高考二轮复习知识点：电极反应和电池反应方程式3

试卷更新日期：2023-07-30 类型：二轮复习

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一、选择题

1.
全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S₈材料，电池反应为：16Li+xS₈=8Li₂S_x（2≤x≤8）．下列说法错误的是（　　）

A、电池工作时，正极可发生反应：2Li₂S₆+2Li⁺+2e^﹣=3Li₂S₄ B、电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g C、石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D、电池充电时间越长，电池中的Li₂S₂量越多

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2. 用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H₂SO₄﹣H₂C₂O₄混合溶液．下列叙述错误的是（　　）

A、待加工铝质工件为阳极 B、可选用不锈钢网作为阴极 C、阴极的电极反应式为：Al³⁺+3e^﹣═Al D、硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

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3. 以石墨为电极，电解KI溶液（其中含有少量酚酞和淀粉）．下列说法错误的是（）

A、阴极附近溶液呈红色 B、阴极逸出气体 C、阳极附近溶液呈蓝色 D、溶液的pH变小

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4. 卤族元素单质及其化合物应用广泛。氟在自然界主要存在于萤石( $C a F_{2}$ )中， $C a F_{2}$ 与浓 $H_{2} S O_{4}$ 反应可制取HF；氯、溴主要存在于海水中，工业常通过电解NaCl饱和溶液制备 $C l_{2}$ ， $C l_{2}$ 可用于制取漂白粉。卤水中 $B r^{-}$ 可通过 $C l_{2}$ 氧化、 $N a_{2} C O_{3}$ 溶液吸收；BrCl能发生水解反应。 $I_{2}$ 易升华，一种 $L i - I_{2}$ 二次电池正极界面反应机理如图所示。
下列化学反应表示正确的是

A、 $L i - I_{2}$ 电池正极放电时的电极反应有： $I_{3}^{-} + 2 e^{-} = 3 I^{-}$ B、电解饱和NaCl溶液： $2 N a C l \begin{array}{l} \underline{\underline{电解}} \end{array} 2 N a + C l_{2} ↑$ C、BrCl与 $H_{2} O$ 反应： $B r C l + H_{2} O = H C l + B r^{+} + O H^{-}$ D、 $B r_{2} (g)$ 用 $N a_{2} C O_{3}$ 溶液吸收： $B r_{2} + C O_{3}^{2 -} = B r^{-} + B r O_{3}^{-} + C O_{2}$

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5. 用石墨作电极电解a浊液，记录如表。

实验装置	实验现象
	I.a为AgCl	II.a为AgI
	两电极均产生气泡，有黑色固体在阴极附近生成，并沉降在烧杯底部，烧杯中的液体逐渐变澄清透明	两电极均产生气泡，阴极表面附着少量银白色固体，烧杯中的液体逐渐变为棕黄色

下列说法错误的是

A、I中阳极气体可能为Cl₂和O₂ ， II中阳极气体为O₂ B、I和II中阴极生成气体的方程式均为2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^- C、II中液体变为棕黄色，说明阳极上发生了反应2AgI-2e^-=I₂+2Ag⁺ D、两实验阴极现象有差异的原因可能是II中c(Ag⁺)比I中的小

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6. 我国科学家近期开发了一种高性能的水系锰基锌电池。其工作原理如图所示，已知该装置工作一段时间后，K₂SO₄溶液的浓度增大。下列说法正确的是

A、电子流向：Zn电极→b膜→a膜→MnO₂电极→负载→Zn电极 B、负极的电极反应式为MnO₂+2e^-+4H⁺=Mn²⁺+2H₂O C、a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜 D、装置工作一段时间后，正极区溶液的pH降低

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7. 新能源的开发和利用是解决气候问题的重要途径，科研人员开发一种新型可充电钾离子电池的正极材料( $F e C_{2} O_{4} F$ )，可使电池效能更佳，已知放电时正极会生成 $K F e C_{2} O_{4} F$ 。下列有关说法正确的是

