高中化学复习知识点燃烧发电的能量转化过程.docx

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高中化学复习知识点燃烧发电的能量转化过程

高中化学复习知识点：

燃烧发电的能量转化过程

一、单选题

1．一种生产和利用氢能的途径如图所示。

下列说法错误的是（）

A．氢能属于二次能源B．图中能量转化的方式至少有6种

C．太阳能电池的供电原理与燃料电池相同D．太阳能、风能、氢能都属于新能源

2．使用新型电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HC1-NH4C1为电解质溶液，可制造出一种既能提供电能，又能实现氮固定的新型燃料电池，原理如下图所示。

下列有关分析正确的是（）

A．通入H2—极为正极B．分离出的物质X为HC1

C．电池工作一段时间后，溶液pH减小D．通入N2一极的电极反应式为：

N2+6e-+8H+=2NH4+

3．乙烯直接氧化法制乙醛的总反应方程式为

。

现有人将该反应设计成如图所示的燃料电池，下列有关说法正确的是

A．该电池可实现化学能与电能之间的相互转化

B．电子移动方向：

电极

磷酸溶液

电极b

C．放电时，电路中每转移1mol电子，溶液中就有1molH+向负极迁移

D．电池负极反应式：

4．化学与生产、生活密切相关。

下列说法正确的是

A．氢氧燃料电池、硅太阳能电池都利用了原电池原理

B．苯是从煤和石油中加工制得的一种重要的化工原料

C．汽车尾气中含有的氮氧化物，是汽油不完全燃烧造成的

D．可用热的饱和Na2CO3溶液除去金属表面的矿物油

5．下列氢能的制取、贮存及利用过程（如图所示），未涉及的能量转化形式是

A．电能转化为光能B．机械能转化为电能C．电能转化为化学能D．光能转化为化学能

6．化学与人类生活、生产密切相关。

下列说法正确的是

A．大力发展火力发电，解决当前电力紧张问题

B．天然药物无任何毒副作用，可放心服用

C．在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀

D．维生素C具有还原性，所以用作食品抗氧化剂

7．氢氧燃料电池是一种化学电源,如图所示的氢氧燃料电池以石墨为电极,两极分别通入氢气和氧气,KOH溶液为电解质溶液,下列说法不正确的是（）

A．在电池反应中每转移2mol电子,正极消耗O2的体积为11.2L

B．b极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-

C．工作一段时间后,电解质溶液碱性减弱

D．该装置将化学能转化为电能

8．在下图所示的原电池中，下列说法不正确的是（　　）

A．该装置能将化学能转化为电能

B．电流由锌片流向铜片

C．负极反应为Zn－2e－

Zn2+

D．Cu为正极材料，正极发生还原反应

9．美国化学家诺塞拉研制出一种可以将水分解成氢气和氧气的催化剂，这将使氢气生产成为可能，并使太阳能使用步入新的时代，被称为“水发电技术”。

下列有关说法正确的是

A．“水发电技术”是指水分解生成氢气和氧气，同时放出能量来发电

B．“水发电技术”可实现发电过程中的零污染物排放

C．若水分解产生的H2、O2分别通入燃料电池的两极，通H2的电极上发生还原反应

D．“水发电技术”的能量转换形式为：

化学能→电能→热能

10．一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是

A．a电极为正极

B．H+由右室通过质子交换膜进入左室

C．a电极反应式为:

C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+

D．当b电极上产生lmolN2时，溶液中将有l0mole-通过

二、综合题

11．氢气是未来最理想的能源，科学家已研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛（TiO2）表面作用使海水分解得到氢气的新技术：

2H2O=2H2↑＋O2↑。

试回答下列问题：

（1）分解海水时二氧化钛作_____，分解海水的反应属于_____反应（填“放热”或“吸热”）。

（2）在高温下，向二氧化钛与焦炭的混合物中通入Cl2，得到TiCl4和一种可燃性气体，该反应的化学方程式是_____。

（3）燃料电池使用气体燃料和氧气直接反应产生电能，是一种很有前途的能源利用方式。

某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为：

负极：

H2＋O2－－2e－===H2O正极：

O2＋4e－===2O2－

则电池供电的总反应为_____，该燃料电池的优点是：

_____。

三、填空题

12．

（1）下列反应中，在理论上可设计成原电池的化学反应是________（填序号），理由是_____________________________________________________。

