河北省邢台市内丘县等5地2022-2023学年高二上学期12月月考化学试题（解析版）

2022~2023学年高二(上)第三次月考化学本试卷满分100分，考试用时75分钟注意事项：1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。4.本试卷主要考试内容：人教版选择性必修1。5.可能用到的相对原子质量：H-1C-12O-16Na-23Al-27Si-28Fe-56Cu-64Pb-207一、选择题：本题共9小题，每小题3分，共27分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.市售的一次电池品种很多。下列属于一次电池的是A.碱性锌锰电池 B.锌银蓄电池C.磷酸铁锂蓄电池 D.镍镉蓄电池【答案】A【解析】【详解】电池分为一次电池、二次电池(或可充电电池)和燃料电池。一次电池是不能充电的电池，二次电池是可充电电池，通常的蓄电池即为二次电池，燃料电池是利用燃料的燃烧反应设计的电池。碱性锌锰电池是一次电池，其他三种电池均为蓄电池，不属于一次电池，故选A。2.化学与社会、生活密切相关。下列说法错误的是A饱和溶液水解可生成胶体，饱和溶液可用于净水B.冬奥场馆大面积使用碲化镉光伏玻璃，发电过程将光能转化成电能C.由黄铜(铜锌合金)制作的铜锣表面有致密的氧化物薄膜，故不易产生铜绿D.使用含氟牙膏来预防龋齿的原理是沉淀的转化【答案】C【解析】【详解】A．铁离子水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，因此饱和溶液可用于净水，A正确；B．碲化镉光伏玻璃为光伏电池，光伏电池是将光能直接转换为电能，B正确；C．由于黄铜是铜锌合金，不易生锈的原理应该是牺牲阳极的阴极保护法，C错误；D．氟离子能够与羟基磷酸钙生成氟磷酸钙，此原理是沉淀的转化，D正确；故选D。3.下列能形成原电池的是装置图选项ABCDA.A B.B C.C D.D【答案】B【解析】【分析】原电池构成四要素：两个活动性不同的电极、电解质溶液、形成闭合回路、自发的氧化还原反应。【详解】A．蔗糖不是电解质，蔗糖溶液不是电解质溶液，不能形成原电池，故A不选；B．铜和锌是活动性不同的导电金属，FeCl3溶液是电解质溶液，而且铜和锌相连共同插入电解质溶液中形成闭合回路，故形成了原电池，故B选；C．两个电解均为石墨，活动性相同，不能构成原电池，故C不选；D．两个金属没有连接，没有形成闭合回路，不能形成原电池，故D不选；故选B。4.下列有关原电池或电解池的说法正确的是A.原电池中的电极材料一定要参与反应 B.电镀、电冶炼利用的都是原电池的原理C.电解池中的阳极材料不参与反应 D.利用电解原理可以对金属进行电化学保护【答案】D【解析】【详解】A．原电池中的电极材料不一定参与反应，如氢氧燃料电池的电极，故A错误；B．电镀、电冶炼利用的都是电解池的原理，故B错误；C．电解池中的阳极材料可能参与反应，如电镀装置阳极为镀层金属，参与反应，故C错误；D．利用电解原理，将被保护的金属与电源负极相连作阴极，可以保护金属不被腐蚀，故D正确；故选：D。5.室温下，用如图所示装置来测定某原电池工作时，在一段时间内通过导线的电子的物质的量。量筒的规格为100mL，电极材料分别是镁片和铝片。下列有关说法正确的是A.该实验中Mg为负极，Al为正极，可说明金属性：Mg＞AlB.溶液中OH-移动方向：a→bC.a电极为铝片，该极发生的电极反应为D.当量筒中收集到67.2mL气体时，通过导线的电子的物质的量为0.006mol【答案】C【解析】【分析】Mg、Al、NaOH溶液形成原电池时，由于Mg与电解质溶液不反应，而Al与NaOH溶液能发生持续反应，所以Mg为正极，Al为负极。在如图所示装置中，右侧收集H2，则b电极为Mg，a电极为Al。【详解】A．由分析可知，该实验中Mg为正极，Al为负极，所以不能说明金属性：Mg＞Al，A不正确；B．