高考二轮复习知识点：原电池工作原理及应用2

更新时间：2023-07-30 浏览次数：53 类型：二轮复习

一、选择题

1. (2023·全国乙卷) 室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应： $\text{[math]}$ S₈+e^-→ $\text{[math]}$ S $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ S $\text{[math]}$ +e^-→S $\text{[math]}$ ， 2Na⁺+ $\text{[math]}$ S $\text{[math]}$ +2(1- $\text{[math]}$ )e^-→Na₂S_x

下列叙述错误的是

A . 充电时Na⁺从钠电极向硫电极迁移 B . 放电时外电路电子流动的方向是a→b C . 放电时正极反应为：2Na⁺+ $\text{[math]}$ S₈+2e^-→Na₂S_x D . 炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能

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2. (2023·新课标卷) 根据实验操作及现象，下列结论中正确的是

选项	实验操作及现象	结论
$\text{[math]}$	常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中，前者产生无色气体，后者无明显现象	稀硝酸的氧化性比浓硝酸强
$\text{[math]}$	取一定量 $\text{[math]}$ 样品，溶解后加入 $\text{[math]}$ 溶液，产生白色沉淀。加入浓 $\text{[math]}$ ，仍有沉淀	此样品中含有 $\text{[math]}$
$\text{[math]}$	将银和 $\text{[math]}$ 溶液与铜和 $\text{[math]}$ 溶液组成原电池。连通后银表面有银白色金属沉积，铜电极附近溶液逐渐变蓝	$\text{[math]}$ 的金属性比 $\text{[math]}$ 强
$\text{[math]}$	向溴水中加入苯，振荡后静置，水层颜色变浅	溴与苯发生了加成反应

A . A B . B C . C D . D

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3. (2023·全国甲卷) 用可再生能源电还原 $\text{[math]}$ 时，采用高浓度的 $\text{[math]}$ 抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是

A . 析氢反应发生在 $\text{[math]}$ 电极上 B . $\text{[math]}$ 从 $\text{[math]}$ 电极迁移到 $\text{[math]}$ 电极 C . 阴极发生的反应有： $\text{[math]}$ D . 每转移 $\text{[math]}$ 电子，阳极生成 $\text{[math]}$ 气体(标准状况)

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4. (2020·新课标II) 电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag⁺注入到无色WO₃薄膜中，生成Ag_xWO₃ ，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是（）

A . Ag为阳极 B . Ag⁺由银电极向变色层迁移 C . W元素的化合价升高 D . 总反应为：WO₃+xAg=Ag_xWO₃

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5. (2020·新课标Ⅰ) 科学家近年发明了一种新型Zn−CO₂水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO₂被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。

下列说法错误的是（）

A . 放电时，负极反应为 $\text{[math]}$ B . 放电时，1 mol CO₂转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol C . 充电时，电池总反应为 $\text{[math]}$ D . 充电时，正极溶液中OH⁻浓度升高

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6. (2023·河北模拟) 一种脱除和利用水煤气中CO₂方法的如图，下列说法中错误的是

A . b为电源的正极 B . 利用电化学原理，将CO₂电催化为C₂H₄的反应式为2CO₂-12e^-+12H⁺=C₂H₄+4H₂O C . 再生塔中产生CO₂的离子方程式为2 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ H₂O+CO₂↑+ $\text{[math]}$ D . 某温度下，吸收塔中K₂CO₃溶液吸收一定量的CO₂后，c( $\text{[math]}$ )：c( $\text{[math]}$ )=1：2，则该溶液的pH=10(该温度下H₂CO₃的K_a1=4.6×10^-7；K_a2=5.0×10^-11)

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7. (2023·齐齐哈尔模拟) 以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法错误的是

A . 燃料电池工作时，正极反应为O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O B . a极是铜，b极是铁时，溶液中CuSO₄浓度减小 C . a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为7：1 D . a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化不相同

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8. (2023·河南模拟) Li-CO₂电池在可逆的CO₂循环和储能领域都具有巨大的潜力。研究发现，用不同材料作Li极催化剂时，CO₂的放电产物不同，催化剂的使用情况和放电时的装置如下列图表所示，下列说法正确的是
Li极催化剂
碳化钼(Mo₂C)
Au和多孔碳
CO₂的放电产物
草酸锂(Li₂C₂O₄)
Li₂CO₃和C

