高中化学化学能与电能.docx
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高中化学化学能与电能
高中化学化学能与电能2019年3月31日
（考试总分：
140分考试时长：
120分钟）
一、填空题（本题共计10小题，共计40分）
1、（4分）根据要求回答下列问题。
（1）用大理石和稀盐酸反应制CO2，产生CO2的体积与反应时间的关系如图所示，其中产生CO2速率最快的为____________段（选填“OE”、“EF”或“FG”），其主要原因为____________________，若要使该反应的反应速率加快，下列措施不可行的是______（选填序号）；
①将大理石换用碳酸钙粉末
②加入K2SO4溶液
③升高温度④加入NaCl固体
（2）请利用反应“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”设计一个化学电池，回答下列问题：
①该电池选择的电解质溶液为______（填化学式）；
②负极材料为___________（填化学式），正极的电极反应式为______________；
③若导线上转移电子0.025mol，则生成银的质量为____g。
2、（4分）以Zn和Cu为电极，稀硫酸为电解质溶液形成的原电池，供LED发光，装置如下图所示。
某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下：
（1）在卡片上，记录合理的是（填序号）。
（2）在实验中，甲同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，分析原因可能是。
（3）其他条件相同情况下，产生气泡的速率比单一锌片（填“快”或“慢”），如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向（填“变”或“不变”）。
（4）如果把硫酸换成硫酸铜溶液，猜测（填“锌片”或“铜片”）变厚，原因是（用电极方程式表示）。
实验结束后称得两极质量差12.9g，假设初始时Zn片与Cu片质量相等，则反应中转移的电子的物质的量为mol。
（5）有同学利用原电池原理，将A、B、C、D四种金属设计下表中装置进行实验用以判断四种金属的活泼性强弱。
序号
甲
乙
丙
装置
现象
二价金属A不断溶解
C的质量增加
A上有气体产生
根据以上现象，判断四种金属活泼性由强到弱的顺序是。
3、（4分）将铁片、铜片通过导线相连，置于稀硫酸中，构成原电池。
（1）该原电池的负极是______（填“铁片”或“铜片”），其电极反应式______；
（2）正极产生的现象是______，其发生的反应的类型是______反应；（填“氧化”或“还原”）
（3）若导线中通过了0.4mol电子，负极材料的质量理论上减少______克。
4、（4分）能源是现代文明的原动力，通过化学方法可以使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能源的利用率。
（1）氢气在O2中燃烧的反应是______热反应（填“放”或“吸”），这是由于反应物的总能量______生成物的总能量（填“大于”、“小于”或“等于”，下同）；
（2）从化学反应的本质角度来看，是由于断裂反应物中的化学键吸收的总能量______形成产物的化学键放出的总能量．已知破坏1molH-H键、1molO=O键、1molH-O键时分别需要吸收436kJ、498kJ、463kJ的能量。
则2molH2（g）和1molO2（g）转化为2molH2O（g）时放出的热量为。
（3）通过氢气的燃烧反应，可以把氢气中蕴含的化学能转化为热能，如果将该氧化还原反应设计成原电池装置，就可以把氢气中蕴含的化学能转化为电能，下图就是能够实现该转化的装置（其中电解质溶液为KOH溶液），被称为氢氧燃料电池．该电池的正极是______
（填a电极或b电极），负极反应式为______。
（4）某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，已知正极上
发生的电极反应式为：
O2＋4e－===2O2－则负极上发生的电极反
应式为________；电子从该极________（填“流入”或“流出”）。
5、（4分）Cu（NO3）2是重要的化工原料。
回答下列工业生产和化学实验中的几个问题。
实验室欲制备0.3molCu（NO3）2晶体，甲、乙两同学分别设计实验方案如下：
①绿色化学的角度分析，_________同学的方案更合理，此同学可节约2mol/L的稀硝酸_________mL；
②甲方案的离子方程式为___________；
③乙同学实验时通入O2的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O2的速率，宜选择__________方案（填字母序号）。
④B装置如何检查气密性：
_________________。
（2）某校化学兴趣小组的同学对硝酸铜的受热分解进行探究。
他们设计了如下左图装置加热Cu（NO3）2固体（加热及夹持装置未画出）。
加热过程发现：
装置①中的固体逐渐变为黑色；装置②中有气泡产生，但在上升的过程中消失；石蕊试液逐渐变为红色，液体几乎不被压至装置③中。
