶于硫酸的离子方程式为 。
（5）称量纯净的胆矾2.50g进行热重分析，实验测得胆矾的热重曲线如图所示。则120℃时所得固体的化学式为 。
33．（2022·青岛模拟）综合利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga2(Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4)获得3种金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓(GaN)，部分工艺流程如下：
已知：①常温下，浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。
表1金属离子浓度及开始沉淀的pH
金属离子 浓度(mol·L-1) 开始沉淀pH
Fe2+ 1.0×10-3 8.0
Fe3+ 4.0×10-2 1.7
Zn2+ 1.5 5.5
Ga3+ 3.0×10-3 3.0
表2金属离子的萃取率
金属离子 萃取率(%)
Fe2+ 0
Fe3+ 99
Zn2+ 0
Ga3+ 97-98.5
（1）Ga2(Fe2O4)3中Ga的化合价为 ，“浸出”时其发生反应的离子方程式为 。
（2）滤液1中可回收利用的物质是 ，滤饼的主要成分是 ；萃取前加入的固体X为 。
（3）Ga与Al同主族，化学性质相似。反萃取后，镓的存在形式为 (填化学式)。
（4）电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极的电极反应为 。
（5）GaN可采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得：以合成的三甲基镓为原料，使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物，该过程的化学方程式为 。
（6）滤液1中残余的Ga3+的浓度为 mol·L-1 (写出计算过程)。
34．（2022·新疆模拟）综合利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga2( Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4)获得3种金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓( GaN) ，部分工艺流程如下：
已知：①常温下，浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。
表1金属离子浓度 及开始沉淀的pH
金属离子 浓度( mol· L-1) 开始沉淀pH
Fe2+ 1.0×10-3 8.0
Fe3+ 4.0×10-2 1.7
Zn2+ 1.5 5.5
Ga3+ 3.0×10-3 3.0
表2金属离子的萃取率
金属离子 萃取率(%)
Fe2+ 0
Fe3+ 99
Zn2+ 0
Ga3+ 97-98.5
（1）“浸出”时ZnFe2O4发生反应的化学方程式为 。
（2）滤液1中可回收利用的物质是 ，滤 饼的主要成分是 ；萃取前加入的固体X为 ，加入X的目的是 。
（3）Ga与Al同主族，化学性质相似。反萃取后，镓的存在形式为 (填化学式)。
（4）电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极的电极反应为 。
（5）GaN可采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得：以合成的三甲基镓为原料，使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物，该过程的化学方程式为 。
（6）滤液1中残余的Ga3+的浓度为 mol·L-1。
35．（2022·内江模拟）葡萄糖、葡萄糖酸在医疗和工业上有广泛用途。
（1）锌电解阳极泥(主要成分为MnO2、PbSO4和ZnO，还有少量锰铅氧化物Pb2Mn8O16和Ag)是冶锌过程中产生的废渣，一种回收锌电解阳极泥中金属元素锌、锰、铅和银的工艺如图。
回答下列问题：
已知：MnSO4·H2O易溶于水，不溶于乙醇。20℃时Ksp(PbSO4)=1.6×10-8mol2·L-2，Ksp(PbCO3)=7.4×10-14mol2·L-2，1.262≈1.6。
①“酸洗”过程中生成硫酸锌的离子方程式为 ；“还原酸浸”过程中主要反应的离子方程式为 。
②实验室中获得MnSO4·H2O晶体的一系列操作是指蒸发结晶趁热过滤、洗涤、干燥，其中洗涤的具体操作是 ；将分离出晶体的母液收集、循环使用，其意义是 。
③整个流程中可循环利用的物质是 ；加入Na2CO3溶液的目的是将PbSO4转化为PbCO3，Na2CO3溶液的最小浓度为 mol·L-1(保留一位小数)；PbSO4(s)+(aq) PbCO3(s)+(aq)，平衡常数K= (列出计算式)。
（2）工业上常采用电渗析法从含葡萄糖酸钠(用GCOONa表示)的废水中提取化工产品葡萄糖酸(GCOOH)和烧碱，模拟装置如图所示(电极均为石墨)。
①交换膜1为 交换膜(选填“阴离子”、“阳离子”)；电路中通过2mol电子时，理论上回收 gNaOH。
②b电极上发生反应的电极反应式为 。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解：A．据分析可知正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e﹣=3Li2S4，故A正确；
B．负极反应为：Li﹣e﹣=Li+，当外电路流过0.02mol电子时，消耗的锂为0.02mol，负极减重的质量为0.02mol×7g/mol=0.14g，故B正确；
C．硫作为不导电的物质，导电性非常差，而石墨烯的特性是室温下导电最好的材料，则石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性，故C正确；
D．充电时a为阳极，与放电时的电极反应相反，则充电时间越长，电池中的Li2S2量就会越少，故D错误；
故选D．
【分析】由电池反应16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）可知负极锂失电子发生氧化反应，电极反应为：Li﹣e﹣=Li+，Li+移向正极，所以a是正极，发生还原反应：S8+2e﹣=S82﹣，S82﹣+2Li+=Li2S8，3Li2S8+2Li++2e﹣=4Li2S6，2Li2S6+2Li++2e﹣=3Li2S4，Li2S4+2Li++2e﹣=2Li2S2，根据电极反应式结合电子转移进行计算．
2．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解原理
【解析】【解答】解：A、铝的阳极氧化法表面处理技术中，金属铝是阳极材料，故A正确；
B、不论阴极用什么材料离子都会在此得电子，故可选用不锈钢网作为阴极，故B正确；
C、阴极是阳离子氢离子发生得电子的还原反应，故电极反应方程式为2H++2e﹣=H2↑，故C错误；
D、在电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，故硫酸根离子在电解过程中向阳极移动，故D正确，
故选C．
【分析】A、铝的阳极氧化法表面处理技术中，金属铝是阳极材料，对应的电极反应为2Al﹣6e﹣+3H2O=Al2O3+6H+；
B、不论阴极用什么材料离子都会在此得电子；
C、阴极上是电解质中的阳离子发生得电子的还原反应；
D、在电解池中，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极．
3．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】解：A、以石墨为电极，电解KI溶液时，在阴极上是氢离子得电子发生还原反应，该极区碱性增强，遇到酚酞溶液呈红色，故A正确；
