老高考适用2023版高考化学二轮总复习专题能力提升训练6化学反应与能量VIP

专题能力提升训练(六)一、选择题(本题包括12小题，每小题只有一个选项符合题意)1．(2022·青岛模拟)长征五号运载火箭搭载空间站“天和”核心舱发射升空。“天和”核心舱采用大面积可展收柔性太阳电池翼，为空间站中电解水提供电能。下列有关说法错误的是(B)A．长征五号运载火箭采用液氧、液氢推进剂，降低了对环境的污染B．太阳翼伸展机构关键部件采用的碳化硅是一种有机高分子材料C．空间站中的O2由太阳能电池电解水得到，能量转化形式为：太阳能→电能→化学能D．空间站中CO2和H2反应制得水，既解决了CO2的清除问题，又实现了水的循环利用【解析】氢气和氧气燃烧只生成水，降低了对环境的污染，A正确；碳化硅是一种无机非金属材料，B错误；空间站中的O2由太阳能电池电解水得到，太阳能电池板将太阳能转化为电能，水通电分解，电能又转化为化学能，C正确；人生存离不开水且呼吸生成二氧化碳，CO2和H2反应制得水，既解决了CO2的清除问题，又实现了水的循环利用，D正确。2．(2022·榆林模拟)北京冬奥会火炬以氢气为燃料，主火炬首次采用“微火”方式。下列说法错误的是(D)A．氢气燃烧火焰呈淡蓝色B．氢气是清洁能源，燃烧产物对环境友好C．主火炬采用“微火”方式体现了低碳理念D．利用太阳能分解水制备氢气是放热反应【解析】氢气在空气中燃烧，火焰呈淡蓝色，A正确；氢气是清洁能源，燃烧产物是水，对环境友好，B正确；冬奥会主火炬采用“微火”方式，这正是向世界展示中国的低碳环保理念，C正确；利用太阳能分解水制备氢气，是水的分解，属于吸热反应，D错误。3．(2022·济南模拟)二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的“清洁能源”，科学家研究在酸性条件下，用甲醇可合成二甲醚，反应历程中相对能量变化如图所示。下列叙述错误的是(B)A．循环过程中，催化剂参与了中间反应B．该历程中最小的能垒(基元反应活化能)为1.31kJ·mol－1C．制约总反应速率关键步骤的基元反应方程式为D．总反应方程式为2CH3OHeq\o(=,\s\up7(催化剂))CH3OCH3＋H2O【解析】整个过程中H＋是催化剂，先参与第一步反应，最后一步生成，故A正确；判断反应历程能垒时，注意纵坐标采用科学计数法，由图可知该历程中最小的能垒(基元反应活化能)为131kJ·mol－1，故B错误；决定总反应速率的是活化能或能垒最高的基元反应，由图可知，该基元反应为→CH3OCH3＋H＋，故C正确；整个过程消耗甲醇，生成二甲醚和水，故总反应为2CH3OHeq\o(=,\s\up7(催化剂))CH3OCH3＋H2O，故D正确。4．(2022·合肥模拟)某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程，该历程示意图如下(图中只画出了HAP的部分结构)。下列叙述错误的是(C)A．该历程中HCHO中所有的C—H键均断裂B．该过程的总反应为HCHO＋O2eq\o(→,\s\up7(HAP))CO2＋H2OC．该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量D．生成物CO2中的氧原子由HCHO和O2共同提供【解析】反应HCHO→CO2，HCHO中所有的C—H键均断裂，A项正确；根据题干所示，反应物为HCHO和O2，生成物为CO2和H2O，HAP作催化剂，反应方程式为HCHO＋O2eq\o(→,\s\up7(HAP))CO2＋H2O，B项正确；该反应与甲醛在氧气中燃烧：HCHO＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2＋H2O能量变化大致相同，甲醛燃烧为放热反应，故题中反应也为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，C项错误；根据图示反应时HCHO中C—H键均断裂，连接O2提供的一个O原子形成CO2，则生成物CO2中的氧原子由HCHO和O2共同提供，D项正确。5．(2022·重庆模拟)环氧乙烷()可用作生产一次性口罩的灭菌剂。工业上常用乙烯氧化法生产环氧乙烷，其原理是：2CH2=CH2(g)＋O2(g)2(g)ΔH。已知下列两个反应：①CH2=CH2(g)＋3O2(g)2CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－1323kJ·mol－1；②＋eq\f(5,2)O2(g)2CO2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－1218kJ·mol－1。则ΔH为(B)A．＋210kJ·mol－1 B．－210kJ·mol－1C．－175kJ·mol－1 D．－105kJ·mol－1【解析】由盖斯定律可知，反应①×2－②×2得到反应：2CH2=CH2(g)＋O2(g)2(g)，则其焓变为(－1323kJ·mol－1)×2－(－1218kJ·mol－1)×2＝－210kJ·mol－1。6．