时间:2025-06-26 03:21:29
1、填空题 【化学-选修2 化学与技术】
下图是传统的工业生产金属铝的基本流程图。结合铝生产的流程图回答下列问题：
（1）工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是________(填化学式)。石油炼制和煤的干馏产品__________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。
（2）在金属铝的冶炼中加入冰晶石和氟化钙的目的是________
（3）在冶炼过程中，阳极材料需要定期进行更换，原因是氧化铝溶解并和部分冰晶石发生反应生成Al2OF62-，写出该反应的离子方程式________________。若电解的总反应为2Al2O3+3C
3CO2+4Al，则阳极的电极反应式为_______________。
（4）冰晶石能在碱性溶液中分解，写出冰晶石与足量NaOH溶液反应生成两种钠盐的化学方程式______________。
（5）已知生产1mol铝消耗的电能为1．8x106J，9g铝制饮料罐可回收能量为0．2kJ，则铝制饮料罐的热回收效率η=_____________。（热回收效率= 回收能量/生产耗能 x100%）
参考答案：（1）Al2O3；碳素材料；（2）降低Al2O3的熔点，减少熔融电解质的能耗；（3）Al2O3＋4AlF63－===3Al2OF62－＋6F－；C+2 Al2OF62－+12F－－4e－===CO2+4 AlF
；（4）
＋4NaOH===6NaF＋NaAlO2＋2H2O；（5）0．033%。
本题解析：(1)铝土矿的成分是Al2O3、Fe2O3、SiO2，主要成分是Al2O3；电解时的阴阳级材料是能导电的，一般是金属和石墨，而石油炼制和煤的干馏中不含金属，因此石油炼制和煤的干馏产品是碳素材料作电解铝的阴极好阳极材料；(2)金属铝冶炼是电解熔融状态下氧化铝，因为氧化铝的熔点非常高，消耗大量的电能，因此加入冰晶石和氟化钙可以降低氧化铝的熔点，减少电能的消耗；（3）冰晶石Na3[AlF6]，氧化铝和冰晶石生成Al2OF62－和F－，根据反应前后原子个数守恒，Al2OF62－系数为3，则AlF63－系数4，化学反应方程式：Al2O3＋4AlF63－===3Al2OF62－＋6F－；电解时阳极是失电子，化合价升高，根据总反应C的化合价由0→＋4，C参与了正极反应，冰晶石在整个电解过程中降低氧化铝的熔点，反应前后质量不变，阳极电极反应：C+2 Al2OF62－+12F－－4e－===CO2↑+4 AlF；(4)(4)冰晶石Na3[AlF6]与足量NaOH溶液反应生成两种钠盐，根据元素守恒和原子个数守恒，Na作阳离子，Al作为阴离子AlO2－，F作为阴离子F－，反应的化学反应方程式：＋4NaOH===6NaF＋NaAlO2＋2H2O；（5）9gAl的物质的量=
mol=
mol，生产mol铝消耗的电能为×1.8×106=6×105J，则热回收效率η=
×100%=0.033%。
考点：考查化学反应方程式的书写、材料的成分、化学计算等相关知识。
本题难度：困难
2、填空题 如右图所示，U形管内盛有100mL的溶液，按要求回答下列问题：
（1）打开K2 ，合并K1 ，若所盛溶液为CuSO4溶液：则A为?极，A极的电极反应式为?。若所盛溶液为KCl溶液：则B极的电极反应式为?， K+移向?极（填A、B）
（2）打开K1，合并K2，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，则：①A电极附近可观察到的现象是?。
②B电极上的电极反应式为?，总反应化学方程式是?
?。
③反应一段时间后打开K2 , 若忽略溶液的体积变化和气体的溶解，B极产生气体的体积（标准状况）为11.2mL， 将溶液充分混合，溶液的pH约为?。若要使电解质溶液恢复到原状态，需向U形管内加入或通入一定量的?。
（3）如要用电解方法精炼粗铜，打开K1，合并K2，电解液选用CuSO4溶液，则A电极的材料应换成是?，电极反应式是?，反应一段时间后电解质溶液中Cu2+浓度?（填“增大”、“减小”、“不变”）。
参考答案：（1）?负?极，? Zn -2e- = Zn2+?。? O2+2H2O +4e- ="?" 4OH-?，? B??