A . 充电时，在a极上Li⁺被还原为Li B . 放电时，Li⁺向b极移动 C . 放电时，用碳化钼作Li极催化剂的总反应为2Li+2CO₂=Li₂C₂O₄ D . 生成等物质的量的Li₂C₂O₄和Li₂CO₃时，消耗CO₂的量相同

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9. (2023·巴中模拟) 锂离子电池应用广泛，某课题组使用纳米Si-C复合颗粒直接与锂接触，形成Li_xSi，将锂盐溶于三乙二醇二甲醚(TEGDME)作为电解液，与O₂/C电极匹配组成如图所示原电池。该电池的总反应为xO₂+2Li_xSi $\text{[math]}$ xLi₂O₂+2Si，下列说法错误的是

A . 该电池放电时，a为负极 B . 放电时，当负极质量减少14g时，电解液中转移1molLi⁺ C . 充电和放电过程，电解液中Li⁺浓度都不会改变 D . 电池充电时，阳极的电极反应为Li₂O₂-2e^-=O₂↑+2Li⁺

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10. (2023·凉山模拟) 科学家设计了一种将苯酚(C₆H₅OH)氧化为CO₂和H₂O的原电池-电解池组合装置如图所示，已知羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。下列说法错误的是

A . 高温下不利于该电池的使用 B . 电池工作一段时间后， NaCl溶液浓度将降低 C . d电极的电极反应为：H₂O-e^-=·OH+H⁺ D . 相同时间内，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为3：7

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11. (2023·山西模拟) 2021年，中科院固体物理研究所在以有机物HMF()作为燃料的燃料电池研究中取得新进展，合成了负载在炭黑上的铂与硫化镍纳米颗粒双功能催化剂(PtNiS_x/CB)，实现了在输出能量的同时将燃料转变为更高价值的产品。反应装置如图1所示，反应时间和负极产品百分含量关系如图2所示，下列说法正确的是

A . a比b的电势高 B . HMF转化为HMFCA ( )的电极反应式为-e^—+OH^—= +H₂O C . OH^—由左池进入右池 D . 制备FDCA需要燃料电池工作60min以上

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12. (2023·河南模拟) 随着中国双碳决策部署的有序推进，绿电发电规模逐年提升，为适应未来绿电长时储能需求，我国企业开始于2022年利用“全钒液流电池”布局大型储能基地。电池的充放电总反应式为VO²⁺ +V³⁺ +H₂O $\text{[math]}$ VO₂⁺ +V²⁺ +2H⁺ ，下图为全钒液流电池工作原理示意图。下列说法错误的是

A . 放电时电极A的电势比B的高 B . 放电时正极的电极反应式为VO $\text{[math]}$ +e^-+ 2H⁺ =VO²⁺ +H₂O C . 在220V电压下，用恒定的1A电流充电1小时，电池中增加的化学能为7.92 $\text{[math]}$ 10⁵J D . 充电时H ⁺由A极室通过质子交换膜向B极室迁移

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13. (2023·毕节模拟) 某科研团队设计的酶—光电化学电池可同时在电池两室分别实现两种酶催化转化，原理如图所示。下列说法错误的是

A . 该电池工作过程中实现了光能转化为化学能 B . 氢离子从ITO电极向Mo：BiVO₄电极方向迁移 C . Mo：BiVO₄电极上的反应式为：2H₂O-2e^-=H₂O₂+2H⁺ D . 消耗1mol同时生成1mol

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14. (2023·昆明模拟) 在“碳达峰”“碳中和”大背景下，全钒液流电池储能系统在新能源电力系统中发挥重要作用。该电池能将电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，储能的工作原理如图所示。下列说法错误的是

A . 储能时，该系统将电能转化为化学能 B . 储能时，a极附近pH降低 C . 供能时，b极的电极反应式为 $\text{[math]}$ + 2H⁺+e^-=VO²⁺+ H₂O D . 将该电池用于电解饱和食盐水，当消耗1 mol $\text{[math]}$ 时，生成的气体总体积为11.2 L(标准状况)

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15. (2023·广州模拟) 新型Li-Mg双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，其工作原理如图所示。放电时电极a的反应为： $\text{[math]}$ ；下列说法错误的是

A . 充电时， $\text{[math]}$ 极为阴极 B . 放电时， $\text{[math]}$ 从I室向II室迁移 C . 放电时，II室 $\text{[math]}$ 溶液的浓度增大 D . 每消耗 $\text{[math]}$ ，电极a质量理论上增加 $\text{[math]}$