A、总反应为 $F e C_{2} O_{4} F + K C_{6} ⇌_{放电}^{充电} C_{6} + K F e C_{2} O_{4} F$ B、放电时，正极反应为 $F e C_{2} O_{4} F - e^{-} + K^{+} = K F e C_{2} O_{4} F$ C、该电池可用 $K_{2} S O_{4}$ 溶液作为电解质溶液 D、用该电池电解 $C u S O_{4}$ 溶液，阴极增重24克时，通过交换膜的 $K^{+}$ 为 $0.75 m o l$

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8. 目前科学家发明了一种利用微生物进行脱硫、脱氮的原电池装置，其基本原理如图所示(图中隔膜为质子交换膜)。下列有关说法正确的是

A、a极的电极反应式为 $5 S^{2 -} + 40 e^{-} + 20 H_{2} O = 5 S O_{4}^{2 -} + 40 H^{+}$ B、H⁺从B室向A室迁移 C、电池工作时，线路中通过1mol电子，则在b极析出2.24LN₂ D、若用该电池给铅蓄电池充电，应将b极连在正极上

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9. 用如图装置进行实验，产生电流。下列说法错误的是

A、b为电池的负极 B、工作一段时间后，a极附近溶液pH减小 C、K⁺从a极经阳离子交换膜移动到b极 D、该装置的总反应为：H₂+Cl₂+2OH^-=2Cl^-+2H₂O

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10. 一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收ZnSO₄溶液的有机高聚物为固态电解质，电池总反应为： $M n O_{2} + \frac{1}{2} Z n + (1 + \frac{x}{6}) H_{2} O + \frac{1}{6} Z n S O_{4} ⇌_{充电}^{放电} M n O O H + \frac{1}{6} [Z n S O_{4} \cdot 3 Z n (O H)_{2} \cdot x H_{2} O]$ 。下列说法错误的是

A、放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极 B、充电时，阴极反应： $M n O_{2} + e^{-} + H_{2} O = M n O O H + O H^{-}$ C、有机高聚物中含有极性键、非极性键和氢键 D、合成有机高聚物的单体：

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11. 我国科学家设计可同时实现H₂制备和海水淡化的新型电池，装置示意图如图。
下列说法错误的是

A、电极a是正极 B、电极b的反应式：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂↑+4H₂O C、每生成1molN₂ ，有2molNaCl发生迁移 D、离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜

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12. 科学家研发了一种绿色环保“全氢电池”，某化学兴趣小组将其用于铜片上镀银作为奖牌奖给优秀学生，工作原理如图所示。下列说法错误的是

A、负极的电极反应式： $H_{2} - 2 e^{-} + 2 O H^{-} = 2 H_{2} O$ B、当吸附层a通入2.24L(标况)氢气时，溶液中有0.2mol离子透过交换膜 C、离子交换膜既可以是阳离子交换膜也可以是阴离子交换膜 D、电池工作时，m电极质量逐渐增重

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13. 我国科技工作者设计了一种电解装置，能将甘油(C₃H₈O₃)和二氧化碳转化为甘油醛(C₃H₆O₃)和合成气(CO和H₂)，原理如图所示，下列说法错误的是

A、催化电极b与电源负极相连 B、电解时催化电极a附近的pH增大 C、电解时阴离子透过交换膜向a极迁移 D、生成合成气时电极上发生还原反应

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二、多选题

14. 我国科学家在利用电解法合成高纯度有机产品的研究上有重大突破。其中在酸性环境中电解糠醛( )制备有机产品的原理示意图如下所示。下列说法正确的是（）

A、交换膜适宜选用质子交换膜 B、N极电势高于M极电势 C、N极上发生的电极反应包括 +H₂O-2e^-= +2H⁺ D、电路上每通过1mol e^- ，理论上生成1 mol

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15. CO难溶于水和碱液，在优化催化剂的基础上，调节电极的孔道和疏水性增加CO的扩散速率，可实现高选择性将CO电解还原制备C₂H₄ ，装置如下图所示。下列说法错误的是（）

A、聚四氟乙烯具有吸附并增加CO浓度的作用 B、碳纸／聚四氟乙烯电极连接电源的正极，发生氧化反应 C、生成C₂H₄的电极反应为：2CO-8e^-+6H₂O=C₂H₄+8OH^- D、为了维持电解效率，离子交换膜应使用阴离子交换膜

