人教版2019选择性必修1高二化学举一反三系列 第四章章末归纳总结(原卷版+解析)

第四章章末归纳总结思维导图思维导图常见考点常见考点考向一原电池与电解池【例1-1】下列情景中对应铁电极上的电极反应式书写错误的是（）选项ABCD情景钢铁发生析氢腐蚀常温下，铁片和铜片在浓硝酸中组成原电池铁片连电源正极，碳棒连电源负极，电解NaOH溶液在铁片上镀铜电极反应A．A B．B C．C D．D【例1-2】（2022高二上·联合期中）下列关于电化学的说法错误的是（）A．铝制品可利用阳极氧化法处理表面，使之形成致密的氧化膜而起到防护作用B．水库的钢闸门接直流电源的正极，可以减缓闸门的腐蚀C．轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法D．氯碱工业选用阳离子交换膜隔离两个电极区【例1-3】（2022高二上·宁德期中）电解饱和食盐水是氯碱工业的基础。某研究小组利用如图所示装置进行电解饱和食盐水的实验，其中a、b均为惰性电极。回答下列问题。（1）I．若X、Y为电源，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。X为极，Fe电极为极。（2）通电一段时间后，硫酸铜溶液的浓度(填“变大”、“变小”或“不变”)（3）a电极的电极反应式。（4）II．若X、Y为两个铁夹，夹在被K2SO4溶液浸湿的滤纸条上。装置I为(填“原电池”或“电解池”)。（5）若在滤纸中部滴上酸性KMnO4溶液，则会观察到紫色移向电极(填“X”或“Y”)。（6）反应后，若装置II中两电极一共收集到气体44.8L(标准状况下)，则电路中转移的电子数目为。【一隅三反】1．（2022高二上·宁德期中）金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述正确的是(已知氧化性：)（）A．电解时，粗镍做阳极，纯镍做阴极B．电解时，在阳极上放电的金属有Fe、Zn、Cu、NiC．电解后，溶液中的浓度增大D．阴极的电极反应为：2．（2022高二上·宁德期中）一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法错误的是（）A．a为直流电源的负极B．阳极反应式为C．若有1mol离子通过A膜，理论上阳极生成5.6L气体D．甲池中硫酸根离子通过交换膜进入乙池3．（2022高二上·房山期中）人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。回答下列问题：（1）纸电池是未来电池发展的一个重要研究方向。某研究小组，根据纸电池结构示意图，利用实验室中的稀硫酸、蒸馏水和滤纸制作电解液，用铜片与镁片作为电极材料。①其中放置镁片的位置是(填a或b)，电池工作时H+向(填a或b)极作定向移动。②某学生用硫酸铜溶液替代稀硫酸，请写出正极发生的电极反应式（2）某种甲烷燃料电池的工作原理如下图所示：①该装置的负极是电极(填“A”或“B”)；c处通入的物质是(填“CH4”或“O2”)。②甲烷燃料电池供电时的总反应方程式为，正极电极方程式：。③当该装置转移电子的数目为0.4mol时，消耗CH4标准状况下L。考向二金属的防护与腐蚀【例2-1】（2022高二上·宁德期中）中学化学教材中，常借助于图像这一表现手段清晰地突出实验装置的要点、形象地阐述化学过程的原理。下列有关化学图像表现的内容正确的是（）A．图1表示牺牲阳极的阴极保护法B．图2所示装置中的铁钉发生析氢腐蚀C．图3表示在铁上镀铜D．图4装置表示精炼铜，则a极为精铜，b极为粗铜【例2-2】（2022高二上·南阳月考）利用如图所示装置，可以模拟铁的电化学腐蚀，下列说法错误的是()A．若X为碳棒，为减慢铁的腐蚀，开关K应置于N处B．若X为锌棒，K置于M或N处，均能减慢铁的腐蚀C．若X为碳棒，将开关K置于M处时铁棒上发生的反应为Fe－2e－=Fe2＋D．若X为锌棒，将开关K置于N处时铁棒上发生的反应为Fe－2e－=Fe2＋【一隅三反】1．（2022高二下·成都期中）下列说法正确的是（）A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁强B．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿C．电解精炼铜时，粗铜作阴极D．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用2．