高中化学单元质量检测四含解析 人教版选修4

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单元质量检测(四)　电化学基础综合检测 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 一、选择题(本题包括16小题，每题3分，共48分；每小题只有一个选项符合题目要求。)‎ ‎1．中华文明源远流长，下面中国国宝级文物的表面不会因电化学腐蚀被氧化的是(　　)‎ 解析：秦朝铜马车、春秋越王剑、商代司母戍鼎都是由铜合金铸成，除了铜外，它们中还含有不如铜活泼的金属，在空气中能形成原电池，铜作负极被腐蚀，故A、B、D不符合题意；唐三彩是陶瓷制品，不是合金，故不会形成原电池，故C符合题意。‎ 答案：C ‎2．下列有关电化学的描述不正确的是(　　)‎ A．废旧电池不能随意丢弃，应回收 B．氢氧燃料电池中，负极上的电极反应式一定是H2－2e－===2H＋‎ C．电解饱和食盐水时，阴极上有氢气生成 D．析氢腐蚀发生在酸性介质中 解析：某些废旧电池中含有重金属，随意丢弃会污染环境，应回收集中处理，A项正确；氢氧燃料电池中，若电解质溶液为碱性溶液，则负极上的电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，B项错误；电解饱和食盐水时，阴极上发生还原反应生成氢气，C项正确；析氢腐蚀发生时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，D项正确。‎ 答案：B ‎3．如图装置为某实验小组设计的铜锌原电池，下列关于其说法错误的是(　　)‎ A．装置甲中电子流动方向为Zn→电流表→Cu B．装置乙比装置甲提供的电流更稳定 C．装置乙的盐桥中K＋移向Zn极，Cl－移向Cu极 D．若装置己中用铁丝替代盐桥，反应原理发生改变 14‎ 解析：装置甲是原电池，Zn为负极，Cu为正极，电子由负极经外电路流向正极，则电子流动方向为Zn→电流表→Cu，A项正确；装置乙中含有盐桥，使其中产生的电流更稳定，B项正确；装置乙中，Zn极上发生反应：Zn－2e－===Zn2＋，Cu极上发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，则为保持溶液的电中性，盐桥中Cl－向Zn极移动，K＋向Cu极移动，C项错误；若装置乙中用铁丝替代盐桥，右侧烧杯中能自发发生氧化还原反应而形成原电池，则左侧烧杯中形成电解池，故反应原理发生改变，D项正确。‎ 答案：C ‎4．关于下列各装置图的叙述中，不正确的是(　　)‎ A．用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液 B．用装置①进行电镀，镀件接在b极上 C．装置②的总反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋‎ D．装置③中的铁钉几乎没有被腐蚀 解析：装置①为电解池，根据电流方向可知，a为阳极小为阴极，精炼铜时，a极为粗铜，发生氧化反应“极为精铜，发生还原反应，电解质溶液为CuSO4溶液，故A正确；用装置①进行电镀，镀层金属接在阳极a板上，镀件接在阴极b极上，故B正确；装置②是原电池装置，Fe作负极，发生氧化反应，Fe3＋在正极Cu的表面发生还原反应，因此总反应是Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故C错误；浓硫酸具有暖水性，在干燥的环境中铁难以被腐蚀，因此装置③中的铁钉几乎没有被腐蚀，故D正确。‎ 答案：C ‎5．化学科技工作者对含有碳杂质的金属铝腐蚀与溶液酸碱性的关系进行了研究，25 ℃时得出溶液pH对铝的腐蚀的影响如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．常温下，金属铝在浓硫酸中的腐蚀速率大于在盐酸中的腐蚀速率 B．金属铝在pH＝8.5的Na2CO3溶液中发生电化学腐蚀而析出氧气 C．电解法不能使金属铝表面生成致密的氧化膜 D．金属铝在中性环境中不易被腐蚀 14‎ 解析：常温下，Al在浓硫酸中发生钝化，A项错误；金属铝在碱性条件下发生吸氧腐蚀，不会产生O2，会消耗O2，B项错误；AI作阳极，稀硫酸作电解液，电解时可形成Al2O3保护膜：2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋，C项错误；根据图示可知，25 ℃，pH＝7时，腐蚀度为0，故金属铝在中性环境中不易被腐蚀，D项正确。‎ 答案：D ‎6．全钒电池以惰性材料作电极，在电解质溶液中发生的总反应为 VO2＋(蓝色)＋H2O＋V3＋(紫色)NO(黄色)＋V2＋(绿色)＋2H＋‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．当电池放电时，VO被氧化 B．放电时，负极反应式为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O C．充电时，阳极附近溶液由绿色逐渐变为紫色 D．放电过程中，正极附近溶液的pH变大 解析：当电池放电时，VO→VO2＋，V元素的化合价由＋5变为＋4，VO产被还原。