B、以石墨为电极，电解KI溶液时，在阴极上是氢离子得电子发生还原反应逸出气体氢气，故B正确；
C、以石墨为电极，电解KI溶液时，阳极上是碘离子失电子发生氧化反应生成碘单质，遇到淀粉变蓝色，故C正确；
D、以石墨为电极，电解KI溶液时，生成氢氧化钾溶液，溶液的pH变大，故D错误．
故选D．
【分析】以石墨为电极，电解KI溶液时，在阴极上是氢离子得电子发生还原反应，阳极上是碘离子失电子发生氧化反应，据此回答判断．
4．【答案】A
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由图示信息可知放电时正极转化有：、，电极反应有：，故A符合题意；
B．电解饱和NaCl溶液：，故B不符合题意；
C．BrCl与反应：，故C不符合题意；
D．溶于水生成HBr和HBrO，生成的酸与反应，吸收试剂过量，最终只生成碳酸氢钠：，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A.放电时，正极发生还原反应，存在转化：、；
B.电解饱和NaCl溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气；
C.BrCl与反应生成HCl、HBrO；
D.Br2溶于水生成HBr和HBrO，HBr和HBrO与反应。
5．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，I中氯离子和水分子均可能在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气和氧气，II中水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，则I中阳极气体可能为氯气和氧气，II中阳极气体为氧气，故A不符合题意；
B．由分析可知，I和II中阴极生成气体都为水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故B不符合题意；
C．由分析可知，II中水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，反应生成的氧气将碘离子氧化为碘使II中液体变为棕黄色，故C符合题意；
D．由分析可知，氯化银的溶解度大于碘化银，氯化银悬浊液中银离子浓度大于碘化银悬浊液中银离子浓度，所以I中银离子在阴极放电生成银，II中少量银离子在阴极放电生成银，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】氯化银的溶解度大于碘化银，氯化银悬浊液中银离子浓度大于碘化银悬浊液中银离子浓度，I中氯离子和水分子均可能在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气和氧气，银离子在阴极放电生成银，II中水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，少量银离子在阴极放电生成银。
6．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．原电池中电子通过导线从负极流向正极，电子不能通过溶液，因此电子流向为Zn电极→负载→MnO2电极，故A不符合题意；
B．MnO2为正极，正极区电极反应为：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O，Zn电极为负极，电极反应式为：Zn+4OH―-2e－=Zn(OH)，故B不符合题意；
C．电池工作时，SO通过a膜进入中间，K+透过b膜进入中间，故a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜，故C符合题意；
D．电池放电时，正极区发生电极反应：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O，H+浓度减小，溶液pH增大，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】由图可知，Zn电极上，Zn失去电子生成Zn(OH)，则Zn电极为负极，电极反应式为Zn+4OH―-2e－=Zn(OH)，MnO2电极为正极，电极反应式为MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O，SO通过a膜进入中间，K+透过b膜进入中间，故a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜。
7．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由图可知，放电时，正极得到电子发生还原生成、负极失去电子发生氧化反应生成钾离子，总反应为，A不符合题意；
B．放电时，正极得到电子发生还原生成，反应为，B不符合题意；
C．负极会和溶液中水反应，故该电池不可用溶液作为电解质溶液，C不符合题意；
D．用该电池电解溶液，阴极反应为，增重24克时生成铜0.375mol，更加电子守恒可知，转移电子0.75mol，则通过交换膜的为，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】放电时，得到电子发生还原生成，正极的电极反应式为， 负极反应为KC6-e-=K++C6。
8．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，a极为负极，S2-失电子产物与电解质反应生成，电极反应式为，A不符合题意；
B．原电池工作时，阳离子向正极移动，则H+从A室向B室迁移，B不符合题意；
C．电池工作时，b极发生反应2+10e-+12H+=N2+6H2O，线路中通过1mol电子，则在b极析出0.1molN2，由于温度、压强未知，所以气体的体积不一定是2.24L，C不符合题意；
D．b极为正极，若用该电池给铅蓄电池充电，应将b极连在铅蓄电池的正极上，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】由图可知，A室S2-反应生成，发生氧化反应，则a极为负极，电极反应式为，b为正极，电极反应式为2+10e-+12H+=N2+6H2O。
9．【答案】A
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，b为电池的正极，A符合题意；
B．工作一段时间后，a极发生反应H2-2e-+2OH-=2H2O，c(OH-)减小，溶液pH减小，B不符合题意；
C．由分析可知，K+透过阳离子交换膜，从左侧溶液中向右侧溶液中迁移，即K+从a极经阳离子交换膜移动到b极，C不符合题意；
D．该装置的负极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O，正极反应为Cl2+2e-=2Cl-，总反应为：H2+Cl2+2OH-=2Cl-+2H2O，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】该原电池中，a为负极，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，b为正极，电极反应式为Cl2+2e-=2Cl-。
10．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据总反应可知，Zn所在电极为负极，即放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极，A不符合题意；
B．由分析可知，充电时，阴极反应：，B符合题意；
C．根据高聚物的结构可知，高聚物中存在作用力：极性键、非极性键和氢键，C不符合题意；