（2021高二上·金华期末）下列叙述不正确的是（）A．铁制品上镀铜：铁制品为阳极，铜盐为电镀液B．电解饱和食盐水，Cl-比OH-更易在阳极失去电子C．放电时，铅酸蓄电池中硫酸浓度不断变小D．外加电流法保护钢铁设备时，选用惰性辅助阳极3．（2021高二上·慈溪期末）在表面无锈的铁片上滴食盐水，一段时间后有铁锈出现。此过程反应为：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法不正确的是（）A．铁片发生氧化反应而被腐蚀B．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域C．铁片腐蚀中正极发生的电极反应：2H2O+O2+4e-=4OH-D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀4．（2022高二下·赤峰期末）铁及其化合物在生产和生活中具有广泛的用途。请回答下列问题。（1）铁制品暴露在潮湿空气中容易发生腐蚀，通过图甲所示装置可验证铁钉是否发生电化学腐蚀，正极反应式是。（2）利用图乙装置可模拟工业生产高铁酸盐，阳极反应为，阴极区的溶液(填“增大”“减小”或“不变”)。利用高铁酸盐可制作新型可充电电池，该电池的总反应为，充电时阳极反应为，放电时每转移电子，正极有被还原。考向三综合运用【例3】（2022高二上·联合期中）“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题，为减小和消除对环境的影响，大力提倡新能源电车出行，科学家们为解决电车能源问题，探索出如下三种方案。（1）Ⅰ.方案一：光解水，制造氢氧燃料电池下图是某科研机构利用太阳光，在催化剂表面实现高效分解水来制备氢气的历程，关于该历程，下列说法错误的是____。A．该法制氢能量变化是光能→化学能B．过程Ⅰ的能量变化等于2倍氢氧键键能C．过程Ⅲ的反应方程为：HD．该历程降低了水分解的反应热Ⅱ.方案二：将与反应合成甲醇，制备甲醇燃料电池。制备甲醇的过程可能涉及的反应如下：反应Ⅰ：反应Ⅱ：反应Ⅲ：（2）求，反应Ⅰ能自发进行的条件是。（3）一定条件下，在2L的密闭容器中发生反应Ⅰ，起始物和的浓度随时间变化如图1所示，平衡时的体积分数；若保持其它反应条件不变，起始时仅将容器体积变为3L，请在图1上画出的浓度随时间变化的趋势图。（4）若密闭容器中只发生反应Ⅱ，以下能说明该反应达到平衡状态的是____(选填字母)。A．CO与CO2浓度比为1∶1B．C．绝热条件下，该密闭体系压强不再变化D．容器中混合气体的平均摩尔质量不再发生变化（5）若CO2和按一定比例在装有催化剂的反应器中发生反应Ⅰ，一定时间内甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图2所示。当温度为470K时，图中P点(填“是”或“不是”)处于平衡状态，说出理由；490K之后，甲醇产率下降，请分析其变化产生的原因。（6）Ⅲ.方案三：以二氧化碳为原料，开发新型电池科学家可以利用如下图装置，“溶解”水中的二氧化碳，生成电能和氢气，请写出二氧化碳生成氢气的电极反应式。【一隅三反】1．（2022高二上·平顶山开学考）研究化学反应时，既要考虑物质变化与能量变化，又要关注反应的快慢与限度。回答下列问题：（1）I.能源是现代生产生活、科学研究和社会发展的重要支柱。化学反应中的能量变化，主要表现为化学能、热能、电能等的变化。下列反应中，既属于放热反应，在一定条件下又能设计成原电池反应的是(填字母)。

A.NH4Cl与Ba(OH)2混合

B.2C+O22CO

C.C+CO22CO

D.H2SO4溶液与Ba(OH)2溶液中和（2）Fe－Cu原电池的装置如图所示。①铁作(填“正极”或“负极”)，溶液中H+向(填“铁”或“铜”)电极方向移动。②正极的现象是，负极的电极反应式为。③若反应过程中有0.2mol电子发生转移，则生成的氢气在标准状况下的体积为L。（3）II.恒容密闭容器中发生反应NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)，生成物氨气的浓度c(NH3)随反应时间的变化情况如表所示。时间/s08162432400c(NH3)/(mol•L-1)01.31.82.12.22.2在8～16s内，以CO2表示的平均反应速率v(CO2)=mol•L-1•min-1，对于该反应，下列说法一定正确的是(填字母)。