请写出Cu（NO3）2受热分解的化学方程式：
______________；
（3）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见上右图。
该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为_______________。
6、（4分）按要求完成下列问题：
（1）在25℃、101kPa下，1g甲醇（液体，分子式为CH3OH）燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。
则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为____________________；将该反应设计成碱性燃料电池，写出该电池的负极电极反应方程式。
（2）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知：
CH4（g）＋H2O（g）＝CO（g）＋3H2（g）△H＝+206.2kJ·mol－1
CH4（g）＋CO2（g）＝2CO（g）＋2H2（g）△H＝-247.4kJ·mol－1
以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。
CH4（g）与H2O（g）反应生成CO2（g）和H2（g）的热化学方程式为。
（3）已知白磷、红磷燃烧的热化学方程式分别为
P4（s,白磷）+5O2=P4O10（s）；ΔH＝–2986kJ·mol－1
4P（s,红磷）+5O2=P4O10（s）；ΔH＝–2956kJ·mol－1
则白磷比红磷（填“稳定”或“不稳定”）
（4）已知一定条件下A2与B2自发反应生成AB3，则反应
A2（g）+3B2（g）=2AB3（g）的ΔS=0，ΔH0（填“<”、“>”、“=”）
（5）右图为电解精炼银的示意图，（填a或b）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为
7、（4分）短周期主族元素A、B、C、D、E原子序数依次增大，A是元素周期表中原子半径最小的元素，B是形成化合物种类最多的元素，C原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，D是同周期中金属性最强的元素，E的负一价离子与C的某种氢化物W分子含有相同的电子数。
（1）A、C、D形成的化合物中含有的化学键类型为_______。
W的电子式_________。
（2）在某温度下容积均为2L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容，使之发生反应：
2A2（g）＋BC（g）
X（g）∆H＝－QkJ/mol（Q＞0，X为A、B、C三种元素组成的一种化合物）。
初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下：
实验
甲
乙
丙
初始投料
2molA2、1molBC
1molX
4molA2、2molBC
平衡时n（X）
0.5mol
n2
n3
反应的能量变化
放出Q1kJ
吸收Q2kJ
放出Q3kJ
体系的压强
P1
P2
P3
反应物的转化率
1
2
3
①计算该温度下此反应的平衡常数K=_________________。
②三个容器中的反应分别达平衡时下列各组数据关系正确的是___________（填字母）。
A．α1＋α2＝1B．Q1＋Q2＝QC．α3＜α1
D．P3＜2P1＝2P2E．n2＜n3＜1.0molF．Q3＝2Q1
（3）熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）是一种高温燃料电池，被称为第二代燃料电池，是未来民用发电的理想选择方案之一，其工作原理如图所示。
现以A2（g）、BC（g）为燃料，以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质。
写出该碳酸盐燃料电池（MCFC）正极的电极反应式____________________________。
8、（4分）人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。
在现代生活、生产和科学技术发展中，电池发挥着越来越重要的作用，如在宇宙飞船、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船、电脑、收音机、照相机、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池随便丢弃也会对环境造成污染。
请根据题中提供的信息，回答下列问题：
（1）电子表和电子计算器中所用的是纽扣式微型银锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，工作时电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn（OH）2。