在溶液中，阴离子向负极移动，则OH-移动方向：b→a，B不正确；C．由分析可知，a电极为铝片，该极上，Al失电子产物与电解质反应生成等，发生的电极反应为，C正确；D．由电极反应式，可建立如下关系式：H2——2e-，若为标准状况，量筒中收集到67.2mLH2(物质的量为=0.003mol)时，通过导线的电子的物质的量为0.006mol，但题中没有指明反应的温度和压强，所以转移的电子不一定是0.006mol，D不正确；故选C。6.某化学兴趣小组探究50mL1mol⋅L-1H2SO4溶液与过量Zn片的反应，现对该反应采取了下列措施，其中可能既能加快产生氢气的速率又不影响生成氢气的总量的是A.滴入几滴CuCl2溶液 B.滴入适量浓硫酸C.加入少量NaHCO3固体 D.加入适量NaCl溶液【答案】A【解析】【详解】A．滴入几滴CuCl2溶液，发生反应Zn+Cu2+=Zn2++Cu，生成的Cu附着在Zn表面，形成Zn、Cu、稀硫酸原电池，从而加快产生氢气的反应速率，但由于Zn过量，所以消耗少量Zn并不影响生成氢气的总量，A符合题意；B．滴入适量浓硫酸，将增大H2SO4物质的量，使生成氢气的总量增大，B不符合题意；C．加入少量NaHCO3固体，发生反应H2SO4+2NaHCO3=Na2SO4+2H2O+2CO2↑，使与Zn反应的硫酸的物质的量减小，从而减少氢气的总量，C不符合题意；D．加入适量NaCl溶液，NaCl不影响生成氢气的速率和总量，但水使硫酸的浓度减小，生成氢气的速率减慢，D不符合题意；故选A。7.一种电解精炼废钢的工艺原理如图，通过在两极间的定向移动可实现废钢脱碳从而得到超低碳钢，同时还可以回收硅作为副产品。下列说法错误的是A.电解时，M为电源的负极B.不能选用稀硫酸作为电解质溶液C.电解时，阳极发生的电极反应为D.若有1mol移向废钢电极，则炉渣电极所得硅的质量为14g【答案】D【解析】【分析】根据题意可知，该装置可回收硅，因而产生硅单质的炉渣一极为得电子的阴极，连接的M极为负极，而连接废钢为阳极，N为正极。【详解】A．根据分析可知，M为电源负极，A正确；B．该实验是废钢脱碳故其中含有大量Fe，用稀H2SO4会与之反应，不能选用稀硫酸作为电解质溶液，B正确；C．电解时，阳极上C失电子产生CO，发生的电极反应为，C正确；D．若有1molO2−移向废钢电极，由反应可知转移电子为2mol，阴极的电极反应式为SiO+()e-=Si+xO2-，则炉渣电极所得硅的质量为()mol×28g/mol=(28x-14n)g，D错误；故选：D。8.某合金由a、b、c、d四种金属组成，若将该合金置于潮湿的空气中，该合金表面只有c的化合物生成；若将该合金放入盐酸中，只有a、c生成气体；若将该合金进行如图装置实验时，一段时间后，检测出电解质溶液中还存在a、c、d的离子，但惰性电极上只有b析出。则这四种金属的活动性顺序正确的是A.a>b>c>d B.c>a>b>d C.a>c>d>b D.c>a>d>b【答案】D【解析】【详解】某合金由a、b、c、d四种金属组成，若将该合金置于潮湿的空气中，形成了原电池，该合金表面只有c的化合物生成，说明只有c失去电子，发生了氧化反应，c最活泼；若将该合金放入盐酸中，只有a、c生成气体，则a、c比b、d活泼；若将该合金进行如图装置实验即形成原电池，一段时间后，检测出电解质溶液中还存在a、c、d的离子，即a、c、d均失去电子转化为离子进入电解质溶液中，惰性电极上只有b析出，说明b的离子得电子能力最强，即b金属单质还原性最弱。则这四种金属的活动性顺序正确的是c>a>d>b，故选D。9.水污染是我国面临的主要环境问题之一、工业废水排入水体前必须经过处理达到排放标准，否则会污染地表水和地下水。利用微生物电池进行废水(含Na+、K+、Mg2+、Cl-和等离子)脱盐的同时处理含OCN-(其中C为+4价)酸性废水的装置如图所示。下列说法错误的是A.电子由电极M经用电器流向电极NB.该电池的优点是条件温和，利用率高，无污染C.通过膜1的阴离子数目一定等于通过膜2的阳离子数目D.