A．加入合适的催化剂可加快该反应的速率，但并不改变其限度B.32s时c(NH3)不再改变，说明此时该反应恰好到达平衡状态C．将NH2COONH4研成粉末，可以缩短反应达到平衡的时间D．当氨气的体积分数φ(NH3)不再改变时，说明该反应已达到化学平衡2．（2022高二上·南京开学考）燃煤烟气中的NOx、SO2经处理后可被吸收，电化学在相关邻域也有重要应用。（1）若烟气主要成分为NO、SO2，可通过电解法除去，其原理如图所示。阴极的电极反应式为。电解过程得到产物为。（2）若烟气主要成分为NO2、SO2，可通入NaOH溶液将NO2完全转化为NO。则NO2、SO2与NaOH反应的离子方程式为。（3）电解法也可除去水中的氨氮，实验室用石墨电极电解一定浓度的(NH4)2SO4与NaCl的酸性混合溶液来进行模拟。①电解时，阳极的电极反应式为。电解过程中溶液初始Cl-浓度和pH对氨氮去除速率与能耗(处理一定量氨氮消耗的电能)的影响关系如图1和图2所示。②图1中当Cl-浓度较低时、图2中当初始pH达到12时，氨氮去除速率低而能耗高的原因可能是；而当Cl-浓度较高时，测得溶液中的NO浓度也较高，可能的原因是。（4）肼(N2H4)燃料电池示意图：肼燃料电池中A极发生的电极反应为：。3．（2022高二下·赤峰期末）回答下列问题：（1）X、Y、Z、W均为中学化学中常见物质，一定条件下它们之间有如下转化关系(其它产物已略去)。下列说法错误的是A．若W是单质铁，则Z溶液可能是溶液B．若W是氢氧化钠，则X水溶液呈酸性C．若W是氧气，则X、Z的相对分子质量可能相差48D．若W是强氧化性的单质，则X可能是金属铝（2）A是一种常见的铵盐，受热分解可得到碱性气体B，C、D是常见的两种氧化物，E溶液显酸性。A、B、C、D、E是含有一种相同元素的五种化合物，在一定条件下可发生如图所示的转化。①B的化学式；D的颜色。②实验室中常用A和另一种固体制备B，写出相应的化学方程式。（3）电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。①图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择(填字母标号)。a．碳棒b．锌板c．铜板②镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图2为“镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。E为该燃料电池的(填“正”或“负”)极。F电极上的电极反应式为。第四章章末归纳总结思维导图思维导图常见考点常见考点考向一原电池与电解池【例1-1】下列情景中对应铁电极上的电极反应式书写错误的是（）选项ABCD情景钢铁发生析氢腐蚀常温下，铁片和铜片在浓硝酸中组成原电池铁片连电源正极，碳棒连电源负极，电解NaOH溶液在铁片上镀铜电极反应A．A B．B C．C D．D【答案】B【解析】A．钢铁发生析氢腐蚀时，负极上铁失电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，A不符合题意；B．常温下，铁片在浓硝酸下发生钝化，铁电极上是NO3-发生反应，B符合题意；C．铁片连电源正极，铁作阳极发生氧化反应，在NaOH溶液做电解质溶液条件下，Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2，C不符合题意；D．电镀时，镀层铜在阳极发生反应，，D不符合题意；故答案为：B。【例1-2】（2022高二上·联合期中）下列关于电化学的说法错误的是（）A．铝制品可利用阳极氧化法处理表面，使之形成致密的氧化膜而起到防护作用B．水库的钢闸门接直流电源的正极，可以减缓闸门的腐蚀C．轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法D．氯碱工业选用阳离子交换膜隔离两个电极区【答案】B【解析】A．利用阳极氧化法处理铝制品的表面，阳极的电极反应式为：，使之形成致密的氧化膜而钝化，故A不符合题意；B．用外加电源的方法保护水库钢闸门，直流电源的负极和钢闸门直接相连，可以减缓闸门的腐蚀，故B符合题意；C．轮船在船壳水线以下常装有一些锌块与铁构成原电池，铁做原电池的正极，锌做原电池的负极材料，利用了牺牲阳极的阴极保护法，故C不符合题意；D．