第四章 化学反应与电能 章节练习题 2023-2024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 章节练习题 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 1．一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 2．“国之重器”之一——曾侯乙编钟，是战国早期的青铜编钟，主要由铜锡合金冶炼铸造而成，至今保存完好。下列说法不正确的是（　　） A．铜比锡青铜更易腐蚀 B．在自然环境中，锡青铜中的铜可对锡起保护作用 C．青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比在干燥环境中快 D．锡青铜表面生成覆盖物的过程属于电化学腐蚀 3．如图所示的装置，下列说法不正确的是（　　） A．锌片为负极 B．该装置将化学能转化为电能 C．电子由锌片经导线流向铜片 D．铜片溶解，质量减少 4．走进美丽新余，体会文化魅力。下列有关说法不正确的是（　　） A．夏布绣所用“金银线”中含有的醋酸纤维素，属于有机高分子材料 B．仙女湖风景区船舶的外壳安装锌块，利用了牺牲阳极法的防腐原理 C．分宜古村建筑采用青砖黛瓦风格，青砖中青色来自氧化铁 D．加热牛奶和蛋清混合物制作双皮奶，该过程涉及蛋白质的变性 5．一种可充电锌—空气电池放电时的工作原理如下图所示。已知：Ⅰ室溶液中，锌主要以的形式存在，并存在电离平衡。下列说法错误的是 A．放电时，Ⅰ室溶液中浓度增大 B．放电时，Ⅱ室中的通过阴离子交换膜进入Ⅰ室 C．充电时，电极的电极反应为 D．充电时，每生成，Ⅲ室溶液质量理论上减少 6．某原电池以铂、银为电极，用含Ag+的固体作电解质，Ag+可在固体电解质中自由移动。电池总反应式为2Ag+Cl2 =2AgCl。利用该电池可以测定空气中Cl2的含量。下列说法中错误的是（　　） A．空气中c(Cl2)越大，消耗Ag的速率越快 B．铂电极上发生的电极反应式为Cl2+2e-=2Cl- C．电池工作时电解质中Ag+总数保持不变 D．电子移动方向：银→外电路导线→铂 7．下列说法中不正确的是 A．化学电池的反应原理是自发的氧化还原反应 B．充电电池不能无限制地反复充电、放电 C．铅酸蓄电池和锌锰酸性干电池都是可充电电池 D．燃料电池是一种高效且对环境友好的新型电池 8．中国科学院研发了一种新型钾电池，有望成为锂电池的替代品。该电池的电解质为CF3SO3K溶液，其简要组成如图所示。电池放电时的总反应为2 KC14H10+ x MnFe(CN)6 = 2 K1-xC14H10 + x K2MnFe(CN)6，则下列说法中，正确的是（　　） A．放电时，电子从电极A经过CF3SO3K溶液流向电极B B．充电时，电极A质量增加，电极B质量减少 C．放电时，CF3SO3K溶液的浓度变大 D．充电时，阳极反应为K2MnFe(CN)6－2e－= 2K+ + MnFe(CN)6 9．近日，全球首套钠离子电池储能系统在示范区正式投运。钠离子电池是一种新型二次电池，比锂离子电池更稳定，造价更低，可实现内快速充电。放电时，从负极脱嵌，经电解质嵌入正极，总反应为(，M为过渡金属)，下列叙述正确的是（　　） A．充电时，阴极上发生的电极反应为 B．充电时，电子从石墨烯纳米片流出经外电路流入过渡金属氧化物 C．放电时，负极上发生的电极反应为 D．放电时，从过渡金属氧化物中脱嵌，经电解质嵌入石墨烯纳米片 10．零价铝是一种应用于环境修复的极有潜力的两性金属材料。可用于处理近中性溶液中硝酸盐。下列叙述正确的是 A．反应过程中，电子由AC材料流向零价铝 B．若有生成，对应电极反应为： C．若消耗零价铝最多可以处理 D．若表面生成了致密的，能提高去除率 11．某同学为研究电化学原理，设计如图所示装置。下列叙述不正确的是 A．a和b用导线连接，溶液中的Cu2+移向铁片 B．a和b用导线连接，铜片上发生的反应为Cu2++2e-=Cu C．a和b用导线连接，电子流向为Fe→Cu D．无论a和b是否连接，反应总方程式均为Fe+Cu2+=Fe2++Cu 12．电解氧化法可在铝制品表面形成致密的氧化膜，从而提高铝制品的耐腐蚀性。