电池的总反应可表示为【答案】C【解析】【分析】从图中可以看出，在M极，OCN-转化为CO2和N2，N元素由-3价升高到0价，则M极为负极；在N极，O2作氧化剂，则N极为正极。【详解】A．原电池工作时，电子由负极沿导线流向正极，则电子由电极M经用电器流向电极N，A正确；B．该电池在厌氧微生物的催化作用下，常温下，将OCN-等杂质转化为CO2、N2等，所以优点是条件温和，利用率高，无污染，B正确；C．在M极，2OCN--6e-+2H2O=2CO2↑+N2↑+4H+，则废水中的Cl-、通过膜1向M极移动；在N极，O2+2H2O+4e-=4OH-，则废水中的H+、Na+、K+、Mg2+通过膜2向N极移动，由于阴、阳离子所带的电荷数不同，所以通过膜1的阴离子数目不一定等于通过膜2的阳离子数目，C错误；D．将M极、N极的电极反应式相加，同时注意废水呈酸性，正极产生的OH-最终被废水中的H+所中和，所以电池的总反应可表示为，D正确；故选C。二、选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项或两项是符合题目要求的。若正确答案只包括一个选项，多选时，该小题得0分；若正确答案包括两个选项，只选一个且正确的得2分，选两个且都正确的得4分，但只要选错一个，该小题得0分。10.为增强铝的耐腐蚀性，以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。电解过程中，下列判断正确的是选项铅蓄电池电解池移向Pb电极移向Pb电极电极增重64g铝电极增重16g负极：阳极：硫酸浓度减小硫酸浓度不变A.A B.B C.C D.D【答案】B【解析】【详解】A．铅蓄电池为化学电源，根据原电池工作原理，SO向负极移动，即移向Pb电极，电解池中，阴离子向阳极移动，SO向Al电极移动，故A错误；B．PbO2为正极，电极反应式为PbO2+2e-+SO+4H+=PbSO4+2H2O，PbO2电极增重，Al为阳极，根据电解原理，Al失电子，铝表面的氧化膜增厚，发生2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+，铝电极质量增大，PbO2电极增重64g，电路转移电子物质的量为2mol，则铝电极增重16g，故B正确；C．铅蓄电池中负极反应式为Pb-2e-+SO=PbSO4，阳极电极反应式为2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+，故C错误；D．铅蓄电池总反应Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，硫酸浓度减小，电解池中总反应为2Al+3H2OAl2O3+3H2↑，硫酸浓度增大，故D错误；答案为B。11.微生物燃料电池不仅可以获得高效能源，还能合成电子工业清洗剂四甲基氢氧化铵，采用微生物燃料电池电渗析法合成的工作原理如图所示，下列说法正确的是A.d为阴离子交换膜B.电极M为正极，该电极上发生的电极反应为C.电流方向为电极M→电极b→电极a→电极ND.制备1mol时，电极b处产生11.2L(标准状况下)气体【答案】AC【解析】【分析】电极M处是光合菌在光照和二氧化碳条件下产生氧气，氧气再反应生成水，发生的是还原反应，所以Ｍ是正极，N是负极，负极是硫氧化菌将转化为S，S被氧化为,电子由N极流出到a极，所以a极为阴极，发生的反应是氢离子得到电子生成氢气，b为阳极是氢氧根放电生成氧气。c、d、e为离子交换膜，根据d、e两极中间通入稀溶液，通过e交换膜进入右侧，通过d交换膜进入左侧，所以e是阳离子交换膜，d是阴离子交换膜，同样地，通过c在左侧富集，所以c是阳离子交换膜。【详解】A．根据所给图示，在d、e两极中间通入稀溶液，通过e交换膜进入右侧，通过d交换膜进入左侧，所以d是阴离子交换膜，故A正确；B．由图可知电极M发生的是光合菌在光照和条件下产生，再反应生成，发生的是还原反应，则M是正极，电极反应为：，故B错误；C．