4.1 原电池 同步练习 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

4.1 原电池 同步练习 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1 一、单选题 1．下列化学方程式或离子方程式书写正确的是 A．工业生产粗硅： B．氢氧化亚铁溶于稀硝酸： C．碱性镁铝原电池的负极反应： D．过量的和稀硝酸反应： 2．用热再生氨电池处理含Cu2+电镀废液的装置如图。该装置由电池部分和热再生部分组成：电池部分中，a极室为(NH4)2SO4-NH3混合液，b极室为(NH4)2SO4溶液；热再生部分加热a极室流出液，使[Cu(NH3)4]2+分解。下列说法不正确的是 A．装置中的离子交换膜为阳离子交换膜 B．a极的电极反应为：Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4]2+ C．电池部分的总反应为：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+ D．该方法可以富集Cu2+并产生电能，同时循环利用NH3 3．下列装置可以构成原电池的是（　　） A B C D A．A B．B C．C D．D 4．2022年2月4日至2月20日，第24届冬奥会在中国北京市和张家口市联合举行，冬奥会中所使用的材料属于有机高分子材料的是 A为场馆提供电能的晶体硅太阳能电池 B轻合金材料的冰刀 C花岗岩冰壶 D合成纤维短道速滑服 A．A B．B C．C D．D 5．一款低成本高能效的新型无隔膜铈铅单液流电池装置如图所示，该电池用石墨毡做电极，可溶性铈盐和铅盐的混合酸性溶液作电解液。已知电池反应为：。下列相关说法正确的是 A．放电时，在b电极发生还原反应 B．该电池可用稀硫酸酸化电解质溶液 C．充电过程中，a电极发生的反应为 D．放电过程中，电解质溶液中的向a电极移动 6．科学家研发了一种绿色环保“全氢电池”，某化学兴趣小组将其用于铜片上镀银作为奖牌奖给优秀学生，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．负极的电极反应式： B．当吸附层a通入2.24L(标况)氢气时，溶液中有0.2mol离子透过交换膜 C．离子交换膜既可以是阳离子交换膜也可以是阴离子交换膜 D．电池工作时，m电极质量逐渐增重 7．以甲烷为燃料的新型电池得到广泛的研究，如图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。下列说法错误的是（　　） A．该电池工作时能量由化学能转化为电能 B．A极为电池正极，发生氧化反应 C．负极的电极反应式为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O D．该电池的总反应为CH4+2O2=CO2+2H2O 8．电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是（　　） A．Ag为阳极 B．Ag+由银电极向变色层迁移 C．W元素的化合价升高 D．总反应为：WO3+xAg=AgxWO3 9．将锌片和铜片用导线连接后放入稀硫酸溶液中发生原电池反应，下列叙述正确的是（　　） A．负极附近的SO42- 浓度逐渐减小 B．正极有O2逸出 C．电子通过导线由铜片流向锌片 D．铜片上有H2逸出 10．2020年3月29日，全球新能源汽车领导者比亚迪宣布正式推出“刀片电池”。“刀片电池”是将传统磷酸铁锂电池电芯加长，使单个电芯形状扁平、窄小，再通过多个“刀片”捆扎形成模组，通过少数几个大模组的组合成电池。“刀片电池”放电时结构如下，正极反应为：Li1-xFePO4+xe-+xLi+=LiFePO4，下列说法错误的是（　　） A．“刀片电池”和三元锂电池（镣钻锭酸锂电池）相比几乎没有污染 B．放电时，负极反应为LiC6-xe-=xLi++Li1-xC6 C．充电时，锂离子在阴极脱嵌；放电时，锂离子在正极脱嵌 D．该电池维持电流强度4.825A，工作10分钟，理论上正极增加重量0.21g（已知F=96500C/mol） 11．某沉积物-微生物电池可以回收处理含硫废渣(硫元素的主要存在形式为)，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．碳棒的电势比碳棒a的电势低 B．碳棒上生成的电极反应式： C．每生成，理论上消耗(标准状况下) D．