第四章 化学反应与电能 单元测试题 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章 化学反应与电能 课时测试题 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．科学家利用新型Zn-CO2水介质电池，电极材料为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。其电池示意图如下图所示，下列说法正确的是（　　） A．放电时，正极区pH降低 B．放电时，Zn极发生电极反应式为： Zn+4OH--2e-=Zn(OH) C．充电时，每生成标况下11.2LO2在阳极可生成65g Zn D．电解质溶液2一定是碱性溶液 2．下图为铜铁原电池示意图，下列有关说法正确的是 A．铜棒逐渐溶解 B．该装置能将化学能转化为电能 C．电子由铁棒通过溶液流向铜棒 D．负极反应为 3．下列劳动项目与所涉及的化学知识不相符的是（　　） 选项 劳动项目 化学知识 A 用铁盐净水 Fe3+水解得到Fe(OH)3胶体 B 用NH4HCO3对农作物施肥 NH4HCO3属于氮肥 C 在钢铁设施上安装镁合金 镁比铁活泼可防止铁被腐蚀 D 用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品 SiO2是酸性氧化物 A．A B．B C．C D．D 4．下列选项涉及的过程中能实现化学能直接转化为电能的是（　　） A．水力发电 B．太阳能发电 C．微生物燃料发电 D．电动汽车充电 5．下列关于我国最新科技成果的化学解读错误的是（　　） 科技成果 化学解读 A 首次发现烷基型产甲烷的古菌，原油有望高效转化成天然气 天然气、沼气、坑气的主要成分都是CH4，它们都是不可再生能源 B 纳米Cu2O表面改性控制CO2电化学还原制备C2H4和合成气 其他条件相同时，接触面积越大，反应速率越快 C 利用催化剂Ni2Al3实现原生生物质大分子高选择性转化成CH4 催化剂能降低反应的活化能，提高活化分子的百分数 D 锂电池或二次电池的研究引领全球清洁能源 锂电池能将化学能转化成电能 A．A B．B C．C D．D 6．下列对关系图像或实验装置(如图)的分析错误的是（　　） A．图甲表示等浓度的NaOH溶液滴定20mLHF溶液的滴定曲线，其中c点水的电离程度最大 B．图乙所示装置，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于C处 C．根据图丙可知若要除去溶液中的，可向溶液中加入适量CuO至pH在3.5左右 D．对于反应 ，由图丁可知， 7．我国科研团队成功研究出高比能量、低成本的钠离子二次电池，其工作原理如图所示。已知电池反应：Na1-xMnO2 + NaxCnNaMnO2 + nC。下列说法错误的是（　　） A．电池放电过程中，NaMnO2/Al上的电势高于石墨烯/Al上的电势 B．电池放电时，正极发生反应Na1-xMnO2 + xNa+ + xe- = NaMnO2 C．电池充电时，外接电源的负极连接NaMnO2/Al电极 D．电池充电时，Na+由NaMnO2/Al电极移向石墨烯/Al电极 8．将二氧化碳转化为乙烯的装置如图所示，使用的电极材料均为惰性电极。下列说法正确的是（　　） A．a电极电势比b电极高 B．每生成 乙烯，同时生成 C．左侧电极反应式为 D． 移动方向为从右到左 9．下列各组材料组成如图装置，能构成原电池且X作正极的是 选项 X Y Z A 石墨 铜 稀硝酸 B 铝 铂 NaOH溶液 C 锌 铜 稀硫酸 D 镁 铁 乙醇 A．A B．B C．C D．D 10．根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是（　　） 　 实验操作和现象 实验结论 A 向某溶液先滴加 溶液有白色沉淀生成，再加稀硝酸，沉淀不溶解。 原溶液中一定有 B 向 溶液中滴加5-6滴相同浓度 溶液，充分反应后滴入 溶液，溶液变血红色。 与 的反应有一定限度 C 向某溶液加入氢氧化钠溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸不变蓝。 原溶液中一定无 D 将相同大小的铜片和锌片插入苹果中，用导线在铜片和锌片之间串联一个电流表，发现电流表的指针发生偏转。 水果电池产生的电流从锌片沿导线流向铜片 A．A B．B C．C D．D 11．复旦大学设计了一种可充电的铋-空气电池，有较强稳定性。该电池使用了三氟甲磺酸铋非碱性水系电解质溶液，简写为，工作原理如图所示，已知：水解方程式为，下列说法错误的是 A．充电时，X为阴极 B．放电时，正极附近pH升高 C．充电时，阳极电极反应式为 D．放电时，电路中每转移电子，负极区电解质溶液增重 12．我国科学家采用单原子Ni和纳米Cu作串联催化剂，通过电解法将转化为乙烯，装置示意图如图。已知：电解效率。下列说法正确的是 A．电极a连接电源的正极 B．电极b上发生反应： C．通电后右室溶液质量减少 D．若电解效率为60%，电路中通过1mol电子时，标况下产生1.12L乙烯 13．新型Li-Mg双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，其工作原理如图所示。