高考二轮复习知识点：原电池工作原理及应用1

试卷更新日期：2023-07-30 类型：二轮复习

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一、选择题

1. 下列化学事实不符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点的是

A、石灰乳中存在沉淀溶解平衡 B、氯气与强碱反应时既是氧化剂又是还原剂 C、铜锌原电池工作时，正极和负极同时发生反应 D、Li、Na、K的金属性随其核外电子层数增多而增强

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2. 我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无 ${Cl}_{2}$ 生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为 $x mol \cdot h^{- 1}$ 。下列说法错误的是

A、b电极反应式为 $2 H_{2} O + 2 e^{-} = H_{2} ↑ + 2 {OH}^{-}$ B、离子交换膜为阴离子交换膜 C、电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜 D、海水为电解池补水的速率为 $2 x mol \cdot h^{- 1}$

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3. 微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH₃COO^-的溶液为例)。下列说法错误的是（）

A、负极反应为 ${CH}_{3} {COO}^{-} {+2H}_{2} {O-8e}^{-} {=2CO}_{2} {+7H}^{+}$ B、隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C、当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g D、电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2：1

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4. 一种高性能的碱性硼化钒(VB₂)—空气电池如下图所示，其中在VB₂电极发生反应： ${VB}_{2} {+16OH}^{-} {-11e}^{-} {=VO}_{4}^{3-} {+2B(OH)}_{4}^{-} {+4H}_{2} O$ 该电池工作时，下列说法错误的是（）

A、负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O₂参与反应 B、正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高 C、电池总反应为 $4V B_{2} + 11 O_{2} + 20 O H^{-} + 6 H_{2} O = 8 B {(OH)}_{4}^{-} + 4 V O_{4}^{3 -}$ D、电流由复合碳电极经负载、VB₂电极、KOH溶液回到复合碳电极

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5. 我国科学家研发了一种用于合成氨的自供电Haber-Bosch反应器(机理如图所示)。该装置工作时，将Zn-NO₂水溶液体系电池反应中的产物，通过自供电转换为NH₃•H₂O，从而在单个设备内完成氮循环中的多个关键转换步骤。
下列说法正确的是（）

A、b电极为Zn电极 B、放电过程中，负极发生的反应为 $N O_{2} + e^{-} = N O_{2}^{-}$ C、电解过程中，阴极区溶液的pH逐渐减小 D、理论上，每得到1molNH₃•H₂O，至少需要消耗195gZn

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6. 直接NaBH₄-H₂O₂燃料电池具有比能量高等优点，该电池正、负极区域电解质溶液分别为H₂SO₄溶液、NaOH溶液，并采用阳离子交换膜，放电时（）

A、负极上 $B H_{4}^{-}$ 被还原 B、正极发生的反应为 $H_{2} O_{2} + 2 e^{-} = 2 O H^{-}$ C、 $N a^{+}$ 由负极移向正极 D、正极区溶液中 $c (S O_{4}^{2 -})$ 保持不变

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7. 液流电池储能寿命长、安全性高，是大规模高效储能首选技术之一、全钒液流电池、铁铬液流电池是使用规模较大的两种液流电池，它们的装置如图所示。已知铁铬液流电池中甲池电解质溶液为 $F e^{2 +} / F e^{3 +}$ 、乙池电解质溶液为 $C r^{3 +} / C r^{2 +}$ ；氧化性： $F e^{3 +} > C r^{3 +}$ 。下列说法错误的是

A、铁铬液流电池充电时，a电极与电源正极相连，b电极与电源负极相连 B、铁铬液流电池放电时，乙池的电极反应式为 $C r^{2 +} - e^{-} = C r^{3 +}$ C、全钒液流电池中，A、B、C、D分别为 $V^{4 +}$ 、 $V^{5 +}$ 、 $V^{3 +}$ 、 $V^{2 +}$ D、放电时，电路中通过 $0.1 m o l$ 电子，理论上，有 $0.1 N_{A}$ 个 $H^{+}$ 由乙池经质子交换膜移向甲池

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8. 2019年11月《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H₂O₂的绿色方法，原理如图所示(已知：H₂O₂ $\overset{}{⇌}$ H⁺+ $H O_{2}^{-}$ ， K_a=2.4×10^-12)，下列说法错误的是

A、催化剂可促进反应中电子的转移 B、b电极上的电极反应为O₂+H₂O+2e^-= $H O_{2}^{-}$ +OH^- C、Y膜为选择性阳离子交换膜 D、以对硝基苯甲酸( )为原料，用铅蓄电池电解合成对氨基苯甲酸 ( )，阴极的主要电极反应式为 +6e^-+6H⁺= +2H₂O

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9. 我国新能源汽车上有望推广钠离子电池，一种钠离子电池工作示意图如下，充电时Na⁺经电解液嵌入石墨(C₆)，下列说法错误的是

A、放电时，电势：电极a>电极b B、放电时，电子从电极b经外电路流向电极a，再经电解液流回电极b C、放电过程中，导线上每通过1mole^- ，负极质量减少23g D、充电时，电极a上发生反应的电极反应式为 $N a F e P O_{4} - x e^{-} = N a_{1 - x} F e P O_{4} + x N a^{+}$