工作一段时间后溶液酸性增强，硫氧化菌可能失去活性，电池效率降低 12．目前报道的电催化还原制主要有下图所示的类型： 下列说法错误的是（　　） A．a、c的电解总反应相同 B．a、c的阳极发生的反应相同 C．b的阴极反应为 D．每生成1mol ，a、b、c转移的电子数均相同 13．某同学设计的原电池如图所示。下列有关说法正确的是（　　） A．铝电极一定为正极 B．该电池电解质溶液可以是蔗糖溶液 C．若烧杯中溶液为稀硫酸，铝电极表面有气泡生成 D．若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，负极电极反应式为 14．一种太阳能电池的工作原理如图所示，电解质为铁氰化钾K3[Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的混合溶液，下列说法错误的是（　　） A．该装置实现了太阳能直接转化成电能 B．Fe(CN)63-在催化剂b表面被还原的方程式为： -e-= C．电解质溶液中 和 浓度之和理论上保持不变 D．电子流向： →电极a→外导线→电极b→ 15．甲醇-空气燃料电池(DMFC)是一种高效能轻污染的车载电池其工作原理如图。下列有关叙述正确的是（　　） A．乙电极为正极，发生氧化反应 B．甲电极的反应为：CH3OH-6e-+8OH-=CO +6H2O C．放电过程中溶液的pH升高 D．电子移动方向为：甲电极→电流计→乙电极→溶液→甲电极 16．常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓硝酸中组成原电池(见图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示(0至时间段浓硝酸的浓度比较大)，下列说法正确的是（　　） A．时，原电池的正极是Al片 B．时，正极的电极反应式是 C．时刻，电流方向发生变化的原因是Al在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻止了Al进一步反应 D．时刻后，电子从铝经过导线流向铜 17．等体积等浓度的两份盐酸分别与等质量的过量的锌粉反应，加入等体积的下列溶液，可以减慢反应速率，且不改变生成H2的量的是 A．Na2CO3溶液 B．KCl溶液 C．KNO3溶液 D．CuSO4溶液 18．将纯锌片和纯铜片按图方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（　　） A．两烧杯中溶液的pH均增大 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 D．甲、乙溶液均变蓝色 19．使用三元锂电池新能源电动汽车已经成为趋势。该电池放电时反应为：，电池工作原理如图所示，两电极之间有一个允许特定离子X通过的隔膜，下列说法错误的是（　　） A．三元锂电池具有能量密度高、耐低温等优异性能 B．放电时，X离子由A经过隔膜向B移动 C．放电时，每转移0.1mol电子，理论B极质量增加0.7g D．充电时，B极反应为： 20．一种电化学技术中固定CO2的反应途径如图所示，它实现了CO2的固定和储能灵活应用。储能器件使用的Li-CO2电池的组成为钌基正极、饱和LiClO4和DMSO电解液以及锂片负极，CO2固定策略中总反应为CO2=C+O2↑，下列说法错误的是（　　） A．CO2的固定中，负极每生成1. 5 mol气体，可转移3 mol e- B．CO2通过储能系统和CO2固定策略可转化为固体产物C C．该装置不仅减少了CO2的排放，还可将CO2作为可再生能源载体 D．储能系统中，Li-CO2电池放电时总反应为4Li+ 3 CO2=2Li2CO3 +C 二、综合题 21．二甲醚(CH3OCH3)是重要的能源物质，其制备、应用与转化是研究的热点。 （1）利用合成气制备二甲醚主要包含三个反应： CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)；ΔH＝－90.4 kJ·mol－1 2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)；ΔH＝－23.4 kJ·mol－1 CO(g) ＋H2O(g)=H2(g)＋CO2(g)；ΔH＝－41.0 kJ·mol－1 则3CO(g)＋3H2(g)=CH3OCH3(g)＋CO2(g)；ΔH＝　 　。 （2）某二甲醚/双氧水燃料电池的工作原理如图1所示。