放电时电极a的反应为：；下列说法错误的是 A．充电时，极为阴极 B．放电时，从I室向II室迁移 C．放电时，II室溶液的浓度增大 D．每消耗，电极a质量理论上增加 14．液态太阳燃料是利用太阳能将温室气体二氧化碳作为碳资源，是践行生态文明建设的一个重要举措，其技术路线如图所示。下列有关说法错误的是（　　） A．太阳能最终转化为电能和热能 B．燃料电池正极反应式为 C．H2O和CO2可循环利用 D．该技术的关键是氢气如何安全、高效储存及转移 15．沉积物微生物燃料电池(SMFC)可以将沉积物中的化学能直接转化为电能，同时加速沉积物中污染物的去除，用SMFC处理含硫废水的工作原理如图所示，酸性增强不利于菌落存活。下列说法正确的是（　　） A．碳棒a电势比碳棒b电势低 B．碳棒a附近释放出H+ C．碳棒b存在电极反应： S—6e—+4H2O= +8H+ D．工作一段时间后，电池效率提高 16．羟基自由基()是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为和的原电池-电解池组合装置(如图所示)，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是（　　） A．a极为正极，c极为阴极 B．a极区每产生1mol，c极区溶液质量减轻3g C．d极的电极反应式为 D．工作时，如果II室中、数目都减小，则N为阴离子交换膜 17．肼(N2H4)是一种可用于火箭或原电池的燃料。已知： N2(g) + 2O2(g) ＝2 NO2(g) ΔH = +67.7kJ/mol① N2H4(g) + O2(g) ＝ N2(g) + 2H2O(g)　ΔH = －534 kJ/mol ② 下列说法正确的是（　　） A．反应①中反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量 B．2N2H4(g) + 2NO2(g) ＝ 3N2(g)+ 4H2O (g) ΔH = －1000.3kJ/mol C．铂做电极，KOH溶液做电解质溶液，由反应②设计的燃料电池其负极反应式：N2H4－4e－+4OH－＝N2+4H2O D．铂做电极，KOH溶液做电解质溶液，由反应②设计的燃料，工作一段时间后，KOH溶液的pH将增大 18．用金属Pt和金属Ti为电极电解0.1mol/L KOH与0.1mol/L甘油()的混合液制备甲酸钾(HCOOK)的装置如图所示，下列说法正确的是 A．电势：钛电极>铂电极电源 B．阳极的电极反应式为 C．若生成1.5mol HCOOK，理论上阴极生成44.8L气体 D．一段时间后，电解质溶液的碱性增强 19．电化学在现代的生产生活中有着很广泛的应用，越来越影响着我们的生活。下列电化学的叙述正确的是（　　） A．电解精炼铜时，粗铜与正极相连，电极反应式：Cu-2e-=Cu2+ B．电动自行车使用的铅酸蓄电池的比能量较高，所以生活中使用很普遍 C．工业制造盐酸、金属冶炼、有机合成等均涉及氯碱工业产品的应用 D．许多使用“铜包铝”代替纯铜制造电缆，其目的是增强电缆的抗腐蚀性 20．一般情况下，两种活泼性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活泼性强的金属首先被腐蚀。为了避免轮船的钢质外壳被腐蚀，通常在轮船外壳上镶嵌的金属是 A．锌板 B．银板 C．铜板 D．铅板 二、综合题 21．利用“萨巴蒂尔反应”，空间站的水气整合系统将CO2转化为CH4和水蒸气，配合O2 生成系统可实现O2的再生。回答下列问题： （1）I.萨巴蒂尔反应为CO2(g)十4H2(g)CH4(g) + 2H2O(g) ∆H 已知25℃和101 kPa时，①H2(g)的燃烧热△H=- 285. 8 kJ●mol-1； ②CH4(g)的燃烧热∆H=- 890. 3 kJ●mol-1； ③H2O(g)=H2O (l) ∆H=-44.0 kJ●mol-1。 则萨巴蒂尔反应的∆H=　 　kJ●mol-1。 （2）萨巴蒂尔反应的前三步反应历程如图所示，其中吸附在催化剂Pt/SiO2表面的物质用“*”标注，Ts表示过渡态。从物质吸附在催化剂表面到形成过渡态的过程会　 　(填“放出”或“吸收”)热量，反应历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为　 　。 （3）II.CO2在一定条件下能与H2O发生氧再生反应：CO2(g) +2H2O(g) CH4(g)+ 2O2(g) ∆H=+802.3 kJ●mol-1 恒压p0条件下，按c(CO2) ： c(H2O)=1 ： 2投料，进行氧再生反应，测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图所示。350 ℃时，该反应的平衡常数Kp=　 　 (以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。为了提高CO2的转化率，除升高温度外，还可采取的措施为　 　(写出一条)。 （4）氧再生反应还可以通过酸性条件下半导体光催化转化实现，反应机理如图甲所示： ①光催化CO2转化为CH4时，阴极的电极反应式为　 　。 ②催化剂的催化效率和CH4的生成速率随温度的变化关系如图乙所示。