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10. 对如图所示的实验装置的判断错误的是

A、开关K置于A处时，可减缓铁的腐蚀 B、开关K置于A处时，铁棒表面有氢气产生 C、开关K置于B处时，铁棒一定为负极 D、开关K置于B处时，可通过牺牲阳极的阴极保护法减缓铁的腐蚀

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11. “齐天圣鼓”又称“猴鼓”，起源于唐朝，堪称中原一绝，是中国非物质文化遗产之一。猴鼓的结构如图所示。下列说法错误的是

A、牛皮面的主要成分是蛋白质，耐高温 B、竹钉的主要成分是纤维素，属于天然高分子 C、桐油是从桐籽中提炼出来的油脂，属于酯类 D、铜质鼓环不宜采用铁质铆钉固定

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12. 某化学小组构想用电化学原理回收空气中二氧化硫中的硫，同时将地下水中的硝酸根(NO $_{3}^{-}$ )进行无害化处理，其原理如图。
下列有关说法错误的是（）

A、Mg电极为负极，Pt₁为阳极 B、乙池中NO $_{3}^{-}$ 在Pt₁ ，电极发生还原反应 C、碳纳米管析出硫的电极反应为：SO₂+4e^-=S+2O^2- D、Pt₂电极可能产生H₂ ，周围pH增大

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13. pH计是通过测定电池两极电势差(即电池电动势E)确定待测液pH的仪器，复合电极pH计的工作原理如图。室温下，E=0.059pH+0.2 (E的单位为V)。下列说法错误的是（）

A、pH计工作时，化学能转变为电能 B、指示电极的电极电势随待测溶液的c(H⁺)变化而变化 C、若参比电极电势比指示电极电势高，则指示电极的电极反应式：AgCl(s)+e^- = Ag(s) +Cl^- D、室温下，若E为0. 377V，则待测溶液的pH=3.0

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14. 小陈同学利用如图所示装置完成厨房小实验，以下能在碳棒上观察到气泡的溶液是（）

A、食醋 B、食盐水 C、糖水 D、纯净水

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15. 下列实验能达到实验目的的是
A
B
C
D
制作简单的燃料电池
证明苯环使羟基活化
制备并收集NO₂
检验溴乙烷的水解产物Br^-

A、A B、B C、C D、D

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16. 2021年我国研制出第一代钠离子电池，该电池具备高能量密度、高倍率充电等优势。它的工作原理为： $N a_{1 - m} M n O_{2} + N a_{m} C_{n} ⇌_{充电}^{放电} N a M n O_{2} + C_{n}$ ，其装置如图所示，负极为碳基材料(Na_mC_n)，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电，下列说法正确的是

A、放电时，电子由a极经过导线移向b极 B、充电时，若转移 $1 m o l e^{-}$ ，碳基材料电极将增重23m克 C、放电时a极反应式为： $N a_{1 - m} M n O_{2} + m N a^{+} + m e^{-} = N a M n O_{2}$ D、用该电池电解精炼铜，当电池中迁移 $1 m o l N a^{+}$ 时，理论上可获得64g纯铜

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17. 目前研究较多的Zn－H₂O₂电池，其电池总反应为Zn+OH^-+HO $_{2}^{-}$ =ZnO $_{2}^{2 -}$ +H₂O。现以Zn－H₂O₂电池电解尿素[CO(NH₂)₂]碱性溶液制备氢气，同时获得N₂及极少量O₂(装置2中隔膜仅阻止气体通过，b、c、d均为惰性电极)。下列说法错误的是

A、装置1中OH^-移向Zn电极 B、反应过程中，d极附近的pH增大 C、电极c的主要反应式为CO(NH₂)₂-6e^-+8OH^-=CO $_{3}^{2 -}$ +N₂+6H₂O D、通电一段时间后，若Zn电极的质量减轻19.5g，则c电极产生N₂2.24L(标准状况)

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18. 应用电化学方法，对水体消毒并去除余氯，装置如下图所示。下列说法正确的是

A、闭合 $K_{1}$ 后，可对池中的水杀菌消毒 B、断开 $K_{1}$ ，闭合 $K_{2}$ 时， $e^{-}$ 由M极流出 C、断开 $K_{1}$ ，闭合 $K_{2}$ 后，N极金属 $N a$ 不断累积 D、钠离子交换膜可用质子交换膜代替

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19. pH计的工作原理(如图所示)是通过测定电池电动势E(即玻璃电极和参比电极的电势差)来确定待测溶液的pH。pH与电池的电动势E存在关系：pH= $\frac{(E - K)}{0.059}$ (E的单位为V，K为常数)。
下列说法错误的是

A、pH计工作时，化学能转化为电能 B、玻璃电极玻璃膜内外c(H⁺)的差异会引起电池电动势的变化 C、若测得pH=3的标准溶液电池电动势E为0.377V ，可标定常数K=0.2 D、若玻璃电极电势比参比电极电势低，则玻璃电极反应为AgCl(s)+e^-=Ag(s)+Cl^-