氯碱工业中隔离两电极的材料是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，可以获得氢氧化钠并保证实验安全，该生产方法又称“阳离子交换膜法”，故D不符合题意；故答案为：B。【例1-3】（2022高二上·宁德期中）电解饱和食盐水是氯碱工业的基础。某研究小组利用如图所示装置进行电解饱和食盐水的实验，其中a、b均为惰性电极。回答下列问题。（1）I．若X、Y为电源，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。X为极，Fe电极为极。（2）通电一段时间后，硫酸铜溶液的浓度(填“变大”、“变小”或“不变”)（3）a电极的电极反应式。（4）II．若X、Y为两个铁夹，夹在被K2SO4溶液浸湿的滤纸条上。装置I为(填“原电池”或“电解池”)。（5）若在滤纸中部滴上酸性KMnO4溶液，则会观察到紫色移向电极(填“X”或“Y”)。（6）反应后，若装置II中两电极一共收集到气体44.8L(标准状况下)，则电路中转移的电子数目为。【答案】（1）正；阴（2）不变（3）2Cl--2e-=Cl2↑（4）原电池（5）X（6）2NA或1.204×1024【解析】（1）若X、Y为电源，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。b电极发生反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，所以b电极为阴极，a电极为阳极，则电源电极X为正极，Y为负极；装置I的Fe电极连接电源负极作阴极；（2）对于装置I，Cu电极为阳极，发生反应：Cu-2e-=Cu2+；Fe电极为阴极，阴极的电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，同一闭合回路中电子转移数目相等，则通电一段时间后，硫酸铜溶液的浓度不变；（3）a电极为阳极，阳极上Cl-失去电子发生氧化反应产生Cl2，则阳极的电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑；（4）若X、Y为两个铁夹，夹在被K2SO4溶液浸湿的滤纸条上，由于a、b均为惰性电极，则只有装置I中两个电极活动性不同，因此装置I为原电池，装置II及K2SO4溶液浸湿的滤纸条装置为电解池。在装置I中金属活动性：Fe＞Cu，Fe为负极，Cu为正极，a为阴极，b为阳极；X为阳极，Y为阴极；（5）根据上述分析可知：上部的滤纸装置为电解池，X为阳极，Y为阴极。KMnO4溶液中的阴离子会向阳极X电极区域移动，故若在滤纸中部滴上酸性KMnO4溶液，则会观察到紫色移向X电极移动；（6）在装置中发生反应：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。若反应过程中转移2mol电子，会反应产生2mol气体，其中1molH2，1molCl2，反应后，若装置II中两电极一共收集到气体44.8L(标准状况下)，气体的物质的量n=2mol，则反应过程中转移2mol电子，则转移的电子数目是2NA或1.204×1024。【一隅三反】1．（2022高二上·宁德期中）金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述正确的是(已知氧化性：)（）A．电解时，粗镍做阳极，纯镍做阴极B．电解时，在阳极上放电的金属有Fe、Zn、Cu、NiC．电解后，溶液中的浓度增大D．阴极的电极反应为：【答案】A【解析】A．根据分析，电解时，粗镍做阳极，纯镍做阴极，A项符合题意；B．氧化性：Fe2+＜Ni2+＜Cu2+，则还原性：Fe＞Ni＞Cu，电解时，在阳极上放电的金属有Fe、Zn、Ni，Cu和Pt不放电，形成阳极泥，B项不符合题意；C．电解后，溶液中Ni2+浓度略有减小，C项不符合题意；D．阴极电极反应为Ni2++2e-=Ni，D项不符合题意；故答案为：A。2．（2022高二上·宁德期中）一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法错误的是（）A．a为直流电源的负极B．阳极反应式为C．若有1mol离子通过A膜，理论上阳极生成5.6L气体D．甲池中硫酸根离子通过交换膜进入乙池【答案】C【解析】A．由分析可知，a连接电解池阴极，a为负极，A不符合题意；B．石墨电极为阳极，阳极反应式为，B不符合题意；C．