300~400℃之间，CH4生成速率加快的原因是　 　。 （5）氧再生反应所需的能量可由合成氨反应提供。合成氨反应的焓变和熵变如下：N2 (g) +3H2(g) 2NH3(g) ∆H= -92.4 kJ●mol-1 ∆S=-200J·K-1●mol-1常温(298 K)下，合成氨反应的自由能∆G=　 　 kJ ●mol-1， 合成氨反应在常温下　 　(填“能”或“不能”)自发进行。 22．阅读下列科普短文并回答下列问题： 燃料电池是一种化学电池，具有能量转化率高、对环境友好等优点。例如氢氧燃料电池在工作时，从负极连续通入 ，从正极连续通入 ，二者在电池内部(含 或 等物质的溶液)发生反应生成 ，同时产生电能。除 外， 、 等也可以作为燃料电池的燃料，发生反应生成 和 。目前已研制成功 — 燃料电池，它可以代替汽油为汽车提供动力，反应原理是 。 （1）在上述短文标有序号的物质中，属于单质的是　 　(填序号，下同)；属于有机物的是　 　；属于电解质的是　 　；溶于水能导电的物质是　 　。 （2）写出物质③的电离方程式：　 　。 （3）燃料电池所使用的氢燃料可以来自于水的电解，该反应的化学方程式为　 　。若电解18kg水，可分解得到　 　L (标准状况下)。 （4）反应 中，得电子的物质是　 　。在反应中，每转移1mol电子，消耗Al　 　mol。 23． （1）已知：①Fe(s)+1/2O2(g)=FeO(s) ΔH1＝－272.0kJ·mol－1；②2Al(s)+3/2O2(g)=Al2O3(s) ΔH2＝－1675.7kJ·mol－1。Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式是　 　 （2）镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。如图为“镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。 E为该燃料电池的　 　(填“正”或“负”)极。F电极上的电极反应式为　 　。 （3）镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，原因　 　(用化学方程式表示) 24．二氧化碳的排放日益受到环境和能源领域的关法，其综合利用是研究的重要课题。回答下列问题： （1）已知下列热化学方程式： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ：| 则反应 　 　。 （2）①向体积均为V L的恒压密闭容器中通入1 mol 、3 mol ，分别在0.1MPa和1MPa下发生上述反应Ⅰ和反应Ⅱ，分析温度对平衡体系中、CO、的影响，设这三种气体物质的量分数之和为1，其中CO和的物质的量分数与温度变化关系如图所示。下列叙述能判断反应体系达到平衡的是　 　(填标号)。 A．的消耗速率和的消耗速率相等 B．混合气体的密度不再发生变化 C．容器内气体压强不再发生变化 ②图中表示1MPa时的物质的量分数随温度变化关系的曲线是　 　(填字母)，理由是　 　；550℃条件下，t min反应达到平衡，平衡时容器的体积为　 　L，反应Ⅱ的　 　。(以分压表示，分压=总压×物质的量分数) （3）一种从高炉气回收制储氢物质HCOOH的综合利用示意图如图所示： ①某温度下，当吸收池中溶液的pH=8时，此时该溶液中　 　[已知：该温度下，]。 ②利用电化学原理控制反应条件能将电催化还原为HCOOH，电解过程中还伴随着析氢反应，若生成HCOOH的电解效率为80%，当电路中转移3 mol 时，阴极室溶液的质量增加　 　g[B的电解效率]。 25．燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。 （1）以多孔铂为电极，如图甲装置中A、B口分别通入CH3CH2OH和O2构成乙醇燃料电池，则b电极是　 　(填“正极”或“负极”)，该电池的负极电极反应式为　 　。 （2）科学家研究了转化温室气体的方法，利用图乙所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO，该电池负极反应式为　 　， （3）铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为硫酸。该电池总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。(已知：硫酸铅为不溶于水的白色沉淀，生成时附着在电极上) ①该蓄电池放电时，电解质溶液中阴离子移向　 　(填“正极”或“负极”)；正极附近溶液的酸性　 　(填“增强”“减弱”或“不变”)，当外电路通过1 mol电子时，理论上正极板的质量增加　 　g。 答案解析部分 1．【答案】B 【解析】【解答】A．放电时，二氧化碳转化为甲酸，碳原子价态降低，故其为正极反应，反应式为： ，所以放电时正极消耗氢离子，pH升高，故A不符合题意； B．放电时，介质为水，故负极反应为： ，故B符合题意； C．根据上述反应式可以发现，充电时阳极失电子发生氧化反应，而Zn应在阴极生成，故C不符合题意； D．电解质溶液2若为碱性，则甲酸应以HCOO-形式存在，故D不符合题意。 故答案为：B。 