-新教材高中化学第四章化学反应与电能章末检测含解析新人教版选择性必修

PAGEPAGE14化学反应与电能(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题意)1．电化学原理在日常生活和科技领域中应用广泛。下列说法正确的是()A．甲：H＋向Zn电极方向移动，Cu电极附近溶液pH增大B．乙：电池充电时，二氧化铅与电源的负极连接C．丙：被保护的金属铁与电源的负极连接，该方法称为外加电流法D．丁：负极的电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O解析：选C甲为原电池，Zn失电子，H＋得电子，H＋向Cu电极方向移动，在Cu电极上得电子，生成氢气，附近溶液pH增大，A项错误；电池充电时，电池的负极和电源的负极相连接，即铅与电源的负极连接，B项错误；被保护的金属铁与电源相连时，必须与电源负极相连，这种方法叫外加电流法，C项正确；燃料电池相当于燃料燃烧，通燃料的一极为负极，电极反应式为CH3OH＋H2O－e－=CO2↑＋H＋，D项错误。2．科学家报道了一种新型可充电Na/Fe二次电池，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是()A．充电时，X极为阴极，发生氧化反应B．充电时，Y极的电极反应式为CaFeO2.5＋0.5Na2O－e－=CaFeO3＋Na＋C．充电时，可用乙醇代替有机电解质溶液D．电极材料中，单位质量金属放出的电能：Na＞Li解析：选B放电时，X极上Na失电子，发生氧化反应，为负极，则充电时，X极为阴极，发生还原反应，故A错误；充电时，Y极作阳极，电极反应式为CaFeO2.5＋0.5Na2O－e－=CaFeO3＋Na＋，故B正确；乙醇是非电解质，不能导电，不能作电解质溶液，故C错误；若Na和Li都失去1mol电子，则电极材料中消耗Na的质量为23g、Li的质量为7g，所以单位质量金属放出的电能：Li＞Na，故D错误。3．下列叙述错误的是()A．K与N连接时X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大B．K与M连接时X为硫酸，一段时间后溶液的pH减小C．K与N连接时X为氯化钠，石墨电极上的反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．K与M连接时X为氯化钠，石墨电极上的反应为2Cl－－2e－=Cl2↑解析：选CK与N连接时X为硫酸，形成Fe—石墨—H2SO4原电池，正极氢离子得到电子变为氢气，氢离子浓度降低，因此一段时间后溶液的pH增大，故A正确；K与M连接时X为硫酸，石墨为阳极，水电离出的氢氧根离子失去电子变为氧气，铁为阴极，氢离子得到电子变为氢气，整个过程实质是电解水，溶液体积减小，浓度变大，一段时间后溶液的pH减小，故B正确；K与N连接时X为氯化钠，发生铁的吸氧腐蚀，因此石墨电极上的反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故C错误；K与M连接时X为氯化钠，石墨为阳极，氯离子在石墨电极上失去电子变为氯气，因此石墨电极上的反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，故D正确。4．Mg­AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()A．负极反应式为Mg－2e－=Mg2＋B．正极反应式为Ag＋＋e－=AgC．电池放电时Cl－由正极向负极迁移D．负极会发生副反应Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑解析：选BMg­AgCl电池的电极反应：负极Mg－2e－=Mg2＋，正极2AgCl＋2e－=2Ag＋2Cl－，A项正确，B项错误。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，C项正确。Mg是活泼金属，能和H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，D项正确。5．近来科学家研制了一种新型的乙醇电池(DEFC)，它用磺酸类质子作溶剂，在200℃左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更加安全。电池总反应式为C2H5OH＋3O2=2CO2＋3H2O，下列说法不正确的是()A．C2H5OH在电池的负极上参加反应B．正极反应式为4H＋＋O2＋4e－=2H2OC．在外电路中电子由负极沿导线流向正极D．1mol乙醇被氧化转移6mol电子解析：选D在燃料电池中，燃料乙醇在负极上发生失电子的氧化反应，故A正确；燃料电池中，正极上是氧气得电子的还原反应，磺酸类质子作溶剂时，即酸性介质中，电极反应为4H＋＋O2＋4e－=2H2O，故B正确；在燃料电池中，燃料乙醇在负极失电子，在燃料电池的外电路中，电子由负极沿导线流向正极，故C正确；根据电池反应：C2H5OH＋3O2=2CO2＋3H2O,1个乙醇分子参与反应转移电子数为12，所以1mol乙醇被氧化时就有12mol电子转移，故D错误。6．全钒电池以惰性材料作电极，在电解质溶液中发生的总反应为VO2＋(蓝色)＋H2O＋V3＋(紫色)eq\o(,\s\up7(充电),\s\do5(放电))VOeq\o\al(＋,2)(黄色)＋V2＋(绿色)＋2H＋。下列说法正确的是()A．当电池放电时，VOeq\o\al(＋,2)被氧化B．