甲池中氢离子通过A膜进入乙池，若有1mol离子通过A膜，则转移电子1mol，由于不确定是否为标况不能确定生成气体的体积，C符合题意；D．电解池中阴离子向阳极运动，甲池中硫酸根离子通过阴离子交换膜进入乙池，D不符合题意；故答案为：C。3．（2022高二上·房山期中）人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。回答下列问题：（1）纸电池是未来电池发展的一个重要研究方向。某研究小组，根据纸电池结构示意图，利用实验室中的稀硫酸、蒸馏水和滤纸制作电解液，用铜片与镁片作为电极材料。①其中放置镁片的位置是(填a或b)，电池工作时H+向(填a或b)极作定向移动。②某学生用硫酸铜溶液替代稀硫酸，请写出正极发生的电极反应式（2）某种甲烷燃料电池的工作原理如下图所示：①该装置的负极是电极(填“A”或“B”)；c处通入的物质是(填“CH4”或“O2”)。②甲烷燃料电池供电时的总反应方程式为，正极电极方程式：。③当该装置转移电子的数目为0.4mol时，消耗CH4标准状况下L。【答案】（1）b；a；Cu2++2e-=Cu（2）A；CH4；CH4+2O2=CO2+2H2O；2O2+8H++8e-=4H2O；1.12【解析】（1）①由题意可知，电极材料为铜片与镁片，镁比铜活泼，因此镁作负极，铜作正极，根据电子的转移方向可知，b为负极，a为正极，则放置镁片的位置是b；原电池工作时，阳离子向正极移动，因此H+向a极移动，故答案为：b；a；②用硫酸铜溶液替代稀硫酸，则正极上铜离子得电子生成铜，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故答案为：Cu2++2e-=Cu；（2）①原电池工作时，阳离子向正极移动，则A为正极，B为负极，燃料电池中，通入燃料的电极是负极，c处通入的物质是CH4；②酸性条件下，总反应式方程式为：CH4+2O2=CO2+2H2O，氧气在正极得电子生成水，电极方程式为：2O2+8H++8e-=4H2O；③酸性条件下，总反应式方程式为：CH4+2O2=CO2+2H2O，甲烷在负极失去电子生成二氧化碳和氢离子，电极方程式为：CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+，当该装置转移电子的数目为0.4mol时，消耗0.05molCH4，标准状况下的体积为1.12L。考向二金属的防护与腐蚀【例2-1】（2022高二上·宁德期中）中学化学教材中，常借助于图像这一表现手段清晰地突出实验装置的要点、形象地阐述化学过程的原理。下列有关化学图像表现的内容正确的是（）A．图1表示牺牲阳极的阴极保护法B．图2所示装置中的铁钉发生析氢腐蚀C．图3表示在铁上镀铜D．图4装置表示精炼铜，则a极为精铜，b极为粗铜【答案】A【解析】A．图1为原电池装置，锌为负极，铁为正极，表示牺牲阳极的阴极保护法，A符合题意；B．浓硫酸不能提供氢离子，铁不能发生析氢腐蚀，B不符合题意；C．电镀时，待镀铁件应放在阴极，C不符合题意；D．根据电流方向可知a为阳极，为粗铜，D不符合题意；故答案为：A。【例2-2】（2022高二上·南阳月考）利用如图所示装置，可以模拟铁的电化学腐蚀，下列说法错误的是()A．若X为碳棒，为减慢铁的腐蚀，开关K应置于N处B．若X为锌棒，K置于M或N处，均能减慢铁的腐蚀C．若X为碳棒，将开关K置于M处时铁棒上发生的反应为Fe－2e－=Fe2＋D．若X为锌棒，将开关K置于N处时铁棒上发生的反应为Fe－2e－=Fe2＋【答案】D【解析】A．若X为碳棒，当开关K置于N处时，形成电解池，铁做阴极被保护，能减缓铁的腐蚀，故A不符合题意；B．若X为锌棒，开关K置于M处，形成原电池，锌比铁活泼，锌为负极，铁做正极，在原电池中正极被保护，能减缓铁的腐蚀；当开关K置于N处时，形成电解池，铁做阴极被保护，能减缓铁的腐蚀，故B不符合题意；C．若X为碳棒，开关K置于M处，形成原电池，铁做负极，铁棒上发生的反应为Fe－2e－=Fe2＋，故C不符合题意；D．当X为锌时，开关K置于N处，形成电解池，铁做阴极，故阴极上的电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故D符合题意；故答案为：D。【一隅三反】1．（2022高二下·成都期中）下列说法正确的是（）A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁强B．