【分析】放电时，锌做负极发生的是锌失去电子结合氢氧根变为Zn(OH)42-，即发生 ，正极是二氧化碳得到电子变为变为甲酸，即，导致正极负极的pH增大，因此电解质2的溶液显酸性，充电时，阳极生的反应是2H2O-4e=4H++O2，阴极发生的是Zn(OH)42-+2e=Zn+4OH-，即可计算出锌的质量 2．【答案】B 3．【答案】D 【解析】【解答】A．用铁盐净水是由于铁盐电离产生的Fe3+发生水解反应产生Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体表面积大，吸附力强，可以吸附水中悬浮的固体小颗粒，使之形成沉淀，从而具有净水作用，A不符合题意； B．NH4HCO3易溶于水，能电离产生，中含有植物需要的营养元素氮元素，因此可以对农作物施肥，NH4HCO3属于氮肥，B不符合题意； C．在被保护的金属上连接一种更活泼的金属，被保护的金属作原电池的正极，活泼的金属为负极，首先被氧化腐蚀，这种保护金属的方法称为牺牲阳极的阴极保护法，因此通常是在被保护的钢铁设备上安装若干镁合金或者锌块，C不符合题意； D．用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品，是由于玻璃中含有的SiO2能够与氢氟酸中的HF反应产生SiF4气体和水，因此用于玻璃的雕刻，这与SiO2是酸性氧化物无关，D符合题意； 故答案为：D。 【分析】易错分析：二氧化硅虽然是酸性氧化物，但是可以与唯一的酸氢氟酸发生反应 4．【答案】C 【解析】【解答】 A.水力发电是将机械能转化为电能，故A不符合题意； B.太阳能发电是将太阳能直接转化为电能，故B不符合题意； C.生物燃料发电是将储存在微生物中的化学能直接转化为电能，故C符合题意； D. 电动汽车充电是将电能转化为化学能，故D不符合题意； 故答案为：C 【分析】原电池是将化学能转化为电能的装置 5．【答案】A 【解析】【解答】A．天然气和沼气的主要成分都是甲烷，天然气属于化石燃料，用完之后不能再生，是不可再生能源；沼气是利用植物秸秆发酵生成的，沼气是可再生资源，故A符合题意； B．纳米Cu2O表面改性控制CO2电化学还原增大了反应面积，反应速率加快，可得出其他条件相同时，接触面积越大，反应速率越快，故B不符合题意； C．催化剂的作用是能降低反应的活化能，提高活化分子的百分数，故C不符合题意； D．锂电池或二次电池都能将化学能转化成电能，属于清洁能源，故D不符合题意； 故答案为：A。 【分析】A.沼气是可再生资源； B.反应物的接触面积越大，反应速率越快； C.催化剂能降低反应的活化能，提高活化分子的百分数； D.原电池是将化学能转化为电能的装置。 6．【答案】D 【解析】【解答】 A.HF是弱酸，NaOH是强碱，它们的电离都抑制水的电离，c点恰好反应，溶质为NaF，F-水解促进水的电离，则 c点水的电离程度最大 ，故A不符合题意； B.Fe位于电解池阴极，该极电极反应，Fe受保护，能减缓铁的腐蚀，故B不符合题意； C.由图丙可知，pH＞3.5时，的溶解度为0，pH≈5时，的溶解度下降，因此 若要除去溶液中的，可向溶液中加入适量CuO至pH在3.5左右， 故C不符合题意； D.由丁图可知 ，温度升高，正逆反应速率增大，且，平衡向正向移动，则反应为吸热反应， ，故D符合题意； 故答案为：D 【分析】酸和碱的电离抑制水的电离，弱酸根离子和弱碱根离子的水解能促进水的电离。 金属的阴极保护法：将待保护的金属设置在电解池的阴极。 若要除去溶液中的 ，则应将pH调至Fe3+完全转化为沉淀，但Cu2+没有沉淀的数值。 对于可逆反应，升高温度，平衡向吸热方向移动。 7．【答案】C 【解析】【解答】A． 电池放电过程中，负极是石墨烯/Al，正极为NaMnO2/Al，则NaMnO2/Al上的电势高于石墨烯/Al上的电势，A不符合题意； B． 电池放电时，正极上钠离子得电子发生还原反应，电极方程式为：Na1-xMnO2 + xNa+ + xe- = NaMnO2，B不符合题意； C．电池充电时，外接电源的负极连接阴极即石墨烯/Al电解，而外接电源的正极连接阳极即NaMnO2/Al电极，C符合题意； D．电池充电时，Na+由阳极移向阴极，即由NaMnO2/Al电极移向石墨烯/Al电极，D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】根据电池反应可知，该原电池放电时，NaxCn发生氧化反应生成C，则石墨烯/Al为负极，负极反应为NaxCn-xe-=nC+xNa+，NaMnO2/Al为正极，电极反应为Na1-xMnO2 + xNa+ + xe- = NaMnO2；充电时为电解池，阳极与外加电源正极相接，阴极与外加电源负极相接，阳极、阴极反应式与正极、负极反应式正好相反。 8．【答案】D 【解析】【解答】A．由分析可知，b为正极，a为负极，a电极电势比b电极低，故A不符合题意； B．没有说明是否为标况状态，不能用22.4L/mol计算氧气的体积，故B不符合题意； C．左侧为阴极，阴极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成乙烯和水，电极反应式为2CO2+12H++12e-═C2H4+4H2O，故C不符合题意； D．电解池中阳离子向阴极移动， 移动方向为从右到左，故D符合题意； 故答案为：D。 