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二、多选题

20. 我国科学家研究出一种钠离子可充电电池的工作示意图如下，该电池主要依靠钠离子在两极之间移动来工作，工作原理示意图如下：
其中 $- R_{1}$ 代表没参与反应的-COONa， $- R_{2}$ 代表没参与反应的-ONa．下列有关说法错误的是

A、放电时，b极为正极 B、充电时，钠离子由b极向a极移动 C、充电时，阴极发生反应为 D、若电池充满电时a、b两极室质量相等，则放电过程中转移0.3mol电子时，两极质量差为6.9g

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21. 无膜氯液流电池是一种先进的低成本高储能电池，可广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等，电池工作原理如图所示：
下列说法错误的是（）

A、放电时，M极为正极 B、放电时，右侧储液器中NaCl的浓度增大 C、充电时，N极的电极反应式为：Na₃Ti₂(PO₄)₃-2e^-=NaTi₂(PO₄)₃+2Na⁺ D、充电时，电路中每转移1mole^- ， N电极理论上质量减小23g

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22. 我国科研团队设计了一种表面锂掺杂的锡纳米粒子催化剂 $s - S n L i$ ，可提高电催化制甲酸盐的产率，同时释放电能，实验原理如图所示。下列说法正确的是（）

A、充电时，Zn电极周围pH降低 B、放电时，每生成 $1 m o l H C O O^{-}$ ，转移 $N_{A}$ 个电子 C、使用催化剂Sn或者 $s - S n L i$ 均能有效减少副产物CO的生成 D、使用 $s - S n L i$ 催化剂，中间产物更不稳定

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23. 固体氧化物燃料电池以固体氧化锆—氧化钇为电解质，在高温可以传递O^2-。电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是（）

A、多孔电极a为电池的负极 B、O^2-移向多孔电极a C、b极的电极反应式：H₂−2e^-+O^2-=H₂O D、电子流动方向：b→负载→a

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24. 下列实验操作、对应的现象及结论均正确的是（）

选项	实验操作和现象	结论
A	向苯酚浊液中滴加Na₂CO₃溶液，浊液变澄清	酸性：苯酚>碳酸
B	$2 C r O_{4}^{2 -} + 2 H^{+} ⇌ C r_{2} O_{7}^{2 -} + H_{2} O$ 溶液中加入少量 $A g N O_{3}$ 溶液，有砖红色沉淀( $A g_{2} C r O_{4}$ )生成	$K s p (A g_{2} C r O_{4}) < K s p (A g_{2} C r_{2} O_{7})$
C	将镁片和铝片用导线连接后插入NaOH溶液中，镁片表面产生气泡	该装置构成了原电池，铝片做负极
D	向某溶液中加入稀NaOH溶液，用湿润的红色石蕊试纸检验，无明显现象	溶液中一定无 $N H_{4}^{+}$

A、A B、B C、C D、D

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三、非选择题

25. 资料显示，

I_{2}

可以将

C u

氧化为

C u^{2 +}

。某小组同学设计实验探究

C u

被

I_{2}

氧化的产物及铜元素的价态。

已知： $I_{2}$ 易溶于 $K I$ 溶液，发生反应 $I_{2} + I^{-} \underset{}{\overset{}{⇌}} I_{3}^{-} ($ 红棕色 $)$ ； $I_{2}$ 和 $I_{3}^{-}$ 氧化性几乎相同。

(1)、将等体积的

K I

溶液加入到

m m o l

铜粉和

n m o l I_{2} (n > m)

的固体混合物中，振荡。

实验记录如下：

	$c (K I)$	实验现象
实验Ⅰ	$0.01 m o l \cdot L^{- 1}$	极少量 $I_{2}$ 溶解，溶液为淡红色；充分反应后，红色的铜粉转化为白色沉淀，溶液仍为淡红色
实验Ⅱ	$0.1 m o l \cdot L^{- 1}$	部分 $I_{2}$ 溶解，溶液为红棕色；充分反应后，红色的铜粉转化为白色沉淀，溶液仍为红棕色
实验Ⅲ	$4 m o l \cdot L^{- 1}$	$I_{2}$ 完全溶解，溶液为深红棕色；充分反应后，红色的铜粉完全溶解，溶液为深红棕色

$①$ 初始阶段， $C u$ 被氧化的反应速率：实验Ⅰ $($ 填“ $>$ ”“ $<$ ”或“ $=$ ” $)$ 实验Ⅱ。

$②$ 实验Ⅲ所得溶液中，被氧化的铜元素的可能存在形式有 ${[C u {(H_{2} O)}_{4}]}^{2 +} ($ 蓝色 $)$ 或 ${[C u I_{2}]}^{-} ($ 无色 $)$ ，进行以下实验探究：