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二、多选题

16. (2021·海口模拟) 如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法正确的是（）

A . 电子由O₂所在的铂电极流出 B . 标况下消耗224 mL O₂ ，通过质子交换膜的H⁺个数为0.04 N_A C . 电池的负极反应式为CH₃CH₂OH+3H₂O−12e⁻ = 2CO₂↑+12H^＋ D . 微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量

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17. (2021·唐山模拟) 某化学实验探究小组探究MnO₂与某些盐溶液的反应，设计如图装置。左烧杯中加入50mL6mol·L^-1硫酸溶液，右烧杯中加入50mL6mol·L^-1的CaCl₂溶液，盐桥选择氯化钾琼脂。当闭合开关K时，电流表中出现指针偏转，下列说法正确的是（）

A . 该实验装置属于电解池 B . 左侧烧杯中的电极反应式为：MnO₂+4H⁺+2e^-=Mn²⁺+2H₂O C . C电极上发生还原反应，产生的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D . 若盐桥换成KNO₃琼脂，则C电极上产生的气体的总量减少

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18. (2021·郴州模拟) 2019年诺贝尔化学奖颁给了为锂离子电池发展作出突出贡献的三位科学家，他们创造了一个可充电的世界。 $\text{[math]}$ 型固态电解质被认为是锂电池最佳性能固态电解质。某 $\text{[math]}$ 型可充电锂电池放电时工作原理如图所示，下列说法正确的是（）
（电池总反应为： $\text{[math]}$ ）

A . 放电时，b极为负极 B . 充电时，固态电解质中 $\text{[math]}$ 移向a极 C . 放电时，a极反应 $\text{[math]}$ D . 充电时，若转移 $\text{[math]}$ 电子，b极质量减少 $\text{[math]}$

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19. (2021高二上·德州期末) 新研发的车载双电极镍氢电池于2021年7月投入量产，有助于实现“双碳”目标。其原理如图所示。放电时a、c电极的反应物为吸附了氢气的稀土合金，可表示为MH；充电时b、d电极的反应物为Ni(OH)₂ ，下列叙述不正确的是（）

A . b、d为电池的负极 B . 铜箔的作用是隔开电极，传递电子 C . 上图示过程中，b电极的电极反应式：NiO(OH)+e^-+H₂O=Ni(OH)₂+OH^- D . 充电时，每转移1mol电子，该电池的负极共增重1g

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20. (2021高二上·济南期末) 钠离子电池成本优势明显，有望在大规模储能中取代传统铅酸电池。下图为一种钠离子电池放电的示意图，关于该电池说法不正确的是（）

A . b为电池的负极 B . 放电时b极反应： $\text{[math]}$ C . 充电时a极反应： $\text{[math]}$ D . 用该电池给铅酸电池充电时，b电极接铅酸电池的正极

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三、非选择题

21. (2020·新课标II) ［化学——选修3：物质结构与性质］钙钛矿(CaTiO₃)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料，回答下列问题：
1. （1）基态Ti原子的核外电子排布式为。
2. （2） Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF₄熔点高于其他三种卤化物，自TiCl₄至TiI₄熔点依次升高，原因是。
  