【分析】根据图知，右侧电极上OH-放电生成O2，则右侧电极为阳极，左侧电极为阴极，连接电解池阴极的电极为原电池负极、连接电解池阳极的电极为原电池正极；以此解答。 9．【答案】A 10．【答案】B 【解析】【解答】A．向某溶液先滴加 溶液有白色沉淀生成，再加稀硝酸，沉淀不溶解。该白色沉淀可能为AgCl或硫酸钡，则原溶液中可能含银离子或硫酸根离子，故A不符合题意； B．向 溶液中滴加5-6滴相同浓度 溶液，充分反应后滴入 溶液，溶液变血红色，碘离子和铁离子发生氧化还原反应生成碘和亚铁离子，碘离子过量，反应后，向水层中滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，说明溶液中还含有铁离子，说明I-与Fe3+的反应有一定限度，故B符合题意； C．氨气极易溶于水，向某溶液加入氢氧化钠溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸不变蓝，可能是生成氨气全部溶解在水中，没有放出，因此实验时一般需要加热，故C不符合题意； D．将相同大小的铜片和锌片插入苹果中，用导线在铜片和锌片之间串联一个电流表，发现电流表的指针发生偏转，说明构成了原电池，锌为负极，铜为正极，水果电池产生的电流从铜片沿导线流向锌片，故D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】A.证明硫酸根离子，先加入盐酸再加入氯化钡溶液进行实验 B.铁离子量少而碘离子过量，理论上是反应完全，但是加入硫氰化钾溶液变为红色，说明含有铁离子，因此可说明是可逆反应 C.检验铵根离子时需要进行加热 D.苹果中含有酸性物质，锌和铜的活动性锌强，因此锌做负极，失去电子，因此电子是由锌到铜 11．【答案】D 12．【答案】D 【解析】【解答】A．CO2在a极发生还原反应生成乙烯，a是阴极，电极a连接电源的负极，故A不符合题意； B．CO2在a极发生还原反应生成乙烯，a是阴极，b是阳极，电极b上发生反应：，故B不符合题意； C．根据，若电路中转移4mol电子，阳极放出1mol氧气，4molOH-通过阴离子交换膜由左室移入右室，右室质量增加36g，故C不符合题意； D．阴极反应式为，若电解效率为60%，电路中通过1mol电子时，生成0.05mol乙烯，标况下产生乙烯的体积为1.12L，故D符合题意； 故答案为：D。 【分析】 电极a实现将CO2转化为乙烯，发生还原反应，则电极a为阴极，电极反应式为：，电极b为阳极，电极反应式为。 13．【答案】C 【解析】【解答】A．放电时电极a的反应为：，a为正极，为负极，所以充电时为阴极，A不符合题意； B．放电时I室为负极区，II室为正极区，阳离子向正极移动，所以向II室迁移，B不符合题意； C．放电时电极a的反应为：，消耗，所以溶液的浓度减小，C符合题意； D．放电时发生反应：，当有发生反应时，转移，电极a质量理论上增加，质量为：，D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】放电时，负极失电子，元素化合价升高，发生氧化反应；正极得电子，元素化合价降低，发生还原反应；原电池“同性相吸”，阳离子移向正极，阴离子移向负极。 14．【答案】B 【解析】【解答】A．从图中可以看出，通过光伏发电，太阳能转化为电能，水在电能作用下分解为氧气和氢气，最后氢气和氧气生成水，所以太阳锌专化为电能、热能和化学能，A不符合题意； B．发生还原反应的是正极，所以燃料电池正极反应式为，B符合题意； C．水分解为氢气和氧气，最后氢气和氧气又生成水，故水可以循环使用，氢气和二氧化碳反应生成水和甲醇，水和甲醇又生成二氧化碳，所以二氧化碳也可以循环利用，C不符合题意； D．氢气易燃易爆，使用氢气时如何安全、高效储存及转移是关键，D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】利用光伏发电，将太阳能转化为电能，再电解水生成氧气和氢气，光电催化制备氢气，氢气和二氧化碳反应生成甲醇和水，氢气和氧气形成燃料电池，氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，原电池反应中生成水，氢气和二氧化碳反应循环使用。 15．【答案】C 【解析】【解答】A．由分析可知，碳棒b为负极，碳棒a为正极，正极的电势高于负极，则碳棒a电势比碳棒b电势高，故A不符合题意； B．由分析可知，碳棒a为原电池的正极，氧气在酸性条件下得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，放电时正极会消耗氢离子，故B不符合题意； C．由分析可知，碳棒b为负极，硫在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为S-6e-+4H2O= +8H+，故C符合题意； D．由分析可知，碳棒b为负极，放电时电极附近溶液酸性增强，氢离子会使硫氧化菌中蛋白质变性，硫氧化菌活性降低会导致负极反应速率减慢，则工作一段时间后，电池效率会降低，故D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】A．正极的电势高于负极； B．氧气在酸性条件下得到电子发生还原反应生成水； C．