题目内容

20．已知H2O2是一种弱酸，在强碱性溶液中主要以HO2-形式存在．目前研究比较热门的Al-H2O2电池，其电池总反应为2Al+3HO2-=2AlO2-+OH-+H2O．现以Al-H2O2电池电解尿素[CO（NH2）2]的碱性溶液制备氢气 （右池中隔膜仅阻止气体通过，b、c、d均为惰性电极）．试回答下列问题

（1）电极b是正极，电极反应式为HO2-+2e-+H2O=3OH-，
（2）右池是电解池，电极c的电极反应式为CO（NH2）2-6e-+8OH-=CO32-+N2+6H2O，
（3）通电2min后，Al电极质量减轻2.7g，则产生氮气的体积为1.12L．（标准状况）

分析 电解时，电池反应时中，氮元素化合价由-3价变为0价，H元素化合价由+1价变为0价，所以生成氮气的电极是阳极，生成氢气的电极是阴极，则Al是负极、b为正极，c为阳极，d为阴极，H2O2-Al燃料电池工作时，Al为负极被氧化，H2O2为正极被还原，电解尿素[CO（NH2）2]的碱性溶液，CO（NH2）2在阳极被氧化，氢离子在阴极被还原，以此解答该题．

解答 解：电解时，电池反应时中，氮元素化合价由-3价变为0价，H元素化合价由+1价变为0价，所以生成氮气的电极是阳极，生成氢气的电极是阴极，则Al是负极、b为正极，c为阳极，d为阴极，
（1）根据以上分析，电极b是正极，电极反应式为HO2-+2e-+H2O=3OH-，故答案为：正；HO2-+2e-+H2O=3OH-；
（2）右池是电解池，c为阳极，电极c的电极反应式为CO（NH2）2-6e-+8OH-=CO32-+N2+6H2O，故答案为：电解；CO（NH2）2-6e-+8OH-=CO32-+N2+6H2O；
（3）每消耗2.7g Al，则转移0.3mol电子，电解池阳极中氮元素化合价由-3价变为0价，在可生成0.05mol氮气，理论上产生气体体积为1.12L，故答案为：1.12L．

点评 本题综合考查原电池以及电解原理，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，明确元素化合价变化是解本题关键，根据元素化合价变化与阴阳极的关系来分析解答，难度中等．

练习册系列答案
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10．某研究小组用粗铜（含杂质Fe）按下述流程制备氯化铜晶体（CuCl2•2H2O）．

（1）实验室采用如下图所示的装置，可将反应①粗铜与Cl2反应转化为固体1（部分仪器和夹持装置已略去）．

①仪器A的名称是分液漏斗．
②连接好装置后，加入药品前，应该进行的实验操作是检验装置气密性．
③装置B中发生反应的离子方程式是MnO2+4H++2Cl- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O．
④有同学认为应在浓硫酸洗气瓶前增加吸收HCl的装置，你认为是否必要（填“是”或“否”）否．
⑤虚线内缺少实验装置，请你画出装置图，标明药品名称．
（2）试剂X用于调节pH以除去杂质，X可选用下列试剂中的（填序号）cd．
a．NaOH   b．NH3•H2O   c．CuO   d．Cu2（OH）2CO3   e．CuSO4
操作①的名称是过滤．
（3）在溶液2转化为CuCl2•2H2O的操作过程中，发现溶液颜色由蓝色变为绿色．小
组同学欲探究其原因．
已知：在氯化铜溶液中有如下转化关系：
Cu（H2O）42+（aq）+4Cl-（aq）?CuCl42-（aq）+4H2O（l）
   蓝色                     黄色
取氯化铜晶体配制成蓝绿色溶液Y，进行如下实验，其中能够证明CuCl2溶液中有上述转化关系的是（填序号）abc．
a．将Y稀释，发现溶液呈蓝色
b．在Y中加入CuCl2晶体，溶液变为绿色
c．在Y中加入NaCl固体，溶液变为绿色
d．取Y进行电解，溶液颜色最终消失
（4）操作②需在氯化氢气流中经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
11．下列关于卤素的叙述正确的是（　　）
A．卤素有单质存在于自然界中
B．随核电荷数增加，单质熔沸点升高
C．随核电荷数增加，单质氧化性增强
D．单质与水反应，均可用通式X2+H2O═HX+HXO表示
8．反应C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）在一容积可变的密闭容器中进行，在其它条件不变的情况下，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是（　　）
A．保持体积不变，增加H2O（g）的物质的量
B．将容器的体积缩小一半
C．保持体积不变，充入N2使体系压强增大
D．保持压强不变，充入N2使容器体积变大
15．已知：（1）胆矾失水的热化学方程式为：CuSO4•5H2 O（s）═CuSO4 （s）+5H2 O（l）△H=+Q 1 kJ/mol
（2）室温下，无水硫酸铜溶于水的热化学方程式为：CuSO4 （s）═Cu2+（aq）+SO4 2-（aq）△H=-Q 2 kJ•mol- 1
（3）胆矾（CuSO4•5H2O）溶于水时溶液温度降低．则Q1与Q2的关系是（ Q1、Q2为正数）（　　）
A．Q 1＞Q 2B．Q 1=Q 2C．Q 1＜Q 2D．无法确定
5．Ⅰ．A、B、C、X是中学化学常见物质，均由短周期元素组成，转化关系如图所示．   若A、B、C的焰色反应均呈黄色，水溶液均为碱性．
①X属于的晶体类型是离子晶体．
②将4.48L（标准状况下）X通入100mL 3mol/L  A的水溶液后，溶液中发生的离  子反应方程式为2CO2+3OH-=CO32-+HCO3-+H2O．
③自然界中存在B、C和H2O按一定比例结晶而成的固体．取一定量该固体溶于水配
成100mL溶液，测得溶溶中金属阳离子的浓度为0.5mol/L．若取相同质量的固体加热至恒重，剩余固体的质量为2.65 g
Ⅱ．无机盐A是医学上常用的镇静催眠药，由两种元素组成．将其溶于水，通入适量黄绿色气体B，然后向反应后的溶液中加入四氯化碳并振荡、静置，溶液分层，下层液体呈橙红色．分液后取上层溶液，经元素分析，溶质为漂白粉的主要成分之一，往此溶液通入CO2和NH3可获得纳米材料E和铵态氮肥F．
（1）无机盐A中阳离子的结构示意图
（2）CO2和NH3两气体中，应该先通入溶液中的是NH3（填化学式），写出制备E和F 的离子反应方程式Ca2++CO2+2NH3+H2O=CaCO3↓+2NH4+．
12．下列离子方程式书写正确的是（　　）
A．钠投入水中：Na+H2O=Na++OH-+H2↑
B．实验室利用熟石灰和氯化铵制备氨气：NH4++OH-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH3↑+H2O
C．Fe3O4与稀硝酸反应：Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O
D．20mL0.2mol•L-1FeBr2溶液与0.004mol的Cl2反应：2Fe2++2Br-+2Cl2=2Fe3++4Cl-+Br2
9．下列各组中的离子，能在溶液中大量共存的是（　　）
A．H+，Ca2+，Cl-，CO32-B．Na+，Fe3+，OH-，SO42-
C．K+，Na+，OH-，Cl-D．Cu2+，Ba2+，Cl-，SO42-
10．下列说法中正确的是（　　）
A．含有共价键的化合物一定是共价化合物
B．只含有共价键的物质一定是共价化合物
C．离子化合物中可能含有极性共价键或非极性共价键
D．氦分子中含有共价键

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