空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC），RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充放电池．图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是
A． 当有0.1mol电子转移时，a极产生1.12L O2（标准状况下）
B． b极上发生的电极反应是：4H2O+4e﹣=2H2↑+4OH﹣
C． d极上发生的电极反应是：O2+4H++4e﹣=2H2O
D． c极上进行还原反应，B中的H+可以通过隔膜进入A
(15分)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。
（1）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为__________溶液（填化学式），阳极电极反应式为__________ ，电解过程中Li+向_____电极迁移（填“A”或“B”）。
（2）利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下：
Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为____________________________________，铁渣中铁元素的化合价为___________，在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，CO2的体积为1.344L（标准状况），则钴氧化物的化学式为__________。
化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
（1）利用“化学蒸气转移法”提纯金属钨的反应原理为W(s)＋I2(g)
WI2(g)。该反应在石英真空管中进行，如下图所示：
①该反应的平衡常数表达式K＝_______，若K＝1/2，向某恒容密闭容器中加入1mol I2(g)和足量W(s)，反应达到平衡时I2(g)的转化率为__________。
②该反应的△H____0（填“＞”或“＜”），上述反应体系中可循环使用的物质____。
③能够说明上述反应已经达到平衡状态的有_________（填序号）。
a．I2与WI2的浓度相等
b．W的质量不再变化
c．容器内混合气体的密度保持不变
d．单位时间内，金属钨消耗的物质的量与碘化钨生成的物质的量相等
（2）利用“隔膜电解法”处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2CH3CHO＋H2O
CH3CH2OH＋CH3COOH，实验室中，以一定浓度的乙醛和Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。
①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入__________(填化学式)。
②电解池阳极区的电极反应式为_________________。
③在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m3乙醛含量为3000 mg·L-1的废水，可得到乙醇________kg(计算结果保留小数点后一位)。
二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排，高效利用能源，能够减少二氧化碳的排放。
（1）有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：
已知：CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) △H＝-a kJ·mol－1；
CH3OH(g)＝CH3OH(l) △H＝-b kJ·mol－1；
2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g) △H＝-c kJ·mol－1；
H2O(g)＝H2O(l) △H＝-d kJ·mol－1，
则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为：_____________________________。
（2）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2 molCO2和3mol H2，发生的反应为：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)△H＝-a kJ/mol（a＞0）， 测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①能说明该反应已达平衡状态的是________。（选填编号）
A．CO2的体积分数在混合气体中保持不变
B．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗1.2mol H2，同时生成0.4molH2O
D．该体系中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1，且
保持不变
②计算该温度下此反应的平衡常数K＝_______。（保留两位有效数字）。若改变条件 （填选项），可使K＝1。
A．增大压强
B．增大反应物浓度
C．降低温度
D．升高温度
E．加入催化剂
（3）某甲醇燃料电池原理如图1所示。
①M区发生反应的电极反应式为_______________________________。
②用上述电池做电源，用图2装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极），则该电解的总反应离子方程式为： 。假设溶液体积为300mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定），理论上消耗甲醇的质量为______________（忽略溶液体积变化）。