D．有机高聚物的结构片段发现可知，是加成聚合产物，合成有机高聚物的单体是：，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据总反应可知，放电时，Zn为负极，电极反应式为，MnO2膜为正极，电极反应式为 MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-， 充电时，Zn为阴极，电极反应式为，MnO2膜为阳极，电极反应式为 MnOOH+OH--e-=MnO2+H2O。
11．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据分析，电极a是正极，A不符合题意；
B．根据分析，电极b的反应式：N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O，B不符合题意；
C．根据N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O，每生成1molN2，转移4mol电子，根据电荷守恒，有4molNaCl发生迁移，C符合题意；
D．根据分析，离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】 电极a上H+得电子生成H2，则电极a为正极，电极反应式为4H++4e-=2H2↑，电极b上N2H4失电子被氧化生成N2，则电极b为负极，电极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O，原电池工作时阳离子移向正极，阴离子移向负极，则离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜。
12．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据图知，吸附层a上，氢气失电子发生氧化反应，则吸附层a为负极，氢气失电子和OH-反应生成H2O，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，故A不符合题意；
B．吸附层a的电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，标况下2.24L氢气的物质的量为，转移0.2mol电子，则有0.2mol氢离子透过交换膜，故B不符合题意；
C．H+在吸附层b上得电子生成氢气，所以离子交换膜还允许H+通过，可以是阳离子交换膜，移向吸附层a移动，因此也可以是阴离子交换膜，故C不符合题意；
D．吸附层b为正极，则m为阳极，为了在铜片上镀银，则m电极材料为银，阳极发生氧化反应，Ag失电子生成Ag+，m电极质量逐渐减小，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】吸附层a上，氢气发生氧化反应，则a为负极，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，吸附层b为正极，电极反应式为2H++2e- = H2↑。
13．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，与直流电源负极相连的催化电极b为阴极，故A不符合题意；
B．由分析可知，催化电极a为阳极，碳酸根离子作用下甘油在阳极失去电子发生氧化反应生成甘油醛和碳酸氢根离子，电极反应式为C3H8O3-2e-+2CO= C3H6O3+2HCO，碳酸根离子在溶液中的水解程度大于碳酸氢根离子，则催化电极a附近溶液的pH减小，故B符合题意；
C．由分析可知，与直流电源负极相连的催化电极b为阴极，催化电极a为阳极，则电解时阴离子透过交换膜向阳极a极迁移，故C不符合题意；
D．与直流电源负极相连的催化电极b为阴极，二氧化碳和水在阴极在阴极得到电子发生还原反应生成一氧化碳和氢气，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】催化电极a上，甘油被氧化为甘油醛，则催化电极a为阳极，电极反应式为C3H8O3-2e-+2CO= C3H6O3+2HCO，催化电极b为阴极，二氧化碳和水在阴极在阴极得到电子发生还原反应生成一氧化碳和氢气。
14．【答案】A,B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．右侧发生反应 +Br2+H2O= +2H++2Br-，产生氢离子，而左侧发生 +2e-+2H+= ，需要氢离子，电解池中阳离子向阴极移动，所以为了使氢离子顺利到达左侧，交换膜适宜选用质子交换膜，A符合题意；
B．根据分析可知N为阳极，M为阴极，阳极电势高于阴极，B符合题意；
C．N电极上的反应为2Br--2e-=Br2，生成的Br2再将糠醛氧化，C不符合题意；
D．M电极上的反应为 +2e-+2H+= ，转移1mol电子，生成0.5mol ，D不符合题意；
故答案为：AB。
【分析】M电极上醛基被还原为羟基，所以M为阴极，N为阳极，Br-被氧化为Br2。
15．【答案】B,C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据提给条件调节电极的孔道和疏水性增加CO的扩散速率，所以聚四氟乙烯的作用是吸附并增加CO的浓度，故A不符合题意；
B．CO转化为乙烯的过程中C元素化合价降低，作电解池阴极，所以碳纸/聚四氟乙烯电极连接电源的负极作为阴极，故B符合题意；
C．根据电解原理，结合化合价，CO转化为乙烯的过程中C元素化合价降低，作电解池阴极，结合电子转移、电荷守恒书写电极反应式如下：阴极：2CO＋8e ＋6H2O＝C2H4＋8OH ，故C符合题意；
D．据分析，阴极：2CO＋8e ＋6H2O＝C2H4＋8OH ，产生了多余的负电的氢氧根离子，阳极：4OH 4e ＝O2＋2H2O，要消耗氢氧根离子，根据阴离子移向阳极，所以离子交换膜应为阴离子交换膜，故D不符合题意；
故答案为：BC。
【分析】如图装置为电解池装置，该装置中，通入CO的电极，发生得电子的还原反应，CO转化为C2H4，该电极反应式为2CO＋8e－＋6H2O=C2H4＋8OH－。阳极上OH－发生失电子的氧化反应，其电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O。据此结合选项进行分析。
16．【答案】A,C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．当闭合 时，该装置为原电池， 移向电解池正极，根据分析可知， 电极为原电池正极，所以不会出现图示中 移动情况，A符合题意；
B．放电时正极为 生成 ，所以电极反应式为： ，B不符合题意；
C．若提高 、 溶液的酸度，Mg电极在断路时仍会自发的与电解质溶液反应从而造成损失，从而降低了该电池的工作效率，C符合题意；
D．若 ，则该物质为 ，根据化合价代数和为零可知该物质中Fe的化合价为2.25，则 与 的个数比为 ，D不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】闭合K2，该电池为原电池装置，发生反应为 ，则Mg为电池负极，失电子， 为原电池的正极， 得电子；闭合K1，该装置为电解池，此时左侧电极为电解池的阴极，得电子，右侧电极为电解池的阳极，失电子。
17．【答案】A,B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；氧化还原反应的电子转移数目计算
【解析】【解答】A．高温条件下微生物会变性，该电池不能够在高温下工作，选项A符合题意；
B．甲为正极，正极有H+参与反应，电极反应式为 +H++2e-→Cl-+ ，发生还原反应，选项B符合题意；
C．乙极发生氧化反应CH3COO- -8e-+2H2O=2CO2↑+7H+，标况下产生22.4LCO2时，即1molCO2，有4molH+通过质子交换膜，选项C不符合题意；