故A错误；放电时，负极失电子，负极反应式为V2＋e－===V3＋，故B错误；充电时，阳极发生氧化反应，VO2＋→VO，阳极附近溶液由蓝色逐新变为黄色，故C错误；放电过程中，正极反应式为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，正极附近溶液的pH变大，故D正确。‎ 答案：D ‎7．锂－空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．正极区产生的LiOH可回收利用 B．电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替 C．该电池放电时，正极的反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O D．该电池充电时，阴极发生氧化反应：Li＋＋e－===Li 解析：金属Li在负极发生氧化反应生成Li＋，Li＋向正极移动，与正极区生成的OH－结合形成LiOH，从分离出的LiOH中可以回收Li而循环使用，故正极区产生的LiOH可回收利用，A正确；Li能与盐酸反应生成H2，故电池中的有机电解液不能用稀盐酸代替，B错误；该电池放电时，O2在正极得电子发生还原反应生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C错误；该电池充电时，阴极上Li＋得电子发生还原反应，电极反应式为Li＋＋e－===Li，D错误。‎ 14‎ 答案：A ‎8．浓差电池是指电池内物质变化仅是由一种物质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池。银和硝酸银溶液可构成如图所示的浓差电池。下列说法正确的是(　　)‎ A．NO由交换膜右侧向左侧迁移 B．a极为负极，发生氧化反应 C．b极的电极反应式为Ag－e－===Ag＋‎ D．膜右侧溶液浓度最终会大于膜左侧 解析：左侧AgNO3溶液浓度高，右侧AgNO3溶液浓度低，该电池工作时，NO由阴离子交换膜左侧向右侧迁移，Ag＋在a极上得电子，发生还原反应生成Ag单质：Ag＋＋e－===Ag，则b极上Ag失电子，发生氧化反应生成Ag＋，电极反应式为Ag－e－===Ag＋，即b极为负极，a极为正极，膜右侧溶液浓度最终不会大于膜左侧。综上可知，A、B、D项错误，C项正确。‎ 答案：C ‎9．空间实验室“天官一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的电池。如图为RFC的工作原理示意图，下列说法正确的是(　　)‎ A．c电极为燃料电池的负极，发生氧化反应 B．电解装置和燃料电池装置的隔膜均为阴离子交换膜 C．d电极的电极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O D．电路中转移0.4 mol电子时，b电极上产生2.24 L(标准状况下)O2‎ 解析：该装置的左侧为电解装置，右侧为燃料电池装置。由电解装置的电源正、负极可知，a电极为阴极，电解生成的气体X为H2，b电极为阳极，电解生成的气体Y为O2。O2通入M中，故c电极上通入的是氧化剂，在原电池中发生还原反应，则c电极为正极，A项错误；由右侧装黄的“酸性电解质溶液”可知，c电极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2‎ 14‎ O，d电极的电极反应式为H2－2e－===2H＋，故H＋由N通过隔膜迁移到M，则隔膜为质子交换膜或阳离子交换膜，B、C项错误；b电极为阳极，阳极上生成O2，生成1 mol O2，转移4 mol电子，故当电路中转移0.4 mol电子时，b电极上产生0.1 mol O2，即2.24 L(标准状况下)O2，D项正确。‎ 答案：D ‎10．C－NaMO2电池是科学家正在研发的钠离子电池，据悉该电池可以将传统锂电池的续航能力提升7倍。该电池的电池反应式为NaMO2＋nCNa1－xMO2＋NaxCn，下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．电池放电时，溶液中Na＋向负极移动 B．该电池负极的电极反应为NaMO2－xe－===Na1－xMO2＋xNa＋‎ C．消耗相同质量金属时，用锂作负极转移电子的物质的量比用钠时少 D．电池充电时的阳极反应式为nC＋xNa＋－xe－===NaxCn 解析：电池放电时，溶液中Na＋向正极移动，A项错误；该电池负极失去电子，发生氧化反应，电极反应为NaMO2－xe－===Na1－xMO2＋xNa＋，B项正确；由于Li、Na形成化合物时均失去1个电子，Li、Na相对原子质量分别是7.23，故消耗相同质量金属时，用锂作负极转移电子的物质的量比用钠时多，C项错误；电池充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为NaxCn－xe－===nC＋xNa＋，D项错误。‎ 答案：B ‎11．如图所示，a、b是多孔石墨电极，某同学按图示装置进行如下实验：断开K2，闭合K1一段时间，观察到两支玻璃管内都有气泡将电极包围；此时断开K1，闭合K2，观察到电流计A的指针有偏转。下列说法不正确的是(　　)‎ A．断开K2，闭合K1一段时间，溶液的pH变大 14‎ B．