电流的方向是正极流向负极，分析可知M是正极，N是负极，故C正确；D．电极b是电解池的阳极，电极反应式为：，制备1mol时，转移1mol电子，所以b极产生氧气0.25mol，体积为5.6L，故D错误；故选AC。12.某混合溶液中和KCl的浓度均为0.2mol⋅L，现用直流电源电解1L该混合溶液。若电解过程中不考虑溶液体积变化，则下列说法正确的是A.将有色鲜花靠近阴极时，有色鲜花颜色褪去B.当两个电极产生的气体体积相等时，电路中通过的电子总数约为C.当溶液蓝色恰好完全褪去时，电解产生的气体总体积为4.48L(标准状况下)D.当溶液蓝色恰好完全褪去时，加入0.1mol和0.1mol能使溶液复原【答案】BD【解析】【分析】电解和KCl溶液，n()=n(KCl)=cV=0.2mol⋅L×1L=0.2mol，阳极氯离子失电子生成氯气，当氯离子完全放电后，水中氢氧根离子放电产生氧气，阴极是铜离子得电子生成铜单质，接着水中氢离子放电生成氢气；【详解】A．阳极产生氯气，氯气和水反应生成次氯酸具有漂白性，将有色鲜花靠近阳极时，有色鲜花颜色褪去，故A错误；B．设转移电子为xmol，阳极的电极反应式为、，阴极的电极反应式为、，当两个电极产生的气体体积相等时，解得x=1mol，电路中通过的电子总数约为，故B正确；C．当溶液蓝色恰好完全褪去时即铜离子完全被还原，转移0.4mol电子，阴极无气体产生，阳极、，电解产生的气体0.1+0.05=0.15mol，标准状况下总体积为V=n∙Vm=0.15mol×22.4L/mol=3.36L，故C错误；D．当溶液蓝色恰好完全褪去时有0.2molCu、0.1molCl2、0.05molO2脱离溶液，加入0.1mol和0.1mol能使溶液复原，故D正确；故选：BD。13.室温时，实验室用一定浓度的盐酸标准液滴定20mL一定浓度的氢氧化钠溶液，加入盐酸的体积与所滴溶液的pOH(浓度的负常用对数)变化关系如图，下列有关说法正确的是A.滴定前溶液的pH等于1B.若盐酸标准液的浓度为0.01mol⋅L，则C.若盐酸标准液的浓度为0.1mol⋅L，滴定终点(反应恰好完全)时，少滴了一滴(1mL约为25滴)盐酸，则溶液的pH约等于10D.滴定过程中眼睛一定要始终平视滴定管的凹液面【答案】C【解析】【分析】由图可知，滴定前溶液的pOH=1，则20mL氢氧化钠溶液的浓度为0.1mol/L；【详解】A．由图可知，滴定前溶液的pOH=1，则pH=14-1=13，A错误；B．氢氧化钠溶液的浓度为0.1mol/L，若盐酸标准液的浓度为0.01mol⋅L，则恰好反应时需要的盐酸体积为，B错误；C．若盐酸标准液的浓度为0.1mol⋅L，滴定终点时应该需要20mL盐酸(反应恰好完全)，若少滴了一滴(1mL约为25滴)盐酸，则溶液中氢氧根离子过量，氢氧根离子浓度约为，pOH=4，则pH约等于10，C正确；D．滴定过程中眼睛一定要始终观察溶液中颜色的变化，便于观察滴定终点，D错误；故选C。三、非选择题：本题共4小题，共57分。14.将1g琼脂加入250mL烧杯中，再向其中加入50mL饱和食盐水和150mL水。搅拌、加热、煮沸，使琼脂溶解。稍冷后，趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5~6滴酚酞溶液和铁氰化钾溶液，混合均匀。取两个2~3cm长的铁钉，用砂纸擦光，除去表面氧化物。将裹有锌皮的铁钉放入上述培养皿中，如图1；将缠有铜丝的铁钉放入上述另一个培养皿中，如图2。（1）图1中裸露的铁钉作___________极，该电极的电极反应式为___________，其附近可观察到的颜色变化为___________。（2）图2中，在裸露的铁钉附近看到的颜色变化为___________，分析出现该颜色的原因：___________，靠近铜丝一端可观察到的颜色变化为___________。（3）另一个同学也进行了上述实验操作，在图1装置中没有看到上述实验现象，其原因可能是___________(填一条)。