负极失去电子发生氧化反应； D．蛋白质变性会导致反应速率减慢。 16．【答案】B 【解析】【解答】A． I室化合价降低，得电子，发生还原反应，因此a极为正极，b极为负极，c极为阴极，d极为阳极，故A不符合题意； B．a极每产生1mol，转移3mol电子，c极上的电极反应式为，生成1.5mol，与此同时，有3mol从阳极室透过质子交换膜进入阴极室，因此c极区溶液质量不变，故B符合题意； C．根据图中信息可知，d极上发生的电极反应式为，故C不符合题意； D．II室中、数目都减小，说明离子从II室向I室和III室移动，由于阴离子移向负极(b极)，阳离子移向正极(a极)，因此N和M分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜，故D不符合题意。 故答案为：B。 【分析】由图可知，a极发生还原反应，则a极为正极，b极为负极，c极为阴极，d极为阳极。 17．【答案】C 【解析】【解答】A、反应①中ΔH = +67.7kJ/mol是吸热反应，其反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，故A不符合题意； B、目标方程式可以通过①②联立，2×②-①得到，△H=2×②-①=2×(-534kJ/mol)-(+67.7kJ/mol)= -1135.7kJ/mol，B不符合题意； C、原电池总反应为N2H4+O2=N2+2H2O，原电池正极发生还原反应，氧气在正极放电，碱性条件下，正极电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，总反应式减去正极反应式可得负极电极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，故C符合题意； D、原电池总反应为N2H4+O2=N2+2H2O，反应生成水，随反应进行KOH溶液浓度降低，碱性减弱，溶液pH值减小，故D不符合题意。 故答案为：C。 【分析】A、吸热反应中反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量； B、依据盖斯定律； C、利用总反应式减去正极反应式可得负极电极反应式分析； D、利用电池反应方程式判断。 18．【答案】B 19．【答案】C 【解析】【解答】A．阳极还有比铜活泼的金属如锌、铁等失电子，A不符合题意； B．铅酸蓄电池的比能量较低，B不符合题意； C．氯碱工业产品主要包括氯气、氢气、氢氧化钠等，应用于工业制造盐酸、金属冶炼、有机合成，C符合题意； D．许多使用“铜包铝”代替纯铜制造电缆，其目的是节约成本，减轻重量，D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】A．阳极上比铜活泼的金属先失电子； B．铅酸蓄电池的比能量较低； C．氯碱工业产品主要包括氯气、氢气、氢氧化钠等； D．“铜包铝”目的是节约成本，减轻重量。 20．【答案】A 【解析】【解答】一般情况下，两种活泼性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活泼性强的金属首先被腐蚀。为了避免轮船的钢质外壳被腐蚀，在轮船外壳上镶嵌的金属的活动性要比Fe强。在上述涉及的金属元素中，金属活动性：Zn>Fe>Pb>Cu，所以在轮船外壳上镶嵌的金属是Zn， 故答案为：A。 【分析】原电池中较活泼的金属作负极、较不活泼的金属或导电的非金属作正极，原电池中作负极的金属材料被腐蚀，作正极的导电的非金属材料或金属材料被保护，要想保护钢质外壳中的金属Fe，应该将钢质外壳中的Fe作原电池正极。 21．【答案】（1）-164.9 （2）吸收；·CO+·OH+·H+3H2(g)→·CO+3H2(g)+H2O(g)或为·OH+·H→H2O(g) （3）1；减少c(CO2) ∶c(H2O)的投料比或增大c(H2O)或及时逸出产物等 （4）CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O；300℃～400℃之间，温度比催化剂对甲烷的生成速率影响大，因此温度升高，化学反应速率加快，CH4的生成速率加快 （5）-32.8；能 【解析】【解答】（1）①氢气的燃烧热的热化学方程式为H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8kJ/mol ②甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ/mol ③H2O(g)=H2O (l) ∆H=-44.0 kJ/mol 根据盖斯定律，推出4×①－②－2×③，得出CO2(g)十4H2(g)CH4(g) + 2H2O(g) ∆H=-164.9 