（1）在某一恒温体积可变的密闭容器中发生如下反应：A(g)+B(g)
2C(g) ΔH < 0。t1时刻达到平衡后，在t2时刻改变某一条件，其反应过程如图。下列说法正确的是 （填序号字母）
a．0～t1时，v正>v逆 ，t2时，v逆>v正
b．混合气体的密度不再改变时，Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡
c．t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加C
d．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数Ⅰ<Ⅱ
（2）工业上常用CO2和NH3通过如下反应合成尿素[CO(NH2)2]。
t℃时，向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.10 molCO2和0. 40 molNH3，70 min开始达到平衡。反应中CO2 ( g)的物质的量随时间变化如下表所示:
| 时间／min |
0 |
20 |
70 |
80 |
100 |
| n(CO2) ／mol |
0.10 |
0.060 |
0.020 |
0.020 |
0.020 |
①20 min时，平均反应速率υ (CO2 )= mol/L·min。
②在100 min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0. 050 mo1CO2和0. 20 molNH3，重新建立平衡后CO2的转化率与原平衡相比将 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
③上述可逆反应的平衡常数为_ (保留一位小数)。
④下图所示装置(阴、阳极均为惰性电极)可用于电解尿素〔CO(NH2)2〕的碱性溶液制取氢气。该装置中阳极的电极反应式为 ，
（3）CH4燃料电池，装置示意如图（A、B为多孔性碳棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。当 V="44.8" L时，电池总反应方程式为 ；用该电池为电源，以石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液，两极均产生气泡。持续电解，在阴极附近的溶液中还可观察到的现象是________________。
I．将一定量NO2和N2O4的混合气体通入体积为1L的恒温密闭容器中，各物质浓度随时间变化的关系如图1所示。
请回答：
（1）下列选项中不能说明该反应已达到平衡状态的是 （填选项字母）。
| A．容器内混合气体的压强不随时间变化而改变 |
| B．容器内混合气体的密度不随时间变化而改变 |
| C．容器内混合气体的颜色不随时间变化而改变 |
| D．容器内混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而改变 |
（2）反应进行到10 min时，共吸收热量11．38 kJ，则该反应的热化学方程式为 ；
（3）计算该反应的平衡常数K= 。
（4）反应进行到20 min时，再向容器内充入一定量NO2，10min后达到新的平衡，此时测得c（NO2）=0．9 mol／L。
①第一次平衡时混合气体中NO2的体积分数为w1，达到新平衡后混合气体中NO2的体积分数为w2，则w1 w2 （填“>”、“=”或“<”）；
②请在图2中画出20 min后各物质的浓度随时间变化的曲线（曲线上必须标出“X”和“Y”）。
II．（1）海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料。如LiFePO4电池中某电极的工作原理如下图所示：
该电池的电解质为能传导Li+的固体材料。放电时该电极是电池的 极（填“正”或“负”），该电极反应式为 。
（2）用此电池电解含有0．1 mol/L CuSO4和0．1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL，假如电路中转移了0．02 mol e－，且电解池的电极均为惰性电极，阳极产生的气体在标准状况下的体积是__________L。
汽车尾气中的主要污染物是NO和CO。为减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：
（1）2NO(g)+2CO(g)
2CO2(g)+N2(g) △H=-746.5KJ/mol (条件为使用催化剂)
已知：2C (s)+O2(g)2CO(g) △H=-221.0KJ/mol
C (s)+O2(g)
CO2(g) △H=-393.5KJ/mol
则N2（g）+O2（g）＝2NO（g） △H＝ kJ·mol-1。
（2）T℃下，在一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO，用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表
| 时间/s |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
| C(NO)10-4 mol/L |
10.0 |
4.50 |
C1 |
1.50 |
1.00 |
1.00 |
| C(NO)10-3 mol/L |
3.60 |
3.05 |
C2 |
2.75 |
2.70 |
2.70 |
则c1合理的数值为 （填字母标号）。
A．4.20 B．4.00 C．3.50 D．2.50
（3）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。根据下表设计的实验测得混合气体中NO的浓度随时间t变化的趋势如下图所示：
则曲线Ⅰ对应的实验编号依次为 。
（4）将不同物质的量的H2O（g）和CO（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)，得到如下三组数据：