  化合物
  
  TiF₄
  
  TiCl₄
  
  TiBr₄
  
  TiI₄
  
  熔点/℃
  
  377
  
  ﹣24.12
  
  38.3
  
  155
3. （3） CaTiO₃的晶胞如图(a)所示，其组成元素的电负性大小顺序是；金属离子与氧离子间的作用力为，Ca²⁺的配位数是。
4. （4）一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb²⁺、I^﹣和有机碱离子 $\text{[math]}$ ，其晶胞如图(b)所示。其中Pb²⁺与图(a)中的空间位置相同，有机碱 $\text{[math]}$ 中，N原子的杂化轨道类型是；若晶胞参数为a nm，则晶体密度为g·cm^-3(列出计算式)。
5. （5）用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘，降低了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕(Eu)盐，提升了太阳能电池的效率和使用寿命，其作用原理如图(c)所示，用离子方程式表示该原理、。
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22. (2022·东城模拟) 我国芒硝(Na₂SO₄·10H₂O)储量居世界第一，由芒硝制备NaOH具有重要价值。
1. （1） Ⅰ.以芒硝和石灰石为原料生产NaOH、CaSO₄和轻质CaCO₃的主要流程如图。
  i、ii中涉及到的分离操作是。
2. （2）原料石灰石经反应：、CaO+H₂O=Ca(OH)₂ ，可获得流程中所需的CO₂和石灰乳。
3. （3） HA是一种弱酸，在上述流程中可以循环使用。
  已知：温度相同时，溶解度s[Ca(OH)₂]<s(CaSO₄)
  ①平衡移动的角度解释HA在i中反应起到的作用：。
  ②本流程中还利用了HA的性质是。
4. （4）溶液c中会含有少量NaHCO₃ ，但不会影响钠的利用率，原因是(用化学方程式表示)。
5. （5） Ⅱ.利用电解法制备NaOH(如图所示)。
  产生OH^-的电极反应是，NaOH在(填“A”或“C”)区生成。
6. （6）若改变上述装置中的阳极材料，并将阴极产生的H₂导入阳极，发生反应：H₂-2e^-=2H⁺。从电能与化学能转化的角度思考：产生等量的NaOH时，与原装置相比，消耗的电能(填“增大”“减小”或“不变”)。
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23. (2022·延庆模拟) 某小组通过观察电流表的指针偏转探究电极上发生的氧化还原反应。
1. （1）连接装置(如图Ⅰ所示)，断开开关K时，将铁片和铜片同时插入稀硫酸中，Fe表面产生大量无色气泡，Cu表面无明显变化；闭合开关K，电流表指针向右偏转，Fe和Cu表面均产生大量无色气泡。
  ①欲验证铁电极发生氧化反应的产物，实验操作和现象是。
  ②分别用化学用语表示Fe和Cu表面均产生无色气泡的原因：；。
2. （2）该小组同学将(1)中装置的稀硫酸换成浓硝酸，两极均产生大量红棕色气体。改进实验装置(如图II所示)，闭合开关K后，将铁电极快速插入浓硝酸中，观察到指针快速向右偏转，约2秒后指针缓缓向左偏转，并在一段时间内电流表示数几乎不变。
  ①铜与浓硝酸反应的离子方程式为。
  ②闭合开关K后，将铁电极快速插入浓硝酸中，观察到指针快速向右偏转的原因是(结合铜电极反应式说明)。
  ③电流表指针向左偏转后，示数几乎不变的原因之一是铁电极上氧化膜放电，但氧化膜的生成速率大于(或等于)氧化膜的消耗速率。请设计实验方案证明：。
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24. (2022·遂宁模拟) CH₄-CO₂干重整技术是利用CH₄处理CO₂并获得CO和H₂ ，相关重整反应为：CH₄(g)+CO₂(g) $\text{[math]}$ 2CO(g)+2H₂(g) ΔH。回答下列问题：
1. （1）已知：
  则ΔH=(用ΔH₁和ΔH₂表示)。
2. （2）采用“HSD-2型”催化剂时，该重整反应的速率方程为v_正=k·p(CH₄)[p(CH₄)表示CH₄气体分压、k为速率常数］，下列说法正确的是____(填标号)。
  
