题目内容

17．全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，原理如图所示．若负载是镀铜的电镀槽，则左槽溶液由黄色逐渐变为蓝色，有关说法正确的是（　　）
A．外接负载时，左槽作为原电池负极，发生氧化反应
B．外接电源时，左槽连接外接电源的正极，发生还原反应
C．负载是镀铜的电镀槽时，H+由左槽向右槽移动
D．充电时若转移电子数为3.01×1023个，左槽溶液中n（H+）的变化量为0.5mol

分析 A、当左槽溶液逐渐由黄变蓝，V元素的化合价由+5价变为+4价，该电极上得电子发生还原反应；
B、外接电源时左槽溶液逐渐由黄变蓝，V元素的化合价由+5价变为+4价，发生还原反应，为阴极；
C、原电池中阳离子移向正极；
D、充电时，若转移的电子数为3.01×1023个即物质的量为0.5mol，根据转移电子和氢离子的物质的量之间的关系式判断．

解答 解：A、当左槽溶液逐渐由黄变蓝，V元素的化合价由+5价变为+4价，该电极上得电子发生还原反应，应为原电池正极，故A错误；
B、外接电源时左槽溶液逐渐由黄变蓝，V元素的化合价由+5价变为+4价，发生还原反应，为阴极，所以左槽连接外接电源的负极，故B错误；
C、负载是镀铜的电镀槽时，左槽作为原电池正极，氢离子移向正极，即由右槽向左槽移动，故C错误；
D、充电时，左槽发生的反应为VO2++H2O═VO2++2H++e-，当转移电子为3.01×1023个即为0.5mol电子时，生成氢离子为1mol，此时氢离子参与正极反应，通过交换膜定向移动使电流通过溶液，溶液中离子的定向移动可形成电流，通过0.5mol电子，则左槽溶液中n（H+）的变化量为1mol-0.5mol=0.5mol，故D正确；
故选D．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，根据外接电源正负极确定该装置正负极或阴阳极，再结合电极反应式来分析解答即可，难点是电极反应式的书写，难度中等．

练习册系列答案
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7．铁是目前人类使用量最大的金属，它能形成多种化合物．
（1）取5.6g的生铁与足量的稀硫酸混合反应，无论怎样进行实验，最终收集了的气体体积均小于2.24L（标准状况），最主要的原因是生铁中含有碳等杂质，所得溶液在长时间放置过程中会慢慢出现浅黄色，试用离子方程式解释这一变化的原因4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O．
（2）ZnFe2Ox是一种新型纳米材料，可将工业废气中的某些元素转化为游离态，制取纳米ZnFe2Ox 和用于除去废气的转化关系如图ZnFe2O4$?_{CO_{2}、NO_{2}、SO_{2}/常温}^{H_{2}/高温}$ZnFe2Ox．若上述转化反应中消耗的n（ZnFe2O4）：n（H2）=2：1，x的值为3.5．请写出 ZnFe2Ox与NO2 反应的化学方程式2NO2+8ZnFe2O3.5=N2+8ZnFe2O4（x用前一问求出的具体值）．
（3）LiFePO4（难溶干水）材料被视为最有前途的锂离子电池材料之一．
①以 FePO4（难溶于水）、Li2CO3、单质碳为原料在高温下制备LiFePO4，该反应还生成一种可燃性气体，则反应方程式为2FePO4+Li2CO3+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2LiFePO4+3CO↑．
②磷酸铁锂动力电池有几种类型，其中一种（中间是锂离子聚合物的隔膜，它把正极与负桩隔开）工作原理为FePO4+Li$?_{充电}^{放电}$ LiFePO4．则放电时正极上的电极反应式为FePO4+Li++e-=LiFePO4．
（4）已知25℃时Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38，此温度下若在实验室中配制5mol/L 100mL  FeCl3溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加人2.5mL 2mol/L的盐酸（忽略加入盐酸体积）．
8．除去下列物质中的杂质选用的试剂和方法最合理的是（　　）
物质杂质试剂方法
A甲烷乙烯酸性高锰酸钾溶液洗气
B氯化亚铁溶液氯化铁过量铁粉过滤
C苯溴足量NaI溶液分液
D乙酸乙酯乙酸饱和碳酸钠溶液蒸馏
A．AB．BC．CD．D
5．在T℃时，铬酸银（Ag2CrO4）在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示．下列说法中不正确的是（　　） 
A．T℃时，在Y点和Z点，Ag2CrO4的Ksp相等
B．向饱和AgCrO4溶液中加入固体K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点
C．T℃时，Ag2CrO4的Ksp为1×10-8
D．图中a=$\sqrt{2}$×10-4
12．某温度下，在压强为0.1MPa条件下，将2 molCO与5 molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中，在催化剂作用下能自发进行反应：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0．经过5 min后，反应达到平衡，此时转移电子6 mol．则此时刻反应的平衡常数是3，CO的转化率为75%．
2．下列是对一些分子中共价键的描述，其中不正确的是（　　）
A．HCl分子中的共价键是由H原子的1s轨道和Cl原子未成对电子的3p轨道形成的s-pσ键
B．石墨晶体中碳原子的杂化轨道类型为sp2，碳原子间只存在sp2-sp2σ键
C．H2O分子中的共价键是由O原子的sp3杂化轨道和H原子的s轨道形成的s-sp3σ键
D．N2分子中的共价键是由2个N原子各自用3个p轨道形成的3个p-pπ键
9．粗产品蒸馏提纯时，如图所示装置中温度计位置正确的是（　　），可能会导致收集到的产品中混有低沸点杂质的装置是（　　）
A．B．C．D．
10．节能减排是中国转型发展的必经之路，工业生产中联合生产是实现节能减排的重要措施．下图是几种工业生产的联合生产工艺：