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿C．电解精炼铜时，粗铜作阴极D．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用【答案】B【解析】A．生铁中含有C，与电解质溶液接触时会形成原电池，铁作原电池负极而容易被腐蚀，纯铁比生铁更耐腐蚀，故A不符合题意；B．铜锌合金中锌更活泼，因此锌作负极，铜作正极，铜不易腐蚀，故B符合题意；C．电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解液为含铜离子的盐溶液，常见为硫酸铜，故C不符合题意；D．镀锡铁制品镀层破损后会形成原电池，铁比锡活泼，因此铁作负极，容易被腐蚀，故D不符合题意。故答案为B。2．（2021高二上·金华期末）下列叙述不正确的是（）A．铁制品上镀铜：铁制品为阳极，铜盐为电镀液B．电解饱和食盐水，Cl-比OH-更易在阳极失去电子C．放电时，铅酸蓄电池中硫酸浓度不断变小D．外加电流法保护钢铁设备时，选用惰性辅助阳极【答案】A【解析】A．铁制品上镀铜时，铜为阳极，铁为阴极，铜盐为电镀液，故A符合题意；B．用惰性电极电解饱和食盐水时，电解池的阳极上Cl-比OH-优先失去电子，发生的电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，故B不符合题意；C．铅酸蓄电池放电时，发生的反应是PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，硫酸不断被消耗，浓度不断变小，故C不符合题意；D．外加电流法是利用电解原理，把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均在电解质溶液里，外加直流电源，故D不符合题意；故答案为：A。3．（2021高二上·慈溪期末）在表面无锈的铁片上滴食盐水，一段时间后有铁锈出现。此过程反应为：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法不正确的是（）A．铁片发生氧化反应而被腐蚀B．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域C．铁片腐蚀中正极发生的电极反应：2H2O+O2+4e-=4OH-D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀【答案】B【解析】A．铁作负极，失电子发生氧化反应，A不符合题意；B．铁片负极腐蚀最严重，由于离子的移动，在正极区域生成铁锈最多，B符合题意；C．铁作负极，失电子被氧化，正极氧气得电子被还原，对应电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，C不符合题意；D．在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀，铁作负极，碳作正极，D不符合题意；故答案为：B。4．（2022高二下·赤峰期末）铁及其化合物在生产和生活中具有广泛的用途。请回答下列问题。（1）铁制品暴露在潮湿空气中容易发生腐蚀，通过图甲所示装置可验证铁钉是否发生电化学腐蚀，正极反应式是。（2）利用图乙装置可模拟工业生产高铁酸盐，阳极反应为，阴极区的溶液(填“增大”“减小”或“不变”)。利用高铁酸盐可制作新型可充电电池，该电池的总反应为，充电时阳极反应为，放电时每转移电子，正极有被还原。【答案】（1）（2）；增大；；【解析】（1）铁钉用氯化钠溶液浸泡，水溶液环境呈中性，钢铁发生吸氧腐蚀，氧气在正极上得电子生成氢氧根，故电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-；（2）根据图中信息可知，铁为阳极发生氧化反应，可以制备新型净水剂高铁酸盐(FeO)，电极反应式为：Fe-6e-+8OH-=FeO+4H2O，而阴极是水中的氢离子放电，生成氢气，同时产生氢氧根离子，所以阴极区溶液的pH增大；充电时阳极发生Fe(OH)3失电子的氧化反应，即反应为：Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO+4H2O，放电时正极反应为：FeO+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-，根据反应可知FeO～3e-，可得放电时，每转移0.6mol电子，正极有被还原K2FeO4的质量为0.6mol×=39.6g；