  A . 改变催化剂，ΔH不变 B . 升高温度，v_正增大 C . 增大CO₂的分压时，v_正变大 D . 在反应达到平衡时，v_正=0
3. （3）该重整反应的浓度平衡常数的表达式，K_c=，已知，K_c与温度(T)的关系如图，则ΔH0(填“＞”、“＜”或“=”)，判断的理由是。
4. （4）在T℃、压强为P时，将CH₄和CO₂按投料比 $\text{[math]}$ 加入恒容容器中，当反应达平衡时CH₄的转化率为80%，CO₂的转化率为90%。经分析，该容器中同时发生了副反应：CO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g)，则平衡时H₂和H₂O的物质的量之比为，若温度、压强和投料比一定，为了提高重整反应的速率和H₂的选择性，应当。
5. （5）工业上已实现利用H₂处理废水中的氮氧化合物，如下图所示。
  该电池正极的电极反应式为。
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25. (2022·贵阳模拟) 铬是银白色有光泽的金属，易与其它金属形成合金，在国防、冶金、化学工业方面有重要用途。含铬废水有较大的毒性，处理达标后才能排放。工业上处理含铬废水(主要含铬微粒为Cr³⁺、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ )并将其资源化的工艺有多种，其中一种工艺如图所示：
已知：Cr(OH)₃受热易分解。
回答下列问题：
1. （1） $\text{[math]}$ 中Cr元素的化合价为。
2. （2）加入H₂SO₄酸化的目的是将 $\text{[math]}$ 转变为 $\text{[math]}$ ，不选用稀HCl酸化的原因可能，加入Na₂S₂O₅固体，发生反应的离子方程式为。
3. （3）焦亚硫酸钠(Na₂S₂O₅)的投加量对Cr(VI)含量的影响如图所示。焦亚硫酸钠的最佳投加量为(mg·L^-1)
4. （4） “一系列操作”包含和铝热反应。
5. （5）工业上也常用电解法处理酸性含铬废水。用铁板作电极，在耐酸电解槽中盛放酸性含 $\text{[math]}$ 的废水，原理如图所示。则与B相连的铁板为电解池的极，阳极区溶液中所发生反应的离子方程式为。为了使Cr³⁺和Fe³⁺转化为Fe(OH)₃和Cr(OH)₃沉淀，向反应后的溶液中加入一定量的烧碱，若溶液中c(Fe³⁺)=1.0×10^-12mol·L^-1 ，则溶液中c(Cr³⁺)=mol·L^-1。
  ｛已如Ksp[Fe(OH)₃]=2.8×10^-39 ， Ksp[Cr(OH)₃]=5.6×10^-31}
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26. (2022·云南模拟) 碳捕集、将CO₂转化为C₂H₄、C₂H₅OH等高附加值化学品，是实现碳中和目标的重要方式。回答下列问题：
1. （1）早期，工业上用热钾碱(K₂CO₃)溶液吸收烟气中的CO₂。该反应在加压下进行的目的是。
2. （2） 1972年，Fox利用C₂H₆(g)+CO₂(g)→C₂H₄(g)+H₂O(g)+CO(g)　ΔH，将CO₂转化为C₂H₄。
  ①上述反应的能量变化如图所示，则ΔH=kJ·mol^-1。
  ②某温度下，等物质的量的C₂H₆和CO₂在刚性容器内发生上述反应，tmin时达到平衡。已知起始总压为akPa，平衡时总压为bkPa，0~tmin的平均反应速率为v(CO₂)=kPa·min^-1 ，该反应的平衡常数Kp=(用含a、b的代数式表示)，欲提高CO₂的平衡转化率，可采取的措施有(填标号)。
  A．通入惰性气体 B．增加C₂H₆浓度 C．增加CO₂浓度 D．降低温度
  ③2000年，我国学者研究CeO₂催化上述反应的过程为：
  (i)2CeO₂+C₂H₆=Ce₂O₃+C₂H₄+H₂O
  (ii)(写出化学方程式)。
3. （3） 2020年，我国学者利用电化学装置将CO₂高效转化为C₂H₄和C₂H₅OH，其原理如图所示：
  ①阳极的电极反应式为。
  ②标准状况下，若消耗2.24LCO₂ ，转移电子个数为。
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27. (2021高二上·德州期末) 回答下列问题：
1. （1）我国某科研团队设计了一种电解装置，将CO₂和NaCl高效转化为CO和NaClO，原理如图1所示：
  