断开K1，闭合K2时，b极上的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ C．断开K2，闭合K1时，a极上的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O D．断开K1，闭合K2时，OH－向b极移动 解析：当断开K2，闭合K1时为电解池，此时根据电源判断a极为阳极，b极为阴极，相当于电解水，故A项正确；a极的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，故C项正确；当断开K1，闭合K2时，该装置为原电池，a极为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，b极为负极，电极反应式为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，故D项正确，B项错误。‎ 答案：B ‎12．H3PO2可用电渗析法制备。“四室电渗析法”的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)，下列说法正确的是(　　)‎ A．产品室中的氢离子扩散到阳极室中 B．阴极室中的钠离子扩散到原料室中 C．产品室中的氢氧根离子扩散到原料室中 D．原料室中的H2PO扩散到产品室中 解析：阳极的电极反应式为2HO－4e－===O2↑＋4H＋，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。阳极室中的氢离子扩散到产品室中，原料室中的钠离子扩散到阴极室中。根据电荷守恒关系可知，原料室中的H2PO扩散到产品室中。‎ 答案：D ‎13．氨硼烷(NH3·BH3)作为一种非常有前景的储氢材料，近年来日益受到人们的重视。氨硼烷电池可在常温下工作，装置如图所示，该电池的总反应为NH3·BH3＋3H2O2===NH4BO2＋4H2O。下列说法正确的是(　　)‎ A．右侧电极上发生氧化反应 B．电池工作时，H＋通过质子交换膜向左侧移动 C．正极的电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－‎ 14‎ D．每消耗31 g氨硼烷，理论上转移6 mol电子 解析：根据总反应NH3·BH3＋3H2O2===NH4BO2＋4H2O可知，H2O2在右侧电极上发生还原反应，NH3·BH3在左侧电极上发生氧化反应，则左侧电极为电池负极，右侧电极为电池正极，正极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，故电池工作时，H＋通过质子交换膜向右侧移动，A、B、C项错误；根据总反应知，每消耗31 g氨硼烷，则消耗3 mol H2O2，结合正极反应式可知，理论上转移6 mol电子，D项正确。‎ 答案：D ‎14．将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL溶液，用惰性电极电解一段时间后，某一电极上析出了0.3 mol Cu，此时在另一电极上产生的气体体积(标准状况下)为(　　)‎ A．7.84 L B．6.72 L C．5.6 L D．4.48 L 解析：混合后Ag＋先与Cl－作用形成AgCl沉淀(此时溶液中还剩Cl－ 0.4 mol)，当有0.3 mol Cu生成时，电路中共转移0.6 mol e－，此时阳极上先生成0.2 mol Cl2，然后是OH－放电生成0.05 mol O2，即阳极共生成0.25 mol气体，其在标况下的体积为5.6 L。‎ 答案：C ‎15．一种处理SO2的流程如图所示，下列说法不正确的是(　　)‎ A．该流程中原电池的负极反应是SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋‎ B．该流程的优点是Br2可循环利用，同时得到清洁燃料 C．电解槽阴极附近pH变大 D．该流程说明反应SO2＋2H2O===H2SO4＋H2可自发进行 解析：在原电池负极上，还原性物质发生氧化反应，A正确；根据流程可知有H2生成，电解生成的Br2参与原电池反应，B正确；电解槽阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，酸性减弱，pH增大，C正确；原电池反应一定是自发进行的，电解池反应不一定是自发进行的，反应SO2＋2H2O===H2SO4＋H2不能直接没计成原电池，反应不可自发进行，D错误。‎ 答案：D ‎16．我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO2并提供O2，我国科学家设计了一种装置(如图)，实现了“太阳能→电能→化学能”转化，总反应方程式为2CO2===2CO＋O2。关于该装置的下列说法正确的是(　　)‎ 14‎ A．图中N型半导体为正极，P型半导体为负极 B．图中离子交换膜为阳离子交换膜 C．反应完毕，该装置中电解质溶液的碱性增强 D．人体呼出的气体参与X电极的反应：CO2＋2e－＋H2O===CO＋2OH－‎ 解析：题图中左边为原电池，由原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，可以判断N型半导体为负极，P型半导体为正极，A错误。