kJ/mol；故答案为-164.9； （2）根据图像可知，吸附态的能量小于过渡态，因此从物质吸附在催化剂表面到形成过程过渡态的过程会吸收热量；根据反应历程可知，最小能垒的步骤的化学方程式为·CO+·OH+·H+3H2(g)→·CO+3H2(g)+H2O(g)或为·OH+·H→H2O(g)；故答案为吸收；·CO+·OH+·H+3H2(g)→·CO+3H2(g)+H2O(g)或为·OH+·H→H2O(g)； （3）该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，甲烷、氧气物质的量浓度增大，且两者浓度之比为1∶2，结合图像可知，d为甲烷，c为氧气，a为水蒸气，b为二氧化碳，350℃下，反应达到平衡时，CO2和CH4的浓度相同，H2O和O2的浓度相同，由反应可知，CO2和H2O按c(CO2)∶c(H2O)=1∶2投料，则平衡时H2O的浓度是CO2的2倍，O2的浓度是CH4的2倍，则化学平衡常数Kp==1；为了提高CO2的转化率，除升高温度外，还可采取的措施是减少c(CO2) ∶c(H2O)的投料比或增大c(H2O)或及时逸出产物等；故答案为1；减少c(CO2) ∶c(H2O)的投料比或增大c(H2O)或及时逸出产物等； （4）①由图示信息可知，光催化CO2转化为CH4时，阴极的电极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O；故答案为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O； ②由图可知，温度在250℃时，催化剂的转化效率和CH4的生成速率均达到最大值，温度从250℃升高到300℃过程中，催化剂转化效率和CH4的生成速率均迅速下降，但超过300℃后，催化剂的转化效率减小到几乎为0，而CH4的生成速率加快，可判断是温度对反应的影响导致的，即300℃～400℃之间，温度比催化剂对甲烷的生成速率影响大，因此温度升高，化学反应速率加快，CH4的生成速率加快，故答案为300℃～400℃之间，温度比催化剂对甲烷的生成速率影响大，因此温度升高，化学反应速率加快，CH4的生成速率加快； （5）∆G=∆H-T∆S=-92.4kJ/mol-298×(-0.2kJ/(K·mol))=-32.8 kJ/mol＜0，故合成氨反应在常温下能够自发进行；故答案为-32.8；能。 【分析】（1）根据盖斯定律计算； （2）根据放热反应中反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量，吸热反应中反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量；依据图像分析； （3）利用“三段式”法计算；增大一种反应物的量，可提高其它反应物的转化率，自身的转化率反应降低。 （4）①根据阴极得电子发生还原反应书写； ②依据影响反应速率的因素分析； （5）依据∆G=∆H-T∆S计算。 22．【答案】（1）①②⑨；⑥⑦；③④⑤；③④⑧ （2） （3）； （4）； 【解析】【解答】(1)根据题中提供的物质进行分析：氢气、氧气、铝是单质，甲烷、乙醇是有机物，硫酸、氢氧化钾、水是电解质，溶于水能导电的物质有硫酸、氢氧化钾、二氧化碳； 故答案为： ①②⑨⑥⑦③④⑤③④⑧ (2)硫酸的电离方程式： 故答案为 (3)电解水的化学方程式为 ， 1molH2O分解可生成1molH2， 若电解18kg水，水的物质的量为1000mol，得到 (标准状况下)。故答案为 (4)反应 中，氧气为氧化剂，铝为还原剂，得电子的物质是O2，在反应中，每转移1mol电子，消耗Al mol.故答案为O2， 【分析】(1)根据单质是由一种元素组成的纯净物；有机物含碳的化合物（碳的氧化物和碳酸盐除外）；依据在熔融状态下或者溶于水能导电的化合物，是电解质；溶液中有自由移动的离子可以导电。 (2)强电解质完全电离。 (3)依据电解时放电顺序书写； (4)利用得失电子守恒。 23．【答案】（1）3FeO(s)+2Al(s)=Al2O3(s)+3Fe(s) ΔH＝－859.7kJ·mol－1 （2）负；ClO－+2e－+H2O=Cl－+2OH－ （3）Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑ 【解析】【解答】(1) 已知：①Fe(s)+1/2O2(g)=FeO(s) ΔH1＝－272.0kJ·mol－1②2Al(s)+3/2O2(g)=Al2O3(s) ΔH2＝－1675.7kJ·mol－1 根据盖斯定律计算②-①×3得到3FeO(s)+2Al(s)=Al2O3(s)+3Fe(s) ΔH＝(－1675.7kJ·mol－1)-(－272.0kJ·mol－1)×3＝－859.7kJ·mol－1，故答案为：3FeO(s)+2Al(s)=Al2O3(s)+3Fe(s) ΔH＝－859.7kJ·mol－1；(2)由示意图可知，“镁-次氯酸盐”燃料电池中，E为镁合金，为燃料电池的负极，F为铂合金，为正极，正极上ClO－得电子生成氯离子，则正极的电极反应式为ClO－+2e－+H2O=Cl－+2OH－，故答案为：负；ClO－+2e－+H2O=Cl－+2OH－；(3)Mg的活泼性较强，能与水反应生成氢气，其反应为：Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑，故答案为：Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑。 【分析】(1)利用 反应式② - ① 求算 （2）读图，ClO－得电子生成氯离子，有氢氧化镁生成，电解液为碱性溶液 （3）镁较活泼常温下就能和水反应生成氢气，在加热（原电池放热）条件下，速率加快 24．