电池工作时，电极A附近溶液pH　 　(填“减小”“增大”或“不变”)；电极B的电极反应式为　 　。 （3）二甲醚催化羰化制备乙醇主要涉及以下两个反应： 反应Ⅰ：CO(g)＋CH3OCH3(g)=CH3COOCH3(g)；ΔH1 反应Ⅱ：CH3COOCH3(g)＋2H2(g)=CH3CH2OH(g)＋CH3OH(g)；ΔH2 反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数的对数lg K1、lg K2与温度的关系如图2所示；在固定CO、CH3OCH3、H2的原料比、体系压强不变的条件下，同时发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图3所示。 ① ΔH1　 　(填“>”“<”或“＝”)0。 ②300～400 K时，CH3CH2OH物质的量分数随温度升高而降低的原因是　 　。 ③ 600～700 K时，CH3COOCH3物质的量分数随温度升高而降低的原因是　 　。 ④ 400 K时，在催化剂作用下，反应一段时间后，测得CH3CH2OH物质的量分数为10%(图3中X点)。不改变原料比、温度和压强，一定能提高CH3CH2OH物质的量分数的措施有　 　。 22．合成氨技术的发明使工业化人工固氮成为现实。请回答下列问题： （1）合成氨的反应为：2NH3(g) N2(g)+3H2(g)，有关化学键的键能如表所示。 化学键 键能E/ kJ·mol−1 946 436.0 390.8 ①该反应的反应热ΔH=　 　。 ②已知该反应的ΔS=198.9 J·mol−1·K−1，在下列哪些温度下反应能自发进行？　 　(填标号) A.25℃ B.125℃ C.225℃ D.325℃ （2）在一定温度下，将1 mol N2和3 mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应，达到平衡状态时，测得气体总物质的量为3.0 mol。 ①达平衡时，H2的转化率α=　 　。 ②已知平衡时，容器压强为8 MPa，则平衡常数Kp=　 　(用平衡分压代替浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 （3）利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。 ①阴极产生标准状况下112mL气体时，通过阴离子交换膜的离子的物质的量为　 　； ②阳极的电极反应式为　 　。 23．减少的排放、捕集并利用是我国能源领域的一个重要战略方向。回答下列问题： Ⅰ.在加氢合成甲醇的体系中，同时存在以下反应： 反应ⅰ： 反应ⅱ： （1）反应ⅲ：的________。 （2）某温度下，向容积恒为1L的密闭容器中通入和，l0min后体系达到平衡，此时的转化率为20%。的选择性为50%。 已知：的选择性： 则0~10min内的平均生成速率________。 （3）在恒容绝热条件下，下列说法能表明反应ii（不考虑反应i）达到平衡的是_______（填字母）。 A. 当混合气体的压强不再改变时 B. 当混合气体的密度保持不变时 C. 断开1molH-H键的同时断开2molH-O键 D. 当混合气体的平均相对分子质量保持不变时 Ⅱ.运用电化学原理可以很好利用资源。 （4）科学家研究出如图所示装置，可以将温室气体转化为燃料气体CO（电解质溶液为稀硫酸）。该装置工作时，b电极的电极反应式为________。导线中通过2mol电子后，a极电解质溶液的pH________（填“增大”、“减小”或“不变”），b极电解质溶液变化的质量________g （5）火星大气由96%的二氧化碳气体组成，火星探测器采用电池供电，该电池装置如下图： 写出正极的电极反应式：________。 24．以氢气、一氧化碳为主要组分的合成气是一种重要的化工原料，可以合成甲醇等许多重要的化工产品。回答下列问题： （1）合成甲醇的热化学方程式为 已知：相关化学键的键能如表所示。则表中的x=　 　；该反应在　 　(填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。 化学键 H—H H—O C—O C—H 键能(kJ/mol) x 436 465 351 413 （2）上述反应的阿伦尼乌斯经验公式实验数据如图中曲线a所示。已知阿伦尼乌斯经验公式(Ea为活化能，k为速率常数。R和C为常数)。反应的活化能Ea=　 　。当改变外界条件时，实验数据如图中曲线b所示，则实验可能改变的外界条件是　 　。 （3）恒温、恒压的密闭容器中充入和(代替合成气中的杂质，不参与反应)，测得压强为，加入合适催化剂后在恒温条件下开始反应，测得容器的体积变化如表： 反应时间/min 0 10 20 30 40 50 60 容器体积/L 8 7 6.4 6 5.8 5.6 5.6 则氢气的平衡转化率为　 　，该温度下的平衡常数为　 　(为以分压表示的平衡常数物质的量分数；请用含P的式子表示)。 （4）研究表明，也可在碱性条件下通过电化学的方法制备甲醇。工作原理如图，工作时，产生甲醇的电极反应式为　 　，每生成，左室溶液质量增加　 　g。 25．氨气及其相关产品在化工领域中具有重要作用。回答下列问题： （1）以NH3和CO2为原料生产尿素[CO(NH2)2]，发生反应的化学方程式为2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) △H。 ①该反应每消耗1 mol NH3，放出174kJ热量，则△H=　 　kJ·mol-1。 ②为了提高尿素的产率，下列措施可行的是　 　(填标号)。 A．升高温度 B．增大压强 C．加入合适的催化剂 D．及时移除部分H2O(g) （2）某温度下，向恒容密闭容器中通入1 mol NH3、0.5 mol CO2两种原料气，使之发生上述反应。5 min后，反应达到平衡，此时得到的尿素质量为15 g，容器内的压强(p)随时间(t)的变化如图1所示。 ①保持其他条件不变，图2中能正确反映平衡常数K随温度的变化关系的曲线是　 　(填标号)。 ②反应达到平衡后，CO2的转化率为　 　，x=　 　，平衡常数Kp=　 　 (kPa)-2(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 （3）NH3－O2燃料电池的结构如图所示。 ①a极的电极反应式为　 　。 ②每消耗标准状况下5.6 L O2，电路中转移的电子数为　 　NA。 答案解析部分 1．【答案】D 2．【答案】A 3．【答案】A 【解析】【解答】题中B蔗糖溶液不导电，C两个活泼性相同的电极，D没有形成闭合回路，都不能形成原电池；选项A中锌为负极，石墨为正极，电解质为硝酸银，可发生自发进行的氧化还原反应，符合原电池的构成条件，能形成原电池反应。 故答案为：A。 【分析】原电池构成条件：两根不同材料的导体作为电极，有电解质溶液，形成自发的氧化还原反应，有导线连接形成闭合回路。 4．【答案】D 5．【答案】D 6．【答案】D 【解析】【解答】A．根据图知，吸附层a上，氢气失电子发生氧化反应，则吸附层a为负极，氢气失电子和OH-反应生成H2O，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，故A不符合题意； B．吸附层a的电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，标况下2.24L氢气的物质的量为，转移0.2mol电子，则有0.2mol氢离子透过交换膜，故B不符合题意； C．H+在吸附层b上得电子生成氢气，所以离子交换膜还允许H+通过，可以是阳离子交换膜，移向吸附层a移动，因此也可以是阴离子交换膜，故C不符合题意； D．吸附层b为正极，则m为阳极，为了在铜片上镀银，则m电极材料为银，阳极发生氧化反应，Ag失电子生成Ag+，m电极质量逐渐减小，故D符合题意； 故答案为：D。 【分析】吸附层a上，氢气发生氧化反应，则a为负极，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，吸附层b为正极，电极反应式为2H++2e- = H2↑。 7．【答案】B 【解析】【解答】A．电池工作时化学能转化为电能，A不符合题意； B．A电极通入氧气，是正极发生还原反应，B符合题意； C．负极的电极反应式为：CH4+4O2−8e-=CO2+2H2O，C不符合题意； D．该电池的总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O，D不符合题意； 故答案为：B 【分析】A．电池工作时化学能转化为电能； B．正极发生还原反应； C．负极电极反应式的书写； D．总反应的书写。 8．【答案】C 【解析】【解答】A．通电时，Ag电极有Ag+生成，故Ag电极为阳极，故A项不符合题意； B．通电时电致变色层变蓝色，说明有Ag+从Ag电极经固体电解质进入电致变色层，故B项不符合题意； C．