(2022·浙江高考)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是(C)A．电极A为阴极，发生还原反应B．电极B的电极反应：2H2O＋Mn2＋－2e－=MnO2＋4H＋C．电解一段时间后溶液中Mn2＋浓度保持不变D．电解结束，可通过调节pH除去Mn2＋，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3【解析】由电解示意图可知，电极B上Mn2＋转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；由电解示意图可知，电极B上Mn2＋失电子转化为了MnO2，电极反应式为2H2O＋Mn2＋－2e－=MnO2＋4H＋，B正确；电极A为阴极，LiMn2O4得电子，电极反应式为2LiMn2O4＋6e－＋16H＋=2Li＋＋4Mn2＋＋8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为2LiMn2O4＋4H＋=2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，反应生成了Mn2＋，Mn2＋浓度增大，C错误；电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确。7．(2022·长春模拟)相比锂电池，钠电池具有性能稳定、安全性好等优点，且可循环使用，寿命较长，对环境较友好。如图是某钠离子二次电池工作原理示意图，电池反应为2NaFePO4F＋Na3Ti2(PO4)3=2Na2FePO4F＋NaTi2(PO4)3，下列说法错误的是(B)A．充电时，N极接电源的负极B．放电时，导线中每通过1mol电子，理论上M极质量减轻23gC．放电时，N电极上的电极反应式为Na3Ti2(PO4)3－2e－=NaTi2(PO4)3＋2Na＋D．理论上，该电池在充、放电过程中，溶液中的钠离子浓度始终不变【解析】由图示可判断，放电时Na＋向NaFePO4F电极方向移动，所以NaFePO4F电极为正极，充电时作阳极与外接电源正极相连，即M接电源正极，N接电源负极，A正确；根据总反应式，放电时，原电池的正极反应为NaFePO4F＋Na＋＋e－=Na2FePO4F，M极质量不会减轻，反而会增重，导线中每通过1mol电子，理论上M极质量增重23g，B错误；由总反应结合原电池正极反应可知，放电时负极N上的电极反应式为Na3Ti2(PO4)3－2e－=NaTi2(PO4)3＋2Na＋，C正确；由图示知，NaFePO4F、Na2FePO4F、Na3Ti2(PO4)3、NaTi2(PO4)3均附着在电极材料上，充、放电时两极反应的Na＋生成与消耗的量相等，理论上溶液中的钠离子浓度不变，D正确。8．(2022·合肥模拟)中国科学家设计出如图装置实现CO2的转化，可有效解决温室效应及能源问题，总反应为CO2＋NaCleq\o(=,\s\up7(电解))CO＋NaClO。忽略气体在溶液中的溶解及溶液的体积变化，下列叙述正确的是(C)A．A极为太阳能电池的正极B．电极Ⅱ的电极反应式为Cl－＋2e－＋H2O=ClO－＋2H＋C．理论上转化44gCO2，左室溶液质量增重18gD．电解结束后，电极Ⅱ所在电极室溶液的pH变小【解析】根据图示可知，反应原理为电解池原理，总反应为CO2＋NaCleq\o(=,\s\up7(电解))CO＋NaClO，则催化电极Ⅰ附近CO2被还原为CO，为电解池的阴极，催化电极Ⅱ附近NaCl转化为NaClO，为电解池的阳极，据此分析解答。催化电极Ⅰ附近CO2被还原为CO，为电解池的阴极，所以A极为电源的负极，A错误；电极Ⅱ附近NaCl转化为NaClO，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为Cl－－2e－＋H2O=ClO－＋2H＋，B错误；左室CO2被还原为CO，其电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋=CO＋H2O，则理论上转化44gCO2(1mol)，左室溶液质量增加的是1molH2O的质量，为18g，C正确；电解结束后，电极Ⅱ发生反应的离子方程式为Cl－－2e－＋H2O=ClO－＋2H＋，但生成的氢离子会通过质子交换膜迁移到左室，消耗水分子的同时，生成的次氯酸根离子会发生水解，使溶液显碱性，因此所在电极室溶液的pH会变大，D错误。9．(2022·成都七中模拟)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。下列说法错误的是(C)A．放电时，电极N上的电势高于电极M上的电势B．充电时，TiO2光电极参与该过程C．该交换膜为阴离子交换膜D．