考向三综合运用【例3】（2022高二上·联合期中）“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题，为减小和消除对环境的影响，大力提倡新能源电车出行，科学家们为解决电车能源问题，探索出如下三种方案。（1）Ⅰ.方案一：光解水，制造氢氧燃料电池下图是某科研机构利用太阳光，在催化剂表面实现高效分解水来制备氢气的历程，关于该历程，下列说法错误的是____。A．该法制氢能量变化是光能→化学能B．过程Ⅰ的能量变化等于2倍氢氧键键能C．过程Ⅲ的反应方程为：HD．该历程降低了水分解的反应热Ⅱ.方案二：将与反应合成甲醇，制备甲醇燃料电池。制备甲醇的过程可能涉及的反应如下：反应Ⅰ：反应Ⅱ：反应Ⅲ：（2）求，反应Ⅰ能自发进行的条件是。（3）一定条件下，在2L的密闭容器中发生反应Ⅰ，起始物和的浓度随时间变化如图1所示，平衡时的体积分数；若保持其它反应条件不变，起始时仅将容器体积变为3L，请在图1上画出的浓度随时间变化的趋势图。（4）若密闭容器中只发生反应Ⅱ，以下能说明该反应达到平衡状态的是____(选填字母)。A．CO与CO2浓度比为1∶1B．C．绝热条件下，该密闭体系压强不再变化D．容器中混合气体的平均摩尔质量不再发生变化（5）若CO2和按一定比例在装有催化剂的反应器中发生反应Ⅰ，一定时间内甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图2所示。当温度为470K时，图中P点(填“是”或“不是”)处于平衡状态，说出理由；490K之后，甲醇产率下降，请分析其变化产生的原因。（6）Ⅲ.方案三：以二氧化碳为原料，开发新型电池科学家可以利用如下图装置，“溶解”水中的二氧化碳，生成电能和氢气，请写出二氧化碳生成氢气的电极反应式。【答案】（1）B；D（2）；低温自发（3）30%；（4）B；C（5）不是；图中P点甲醇产率不是最大，所以反应还没有达到平衡，P点不是处于平衡状态；可能原因：①该反应是放热反应，达到平衡后升高温度，平衡逆向移动；②也可能是未平衡，温度升高催化剂活性降低导致速率下降，产率下降，③也可能是温度升高，发生一个明显的副反应导致主反应的选择性下降（6）【解析】（1）A．该反应中水吸收太阳能分解生成氢气和氧气，光能转化为化学能，A正确；B．过程Ⅰ吸收的能量除了使两个氢氧键断裂，还会使水分子运动更剧烈，能量变化大于2倍氢氧键键能，B不正确；C．过程Ⅲ的方程式为，C正确；D．水分解的反应热与反应物键能总和和生成物键能总和相关，与反应历程无关，D不正确；故答案为：BD。（2）反应Ⅲ=反应Ⅰ-反应Ⅱ，则ΔH3=-49.58kJ/mol-41.19kJ/mol=-90.77kJ/mol。ΔG=ΔH-TΔS，只有ΔG<0反应才能自发进行，反应ⅠΔH<0，ΔS<0，则其自发进行的条件为低温。（3）从图中可知，起始时CO2物质的量为2mol，则H2物质的量为6mol，平衡时CH3OH物质的量为1.5mol，CO2物质的量为0.5mol，则，平衡时H2的体积分数为1.5mol÷5mol=30%，保持其他条件不变，将容器体积增大至3L，该反应为气体体积减小的反应，增大体积，化学平衡逆向移动，生成的水的浓度减小，此外容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小，故图像为。（4）A．CO和CO2浓度比为1：1与反应初始的投料比和反应进程有关，无法说明反应达到平衡，A不正确；B．V正(H2)=V正(CO2)=V逆(CO2)，可以说明反应达到平衡，B正确；C．反应Ⅱ为吸热反应，绝热条件下随着反应进行温度降低，压强减小，压强不变说明反应达到平衡，C正确；D．反应Ⅱ为等体积反应，混合气体的平均摩尔质量始终不变，D不正确；故答案为：BC。（5）从图中可知P点甲醇产率不是最大，所以反应还没有达到平衡，P点不是处于平衡状态。可能原因为①该反应是放热反应，达到平衡后升高温度，平衡逆向移动；②也可能是未平衡，温度升高催化剂活性降低导致速率下降，产率下降，③也可能是温度升高，发生一个明显的副反应导致主反应的选择性下降。（6）由图可知，二氧化碳在水电解质中反应最终生成碳酸氢根离子和H2，a电极钠离子失电子，b电极处H2O得电子生成氢气，电极反应式为。【一隅三反】1．（2022高二上·平顶山开学考）研究化学反应时，既要考虑物质变化与能量变化，又要关注反应的快慢与限度。回答下列问题：（1）I.能源是现代生产生活、科学研究和社会发展的重要支柱。化学反应中的能量变化，主要表现为化学能、热能、电能等的变化。下列反应中，既属于放热反应，在一定条件下又能设计成原电池反应的是(填字母)。

