第六章高考强化

酸性锌锰干电池中锌筒为负极，发生氧化反应，电极反应式为 $ {\rm \mathrm{Z}\mathrm{n}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{Z}\mathrm{n}}^{2+}} $ ，石墨电极为正极， $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}} $ 在正极发生还原反应， $ {\rm \mathrm{A}} $ 、 $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确；原电池工作时，阳离子向正极（即石墨电极）方向移动， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误。

$ {\rm {\mathrm{I}}_{2}} $ 在水中的溶解度较小， $ {\rm {\mathrm{I}}_{2}} $ 溶于水后，水溶液呈浅棕色， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；加入的锌粒与 $ {\rm {\mathrm{I}}_{2}} $ 反应生成 $ {\rm {\mathrm{I}}^{-}} $ ，溶液中 $ {\rm c({\mathrm{I}}^{-})} $ 增大，促使 $ {\rm {\mathrm{I}}_{2}+{\mathrm{I}}^{-}⇌{\mathrm{I}}_{3}^{-}} $ 平衡正向移动，生成了棕色的 $ {\rm {\mathrm{I}}_{3}^{-}} $ ，导致溶液颜色加深， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确； $ {\rm \mathrm{Z}\mathrm{n}} $ 消耗溶液中的 $ {\rm {\mathrm{I}}_{2}} $ ， $ {\rm c[{\mathrm{I}}_{2}(\mathrm{a}\mathrm{q})]} $ 减小,促使溶解平衡 $ {\rm {\mathrm{I}}_{2}(\mathrm{s})⇌{\mathrm{I}}_{2}(\mathrm{a}\mathrm{q})} $ 右移，紫黑色晶体逐渐消失， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；锌粒与 $ {\rm {\mathrm{I}}_{2}} $ 发生化合反应 $ {\rm \mathrm{Z}\mathrm{n}+{\mathrm{I}}_{2}\xlongequal{}{\mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{I}}_{2}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

电极 $ \mathrm{a} $ 上发生氧化反应生成 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；电极 $ \mathrm{a} $ 上生成 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ ，电极 $ \mathrm{b} $ 上消耗 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ ， $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 通过质子交换膜从左室移向右室， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；在探究溶液浓度变化时，不仅要关注溶质的变化，也要关注溶剂的变化，在光解过程中， $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 溶液中 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 减少， $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 溶液浓度增大， $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 减小， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；生成 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}} $ ，转移 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，外电路通过 $ 0.01\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子时，电极 $ \mathrm{b} $ 上生成 $ {\rm 0.005\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

实验①中， $ 0\sim 20 \min $ 内 $ {\rm v({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3})=\dfrac{(2.40-2.00)×{10}^{-3}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}}{20 \min }=2.00×{10}^{-5}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ,反应速率之比等于化学计量数之比，则 $ {\rm v({\mathrm{N}}_{2})=1.00×{10}^{-5}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；对比实验①、②，实验 $ {\rm ②{\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}} $ 初始浓度减半，实验①中平衡相当于是在实验②中平衡体系各物质浓度的2倍基础上逆向移动得到的，则实验②平衡时 $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}) < 0.40×{10}^{-3}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ,故 $ x < 0.40 $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；由实验①和②知，前 $ 20 \min $ 内， $ {\rm v({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3})=\dfrac{0.40×{10}^{-3}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}}{20 \min }=2.00×{10}^{-5}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ，增大氨气浓度，反应速率不变， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；对比实验①和实验③知，增加催化剂的表面积，反应速率增大， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

由题图可知，实验①中， $ 0\sim 2 $ 小时内 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}^{2-}} $ 的浓度由 $ {\rm 5.0×{10}^{-5}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 减小到 $ {\rm 1.0×{10}^{-5}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ，所以平均反应速率 $ {\rm v({\mathrm{S}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}^{2-})=\dfrac{5.0×{10}^{-5}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}-1.0×{10}^{-5}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}}{2\mathrm{h}}=2.0×{10}^{-5}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot {\mathrm{h}}^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；实验③水样初始 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 为8，呈碱性，反应的离子方程式中，反应物不应有 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；对比实验①和实验②可知，当其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可加快反应速率， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确； $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 过低、酸性太强会消耗纳米铁，从而减弱 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}^{2-}} $ 的去除效果， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