  通入CO₂气体的一极为(填“阴极”、“阳极”、“正极”或“负极”)，写出该极的电极反应式：。
2. （2）全钒液流电池是利用不同价态的含钒离子在酸性条件下发生反应，其电池结构如图2所示。已知酸性溶液中钒以VO $\text{[math]}$ (黄色)、V²⁺(紫色)、VO²⁺(蓝色)、V³⁺(绿色)的形式存在。放电过程中，电池的正极反应式为，右侧储液罐中溶液颜色变化为。
3. （3）如果用全钒液流电池作为图1电解装置的电源，则催化电极b应与该电池的极(填“X’或“Y’)相连；若电解时电路中转移0.4mol电子，则理论上生成NaClO的质量为g；电池左储液罐溶液中n(H⁺)的变化量为。
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28. (2021·景德镇模拟) GaN凭借其出色的功率性能、频率性能以及散热性能，在光电领域和高频微波器件应用等方面有广阔的前景。
1. （1） Johnson等人首次在1100℃下用镓与氨气制得氮化镓，该可逆反应每生成 $\text{[math]}$ 放出10.3kJ热量。该反应的热化学方程式是(已知金属镓的熔点是29.8℃，沸点是2403℃；氮化镓的熔点为1700℃)
2. （2）在恒容密闭容器中，加入一定量的液态镓与氨气发生上述反应，测得反应平衡体系中 $\text{[math]}$ 的体积分数与压强(p)、温度(T)的关系如图所示(已知图中T₁和T₂的温度均小于1700℃)。
  ①下列说法正确的是(填标号)。
  a．相同条件下， $\text{[math]}$ 的碱性比 $\text{[math]}$ 强
  b．当 $\text{[math]}$ 时，一定达到了化学平衡状态
  c．A点和C点化学平衡常数的关系是： $\text{[math]}$
  d．温度一定时，达平衡后再充入氨气， $\text{[math]}$ 的体积分数减小
  ②气相平衡中用组分的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作K_p)，已知在T₁℃时体系的压强初始压强为a Pa，则B点的K_p= Pa(用含a表示且保留2位有效数字)。
3. （3）电解精炼法提纯镓是工业上常用的方法。具体原理如图所示：已知：镓化学性质与铝相似。
  ①M为电源的极，电解过程中阳极产生的离子迁移到达阴极并在阴极析出高纯镓。请写出电解过程的阴极的电极反应。
  ②电解过程中需控制合适的电压，电压太高会导致阴极电解效率下降，其可能的原因是。若外电路通过0.25mol e^-时，阴极得到3.5g的镓。则该电解装置的电解效率 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数)
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29. (2021·鹰潭模拟) 碘及碘的化合物在人类活动中占有重要的地位。已知反应H₂(g)+I₂(g) $\text{[math]}$ 2HI(g)ΔH=-14.9kJ·mol^－¹。
1. （1）根据下图判断1molH₂(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为kJ。
2. （2）氢气和碘蒸气能直接反应生成碘化氢，T℃时，向1L的恒容密闭容器中充入0.2mol H₂(g)和0.2mol I₂(g)，5min时反应达到平衡，H₂(g)、I₂(g)和HI(g)的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线如图所示：
  
  0～5min内，用H₂(g)表示的该反应速率v(H₂)=。6min时，改变的外界条件为。
3. （3）反应H₂(g)+I₂(g) $\text{[math]}$ 2HI(g)的反应机理如下：
  第一步：I₂ $\text{[math]}$ 2I(快速平衡)；
  
  第二步：I+H₂ $\text{[math]}$ H₂I(快速平衡)；
  
  第三步：H₂I+I→2HI(慢反应)。
  
  则该反应的反应速率由步决定。
4. （4）将等物质的量的I₂和H₂置于预先抽真空的特制1L恒容密闭容器中，加热到1500K，起始总压强为416kPa；体系达到平衡时，总压强为456kPa。若体系中只考虑如下反应关系：
  ①I₂(g) $\text{[math]}$ 2I(g)K_pl=200ΔH₁
  
  ②I₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ 2HI(g)K_p2ΔH₂
  
  K_P为以分压表示的平衡常数。1500K时，平衡体系中I(g)的分压为kPa，K_p2=（写表达式）。
5. （5）某实验兴趣小组将氧化还原反应2Cu²^＋+5I^－ $\text{[math]}$ 2CuI↓++ $\text{[math]}$ 设计成如图所示的原电池装置：
  
  带孔的封蜡鸡蛋壳为半透膜，鸡蛋壳内的电极为（填“正极”或“负极”）；该电极反应式为。
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30. (2021·鹰潭模拟) 高锰酸钾是中学化学常用的试剂。主要用于防腐、化工、制药等。实验室模拟工业上用软锰矿制备高锰酸钾的流程如下：
1. （1）实验室熔融二氧化锰、氧氧化钾、氯酸钾时应选择哪一种仪器
  a.普通玻璃坩埚 b.石英坩埚 c.陶瓷坩埚 d.铁坩埚
2. （2）第一步熔融时生成K₂MnO₄的化学方程式：
3. （3）操作Ⅰ中根据KMnO₄和K₂CO₃两物质在(填性质)上的差异，采用浓缩结晶、趁热过滤得到KMnO₄。趁热过滤的原因是
4. （4） KMnO₄常用在实验室制取氧气，其产物常做电池材料，其中碱性电池锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO₂(s)+H₂O(l)=Zn(OH)₂(s)+Mn₂O₃(s)。电池工作时，锌做极，电池正极的电极反应式为外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小g
5. （5） KMnO₄稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的(填标号)
  a.双氧水 b.84消液(NaClO溶液) c.75％酒精
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31. (2021·新余模拟) $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为 $\text{[math]}$ ，还含有少量MgO、 $\text{[math]}$ 等杂质)来制备。工艺流程如下；
回答下列问题：
1. （1） “酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件为。
2. （2） “酸浸”后，钛主要以 $\text{[math]}$ 形式存在，写出相应反应的离子方程式。
3. （3） $\text{[math]}$ 沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：
  