D．将甲乙两极电极反应式叠加可知总反应为4 + CH3COO-+2H2O=4 +4Cl-+3H++ 2CO2↑，故甲乙两电极可同时处理与的物质的量之比为1：4，选项D不符合题意；
故答案为：AB。
【分析】该微生物电池为原电池装置，甲电极上发生得电子的还原反应，转化为苯酚和Cl-，其电极反应式为+e-→Cl-+。乙电极上，CH3COO－发生失电子的氧化反应，转化为CO2，其电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O=2CO2↑＋7H＋。据此结合选项进行分析。
18．【答案】A,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；催化剂；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．三氟甲磺酸锂是离子化合物，可在乙醇溶液中电离出Li+和三氟甲磺酸根离子，故其的作用是增强导电性，A符合题意；
B．由示意图可知，选择性透过膜允许N2、NH3通过，但不允许H2O通过，B不符合题意；
C．催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，不能改变反应物的键能，该装置用金（Au）作催化剂目的是降低N2的活化能，C不符合题意；
D．阴极区生成NH3的电极，是氮气得到电子发生还原反应，电解液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的惰性有机溶剂，电极反应：N2+6e-+6C2H5OH=2NH3+6C2H5O-，
D符合题意；
故答案为：AD。
【分析】 A.由装置工作时阴极区的微观示意图可知，三氟甲磺酸锂未参与反应；
B.由图可知，H2O不能透过；
C.催化剂只能降低反应活化能；
D.由图可知，N2与C2H5OH生成NH3和 C2H5O-。
19．【答案】A,C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．放电时，右侧电极是正极，电极反应为CO2+2H++2e-=HCOOH，A不符合题意；
B．根据图示可知左侧电极材料是Zn，放电时，金属锌为负极，发生氧化反应，故B符合题意；
C．充电时相当于是电解池，双极隔膜产生的H+移向阴极，即向左侧负极室移动，故C不符合题意；
D．充电时右侧产生氧气，左侧产生锌，电池总反应为2Zn(OH) =2Zn +O2↑+4OH-+2H2O，故D符合题意；
故答案为：AC。
【分析】由图可知放电时左侧电极为负极，Zn被氧化生成Zn(OH) ，右侧电极为正极，二氧化碳被还原生成甲酸，以此解答该题。
20．【答案】B,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．钠离子的嵌入反应： ，得电子的反应是还原反应，故A不符合题意；
B．第一步中，b电极发生Na+脱掉的反应，属于失去电子的氧化反应，作阳极，连接电源的正极，第二步中，c电极发生Na+嵌入的反应，属于得电子的还原反应，作阴极，连接电源的正极，故B符合题意；
C．第1步结束后， 电极必须用水洗涤干净后，除去OH-，再用于第2步，防止生成的氯气与之反应，故C不符合题意；
D．如图所示，第一步中发生Na+脱掉的反应，所以Na+浓度增大，故D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】A.得电子的反应是还原反应，还要注意图中箭头指向；
B.b和c所发生的反应刚好是相反方向，一个是失电子，一个是得电子；
C.两个电解池的电解质溶液不同，第一个电解池中的氢氧化钠和第二个电解池中产生的氯气会反应；
D.第一步发生的是Na+脱掉的反应。
21．【答案】C,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；化学方程式的有关计算
【解析】【解答】A. 电极a 为负极，发生氧化反应，A项不符合题意；
B. 由电极反应式2H2S-4e-=4H++S2可知，标准状况下，每 11.2 L H2S 即0.5 mol H2S参与反应，有1 mol H+ 经固体电解质膜进入正极区，B项不符合题意；
C. 反应由化学能转化为电能，电池内部释放的热能小于632 kJ，C项符合题意；
D. 该电池是质子固体做电解质，所以电极反应式为O2+4H++4e-
=2H2O，D项符合题意；
故答案为：CD。
【分析】由2H2S(g)+O2(g) =S2(s)+2H2O(l)可知，O2在正极b发生还原反应，电极反应式为O2+4H++4e- =2H2O，H2S在负极a发生氧化反应，电极反应式为2H2S-4e-=4H++S2。
22．【答案】A,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用；氧化还原反应的电子转移数目计算
【解析】【解答】A．根据图示，Fe3+、O2在左侧电极得电子发生还原反应，所以电源的A极为负极，故A符合题意；
B．B是正极，与电源B极相连的电极发生氧化反应，反应式为：H2O-e-=H++ OH，故B不符合题意；
C．根据图示，H2O2与Fe2+发生反应生成Fe（OH）2+、 OH，反应方程式为：H2O2+Fe2+=Fe（OH）2++ OH，故C不符合题意；
D．每消耗1molO2，转移4mol电子，根据H2O2+Fe2+=Fe（OH）2++ OH可知，转移1mol电子生成1mol OH，所以理论上可产生的 OH为0.4mol，故D符合题意；
故答案为：AD。
【分析】 A.电源的A电极连接的电极上为氧气得电子生成双氧水的还原反应；
B.阳极上发生氧化反应；
C. Fenton反应物是Fe2+和H2O2生成Fe3+、OH和·OH；
D.根据阴阳极的反应结合电子守恒分析据此进行计算。
23．【答案】A,D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．充电时， 转化为Zn，化合价降低，发生还原反应， 作阴极，连接电源负极，A项符合题意；
B．充电时，阳极H2O失去电子，电极反应式为 ，生成 ，溶液pH减小，B项不符合题意；
C．放电时， 转化为 ，Zn失去电子，Zn作负极，C项不符合题意；
D．电池放电时，右侧CO2得到电子发生还原反应生成HCOOH，C的化合价由+4价降低至+2价，则 完全转化为HCOOH时有 转移，D项符合题意；
故答案为：AD。
【分析】根据电池示意图，电池放电时，右侧CO2得到电子发生还原反应生成HCOOH，作正极，负极Zn失去电子，电极反应式为 ，电池充电时，为电解池，阳极H2O失去电子，电极反应式为 ，阴极 得到电子被还原为Zn。
24．【答案】B,C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．放电时，石墨烯气凝胶电极为正极，发生还原反应得电子，电极反应式为 ，A项不符合题意；
B．多孔石墨烯可增大电极与电解质溶液的接触面积，能增大反应速率，也有利于 扩散至电极表面，B项符合题意；
C．由分析可知，电池总反应为 ，C项符合题意；
D．充电时， 被还原， 在石墨烯纤维无纺布电极侧沉积， 被氧化后在阳极嵌入，D项不符合题意；
故答案为：BC。
【分析】根据图示，放电时Zn做负极，发生的是Zn-2e=Zn2+，CnBr2做电池的正极，发生的是，电池充电时，锌连接的是电池的阴极，发生的是Zn2++2e=Zn，而CnBr2连接的是电池的正极，发生的反应是 ，即可写出总的电池反应为 ，结合选项进行判断即可
25．【答案】（1）b；a
（2）MnO2+e﹣+Li+=LiMnO2
（3）否；电极Li是活泼金属，能与水反应
（4）3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O；2：1