放电时，负极反应式为VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2OC．充电时，阳极附近溶液由绿色逐渐变为紫色D．放电过程中，正极附近溶液的pH变大解析：选D当电池放电时，VOeq\o\al(＋,2)→VO2＋，V元素的化合价由＋5变为＋4，VOeq\o\al(＋,2)被还原，故A错误；放电时，负极失电子，负极反应式为V2＋－e－=V3＋，故B错误；充电时，阳极发生氧化反应，VO2＋→VOeq\o\al(＋,2)，阳极附近溶液由蓝色逐渐变为黄色，故C错误；放电过程中，正极反应式为VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O，正极附近溶液的pH变大，故D正确。7．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B．图b中，开关由M改置于N时，Cu­Zn合金的腐蚀速率减小C．图c中，接通开关时Zn的腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D．图d中，Zn­MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的解析：选B选项A，图a中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，错误；选项B，图b中开关置于M时，Cu­Zn合金作负极，由M改置于N时，Cu­Zn合金作正极，腐蚀速率减小，正确；选项C，图c中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt极上放出，错误；选项D，图d中Zn­MnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn的氧化反应引起的，错误。8．水系钠离子电池有成本低、寿命长、环保等诸多优势，未来有望代替锂离子电池和铅酸电池。一种水系钠离子电池放电和充电的工作原理示意图如图所示。下列说法正确的是()A．放电时，电极N上的电势低于电极M上的电势B．放电时，若导线中流过2mole－，理论上有2molNa＋移入M电极区C．充电时，TiO2光电极不参与该过程D．充电时，阳极的电极反应式为3I－－2e－=Ieq\o\al(－,3)解析：选D放电时，电极N上Ieq\o\al(－,3)转化为I－，碘元素被还原，所以电极N为正极，则电极M为负极，S2－被氧化为Seq\o\al(2－,4)。由上述分析可知，放电时，电极N为正极，电极M为负极，电极N上的电势高于电极M上的电势，A错误；放电时为原电池，原电池中阳离子移向正极，即Na＋移入N电极区，B错误；据图可知充电时I－在TiO2光电极上失电子被氧化为Ieq\o\al(－,3)，C错误；充电时阳极上I－被氧化为Ieq\o\al(－,3)，电极反应为3I－－2e－=Ieq\o\al(－,3)，D正确。9．CNaMO2电池是科学家正在研发的钠离子电池，据悉该电池可以将传统锂电池的续航能力提升7倍。该电池的电池反应式为NaMO2＋nCeq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Na1－xMO2＋NaxCn，下列有关该电池的说法正确的是()A．电池放电时，溶液中Na＋向负极移动B．该电池负极的电极反应为NaMO2－xe－=Na1－xMO2＋xNa＋C．消耗相同质量金属时，用锂作负极转移电子的物质的量比用钠时少D．电池充电时的阳极反应式为nC＋xNa＋－xe－=NaxCn解析：选B电池放电时，溶液中Na＋向正极移动，A项错误；该电池负极失去电子，发生氧化反应，电极反应为NaMO2－xe－=Na1－xMO2＋xNa＋，B项正确；由于Li、Na形成化合物时均失去1个电子，Li、Na相对原子质量分别是7、23，故消耗相同质量金属时，用锂作负极转移电子的物质的量比用钠时多，C项错误；电池充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为NaxCn－xe－=nC＋xNa＋，D项错误。10．利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2的装置如图所示。下列说法错误的是()A．a极反应：CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2OB．可用铁电极替换阴极的石墨电极C．A、C膜均为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜D．标准状况下，a极上通入2.24L甲烷，阳极室Ca2＋减少0.4mol解析：选Ca极为负极，负极上甲烷发生氧化反应，电极反应式为CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2O，A正确；阴极电极不参与反应，可用铁替换阴极的石墨电极，B正确；根据题干信息：利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，可知阳极室的电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，则阳极室内钙离子向产品室移动，A膜为阳离子交换膜，阴极室的电极反应式为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，则原料室内钠离子向阴极室移动，C膜为阳离子交换膜，原料室中的H2POeq\o\al(－,4)向产品室移动，与Ca2＋生成Ca(H2PO4)2，B膜为阴离子交换膜，C错误；a极上通入2.24L甲烷，在标准状况下，甲烷的物质的量为0.1mol，转移电子的物质的量为0.8mol，根据电荷守恒，钙离子减少的物质的量为0.4mol，D正确。