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16. 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。当闭合 $K_{2}$ 时，发生反应为 ${xMg+xLi}_{2} {SO}_{4} {+2Li}_{1-x} {FePO}_{4} {=xMgSO}_{4} {+2LiFePO}_{4}$ ，下列关于该电池说法错误的是（）

A、当闭合 $K_{2}$ 时，出现图示中 ${Li}^{+}$ 移动情况 B、放电时正极的电极反应式为 ${xLi}^{+} {+Li}_{1-x} {FePO}_{4} {+xe}^{-} {=LiFePO}_{4}$ C、可以通过提高 ${Li}_{2} {SO}_{4}$ 、 ${MgSO}_{4}$ 溶液的酸度来提高该电池的工作效率 D、若 $x= \frac{1}{4}$ ，则 ${Li}_{1-x} {FePO}_{4}$ 中 ${Fe}^{2 +}$ 与 ${Fe}^{3 +}$ 的个数比为 $3 ： 1$

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17. 微生物电池可以处理含醋酸铵和对氯苯酚的工业废水，工作原理如图，下列说法错误的是（）

A、采用高温条件，可以提高该电池的工作效率 B、甲电极的电极反应式： +e^-→Cl^-+ C、标况下产生22.4LCO₂时，有4molH⁺通过质子交换膜 D、不考虑其它离子放电，甲乙两电极可同时处理CH₃COONH₄与的物质的量之比为1：4

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18. 我国科学家利用电解法在常温常压下实现了氨的合成，该装置工作时阴极区的微观示意图如下，其中电解液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的惰性有机溶剂。
下列说法正确的是（）

A、三氟甲磺酸锂的作用是增强导电性 B、选择性透过膜允许N₂、NH₃和H₂O通过 C、该装置用Au作催化剂，目的是改变N₂的键能 D、生成NH₃的电板反应为N₂+6C₂H₅OH+6e^-=2NH₃+6C₂H₅O^-

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19. 可充电水系Zn—CO₂电池用锌和催化剂材料作两极，电池工作示意图如图所示，其中双极膜是由阳膜和阴膜制成的复合膜，在直流电场的作用下，双极膜复合层间的H₂O电离出的H⁺和OH^-可以分别通过膜移向两极。下列说法错误的是（）

A、放电时，右侧电极的电极反应为CO₂+2H⁺－2e^-=HCOOH B、放电时，金属锌为负极，发生氧化反应 C、充电时，双极隔膜产生的H⁺向右侧正极室移动 D、充电时，电池总反应为2Zn(OH) $_{4}^{2 -}$ =2Zn +O₂↑+4OH^-+2H₂O

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20. 有一种清洁、无膜的氯碱工艺，它利用含有保护层的电极( ${Na}_{0 .44-x} {MnO}_{2} {/Na}_{0 .44} {MnO}_{2}$ )中的Na⁺的嵌入和脱掉机理，分两步电解生产H₂、NaOH和Cl_2.其原理如图所示，下列说法错误的是（）

A、钠离子的嵌入反应是还原反应： ${Na}_{0，44-x} {MnO}_{2} {+xNa}^{+} {+xe}^{-} {=Na}_{0 .44} {MnO}_{2}$ B、电极b和c所连接的直流电源的电极相同 C、第1步结束后， ${Na}_{0 .44-x} {MnO}_{2} {/Na}_{0 .44} {MnO}_{2}$ 电极必须用水洗涤干净后，再用于第2步 D、第一步中的Na⁺浓度始终保持不变

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21. 十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。硫化氢—空气质子交换膜燃料电池实现了发电、环保的有效结合，已知：2H₂S(g)+O₂(g) = S₂(s)+2H₂O(l) △H= -632 kJ/mol，下列说法错误的是（）

A、电极a 发生了氧化反应 B、标准状况下，每 11.2 L H₂S 参与反应，有1 mol H⁺ 经固体电解质膜进入正极区 C、当电极a的质量增加64 g 时，电池内部释放632 kJ 的热能 D、电极b上发生的电极反应为O₂+2H₂O+4e^- = 4OH^-