过程中，W由WO3的+6价降低到AgxWO3中的+(6-x)价，故C项符合题意； D．该电解池中阳极即Ag电极上发生的电极反应为：xAg-xe-= xAg+，而另一极阴极上发生的电极反应为：WO3+xAg++xe- = AgxWO3，故发生的总反应式为：xAg + WO3=AgxWO3，故D项不符合题意； 故答案为：C。 【分析】从题干可知，当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3器件呈现蓝色，说明通电时，Ag电极有Ag+生成然后经固体电解质进入电致变色层，说明Ag电极为阳极，透明导电层时阴极，故Ag电极上发生氧化反应，电致变色层发生还原反应。 9．【答案】D 【解析】【解答】A．原电池放电时，溶液中阴离子向负极移动，所以负极附近的SO42-浓度逐渐增大，A不符合题意； B．正极上氢离子得电子生成氢气，B不符合题意； C．原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极，即电子通过导线由锌片流向铜片，C不符合题意； D．铜片作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，D符合题意； 故答案为：D。 【分析】该原电池中，较活泼的金属锌作负极，负极上锌失电子发生氧化反应；铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应生成氢气；电子从负极沿导线流向正极；溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，据此分析。 10．【答案】C 【解析】【解答】A．“刀片电池”的总反应：LiC6+ Li1-xFePO4= Li1-xC6+LiFePO4，由锂离子的得失转移而发生反应，几乎无污染，A不选； B．放电时为原电池，负极发生氧化反应，电极反应式为：LiC6-xe-=xLi++Li1-xC6，B不选； C．脱嵌意思是锂从正极材料中出来的过程，充电时，阳极的电极材料产生锂离子，电极反应式为：LiFePO4-xe-=Li1-xFePO4+xLi+，放电时，负极材料产生锂离子，电极反应式为：LiC6-xe-=xLi++Li1-xC6，则充电时，锂离子在阳极脱嵌；放电时，锂离子在负极脱嵌，C符合题意； D．维持电流强度4.825A，工作10分钟，则电量为4.825A×600s=2895C，转移电子的物质的量为 ，则正极增加重量为： ，D不选； 故答案为：C。 【分析】磷酸铁锂电池放电时，负极反应：LiC6-xe-=xLi++Li1-xC6，正极反应：Li1-xFePO4+xe-+xLi+=LiFePO4；充电时，阳极接正极，电极反应式：LiFePO4-xe-=Li1-xFePO4+xLi+，阴极接负极，电极反应式：Li1-xC6+ xLi++ xe-= LiC6。 11．【答案】C 12．【答案】B 【解析】【解答】A.a、c的电解反应式均为N2+3H2 =电解2NH3，A正确； B.a、c的阳极反应式分别为：H2-2e-=2H+、H2-2e-+N3-=2NH3，反应式不同，B错误； C. b的阴极反应为 N2+6e-+3H2O=2NH3+3O2-，C正确； D.a、b、c均为N2得电子生成NH3，转移的电子数相同，D正确； 答案：B 【分析】a的阳极反应式为：H2-2e-=2H+，阴极反应式为： N2+6e-+6H+=2NH3； b的阳极反应式为：2O2--4e-=O2，阴极反应式为： N2+6e-+3H2O=2NH3+3O2-； c的阳极反应式为：H2-2e-+N3-=2NH3，阴极反应式为：N2+6e-=2N3-。 13．【答案】C 【解析】【解答】 A.若电解质溶液为NaOH溶液，则铝电 极为负极，故A不符合题意； B.蔗糖溶液中没有离子移动，不能作电解质溶液，故B不符合题意； C.若烧杯中为稀硫酸，则铝电极为正极，发生，铝电极表面有气泡生成，故C符合题意； D.若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，负极电极反应式为，故D不符合题意； 故答案为：C 【分析】以Mg、Al为电极，以NaOH溶液为电解质溶液构成的原电池中，Al易失电子作负极、Mg作正极，负极上Al失电子和OH-反应生成；以稀硫酸为电解质溶液构成的原电池中，Mg易失电子作负极、Al作正极，铝电极标明发生，观察到有气泡生成。 14．【答案】B 【解析】【解答】A．该装置为原电池，实现了太阳能直接转化成电能，A不符合题意； B．