11．由于具有超低耗电量、寿命长的特点，LED产品越来越受人欢迎。如图是氢氧燃料电池驱动LED发光二极管发光的装置。下列说法中正确的是()A．a处通入的气体是氧气，b处通入的气体是氢气B．该装置中只涉及两种形式的能量变化C．电池正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．P型半导体连接的是电池负极解析：选CA项，由电子流向可知a为负极，b为正极，负极上发生氧化反应，通入的是氢气，正极上发生还原反应，通入的是氧气，故A错误；该装置的能量转换有化学能、电能和光能，故B错误；a为负极，发生的电极反应为H2－2e－＋2OH－=2H2O，b为正极，发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故C正确；P型半导体连接的是电池正极，故D错误。12．如图所示，a、b是多孔石墨电极，某同学按图示装置进行如下实验：断开K2，闭合K1一段时间，观察到两支玻璃管内都有气泡将电极包围；此时断开K1，闭合K2，观察到电流计A的指针有偏转。下列说法不正确的是()A．断开K2，闭合K1一段时间，溶液的pH变大B．断开K1，闭合K2时，b极上的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑C．断开K2，闭合K1时，a极上的电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2OD．断开K1，闭合K2时，OH－向b极移动解析：选B当断开K2，闭合K1时为电解池，此时根据电源判断a极为阳极，b极为阴极，相当于电解水，故A项正确；a极的电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，故C项正确；当断开K1，闭合K2时，该装置为原电池，a极为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，b极为负极，电极反应式为2H2＋4OH－－4e－=4H2O，阴离子移向电池的负极即OH－向b极移动，故D项正确，B项错误。13．南京工业大学IAM团队将蚕茧炭化形成氮掺杂的高导电炭材料，该材料作为微生物燃料电池的电极具有较好的生物相容性，提升了电子传递效率。利用该材料制备的微生物电池可降解污水中的有机物(以CH3CHO为例)，其装置原理如图所示。下列判断错误的是()A．该微生物电池在处理废水时还能输出电能B．该微生物电池工作时，电子由a极经负载流到b极C．该微生物电池原理图中的离子交换膜为阴离子交换膜D．该微生物电池的负极反应为CH3CHO＋3H2O－10e－=2CO2↑＋10H＋解析：选C该微生物电池工作时是原电池，在处理废水时，将化学能转化为电能，能输出电能，A不符合题意；a电极为电池的负极，b电极为正极，该微生物电池工作时，电子由负极a极经负载流到正极b极，B不符合题意；负极上乙醛放电生成的氢离子经质子交换膜流向正极，离子交换膜为质子交换膜，C符合题意；由题图知，微生物电池中，a电极为电池的负极，酸性条件下乙醛在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为CH3CHO＋3H2O－10e－=2CO2↑＋10H＋，D不符合题意。14．碱吸—电解法处理硫酸厂烟气中SO2的流程和电解过程如下图。下列说法正确的是()A．电极a为电解池的阴极B．半透膜Ⅰ为阴离子交换膜，半透膜Ⅱ为阳离子交换膜C．电极b上发生的电极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑D．若收集到标准状况下22.4L的气体G，则有2molM离子移向左室解析：选B电极a室注入稀硫酸得到浓硫酸，说明SOeq\o\al(2－,3)通过半透膜Ⅰ进入左侧，在a电极上被氧化生成SOeq\o\al(2－,4)，电极反应为SOeq\o\al(2－,3)－2e－＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋，所以半透膜Ⅰ为阴离子交换膜，电极a为阳极，电极b为阴极，在阴极上水电离出的氢离子放电生成氢气，电极反应为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，半透膜Ⅱ为阳离子交换膜，钠离子透过半透膜Ⅱ进入右侧，从而得到浓NaOH溶液。根据分析可知电极a为电解池的阳极，A错误；根据分析可知半透膜Ⅰ为阴离子交换膜，半透膜Ⅱ为阳离子交换膜，B正确；根据分析可知电极b为阴极，电极反应为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，C错误；气体G为H2，生成标况下22.4LH2即1molH2，则转移2mol电子，M离子为SOeq\o\al(2－,3)，带两个单位负电荷，所以有1molM离子移向左室，D错误。15．以铜作催化剂的一种铝硫电池的示意图如图所示，电池放电时的反应原理为3CuxS＋2Al＋14AlCleq\o\al(－,4)=3xCu＋8Al2Cleq\o\al(－,7)＋3S2－，下列说法错误的是()A．放电时，负极反应为Al＋7AlCleq\o\al(－,4)－3e－=4Al2Cleq\o\al(－,7)B．