步骤 $a .$ 取实验Ⅲ的深红棕色溶液，加入 $C C l_{4}$ ，多次萃取、分液。

步骤 $b .$ 取分液后的无色水溶液，滴入浓氨水。溶液颜色变浅蓝色，并逐渐变深。

$ⅰ .$ 步骤 $a$ 的目的是。

$ⅱ .$ 查阅资料， $2 C u^{2 +} + 4 I^{-} \begin{array}{l} = \end{array} 2 C u I ↓ + I_{2}$ ， ${[C u {(N H_{3})}_{2}]}^{+} ($ 无色 $)$ 容易被空气氧化。用离子方程式解释步骤 $b$ 的溶液中发生的变化：。

$③$ 结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是 $C u I$ ，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是。分别取实验Ⅰ和Ⅱ充分反应后的固体，洗涤后得到白色沉淀，加入浓 $K I$ 溶液， $($ 填实验现象 $)$ ，观察到少量红色的铜。分析铜未完全反应的原因是。

(2)、上述实验结果，

I_{2}

仅将

C u

氧化为

+ 1

价。在隔绝空气的条件下进行电化学实验，证实了

I_{2}

能将

C u

氧化为

C u^{2 +}

。装置如图所示，

a 、 b

分别是。

(3)、运用氧化还原反应规律，分析在上述实验中

C u

被

I_{2}

氧化的产物中价态不同的原因：。

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26. 钯(Pd)是一种贵金属，性质类似铂(Pt)。活性炭载钯催化剂广泛应用于石油化工、制药等工业，但使用过程中因生成难溶于酸的PdO而失活。一种从废钯催化剂(杂质主要含有机物、活性炭、及少量Fe、Cu、Al等元素)中回收海绵钯的工艺流程如图：
已知：I．阴、阳离子交换树脂的基本工作原理分别为 $R — C l + M^{-} \underset{}{⇌} R — M + C l^{-}$ 、 $R — N a + N^{+} \underset{}{⇌} R — N + N a^{+}$ ( $R —$ 表示树脂的有机成分)。
II．“沉钯”时得到氯钯酸铵 $[(N H_{4})_{2} P d C l_{4}]$ 固体，不溶于冷水，可溶于稀盐酸。

(1)、温度、固液比对浸取率的影响如图，则“浸取”的最佳条件为。

(2)、“浸取”时，加入试剂A的目的为。

(3)、“浸取”时，加入 $N a C l O_{3}$ 有利于Pd的溶解，生成的四氯合钯(Ⅱ)酸( $H_{2} P d C l_{4}$ )为二元强酸。加入浓盐酸和 $N a C l O_{3}$ 后主要反应的离子方程式：。

(4)、“离子交换除杂”应使用(填“阳离子”或“阴离子”)树脂，“洗脱”时应使用的洗脱液为(填标号)。
A．硫酸　　　　B．盐酸　　　　C．无水乙醇

(5)、“还原”过程 $N_{2} H_{4}$ 转化为 $N_{2}$ ，在反应器出口处器壁内侧有白色晶体生成，该过程还产生的副产物为，且该产物可循环利用至环节(填环节名称)。

(6)、以上流程污染性较强且复杂，通常适用电解法回收钯。将“浸取”后的溶液与钯离子脱附试剂MH混合，形成 ${[P d (M H)_{2}]}^{2 +}$ 配离子，电解可得高纯度钯，装置如图。电解时，当浓缩室里共得到 $5 L 0.7 m o l \cdot L^{- 1}$ 的较浓盐酸时(体积变化忽略不计)，理论上能得到Pdg，但实际生产中得不到相应质量的Pd，原因是。

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27. 某学习小组将Cu与 $H_{2} O_{2}$ 的反应设计为原电池，并进行相关实验探究。回答下列问题：

(1)、I．实验准备
稀硫酸的配制
①配制 $100 m L 0.3 m o l \cdot L^{- 1}$ 的 $H_{2} S O_{4}$ 溶液，需 $6 m o l \cdot L^{- 1} H_{2} S O_{4}$ 溶液的体积为mL。
②在实验室配制上述溶液的过程中，下图所示仪器，需要用到的是(填仪器名称)。

(2)、Cu与 $H_{2} O_{2}$ 在酸性条件下反应的离子方程式为。

(3)、II．实验探究
【实验任务】利用相关原电池装置进行实验，探究物质氧化性或还原性的影响因素。
【查阅资料】其他条件相同时，参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强，原电池的电压越大。
【进行实验】
利用下表所示装置进行实验1～4，记录数据。
装置
实验序号
烧杯中所加试剂
电压表读数
30％ $H_{2} O_{2}$
$0.3 m o l \cdot L^{- 1} H_{2} S O_{4}$
$H_{2} O$
$V / m L$
$V / m L$
$V / m L$
1
30.0
/
10.0
$U_{1}$
2
30.0
1.0
9.0
$U_{2}$
3
30.0
2.0
8.0
$U_{3}$
4
35.0
1.0
$V_{1}$
$U_{4}$
已知：本实验条件下， $S O_{4}^{2 -}$ 对电压的影响可忽略。
①根据表中信息，补充数据： $V_{1} =$ 。
②由实验2和4可知， $U_{2}$ $U_{4}$ (填“大于”或“小于”或“等于”)，说明其他条件相同时， $H_{2} O_{2}$ 溶液的浓度越大，其氧化性越强。