电极X接原电池的负极，为电解池的阴极，则电极Y为阳极，OH－在阳极发生氧化反应，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；CO2在阴极发生还原反应，电极反应式为2CO2＋4e－＋2H2O===2CO＋4OH－，可以看出OH在阳极消耗，在阴极生成，故离子交换膜为阴离子交换膜。B错误。电解过程中OH－的数目基本不变，故电解质溶液的碱性不变，C错误。CO2在X电极上发生得电子的还原反应，D正确。‎ 答案：D 二、非选择题(本题包括5小题，共52分)‎ ‎17．(10分)‎ 电解原理在化学中有广泛应用。如图所示电解池装置中装有电解液a，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答下列问题：‎ ‎(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则电解池中X电极附近的现象是____________________，X电极的电极反应式为________________________________________________________________________；‎ 电解饱和NaCl溶液的离子方程式是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)若要在铁上镀银，电解液选用硝酸银溶液，则X电极材料是________，电极反应式是____________________。‎ ‎(3)若Y电极为铜锌合金，X电极为纯铜，且电解质溶液中含有足量的Cu2＋，通电一段时间后，假设阳极恰好完全溶解，此时阴极质量增加7.68 g，溶液质量增加0.03‎ 14‎ ‎ g，则合金中Cu、Zn的物质的量之比为________。‎ 解析：(1)若X、Y都是一情性电极，a是饱和NaCl溶液，H＋在X电极上放电生成氢气，同时X电极附近有OH－生成，导致溶液呈碱性，无色酚酞试液遇碱变红色，X电极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；电解饱和NaCl溶液的离子方程式是2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。(2)若要在铁上镀银，电解液选用硝酸银溶液，则阳极Y为Ag，阴极X为Fe，X电极的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag。(3)Y电极(阳极)为铜锌合金，X电极(阴极)为纯铜，且电解质溶液中含有足量的Cu2＋，则Cu2＋在阴疲上发生还原反应转化为铜，阴极增加的铜的物质的量为＝0.12mol，由于金属活动性：Zn>Cu，故阳极上Zn先氧化溶解，Cu后氧化溶解，当阳极恰好完全溶解时，溶液增加的质量为合金中锌和铜的质量差，即0.03 g。设合金中锌的物质的量为x mol，则：‎ Zn＋Cu2＋===＝Zn2＋＋Cu　　Δm ‎65 g 96 g 1 g ‎65x g 0.03 g ＝，解得x＝0.03。设合金中铜的物质的量为y mol，由得失电子守恒可知，0.03 mol×2＋y mol×2＝0.12 mol×2，解得y＝0.09。则合金中Cu、Zn的物质的量之比为0.09 mol∶0.03 mol＝3∶1。‎ 答案：‎ ‎(1)产生气泡，溶液变红色　2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑‎ ‎(2)Fe　Ag＋＋e－===Ag ‎(3)3:1‎ ‎18．(10分)充电宝基本都由聚合物锂电池作为储电单元，它本身就是一个锂电池聚合物的存电装置，通过IC芯片进行电压的调控，再通过连接电源线充电或储电，然后可以将贮存的电量释放出来。请回答下列问题：‎ ‎(1)某品牌充电宝属于锂钒氧化物凝胶电池，其电池总反应为V2O5＋xLiLixV2O5，下列说法正确的是________(填序号)。‎ A．该充电宝充电时，锂电极与外电源的负极相连 B．该充电宝的凝胶介质也可用KOH溶液代替 C．该充电宝充电时，阴极反应式为LixV2O5－xe－===V2O5＋xLi＋D.若该充电宝放电时转移0.2 mol电子，则消耗锂1.4x g ‎(2)另一品牌充电宝工作原理如图所示，该电池的总反应为Li1－xMnO2＋LixC6 14‎ LiMnO2＋C6(LixC6表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)。‎ ‎①K与N相接时，Li＋由________(填“A”或“B”，下同)极区迁移到________极区。‎ ‎②K与M相接时，阳极的电极反应为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③K与N相接时，负极的电极反应为 ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)A项，放电时，锂电极是负极，锂被氧化，充电时锂电极连接外电源的负极作阴极，化合态锂被还原为锂单质，正确。B项，由于单质锂能与水反应，故该电池不能使用水溶液作电解液，错误。C项，充电时阴极上发生的是还原反应，其电极反应为xLi＋＋xe－===xLi，错误。