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22. 电Fenton法是用于水体中有机污染物降解的高级氧化技术，反应原理如图所示。电解产生的H₂O₂与Fe²⁺发生反应生成的羟基自由基（•OH）能氧化降解有机污染物。下列说法错误的是（）

A、电源的A极为正极 B、与电源B极相连的电极反应式为：H₂O-e^-=H⁺+•OH C、H₂O₂与Fe²⁺发生的反应方程式为：H₂O₂+Fe²⁺=Fe（OH）²⁺+•OH D、每消耗2.24LO₂（标准状况），整个电解池中理论上可产生的•OH为0.2mol

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23. 一种新型 ${Zn-CO}_{2}$ 水介质电池示意图如下，电极材料为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体 ${CO}_{2}$ 被转化为储氢物质甲酸等，为解决“碳中和”和能源问题提供了一种新途径。下列说法正确的是（）

A、充电时，Zn电极连电源负极 B、充电时，阳极区pH升高 C、放电时，Zn在正极失去电子 D、放电时， ${1molCO}_{2}$ 完全转化为HCOOH时有 ${2mole}^{-}$ 转移

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24. 一种以锌-石墨烯纤维无纺布为负极、石墨烯气凝胶(嵌有 ${Br}_{2}$ ，可表示为 $C_{n} {Br}_{2}$ )为正极、盐-水“齐聚物”为电解质溶液的双离子电池如图所示。下列有关该电池的说法正确的是（）

A、放电时，石墨烯气凝胶电极上的电极反应式为 $C_{n} {Br}_{2} {-2e}^{-} {=C}_{n} {+2Br}^{-}$ B、多孔石墨烯可增大电极与电解质溶液的接触面积，也有利于 ${Br}_{2}$ 扩散至电极表面 C、电池总反应为 ${Zn+C}_{n} {Br}_{2} ⇌_{充电}^{放电} {ZnBr}_{2} {+C}_{n}$ D、充电时， ${Zn}^{2 +}$ 被还原， $Zn$ 在石墨烯纤维无纺布电极侧沉积， ${Br}^{-}$ 被氧化后在阴极嵌入

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三、非选择题

25. 锰锂电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池．该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO₄溶于混合有机溶剂中，Li⁺通过电解质迁移入MnO₂晶格中，生成LiMnO₂ ．回答下列问题：

(1)、外电路的电流方向是由极流向极（填字母）．

(2)、电池正极反应式．

(3)、是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？（填“是”或“否”），原因是．

(4)、MnO₂可与KOH和KClO₃在高温下反应，生成K₂MnO₄ ，反应的化学方程式为． K₂MnO₄在酸性溶液中歧化，生成KMnO₄和MnO₂的物质的量之比为．

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26. 在机动车发动机中，燃料燃烧产生的高温会使空气中的氮气和氧气反应，生成氮氧化物，某些硝酸盐分解，也会产生氮氧化物，已知如下反应：
①2AgNO₃(s)=2Ag(s)+2NO₂(g)+O₂(g) △H₁>0
②2NO₂(g) $⇌_{}^{}$ N₂O₄(g) △H₂<0

(1)、温度T₁时，在0.5L的恒容密闭容器中投入0.04molAgNO₃(s)并完全分解，测得混合气体的总物质的量(n)与时间(t)的关系如图1所示：
①下列情况能说明体系达到平衡状态的是(填字母)。
a．混合气体的平均相对分子质量不再改变
b．O₂的浓度不再改变
c．NO₂的体积分数不再改变
d．混合气体的密度不再改变
②若达到平衡时，混合气体的总压强p=0.8MPa，反应开始到10min内N₂O₄的平均反应速率为MPa·min^-1。在该温度下2NO₂(g) $\underset{}{⇌}$ N₂O₄(g)的平衡常数K_p=(MPa)^-1(结果保留3位有效数字)。[提示：用平衡时各组分分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数(K_p)，组分的分压(p₁)=平衡时总压(p)×该组分的体积分数(φ)]。
③实验测得 $υ$ _正= $υ$ (NO₂)_消耗=k_正c²(NO₂)， $υ$ _逆=2 $υ$ (N₂O₄)_消耗=k_逆c(N₂O₄)，k_正、k_逆为速率常数且只受温度影响。则化学平衡常数K与速率常数k_正、k_逆的数学关系是K=。若将容器的温度改变为T₂时，其k_正=10k_逆，则T₁T₂(填“>”“<”或“=”)。