| 实验组 |
温度/℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所需时间/min |
||
| H2O |
CO |
CO |
H2 |
|||
| ① |
650 |
2 |
4 |
2．4 |
1．6 |
5 |
| ② |
900 |
1 |
2 |
1．6 |
0．4 |
3 |
| ③ |
900 |
a |
b |
c |
d |
t |
①实验组①中以v(CO2)表示的反应速率为 ，温度升高时平衡常数会 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
②若a＝2,b＝1，则c＝ ,达平衡时实验组②中H2O（g）和实验组③中CO的转化率的关系为
α2 (H2O) α3 (CO)（填“＜”、“＞”或“＝”)。
（5）CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准，该分析仪的工作原理类似于燃料电池，其中电解质是氧化钇（Y2O3）和氧化锆（ZrO2）晶体，能传导O2－。
①则负极的电极反应式为________________。
②以上述电池为电源，通过导线连接成图一。若X、Y为石墨，a为2L 0．1mol／L KCl溶液，写出电解总反应的离子方程式 。电解一段时间后，取25mL上述电解后的溶液，滴加0.4mol／L醋酸得到图二曲线（不考虑能量损失和气体溶于水，溶液体积变化忽略不计）。根据图二计算，上述电解过程中消耗一氧化碳的质量为__________g。
SO2、NO是大气污染物。吸收SO2和NO，获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下（Ce为铈元素）：
（1）装置Ⅰ中生成HSO3－的离子方程式为 。
（2）含硫各微粒（H2SO3、HSO3－和SO32－）存在于SO2与NaOH溶液反应后的溶液中，它们的物质的量分数X(i)与溶液pH 的关系如图所示。
①下列说法正确的是 （填字母序号）。
a．pH=8时，溶液中c(HSO3－) < c(SO32－)
b．pH=7时，溶液中c(Na+) =c(HSO3－)+c(SO32－)
c．为获得尽可能纯的NaHSO3，可将溶液的pH控制在4～5左右
②向pH=5的NaHSO3溶液中滴加一定浓度的CaCl2溶液，溶液中出现浑浊，pH降为2，用化学平衡移动原理解释溶液pH降低的原因： 。
（3）装置Ⅱ中，酸性条件下，NO被Ce4+氧化的产物主要是NO3－、NO2－，写出生成NO3－的离子方程式 。
（4）装置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+，其原理如下图所示。
①生成Ce4+的电极反应式为 。
②生成Ce4+从电解槽的 （填字母序号）口流出。
（5）已知进入装置Ⅳ的溶液中，NO2－的浓度为a g·L-1，要使1 m3该溶液中的NO2－完全转化为NH4NO3，需至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的O2 L（用含a代数式表示，计算结果保留整数）.
世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒，而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯。二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体，易溶于水、不稳定、呈黄绿色，在生产和使用时必须尽量用稀有气体进行稀释，同时需要避免光照、震动或加热。实验室以电解法制备ClO2的流程如下：
已知：①NCl3是黄色黏稠状液体或斜方形晶体，极易爆炸，有类似氯气的刺激性气味，自然爆炸点为95℃，在热水中易分解，在空气中易挥发，不稳定。
②气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
回答下列问题：
（1）电解时，发生反应的化学方程式为 。
实验室制备气体B的化学方程式为 ，为保证实验的安全，在电解时需注意的问题是：①控制好生成NCl3的浓度；② 。
（2）NCl3与NaClO2（亚氯酸钠）按物质的量之比为1∶6混合，在溶液中恰好反应生成ClO2，该反应的离子方程式为 。
（3）ClO2很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的含量，进行了下列实验：
步骤1：准确量取ClO2溶液10 mL，稀释成100 mL试样；
步骤2：量取V1 mL试样加入到锥形瓶中，调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，摇匀，在暗处静置30 min。
步骤3：以淀粉溶液作指示剂，用c mol/L Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V2 mL。
（已知I2＋2S2O32－＝2I－＋S4O62－）
①上述步骤3中滴定终点的现象是 ；
②根据上述步骤可计算出原ClO2溶液的浓度为 g /L（用含字母的代数式表示）。
I．Li-Al／FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为
，则该电池的总反应式为_____________________。
Ⅱ．锂一黄铁矿高容量电池，由于其污染小、成本低、电容量大、黄铁矿储备丰富而有望取代目前市场的碱性电池。制取高纯度黄铁矿的工艺流程如下：
（1）已知：
，为得到较纯的FeS沉淀，最好在FeCl2溶液中加入的试剂为_________（填序号）
A.(NH4）2S B.CuS C.H2S D.Na2S
（2）关于白铁矿与黄铁矿下列判断错误的是_____________（填序号）
A.属于同素异形体
B．因为晶体结构不同而导致性质有差别
C．黄铁矿比白铁矿更稳定
（3）反应Ⅲ制取 S22－时，溶液必须保持为碱性，除了S2－ 与酸反应外，还有更重要的原因是（用离子方程式表示）___________________________.