b上发生还原反应， 在催化剂b表面被还原，电极反应方程式为 +e-= ，B符合题意； C．由B选项中的电极反应可知， 和 二者以1：1相互转化，电解液中 和 浓度基本保持不变，C不符合题意； D．该电池中， 失去电子，由电极a经外导线移向电极b， 再得到电子，故电子流向为 →电极a→外导线→电极b→ ，D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】由图可知，电子从负极流向正极，则a为负极，b为正极。 15．【答案】B 【解析】【解答】A．根据分析，乙为原电池正极，氧气得到电子生还原反应，故A不符合题意； B．通入甲醇的一端为电池的负极，电极反应为：CH3OH-6e-+8OH-=CO +6H2O，故B符合题意； C．放电过程中消耗氢氧根离子，溶液的pH降低，故C不符合题意； D．电子不能通过溶液，故D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】通入甲醇的一端为电池的负极，通入空气的一端乙为燃料电池的正极，电解质溶液为碱性溶液，负极电极反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=CO +6H2O，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，据此解答。 16．【答案】C 【解析】【解答】A．Al还原性比Cu强，在0−t1 时，正极是Cu片，负极是Al片，A不符合题意； B． 时，正极电极反应式是2H++NO3-+e-=NO2+H2O，B不符合题意； C．Al表面形成氧化膜阻碍反应进行，Cu转为负极，电流方向发生变化，C符合题意； D．t1时刻后，Cu是负极，电子从铜经过导线流向铝，D不符合题意； 故答案为：C 【分析】A．Al还原性比Cu强； B．正极电极反应式的书写； C．Al表面形成氧化膜阻碍反应进行； D．电子从负极经过导线流向正极。 17．【答案】B 18．【答案】A 【解析】【解答】A.甲中形成原电池，锌做负极，溶解生成锌离子，铜做正极，溶液中的氢离子反应生成氢气，溶液中pH增大，选A； B.甲中铜片为正极，乙中没有形成原电池，铜片不是负极，不符合题意，不选B； C.甲中铜片上有气泡，不符合题意，不选C； D.两个溶液中铜都没有反应，溶液没有变蓝色，不符合题意，不选D。 故答案为：A。 【分析】甲构成原电池，Zn易失电子作负极、Cu作正极，乙中不能构成闭合回路，所以不能构成原电池，则乙中Zn发生化学腐蚀，甲、乙中反应都是Zn+2H+=Zn2++H2↑，据此分析解答。 19．【答案】D 【解析】【解答】A．三元锂电池具有能量密度高、耐低温等优异性能，使用三元锂电池新能源电动汽车已经成为趋势，A不符合题意； B．根据放电时的电极反应可知，X离子为Li+；放电时，A极为负极，B极为正极，阳离子向正极移动，即Li+由A经过隔膜向B移动，B不符合题意； C．放电时，B极的电极反应为Li1−aNixCoyMnzO2+aLi++ae-= LiNixCoyMnzO2，则每转移0.1mol电子，理论B极质量增加0.7g，C不符合题意； D．放电时，B极为正极，充电时，B极为阳极，B极反应为：LiNixCoyMnzO2-ae−=Li1−aNixCoyMnzO2+aLi+，D符合题意； 故答案为：D。 【分析】A．依据题目信息进行判断； B．放电时阳离子向正极移动； C．依据电极反应式计算； D．充电时，阳极失电子发生氧化反应。 20．【答案】A 【解析】【解答】A． CO2的固定中的电极反应式为：2Li2CO3-4e-=4Li++2CO2↑+O2，转移4mole-生成3mol气体，则每生成1.5mol气体，可转移2mole-，故A符合题意； B． 由图，CO2通过储能系统和CO2固定策略可转化为固体产物C，故B不符合题意； C． CO2通过储能系统和CO2固定策略转化为固体产物C，则这种电化学转化方式不仅减少CO2的排放，还可将CO2作为可再生能源载体，故C不符合题意； D． 储能系统中，Li失电子变成Li+，Li-e-=Li+，结合4Li++3CO2+4e-=2Li2CO3+C，Li-CO2电池放电时总反应为4Li+ 3 CO2=2Li2CO3 +C，故D不符合题意； 故答案为：A。 【分析】A．利用电极反应式计算； B． 依据储能系统和固定策略的图像分析； C． 依据储能系统和固定策略的反应式分析； D．电池总反应等于电极反应加和； 21．