  温度/℃
  
  30
  
  35
  
  40
  
  45
  
  50
  
  $\text{[math]}$ 转化率/%
  
  92
  
  95
  
  97
  
  93
  
  88
  
  分析40℃时 $\text{[math]}$ 转化率最高的原因。
4. （4）若“滤液②”中 $\text{[math]}$ ，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使 $\text{[math]}$ 恰好沉淀完全即溶液中 $\text{[math]}$ ，此时是否有 $\text{[math]}$ 沉淀生成?(列式计算说明理由)[已知 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ]．
5. （5）写出“高温煅烧②”中由 $\text{[math]}$ 制备 $\text{[math]}$ 的化学方程式。
6. （6）一种钛酸锂二次电池原理如图，放电时 $\text{[math]}$ 由N极层状材料中脱出经由电解质嵌入M极层状材料中，充电时N极电极反应方程式为，放电时M极每增重7g，负载中转移电子数为。
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32. (2021·萍乡模拟) 二氯化钒(VCl₂)有强吸湿性和强还原性，熔点为425℃、沸点900℃，是制备多种医药、催化剂、含钒化合物的中间体。有以下两种方案制备VCl₂：
方案一：V₂O₅ $\text{[math]}$ VCl₂溶液

方案二：在800℃的N₂流中VCl₃分解
1. （1）请写出方案一的化学方程式：。
2. （2）某学习小组在实验室用方案二制备VCl₂并检验其气体产物Cl₂。
  
  请回答下列问题：
  
  ①按气流方向，上述装置合理的连接顺序为A→(用大写字母填空)。
  
  ②焦性没食子酸溶液的作用是。
  
  ③实验过程中需持续通入空气，其作用为。
  
  ④实验后，选用D中所得溶液和其他合理试剂，设计实验方案证明C处有Cl₂生成。
3. （3）测定产品纯度：实验后产品中只混有少量VCl₃杂质。称量1.3775g样品，充分溶于水中，调pH后滴加Na₂CrO₄作指示剂，用0.500mol·L^-1AgNO₃标准溶液滴定Cl^- ，达到滴定终点时消耗标准液体积为46.00mL(Ag₂CrO₄为砖红色沉淀，杂质不参加反应)。
  ①滴定终点的现象为。
  
  ②产品中VCl₂的物质的量分数为。(保留3位有效数字)
4. （4）钒元素的常见离子有V²⁺、V³⁺、VO²⁺、VO $\text{[math]}$ ，小组同学进一步用如图所示装置验证还原性V²⁺强于VO²⁺。接通电路后，能观察到的实验现象是。
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33. (2021·九江模拟) 倡导生态文明建设，环境问题一直是我们关注的焦点。运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
1. （1）为了高效利用能源并且减少 $\text{[math]}$ 的排放，可用下列方法把 $\text{[math]}$ 转化成乙醇燃料：
  ① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
  
  ② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
  
  ③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
  
  则表示 $\text{[math]}$ 燃烧热的热化学方程式为。
2. （2） NO的氧化反应 $\text{[math]}$ 分两步进行；
  I. $\text{[math]}$ II. $\text{[math]}$
  
  其反应过程能量变化如图所示
  
  ①决定NO氧化反应速率的步骤是(填“I”或“II”)，其理由是。
  
  ②一定温度下，在刚性密闭容器中，起始充入一定量的 $\text{[math]}$ 气体( $\text{[math]}$ 转化为 $\text{[math]}$ 忽略不计)，此时压强为36kPa，在5min达到平衡，此时容器的压强为46kPa，则0~5min用 $\text{[math]}$ 的分压表示反应速率为。该温度下，此反应的平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 是平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数)。
  
  ③恒温恒容条件下，能说明该反应达到平衡状态的是(填字母)。
  
  A．压强不再变化
  
  B．混合气体的密度不再变化
  
  C．生成NO的速率与消耗 $\text{[math]}$ 的速率相等
  
  D．混合气体的平均相对分子质量不再变化
3. （3）利用 $\text{[math]}$ 燃料电池电解，可将雾霾中的NO、 $\text{[math]}$ 分别转化为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 如下图装置所示。则物质甲为(填名称)，阴极的电极反应式；当电路中转移2.5mol电子时，A的浓度为 $\text{[math]}$ (电解过程中忽略溶液体积变化)。
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34. (2021·莆田模拟) 随着低碳钢等洁净钢技术的发展，Al₂O₃-C耐火材料和钢水之间的相互作用已成为当前的一个研究重点。请回答下列问题：
1. （1）区分Al₂O₃-C耐火材料和钢的简易方法是。
2. （2）在埋炭实验条件下，不同碳素材料的Al₂O₃-C耐火材料与铁液之间的可能反应如下：
  ①2Al₂O₃(s) $\text{[math]}$ 4Al(s)+3O₂(g) △H₁= +3351.4 kJ·mol ^{- 1}
  