放电时负极反应式为4S2－－6e－=Seq\o\al(2－,4)【解析】由图可知，放电时，电极N上Ieq\o\al(－,3)转化为I－，碘元素被还原，因此电极N为正极，电极M为负极，S2－在负极上被氧化为Seq\o\al(2－,4)，电极N上的电势高于电极M上的电势，A正确；充电时I－在TiO2光电极上失电子被氧化为Ieq\o\al(－,3)，因此充电时，TiO2光电极参与该过程，B正确；由图可知，交换膜允许钠离子自由通过，所以该交换膜为阳离子交换膜，C错误；放电时，电极M为负极，S2－在负极上被氧化为Seq\o\al(2－,4)，电极反应式为4S2－－6e－=Seq\o\al(2－,4)，D正确。10．(2022·西南大学附中模拟)某科研团队首次发展了一种电化学驱动的环胺类化合物的去饱和β－酰基化反应。其反应原理为＋2H2↑＋CO2↑，电源为氢氧燃料电池，装置图如下。下列有关说法不正确的是(C)A．电解过程中H＋通过质子交换膜从左室进入右室C．若氢氧燃料电池中消耗16gO2，则阴极区溶液质量减少2gD．整个过程中主要能量转化形式依次为化学能→电能→化学能【解析】从电解反应方程式可以看出，左侧反应的中间产物失电子生成和CO2气体，则C1电极为阳极，C2为阴极。H＋为阳离子，应由阳极区向阴极区移动，所以电解过程中H＋通过质子交换膜从左室进入右室，A正确；在阳极，反应的中间产物失电子生成和CO2气体，则电极反应式为＋4H＋＋CO2↑，B正确；若氢氧燃料电池中消耗16gO2，则线路中转移的电子的物质的量为eq\f(16g,32g/mol)×4＝2mol，在阴极区发生反应4H＋＋4e－=2H2↑，但H＋由阳极通过质子交换膜迁移而来，所以阴极区溶液质量不变，C不正确；整个过程中主要能量从氢氧燃料电池产生，在氢氧燃料电池中，化学能→电能，在电解池中，电能→化学能，D正确。11．(2022·广州模拟)为适应可再生能源的波动性和间歇性，我国科学家设计了一种电化学装置，其原理如下图所示。当闭合K1和K3、打开K2时，装置处于蓄电状态；当打开K1和K3、闭合K2时，装置处于放电状态。放电状态时，双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－并分别向两侧迁移。下列有关该电化学装置工作时的说法不正确的是(D)A．蓄电时，碳锰电极为阳极B．蓄电时，图中右侧电解池发生的总反应为2ZnOeq\o(=,\s\up7(电解))2Zn＋O2↑C．放电时，每消耗1molMnO2，理论上有2molH＋由双极膜向碳锰电极迁移D．理论上，该电化学装置运行过程中需要不断补充H2SO4和KOH溶液【解析】蓄电时即为电解池，Mn2＋失电子生成MnO2，碳锰电极为阳极，A正确；蓄电时，右侧电解池中ZnO得电子生成Zn，电极反应式为ZnO＋2e－＋H2O=Zn＋2OH－，OH－失电子生成O2，电极反应式为4OH－－4e－=O2＋2H2O，发生的总反应为2ZnOeq\o(=,\s\up7(电解))2Zn＋O2↑，B正确；放电时，碳锰电极为正极，电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋=Mn2＋＋2H2O，每消耗1molMnO2，需要消耗4molH＋，但碳锰电极只生成2mol正电荷，剩余正电荷需要从双极膜间解离出氢离子转移至左侧，因此理论上有2molH＋由双极膜向碳锰电极迁移，C正确；该电化学装置运行过程中H＋得电子生成H2，但实际过程为消耗了溶剂水，氢离子浓度增大，OH－失电子生成O2，但实际也消耗了溶剂水，氢氧根离子浓度同样增大，则不需要不断补充H2SO4和KOH溶液，D错误。12．(2022·成都模拟)氢能被称为未来能源，利用乙醇来制取氢气涉及如下反应反应Ⅰ：CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)=2CO2(g)＋6H2(g)ΔH1＝＋173.5kJ·mol－1反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－41.2kJ·mol－1则1molCH3CH2OH(g)与H2O(g)作用生成CO(g)和H2(g)反应的ΔH为(A)A．＋255.9kJ·mol－1 B．－255.9kJ·mol－1C．＋132.3kJ·mol－1 D．－132.3kJ·mol－1【解析】CH3CH2OH(g)与H2O(g)作用生成CO(g)和H2(g)反应方程式Ⅲ为CH3CH2OH(g)＋H2O(g)=2CO(g)＋4H2(g)；由盖斯定律可知，Ⅰ－2×Ⅱ＝Ⅲ，则该反应的热化学方程式为CH3CH2OH(g)＋H2O(g)=2CO(g)＋4H2(g)ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(＋173.5kJ·mol－1)－2×(－41.2kJ·mol－1)＝＋255.9kJ·mol－1。二、非选择题(本题包括4小题)13．(2021·广元模拟)碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题：(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如图：ΔH＝＋88.6kJ·mol－1则M、N相比，较稳定的是M(用字母“M”或“N”表示)。