(4)、由(3)中实验结果 $U_{3} > U_{2} > U_{1}$ ，小组同学对“电压随pH减小而增大”可能的原因，提出了以下两种猜想：
猜想1：酸性条件下， $H_{2} O_{2}$ 的氧化性随pH减小而增强。
猜想2：酸性条件下，Cu的还原性随pH减小而增强。
为验证猜想，小组同学在(3)中实验1～4的基础上，利用下表装置进行实验5～-7，并记录数据。
装置
实验序号
操作
电压表读数
5
/
$U_{5}$
6
①向(填“左”或“右”)侧烧杯中滴加 $5.0 m L 0.3 m o l \cdot L^{- 1}$ $H_{2} S O_{4}$ 溶液。
$U_{6}$
7
向另一侧烧杯中滴加 $5.0 m L 0.3 m o l \cdot L^{- 1} H_{2} S O_{4}$ 溶液
$U_{7}$
②实验结果为： $U_{5} \approx U_{6}$ 、，说明猜想2不成立，猜想1成立。

(5)、已知Cu与 $H_{2} O_{2}$ 反应时，加入氨水可形成深蓝色的 ${[C u {(N H_{3})}_{4}]}^{2 +}$ 。小组同学利用(4)中实验5的装置继续探究，向左侧烧杯中滴加5.0mL一定浓度的氨水，相比实验5，电压表读数增大，分析该电压表读数增大的原因：。
【实验结论】物质的氧化性(或还原性)强弱与其浓度、pH等因素有关。

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28. 2021年国际环境研究大会以“中国走向碳中和可持续发展的进程”为主题，聚焦气候治理政策，其中大气污染物碳氧化物、氮氧化物等的治理和“碳中和”技术的开发应用，成为化学研究的热点问题。

(1)、已知： $4 N H_{3} (g) + 5 O_{2} (g) = 4 N O (g) + 6 H_{2} O (g)$     $Δ H = - 905.0 k J \cdot m o l^{- 1}$
$N_{2} (g) + O_{2} (g) = 2 N O (g)$     $Δ H = + 180.5 k J \cdot m o l^{- 1}$
有氧条件下，NH₃与NO反应生成N₂ ，相关热化学方程式为 $4 N H_{3} (g) + 4 N O (g) + O_{2} (g) = 4 N_{2} (g) + 6 H_{2} O (g)$     $Δ H =$ $k J \cdot m o l^{- 1}$ 。

(2)、利用二价铜微粒 $[C u^{Ⅱ} (N H_{3})_{2}]^{2 +}$ 为催化剂用于汽车尾气脱硝，催化机理如图1，反应过程中不同态物质体系所含的能量如图2。下列说法正确的是。
a. $[C u^{Ⅱ} (N H_{3})_{2}]^{2 +}$ 为催化剂，可以提高脱硝的速率和平衡转化率
b.状态②到状态③的变化过程决定了整个历程的反应速率
c.状态③到状态④中有非极性键和极性键生成
d.在图1所示历程中铜元素的化合价有发生变化

(3)、采用“CO₂催化加氢制甲醇”方法将其资源化利用。该反应体系中涉及以下两个反应：
I. $C O_{2} (g) + 3 H_{2} (g) ⇌_{}^{} C H_{3} O H (g) + H_{2} O (g)$     $Δ H_{1}$
II. $C O_{2} (g) + H_{2} (g) ⇌_{}^{} C O (g) + H_{2} O (g)$     $Δ H_{2} = + 41.2 k J \cdot m o l^{- 1}$
恒压下将CO₂和H₂按体积比 $1 ： 3$ 混合，在不同催化剂作用下发生反应I和反应II，在相同的时间段内 $C H_{3} O H$ 的选择性和产率随温度的变化如图。
其中 $C H_{3} O H$ 的选择性 $= \frac{C H_{3} O H 的物质的量}{反应的 C O_{2} 的物质的量} \times 100 %$
①在上述条件下合成甲醇的工业条件是。
a.210℃                       b.230℃                       c.催化剂CZT                 d.催化剂 $C Z (Z r - 1) T$
②在230℃以上，升高温度甲醇的产率降低，但CO₂的转化率增大，原因是。

(4)、恒温恒压密闭容器中，加入 $1 m o l C O_{2}$ 和 $4 m o l H_{2}$ ，设只发生反应I，初始压强为 $p_{0}$ ，在300℃发生反应，反应达平衡时，容器体积减小20%。则反应I的压强平衡常数 $K_{p} =$ (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

(5)、近期中国科学家团队再次实现二氧化碳“变废为宝”，成功将二氧化碳分两步高效还原合成高浓度乙酸，进一步利用微生物合成葡萄糖和油脂。利用新型固态电解质电解的部分过程如图所示。该装置阴极电极反应：。

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29. 乙醇用途广泛且需求量大，寻求制备乙醇的新方法是研究的热点。