①工作时电流从________极流出（填“Ag2O”或“Zn”）。
②电极反应式：
正极______________________________________________，
③工作时电池正极区的pH________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）甲烷燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于铅蓄电池。
若电解质为KOH溶液，则甲烷燃料电池的负极反应式为____________________。
该电池工作时，外电路每流过1×103mole－，消耗标况下甲烷_________m3。
9、（4分）现有如下两个反应：
①NaOH+HCl=NaCl+H2O②Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
（1）两反应中为放热反应的是__________（填序号），根据两反应本质，判断能否设计成原电池①：
___________，②：
____________（填“能”与“不能”）。
如果不能，说明其原因________________________________。
（2）根据能设计成原电池的反应选择适宜的材料和试剂设计一个原电池:
①负极材料是__________，正极材料是________，电解质溶液是_____________；
②写出正极的电极反应式____________，正极发生_________反应（填“氧化”或“还原”）。
10、（4分）锌及其化合物用途广泛。
火法炼锌以闪锌矿（主要成分是ZnS）为主要原料，涉及的主要反应有：
2ZnS（s）+3O2（g）=2ZnO（s）+2SO2（g）
H1=－930kJ·mol－1
2C（s）+O2（g）=2CO（g）
H2=－221kJ·mol－1
ZnO（s）+CO（g）=Zn（g）+CO2（g）
H3=198kJ·mol－1
（1）反应ZnS（s）+C（s）+2O2（g）=Zn（g）+CO2（g）+SO2（g）的
H4=________kJ·mol－1。
反应中生成的CO2与NH3混合，在一定条件下反应合成尿素：
该反应在一定条件下能自发进行的原因是_______；若该反应在一恒温、恒容密闭容器内进行，判断反应达到平衡状态的标志是________。
a．CO2与H2O（g）浓度相等b．容器中气体的压强不再改变
c．2v（NH3）正=v（H2O）逆d．容器中混合气体的密度不再改变
（2）硫酸锌可广泛用作印染媒染剂和木材防腐剂。
ZnSO4受热分解过程中各物质物质的量随温度变化关系如图所示。
①写出700℃~980℃时发生反应的化学方程式：
______________________________________________，物质B的化学式是________________。
②硫酸锌分解生成的SO2经下图中的两个循环可分别得到S和H2SO4。
写出循环I中反应2的化学方程式：
_____________________________________________；循环II中电解过程阳极反应式是_________________________________________。
二、单选题（本题共计20小题，共计100分）
11、（5分）选用下列试剂和电极:
稀H2SO4、Fe2（SO4）3溶液、铁棒、铜棒、铂棒,组成如图所示的原电池装置，观察到电流计G的指针均有偏转，则其可能的组合共有（）
A．6种B．5种C．4种D．3种
12、（5分）下图所示装置中，能够组成原电池且能产生电流的是
13、（5分）有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验，①A、B用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，A极为负极②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电子由C→导线→D③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4，C极产生大量气泡④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4中，D极发生氧化反应，则四种金属的活动性顺序为：
（ ）
A．A>C>D>BB．B>D>C>A
C．C>A>B>DD．A>B>C>D
14、（5分）如图是Zn、Cu和稀硫酸形成的原电池，某化学实验兴趣小组同学做完实验后，在读书卡片上记录如下，卡片上的描述合理的是（ ）
A．①②③B．①⑤⑥C．②③④D．③④⑤
15、（5分）某原电池总反应的离子方程式为：
2Fe3＋+Fe=3Fe2＋，能实现该反应的原电池是
A．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl2溶液
B．正极为C,负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液
C．正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2（SO4）3