(2)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－238.6kJ·mol－1，CH3OH(l)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－akJ·mol－1，则a＜238.6(填“＞”“＜”或“＝”)。(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量，写出该反应的热化学方程式：2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)=4HCl(g)＋CO2(g)ΔH＝－290kJ·mol－1。(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质，将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料，4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)=2Al2O3(s)＋3TiC(s)ΔH＝－1176kJ·mol－1，则反应过程中，每转移1mol电子放出的热量为98kJ。(5)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定。现根据下列3个热化学反应方程式：①Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH＝－24.8kJ·mol－1②3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g)ΔH＝－47.2kJ·mol－1③Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g)ΔH＝＋640.5kJ·mol－1写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式：FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO2(g)ΔH＝－218.0kJ·mol－1。【解析】(1)由M转化成N的热效应可知，M的总能量更低，能量越低越稳定，则较稳定的是M；(2)CH3OH(l)的燃烧热是1molCH3OH(l)在足量氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时对应的焓变，甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧，放出的热量小，则a<238.6；(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，该化学方程式为2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)=4HCl(g)＋CO2(g)，当有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量，则有2molCl2参与反应时释放出290kJ，则该反应的热化学方程式：2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)=4HCl(g)＋CO2(g)ΔH＝－290kJ·mol－1；(4)由4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)=2Al2O3(s)＋3TiC(s)ΔH＝－1176kJ·mol－1知：4Al(s)～3C(s)～12e－，转移12mol电子放热1176kJ，则反应过程中，每转移1mol电子放热98kJ；(5)①Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH1＝－24.8kJ·mol－1②3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g)ΔH2＝－47.2kJ·mol－1③Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g)ΔH3＝＋640.5kJ·mol－1，按照盖斯定律：eq\f(1,6)[3×①－②－2×③]可得：反应FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO2(g)ΔH，则ΔH＝eq\f(1,6)[3×ΔH1－ΔH2－2×ΔH3]＝－218.0kJ·mol－1，则CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式：FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO2(g)ΔH＝－218.0kJ·mol－1。14．(2022·东北师大附中模拟)当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。Ⅰ.