放电时，1molCuxS反应时，转移2mol电子C．充电时，两电极的质量均增加D．充电时，K＋通过阳离子交换膜向Cu/CuxS电极移动解析：选D电池放电时，负极电极反应式为Al＋7AlCleq\o\al(－,4)－3e－=4Al2Cleq\o\al(－,7)，故A正确；放电时，Cu/CuxS为正极，电极反应式为CuxS＋2e－=xCu＋S2－，1molCuxS反应时，转移2mol电子，故B正确；充电时，由电极反应式可知，阴极生成Al，阳极由Cu转化为CuxS，两电极的质量均增加，故C正确；充电时，Al为阴极，K＋通过阳离子交换膜向Al电极移动，故D错误。二、非选择题(本题共5小题，共55分)16．(11分)能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关，充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。Ⅰ.依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填字母)。A．C(s)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＞0B．NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＜0C．2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＞0D．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＜0若以稀硫酸为电解质溶液，则该原电池的正极反应式为___________________________________________。Ⅱ.如图所示的装置，X、Y都是惰性电极。将电路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色。试回答下列问题：(1)甲装置是甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结构示意图，则a处通入的是________(填“CH4”或“O2”)，电极上发生的电极反应是_____________________(2)在乙装置中，总反应的离子方程式是__________________________________________。(3)如果丙装置中精铜电极的质量增加了6.4g，则甲装置中消耗的CH4的质量为________。(4)丁装置中在通电一段时间后，Y电极上发生的电极反应是__________________________________。解析：Ⅰ.依据原电池的构成原理，能自发进行的放热的氧化还原反应在理论上可以设计成原电池，A、C是吸热反应，B是非氧化还原反应，因此D正确；若以稀硫酸为电解质溶液，氧气在正极发生还原反应，在酸性环境下最终变为水，因此正极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O。Ⅱ.(1)将电路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色，说明Fe为阴极，C为阳极，甲装置左边为负极，右边为正极，即a处通入的是CH4，电极上发生的电极反应是CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。(2)乙为电解饱和食盐水，其总反应的离子方程式是2H2O＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋2OH－＋H2↑。(3)设甲中消耗的CH4的质量为xg，则根据关系式列比例式：4Cu～8e－～CH4256g16g6.4gxg256g∶6.4g＝16g∶xg解得x＝0.4。(4)丁装置中Y为阴极，其电极上发生的电极反应是Cu2＋＋2e－=Cu。答案：Ⅰ.DO2＋4e－＋4H＋=2H2OⅡ.(1)CH4CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,)3＋7H2O(2)2H2O＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋2OH－＋H2↑(3)0.4g(4)Cu2＋＋2e－=Cu17．(10分)某同学用图中装置电解硫酸钾溶液来获得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。(1)X极与电源的________(填“正”或“负”)极相连，氢气从________(填“A”“B”“C”或“D”)口导出。(2)离子交换膜只允许一类离子通过，则M为________(填“阴离子”或“阳离子”，下同)交换膜，N为________交换膜，图中少量硫酸和少量氢氧化钾的作用是________________________________________________。(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极)，则电池负极的电极反应式为___________________________________________。(4)若使用铅酸蓄电池作电源完成上述电解，当制得11.2L标准状况下的氢气时，理论上铅酸蓄电池消耗硫酸___________mol，负极板质量增加___________g。