（4）室温下，Li/FeS2二次电池所用的电解质是非水液体电解质，放电行为与温度有关。
①该电池电解质为非水液体电解质，原因是____________________________________.
②温度低时，锂与FeS2反应只生成A物质，产生第一次放电行为；温度升高，锂与A继续反应（产物之一为Fe），产生第二次放电行为。若二次行为均进行完全且放电量恰好相等。请写出化学反应方程式：
第一次放电：__________________；第二次放电：__________________________。
（5）制取高纯度黄铁矿的另一种方法是：以LiCl- KC1低共熔点混合物为电解质，FeS为阳极，Al为阴极，在适当的电压下电解。写出阳极反应式___________________________。
乙醛酸（HOOC－CHO）是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图所示。该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。下列说法不正确的是
| A．N电极上的电极反应式：HOOC－COOH+2e－+2H+=HOOC－CHO+H2O |
| B．若有2 mol H+ 通过质子交换膜并完全参与反应，则该装置中生成的乙醛酸为1 mol |
| C．M电极上的电极反应式为：2Cl－－2e－=Cl2↑ |
| D．乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸的化学方程式： Cl2+OHC－CHO+ H2O = HOOC－CHO+2HCl |
(共16分)Ⅰ.CO和H2作为重要的燃料和化工原料，有着十分广泛的应用。
（1）已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1= -393．5 kJ·mol-1
C(s)+H2O(g)= CO(g)+H2(g) △H2= +131．3 kJ·mol-1
则反应CO(g)+H2(g)+O2(g)=H2O(g)+CO2(g)△H= kJ·mol-1。
（2）利用反应CO(g) +H2(g)+O2(g) = CO2(g) +H2O(g)设计而成的MCFS燃料电池是用水煤气（CO和H2物质的量之比为1:1）作负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物做电解质的一种新型电池。现以该燃料电池为电源，以石墨作电极电解饱和NaCl溶液，反应装置以及现象如图所示。则有：
①燃料电池即电源的N极的电极反应式为 _______________________ ；
②已知饱和食盐水的体积为1 L，一段时间后，测得左侧试管中气体体积为11．2 mL(标准状况)，若电解前后溶液的体积变化忽略不计，而且电解后将溶液混合均匀，则此时溶液的pH为 。
Ⅱ.CO和NO是汽车尾气的主要污染物。消除汽车尾气的反应式之一为：
2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g)。请回答下列问题：
（3）一定温度下，在一体积为VL的密闭容器中充人一定量的NO和CO时，反应进行到t时刻时达到平衡状态，此时n(CO)=amol、n(N0)=2amol、n(N2)=bmol，且N2占平衡混合气体总体积的1/4。
①该反应的平衡常数K= （用只含a、V的式子表示）
②判断该反应达到平衡的标志是____（填序号）
A．v(CO2)生成=v(CO)消耗
B．混合气体的平均相对分子质量不再改变
C．混合气体的密度不再改变
D．NO、CO、N2、CO2的物质的量浓度均不再变化
（4）在一定温度下，将2.0molNO、2.4molCO通入固定容积2L的密闭中，反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示，则：
①有害气体NO的转化率是 ，0～15minCO2的平均反应速率v(CO2)=____（保留小数点后三位）
②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件是 。（填序号）。
A．增加CO的量 B．加入催化剂
C．减小CO2的量 D．扩大容器体积
硫元素有多种化合价，可形成多种化合物。
