题目内容
【题目】铁、铝等金属单质及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。
（1）金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应，由下列物质冶炼相应金属单质时采用电解法的是_________。
a.Fe2O3 b.NaCl c.Cu2S d.Al2O3
（2）某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。
为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述_______（填装置序号）装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为______________________________________________。
（3）利用甲醇（CH3OH）、氧气组成燃料电池，电解质溶液为碱性，电池工作时负极反应式为_____________。
（4）氨气也可作为燃料电池的燃料源制成高效率无污染的燃料电池系统，总反应式为：
（未配平），写出此碱性燃料电池的负极反应式：_______。
（5）高铁酸钾（K2FeO4）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。与MnO2-Zn电池类似，K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为_________________________。
（6）科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率高无污染，多用于航天航空。如图所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体，它在高温下能传导阳极生成的O2-（O2+4e-＝2O2-），d电极上的电极反应式为_____________________。
【答案】 bd ②③ 2Cl－＋2H2O
2OH－＋H2↑＋Cl2↑ CH3OH－6e－＋8OH－＝CO32－＋6H2O 2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O FeO42－＋3e－＋4H2O＝Fe(OH)3↓＋5OH－ CH4－8e－＋4O2－＝CO2＋2H2O
【解析】分析：（1）根据活泼性金属一般采用电解法冶炼分析；
（2）要防止金属铁被腐蚀，则需要将铁作原电池的正极或电解池的阴极；惰性电极电解饱和食盐水生成氯气、氢气和氢氧化钠，据此书写总反应式；
（3）甲醇在负极发生失去电子的氧化反应，结合电解质溶液的酸碱性书写电极反应式；
（4）氨气在负极发生失去电子的氧化反应，结合电解质溶液的酸碱性书写电极反应式；
（5）高铁酸钾得到电子被还原为氢氧化铁，结合电解质溶液的性质解答；
（6）根据电流的方向判断正负极，结合放电微粒书写电极反应式。
详解：（1）a.铁是较活泼的金属，工业上利用还原剂还原Fe2O3冶炼金属铁，a错误；b.钠是活泼的金属，工业上通过电解熔融的NaCl冶炼金属钠，b正确；c.铜是不活泼的金属，工业上通过Cu2S与氧气在高温下反应制备，即火法炼铜，c错误；d.铝是活泼的金属，工业上通过电解熔融的Al2O3冶炼金属铝，d正确。答案选bd；
（2）①装置是原电池，金属性Fe＞Cu，铁是负极，发生失去电子的氧化反应，铁被腐蚀；②装置是原电池，金属性Fe＜Zn，铁是正极，被保护；③装置是电解池，铁与电源的负极相连，作阴极，被保护，因此为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述②③装置原理进行防护；装置③中电解饱和食盐水，阳极氯离子放电，阴极氢离子放电，则总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O
2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
（3）原电池中负极发生失去电子的氧化反应，则甲醇在负极通入，由于电解质溶液显碱性，则电池工作时负极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－＝CO32－＋6H2O。
（4）根据总反应式可判断氨气发生失去电子的氧化反应，氧化产物是氮气，由于电解质溶液显碱性，则此碱性燃料电池的负极反应式为2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O；
（5）K2FeO4在电池中作为正极材料，得到电子生成氢氧化铁，由于电解质溶液显碱性，则其电极反应式为FeO42－＋3e－＋4H2O＝Fe(OH)3↓＋5OH－。
（6）根据电流方向可知c电极是正极，b电极是负极。甲烷在负极发生失去电子的氧化反应，由于其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体，它在高温下能传导阳极生成的O2-（O2+4e-＝2O2-），因此d电极上的电极反应式为CH4－8e－＋4O2－＝CO2＋2H2O。
期末1卷素质教育评估卷系列答案【题目】铬是广泛存在于环境中的金属元素，在水体中主要以三价和六价铬的化合物为主，其中六价铬对人有害。通常含六价铬的酸性工业废水的处理流程为：
请回答下列问题：
I．（1）第①步存在平衡：2CrO42－(黄色)+2H+
Cr2O72－(橙色)+H2O，请写出该反应的平衡常数表达式K= ______________。第①步反应的下列状态一定达到平衡的是________。
a．Cr2O72-和CrO42-的浓度相同 b．2v (Cr2O72-) = v (CrO42-) c．溶液的颜色保持不变
（2）常温下，向100mL、0.1mol/L的K2CrO4溶液加入1mol/L硫酸10mL，存在平衡：
2CrO42－(黄色)+2H+Cr2O72－(橙色)+H2O K=5×1014
若向上述溶液中加入浓KOH溶液，溶液的颜色由橙色渐变为黄色，反应逆转：Cr2O72－(橙色) +2OH－2CrO42－(黄色) +H2O
设该反应的平衡常数为K1，则K1=_______________。
II．为进一步研究初始pH和草酸浓度对第②步反应速率的影响，某学习小组设计对比实验如下表：
实验编号 | 初始pH | 废水样品体积/mL | 草酸溶液体积/mL | 蒸馏水体积/mL |
甲 | 4 | 60 | 10 | 30 |
乙 | 5 | x | 10 | 30 |
丙 | 5 | y | 5 | z |
（3）实验设计表中z=_______mL；
（4）实验甲中0～t1时间段反应速率v(Cr3+)=________mol/(L·min) (用含字母的代数式表示)。
（5）常温下，第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下平衡：Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH－(aq)，溶度积Ksp[Cr(OH)3]＝1×10－32，要使c(Cr3+)不高于10－5mol/L，溶液的pH应调至___________。