由于 $ {\rm \mathrm{X}\xlongequal{}2\mathrm{Z}} $ 反应分 $ {\rm ①\mathrm{X}\to \mathrm{Y}} $ 和 $ {\rm ②\mathrm{Y}\to 2\mathrm{Z}} $ 两步进行，随着不断反应， $ {\rm \mathrm{X}} $ 的浓度逐渐减小， $ {\rm \mathrm{Y}} $ 的浓度先增加后减小， $ {\rm \mathrm{Z}} $ 的浓度逐渐增大，可知 $ \mathrm{a} $ 表示 $ {\rm c(\mathrm{X})} $ 随 $ t $ 的变化曲线， $ {\rm \mathrm{A}} $ 项正确； $ {t}_{1} $ 时，图像中三条曲线相交在同一点，即三者的物质的量浓度相等， $ {\rm \mathrm{B}} $ 项正确； $ {t}_{2} $ 时 $ {\rm \mathrm{Y}} $ 的物质的量浓度在减小，说明 $ {\rm \mathrm{Y}} $ 的消耗速率大于生成速率， $ {\rm \mathrm{C}} $ 项正确；从图像中看出 $ {t}_{3} $ 后， $ {\rm \mathrm{X}} $ 的浓度为0，若全生成 $ {\rm \mathrm{Z}} $ ，则 $ {\rm c(\mathrm{Z})=2{c}_{0}} $ ，体系中存在一定量 $ {\rm \mathrm{Y}} $ ，根据②反应可知，体系中 $ {\rm c(\mathrm{Z})=2{c}_{0}-2c(\mathrm{Y})} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 项错误。

放电时阳离子 $ {\rm ({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+})} $ 向正极 $ (\mathrm{b} $ 极 $ ) $ 迁移， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；该电池负极消耗 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}} $ 、正极消耗 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}} $ ，所以可用于海水脱盐， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；根据思路导引可知， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；由原电池电极反应可知还原性： $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{u}}_{2}\mathrm{O} > {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{3}{\mathrm{T}\mathrm{i}}_{2}({\mathrm{P}\mathrm{O}}_{4})_{3}} $ ，而将 $ \mathrm{b} $ 极换为 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}/\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 电极后 $ \mathrm{b} $ 极仍增重，则此时 $ \mathrm{b} $ 极电极反应式为 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}-{\mathrm{e}}^{-}+{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}\xlongequal{}\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ ，所以该电极作为负极，则还原性： $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g} > {\mathrm{C}\mathrm{u}}_{2}\mathrm{O}} $ ，综合可知还原性： $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g} > {\mathrm{C}\mathrm{u}}_{2}\mathrm{O} > {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{3}{\mathrm{T}\mathrm{i}}_{2}({\mathrm{P}\mathrm{O}}_{4})_{3}} $ ，若以 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}/\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 电极代替 $ \mathrm{a} $ 极，则 $ \mathrm{a} $ 极电极反应式为 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}-{\mathrm{e}}^{-}+{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}\xlongequal{}\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 、 $ \mathrm{b} $ 极电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{T}\mathrm{i}}_{2}({\mathrm{P}\mathrm{O}}_{4})_{3}+2{\mathrm{e}}^{-}+2{\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{3}{\mathrm{T}\mathrm{i}}_{2}({\mathrm{P}\mathrm{O}}_{4})_{3}} $ ，电池不会失去储氯能力， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

（1） 用 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 进行实验，燃料电池中通入 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的电极失电子生成 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}：{\mathrm{H}}_{2}-2{\mathrm{e}}^{-}+2{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}\xlongequal{}2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，该极为负极，在原电池中，阳离子向正极移动，所以盐桥中 $ {\rm {\mathrm{K}}^{+}} $ 移向正极，即右侧，氢氧燃料电池总反应为 $ {\rm 2{\mathrm{H}}_{2}+{\mathrm{O}}_{2}\xlongequal{}2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 。

（2） 用 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 进行实验， $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 得电子，该电极为正极，电池总反应不变，即该电池仍是氢氧燃料电池，则通入 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 一侧电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}+4{\mathrm{e}}^{-}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}4{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ 。