【答案】（1）①.正②.③.出现红色（2）①.出现蓝色②.铁钉作负极，发生氧化反应得到，与反应生成蓝色沉淀③.出现红色（3）锌皮和铁钉接触不够紧密【解析】【分析】形成原电池时，需要有两个活动性不同的电极。Zn与Fe可在电解质中形成原电池，Zn、Fe与Cu也能在电解质溶液中分别形成原电池。图1中，Fe、Zn、水膜可形成原电池，Zn发生吸氧腐蚀；图2中，由于Zn与Fe未接触，所以Fe、Cu、水膜可形成原电池，发生吸氧腐蚀。【小问1详解】图1中，由于Zn的金属活动性大于Fe，所以Zn作负极，裸露的铁钉作正极，该电极上，O2得电子产物与水作用生成OH-，电极反应式为，生成的OH-使酚酞变红色，则其附近可观察到的颜色变化为出现红色。【小问2详解】图2中，由于铁钉与锌未接触，所以铁钉作负极，铜作正极，裸露的铁钉发生反应：Fe-2e-=Fe2+，Fe2+与作用生成蓝色沉淀，看到的颜色变化为出现蓝色，出现该颜色的原因：铁钉作负极，发生氧化反应得到，与反应生成蓝色沉淀；在铜丝上，，则靠近铜丝一端可观察到的颜色变化为出现红色。【小问3详解】另一个同学也进行了上述实验操作，在图1装置中没有看到上述实验现象，则表明锌皮、铁钉、水膜没有形成原电池，其原因可能是：锌皮和铁钉接触不够紧密。【点睛】形成原电池时，必须形成闭合回路。15.高铁酸钠()为易溶于水的紫红色晶体，是一种新型净水剂。利用废铁屑(含少量Cu、、油污等)制取的流程如图所示：回答下列问题：（1）用热溶液洗涤废铁屑是为了除去油污，溶液需加热的原因：___________。（2）“酸浸”过程中欲提高反应的速率，可采取的措施是___________(任写一种)。（3）“氧化2”发生反应的化学方程式为___________。（4）已知：常温下，，高铁酸钠的净水能力与水体的pH有关。当溶液时，废水中___________mol⋅L-1。（5）通过以下方法测定高铁酸钠样品的纯度：称取1.0000g高铁酸钠样品，完全溶解于NaOH浓溶液中，再加入足量亚铬酸钾充分反应后过滤，将滤液转移到250mL容量瓶中定容。取25.00mL定容后的溶液于锥形瓶中，加入稀硫酸调至，滴加几滴二苯胺磺酸钠溶液作指示剂，用0.1000mol⋅L标准硫酸亚铁铵溶液滴定，终点时溶液由紫色变为绿色。平行测定三次，消耗标准硫酸亚铁铵溶液的平均体积为16.50mL。已知测定过程中发生反应：Ⅰ．Ⅱ．Ⅲ．①该样品的纯度为___________。②取用标准液应选用___________(填“酸式”或“碱式”)滴定管，若硫酸亚铁铵标准液放在空气中的时间过长，则测得样品中高铁酸钠质量分数___________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。【答案】（1）在溶液中发生水解反应：，加热使平衡正向移动，浓度增大，加快油污水解反应速率（2）适当增大硫酸的浓度(或适当加热、搅拌等)（3）（4）（5）①.91.3%②.酸式③.偏大【解析】【分析】废铁屑中加入热碳酸钠溶液，其目的是除去油污，加入稀硫酸“酸浸”发生：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，过滤，“氧化1”步骤中发生H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O，“沉铁”步骤中，加入NaOH溶液，调节pH，使Fe3+以氢氧化铁形式沉淀出来，“氧化2”发生2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO+3Cl-+5H2O，据此分析；【小问1详解】油污属于油脂，在碱中完全水解成可溶于水物质，碳酸钠属于强碱弱酸盐，存在CO+H2OHCO+OH-，盐类水解为吸热过程，升高温度，促使平衡向正反应方向进行，碱性增强，加快油污水解反应速率；故答案为CO在溶液中发生水解反应：CO+H2OHCO+OH-，加