(1)、I.醋酸甲酯催化加氢制备乙醇涉及的主要反应如下：
(a)CH₃COOCH₃(g)+2H₂(g) $⇌$ C₂H₅OH(g)+CH₃OH(g) △H=-23.6kJ·mol^-1
(b)2CH₃COOCH₃(g)+2H₂(g) $⇌$ CH₃COOC₂H₅(g)+2CH₃OH(g) △H=-22.6kJ·mol^-1
(c)CH₃COOCH₃(g)+H₂(g) $⇌$ CH₃CHO(g)+CH₃OH(g) △H=+44.2kJ·mol^-1
上述三个反应中随着温度升高反应的平衡常数会逐渐增大(填a、b或c)。

(2)、增大压强上述三个反应平衡不发生移动的是(填a、b或c)

(3)、将n_起始(H₂)：n_起始(CH₃COOCH₃)=10：1的混合气体置于密闭容器中，在2.0MPa和不同温度下反应达到平衡时，CH₃COOCH₃的转化率和C₂H₅OH的选择性： $\frac{n (C_{2} H_{5} O H)}{n_{起始} (C H_{3} C O O C H_{3})}$ ×100%如图所示。
①若n起始n_起始(CH₃COOCH₃)=1mol，则500K下反应达到平衡时生成C₂H₅OH的物质的量为mol。
②673~723KCH₃COOCH₃平衡转化率几乎不变，其原因是。

(4)、T℃时，增大压强，对乙酸甲酯的转化率和乙醇选择性的影响是____。

A、两者都增大 B、乙酸甲酯转化率降低，乙醇选择性增大 C、两者都降低 D、乙酸甲酯转化率增大，乙醇选择性降低

(5)、II.以KOH溶液为电解质溶液，CO₂在阴极(铜板)转化为CH₃COOCH₃的机理如图所示。(氢原子吸附在电极表面可用*H表示，其他物种以此类推；部分物种未画出)。
①CO₂在阴极上生成C₂H₅OH的电极反应式为。
②CO₂转化为*CO的过程可描述为：溶液中的H₂O在阴极表面得到电子生成*H。
$* H$ +→ $* C O O H$
$* C O O H$ +→ $* C O + H_{2} O$

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30. 从铜转炉烟灰(主要成分ZnO还有Pb、Cu、Cd、As、Cl、F等元素)中回收锌、铜、铅等元素进行资源综合利用，具有重要意义。以铜转炉烟灰制备重要化工原料活性氧化锌的工艺流程如图所示。
已知：活性炭净化主要是除去有机杂质。
请回答以下问题：

(1)、若浸出液中锌元素以[Zn(NH₃)₄]²⁺形式存在，则浸取时ZnO发生反应的离子方程式为。

(2)、在反应温度为50℃，反应时间为1h时，测定各元素的浸出率与氯化铵溶液浓度的关系如图所示，结合流程图分析，氯化铵适宜的浓度为mol·L^-1。

(3)、若浸出液中c(AsO $_{4}^{3 -}$ )=6.0×10^-3mol·L^-1 ，现将8.0×10^-3mol·L^-1FeCl₃溶液与浸出液等体积混合生成砷酸铁沉淀。若该温度时K_sp(FeAsO₄)=2.0×10^-22 ，则反应后溶液中c(AsO $_{4}^{3 -}$ )=mol·L^-1。

(4)、滤渣II的主要成分为；除杂3主要除去的金属有(填化学式)。

(5)、沉锌得到的物质为Zn(NH₃)₂Cl₂ ，请写出水解转化的化学方程式。

(6)、该流程中可以循环使用的物质的化学式为。

(7)、将Pb(OH)Cl溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na₂PbCl₄的电解液，电解Na₂PbCl₄溶液生成Pb的装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式。
②电解过程中，Na₂PbCl₄电解液浓度不断减小，为了恢复其浓度，应该向阴极室加入(填化学式)。

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31. 以电镀厂含锌废液(主要成分为

{ZnSO}_{4}

，还含有少量的

{Al}^{3 +} 、 {Fe}^{2 +} 、 {Mn}^{2 +}

)为原料制备

{ZnCO}_{3} \cdot 2 Zn {(OH)}_{2}

的工艺流程如下：

溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 $pH$ 如下表所示：

金属离子	${Fe}^{3 +}$	${Fe}^{2 +}$	${Al}^{3 +}$	${Zn}^{2 +}$
开始沉淀 $pH$	1.9	7.0	3.0	6.6
完全沉淀 $pH$	3.2	9.0	4.7	9.1

回答下列问题：

(1)、“氧化”工序作用之一是除锰，发生反应的离子反应方程式是。

(2)、工业生产中，“试剂a”通常可选用 (填字母代号)