在一定温度下，CO2溶于水的过程及其平衡常数为：CO2(g)CO2(aq)K1＝eq\f(c(CO2),p)CO2(aq)＋H2O(l)H＋(aq)＋HCOeq\o\al(－,3)(aq)K2其中p为CO2(g)的平衡压强，c(CO2)为CO2在水溶液中的平衡浓度。(1)CO2(g)CO2(aq)的焓变ΔH<0(填“>”“＝”或“<”)。(2)CO2在水中的溶解度(以物质的量浓度表示)为c总，则c总＝K1p＋eq\r(K1K2p)(用平衡压强p和上述平衡常数表示，忽略H2O和HCOeq\o\al(－,3)的电离)。Ⅱ.利用CO2与H2在催化剂作用下合成甲醇。主反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)副反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)(3)已知：CH3OH(l)CH3OH(g)ΔH＝＋138kJ/mol，H2O(l)H2O(g)ΔH＝＋40.8kJ/mol，H2(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为－285.8kJ/mol、－726kJ/mol，则主反应的ΔH＝＋47.4kJ/mol。(4)在恒温的两个相同的刚性密闭容器中，分别按照CO2、H2的体积比1∶5以及CO2、H2、H2O(g)(H2O的作用是活化催化剂)的体积比1∶5∶8反应相同的时间，所得产物的选择性[如甲醇的选择性＝eq\f(n(CH3OH),n(CH3OH)＋n(CO))×100%]如图所示：①向反应体系中加入H2O(g)能够显著提高甲醇选择性的原因：H2O是催化剂的活化剂，增大生成甲醇的反应速率。H2O使得副反应的逆反应速率增大，有利于主反应二氧化碳转化为甲醇。②向上述刚性密闭容器中按照体积比1∶5∶8充入CO2、H2、H2O(g)，在450K下达平衡时，CO2的转化率为50%，CH3OH选择性为90%，则副反应的平衡常数K＝0.236(保留小数点后3位)。(5)在饱和KHCO3电解液中，电解活化的CO2也可以制备CH3OH，其原理如图所示，则阴极的电极反应式为CO2＋6HCOeq\o\al(－,3)＋6e－=CH3OH＋6COeq\o\al(2－,3)＋H2O(或7CO2＋5H2O＋6e－=CH3OH＋6HCOeq\o\al(－,3))。【解析】(1)二氧化碳溶于水是熵减小的过程，二氧化碳溶于水有自发性，熵减小不利于过程自发进行，故其溶于水是放热的过程，CO2(g)CO2(aq)的焓变ΔH<0；(2)CO2在水中的溶解度包括从气态转化为水合态及与水生成碳酸后电离的两部分，由K1＝eq\f(c(CO2),p)得知：第一部分c(CO2)＝K1p；第二部分，即生成碳酸的CO2，因忽略H2O和HCOeq\o\al(－,3)的电离，则生成了等量的H＋和HCOeq\o\al(－,3)，根据题给溶解方程式得知：c2(HCOeq\o\al(－,3))＝c(CO2)K2，又c(CO2)＝K1p，则生成碳酸的CO2为eq\r(K1K2p)，故c总＝K1p＋eq\r(K1K2p)；(3)依题意，H2(g)的燃烧热反应方程式为①H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)eq\o(=,\s\up7(燃烧))H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/mol，CH3OH(l)的燃烧热反应方程式为②CH3OH(l)＋eq\f(3,2)O2(g)eq\o(=,\s\up7(燃烧))CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－726kJ/mol，由①×3－②得：3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(l)＋H2O(l)ΔH＝－131.4kJ/mol，结合已知CH3OH(l)CH3OH(g)ΔH＝＋138kJ/mol，和H2O(l)H2O(g)ΔH＝＋40.8kJ/mol，则主反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)的ΔH＝－131.4＋138＋40.8＝＋47.4kJ/mol；(4)①向反应体系中加入H2O(g)能够显著提高甲醇选择性的原因：H2O是催化剂的活化剂，增大生成甲醇的反应速率，且据平衡移动原理，H2O(g)使得副反应的逆反应速率增大，平衡逆向移动，有利于主反应二氧化碳转化为甲醇；②依题意，设充入CO2、H2、H2O(g)物质的量分别为1mol、5mol、8mol，则达平衡时n(CH3OH)为1mol×50%×90%＝0.45mol，n(CO)为0.05mol，n(CO2)为0.5mol，n(H2)为5mol－0.45mol×3－0.05mol×1＝3.6mol，n(H2O)为8mol＋0.45mol＋0.05mol＝8.5mol，副反应的平衡常数K＝eq\f(c(CO)·c(H2O),c(CO2)·c(H2))，设容器体积为1L，则K＝eq\f(0.05×8.5,0.5×3.6)＝0.236；(5)依题意，在该电解池中，CO2得到电子后与电解质结合生成了CH3OH，则阴极的电极反应式为CO2＋6HCOeq\o\al(－,3)＋6e－=CH3OH＋6COeq\o\al(2－,3)＋H2O(或7CO2＋5H2O＋6e－=CH3OH＋6HCOeq\o\al(－,3))。