(2)、用活性炭还原法可将氮氧化物转化为无毒气体，有关反应为C(s)+2NO(g) $\underset{}{⇌}$ N₂(g)+CO₂(g)。向恒容密闭容器中加入足量的活性炭和一定量NO，20min达到平衡，保持温度和容器体积不变再充入NO和N₂ ，使二者的浓度均增加至原来的两倍，此时反应 $υ$ _正 $υ$ _逆(填“>”“<”或“=”)。

(3)、氮氧化物排放到空气中会造成空气污染。2021年我国科研人员以二硫化钼(MoS₂)作为电极催化剂，研发出一种Zn—NO电池系统，该电池同时具备合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图2所示(双极膜可将水解离为H⁺和OH^- ，并实现其定向通过)。在该电池工作过程中，MoS₂电极上发生的电极反应式为，若有4.48LNO(标准状况下)参加反应，Zn/ZnO电极质量增加g。

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27. 氢气是重要的清洁能源，低成本制氢是今后科研攻关的重点课题。

(1)、碱金属氢化物制氢。以一种制氢储氢材料氢化钠 $(N a H)$ 在室温下结合 $C O_{2}$ 制氢为例， $N a H$ 能将反应中的部分 $C O_{2}$ 还原成碳并放出 $H_{2}$ ，该反应的化学方程式为。

(2)、活性金属铝制氢。向两份 $1.0 g$ 活性 $A l - F e$ 合金粉末( $F e$ 的质量分数为 $20 %$ )中分别加入 $100 m L 0.1 m o l \cdot L^{- 1} N a O H$ 溶液充分搅拌，在相同时间内测得 $25 ℃$ 、 $45 ℃$ 两种不同温度下制氢率(实际制氢量占理论产氢量的百分比)随时间的变化如图-1所示。 $2 m i n$ 后 $45 ℃$ 时制氢率始终低于 $25 ℃$ 时制氢率的原因是。

(3)、不对称电解质电解制氢。以电解苯甲醇生成苯甲酸为例，其电解槽阴极区为酸性电解质 $(H_{2} S O_{4})$ 进行析氢反应，阳极区为碱性电解质 $(N a O H)$ 和苯甲醇。写出阳极发生的电极反应式：。

(4)、肼催化分解制氢。在温和条件下，负载型双金属合金M催化肼 $(N_{2} H_{4})$ 迅速分解，并且制氢选择性可达 $100 %$ ，可能机理如图-2所示。
① $N_{2} H_{4}$ 催化分解制氢的过程可描述为。
② $N_{2} H_{4}$ 的水溶液呈弱碱性。研究发现：向 $N_{2} H_{4}$ 溶液中加入适量 $N a O H$ 或 $K O H$ ，能明显促进上述催化分解反应的进行。其原因可能是。

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28. 苯乙酸铜是合成优良催化剂、传感材料纳米氧化铜的重要前驱体之一、下面是它的一种实验室合成路线：
+H₂O+H₂SO₄ $\to_{}^{100 - 130 ℃}$ +NH₄HSO₄

+Cu(OH)₂ $\overset{}{\to}$ +H₂O

制备苯乙酸的装置示意图(加热和夹持装置等略)：

已知：苯乙酸的熔点为76.5℃，微溶于冷水，溶于乙醇。具体步骤：

i.在250mL三颈烧瓶a中加入70mL70%的硫酸。

ii.将a中的溶液加热至100℃，缓缓滴加40g苯乙腈( )到过量硫酸溶液中，然后升温至130℃继续反应。反应结束后加适量冷水，再分离出苯乙酸粗品。

iii.将苯乙酸加入到乙醇与水的混合溶剂中，充分溶解后，加入Cu(OH)₂搅拌30 min，过滤，滤液静置一段时间，析出苯乙酸铜晶体。回答下列问题：

(1)、配制70%硫酸时，加入蒸馏水与浓硫酸的先后顺序是：先加的后加。

(2)、在装置中，仪器b的名称是；仪器c的作用是。反应分离苯乙酸粗品时，加适量冷水的目的是。

(3)、下列仪器中可用于分离苯乙酸粗品的是____ (填标号)。

A、分液漏斗 B、漏斗 C、烧杯 D、直形冷凝管 E、玻璃棒

(4)、最终得到41 g苯乙酸晶体，则苯乙酸的产率是% (结果保留小数点后两位数字)