  ②C(s)+O₂(g)=CO₂(g)   △H₂= -393.5 kJ·mol ^{- 1}
  
  ③C(s)+CO₂(g)=2CO(g)   △H₃=+172.5 kJ·mol ^{- 1}
  
  ④3C(s)+Al₂O₃(s) $\text{[math]}$ 2Al(s)+3CO(g)   △H₄
  
  则△H₄= kJ·mol^{- 1}。
3. （3）直接碳热还原氧化铝法除需要高温外，系统中生成的碳化铝、碳氧化铝等会与生成的铝混合在一起，难以分离。实际生产中，至今仍未用直接碳热还原氧化铝法来炼铝。氧化铝碳热还原氯化法炼铝是生产铝的一种可行性新方法，其反应过程如下：
  ⑤Al₂O₃(s) +3C(s)+ AlCl₃(g) $\text{[math]}$ 3AlCl(g)+ 3CO(g) △H₅
  
  ⑥3AlCl(g) $\text{[math]}$ 2Al(l)+AlCl₃(g) △H₆
  
  反应⑤、反应⑥中吉布斯自由能(△G)与温度(T)的变化关系如图1所示，由此判断反应⑤对应图中的曲线(填“I”或“II”)，试分析氧化铝碳热还原氯化法炼铝的可行性：。
4. （4）在埋炭情况下，碳过剩时，碳的氧化反应主要考虑：C(s)+CO₂(g) $\text{[math]}$ 2CO(g)。在实验室研究该反应，一定温度下，向某体积可变的恒压密闭容器(总压强为p_总)中加入足量的碳和2 mol CO₂(g)，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图2所示。
  
  ①650℃反应达到平衡时，容器体积为10 L，则平衡时c(CO)=。
  
  ②T℃时，若向平衡体系中再充入一定量n(CO)：n(CO₂)=2：3的混合气体，则平衡(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动。
  
  ③800℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K_p= [用含p_总的代数式表示，气体分压(p_分)=气体总压(p_总)×体积分数]。
5. （5） CO可作某熔融盐电池的燃料，电解质为Li₂CO₃和Na₂CO₃的熔融盐混合物，空气与CO₂的混合气为助燃气，电池在650℃下工作时，负极的电极反应式为。
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35. (2021·南平模拟) 习近平总书记在科学家座谈会上指出“好奇心是人的天性，对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起”。某化学兴趣小组为培养同学们对科学探究的兴趣，设计图1所示实验来探究 $\text{[math]}$ 与Cu²⁺的反应：

已知：氯化亚铜(CuCl)为白色立方结晶或白色粉末，难溶于水

回答下列问题：
1. （1）若用CuSO₄·5H₂O配制100 mL 1 mol/LCuSO₄溶液，需用托盘天平称取CuSO₄·5H₂O的质量为。甲同学在定容时采用上图2方式观察，则所配制的CuSO₄溶液浓度(填“偏高”或“偏低”)。
2. （2）将操作2后生成的无色气体通入氯化铁溶液，(填实验现象)，说明该气体为SO₂ ，反应的离子方程式为。
3. （3）操作2后生成的白色沉淀为(填化学式)，生成该沉淀和无色气体的反应离子方程式为。
4. （4）根据氧化还原反应的规律，乙同学推测操作2中涉及 $\text{[math]}$ 与Cu²⁺的可逆反应正向进行的原因：外加Cl^-导致Cu⁺的还原性弱于 $\text{[math]}$ ，用图3装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证。
  
  ①K闭合时，一段时间后指针几乎归零。
  
  ②向U型管右管添加，a电极为极，产生的现象证实了其推测，其中不同于图1操作2后的现象是。
5. （5）基于(4)实验，乙同学得出进一步猜想：物质的氧化性和还原性与有关。该同学用图3装置再次进行实验，以丰富验证该猜想的证据。与(4)实验对比，不同的操作是向U型管左管添加。
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