（2）①?产生无色气泡，溶液变红色?。
②? 2Cl- -2e- = Cl2?，? 2NaCl +2H2O =（电解）2NaOH +H2↑+Cl2↑?。
③? 12?，? HCl?。
（3）?精铜?，?Cu2+ + 2e- =" Cu" ?，?减少
本题解析：略
本题难度：一般
3、选择题 如下图，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板有无色无臭的气体放出，符合条件的是（?）
| ? | a极板 | b极板 | x极板 | 溶质 |
| A | 锌 | 石墨 | 负极 | CuSO4 |
| B | 石墨 | 石墨 | 负极 | NaOH |
| C | 银 | 铁 | 正极 | AgNO3 |
| D | 铜 | 石墨 | 负极 | CuCl2 参考答案：A 本题解析：a极板质量增加，则a极板为阴极，而电解质溶液中含有不活泼的金属阳离子；b极板有无色无臭的气体放出，则电解质溶液中不会含有Cl－。 本题难度：简单 4、选择题 液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。一种以肼（N2H4）为燃料的电池装置如下图装置①。该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH作为电解质。下列有关叙述不正确的是 |
参考答案：B
本题解析：A．原电池中负极失去电子，发生氧化反应，则该燃料电池负极通入的是燃料肼。由于电解质是氢氧化钾，所以发生的电极反应为：N2H4+4OH－?4e－==N2↑+4H2O，A正确；B．用该燃料电池作为装置②的直流电源，产生7.1g Cl2即0.1mol氯气时转移0.2mol电子，则根据电子得失守恒可知至少需加入0.2mol÷4＝0.05 mol N2H4，B错误；C．原电池中负极失去电子，则电子从负极通过外电路流向正极，即该燃料电池中，电子从左侧电极经外电路流向右侧电极，溶液中阴离子OH－向负极移动，即迁移到左侧，C正确；D．该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料，增大接触面积以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触，D正确，答案选B。
考点：考查电化学原理的应用
本题难度：一般
5、填空题 （19分）
（1）利用H2S废气制取氢气的方法有多种。
①高温热分解法：已知：
在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S分解实验。
以H2S起始浓度均为c mol/L测定H2S的转化率，结果见图。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。
_____________0（填＞，=或＜）：说明随温度的升高，曲线b向曲线a靠近的原因： _____________________。
②电化学法
该法制氢过程的示意图如图。反应池中反应的离子方程式是___________________；
反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为________________。
（2）以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液可以组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2。
①该电池的负极反应式_______________________________________________。
②电池总反应的化学方程式_________________________________________________。
（3）某亚硝酸钠固体中可能含有碳酸钠和氢氧化钠，现测定亚硝酸钠的含量。
已知：5NaNO2+2KMnO4+3H2SO4=5NaNO3+2MnSO4+K2SO4+3H2O
称取4.000g固体，溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中,用0.1000mol／L，酸性KmnO4溶液进行滴定，实验所得数据如下表所示；
| 滴定次数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| KMnO4溶液体积/mL | 20.60 | 20.02 | 20.00 | 19.98 |
参考答案：（19分）
（1）① ＞（2分），温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短（或温度升高，反应速率加快，相同时间内更快达到平衡） （2分）
②2Fe3+ + H2S="=" 2Fe2++S↓+2H+（2分）
2Fe2+ + 2H+
2Fe3++H2↑（2分）
（2）①Al－3e－ + 4OH－=[Al（OH）4]－ （或AlO2－＋2H2O ） （2分）
②Al+3NiO（OH）+ H2O+ OH－= 3Ni（OH）2+ AlO2－； （2分）
（3）①由无色变为紫红色（2分）
②A C （2分）
③86.25%（3分）
本题解析：（1）①温度升高，反应物的转化率增大，说明升高温度，平衡正向移动，所以△H>0；随温度的升高，曲线b向曲线a靠近，是因为温度升高，反应速率加快，达到平衡的时间缩短；
②反应池中是硫化氢与氯化铁发生的氧化还原反应，生成亚铁离子和S单质及氢离子，离子方程式是2Fe3+ + H2S="=" 2Fe2++S↓+2H+；得到的溶液为氯化亚铁和氯化氢进入电解池，则电解氯化亚铁和氯化氢的混合液得到氢气和氯化铁，所以电解池中发生反应的离子方程式是2Fe2+ + 2H+2Fe3++H2↑；
（2）①以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成的电池中，Al失去电子发生氧化反应，作电池的负极，结合电解质溶液，所以负极的电极反应式为Al－3e－ + 4OH－= AlO2－＋2H2O；
②正极是NiO（OH）转化为Ni（OH）2，电极反应式是NiO（OH）+ e－ + H2O= Ni（OH）2+ OH－，根据得失电子守恒，将正负极的电极反应式相加，所以电池的总反应是Al+3NiO（OH）+ H2O+ OH－= 3Ni（OH）2+ AlO2－；
（3）①滴入最后一滴酸性KMnO4溶液，溶液由无色变为浅红色，30秒内不恢复，可判断达到滴定终点；
②第一组数据偏大，可能是酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗，造成高锰酸钾溶液的浓度降低，消耗高锰酸钾溶液的体积偏大；或者是滴定终了仰视读数，使读取数值偏大，锥形瓶未干燥，对结果无影响，所以答案选AC；
③由于第一组数据偏大，故舍去，取后三组数据，消耗高锰酸钾溶液的体积平均为20.00mL，所以亚硝酸钠的质量是20.00×10-3L×0.1000mol/L×5/2×250/25×69g/mol=3.45g，则固体中亚硫酸钠的质量分数是3.45g/4.000g×100%=86.25%。
考点：考查氧化还原反应的分析，化学平衡的判断，滴定终点的判断，误差分析，质量分数的计算
本题难度：困难
