第四章 实验活动5 制作简单的燃料电池 课时作业 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

高中化学人教版选择性必修第一册实验活动5 制作简单的燃料电池 课时作业 一、单选题 1．将图Ⅰ所示装置通电10 min后，撤掉直流电源，连接成图Ⅱ所示装置，可观察到U形管左侧铁电极表面析出了白色胶状物质，U形管右侧液面上升。下列说法正确的是 A．同温同压下，装置Ⅰ中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多 B．装置Ⅱ中铁电极的电极反应式为Fe－2e－＋2OH－=Fe(OH)2↓ C．装置Ⅱ中石墨电极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑ D．装置Ⅰ通电10 min后，铁电极附近溶液的pH降低 2．某新型锂电池工作原理如图所示，电池反应为：C6Lix＋Li1－xLaZrTaOLiLaZrTaO＋C6。下列说法错误的是 A．电池放电时，b极为正极，a极发生氧化反应 B．b极反应为xLi+＋Li1－xLaZrTaO－xe－= LiLaZrTaO C．当电池工作时，每转移x mol电子，b极增重7x g D．电池充放电过程，LiLaZrTaO固态电解质均起到传导Li+的作用 3．NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见下图，该电池在使用中石墨I电极上生成氧化物Y，下列说法错误的是 A．Y的化学式可能为NO B．石墨I极为负极，石墨Ⅱ极为正极 C．该电池放电时NO3-从右侧向左侧迁移 D．石墨I附近发生的反应为NO2+NO3ˉ－eˉ=N2O5 4．CO2加氢制CH4的一种催化机理如图，下列说法正确的是（    ） A．催化过程使用的催化剂为La2O3和La2O2CO3 B．La2O2CO3可以释放出CO2*(活化分子) C．H2经过Ni活性中心裂解产生活化态H*的过程为放热过程 D．CO2加氢制CH4的过程只需要La2O3催化即可完成 5．某高性能电池的工作原理如图。其电池反应为Cx(PF6)＋NaSn Cx＋Sn＋NaPF6。下列说法错误的是 A．放电时，b为正极 B．放电时，负极材料Sn在很大程度上被腐蚀 C．充电时，PF向右迁移并嵌入石墨烯中 D．充电时，阴极反应为Sn＋Na＋＋e－＝NaSn 6．2019年6月6日，工信部正式向四大运营商颁发了5G商用牌照，揭示了我国5G元年的起点应用迎来快速发展期。通信设备所用电池为磷酸铁锂电池，是以磷酸铁锂为正极材料的一种锂离子二次电池，放电时，负极反应式为：LiC6－xe- =x Li＋+Li1-xC6，其原理如下图所示，下列说法不正确的是 A．放电时，电子由石墨电极经负载流向磷酸铁锂电极 B．充电时，Li＋移向磷酸铁锂电极 C．放电时，正极反应式为：M1－xFexPO4+e-+Li＋=LiM1－x FexPO4 D．充电时，磷酸铁锂电极与电源正极相连 7．NA为阿伏加 德罗常数的数值。下列说法正确的是 A．电解精炼铜，阳极减少64 g 时 ， 电路中转移的电子数为 2NA B．9 2 g NO2和 N2O4混合气体中，含有的原子数为 6 NA C．1mol 冰融化成水时，破坏的氢键数目为 2 NA D．1.00mol NaCl 中含有的 NaCl 分子数目为NA 8．以下是某同学设计的四种锂-空气电池的工作原理示意图，固体电解质膜只允许通过，其中不正确的是 A． B． C． D． 9．某化学小组进行电化学研究，甲同学设计如图所示装置，乙同学利用甲同学的装置和桌面上其他的药品与材料，不能完成的实验是(　 　) A．使甲同学装置中的正极变为负极 B．设计一个新的原电池 C．在石墨电极上镀锌 D．使锌电极受到保护 10．下列描述中，不符合生产实际的是（    ） A．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极 B．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极 C．在镀件上电镀锌用锌作阳极 D．电解熔融的氯化钠制取金属钠，用铁作阳极 11．下列有关电化学原理的说法正确的是（    ） A．电解法冶炼铝时，阳极反应为：2O2-—4e-=O2↑ B．