(5)、写出用CuCl₂·2H₂O和NaOH溶液制备Cu(OH)₂沉淀的化学方程式：。

(6)、某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置电解CuCl₂·2H₂O溶液，该电池的负极反应式为。

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29. 全球变暖是人类行为造成地球气候变化的后果，随着石油、煤炭、木材等含“碳”自然资源的过度使用，导致地球暖化的“元凶”二氧化碳也制造得越来越多，减少二氧化碳排放刻不容缓。回答下列问题：

(1)、二氧化碳可催化加氢以制备甲醇：CO₂(g)+3H₂(g) $\overset{}{⇌}$ CH₃OH(g)+H₂O(l)。已知氢气的燃烧热为285.8kJ/mol，甲醇(液态)的燃烧热为725.8kJ/mol，1mol液态甲醇转变为气态需吸热35.5kJ，计算以上甲醇制备反应的ΔH=。

(2)、当二氧化碳和氢气起始投料比n(CO₂)：n(H₂)=1：2时，在0.5MPa、2.5MPa、5MPa压强下，H_2.的平衡转化率α随温度变化如图所示：
则反应在0.5MPa，550℃时的α= ，判断的依据是，影响α的因素有(答出一点即可)。

(3)、将组成(物质的量分数)为0.2mol CO₂(g)，0.6mol H₂(g)和0.1mol N₂(g)通入反应器，按(1)中的反应原理，在温度T，恒定压强为p的条件下反应，平衡时若H₂的转化率为50%，则CH₃OH(g)的压强为，平衡常数K_p=(以分压表示，分压=总压×气体物质的量分数)。

(4)、根据相关文献报道，我国科学家设计了CO₂熔盐捕获与电化学转化装置，原理如下图所示：
则b为电源极(填“正”或“负")，电路中转移0.4mol电子可捕获CO₂的体积(标况下)为L。

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30. 三氧化二砷(As₂O₃)可用于治疗急性早幼粒细胞白血病。利用某酸性含砷废水(含H₃AsO₃、H₂SO₄)可提取As₂O₃ ，提取工艺流程如下：
已知：①As₂O₃为酸性氧化物；②As₂S₃易溶于过量的Na₂S溶液中，故加入FeSO₄ ，的目的是除去过量的S^2-。
回答下列问题：

(1)、废水中H₃AsO₃中砷元素的化合价为

(2)、“焙烧”操作中，As₂S₃参与反应的化学方程式为

(3)、“碱浸”的目的， “滤渣Y”的主要成分是。(写化学式)。

(4)、“氧化”操作的目的是(用离子方程式表示)。

(5)、“还原”过程中H₃AsO₄转化为H₃AsO₃然后将“还原”后溶液加热，H₃AsO₃分解为As₂O₃。某次“还原”过程中制得了1.98kgAs₂O₃ ，则消耗标准状况下气体X的体积是L。

(6)、砷酸钠(Na₃AsO₄)可用于可逆电池，装置如图1所示，其反应原理为AsO $_{4}^{3 -}$ +2H⁺+2I^-=AsO $_{3}^{3 -}$ +I₂+H₂O。探究pH对AsO $_{4}^{3 -}$ 氧化性的影响，测得输出电压与pH的关系如图2所示。则a点时，盐桥中K⁺(填“向左”“向右”或“不”)移动，c点时，负极的电极反应为。