D．正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液
16、（5分）实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：
负极：
Pb+SO42--2e-=PbSO4
正极：
PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O
今欲制得Cl20.050mol,这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是（）。
A．0.025molB．0.050molC．0.100molD．0.20mol
17、（5分）有甲、乙一起做了水果电池实验，测得数据如下表，甲问，乙答，不正确的是（）
实验次数
电极材料
水果品种
电极间距/cm
电压/mV
1
锌
铜
菠萝
3
900
2
锌
铜
苹果
3
650
3
锌
铜
柑橘
3
850
4
锌
铜
西红柿
3
750
5
锌
铝
菠萝
3
650
6
锌
铝
苹果
3
450
①甲：
实验6中的负极反应如何写？
乙：
铝为负极：
Al-3e-===Al3+
②甲：
实验1、5电流方向为什么相反？
乙：
实验1中锌为负极，电子由锌经溶液流向铜；实验5中铝为负极，铝失去电子，电流由锌经导线流向铝
③甲：
水果电池的电压与哪些因素有关？
乙：
只跟水果的品种有关。
④甲：
水果电池中的铜电极可以用硬币代替吗？
乙：
可以。
A．③④B．②③C．①②③D．②③④
18、（5分）锂海水电池常用在海上浮标等助航设备中，其示意图如图所示。
电池反应为2Li＋2H2O==2LiOH＋H2↑。
电池工作时，下列说法错误的是（）
A．金属锂作负极
B．镍电极上发生氧化反应
C．可将化学能转化为电能
D．电子从锂电极经导线流向镍电极
19、（5分）有一种锂电池，用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酰氯（SOCl2）中而形成的，电池总反应方程式为：
8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S，下列叙述中正确的是（）
A．电解质溶液中混入水，对电池反应无影响
B．金属锂作电池的正极，石墨作电池的负极
C．电池工作过程中，亚硫酰氯（SOCl2）被还原为Li2SO3
D．电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出的硫的物质的量之比为4∶1
20、（5分）化学中存在一些守恒或平衡原理，下列叙述正确的是（）
A．根据质量（原子）守恒定律，某物质完全燃烧的产物是CO2和H2O则该物质一定是烃
B．根据能量守恒定律，所有化学反应的反应物的总能量一定等于生成物的总能量
C．根据电子守恒定律，原电池中负极反应失电子数一定等于正极反应得电子数
D．根据化学平衡原理，可逆反应的正反应速率在任何时刻一定等于逆反应速率
21、（5分）锌铜——稀硫酸原电池的装置如图所示，下列叙述错误的是（）
A．电流从锌片经导线流向铜片B．锌是负极，其质量逐渐减小
C．氢离子在铜表面被还原，产生气泡D．依据该实验现象可判断锌比铜活泼
22、（5分）如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是（）
A．外电路的电流方向为：
X→外电路→Y
B．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn
C．
移向X电极，Y电极上有氢气产生
D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
23、（5分）如下图所示的装置的中，观察到电流计指正偏转，M棒变粗，N棒变细，并测得电解质溶液的质量减小，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是（）
A．AB．BC．CD．D
24、（5分）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。
高铁电池的放电的总反应为:
3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH。
下列叙述不正确的是（）
A．放电时负极反应式为:
3Zn-6e-+6OH-=3Zn（OH）2
B．放电时正极反应式为:
2FeO42-+6e-+8H2O=2Fe（OH）3+10OH-
C．放电时每转移3mol电子，正极有lmolK2FeO4被氧化
D．放电时K+向正极移动，且正极附近溶液的碱性增强
25、（5分）两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，甲中G为电流计。
经过一段时间后，以下说法中正确的是（）
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是阳极，乙中铜片是负极
C．甲中电子从锌片经溶液流向铜片，实现化学能转化为电能，而乙中实现化学能转化为热能
D．产生气泡的速率甲比乙快