电解时以铝制品和石墨为电极，溶液为电解液，阴极放出气体。下列叙述正确的是 A．待加工铝制品为阴极 B．阴极放出的气体为氧气 C．电解时阴离子向阴极移动 D．溶液碱性过强可能导致实验失败 13．某新型燃料电池利用民用燃气为燃料，其工作原理如图所示，下列说法错误的是（　　） A．通入空气的电极为该电池的正极 B．电池工作时，电子由b极经电解质流向a极 C．CO在b极的反应式为CO-2e-+O2-=CO2 D．相同状况下a极消耗1L，理论上b极消耗2L燃料 14．某电化学装置如图所示，该装置能将CO2转化为燃料C2H5OH，从而实践“碳中和”。下列说法正确的是（　　） A．该电化学装置实现“碳中和”的同时将光能转化为电能 B．该电化学装置工作时，溶液中的H+由a极区移向b极区 C．a电极的反应式为2CO2+12H++12e-=C2H5OH+3H2O D．每生成3.36LO2，有4.4gCO2被还原 15．下列说法错误的是（　　） A．钠和钾的合金可用于快中子反应堆作热交换剂 B．可用超纯硅制造的单晶硅来制造芯片 C．电解饱和食盐水可制得黄绿色的氯气 D．氯气有毒，不能用于药物的合成 16．锌—空气电池(原理如图所示)适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时 转化为 。该电池工作时下列说法正确的是（　　） A．氧气在石墨电极上发生氧化反应 B．该电池放电时 向 电极移动 C．该电池的正极反应为 D．电池工作时，电子从石墨电极经电解质溶液流向 电极 17．一种“全氢电池”的工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　） A．电流方向是从吸附层M通过导线到吸附层N B．离子交换膜可阻止左边的碱性溶液和右边的酸性溶液发生中和 C． 从右边穿过离子交换膜向左边移动 D．正极的电极反应是 18．一定温度下，关于稀硫酸和锌反应的说法正确的是 A．若将稀硫酸换成浓硫酸，则生成氢气的速率加快 B．加入和原反应一样的10g锌(形状、大小、密度等都一样)，生成氢气的速率加快，最终生成氢气的体积增大 C．滴加少量CuSO4溶液，生成氢气的速率加快，但是最终生成的氢气的量减少 D．适当升高体系的温度，反应速率减慢。 19．下列关于碱性乙醇(C2H5OH)燃料电池的说法不正确的是 A．电池工作时，电解质溶液中K+移向b电极 B．电池工作时，外电路中电流从b电极流向a电极 C．电极a的电极反应式为： D．电极b的电极反应式为： 20．下列电极反应式或离子方程式与所述事实相符且正确的是（　　） A．惰性电极电解氯化镁溶液总反应： B．铅蓄电池正极反应式： C．吸氧腐蚀正极反应式： D．碱性甲烷燃料电池负极反应式： 二、综合题 21．近年来，我国化工技术获得重大突破，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇(CH3OH)是其中的一个研究项目。该研究发生的主要反应如下： I.CO与H2反应合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) II.CO2与H2反应合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) （1）上述反应符合原子经济性的是反应　 　(I或II)。 （2）在某一时刻采取下列措施，能使反应I的反应速率减小的措施是____。 A．恒温恒容下，再充入CO B．升高温度 C．恒温恒容下，向其中充入Ar D．恒温恒压下，向其中充入Ar （3）一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，发生反应II，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示：下列说法可以表明反应达到化学平衡状态的是____。 A．单位时间内，每断裂2个C=O键，同时断裂3个O－H键 B．CH3OH的体积分数不再发生变化 C．3v(CO2)=v(H2) D．容器内气体密度不再改变 （4）上述(3)反应过程中从3min到10min，v(H2)=　 　(结果保留两位有效数字)，第10分钟时v逆(CH3OH)　 　第3分钟时v正(CH3OH)(填>、<或=)。 （5）H2还原CO电化学法制备甲醇(CO+2H2=CH3OH)的工作原理如图所示： 通入H2的一端是电池的　 　极(填“正”或“负”)，当电路中有0.5mol电子发生转移，则有　 　mol的H+通过质子交换膜，通入CO的一端发生的电极反应式为　 　。 22．天然气是一种清洁能源，但其中大多含有、等酸性气体和水汽，会腐蚀管道设备。已知：时氢硫酸和碳酸的电离常数如下表： （1）碳钢材质管道发生电化学腐蚀，作负极的物质是　 　。 （2）用化学用语表示溶液显酸性的原因　 　。 （3）溶液可以去除，写出反应的离子方程式　 　。 （4）用热碱液(溶液)吸收天然气中的，可将其转化为可溶性的，反应的化学方程式为　 　。 （5）我国科学家设计了一种协同转化装置，实现对天然气中和的高效去除，装置如下图所示。其中电极分别为石墨烯(石墨烯包裹的)和石墨烯。 ①石墨烯是　 　极(填“阳”或“阴”)。 ②石墨烯电极区发生反应为： ⅰ. ⅱ.　 　。 ③协同转化总反应的化学方程式为　 　，在其中所起的作用是　 　。 ④工作时，石墨烯电极区的基本保持不变，结合化学用语解释原因　 　。 23．当今世界，“碳达峰”“碳中和”已经成为了环保领域的“热词”，我国力争于2030前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。深度脱碳(CO2)的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。 （1）I.大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧，CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应： (a)CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH1=akJ·mol-1 (b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=bkJ·mol-1 (c)2CO(g)CO2(g)+C(s) ΔH3=ckJ·mol-1 (d)······ 根据盖斯定律，反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH =　 　 kJ·mol-1。 （2）II.利用电化学方法可实现二氧化碳的资源化利用。 原电池法：我国科学家研究Li—CO2电池，取得重大突破。该电池发生的原电池反应为：4Li+3CO2=2Li2CO3+C。 ①在Li—CO2电池中，Li为单质锂片，是该原电池的　 　(填“正”或“负”)极。 ②CO2电还原过程依次按以下四个步骤进行，写出步骤I的电极反应式 i.　 　 ii.C2O=CO+CO2 iii.CO2+2CO=2CO+C iv.CO+2Li+=Li2CO3 （3）电解法：如电解CO2制HCOOK。该原理示意图如下： ①Pt片为电解池的　 　极。 ②写出CO2还原为HCOO-的电极反应式：　 　。 ③电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是　 　。 24．二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排以及高效利用能源能够减少二氧化碳的排放。 （1）有一种用生产甲醇燃料的方法； 已知：① ② ③ ④ 则表示(l)燃烧热的热化学方程式为　 　。 （2）合成甲醇的反应为： 。已知CO的结构式为，相关键能数据如下： 化学键 H-H C-O C≡O H-O C-H 436 343 1076 465 413 由此计算　 　。 （3）某种燃料电池的工作原理示意如图所示，a、b均为惰性电极。 ①a电极是电池的　 　极(填“正”或“负”)，空气从　 　口通入(填“A”或“B”)； ②假设使用的“燃料”是甲醇()，a极的电极反应式是　 　。如果该电池工作时电路中通过1.2mol电子，则消耗有　 　mol。 25．将锌片和铜片用导线相连，插入某种电解质溶液形成原电池装置。 （1）若电解质溶液是稀硫酸，发生氧化反应的是　 　极(填“锌”或“铜”)，铜极上的实验现象是：　 　，该电池的总电极反应式是　 　。 （2）若电解质溶液是硫酸铜溶液，在导线中电子是由　 　极流向　 　极，铜极上发生的电极反应式是　 　，锌极的实验现象是　 　，电解质溶液里的实验现象是　 　。 答案解析部分 1．【答案】D 2．【答案】B 【解析】【解答】A、锡比铜活，则发生电化学腐蚀时，锡失电子被腐蚀，铜被保护，则铜比锡青铜更易腐蚀，故A正确； B、锡、Cu和电解质溶液构成原电池，锡易失电子作负极、Cu作正极，铜被保护，故B错误； C、青铜文物在潮湿环境中更容易形成原电池，腐蚀速度更快，故C正确； D、锡青铜在潮湿的环境中构成原电池，发生电化学腐蚀，因此锡青铜表面生成覆盖物的过程属于电化学腐蚀，故D正确； 故答案为：B。 【分析】A、锡比铜活泼； B、锡、Cu和电解质溶液构成原电池，锡易失电子作负极、Cu作正极； C、潮湿环境易形成电化学腐蚀； D、锡青铜在潮湿的环境能形成原电池，属于电化学腐蚀。 3．【答案】D 【解析】【解答】A、由分析可知，锌为负极，故A不符合题意； B、该装置为原电池，将化学能转化为电能，故B不符合题意； C、原电池中，电子由负极经导线流向正极，即电子由锌片经导线流向铜片，故C不符合题意； D、铜为正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，铜片不会溶解，故D符合题意； 故答案为：D。 【分析】该装置构成原电池，锌比铜活泼，锌为负极，铜为正极。 4．【答案】C 【解析】【解答】A、醋酸纤维素是纤维素乙酸酯，为合成高分子，故A正确； B、航海船舶的外壳安装锌块，构成原电池，锌为负极被腐蚀，铁为正极被保护，利用了牺牲阳极法的防腐原理，故B正确； C、氧化铁为红棕色固体，青砖中青色不可能来自氧化铁，故C错误； D、蛋白质在高温下变性，加热牛奶和蛋清混合物制作双皮奶，涉及蛋白质的变性，故D正确； 故答案为：C。 【分析】A、醋酸纤维素为合成高分子； B、安装锌块构成原电池； C、氧化铁为红棕色； D、蛋白质在高温下变性。 5．【答案】D 6．【答案】B 【解析】【解答】A．根据2Ag+Cl2 =2AgCl可知，反应原理是Ag与氯气反应，空气中c(Cl2)越大，氯气在正极反应生成氯离子速度越快，Ag消耗越快，故A不符合题意； B．氯气在正极发生还原反应生成氯离子，氯离子与银离子反应生成AgCl沉淀，所以铂电极反应为，故B符合题意； C．Ag电极为负极发生氧化反应生成银离子，氯气在正极发生还原反应生成氯离子，氯离子与银离子反应生成AgCl沉淀，银离子以1：1的比例生成和消耗，因此电解质中Ag+数目不变，故C不符合题意； D．原电池工作时，电子从负极经导线流向正极，即电子移动方向：银→外电路导线→铂，故D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】根据电池总反应可知，银为负极，其电极反应式为Ag-e-=Ag+；铂为正极，其电极反应式为Cl2+2e-+2Ag+=2AgCl。注意电子移动方向是负极→外电路导线→正极。 7．【答案】C 8．【答案】D 【解析】【解答】A．放电时，该装置为电池装置，即放电时电子不可能经过电解质溶液，故A不符合题意； B．放电时，负极(电极B)反应式为KC14H10-xe-=K1-xC14H10+xK+，正极(电极A)反应式为MnFe(CN)6+2e-+2K+=K2MnFe(CN)6，充电时应将放电反应倒过来看，显然电极A的质量是减少的，电极B的质量是增加的，故B不符合题意； C．根据B分析，放电时， CF3SO3K溶液的浓度不发生变化的，故C不符合题意； D．充电时，电池的正极接电源的正极，充电时的电极反应式应是放电时电极反应逆过程，即阳极反应式为K2MnFe(CN)6－2e－= 2K+ + MnFe(CN)6，故D符合题意； 答案为D。 【分析】根据 电池放电时的总反应为2 KC14H10+ x MnFe(CN)6 = 2 K1-xC14H10 + x K2MnFe(CN)6 ，即可判断放电时负极的反应为KC14H10-xe-=K1-xC14H10+xK+，正极的反应为MnFe(CN)6+2e-+2K+=K2MnFe(CN)6，即可判断出电子从B经过A，电极A的之咯昂在减少，电解B的质量在增加，与电解质溶液无关，充电时，阴极发生的是K1-xC14H10+xK++xe-=KC14H10。