【答案】（1）－245.2 kJ·mol−1 （2）增大；CH3OCH3－12e－＋16OH－=2CO32−＋11H2O （3）＜；由图2知，此温度范围内反应Ⅰ较完全；温度升高，反应Ⅱ平衡左移，导致CH3CH2OH物质的量分数降低；温度升高，反应Ⅰ平衡左移超过反应Ⅱ平衡左移的幅度；延长反应时间、使用对反应Ⅱ催化性能更好的催化剂 【解析】【解答】(1)利用盖斯定律将第1个方程式乘以2加上第2个方程式，再加上第三个方程式则3CO(g)＋3H2(g)=CH3OCH3(g)＋CO2(g)；ΔH＝－245.2 kJ·mol−1；故答案为：－245.2 kJ·mol−1。(2)某二甲醚/双氧水燃料电池的工作原理如图1所示。电池工作时，电极A是H2O2失去电子和磷酸反应，因此电极A附近溶液酸性减弱，溶液pH增大；电极B的电极反应式为CH3OCH3－12e－＋16OH－=2CO32−＋11H2O；故答案为：增大；CH3OCH3－12e－＋16OH－=2CO32−＋11H2O。(3)①升高温度，lgK1减小，则K1减小，说明平衡逆向移动，逆向是吸热反应，正向放热反应，即ΔH1 ＜ 0；故答案为：＜。②300～400 K时，CH3CH2OH物质的量分数随温度升高而降低的原因是由图2知，此温度范围内反应Ⅰ较完全；温度升高，反应Ⅱ平衡左移，导致CH3CH2OH物质的量分数降低；故答案为：由图2知，此温度范围内反应Ⅰ较完全，温度升高，反应Ⅱ平衡左移，导致CH3CH2OH物质的量分数降低。③600～700 K时，根据分析两个反应都是放热反应，再根据图3中各物质的曲线变化得到CH3COOCH3物质的量分数随温度升高而降低的原因是温度升高，反应Ⅰ平衡左移超过反应Ⅱ平衡左移的幅度；故答案为：温度升高，反应Ⅰ平衡左移超过反应Ⅱ平衡左移的幅度。④400 K时，在催化剂作用下，反应一段时间后，测得CH3CH2OH物质的量分数为10%，不改变原料比、温度和压强，一定能提高CH3CH2OH物质的量分数的措施有延长反应时间、使用对反应Ⅱ催化性能更好的催化剂；故答案为：延长反应时间、使用对反应Ⅱ催化性能更好的催化剂。 【分析】(1)利用盖斯定律进行计算。(2)根据电极的反应分析溶液中酸性变化，电极B是CH3OCH3在碱性条件下生成碳酸根。(3)①根据温度变化，平衡常数的变化得出反应热量变化；②300～400 K时，根据图像中的信息及两个反应的主次来进行分析；③600～700 K时，根据分析两个反应都是放热反应，再根据图3中各物质的曲线变化分析。 22．【答案】（1）+90.8 kJ·mol−1；CD （2）50%；1/12（或0.083或0.08） （3）0.01mol；2NH3-6e−+6OH−=N2+6H2O 【解析】【解答】（1）①反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，ΔH=6390.8 kJ·mol−1-946 kJ·mol−1-3436 kJ·mol−1=+90.8 kJ·mol−1。 ②自由能ΔG=ΔH-TΔS，当ΔG＜0时，反应能自发进行，ΔS=198.9 J·mol−1·K−1，90.8 kJ·mol−1-T0.1989 kJ·mol−1·K−1＜0，可得T＞456.5K，转化温度单位为T＞183.5℃，故 故答案为：CD。 （2）根据题中数据可写出三段式： 平衡时，1-x+3-3x+2x=3mol，x=0.5mol ①H2的转化率 ②，化简后代入p=8MPa，可得Kp=。 （3）根据化合价的变化判断出阳极为NH3放电生成N2，阴极为H2O放电生成H2，电解质溶液为KOH，故电极反应为阳极：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；阴极：6H2O+6e-=3H2+6OH-。 ①阴极产生H2标况下112mL，即0.005mol，根据电极反应可知，生成OH-为0.01mol，故通过阴离子交换膜的离子为0.01mol。 ②阳极电极反应为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。 【分析】（1） ① △H=反应物总键能-生成物总键能； ② 判断反应能否自发进行，要结合ΔG=ΔH-TΔS＜0判断； （2） ① 结合三段式和题目所给数据判断转化率； ② 分压平衡常数的计算要结合总物质的量和总质量判断； （3） ① 结合公式n=V/Vm和电子与气体的物质的量之比判断； ② 氨气失去电子和氢氧根反应生成氮气和水。 23．【答案】(1) k/mol (2) (3) AC (4) 不变 18 (5) 24．