A．C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＞0

B．Ba（OH）2·8H2O（s）＋2NH4Cl（s）===BaCl2（aq）＋2NH3·H2O（l）＋8H2O（l）　ΔH＞0

C．CaC2（s）＋2H2O（l）===Ca（OH）2（s）＋C2H2（g）　ΔH＜0

D．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＜0

（2）电解原理在化学工业中有着广泛的应用，现将你设计的原电池通过导线与右图中电解池相连，其中，a为电解液，X和Y是两块电极板，则：

①若X和Y均为惰性电极，a为饱和的NaCl溶液，则电解时，

检验Y电极反应产物的方法是__________________________________________。

②若X、Y分别为石墨和铁，a仍为饱和的NaCl溶液，则电解过程Y电极的电极反应式是___________________________________________________________________。

参考答案

1．C

【解析】

【分析】

【详解】

A、氢能是利用太阳能等产生的，故属于二次能源，则A正确；

B、图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为电能，电能与化学能的相互转化，电能与光能、热能的转化等，故B正确；

C、太阳能电池的供电原理实际是热能转化为电能，而燃料电池的供电原理是将化学能转化为电能，所以二者是不相同的，故C错误；

D、太阳能、风能、氢能都属于新能源，则D正确；

本题正确答案为C。

2．D

【解析】以N2、H2为原料，以HCl-NH4Cl为电解质溶液构成新型燃料电池，正极发生还原反应，即氮气被还原生成NH4＋，电极反应式为N2+6e－+8H＋=2NH4＋；负极是氢气失电子生成氢离子，电极方程式为H2-2e－=2H＋。

A、通入H2一极，H2是还原剂，作负极，故A错误；B、反应中生成的氨气与HCl反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液，X为NH4Cl，故B错误；C、放电过程中，负极电极反应为：

H2-2e－=2H＋，正极电极反应N2+8H＋+6e－═2NH4＋，反应式为N2+3H2+2H＋=2NH4＋，消耗氢离子，电解质溶液PH升高，故C错误；D、通入N2一极的电极发生还原反应，电极反应式为：

N2+6e－+8H＋═2NH4＋，故D正确。

故选D。

点睛：

新型燃料电池，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，注意根据总反应式判断出正负极和阴阳极的反应，从化合价变化的角度分析，问题就比较容易作答。

3．D

【解析】

【分析】

该电池中乙烯失电子发生氧化反应生成乙醛，则a为负极，b为正极，负极反应式为

；b电极上氧气得电子和氢离子反应生成水，正极反应式为

，电子从负极沿导线流向正极，电解质溶液中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，据此分析解答。

【详解】

A．该装置是原电池，能将化学能转化为电能，但是不能将电能转化为化学能，故A错误；

B．通过以上分析知，a为负极、b为正极，电子不进入电解质溶液，电子移动方向为电极

负载

电极b，故B错误；

C．放电时，电解质溶液中氢离子向正极移动，故C错误；

D．负极上乙烯失电子发生氧化反应，电极反应式为

，故D正确；

故选：

D。

【点睛】

本题以乙烯燃料电池为载体考查化学电源新型电池，为高频考点，明确正负极的判断方法及正负极上发生的反应、电子流向及离子移动方向是解本题关键，难点是电极反应式的书写，结合电解质特点书写，注意电子不进入电解质溶液，B为解答易错点。

4．B

【解析】A.硅太阳能电池直接将太阳能转化为电能，故A错误；B.苯是从煤和石油中加工制得的一种重要的化工原料，故B正确；C.汽车尾气中含有的氮氧化物，是在燃烧产生的高温下，氮气与氧气化合产生的，故C错误；D.Na2CO3溶液与矿物油不发生反应，所以不能用热的饱和Na2CO3溶液除去金属表面的矿物油，故D错误。