用电解法精炼铜，阳极反应为：Cu2++2e-=Cu C．钢铁在中性条件下被腐蚀，正极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH- D．铝﹣空气燃料电池以KOH为电解液时，负极反应为：Al﹣3e-=Al3+ 12．我国科学家研制出一种使用寿命长、安全可靠的高分子大规模储能二次电池。该电池充电时，其中一个电极将 （b）转化为（d），（b）可由对苯二酚（p）电化学氧化聚合而得。下列说法正确的是 A．充电时，b生成d的过程在阴极发生 B．p与互为同系物 C．p与Na2CO3溶液反应的化学方程式为+Na2CO3+CO2↑+H2O D．b、d、p中所有碳原子的杂化方式完全相同 13．CO2辅助的Na﹣CO2电池工作原理如图所示，电解液为含有NaClO4的有机溶液。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池的总反应为：3CO2+4Na 2Na2CO3+C 。下列说法错误的是 A．放电时，向负极移动 B．放电时，正极反应为：3CO2 + 4e﹣═2+C C．该电池工作时是把电能转化为化学能 D．放电时，电路中每转移4 mol电子，理论上要消耗67.2 L CO2（标准状况） 14．用含少量银和锌的粗铜做阳极，纯铜片做阴极，CuSO4溶液做电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g，则（　　） A．电解液质量增加x g B．阴极质量增加x g C．阴极质量增加a g，a＞x D．阴极质量增加b g，b＜x 15．某汽油(主要成分是丁烷)燃料电池，放电时反应的化学方程式为：2C4H10+ 13O2= 8CO2+ 10H2O，下列说法不正确的是 A．其能量转换形式是将化学能直接转化为电能 B．提炼汽油的原料是石油，石油是一种不可再生能源 C．若负极上有32g O2参加反应，则反应过程中转移电子4mol e- D．若电池的电解质是固体氧化物(在高温下能传导O2-)，其工作原理如图： 二、填空题 16．（1）氨气是合成众多含氮物质的原料，利用H2-N2-生物燃料电池，科学家以固氮酶为正极催化剂、氢化酶为负极催化剂，X交换膜为隔膜，在室温条件下合成NH3的同时还获得电能。其工作原理图如下，则X膜为 交换膜，正极的电极反应式为 。 （2）O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式: ，电池的正极反应式: ，反应过程中O2的作用是 ，该电池的总反应式: 。 17．戴口罩是防控新型冠状病毒的重要手段，口罩生产的主要原料聚丙烯由丙烯聚合而来。丙烷脱氢是丙烯工业生产的重要途径。反应的热化学方程式为C3H8（g）C3H6（g）+H2（g）   △H＞0。回答下列问题： （1）从工业生产的角度来看。制备丙烯所用的丙烷可以从下面工业气体中获得的是 。 A．液化石油气     B．炼铁高炉尾气      C．水煤气     D．焦炉气 （2）104Pa、105Pa时由一定量丙烷脱氢制丙烯，反应在不同温度下达到平衡，测得丙烷、丙烯的物质的量分数变化关系如图所示。 ①104Pa时丙烷及丙烯的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是 、 。 ②丙烷脱氢制丙烯反应在 （选“高温”或“低温”）时更加容易自发进行。 ③起始时充入一定量的丙烷发生反应，计算Q点对应温度下该反应的平衡常数KP= （用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。 （3）一种丙烷脱氢制丙烯工艺生产中增加了氧化脱氢部分，O2被引入到脱氢反应体系中，这样做的好处是 。 （4）利用CO2的弱氧化性，开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。其反应机理如图所示。 已知：CO和C3H4、C3H6的燃烧热△H分别为-283•0kJ•mol-1、-2217.8kJ•mol-1、-2049.0kJ•mol-1。 ②298K时，该工艺总反应的热化学方程式为 。 ②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭，维持催化剂活性，原因是 。 18．请按要求书写电极产物或电极反应式。 (1)写出用惰性电极电解下列溶液时的阳极产物： ①KOH溶液 ； ②溶液 ； ③溶液 。 (2)写出用惰性电极电解下列溶液时的阴极产物： ①NaCl溶液 ； ②溶液 ； ③溶液 。 (3)写出用Cu电极电解溶液的电极反应：阴极 ；阳极 ；总反应 。 19．某兴趣小组用下图装置研究原电池的工作原理。 (1)甲中K断开时，装置中发生反应的离子方程式为 ；K闭合时，Cu棒上的现象为 ，外电路电流的方向由 （填“Cu到Zn”或“Zn到Cu”）。 (2)乙图为氢氧燃料电池构造示意图，其中通入氧气的电极为电池的 极（填“正”或负”），电极反应为 。 三、计算题 20．重铬酸钾又名红矾钾，是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾为原料，采用电化学制备重铬酸钾。制备装置如下图所示： 制备原理：2CrO（黄色）+2H+⇌Cr2O （橙色）+H2O （1）通电后阳极室产生的现象为 ，电极反应式是 。 （2）该制备过程总反应的离子方程式可表示为4CrO+4H2O=2Cr2O+4OH-+2H2↑+O2↑，若实验开始时在右室中加入38.8 g K2CrO4，t分钟后测得右室中K与Cr的物质的量之比为3：2，则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为 ；该过程中反应转移的电子数目为 ；此时阳极室与阴极室溶液质量变化之差（△m阴极室-△m 阳极室）为 g。 21．电解饱和食盐水是“氯碱工业”的重要反应。当两极共产生气体2.5mol时(假设气体全部逸出)，食盐完全电解。已知20℃时，食盐的溶解度为36克/100克水。试求： (1)电解时消耗的氯化钠的物质的量 ； (2)电解时所取饱和食盐水的质量 ； (3)电解后所得NaOH溶液的质量分数 。 22．燃煤烟气中的、可通入碱液或利用电解池装置进行吸收处理。 Ⅰ. 常温下，是一种有特殊臭味、稳定性较差的淡蓝色气体。氧化性强于，能更有效地氧化。 (1) (活化能) 则 (活化能) (2)为分析氧化时温度对脱除率的影响，将与混合反应一段时间，再用碱液吸收氧化后的气体。其他条件相同时，脱除率随与混合反应时温度变化如图1所示。温度在时，随着温度升高，脱除率无明显变化；温度超过时，随着温度升高，脱除率下降。其可能原因是 。 Ⅱ.一定条件下水溶液中可发生如下反应：，部分物质的物质的量的变化如图2所示。 (3)曲线表示 的变化(填名称)。时反应达到平衡状态，用表示反应的平均速率为 。 (4)下列不能说明反应已达到平衡状态的是 。 A． B．绝热恒容时，反应的化学平衡常数不再变化 C． 恒温恒容时，混合溶液中硫酸的密度不再变化 D．反应过程中，溶液中分子总数不再改变 Ⅲ. 若烟气主要成分为、，可通过电解法除去，其原理如图3所示。阳极的电极反应式为 。电解过程中得到的产物为 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．B 2．B 3．A 4．B 5．B 6．B 7．B 8．A 9．C 10．D 11．A 12．D 13．C 14．D 15．C 16． 质子(或阳离子) N2+6e-+6H+=2NH3 Al-3e-=Al3+ 6CO2+6e-=3C2 催化剂 2Al+6CO2=Al2(C2O4)3 17． A c b 高温 12500Pa O2与H2反应生成H2O，使脱氢反应平衡正向移动，提高丙烷转化率；丙烷脱氢反应为吸热反应，O2与H2反应放热，为脱氢反应提供热量 CO2（g）+C3H8（g）=C3H6（g）+CO（g）+H2O（l）   △H=+114.2kJ•mol-1 碳和二氧化碳生成一氧化碳气体，脱离催化剂 18． O2 Cl2 O2 H2 H2 Cu 19． Zn+2H+=Zn2++H2↑ 有气泡产生 Cu到Zn 正 O2 +4e−+ 4H+=2H2O 20． 惰性电极上有气泡产生，阳极区溶液由黄色变为橙色 2H2O-4e－＝O2↑＋4H+ 2：1 0.1NA 8.5 21． 2.5mol 552.5g 21.68% 22． -284.2 时，和反应的活化能低，反应速率快，分解的活化能高，反应速率慢，所以分解对氧化反应的影响不大，但温度高于时，分解速率迅速增加 硫 A 、 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$