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31. 硫酸镍主要用于电镀、镍电池、催化剂以及制取其他镍盐等，并用于印染媒染剂、金属着色剂等。NiSO₄·nH₂O易溶于水，难溶于乙醇，其水溶液显酸性。从电镀污泥中回收制备NiSO₄·nH₂O和其它金属的工艺流程如下。
已知：Ⅰ．电镀污泥含有Cu(OH)₂、Ni(OH)₂、Fe(OH)₃、Cr(OH)₃和SiO₂等。
Ⅱ．萃取剂(RH)萃取Ni²⁺的原理为Ni²⁺+2RH $⇌$ NiR₂+2H⁺。
回答下列问题：

(1)、“酸浸”时，为加快浸出速率，提高生产效益，降低生产成本，下列措施不合理的有____ (填标号)。

A、搅拌 B、适当增大硫酸的浓度 C、对污泥进一步球磨粉碎

(2)、“电解”时，铜的电解电压(U)较低，且电解速率很快，铁和铬存在形式随电解电压的变化如下表。为得到纯的NiSO₄·nH₂O，电解电压(U)的范围是(单位：V)。
电解电压/V
1.0
1.2
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
Fe²⁺
有
有
有
无
无
无
无
Cr⁴⁺
无
无
无
无
无
有
有

(3)、萃取余液可在操作单元中循环利用(填选项)，
A．酸浸 B．调pH C．除Cr
反萃取剂X为 (填化学式)。

(4)、“反萃取”得到的NiSO₄溶液，可在强碱溶液中被NaClO氧化，得到用作镍镉电池正极材料的NiOOH。该反应的离子方程式为。

(5)、第三代混合动力车，可以用电动机，内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在下坡时，电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池。镍氢电池充放电原理如图1所示，根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极的电极反应式为。

(6)、采用热重分析法测定NiSO₄·nH₂O样品所含结晶水数。将样品在900℃下进行煅烧，失重率随时间变化如下图，A点时失掉2个结晶水，n的值为。

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32. 合理处理金属垃圾既可以保护环境又可以节约资源。利用废旧镀锡铜线制备胆矾并回收锡的流程如下：
已知Sn²⁺容易水解。
回答下列问题：

(1)、加快“脱锡”速率的措施有(写出一点)。“操作I” 包含、、过滤、洗涤、干燥。

(2)、“脱锡”过程中加入少量稀硫酸调控溶液pH，其目的是；硫酸铜浓度与脱锡率的关系如图所示，当浓度大于120g·L^-1时，脱锡率下降的原因。

(3)、“脱锡液”中含有的离子主要为Cu²⁺、Sn²⁺、H⁺、SO $_{4}^{2 -}$ ，以石墨为电极，通过控制溶液pH、电解时电压，可以依次回收铜、锡。电解时阳极反应式为；当阴极出现的现象时，说明电解回收锡结束。

(4)、“脱锡渣”溶于硫酸的离子方程式为。

(5)、称量纯净的胆矾2.50g进行热重分析，实验测得胆矾的热重曲线如图所示。则120℃时所得固体的化学式为。

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33. 综合利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga₂(Fe₂O₄)₃、铁酸锌ZnFe₂O₄)获得3种金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓(GaN)，部分工艺流程如下：
已知：①常温下，浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。
表1金属离子浓度及开始沉淀的pH
金属离子
浓度(mol·L^-1)
开始沉淀pH
Fe²⁺
1.0×10^-3
8.0
Fe³⁺
4.0×10^-2
1.7
Zn²⁺
1.5
5.5
Ga³⁺
3.0×10^-3
3.0
表2金属离子的萃取率
金属离子
萃取率(%)
Fe²⁺
0
Fe³⁺
99
Zn²⁺
0
Ga³⁺
97-98.5

(1)、Ga₂(Fe₂O₄)₃中Ga的化合价为， “浸出”时其发生反应的离子方程式为。

(2)、滤液1中可回收利用的物质是，滤饼的主要成分是；萃取前加入的固体X为。

(3)、Ga与Al同主族，化学性质相似。反萃取后，镓的存在形式为 (填化学式)。

(4)、电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极的电极反应为。

(5)、GaN可采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得：以合成的三甲基镓为原料，使其与NH₃发生系列反应得到GaN和另一种产物，该过程的化学方程式为。