故选B。

5．D

【解析】

【详解】

A.燃料电池作为电灯的电源为电能转化成光能，故A项正确；

B.水轮机发电的过程中有机械能转化成电能，故B项正确；

C.电解池电解水的过程为电能转化成化学能，故C项正确；

D.光电池是光能转化电能，整个过程中未涉及光能转化成化学能，故D项错误；

故答案为D。

6．D

【解析】

【详解】

A．火力发电主要利用燃煤产生电能，煤属于非再生能源，且火力发电能排放有害物质，故不可大力发展火力发电，故A错误；

B．“是药三分毒”天然药物也有副作用，不可长期服用，故B错误；

C．在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块，铁和铜在海水中形成原电池反应，铁做负极，钢铁闸门腐蚀速率更快，故C错误；

D．维生素C具有还原性，可防止食品被氧化，常用作食品抗氧化剂，故D正确；

答案选D。

7．A

【解析】

A．在电池反应中每转移2mol电子，正极消耗O2的体积在标准状况下为11.2L，故A错误；B．b极上氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式为：

O2+2H2O+4e-═4OH-，故B正确；C．该电池的总反应是氢气与氧气反应生成水，溶液的体积增大，氢氧根离子浓度减小，则电解质溶液碱性减弱，故C正确；D．原电池是将化学能转化为电能的装置，故D正确；答案为A。

8．B

【解析】A.该装置是原电池，能将化学能转化为电能，A正确；B.锌的金属性强于铜，锌是负极，铜是正极，电流由铜片流向锌片，B错误；C.负极锌失去电子，反应为Zn－2e－＝Zn2+，C正确；D.Cu为正极材料，正极氢离子得到电子，发生还原反应，D正确，答案选B。

点睛：

明确原电池的工作原理是解答的关键，即原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。

电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。

9．B

【解析】A、水分解的过程是吸热过程，选项A错误；B、“水发电技术”可实现发电过程中的零污染物排放，选项B正确；C、“水发电技术”的能量转换形式为太阳能→化学能→电能，选项C错误；D、氢氧燃料电池中，通H2的为电源负极，失去电子发生氧化反应，选项D错误。

答案选B。

10．C

【解析】A、从图中b电极NO3―得电子变成N2，b是正极，a是负极，故A错误；B、H+由左室通过质子交换膜进入右室，故B错误；C、在酸性条件下，苯酚失电子，a电极反应式为:

C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+，故C正确；D、电子从外电路导线中通过，不从溶液中通过，故D错误；故选C。

11．催化剂吸热TiO2＋2C＋2Cl2==TiCl4＋2CO2H2＋O2=2H2O产物对环境无污染

【解析】

（1）水难以分解，在二氧化钛（TiO2）表面作用使海水分解得到氢气，并用激光提供能量，则说明二氧化钛起到催化剂的作用，该反应吸热。

（2）在高温下，向二氧化钛与焦炭的混合物中通入Cl2，TiO2＋2C＋2Cl2==TiCl4＋2CO；（3）燃料电池使用气体燃料和氧气直接反应产生电能，将正极反应式和负极反应式加加减消元得：

电池供电的总反应为2H2＋O2=2H2O，该燃料电池的优点是产物对环境无污染。

12．D该反应为放热的氧化还原反应将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近Y极支管口，若试纸变蓝，说明有氯气生成Fe－2e－=Fe2＋

【解析】

【详解】

（1）原电池是把化学能转变为电能的装置，在理论上能用于设计原电池的化学反应一般是放热的氧化还原反应，A为吸热反应，B和C为非氧化还原反应，符合该要求的反应只有D，故答案为：

D；该反应为放热的氧化还原反应；

（2）①由电解池装置可知，Y为电解池阳极，X为电解池阴极，当以惰性电极电解NaCl溶液时，阳极反应产物为Cl2，可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，故答案为：

将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近Y极支管口，若试纸变蓝，说明有氯气生成；

②阳极为铁电极时，阳极反应为Fe－2e－=Fe2＋，故答案为：

Fe－2e－=Fe2＋。