【答案】（1）+206.1 （2）B；a；反应Ⅰ正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，增大压强，反应Ⅰ正向移动，CH4物质的量分数增大；； （3）4；25.2 【解析】【解答】（1）反应Ⅰ： ；反应Ⅱ：|；反应Ⅱ-反应Ⅰ可得，所以；故答案为+206.1。 （2）①A．反应Ⅰ+反应Ⅱ可得总反应方程式为，和的系数不同，所以的消耗速率和的消耗速率相等不能说明达到平衡，故A不正确； B．和在恒压密闭容器中反应，且反应为气体分数该变的反应，所以混合气体的密度不再发生变化可以说明达到平衡，故B正确； C．和在恒压密闭容器中反应，容器内气体压强不再发生变化不能说明达到平衡，故C不正确； 故答案为：B。 ②反应Ⅰ正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，CH4百分含量减小，所以a、c表示CH4物质的量分数随温度变化关系，增大压强，反应Ⅰ正向移动，CH4物质的量分数增大，所以表示1MPa时CH4物质的量分数随温度变化关系的曲线是a；所以b和c分别为0.1MPa时CO和CH4物质的量分数随温度变化关系的曲线，550℃条件下，CO的物质的量分数为20%，CH4物质的量分数50%，且、CO、气体物质的量分数之和为1；设反应Ⅰ中消耗了xmol，则生成了0.5 xmol；设反应Ⅱ消耗了消耗了ymol，生成了0.5 ymol CO；所以有，解得，所以容器中剩余，剩余，剩余，CO剩余，H2O剩余，则容器中所有物质的物质的量为，原容器中含有1 mol 、3 mol ，体积为VL，所以平衡时体积为；平衡时的物质的量分数为，的物质的量分数为，的物质的量分数为，CO的物质的量分数为，H2O的物质的量分数为，所以反应Ⅱ的；故答案为a；反应Ⅰ正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，增大压强，反应Ⅰ正向移动，CH4物质的量分数增大；；。 （3）①已知该温度下，；，所以；故答案为4。 ②生成HCOOH的电解效率为80%，当电路中转移3 mol 时，由B的电解效率可知，，阴极室发生反应为，则阴极室溶液的质量增加为，故答案为25.2。 【分析】（1）盖斯定律的应用要注意，判断列出的热化学方程式的对应关系，左右两边相同的物质互相抵消则相加，在同一边相同的物质互相抵消则相减； （2） ① 化学平衡判断：1、同种物质正逆反应速率相等，2、不同物质速率满足：同侧异，异侧同，成比例，3、各组分的浓度、物质的量、质量、质量分数不变，4、左右两边化学计量数不相等，总物质的量、总压强（恒容）、总体积（恒压）不变，5、平均相对分子质量、平均密度根据公式计算，6、体系温度、颜色不变； ② 升高温度，平衡朝吸热方向移动，增大压强，平衡朝气体系数缩小的方向移动； （3） ① 结合pH计算氢离子的浓度，结合电离平衡常数计算碳酸浓度和碳酸根浓度的比值； ② 阴极反应为二氧化碳和氢离子失去电子生成甲酸和氢气。 25．【答案】（1）正极；CH3CH2OH＋16OH－－12e－=2 ＋11H2O （2）2H2O－4e－=4H＋＋O2↑ （3）负极；减弱；32 【解析】【解答】(1)根据题意，燃料作负极，氧化剂作正极，B口通入O2，则b电极是正极，该电池的负极电极反应式为CH3CH2OH＋16OH－－12e－=2 ＋11H2O；故答案为：正极；CH3CH2OH＋16OH－－12e－=2 ＋11H2O。 (2)根据图乙中电子转移分析出M为负极，N为正极，电池负极是H2O变为O2，其电池负极的反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑；故答案为：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑ (3)铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为硫酸。该电池总反应式为PbO2＋4H＋＋ ＝PbSO4＋2H2O，因此正极附近溶液的酸性。(已知：硫酸铅为不溶于水的白色沉淀，生成时附着在电极上) ①该蓄电池放电时，根据电解质溶液中离子移动是“同性相吸”原则，因此阴离子移向负极；正极电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋ ＝PbSO4＋2H2O，因此正极附近溶液的酸性减弱，根据方程式转移2mol电子，正极由1mol PbO2变为1mol PbSO4，增加的质量相当于1molSO2即64g，因此当外电路通过1 mol电子时，理论上正极板的质量增加32g；故答案为：32。 【分析】（1）燃料电池中通入燃料的一极为原电池的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，负极上CH3CH2OH发生失电子的氧化反应生成碳酸根离子，根据原子守恒和电荷守恒进行书写电极反应式； （2）根据图中电子移动方向可知，M为负极、N为正极，负极上水失电子生成氧气； （3）根据原电池中离子移动方向的规律“正正负负”，即阳离子向正极移动，阴离子向负极移动判断；根据铅蓄电池的总反应，转移1 mol电子时，正极有0.5mol PbO2变为PbSO4，质量增加32g。 学科网（北京）股份有限公司 $$