(6)、滤液1中残余的Ga³⁺的浓度为 mol·L^-1(写出计算过程)。

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34. 综合利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga₂( Fe₂O₄)₃、铁酸锌ZnFe₂O₄)获得3种金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓( GaN) ，部分工艺流程如下：
已知：①常温下，浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。
表1金属离子浓度及开始沉淀的pH
金属离子
浓度( mol· L^-1)
开始沉淀pH
Fe²⁺
1.0×10^-3
8.0
Fe³⁺
4.0×10^-2
1.7
Zn²⁺
1.5
5.5
Ga³⁺
3.0×10^-3
3.0
表2金属离子的萃取率
金属离子
萃取率(%)
Fe²⁺
0
Fe³⁺
99
Zn²⁺
0
Ga³⁺
97-98.5

(1)、“浸出”时ZnFe₂O₄发生反应的化学方程式为。

(2)、滤液1中可回收利用的物质是，滤饼的主要成分是；萃取前加入的固体X为，加入X的目的是。

(3)、Ga与Al同主族，化学性质相似。反萃取后，镓的存在形式为(填化学式)。

(4)、电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时，以粗镓为阳极，以NaOH溶液为电解液，阴极的电极反应为。

(5)、GaN可采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得：以合成的三甲基镓为原料，使其与NH₃发生系列反应得到GaN和另一种产物，该过程的化学方程式为。

(6)、滤液1中残余的Ga³⁺的浓度为mol·L^-1。

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35. 葡萄糖、葡萄糖酸在医疗和工业上有广泛用途。

(1)、锌电解阳极泥(主要成分为MnO₂、PbSO₄和ZnO，还有少量锰铅氧化物Pb₂Mn₈O₁₆和Ag)是冶锌过程中产生的废渣，一种回收锌电解阳极泥中金属元素锌、锰、铅和银的工艺如图。
回答下列问题：
已知：MnSO₄·H₂O易溶于水，不溶于乙醇。20℃时K_sp(PbSO₄)=1.6×10^-8mol²·L^-2 ， K_sp(PbCO₃)=7.4×10^-14mol²·L^-2 ， 1.26²≈1.6。
①“酸洗”过程中生成硫酸锌的离子方程式为；“还原酸浸”过程中主要反应的离子方程式为。
②实验室中获得MnSO₄·H₂O晶体的一系列操作是指蒸发结晶趁热过滤、洗涤、干燥，其中洗涤的具体操作是；将分离出晶体的母液收集、循环使用，其意义是。
③整个流程中可循环利用的物质是；加入Na₂CO₃溶液的目的是将PbSO₄转化为PbCO₃ ， Na₂CO₃溶液的最小浓度为mol·L^-1(保留一位小数)；PbSO₄(s)+ $C O_{3}^{2 -}$ (aq)⇌PbCO₃(s)+ $S O_{4}^{2 -}$ (aq)，平衡常数K=(列出计算式)。

(2)、工业上常采用电渗析法从含葡萄糖酸钠(用GCOONa表示)的废水中提取化工产品葡萄糖酸(GCOOH)和烧碱，模拟装置如图所示(电极均为石墨)。
①交换膜1为交换膜(选填“阴离子”、“阳离子”)；电路中通过2mol电子时，理论上回收gNaOH。
②b电极上发生反应的电极反应式为。

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电解电压/V	1.0	1.2	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5
Fe²⁺	有	有	有	无	无	无	无
Cr⁴⁺	无	无	无	无	无	有	有

金属离子	浓度(mol·L^-1)	开始沉淀pH
Fe²⁺	1.0×10^-3	8.0
Fe³⁺	4.0×10^-2	1.7
Zn²⁺	1.5	5.5
Ga³⁺	3.0×10^-3	3.0

金属离子	萃取率(%)
Fe²⁺	0
Fe³⁺	99
Zn²⁺	0
Ga³⁺	97-98.5

金属离子	浓度( mol· L^-1)	开始沉淀pH
Fe²⁺	1.0×10^-3	8.0
Fe³⁺	4.0×10^-2	1.7
Zn²⁺	1.5	5.5
Ga³⁺	3.0×10^-3	3.0