A.NH4Cl与Ba(OH)2混合

B.2C+O22CO

C.C+CO22CO

D.H2SO4溶液与Ba(OH)2溶液中和（2）Fe－Cu原电池的装置如图所示。①铁作(填“正极”或“负极”)，溶液中H+向(填“铁”或“铜”)电极方向移动。②正极的现象是，负极的电极反应式为。③若反应过程中有0.2mol电子发生转移，则生成的氢气在标准状况下的体积为L。（3）II.恒容密闭容器中发生反应NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)，生成物氨气的浓度c(NH3)随反应时间的变化情况如表所示。时间/s08162432400c(NH3)/(mol•L-1)01.31.82.12.22.2在8～16s内，以CO2表示的平均反应速率v(CO2)=mol•L-1•min-1，对于该反应，下列说法一定正确的是(填字母)。A．加入合适的催化剂可加快该反应的速率，但并不改变其限度B.32s时c(NH3)不再改变，说明此时该反应恰好到达平衡状态C．将NH2COONH4研成粉末，可以缩短反应达到平衡的时间D．当氨气的体积分数φ(NH3)不再改变时，说明该反应已达到化学平衡【答案】（1）B（2）负极；铜；有气泡产生；Fe-2e-=Fe2+；2.24（3）1.875；AC【解析】（1）自发的氧化还原反应可以设计成原电池；A．NH4Cl与Ba(OH)2混合为吸热反应且不是氧化还原反应，A不正确；B．该反应为自发的氧化还原反应且反应放出热量，B正确；C．该反应为吸热反应，C不正确；D．该反应为复分解反应不是氧化还原，D不正确；故答案为：B。（2）①铁活动性大于铜，发生氧化反应，作负极；原电池中阳离子向正极移动，故溶液中H+向铜电极方向移动。②正极反应为氢离子放电生成氢气，现象是有气泡产生，负极上铁失去电子发生氧化反应，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+。③2e-~H2，若反应过程中有0.2mol电子发生转移，则生成的氢气的物质的量为0.1mol，标况下体积为2.24L。（3）在8～16s内，氨气的反应速率为，根据化学方程式体现的关系可知，以CO2表示的平均反应速率v(CO2)=0.03125mol•L-1•s-1=1.875mol•L-1•min-1；A．加入合适的催化剂可加快该反应的速率，但并不改变其限度和转化率，A正确；B.32s时c(NH3)不再改变，说明此时该反应到达平衡状态，但也有可能再24-32s之间到达平衡，B不正确；C．将NH2COONH4研成粉末，可以增大反应接触面积，缩短反应达到平衡的时间，C正确；D．反应生成氨气和二氧化碳的比例式固定的，当氨气的体积分数φ(NH3)不再改变时，不说明正逆反应速率相等，不能说明该反应已达到化学平衡，D不正确；故答案为：AC。2．（2022高二上·南京开学考）燃煤烟气中的NOx、SO2经处理后可被吸收，电化学在相关邻域也有重要应用。（1）若烟气主要成分为NO、SO2，可通过电解法除去，其原理如图所示。阴极的电极反应式为。电解过程得到产物为。（2）若烟气主要成分为NO2、SO2，可通入NaOH溶液将NO2完全转化为NO。则NO2、SO2与NaOH反应的离子方程式为。（3）电解法也可除去水中的氨氮，实验室用石墨电极电解一定浓度的(NH4)2SO4与NaCl的酸性混合溶液来进行模拟。①电解时，阳极的电极反应式为。电解过程中溶液初始Cl-浓度和pH对氨氮去除速率与能耗(处理一定量氨氮消耗的电能)的影响关系如图1和图2所示。②图1中当Cl-浓度较低时、图2中当初始pH达到12时，氨氮去除速率低而能耗高的原因可能是；而当Cl-浓度较高时，测得溶液中的NO浓度也较高，可能的原因是。（4）肼(N2H4)燃料电池示意图：肼燃料电池中A极发生的电极反应为：。【答案】（1）NO+5e-+6H+=NH+H2O；(NH4)2SO4、H2SO4（2）2NO2+SO2+4OH-=2NO+SO-+2H2O（3）2Cl--2e-=Cl2↑；阳极可能OH-放电，产生大量氧气，消耗电能；Cl-浓度较高时，产生的Cl2(或HClO)较多，会将NH氧化为NO（4）N2H4-4