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解：（1）Li为负极，MnO2为正极，原电池工作时，外电路的电流方向从正极到负极，即从b极流向a极，故答案为：b；a；（2）MnO2为正极，被还原，电极方程式为MnO2+e﹣+Li+=LiMnO2，故答案为：MnO2+e﹣+Li+=LiMnO2；（3）因负极材料为Li，可与水反应，则不能用水代替电池中的混合有机溶剂，故答案为：否；电极Li是活泼金属，能与水反应；（4）MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的方程式为3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O，K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2，反应中Mn元素化合价分别由+6价升高到7价、降低到+4价，由氧化还原反应氧化剂和还原剂之间得失电子数目相等可知，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为2：1，故答案为：3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O；2：1．
【分析】形成原电池反应时，Li为负极，被氧化，电极方程式为Li﹣e﹣=Li+，MnO2为正极，被还原，电极方程式为MnO2+e﹣+Li+=LiMnO2，结合电极方程式以及元素化合价的变化解答该题．
26．【答案】（1）abc；0.016；0.391；；＜
（2）>
（3）NO+5e-+5H+=NH3↑+H2O；8.0
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学反应速率的影响因素；化学平衡状态的判断；化学平衡的计算；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)①a．已知反应2NO2(g)N2O4(g)前后气体的物质的量在改变，混合气体的质量不变，即混合气体的平均相对分子质量一直在变化，现在不再改变了即反应达到平衡状态，a正确；
b．化学平衡的特征之一为各物质的浓度、百分含量保持不变，故O2的浓度不再改变能说明反应达到化学平衡状态，b正确；
c．化学平衡的特征之一为各物质的浓度、百分含量保持不变，故NO2的体积分数不再改变能说明反应达到化学平衡状态，c正确；
d．已知反应前后气体的质量不变，故恒容容器中混合气体的密度一直保持不变，故混合气体的密度不再改变不能说明反应达到化学平衡，d不合题意；
故答案为：abc；
②由题干信息和图像可知，，，0.02mol+0.04-2x+x=0.05mol，解得x=0.01mol，若达到平衡时，混合气体的总压强p=0.8MPa，则NO2、O2、N2O4的平衡分压分别为：=0.32MPa、=0.32MPa、=0.16MPa，则反应开始到10min内N2O4的平均反应速率为=0.016MPa·min-1，该温度下2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数Kp==0.391(MPa)-1，故答案为：0.016；0.391；
③实验测得正=(NO2)消耗=k正c2(NO2)，逆=2(N2O4)消耗=k逆c(N2O4)，k正、k逆为速率常数且只受温度影响，达到化学平衡时，(NO2)正=(NO2)逆，根据化学反应速率之比等于化学计量系数之比可知，(NO2)正=(NO2)消耗=2(N2O4)生成，故有k正c2(NO2)= k逆c(N2O4)即得=K，则化学平衡常数K与速率常数k正、k逆的数学关系是K=，由上分数分析可知， T1温度下，K===12.5，若将容器的温度改变为T2时，其k正=10k逆，则T2下K==10＜12.5，即从T1到T2过程平衡逆向移动，结合2NO2(g)N2O4(g) △H2<0，则T1＜T2，故答案为：；＜；
(2)根据反应方程式：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)可知，向恒容密闭容器中加入足量的活性炭和一定量NO，K=，20min达到平衡，保持温度和容器体积不变再充入NO和N2，使二者的浓度均增加至原来的两倍，此时Qc== K＜K，反应向正向进行，此时反应正＞逆，故答案为：＞；
(3)由题干原电池示意图可知，在该电池工作过程中，MoS2电极上NO转化为NH3，N元素化合价降低，发生还原反应，故发生的电极反应式为NO+5e-+5H+=NH3↑+H2O，则Zn/ZnO电极为负极，电极反应为：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，根据电子守恒可知，若有4.48L=0.2molNO(标准状况下)参加反应，则负极参加反应的Zn的物质的量为：=0.5mol，故Zn/ZnO电极质量增加0.5mol×16g/mol=8.0g，故答案为：NO+5e-+5H+=NH3↑+H2O；8.0；
【分析】（1）①可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变，据此判断；
②列出反应的三段式计算；
③反应达到平衡时，正逆反应速率相等，据此计算；
（2）计算此时的浓度商，与平衡常数比较进而确定反应的进行方向；
（3）MoS2电极上NO转化为NH3，MoS2电极为正极，正极发生还原反应；负极反应为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，根据得失电子守恒计算。
27．【答案】（1）4NaH+3CO2=2Na2CO3+C+2H2
（2）45℃较25℃温度高，反应速率更快，较短时间内消耗完NaOH，较多的铝和水反应生成难溶于水的Al(OH)3覆盖在合金表面，提早阻断了铝与溶液接触，阻止了反应进一步进行；同时温度升高，生成的水解生成的Al(OH)3增多，覆盖在合金表面，也阻止了反应进一步进行
（3）-4e-+5OH-= +4H2O
（4）N2H4吸附在(催化剂)M表面，连续断裂N-H键、脱H，形成N2H3、N2H2、和N2H等中间产物，直至H原子全部脱去，生成N2，脱去的H两两结合成H2；肼是弱碱，在水溶液中存在N2H4+H2O+OH-；加入适量NaOH或KOH后，溶液碱性增强，上述平衡逆向移动，N2H4的浓度增大，肼分解速率加快，同时适宜的偏向碱性的pH有利于增强(催化剂)M的活性
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学平衡移动原理；化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】(1)能将反应中的部分还原成碳并放出，同时生成Na2CO3，根据氧化还原反应配平可得，该反应的化学方程式为：4NaH+3CO2=2Na2CO3+C+2H2，故答案为：4NaH+3CO2=2Na2CO3+C+2H2；
(2)45℃较25℃温度高，反应速率更快，较短时间内消耗完NaOH，较多的铝和水反应生成难溶于水的Al(OH)3覆盖在合金表面，提早阻断了铝与溶液接触，阻止了反应进一步进行；同时温度升高，生成的水解生成的Al(OH)3增多，覆盖在合金表面，也阻止了反应进一步进行，导致2min后45℃时制氢率始终低于25℃时制氢率，故答案为：45℃较25℃温度高，反应速率更快，较短时间内消耗完NaOH，较多的铝和水反应生成难溶于水的Al(OH)3覆盖在合金表面，提早阻断了铝与溶液接触，阻止了反应进一步进行；同时温度升高，生成的水解生成的Al(OH)3增多，覆盖在合金表面，也阻止了反应进一步进行；
(3)以电解苯甲醇生成苯甲酸为例，其电解槽阴极区为酸性电解质进行析氢反应，阴极发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，阳极区为碱性电解质和苯甲醇，阳极发生氧化反应，即苯甲醇被氧化为苯甲酸，故阳极发生的电极反应式为：-4e-+5OH-= +4H2O，故答案为：-4e-+5OH-= +4H2O；