（1）常温下用1mol•L－1 100 mL NaOH溶液恰好完全吸收0.1mol SO2气体，此反应的离子方程式为 ；该溶液pH<7的原因是 （结合方程式回答）。以石墨作电极，电解该物质的饱和溶液时，只有一个电极产生气体，写出阳极的电极反应式 。
（2）请按照浓度由大到小的顺序排列0.1mol/LNa2SO3溶液中的离子 。Na2SO3溶液放置于空气中一段时间后，溶液的pH （填“增大”“减小”或 “不变”）。
（3）某同学在常温下设计如下实验流程探究Na2S2O3的化学性质。
实验①可说明 （填字母）
| A．该Na2S2O3溶液中水电离的c（OH—）=10—8mol/L |
| B．H2S2O3是一种弱酸 |
| C．Na2S2O3是一种弱电解质 |
D．Na2S2O3水解方程式为S2O32—+2H2O H2S2O3+2OH— |
写出实验②发生反应的离子方程式 。
（4）实验室制得的Na2S2O3粗晶体中往往含有少量杂质。为了测定粗产品中Na2S2O3·5H2O的含量，一般采用在酸性条件下用KMnO4标准液滴定的方法（假定粗产品中杂质与酸性KMnO4溶液不反应）。
称取1.28 g的粗样品溶于水，用0.40mol/L KMnO4溶液（加入适量硫酸酸化）滴定，当溶液中S2O32—全部被氧化时，消耗KMnO4溶液体积20.00 mL。
5S2O32—+8MnO4—+14H+ ＝8Mn2++10SO42—+7H2O）。试回答：
①此滴定实验是否需要指示剂 （填“是”或“否”），KMnO4溶液置于 （填“酸式”或“碱式”）滴定管中。
②若滴定时振荡不充分，刚看到溶液局部变色就停止滴定，则会使样品中Na2S2O3·5H2O的质量分数的测量结果 （填“偏高”“偏低”或“不变”）。
③产品中Na2S2O3·5H2O的质量分数为 。（Na2S2O3·5H2O式量：248）（保留小数点后两位数）
钒是一种重要的合金元素，还用于催化剂和新型电池。从含钒固体废弃物（含有SiO2、Al2O3及其他残渣）中提取钒的一种新工艺主要流程如下：
部分含钒化合物在水中的溶解性如下表：
| 物质 |
V2O5 |
NH4VO3 |
VOSO4 |
(VO2)2SO4 |
| 溶解性 |
难溶 |
难溶 |
可溶 |
易溶 |
部分含钒化合物在水中的溶解性如下表：
请回答下列问题：
（1）反应①所得溶液中除H+之外的阳离子有___________。
（2）反应②碱浸后滤出的固体主要成分是 （写化学式）。
（3）反应④的离子方程式为 。
（4）25℃、101 kPa时，4Al(s)＋3O2(g)==2Al2O3(s) ΔH1＝-a kJ/mol
4V(s)＋5O2(g)==2V2O5(s) ΔH2＝-b kJ/mol
用V2O5发生铝热反应冶炼金属钒的热化学方程式是 。
（5）钒液流电池（如图所示）具有广阔的应用领域和市场前景，该电池中隔膜只允许H+通过。电池放电时负极的电极反应式为 ，电池充电时阳极的电极反应式是 。
（6）用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定(VO2)2SO4溶液，以测定反应①后溶液中的含钒量，反应的离子方程式为：2VO2+＋H2C2O4＋2H+===2VO2+＋2CO2↑＋2H2O。取25.00 mL 0.1000 mol/L H2C2O4标准溶液于锥形瓶中，加入指示剂，将待测液盛放在滴定管中，滴定到终点时消耗待测液24.0 mL，由此可知，该(VO2)2SO4溶液中钒的含量为 g/L。
下图中甲池是以甲醇为原料，KOH为电解质的高效燃料电池，电化学过程的如图。
下列说法中不正确的是
| A．甲池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH＝2K2CO3+6H2O |
| B．若乙池中为足量AgNO3溶液，则阳极的电极反应为: 4OH--4e- = 2H2O+O2↑ |
| C．若乙池中为一定量CuSO4溶液,通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol Cu（OH）2后恰好恢复到电解前的浓度和pH,则电解过程中转移的电子数为0.2NA |
| D．常温常压下，1 g CH3OH燃料生成CO2和液态H2O时放热22.68 kJ,表示该反应的热化学方程式为:CH3OH（l）+1.5O2（g）==CO2（g）+2H2O（l） ΔH=" -725.76" kJ·mol-1 |
粤公网安备 44130202000953号