请回答下列问题：
（1）装置甲为电解池（惰性电极），根据图示转化关系可知：A为Cl2（填化学式），阴极反应式为2H++2e-=H2↑．
（2）装置丙的反应物为Ti，而装置戊的生成物为Ti，这两个装置在该联合生产中并不矛盾，原因是进入装置丙的Ti含有的杂质较多，从装置戊中出来的Ti较为纯净
装置戊进行反应时需要的环境为C（填字母序号）．
A．HCl气体氛围中  B．空气氛围中    C．氩气氛围中  D．水中
（3）装置乙中发生的是工业合成甲醇的反应：CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H＜0．
①该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）如下表：
温度/℃250350
K2.041x
符合表中的平衡常数x的数值是B（填字母序号）．
A．0  B．0.012  C．32.081  D．100
②若装置乙为容积固定的密闭容器，不同时间段各物质的浓度如下表：
c（CO）/mol•L-1c（H2）/mol•L-1c（CH3OH）/mol•L-1
0min0.8mol•L-11.6mol•L-10
2min0.6mol•L-1y0.2mol•L-1
4min0.3mol•L-10.6mol•L-10.5mol•L-1
6min0.3mol•L-10.6mol•L-10.5mol•L-1
反应从2min到4min之间，H2的平均反应速率为0.3mol•L-1•min-1．反应达到平衡时CO的转化率为62.5%．反应在第2min时改变了反应条件，改变的条件可能是A（填字母序号）．
A使用催化剂  B降低温度C增加H2的浓度
（4）装置己可以看作燃料电池，该燃料电池的负极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O．
11．湿式吸收一电解再生法，是采用氧化一电解的双反应器对含硫化氢的废气进行脱硫制氢．实验表明，双反应器法可以在较宽的范围内实现对硫化氢的有效吸收，并可同时制取氢气和硫磺，该法基本流程如图，其中氧化吸收器中为FeCl3溶液，电解反应器可实现FeCl3溶液的恢复及H2的制备．
（l）氧化反应器中发生的主要反应的离子有程式为H2S+2Fe3+=2H++S↓+2Fe2+
（2）电解反应器中，阳极反应式是Fe2+-e-=Fe3+
（3）某研究小组在实验室中模拟上述过程，研究FeCl3溶液吸收H2S气体的效率，实验时要先向FeCl3溶液中通人N2，其目的是排除溶液中的O2，防止对实验产生影响．对影响吸收效率的因素提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：H2S气体的通入速率；
假设二：FeCl3溶液的浓度；
假设三：溶液的pH．
请你设计实验就假设一进行验证，将实验步骤及结论补充完整．
（注：可用pH计测量溶液中的H+浓度）
实验步骤及结论
①分别取等体积、等浓度的FeCl3溶液于不同的试管中；
②向溶液中分别通入氮气
③分别向上述溶液中按不同的速度通入硫化氢气体
④分别用PH计测定溶液的PH的变化
⑤结论：若两溶液的PH值变化速率与气体通入速率比不同，说明硫化氢气体的通入速率对吸收速度有影响，否则无影响
（4）将FeCl3溶液吸收H2S气体后的溶液过滤后，取少量向其中加入BaCl2溶液，发现有白色沉淀生成（注：BaS溶于盐酸）．则白色沉淀可能是硫酸钡你的判断理由是原溶液中的氯离子排除氯化银生成的可能，而亚硫酸钡在酸性溶液中难生成，则白色沉淀可能为硫酸钡

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