(4)①由题干图-2催化剂M表面N2H4分解制氢示意图可知，N2H4催化分解制氢的过程可描述为N2H4吸附在(催化剂)M表面，连续断裂N-H键、脱H，形成N2H3、N2H2、和N2H等中间产物，直至H原子全部脱去，生成N2，脱去的H两辆结合成H2，故答案为：N2H4吸附在(催化剂)M表面，连续断裂N-H键、脱H，形成N2H3、N2H2、和N2H等中间产物，直至H原子全部脱去，生成N2，脱去的H两辆结合成H2；
②N2H4的水溶液呈弱碱性。研究发现：向N2H4溶液中加入适量NaOH或KOH，能明显促进上述催化分解反应的进行。其原因可能是肼是弱碱，在水溶液中存在N2H4+H2O+OH-；加入适量NaOH或KOH后，溶液碱性增强，上述平衡逆向移动，N2H4的浓度增大，肼分解速率加快，同时适宜的偏向碱性的pH有利于增强(催化剂)M的活性，故答案为：肼是弱碱，在水溶液中存在N2H4+H2O+OH-；加入适量NaOH或KOH后，溶液碱性增强，上述平衡逆向移动，N2H4的浓度增大，肼分解速率加快，同时适宜的偏向碱性的pH有利于增强(催化剂)M的活性。
【分析】(1)根据氧化还原反应配平；
(2)考虑温度对反应速率的影响，利用产物的性质进行分析；
(3)阳极发生氧化反应；
(4)①由制氢示意图结合化学键的断裂和形成进行描述；
②分析外界因素对电离平衡的影响。
28．【答案】（1）水；浓硫酸
（2）恒压滴液漏斗；冷凝回流；便于苯乙酸析出
（3）B；C；E
（4）88.15%
（5）CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl
（6）CH3OH+8OH--6e-=CO+6H2O
【知识点】电极反应和电池反应方程式；制备实验方案的设计
【解析】【解答】该实验的实验目的是利用苯乙腈与稀硫酸反应制得苯乙酸粗品，苯乙酸粗品提纯后得到苯乙酸，苯乙酸在乙醇与水的混合溶剂中充分溶解后，与氢氧化铜反应制得苯乙酸铜。
(1)浓硫酸稀释时放出大量的热，所以用浓硫酸配制70%硫酸时，应将密度大的浓硫酸注入密度小的水中，防止混合时放出热使液滴飞溅，则加入蒸馏水与浓硫酸的先后顺序是先加水、再加入浓硫酸，故答案为：水；浓硫酸；
(2)由实验装置图可知，仪器b为恒压滴液漏斗；仪器c为球形冷凝管，作用是使气化的反应液冷凝回流；由题给信息可知，降低温度，可以减小苯乙酸的溶解度，所以分离苯乙酸粗品时加入冷水的目的是便于苯乙酸析出，故答案为：恒压滴液漏斗；冷凝回流；便于苯乙酸析出；
(3)由题意可知，分离苯乙酸粗品的方法为过滤，过滤需要的仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒，
故答案为：BCE；
(4)由方程式可知，40g苯乙腈制得的苯乙酸的物质的量为≈0.342mol，则最终得到41 g苯乙酸晶体时，苯乙酸的产率为×100%≈88.15%，故答案为：88.15%；
(5)两水氯化铜溶于氢氧化钠溶液，与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铜沉淀和氯化钠，反应的化学方程式为CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl，故答案为：CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl；
(6)由图可知，右侧电极为燃料电池的负极，碱性条件下，甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO+6H2O，故答案为：CH3OH+8OH--6e-=CO+6H2O。
【分析】
(1)依据浓硫酸稀释时放出大量的热，且密度比水大的特点分析；
(2)依据装置的构造确定仪器名称；采用逆流操作冷凝效果好；考虑温度对溶解性的影响；
(3)依据物质的性质，选择合适的分离方法；
(4)由方程式计算产率；
(5)氯化铜与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铜沉淀和氯化钠；
(6)碱性条件下，甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水。
29．【答案】（1）-96.1 kJ/mol
（2）0.925；其他条件相同时，压强越低，H2的平衡转化率越小，故p2>p3=0.5 MPa；温度、压强、浓度
（3）；
（4）正；2.24
【知识点】反应热和焓变；电极反应和电池反应方程式；化学反应速率的影响因素；化学平衡的计算；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)根据已知氢气的燃烧热为285.8kJ/mol，书写热化学方程式为：H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H1=-285.8 kJ/mol，甲醇(液态)的燃烧热为725.8kJ/mol，书写热化学方程式为：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H2=-725.8 kJ/mol，1mol液态甲醇转变为气态需吸热35.5kJ，该过程的焓变CH3OH(l)= CH3OH(g) △H3=+35.5 kJ/mol，根据盖斯定律CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l) △H=-△H2+3△H1+△H3=725.8-3×285.8+35.5=96.1 kJ/mol；故答案为96.1；
(2)根据图像利用控制变量法，当温度不变时，改变压强对于反应
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l)当增大压强时平衡向正反应方向移动，转化率增大，故P1为5.0 MPa，P2为2.5 MPa，P3为0.5 MPa，通过图像判断550℃时的P 3对应的压强为0.925，影响α的因素有温度、浓度、压强；故答案为：0.925，其他条件相同时，压强越低，H2的平衡转化率越小，故p2>p3=0.5 MPa，温度、压强、浓度；
(3)依题意，平衡时H2转了0.3mol，列三段式：
根据压强之比等于物质的量之比： ，，故答案为 ；
；故答案为：；
(4)根据图像中d电极处碳酸根离子转化为碳单质，化合价由+4价变为0价，碳原子得到电子，故d为阴极，a为阳极，则b为正极，故答案为正；根据总反应CO2 = O2+C，二氧化碳和电子的关系式为1：4，故电路中转移0.4mol电子可捕获CO2的物质的量为0.1mol，故标准状况下二氧化碳的体积为2.24L；故答案为2.24；
【分析】（1）根据盖斯定律计算；
（2）该反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动；
（3）列出反应的三段式，结合计算；
（4）电极d上碳酸根离子转化为碳单质，发生还原反应，则d为阴极，a为阳极，电源b为正极，c为负极。
30．【答案】（1）+3价
（2）
（3）将转化为，与分离；
（4）
（5）448
（6）向左；
【知识点】氧化还原反应方程式的配平；电极反应和电池反应方程式；离子方程式的书写；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)由化合价代数和为0可知，亚砷酸中砷元素为+3价，故答案为：+3价；
(2)由分析可知，硫化砷在空气中煅烧生成三氧化二砷和二氧化硫，反应的化学方程式为，故答案为：；
(3)由分析可知，碱浸的目的是将三氧化二砷转化为亚砷酸钠，与不与氢氧化钠溶液反应的氧化铁分离，滤渣Y为氧化铁，故答案为：将转化为，与分离；；
(4)加入过氧化氢溶液氧化操作的目的是亚砷酸钠与过氧化氢溶液反应生成砷酸钠和水，反应的离子方程式为，故答案为：；