阳极发生的是K2MnFe(CN)6-2e-=MnFe(CN)6+2K+ 9．【答案】C 【解析】【解答】A．由分析可知，充电时，NaMO2在阳极失去电子发生氧化反应生成Na1-xMO2和钠离子，阳极放电生成的钠离子经电解质向阴极移动，在钠离子作用下Na1-xC6在阴极得到电子发生还原反应生成NaC6，故A不符合题意； B．由分析可知，充电时，石墨烯纳米片为电解池的阴极，过渡金属氧化物为阳极，电子从电源的负极经外电路流入石墨烯纳米片，电子从过渡金属氧化物流出经外电路流入电源正极，故B不符合题意； C．由分析可知，放电时，石墨烯纳米片为原电池的负极，NaC6在负极失去电子发生氧化反应生成Na1-xC6，电极反应式为()，故C符合题意； D．放电时，放电时，从负极脱嵌，经电解质嵌入正极过渡金属氧化物中，故D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】根据给出的反应， 总反应为(，M为过渡金属)，充电时，阴极是Na1-xC6+Na++e=NaC6，阳极是NaMO2-xe=Na1-xMO2+xNa+，充电时，负极 ，正极是Na1-xMO2++xe+xNa+=NaMO2，结合选项即可判断 10．【答案】C 11．【答案】A 12．【答案】D 【解析】【解答】A．待加工铝制品为阳极，A项不符合题意； B．阴极放出的气体为氢气，B项不符合题意； C．电解池工作时，阴离子向阳极移动，C项不符合题意； D．溶液碱性过强会发生反应，使Al(OH)3溶解，可能导致实验失败，D项符合题意； 故答案为：D。 【分析】 以铝制品和石墨为电极，溶液为电解液，阴极放出气体 ，则阴极电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极的电极反应式为：Al-3e-+3HCO=Al(OH)3+3CO2↑。 13．【答案】B 【解析】【解答】A．根据分析，通入空气的电极为该电池的正极，A不符合题意； B．电池工作时，电子由b极经外电路流向a极，B符合题意； C．CO在b极被氧化为CO2，电极反应式为CO-2e-+O2-=CO2，C不符合题意； D．H2、CO与O2发生反应生成H2O、CO2时，化学计量数比均为2∶1，因此相同状况下a极消耗1L O2的同时，理论上b极消耗2L燃料，D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】燃料电池中，通入燃料的一极为负极，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。 14．【答案】C 【解析】【解答】A．该装置是电解池装置，是将电能转化为化学能，所以该装置将光能和电能转化为化学能，故A不符合题意； B．a与电源负极相连，所以a是阴极，而电解池中氢离子向阴极移动，所以H+从阳极b极区向阴极a极区迁移，故B不符合题意； C．a与电源负极相连，所以a是阴极，二氧化碳得电子发生还原反应生成C2H5OH，电极反应式为2CO2+12H++12e-=C2H5OH+3H2O，故C符合题意； D．无标准状况，无法计算氧气的物质的量，故D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】电解池的题目要注意几个问题： 1、连接外接电源正极的为阳极，若阳极为活性电极则阳极失去电子，若阳极为惰性电极，则溶液中的阴离子在阳极失去电子，阳极发生氧化反应；连接外接电源负极的为阴极，溶液中的阳离子在阴极得到电子，阴极发生还原反应； 2、溶液中的离子放电顺序： 阳离子：Ag+ > Hg2+ > Fe3+ > Cu2+ > H+（酸） > Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ >Zn2+ > H+（水）； 阴离子：S2– >I-> Br- > Cl- > OH-> (NO3－、SO42– 等)含氧酸根 > F－； 3、电极反应式的书写要结合原子守恒以及溶液形成判断，酸性条件不出现氢氧根，碱性条件下不出现氢离子。 15．