26、（5分）过量的锌粉与一定量的稀盐酸反应，为了减慢反应速率，但是又不影响生成的氢气总量，可以采取的措施是（ ）
A．升高温度B．加入适量的醋酸钠
C．加入少量CuSO4溶液D．加入浓度较大的盐酸
27、（5分）在杠杆的两端分别挂着质量和体积都相同的铝球和铁球，此时杠杆平衡。
然后将两球分别浸没在稀硫酸和硫酸铜溶液中片刻，如图所示，则下列说法正确的是（）
A．铝球一定是空心的B．左边烧杯中的溶液质量减少了
C．去掉两烧杯杠杆仍平衡D．右边铁球上出现红色
28、（5分）以N2和H2为反应物，盐酸酸化的NH4Cl溶液为电解质的原电池，工作原理如下图所示，下列说法不正确的是（）
A．b电极为负极
B．反应过程中，溶液中的Cl-向a电极移动
C．a电极的电极反应式为：
N2+6e-+8H+=2NH4+
D．电池反应为N2+3H2+2HCl=2NH4Cl
29、（5分）一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：
CH3CH2OH﹣4e﹣+H2O=CH3COOH+4H+．下列有关说法正确的是（）
A．检测时，电解质溶液中的H+向负极移动
B．乙醇所在的电极发生了氧化反应
C．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气
D．正极上发生的反应为：
O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣
30、（5分）下列叙述正确的是（ ）
A．电解质溶液导电的过程实际上就是电解的过程
B．氢氧燃料电池的负极反应式：
O2＋2H2O＋4e－=4OH－
C．粗铜精炼时，电解质溶液中铜离子浓度保持不变
D．铁与稀H2SO4反应时，加入过量CuSO4溶液，可使反应速率加快
一、填空题（本题共计10小题，共计40分）
1、（4分）【答案】
EF该反应为放热反应②④AgNO3CuAg++e－=Ag2.7g
【解析】
（1）由图像可知，在EF段的CO2体积增大很快，所以产生CO2速率最快的为EF段，其主要原是因为该反应为放热反应。
若要使该反应的反应速率加快，①将大理石换用碳酸钙粉末，增大了反应物的接触面积，可行；②加入K2SO4溶液，一方面硫酸根可与钙离子结合生成微溶物硫酸钙覆盖在大理石表面阻止反应进行，另一方面溶液中的水对盐酸进行了稀释也减少了反应速率，所以不可行；③升高温度可加快化学反应速率，可行；④加入NaCl固体，不能加快化学反应速率，不可行。
所以不可行的有②④。
（2）利用反应“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”设计一个化学电池，根据原电池原理，该反应中还原剂是铜，所以可用铜作负极，那么正极选一种没有铜活泼的金属或非金属；氧化剂是银离子，所以可选用硝酸银溶液作为电解质溶液。
①该电池选择的电解质溶液为AgNO3；
②负极材料为Cu，正极的电极反应式为Ag++e－=Ag；
③若导线上转移电子0.025mol，则生成银的物质的量为0.025mol，质量为0.025mol
g/mol=2.7g。
2、（4分）【答案】
（1）⑤⑥
（2）锌片不纯（在锌片表面形成原电池）
（3）快不变
（4）铜片Cu2++2e-=Cu0.2
（5）D＞A＞B＞C
【解析】
（1）①原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，较不活泼金属作正极，得到电子，所以锌发生氧化反应，铜发生还原反应，①错误；②H+向正极移动，②错误；③LED发光时，电子流动方向是电子由负极经导线传递到正极，溶液中的阳离子向正极移动，在正极得到电子，发生还原反应，③错误；④反应过程中，氢离子得到电子生成氢气，则溶液的pH变大，④错误；⑤根据电极反应2H++2e-=H2↑,若有1mol电子流过导线，则产生H2为0.5mol，⑤正确；⑥装置中存在“化学能→电能→光能”的转换，⑥正确；答案选⑤⑥；
（2）甲同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，说明锌片不纯，在锌片表面形成原电池；
（3）其他条件相同情况下，想成原电池反应速率加快，则产生气泡的速率比单一锌片快，如果将锌片换成铁片，还是铁较活泼，做负极，所以电路中的电流方向不变
（4）如果把硫酸换成硫酸铜溶液，则正极是铜离子放电生成单质铜，所以铜片变厚，电极反应式是Cu2++2e-＝Cu。
实验结束后称得两极质量差12.9g，如果参加反应的锌的物质的量是amol，则析出铜的物质的量也是amol，所以65a＋64a＝12.9g，解得a＝0.1mol，所以反应中转移的电子的物质的量为0.2mol;
（5）甲中二价金属A不断溶解，说明A作负极，活泼性A>B，乙中C的质量增加，说明C作正极，则B>C，丙中A上有气体产生，说明A作正极，则D>A，所以四种金属活泼性由强到弱的顺序是D＞A＞B＞C
3、（4分）【答案】
铁片Fe-2e-=Fe2+有气泡产生还原11.2
【解析】
（1）铁比铜活泼，该原电池的负极是铁片，负极上发生氧化反应，其电极反应式为Fe-2e-=
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