(5)由分析可知，向砷酸钠溶液中加入稀硫酸酸化得到砷酸，通入二氧化硫气体将砷酸还原为亚砷酸，亚砷酸受热分解生成三氧化二砷，由得失电子数目守恒可知，生成1.98kg三氧化二砷时，反应消耗标准状况下二氧化硫的体积为×2××22.4L/mol=448L，故答案为：448；
(6)由图可知，a点时，溶液pH为0，平衡向正反应方向移动，甲池中石墨电极为原电池的正极，乙池中石墨电极为负极，则盐桥中钾离子向左侧甲池移动；c点时，溶液pH减小，平衡向逆反应方向移动，乙池中石墨电极为正极，甲池中石墨电极为负极，在水分子作用下，亚砷酸根在负极失去电子发生氧化反应生成砷酸根离子，电极反应式为，故答案为：向左；。
【分析】 酸性含砷废水(含H3AsO3、H2SO4) 加入Na2S和FeSO4得到As2S3和FeS沉淀，过滤将沉淀和滤液分离；As2S3、FeS在空气中焙烧得到As2O3、Fe2O3以及SO2，加入NaOH溶液溶解焙烧产物，As2O3反应生成Na3AsO3溶液，过滤得到的滤渣Y为Fe2O3，加入双氧水将Na3AsO3氧化得到Na3AsO4，通入二氧化硫和稀硫酸将Na3AsO4还原得到 As2O3。
31．【答案】（1）B
（2）2.0≤U≤2.5
（3）A；H2SO4
（4）2Ni2＋＋ClO－＋4OH－=2NiOOH↓＋Cl－＋H2O
（5）NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-
（6）6
【知识点】电极反应和电池反应方程式；复杂化学式的确定
【解析】【解答】电镀污泥[含有Cu(OH)2、Ni(OH)2、Fe(OH)3、Cr(OH)3和SiO2等]加入稀硫酸酸浸，SiO2不和硫酸反应，则得到滤渣Ⅰ为SiO2，其他物质转化为硫酸盐，然后电解得到金属铜，电解之后加入碳酸钠调节pH，使铁离子形成Fe(OH)3沉淀，过滤形成滤渣Ⅱ为Fe(OH)3，然后加入磷酸钠除去Cr离子，使形成CrPO4，加入萃取剂(RH)萃取，使Ni2+发生反应为Ni2++2RH NiR2+2H+，然后形成NiSO4 nH2O，进行富集，提高Ni2+的浓度，再进行反萃取，重新得到NiSO4溶液，最后给蒸发浓缩、冷却结晶得到形成NiSO4 nH2O，据此解答。
(1)A.用搅拌器搅拌可加快浸出速率和提高生辰效率，故A正确；
B.“酸浸”时，若加入相同体积、高浓度的硫酸，增加了硫酸的用量，且在“电解”过程又产生了硫酸，“调pH”时会增加Na2CO3的用量，故B不正确；
C.磨碎电镀污泥，增大接触面积，提高反应速率和生产效率，故C正确；
故答案为：B；
(2)由表中数据可知，在电解铜不影响到Fe和Cr时应选择电解电压的范围为2.0≤U≤2.5，故答案为：2.0≤U≤2.5；
(3)根据已知II，萃取余液中主要含硫酸，可在酸浸环节循环使用，反萃剂是将Ni从NiR2中洗出形成硫酸镍，故反萃剂X为硫酸，故答案为：A；H2SO4；
(4)根据题意，NaClO氧化NiSO4生成NiOOH，ClO-被还原为Cl-，反应的离子方程式为2Ni2＋＋ClO－＋4OH－=2NiOOH↓＋Cl－＋H2O，故答案为：2Ni2＋＋ClO－＋4OH－=2NiOOH↓＋Cl－＋H2O；
(5)混合动力车上坡或加速时，属于原电池的工作原理，乙为正极，电极反应式为NiOOH+H2O+e-═Ni(OH)2+OH-；
(6)设样品的质量为100g，A点时失重率为13.7%，失重13.7g，失去2个结晶水，，解得n=6； 故答案为：6。
【分析】（1）增大硫酸的浓度就会增大硫酸的用量，会提高生产成本；
（2）电解是为了得到Cu，所以不能使Fe2+和Cr4+放电；
（3）根据萃取原理可知，萃取余液中主要有硫酸，可以在酸浸这一步循环；
（4）根据题目找出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物，在根据三个守恒配平方程式；
（5）电动车上坡或加速时在放电，根据原电池的工作原理，写出电极反应式；
（6）根据A点时失掉2个水分子计算。
32．【答案】（1）研碎、搅拌、适当提高温度(答出一点即可)；蒸发浓缩；冷却结晶
（2）抑制Sn2+水解；置换反应速率加快，生成的铜粉快速增多，铜粉附着在铜线的表面，将未反应的锡包裹起来，从而导致锡浸出率下降
（3）2H2O 4e = O2↑+ 4H+ 或 4OH 4e = O2↑+2H2O；气泡产生
（4）2Cu+O2+4H+ =2Cu2++2H2O
（5）CuSO4 H2O
【知识点】电极反应和电池反应方程式；盐类水解的应用；制备实验方案的设计；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】本题是一道由废旧镀锡铜线制备胆矾的工业流程题，首先用硫酸铜溶液溶解铜线上的锡，得到脱锡液和脱锡渣，对脱锡液处理得到单质铜和锡，对脱锡渣处理得到单质胆矾，以此解题。
(1)从反应速率的影响因素考虑，加快“脱锡”速率的措施有研碎、搅拌、适当提高温度(答出一点即可)；“操作I”是从滤液中获得胆矾的过程，胆矾中有结晶水，故“操作I” 包含蒸发浓缩、冷却结晶；
(2)根据已知信息Sn2+容易水解，故加入少量稀硫酸调控溶液pH，其目的是抑制Sn2+水解；铜离子浓度越大，反应速率越快，但是当浓度过大时，析出的铜覆盖在导线表面，从而影响反应，故脱锡率下降的原因是：置换反应速率加快，生成的铜粉快速增多，铜粉附着在铜线的表面，将未反应的锡包裹起来，从而导致锡浸出率下降；
(3)阳极发生氧化反应，水电离的氢氧根离子失去电子生成氧气，电极方程式为：2H2O 4e = O2↑+ 4H+ 或 4OH 4e = O2↑+2H2O；在阴极铜离子和锡离子分步得到电子，从而得到其单质，当它们反应完毕后水电离的氢离子得到电子生成氢气，此时会有气泡生成，故当阴极出现气泡产生的现象时，说明电解回收锡结束；
(4)“脱锡渣”的主要成分是单质铜，在硫酸和氧气的作用下生成硫酸铜，离子方程式为：2Cu+O2+4H+ =2Cu2++2H2O；
(5)设120℃时固体物质的相对分子质量为M，，M=178，故120℃时固体物质的成分为：CuSO4 H2O。
【分析】（1）升温、增大反应物的接触面积均可加快“脱锡”速率；操作Ⅰ为从溶液中获得胆矾；
（2）Sn2+水解显酸性；锡能与铜离子发生置换反应生成单质铜；
（3）阳极发生氧化反应；阴极铜离子和锡离子分步得到电子，当它们反应完毕后水电离的氢离子得到电子生成氢气；
（4）单质铜在硫酸和氧气的作用下生成硫酸铜；
（5）固体质量减少时，胆矾开始分解，根据减少的质量确定120℃时所得固体的化学式。
33．【答案】（1）+3价；Fe2O+8H＋＝2Fe3＋+4H2O
（2）硫酸锌；Fe(OH)3、Ga(OH)3；Fe
（3）NaGaO2
（4）GaO+3e－+2H2O＝Ga+4OH－
（5）Ga(CH3)3+NH3＝3CH4+GaN
（6）3.0×10-10.2
【知识点】电极反应和电池反应方程式；制备实验方案的设计；离子方程式的书写
【解析】【解答】(1)Ga2(Fe2O4)3中Fe是+3价，O是－2价，根据化合价代数和为0可知Ga的化合价为+3价，“浸出”时其发生反应的离子方程式为Fe2O+8H＋＝2Fe3＋+4H2O。
(2)根据以上分析可知滤液1中为硫酸锌，则可回收利用的物质是硫酸锌，调节pH＝5.4，沉淀铁离子和Ga3+，滤饼的主要成分是Fe(OH)3、Ga(OH)3；萃取前加入的固体X的目的是还原铁离子，则X为Fe。
(3)Ga与Al同主族，化学性质相似；反萃取后加入氢氧化钠溶液使Ga3+转化为NaGaO2，即镓的存在形式为NaGaO2。
(4)精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极是得到电子转化为Ga，电极反应为GaO+3e－+2H2O＝Ga+4OH－。
(5)以合成的三甲基镓为原料，使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物，根据原子守恒可知还有甲烷生成，该过程的化学方程式为Ga(CH3)3+NH3＝3CH4+GaN。