A． $NaOH$ 溶液 B． $ZnO$ C．稀硫酸 D． ${ZnCO}_{3}$

滤渣X的成分是，调 $pH$ 的范围是。

(3)、“沉锌”主要反应的离子反应方程式是；过滤出的产品经过多次洗涤，如何证明产品已洗净。

(4)、对产品

{ZnCO}_{3} \cdot 2 Zn {(OH)}_{2}

进行系列加工可得单质

Zn

和

{CO}_{2}

，科研团队进一步研发了可逆

Zn - {CO}_{2}

电池，电池工作时复合膜(由a、b膜复合而成)层间的

H_{2} O

解离成

H^{+}

和

{OH}^{-}

。

Zn - {CO}_{2}

电池工作原理如图所示：

闭合 $K_{1}$ 时，电池复合膜中 $H^{+}$ 向(填“左”或“右”)迁移；闭合 $K_{2}$ 时， $Zn$ 电极发生的电极反应式为。

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32. 实验室研究从炼铜烟灰(主要成分为CuO、Cu₂O、ZnO、PbO等)中分别回收铜、铅元素的流程如图：
已知：Cu⁺在酸性环境中能转化为Cu和Cu²⁺。

(1)、“酸浸”过程中，金属元素均由氧化物转化为硫酸盐，其中Cu₂O生成CuSO₄的化学方程式为。Cu₂O粉末和Cu粉末外观均为红色，设计实验证明实验室制得的Cu粉中是否混有Cu₂O。

(2)、“置换”过程中，铁屑加入初期反应速率迅速加快，其可能原因有：①反应放热，温度升高，速率加快，②；铁屑完全消耗后，铜的产率随时间延长而下降，其可能的原因为。

(3)、已知：PbSO₄、PbCl₂均难溶于水，25℃时，PbSO₄(s)+2Cl^-(aq) $\overset{}{⇌}$ PbCl₂(s)+SO $_{4}^{2 -}$ (aq)。一定条件下，在不同浓度的NaCl溶液中，温度对铅浸出率的影响、PbCl₂的溶解度曲线分别如图所示。
结合题给信息，请补充完整利用酸浸后的滤渣制备PbCl₂晶体的实验方案：取一定量的滤渣，。(可选用的试剂有：蒸馏水，5mol·L^-1NaCl溶液，1mol·L^-1NaCl溶液，NaCl固体)

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33. 丙烯是重要的有机化工原料，丙烷脱氢是工业生产丙烯的重要途径。回答下列相关问题：

(1)、已知：Ⅰ.2C₃H₈(g)+O₂(g) $⇌_{}^{}$ 2C₃H₆(g)+2H₂O(g) △H₁=-238kJ•mol^-1
Ⅱ.2H₂(g)+O₂(g) $⇌_{}^{}$ 2H₂O(g) △H₂=-484kJ•mol^-1
则丙烷脱氢制丙烯反应C₃H₈(g) $⇌_{}^{}$ C₃H₆(g)+H₂(g)的△H为kJ•mol^-1

(2)、一定温度下，向1L的密闭容器中充入1mol C₃H₈发生脱氢反应，经过10min达到平衡状态，测得平衡时气体压强是开始的1.5倍。
①0~10min丙烷的化学反应速率v(C₃H₈)=mol•L^-1•min^-1。
②下列情况能说明该反应达到平衡状态的是。
A．△H不变 B．C₃H₈与H₂的物质的量之比保持不变
C．混合气体密度不变 D．混合气体的总压强不变

(3)、一定温度下，向恒容密闭容器中充入1mol C₃H₈ ，开始压强为pkPa，C₃H₈的气体体积分数与反应时间的关系如图所示：
①此温度下该反应的平衡常数Kp=(用含字母p的代数式表示，Kp是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数，平衡分压=总压×体积分数)。
②已知该反应过程中，v_正=k_正p(C₃H₈)，v_逆=k_逆p(C₃H₆)p(H₂)，其中k_正、k_逆为速率常数，只与温度有关，则图中m点处 $\frac{v_{正}}{v_{逆}}$ =。

(4)、某丙烯燃料电池的工作原理如图所示，质子交换膜(只有质子能够通过)左右两侧的溶液均为1L 2mol/L H₂SO₄溶液。a极的电极反应式为；当导线中有1.8mol e^- 发生转移时，左右两侧溶液的质量差为 g ( 假设反应物耗尽，忽略气体的溶解)。

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34. 我国提出争取在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指将人类经济社会活动所必需的碳排放，通过植树造林和其他人工技术或工程加以捕集利用或封存，从而使排放到大气中的二氧化碳净增量为零。下列各项措施能够有效促进“碳中和”。回答下列问题：

(1)、Ⅰ．将CO₂转化为炭黑进行回收利用，反应原理如图所示。

从能量角度分析FeO的作用是。

(2)、写出炭黑和氧气转化为CO₂的热化学方程式：。

(3)、Ⅱ．以CO₂和甲醇为原料直接合成碳酸二甲酯(CH₃OCOOCH₃)的反应为：
CO₂(g)+2CH₃OH(g) $⇌$ CH₃OCOOCH₃(g)+H₂O(g) ΔH