【答案】（1）1093；低温 （2）30；使用催化剂 （3）60%； （4）CO+4e-+4H2O=CH3OH+4OH-；184 【解析】【解答】（1）由反应的反应热与反应物的键能之和与生成物的键能之和的差值相等可得：(xkJ/mol +436kJ/mol×2)—(413kJ/mol×3+352kJ/mol+465kJ/mol)=-90.0kJ/mol，解得x=1093，该反应为气体体积减小的放热反应，低温条件下ΔH-TΔS小于0，反应能自发进行，故答案为：1093；低温； （2）由曲线a中数据可得：9.0=-3.2×10-3Ea+C①和3.0=-3.4×10-3Ea+C②，解联立方程可得Ea =30×10-3J/mol×103kJ/J=30kJ/mol；使用催化剂能降低反应的活化能，由图可知，曲线b的活化能小于曲线a，说明反应改变的条件为使用催化剂，故答案为：30；使用催化剂； （3）由表格数据可知，50min反应达到平衡时，容器的体积为5.6L，设反应消耗一氧化碳的物质的量为amol，由题意可建立如下三段式： 由恒温恒压条件下，反应前后气体的物质的量之比等于气体体积之比可得：，解得a=1.2，则平衡时，氢气的转化率为×100%=60%，一氧化碳、氢气和甲醇的平衡分压分别为×pMPa=MPa、×p=MPa、×p=MPa，分压常数Kp==，故答案为：60%；； （4）由图可知，生成甲醇的一极为原电池的正极，水分子作用下一氧化碳在正极得到电子生成甲醇和氢氧根离子，电极反应式为CO+4e-+4H2O=CH3OH+4OH-，每生成32g甲醇时，反应消耗28g一氧化碳，同时有4mol钾离子通过离子交换膜进入左室，则左室溶液增加的质量为28g+4mol×39g/mol=1848g，故答案为：CO+4e-+4H2O=CH3OH+4OH-；184。 【分析】（1）△H=反应物总键能-生成物总键能； （2）曲线b的活化能小于曲线a，即通过外界条件降低反应的活化能，因此该外界条件为催化剂； （3）此类题型可以结合三段式进行判断，代入相关数据进行计算； （4）新型电池判断： 1、化合价升高的为负极，失去电子，化合价降低的为正极，得到电子； 2、电极反应式的书写要注意，负极反应为负极材料失去电子化合价升高，正极反应为正极材料得到电子化合价降低，且要根据电解质溶液的酸碱性判断，酸性溶液不能出现氢氧根，碱性溶液不能出现氢离子，且电极反应式要满足原子守恒。 25．【答案】（1）－348；BD （2）a；50%；0.4；25 （3）2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O；1 【解析】【解答】(1)①该反应每消耗1 mol NH3，放出174kJ热量，消耗2 mol NH3，放出348kJ热量，2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) △H=－348kJ·mol-1。 ②A．正反应放热，升高温度平衡逆向移动，尿素的产率降低，故不选A； B．正反应气体物质的量减小，增大压强平衡正向移动，尿素的产率升高， 故答案为：B； C．加入合适的催化剂 ，平衡不移动，尿素的产率不变，故不选C； D．及时移除部分H2O(g)，平衡正向移动，尿素的产率升高， 故答案为：D； 选BD。 (2)①2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)正反应放热，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，保持其他条件不变，图2中能正确反映平衡常数K随温度的变化关系的曲线是a； ②5 min后，反应达到平衡，此时得到的尿素质量为15 g，生成尿素的物质的量是， CO2的转化率为；同温同体积，压强比等于气体物质的量比，， x=0.4，平衡常数Kp=； (3)①根据图示，a极氨气失电子生成氮气，a是负极，电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O。 ②标准状况下5.6 L O2的物质的量是0.25mol，每消耗标准状况下5.6 L O2，电路中转移的电子数为0.25×4×NA= NA。 【分析】(1)①依据反应热与化学计量数成正比关系书写。 ②依据影响反应速率和化学平衡的因素分析； (2)①依据化学平衡移动原理分析； ②利用“三段式”法计算； (3)①根据负极失电子发生氧化反应。 ②依据得失电子守恒计算。 学科网（北京）股份有限公司 $$