15．生活污水中的氮和磷主要以铵盐和磷酸盐形式存在，可用电解法从溶液中去除。电解装置如图。以铁作阴极、石墨作阳极，可进行除氮；翻转电源正负极，以铁作阳极、石墨作阴极，可进行除磷。Ⅰ.电解除氮(1)在碱性溶液中，NH3能直接在电极放电，转化为N2，相应的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O。(2)有Cl－存在时，除氮原理如图1所示，主要依靠有效氯(HClO、ClO－)将NHeq\o\al(＋,4)或NH3氧化为N2。在不同pH条件下进行电解时，氮的去除率和水中有效氯浓度如图2：①当pH<8时，主要发生HClO氧化NHeq\o\al(＋,4)的反应，其离子方程式为3HClO＋2NHeq\o\al(＋,4)=3Cl－＋N2↑＋3H2O＋5H＋。②结合平衡移动原理解释，当pH<8时，氮的去除率随pH的降低而下降的原因是：随溶液pH降低，c(H＋)增大，Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO平衡逆向移动，溶液中c(HClO)减小，使NHeq\o\al(＋,4)的氧化率下降。③当pH>8时，ClO－发生歧化导致有效氯浓度下降，而氮的去除率却并未明显下降，可能的原因是pH升高有利于NHeq\o\al(＋,4)转变为NH3，NH3可直接在电极上放电而氧化(或pH升高有利于NHeq\o\al(＋,4)转变为NH3，且有利于NH3逸出)(答出一点即可)。Ⅱ.电解除磷(3)除磷的原理是利用Fe2＋将POeq\o\al(3－,4)转化为Fe3(PO4)2沉淀。①用化学用语表示产生Fe2＋的主要过程：Fe－2e－=Fe2＋。②如图为某含Cl－污水在氮磷联合脱除过程中溶液pH的变化。推测在20～40min时脱除的元素是磷。(4)测定污水磷含量的方法如下：取100mL污水，调节至合适pH后用AgNO3溶液使磷全部转化为Ag3PO4沉淀。将沉淀过滤并洗涤后，用硝酸溶解，再使用NH4SCN溶液滴定产生的Ag＋，发生反应Ag＋＋SCN－=AgSCN↓，共消耗cmol/LNH4SCN溶液VmL。则此污水中磷的含量为eq\f(310cV,3)mg/L(以磷元素计)。【解析】(1)在碱性溶液中，NH3转化为N2，化合价升高失电子，相应的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O；(2)①当pH<8时，HClO将NHeq\o\al(＋,4)氧化为N2的离子方程式为3HClO＋2NHeq\o\al(＋,4)=3Cl－＋N2↑＋3H2O＋5H＋；②当pH<8时，随溶液pH降低，c(H＋)增大，Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO平衡逆向移动，溶液中c(HClO)减小，使NHeq\o\al(＋,4)的氧化率下降，则氮的去除率随pH的降低而下降；③当pH>8时，ClO－发生歧化导致有效氯浓度下降，NHeq\o\al(＋,4)的氧化率下降，而氮的去除率却并未明显下降，可能的原因是pH升高有利于NHeq\o\al(＋,4)转变为NH3，NH3可直接在电极上放电而氧化(或pH升高有利于NHeq\o\al(＋,4)转变为NH3，且有利于NH3逸出)；(3)①除磷时，Fe作阳极失电子，产生Fe2＋的主要过程为Fe－2e－=Fe2＋；②由图溶液pH的变化，在碱性溶液中，电解除氮时2NH3eq\o(=,\s\up7(电解))N2＋3H2，消耗NH3，pH会减小。电解除磷，阳极电解铁，阴极电解氢离子，pH会增大，20～40min时pH增大，则脱除的元素是磷；(4)由关系式P～Ag3PO4～3AgSCN～3NH4SCN可知：n(P)＝eq\f(1,3)n(NH4SCN)＝eq\f(1,3)cV×10－3mol，则此污水中磷的含量为eq\f(1,3)cV×10－3mol×31g/mol×103mg/g÷0.1L＝eq\f(310,3)cVmg/L。16．(2022·北京丰台模拟)铁的腐蚀与防护与生产生活密切相关。Ⅰ.研究铁的腐蚀实验步骤如下：步骤1：将铁粉放置于0.002mol·L－1CuSO4溶液中浸泡，过滤后用水洗涤。步骤2：向15.00mL1mol·L－1NaCl溶液(用盐酸调pH＝1.78)中加入浸泡过的Fe粉。步骤3：采集溶液pH随时间变化的数据。(1)第一阶段，主要发生析氢腐蚀，Cu上发生的电极反应为2H＋＋2e－=H2↑。(2)第二、三阶段主要发生吸氧腐蚀。①选取b点进行分析，经检验溶液中含有Fe2＋，写出Fe被腐蚀的总反应2Fe＋O2＋4H＋=2Fe2＋＋2H2O。②取b点溶液向其中滴加KSCN无明显现象，加入稀盐酸后立即变红。写出b点Fe2＋被氧化