在不同的实验条件下，测定甲醇的转化率。温度的数据结果为图a，压强的数据结果在图b中未画出。

该反应的ΔH0(填“>”或“＜”)。

(4)、在100～140℃之间，随着温度升高，甲醇转化率增大的原因是。

(5)、在图b中绘制出压强和甲醇转化率之间的关系(作出趋势即可)。

(6)、Ⅲ．利用Al-CO₂电池(工作原理如下图所示)能有效地将CO₂转化成化工原料草酸铝。

电池的总反应式为。

(7)、电池的正极反应式：2CO₂+2e^-=C₂O $_{4}^{2 -}$ (草酸根)正极反应过程中，O₂是催化剂，催化过程可表示为：
①6O₂+6e^-=6O $_{2}^{2 -}$

②……

写出反应②的离子方程式：

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35. 锂离子电池是新能源汽车的核心部件，综合利用好含锂资源对新能源汽车可持续发展至关重要。科学家用含锂废渣(主要金属元素的含量： $L i 3.50 %$ 、 $N i 6.55 %$ 、 $C a 6.41 %$ 、 $M g 13.24 %$ )制备 $L i_{2} C O_{3}$ ，并制备锂离子电池的正极材料 $L i F e P O_{4}$ 。部分工艺流程如下：
资料：①滤液1、滤液2中部分离子浓度( $g \cdot L^{- 1}$ )
离子
$L i^{+}$
$N i^{2 +}$
$C a^{2 +}$
$M g^{2 +}$
滤液1
22.72
20.68
0.36
60.18
滤液2
21.94
$7.7 \times 1 0^{- 3}$
0.08
$0.78 \times 1 0^{- 3}$
②EDTA能和某些二价金属离子形成稳定的水溶性络合物
③某些物质的溶解度(S)
T/℃
20
40
60
80
100
$S (L i_{2} C O_{3}) / g$
1.33
1.17
1.01
0.85
0.72
$S (L i_{2} S O_{4}) / g$
34.7
33.6
32.7
31.7
30.9

(1)、I.制备 $L i_{2} C O_{3}$ 粗品
上述流程中为加快化学反应速率采取的措施是。

(2)、滤渣2的主要成分有(填化学式)。

(3)、向滤液2中先加入EDTA，再加入饱和 $N a_{2} C O_{3}$ 溶液，控制温度在95℃充分反应后，分离出固体 $L i_{2} C O_{3}$ 粗品的操作是。

(4)、II.纯化 $L i_{2} C O_{3}$ 粗品
将 $L i_{2} C O_{3}$ 粗品溶于盐酸中作电解槽的阳极液， $L i O H$ 稀溶液作阴极液，两者用离子选择透过膜隔开，用惰性电极进行电解。电解后，向得到的 $L i O H$ 浓溶液中加入适量 $N H_{4} H C O_{3}$ 溶液共热、过滤、洗涤、干燥得高纯 $L i_{2} C O_{3}$ 。
a.电解池中阳极的电极反应式是，宜选用(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
b.生成高纯 $L i_{2} C O_{3}$ 反应的离子方程式为。

(5)、III.制备 $L i F e P O_{4}$
$L i F e P O_{4}$ 需要在高温下成型后才能作为电极，高温成型时要加入少量石墨，则石墨的作用是。

(6)、比亚迪公司的 $L i F e P O_{4}$ “刀片电池”，其放电时的总反应为 $L i_{X} C_{6} + L i_{1 - X} F e P O_{4} \begin{array}{l} \underline{\underline{放电}} \end{array} 6 C + L i F e P O_{4}$ ，则放电时正极反应式为。

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A	B	C	D

制作简单的燃料电池	证明苯环使羟基活化	制备并收集NO₂	检验溴乙烷的水解产物Br^-

装置	实验序号	烧杯中所加试剂			电压表读数
		30％ $H_{2} O_{2}$	$0.3 m o l \cdot L^{- 1} H_{2} S O_{4}$	$H_{2} O$
		$V / m L$	$V / m L$	$V / m L$
	1	30.0	/	10.0	$U_{1}$
	2	30.0	1.0	9.0	$U_{2}$
	3	30.0	2.0	8.0	$U_{3}$
	4	35.0	1.0	$V_{1}$	$U_{4}$

装置	实验序号	操作	电压表读数
	5	/	$U_{5}$
	6	①向(填“左”或“右”)侧烧杯中滴加 $5.0 m L 0.3 m o l \cdot L^{- 1}$ $H_{2} S O_{4}$ 溶液。	$U_{6}$
	7	向另一侧烧杯中滴加 $5.0 m L 0.3 m o l \cdot L^{- 1} H_{2} S O_{4}$ 溶液	$U_{7}$

离子	$L i^{+}$	$N i^{2 +}$	$C a^{2 +}$	$M g^{2 +}$
滤液1	22.72	20.68	0.36	60.18
滤液2	21.94	$7.7 \times 1 0^{- 3}$	0.08	$0.78 \times 1 0^{- 3}$

T/℃	20	40	60	80	100
$S (L i_{2} C O_{3}) / g$	1.33	1.17	1.01	0.85	0.72
$S (L i_{2} S O_{4}) / g$	34.7	33.6	32.7	31.7	30.9