解析：该实验的目的是用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾，由装置图可知，硫酸应在左室得到，KOH在右室得到，左室为阳极室，氢氧根离子放电生成氧气，M为阴离子交换膜，硫酸根离子通过阴离子交换膜进入左室，右室为阴极室，氢离子放电生成氢气，N为阳离子交换膜，钾离子通过阳离子交换膜进入右室。则(1)左室为阳极室，X极与电源正极相连，右室为阴极室，氢离子放电生成氢气，氢气从C口导出；(2)由上述分析可知，M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜。硫酸与氢氧化钾均是强电解质，图中少量硫酸和少量氢氧化钾的作用是增强溶液的导电能力；(3)将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极)，负极发生氧化反应，氢气在负极上失去电子，碱性条件下生成水，负极电极反应式为H2－2e－＋2OH－=2H2O；(4)生成氢气的物质的量为eq\f(11.2L,22.4L·mol－1)＝0.5mol，转移电子0.5mol×2＝1mol。铅酸蓄电池的总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)＋2H2O(l)，故理论上铅酸蓄电池消耗硫酸1mol，正极板发生反应：PbO2(s)＋2e－＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)=PbSO4(s)＋H2O(l)，负极板发生的反应为Pb(s)－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)=PbSO4(s)，质量增加0.5mol×96g·mol－1＝48g。答案：(1)正C(2)阴离子阳离子增强溶液的导电能力(3)H2－2e－＋2OH－=2H2O(4)14818．(10分)电解原理在化学工业中有广泛应用。(1)电解食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜法，电解示意图如图所示，图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过。请回答以下问题：①图中A极要连接电源的________(填“正”或“负”)极。②精制饱和食盐水从图中________位置补充，氢氧化钠溶液从图中________位置流出。(填“a”“b”“c”“d”“e”或“f”)③电解总反应的离子方程式是__________________。(2)电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验。请回答下列问题：①写出电解时NO2发生的电极反应：______________________________。②若有标准状况下2.24LNO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________mol。(3)为了减缓钢制品的腐蚀，可以在钢制品的表面镀铝。电解液采用一种非水体系的室温熔融盐，由有机阳离子、Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)组成。①钢制品应接电源的________极(填“正”或“负”)。②已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为__________________。③若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极电极反应式为________________________________________________________________________。解析：(1)①电解过程中，阳离子向阴极移动，则图中A极为阳极，要连接电源的正极。②B电极为阴极，阴极区H＋发生还原反应，促进水的电离，阴极区产生大量OH－，同时阳极区Cl－发生氧化反应，则精制饱和食盐水从图中a位置补充，氢氧化钠溶液从图中d位置流出。③电解饱和食盐水发生反应的离子方程式是2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－。(2)①根据装置图知，电解时，左室中电极上氢离子放电生成氢气，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极上氮氧化物失电子生成NOeq\o\al(－,3)，阳极反应式为NO2－e－＋H2O=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋；②被吸收的n(NO2)＝eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)＝0.1mol，因阳极反应式为NO2－e－＋H2O=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋，则有0.2molH＋生成，因为有0.1mol硝酸生成，则有0.1molH＋通过阳离子交换膜。(3)①依据电镀原理分析，钢铁上镀铝是利用铝作阳极与电源正极相连，钢铁作阴极与电源负极相连。②阴极发生还原反应生成铝单质，铝元素化合价降低，分析电解液成分，结合电荷守恒可知，阴极上是Al2Cleq\o\al(－,7)得电子，电极反应式为4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)。