热使平衡正向移动，OH-浓度增大，加快油污水解反应速率；【小问2详解】“酸浸”时提高反应速率，可以采取措施为粉碎、搅拌、适当提高硫酸浓度、适当升高温度等；故答案为粉碎、搅拌、适当提高硫酸浓度、适当升高温度等；【小问3详解】根据上述分析，“氧化2”制备高铁酸根，Fe(OH)3作还原剂，NaClO作氧化剂，其化学方程式为2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O，故答案为2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O；【小问4详解】pH=3的溶液中c(OH-)==1.0×10-11mol/L，根据溶度积的表达式，c(Fe3+)==2.8×10-6mol/L，故答案为2.8×10-6；【小问5详解】①根据题中所给离子方程式，建立关系式为2FeO～2CrO～Cr2O～6Fe2+，因此高铁酸钠的样品纯度为=91.3%；②硫酸亚铁铵溶液显酸性，取用硫酸亚铁铵溶液用酸式滴定管；若时间过长，硫酸亚铁铵溶液中Fe2+被氧气氧化成Fe3+，消耗标准液体积增大，测得样品中高铁酸钠的质量分数偏大；故答案为91.3%；酸式；偏大。16.某课外小组设计如图1所示装置为电源对粗铜(含有Cu，少量Fe、Zn、Ag、Au等)进行精炼。（1）装置Ⅰ中Fe电极上发生反应电极反应式为___________。（2）当反应一段时间后，经测量发现，Fe电极质量减少0.80g，纯铜电极质量增重0.96g，则实际经过电流表的电子的物质的量为___________mol，装置Ⅰ的能量转化率为___________。(已知：装置Ⅰ中足量)（3）有同学提议，为避免副反应的发生，应将装置Ⅰ改为如图2所示装置，则溶液Z中溶质的化学式为___________，阴离子交换膜的作用为___________(任写一条)。（4）装置Ⅱ中X电极材料的名称为___________，Y电极上的电极反应式为___________，一段时间后，装置Ⅱ溶液中阳离子主要为和___________。【答案】（1）（2）①.0.03②.75%（3）①.②.提高能量转化率（4）①.粗铜②.③.、【解析】【分析】该装置中，铁能和硫酸铜发生自发的氧化还原反应，则装置Ⅰ为原电池，铁为负极，铜为正极，装置Ⅱ为电解池，则和铜相连的X为阳极，和Fe相连的Y为阴极。【小问1详解】装置Ⅰ中Fe电极是负极，发生反应的电极反应式为。【小问2详解】当反应一段时间后，经测量发现，Fe电极质量减少0.80g，纯铜电极质量增重0.96g，由于硫酸铜和铁直接接触，铁失去的部分电子直接被溶液中的铜离子在铁上得到，即直接发生了置换反应Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，所以实际经过电流表的电子的物质的量只能用铜电极质量增加计算，0.96gCu的物质的量为0.96g÷64g/mol=0.015mol，则实际经过电流表的电子的物质的量为0.015mol×2=0.03mol。若没有铁和硫酸铜直接发生的反应，则铁电极质量应减少，即Fe和硫酸铜直接发生置换反应导致质量增加0.04g。根据反应方程式，若1mol铁参加反应，则质量增加8g，若反应后铁质量增加0.04g，则有0.005mol铁参加了直接的置换反应，所以铁共失去(0.005mol+0.015mol)×2=0.04mol电子，装置Ⅰ的能量转化率为。【小问3详解】图2中用阴离子交换膜隔开正负两极，可以避免铁和硫酸铜直接接触。铁为负极，失去电子转化为Fe2+，则溶液Z可以为FeSO4溶液。阴离子交换膜可以避免铁和硫酸铜直接发生置换反应，从而能提高能量转化率，且可以获得持续稳定的电流。【小问4详解】精炼粗铜时，粗铜为阳极，则装置Ⅱ中X电极材料的名称为粗铜。Y电极是阴极，电极反应式为；粗铜中含有的铁和锌比铜活泼，电解过程中都会失去电子转化为、，所以电解一段时间后，装置Ⅱ溶液中阳离子除了Cu2+外，还有、。17.根