(6)根据表中数据可知Ga(OH)3的溶度积常数为3.0×10-3×（10－11）3＝3.0×10-36，溶液的pH＝5.4，即氢氧根离子浓度是10－8.6mol/L，所以滤液1中残余的Ga3+的浓度为＝3.0×10-10.2mol·L-1。
【分析】炼锌矿渣用稀硫酸浸出过滤，滤液中含有Fe2+、Fe3+、Zn2+、Ga3+，加入双氧水，Fe2+被氧化为Fe3+，调节pH=5.4，沉淀Fe3+和Ga3+，滤液1中主要含ZnSO4，得到的滤饼为Fe(OH)3、Ga(OH)3，加入盐酸酸化得到氯化铁和氯化镓，加入固体X为Fe，把Fe3+还原为Fe2+，加入萃取剂萃取Ga3+，再加入氢氧化钠溶液反萃取使Ga3+转化为NaGaO2，电解NaGaO2溶液生成单质Ga，再加入CH3Br可合成Ga(CH3)3，再与氨气反应生成甲烷和GaN。
34．【答案】（1）ZnFe2O4 + 4H2SO4 = ZnSO4 + Fe2( SO4)3 + 4H2O
（2）硫酸锌；Fe(OH)3、Ga(OH)3；Fe；使Fe3+变为Fe2+，不被萃取剂萃取
（3）NaGaO2或者
（4） + 3e- + 2H2O = Ga + 4OH-
（5）Ga( CH3)3+ NH3 = 3CH4 + GaN
（6）3.0 × 10-10.2
【知识点】电极反应和电池反应方程式；制备实验方案的设计
【解析】【解答】
(1)ZnFe2O4中Zn为+2价，Fe为+3价，加入硫酸后发生非氧化还原反应，则化学方程式为：ZnFe2O4 + 4H2SO4 = ZnSO4 +Fe2( SO4)3 + 4H2O；
(2)①根据以上分析可知，滤液1中为硫酸锌，所以可回收利用的物质是硫酸锌；
②调节pH到5.4的目的是沉淀Fe3+和Ga3+，滤饼的主要成分为：Fe(OH)3、Ga(OH)3；
③萃取前加入的固体X目的是还原Fe3+且不引入杂质，则X为Fe；故答案为：使Fe3+变为Fe2+，不被萃取剂萃取；
(3)Ga与Al同主族，化学性质相似，结合铝离子的性质可知，反萃取后加入NaOH溶液可将Ga3+转化为，则镓的存在形式为NaGaO2或者，故答案为NaGaO2或者；
(4)精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极得到电子转化为Ga，其电极反应式为：+ 3e- + 2H2O = Ga + 4OH-，故答案为： + 3e- + 2H2O = Ga+4OH-；
(5)以合成的三甲基镓为原料，与氨气发生一系列反应得到GaN，根据原子守恒可知，另外一种产物为甲烷，所以该反应的方程式为：Ga( CH3)3+NH3 = 3CH4+GaN；
(6)根据表中数据可知，Ga(OH)3的溶度积常数=3.0×10-3×=，当溶液的pH=5.4时，c(OH-)==mol/L，则滤液1中残余的Ga3+的浓度c(Ga3+)=mol/L，故答案为：3.0 × 10-10.2。
【分析】炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga2( Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4)中加入稀硫酸后得到Fe2+、Fe3+、Zn2+和Ga3+，加入H2O2后将Fe2+氧化为Fe3+，调pH到5.4，将Fe3+、Ga3+转化为滤饼Fe(OH)3和Ga(OH)3，滤液为硫酸锌，向滤饼中加盐酸将Fe(OH)3和Ga(OH)3溶解，再加Fe将Fe3+还原为Fe2+，加入萃取剂后将Fe2+留在水层而分离，萃取层则为Ga3+，萃取层中加入NaOH溶液后得到NaGaO2溶液，电解后在阴极得到粗Ga，经精炼后得到精镓，向Ga中加入CH3Br得到Ga(CH3)3，然后加入氨气后，采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得GaN，同时得到副产物CH4。
35．【答案】（1）ZnO+2H+=Zn2++H2O；C6H12O6+24H++12MnO2=12Mn2++6CO2↑+18H2O；向漏斗中加入乙醇至浸没MnSO4·H2O晶体(或沉淀)，待乙醇自然流下，重复2~3次；提高锰回收率；醋酸(CH3COOH)；5.9×10-10；或[]
（2）阳离子；80；2H2O-4e-=4H++O2↑
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学平衡常数；化学平衡的计算；离子方程式的书写；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】。
(1)①“酸洗”过程中生成硫酸锌，离子方程式为ZnO+2H+=Zn2++H2O；在酸洗后剩余的加入稀硫酸、葡萄糖与MnO2发生氧化还原反应，+4价Mn得电子被还原成Mn2+，葡萄糖中C失电子被氧化成CO2，“还原酸浸”过程中主要反应的离子方程式为C6H12O6+24H++12MnO2=12Mn2++6CO2↑+18H2O。故答案为：ZnO+2H+=Zn2++H2O；C6H12O6+24H++12MnO2=12Mn2++6CO2↑+18H2O；
②实验室中获得MnSO4·H2O晶体的一系列操作是指蒸发结晶趁热过滤、洗涤、干燥，MnSO4 H2O易溶于水，不溶于乙醇，为了减小洗涤损失，MnSO4 H2O用乙醇洗涤，其中洗涤的具体操作是向漏斗中加入乙醇至浸没MnSO4·H2O晶体(或沉淀)，待乙醇自然流下，重复2~3次；将分离出晶体的母液收集、循环使用，其意义是提高锰回收率。故答案为：向漏斗中加入乙醇至浸没MnSO4·H2O晶体(或沉淀)，待乙醇自然流下，重复2~3次；提高锰回收率；
③整个流程中可循环利用的物质是醋酸(CH3COOH)；加入Na2CO3溶液的目的是将PbSO4转化为PbCO3，即PbSO4(s)+CO(aq) PbCO3(s)+SO(aq)，因为PbSO4的Ksp(PbSO4)=1.6×10-8mol2 L-2，所以溶液中c(Pb2+)=mol/L=1.26×10-4mol/L，生成PbCO3时，CO的最小浓度为c(CO)=mol/L=5.87×10-10mol/L，Na2CO3溶液的最小浓度为5.9×10-10mol·L-1(保留一位小数)；PbSO4(s)+(aq) PbCO3(s)+(aq)，平衡常数K==或[](列出计算式)。故答案为：醋酸(CH3COOH)；5.9×10-10；或[]；
(2)①阴极区域碱性增强，阳极区域酸性增强，Na+经过交换膜1移向左侧，得到浓氢氧化钠溶液，GCOO-经过交换膜2移向右侧，得到浓葡萄糖酸溶液，交换膜1为阳离子交换膜(选填“阴离子”、“阳离子”)；电路中通过2mol电子时，理论上回收2molNaOH，质量为2mol×40g/mol=80gNaOH。故答案为：阳离子；80；
②b电极为阳极，b电极上发生反应的电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，故答案为：2H2O-4e-=4H++O2↑。
【分析】锌电解阳极泥(主要成分为MnO2、PbSO4和ZnO，还有少量锰铅氧化物Pb2Mn8O16和Ag)加入稀硫酸酸洗，ZnO转化为ZnSO4溶液，剩余的加入稀硫酸和葡萄糖还原酸浸，+4价的Mn变成+2价Mn进入溶液，过滤，得MnSO4溶液，经过一系列操作，得MnSO4 H2O晶体，滤渣1中加入Na2CO3溶液，使PbSO4转化成溶解度更小的PbCO3，再加入醋酸，酸浸溶铅，得到Ag单质和醋酸铅溶液，在醋酸铅溶液中加入H2SO4，生成PbSO4沉淀，过滤得PbSO4；电解葡萄糖酸钠溶液实质是电解水，阴极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，阳极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，阴极区域碱性增强，阳极区域酸性增强，Na+经过交换膜1移向左侧，得到浓氢氧化钠溶液，GCOO-经过交换膜2移向右侧，得到浓葡萄糖酸溶液，交换膜1为阳离子交换膜、交换膜2为阴离子交换膜，a为阴极、b为阳极。