【答案】D 【解析】【解答】A．钠和钾的合金可用于快中子反应堆作热交换剂，A不符合题意； B．硅是半导体，可用超纯硅制造的单晶硅来制造芯片，B不符合题意； C．电解饱和食盐水的生成物是氢氧化钠、氢气和氯气，氯气是黄绿色气体，C不符合题意； D．虽然氯气有毒，但能用于药物的合成，D符合题意； 故答案为：D。 【分析】A.一般情况下，钠钾合金是液体，可以很快的将热量散发出去 B.硅单质一般用作制取太阳能电池板或者是芯片 C.饱和食盐水电解时，阳极时铝离子放电变为氯气，阴极是氢离子放电变为氢气 D.氯气虽然有毒，但是一般的西药需要用到氯气制取药物，药物中一般含有氯元素 16．【答案】B 【解析】【解答】A．石墨为正极，正极上氧气得到电子发生还原反应，故A不符合题意； B．原电池工作时，溶液中的阴离子向负极移动，即OH-向Zn极移动，故B符合题意； C．正极为氧气得电子的还原反应，选项中写的是负极电极反应式，故C不符合题意； D．锌作负极，负极上电极反应式为：Zn+2OH--2e-═ZnO+H2O，电子从 电极经电解质溶液流向石墨电极，故D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】图中为原电池，放电时Zn转化为ZnO，可知Zn为负极，Zn失去电子发生氧化反应，石墨为正极，正极上氧气得到电子发生还原反应，且电子由负极经外电路流向正极，阴离子在溶液中向负极移动，以此来解答。 17．【答案】B 【解析】【解答】A.电流的方向是电池的正极出发流向电池的负极，则由吸附层N流向吸附层M，故A不符合题意 B.根据电池内阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，放电时若为阴离子交换膜则允许阳离子向右侧移动，弱为阴离子交换膜则允许阴离子向左移动，故B符合题意 C.放电时，阳离子向正极移动，因此钠离子向右移动，故C不符合题意 D.正极是得到的反应，电极反应是2H++2e=H2，故D不符合题意 故答案为：B 【分析】通过图像分析，吸附层M上的氢气失去电子，化合价升高，为电池的负极，而吸附层N上，氢离子得到电子，化合价降低生成氢气为电池的正极。结合选项进行判断即可 18．【答案】C 19．【答案】C 20．【答案】D 【解析】【解答】A.惰性电极电解氯化镁溶液总反应：+Mg2+，故A不符合题意； B.铅蓄电池正极反应式：PbO2+2e−+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O ，故B不符合题意； C.吸氧腐蚀正极反应式：，故C不符合题意； D.碱性甲烷燃料电池负极反应式： ，故D符合题意； 故答案为：D 【分析】A.镁离子和氢氧根结合形成氢氧化镁； B.铅蓄电池中铅失去电子结合硫酸根变为硫酸铅； C.吸氧腐蚀时是变为氢氧根； D.甲烷在负极失去电子结合氢氧根离子变为碳酸根。 21．【答案】（1）I （2）D （3）A；B （4）0.11mol·L-1·min-1；< （5）负；0.5；CO+4e-+4H+=CH3OH 【解析】【解答】(1)原子经济性指的是反应物原子全部转移到生成物中，原子利用率是100%。反应Ⅰ和Ⅱ中 符合原子经济性的是反应Ⅰ。 (2)A．恒温恒容下，再充入CO，增大了反应物浓度，反应速率加快，故A不选； B．升高温度可以加快反应速率，故B不选； C．恒温恒容下，向其中充入Ar，各物质浓度均无改变，反应速率不变，故C不选； D．恒温恒压下，向其中充入Ar，容器体积扩大，各物质浓度降低，反应速率减慢，故D选； 故答案为：D。 (3)A．单位时间内，每断裂2个C=O键，同时断裂3个O－H键，即单位时间内消耗3molH2，同时消耗1mol的CH3OH、1mol的H2O，所以正逆反应速率相等，该说法能判断是否平衡，故A选； B．CH3OH的体积分数不再发生变化可以说明反应达到了平衡状态，故B选； C．平衡时正逆反应速率相等，3v(CO2)=v(H2)不能表示出正逆反应速率相等，故C不选； D．该反应的反应物和生成物均为气体，气体总质量是不变的，容器体积也是固定的，所以容器内气体密度是一直不变的，所以当容器内气体密度不再改变时不能说明反应达到了平衡状态，故D不选； 故答案为：AB。 (4)上述(3)反应过程中从3min到10min， 0.11mol·L-1·min-1 (结果保留两位有效数字)。3min之后，CO2的浓度仍在减小，CH3OH的浓度仍在增大，说明在从正反应方向建立平衡的途中，故第3分钟点时，v(正)＞v(逆)；到第10分钟时建立平衡，第10分钟时c(CO2)＜第3分钟时c(CO2) ，故第10分钟时v逆=第10分钟时v正＜第3分钟时v正，故第10分钟时v逆(CH3OH) <第3分钟时v正(CH3OH)。 (5)该装置是原电池，根据总反应：CO+2H2=CH3OH可知，C的化合价降低，CO在正极得到电子，H的化合价升高，H2在负极失去电子，所以通入H2的一端是负极；通入CO的一端为正极，CO在酸性溶液中得到电子转变为CH3OH，电极反应式为：CO + 4e- + 4H+ = CH3OH。由电极反应式可知，当电路中有0.5mol电子发生转移，则有0.5mol的H+通过质子交换膜。 【分析】（1）符合原子经济性，即利用率为100%，即产物只有1种； （2）增大化学反应速率的方法：升高温度，增大反应物的浓度，加入催化剂，增大接触面积，气体的反应压缩体积，反之反应速率增大； （3）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； （4）化学反应速率； （5）新型电池的判断： 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。 22．【答案】（1）铁 （2）、 （3） （4） （5）阴；2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+；CO2+H2S=CO+H2O+S；催化剂；阴极石墨烯电极反应为：CO2+2e-+2H+=CO+H2O，阴极消耗H+与转移电子之比为1：1，阳极生成H+与转移电子之比为1：1，故阴极消耗的H+=阳极生成的H+，隔膜为质子交换膜，阳极生成的H+会移向阴极，故工作时，石墨烯电极区的基本保持不变。 【解析】【解答】（1）碳钢为铁碳合金，故发生电化学腐蚀，两个电极分别为铁、碳，作负极的物质是铁； （2）属于二元弱酸，其溶液显酸性的原因为、； （3）二者会发生反应，故溶液可以去除； （4）根据表格中的电离平衡常数可知，氢硫酸的酸性弱于碳酸，所以碳酸钠溶液中通入H2S时，生成的是NaHCO3，不能生成碳酸，反应的化学方程式为； （5）由图可知这是一个利用光伏电池将太阳能转化为电能，继而在通电条件下，两极周围发生氧化还原反应的电解过程。由石墨烯电极区发生反应i可知，右侧石墨烯流出电子作阳极，CO2得电子的左侧ZnO@石墨烯为阴极；根据图中转化关系，反应ii为：2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+；由图可知协同总反应是将CO2和H2S转化为CO和S，故总反应为CO2+H2S=CO+H2O+S；反应i消耗了多少，反应ii会生成多少，故在其中所起的作用是催化剂；阴极石墨烯电极反应为：CO2+2e-+2H+=CO+H2O，阴极消耗H+与转移电子之比为1：1，阳极生成H+与转移电子之比为1：1，故阴极消耗的H+=阳极生成的H+，隔膜为质子交换膜，阳极生成的H+会移向阴极，故工作时，石墨烯电极区的pH基本保持不变。 【分析】（1）原电池中一般活泼金属作负极，不活泼金属或碳棒用正极； （2）二元弱酸分步电离； （3）二者会发生反应； （4）根据表格中的电离平衡常数，利用强酸制弱酸判断； （5）电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，阳极失电子，发生氧化反应，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上得电子，发生还原反应，内电路中阴离子移向阳极、阳离子移向阴极。 23．【答案】（1）a-c （2）负；2CO2+2e-= C2O （3）阳极；CO2+2e-+HCO=HCOO-+CO或2CO2+2e-+H2O =HCOO-+HCO；阳极产生氧气，pH减小，HCO浓度降低；K+部分迁移到阴极区 【解析】【解答】(1)根据盖斯定律，反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH =ΔH1-ΔH2=( a-c)kJ·mol-1。 (2)①由电池总反应可知，锂元素化合价升高发生氧化反应，Li是该原电池的负极。 ②CO2电还原的电极反应式为3 CO2+4 e-+4Li+= 2 Li2CO3+C；反应依次分四个步骤进行，由ii可知i中CO2+得到电子反应生成C2O，反应电极反应式为2CO2+2e-= C2O； (3)①电解CO2制HCOOK，由图可知，二氧化碳在Sn极发生还原反应生成HCOO-，Sn极为阴极，则Pt片为电解池的阳极； ②CO2在Sn极得到电子，发生还原反应生成HCOO-，电极反应式：CO2+2e-+HCO=HCOO-+CO或2CO2+2e-+H2O =HCOO-+HCO； ③电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是阳极产生水电离出的氢氧根离子放电氧气，溶液pH减小，HCO浓度降低，同时K+部分通过阳离子交换膜迁移到阴极区。 【分析】(1)根据盖斯定律计算。 (2)①元素化合价升高发生氧化反应，是原电池的负极。 ②四个步骤电极反应加和得总反应方程式； (3)①利用碳化合价的变化分析； ②CO2在阴极发生还原反应生成HCOO-得化合价由+4变为+2； ③依据阳极区的电极反应和离子移动分析。 24．【答案】（1）CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=(a+b-c-2d)kJ/mol （2）-99 （3）负；B；CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O；0.2 【解析】【解答】(1)根据盖斯定律，×③+2×④-①-②可得，CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=(a+b-c-2d)kJ/mol； (2)△H=反应物的总键能-生成物的总键能=(1076+436×2)-(413×3+343+465)=-99kJ/mol； (3)①由电子转移方向可知a为负极，发生氧化反应，应通入燃料，b为正极，发生还原反应，应通入空气，故答案为：负；B； ②假设使用的“燃料”是甲醇，a极为负极，发生的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O，则该电池工作时电路中通过1.2mol电子，则消耗CH3OH为0.2mol，故答案为：CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O； 0.2。 【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）△H=反应物总键能-生成物总键能； （3）新型电池的判断： 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；若是充电过程，则负极作为阴极，正极作为阳极，阴极电极反应式为负极的逆反应，阳极的电极反应式为正极的逆反应。 25．【答案】（1）锌；产生无色气泡；2H+ + Zn = H2 ↑+Zn2+ （2）锌(负)；铜(正)；Cu2+ + 2e- = Cu；锌极逐渐溶解；蓝色溶液颜色逐渐变浅 【解析】【解答】(1)①锌片与铜片不用导线连接，该装置不能构成原电池，锌片和酸反应生成锌离子和氢气，铜片和酸不反应，所以看到的现象是:锌片上有气泡产生，铜片上无现象，反应的离子方程式为：2H+ + Zn = H2 ↑+Zn2+。 (2)该装置构成了原电池，锌作负极铜作正极，锌片失电子生成锌离子进入溶液，铜离子得电子生成铜，所以电子从锌片沿导线流向铜片，所以电极反应式为：负极：Zn- 2e- = Zn2+；正极Cu2+ + 2e- = Cu；锌极逐渐溶解，电解质溶液蓝色溶液颜色逐渐变浅。 【分析】（1）锌和铜，电解质是硫酸，因此锌做负极，失去电子变为锌离子。铜做正极，氢离子得到电子变为氢气。根据正负极的电极式写出总的反应 （2）电解质是硫酸铜，锌与硫酸铜发生氧化还原反应，故锌做负极，失去电子变为锌离子，逐渐溶解，铜做正极，铜离子得到电子变为铜单质。溶液的蓝色逐渐变浅 学科网（北京）股份有限公司 $$