D项，放电反应中Li转化为Li＋，化合价从0上升至＋1，故消耗1 mol金属Li，转移1 mol电子，则每转移0.2 mol电子，理论上消耗0.2 mol(1.4 g)金属Li，错误。(2)①K与N相接时，充电宝给平板电脑充电，充电宝为原电池，由电源正、负极可知，A为屯池正极，B为电池负极，负极上LixC6失电子被氧化为Li＋，Li＋向正极移动，Li＋应由B极区迁移到A极区。②K与M相接时，外接电源给充电宝充电，此时A极为阳极，LiMnO2失电子，其电极反应为LiMnO2－xe－===Li1－xMnO2＋xLi＋。③K与N相接时，LixC6在负极上失去电子生成Li＋和C6，其电极反应为LixC6－xe－===C6＋xLi＋。‎ 答案：(1)A ‎(2)①B　A ‎②LiMnO2－xe－===Li1－xMnO2＋xLi＋‎ ‎③LixC6－xe－===C6＋xLi＋‎ ‎19．(10分)为探究金属的腐蚀情况，某同学取一张用饱和NaCl溶液浸湿的石蕊试纸，平铺在一块金属板上，按如图所示的方法连接电路。‎ ‎(1)若试纸为红色石蕊试纸，金属板为一锌片，B处为一灵敏电流计，接通电路，将铅笔芯(主要成分为石墨)放置在试纸上一段时间，发现电流计指针发生偏转，则铅笔芯与试纸接触处的电极反应式为____________________，此时铅笔芯作________极，铅笔芯与试纸接触处颜色________(填序号)。‎ 14‎ a．变白 b．变蓝 c．不变 d．无法确定 ‎(2)若金属板为一铂片，B处为一直流电源，接通电源后，①当试纸为红色石蕊试纸，用铅笔在试纸上写字，若出现蓝色字迹，则铅笔芯与试纸接触处的电极反应式为____________________；②当试纸为蓝色石蕊试纸，将铅笔芯放置在试纸上一段时间后，若接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色，则铅笔芯与试纸接触处的电极反应式为____________________。‎ ‎(3)上述(1)中的变化在本质上与钢铁的________腐蚀类似，若将(1)中的锌换成铁，写出其总反应方程式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)该装置为原电池，锌为负极，铅笔芯为正极，正极上发生的是吸氧腐蚀型反应，正极区溶液呈碱性，故试纸变蓝色。(2)当B为直流电源时，整套装置相当于电解池。①出现蓝色字迹表明铅笔为阴极，阴极上发生H2O得电子的反应；②当出现双色同心圆时，表明有氯气生成，铅笔芯为阳极，Cl－放电生成Cl2。(3)铁在中性条件下发生的是吸氧腐蚀，生成的Fe2＋会与正极上生成的OH－结合生成Fe(OH)2。‎ 答案：‎ ‎(1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－　正　b ‎(2)2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑‎ ‎2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎(3)吸氧　2Fe＋O2＋2HO===2Fe(OH)2‎ ‎20．(10分)以甲醇为燃料的新型电池，其成本远远低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，如图甲是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。请回答下列问题：‎ ‎(1)B极上的电极反应式为 ‎________________________________________________________________________‎ ‎(2)若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解硫酸铜溶液，当阳极收集到11.2 L(标准状况下)气体时，消耗甲醇的质量为________g，要使溶液复原，可向电解后的溶液中加入的物质有________。‎ ‎(3)目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。‎ 14‎ ‎①如图乙所示，用石墨作电极，在一定条件下电廨饱和食盐水制取ClO2。若用上述甲醇燃料电池进行电解，则电解池的电极a连接甲醇燃料电池的________(填“A”或“B”)极，写出阳极上产生ClO2的电极反应式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②电解一段时间，当阴极上产生的气体体积为112 mL(标准状况下)时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________mol。‎ 解析：(1)甲醇在B电极上失去电子转化为CO2与H2O，其中O2－参与电极反应，电极反应式为CH3OH＋3O2－－6e－===CO2＋2H2O。(2)阳极上收集的气体是O2，当其体积为11.2 L(标准状况下)时，电路中转移的电子为2 mol，结合甲醇放电的电极反应式易求出需要消耗的甲醇为2 mol××32 g·mol－1＝10.67 g；由于电解CuSO4溶寝时有H＋生成，且有Cu、O2脱离溶液体系，故可加入CuO或CuCO，使溶液复原。