③＋＋2e－=H2↑。答案：(1)①正②ad③2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－(2)①NO2－e－＋H2O=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋②0.1(3)①负②4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)③2H＋＋2e－=H2↑19．(12分)(1)如图表示使用新型电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl—NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量，同时又能实现氮固定的新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式：___________________________。生产中可分离出的物质A的化学式为______________。(2)电化学降解治理水中硝酸盐污染。在酸性条件下，电化学降解NOeq\o\al(－,3)的原理如下图所示，阴极反应式为___________。假设降解前两极溶液质量相等，当电路中有2mol电子通过时，此时两极溶液质量的差值为________g。(3)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，可用于航空航天。如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导正极生成的O2－。①d电极的名称为___________，该电极的电极反应式为___________________________________________。②如图2所示为用惰性电极电解100mL0.5mol·L－1CuSO4溶液，a电极上的电极反应式为___________。解析：(1)根据图中信息分析氢气中氢元素的化合价升高，在负极发生氧化反应，氮气=2NHeq\o\al(＋,4)。生产中补充的是盐酸和氯化铵，因此可分离出的物质A的化学式为NH4Cl。(2)根据图中信息，在酸性条件下，电化学降解NOeq\o\al(－,3)得到氮气，氮元素的化合价降低，在阴极发生还原反应，因此阴极反应式为2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O。假设降解前两极溶液质量相等，当电路中有2mol电子通过时，左侧发生2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，因此左侧生成0.5mol氧气，有2mol氢离子穿过质子交换膜到右侧，因此左侧减少1mol水，其质量为18g，右侧发生2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O，左侧有2mol氢离子进入到右侧，生成0.2mol氮气，溶液质量减少5.6g－2g＝3.6g，此时两极溶液质量的差值为18g－3.6g＝14.4g。(3)①根据图中信息知d电极的名称为负极，甲烷在负极发生氧化反应，该电极的电极反应式为CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2O。②根据图中信息知a电极为阳极，在阳极上溶液中的氢氧根离子失去电子，因此a电极上的电极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑。答案：(1)N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)NH4Cl(2)2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O14.4(3)①负极CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2O②2H2O－4e－=4H＋＋O2↑20．(12分)在实验室模拟工业上以黄铜矿精矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示：Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2，含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎。Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验。将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，匀速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。Ⅲ.一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应：2RH(有机相)＋Cu2＋(水相)R2Cu(有机相)＋2H＋(水相)分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu2＋得以再生。Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。(1)精选黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要