(3)①由图中Na＋的移动方向知a电极是阳极，它应连接电源的正极(A极)，电池工作时Cl－失去电子转化为ClO2，相应的电极反应式为2H2O＋Cl－－5e－===ClO2↑＋4H＋；②阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极上生成0.005 mol氢气时，产生0.01 mol OH－，由电中性原理知通过阳离子交换膜的阳离子应该为0.01 mol。‎ 答案：‎ ‎(1)CH3OH＋3O2－－6e－===CO2＋2H2O ‎(2)10.67　CuO或CuCO3‎ ‎(3)①A　2H2O＋Cl－－5e－===ClO2↑＋4H＋‎ ‎②0.01‎ ‎21．(12分)在实验室模拟工业上以黄铜矿矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示：‎ Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要受成分CuFeS2，含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎。‎ Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验。‎ 将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，匀速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。‎ Ⅲ.一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应：‎ ‎2RH(有机相)＋Cu2＋(水相) R2Cu(有机相)＋2H＋(水相)‎ 14‎ 分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu2＋得以再生。‎ Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。‎ ‎(1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：‎ CuFeS2＋4H＋===Cu2＋＋Fe2＋＋2H2S ‎2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋‎ ‎①阳极区硫酸铁的主要作用是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②电解过程中，阳极区Fe3＋的浓度基本保持不变，原因是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________(填离子方程式)。‎ ‎(2)若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是__________；加入有机萃取剂的目的是____________________。‎ ‎(3)步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu2＋得以再生的原理是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)步骤Ⅳ，若电解200 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是____________________。(忽略电解前后溶液体积的变化)‎ 解析：(1)①由发生的反应可知，Fe3＋氧化吸收硫化氢气体，防止环境污染②Fe2＋被还原为Fe2＋，Fe2＋在阳极放电Fe2＋－e－===Fe3＋，又生成Fe2＋，电解过程中，阳极区Fe3＋的浓度基本保持不变。(2)有机相和水相不互溶，分离有机相和水相通常利用分液的方法，使用的主要仪器为分液漏斗；加入有机萃取刑的目的是富集Cu2＋，并使Cu2＋与其他金属阳离子分离。(3)向有机相中加入一定浓度的硫酸，增大H＋浓度，使平衡2RH(有机相)＋Cu2＋(水相)R2Cu(有机相)＋2H＋(水相)逆向移动，Cu2＋进入水相得以再生。(4)电解CuSO4溶液的离子方程式为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑，200 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液中，n(CuSO4)＝0.2 L×0.5 mol·L－1＝0.1 mol；生成铜3.2 g，物质的量为＝0.05 mo，故电解过程中，消耗Cu2＋ 0.05 mol，生成0.1 mol H＋，由于溶液中Cu2＋水解和H2O的电离，故n(H＋)>0.1 mol、n(Cu2＋)<0.05 mol，n(SO)＝0.1 mol，溶液中OH－浓度很小，故c(H＋)>c(SO)>c(Cu2＋>c(OH－)。‎ 答案：‎ ‎(1)①吸收硫化氧气体，防止环境污染 ‎②Fe2＋－e－===Fe3＋‎ ‎(2)分液漏斗　富集Cu2＋，并使Cu2＋与其他金属阳离子分离 14‎ ‎(3)增大H＋浓度，使平衡2RH(有机相)＋Cu2＋(水相)R2Cu(有机相)＋2H＋(水相)逆向移动，Cu2＋进入水相得以再生 ‎(4)c(H＋)>c(SO)>c(Cu2＋)>c(OH－)‎ 14‎