高中化学化学能与电能.docx

1、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）；将大理石换用碳酸钙粉末 加入K2SO4溶液升高温度 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：该电池选择的电解质溶液为_

2、（填化学式）；负极材料为_（填化学式），正极的电极反应式为_；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，

3、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

4、.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1mol H-H键、1mol O=O键、1mol H-O键时分别需要吸收436kJ、498kJ、463kJ的能量。则2mol H2（g）和1mol O2（g）转化为2mol H2O（g）时放

5、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：O24e=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0.3 mol Cu(NO3)2晶体，甲、乙两同学

6、分别设计实验方案如下：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；甲方案的离子方程式为_；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）。B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：装置中的固体逐渐变为黑色；装置中有气泡产生，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，

7、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+206.2kJmol1CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g) H-247.4 kJmol1以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g

8、)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)；H2986kJmol14P(s,红磷)+ 5O2=P4O10(s)；H2956kJmol1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S=0，H0 （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

9、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2 L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) HQ kJ/mol(Q0，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2 mol A2、1 mol BC1 mol X4 mol A2、2 mol BC平

10、衡时n(X)0.5 moln2n3反应的能量变化放出Q1kJ吸收Q2kJ放出Q3kJ体系的压强P1P2P3反应物的转化率123 计算该温度下此反应的平衡常数K =_。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)。A121 BQ1Q2Q C31DP32P12P2 En2n31.0 mol FQ32Q1（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、（

11、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Ag2OZnH2O=2AgZn(OH)2。工作时电流从_极流出(填“Ag2O”或“Zn”)。电极反应式：正极_，工作时电池正极区的pH_(填“增大”、“减小”或“

12、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1103 mol e，消耗标况下甲烷_m3。9、（4分）现有如下两个反应：NaOH+HCl=NaCl+H2OFe+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：_，：_(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:负极材料是_，正极材料是_，电解质溶液是_；写出正极的电极反应式_，正极发生_反应（填“氧化”或“

13、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=930 kJmol12C(s) + O2(g) = 2CO(g) H2=221 kJmol1ZnO(s) + CO(g) = Zn(g) + CO2(g) H3=198 kJmol1（1）反应ZnS(s) + C(s) + 2O2(g) = Zn(g) + CO2(g) + SO2(g)的H4=_kJmol1。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_

14、；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_。aCO2与H2O(g)浓度相等 b容器中气体的压强不再改变c2v(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。写出700980时发生反应的化学方程式：_，物质B的化学式是_。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H

15、2SO4、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，A、B用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，A极为负极 C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电子由C导线D A、C相连后，同时浸入稀H2SO4，C极产生大量气泡 B、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 ACDB B BDCAC CABD D ABCD14、

16、（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 B C D 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)3D 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+S

17、O42-+2e-=PbSO4+2H2O今欲制得Cl2 0.050 mol, 这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是（）。A0.025 mol B0.050 molC0.100 mol D0.20 mol17、（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/mV1锌铜菠萝39002锌铜苹果36503锌铜柑橘38504锌铜西红柿37505锌铝菠萝36506锌铝苹果3450甲：实验6中的负极反应如何写？ 乙：铝为负极：Al-3e-=Al3+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；

18、实验5中铝为负极，铝失去电子，电流由锌经导线流向铝 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。 甲：水果电池中的铜电极可以用硬币代替吗？乙：可以。A B C D 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2Li2H2O = 2LiOHH2。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：8Li3SOCl2=

19、6LiClLi2SO32S，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Li2SO3D 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4120、（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

20、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YB 若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为ZnC 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

21、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 A B B C C D D24、（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)2B 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

22、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

23、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=2NH4Cl29、（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：CH3CH2OH4e+H2O=CH3COOH+4H+下列有关说法正确的是（ ）A 检测时，电解质溶液中

24、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=4OH30、（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 ：O22H2O4e=4OHC 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 AgNO3 Cu Ag+ + e=Ag 2.7g【解析】（1）由图像可知，在EF段的CO2

25、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，将大理石换用碳酸钙粉末，增大了反应物的接触面积，可行； 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；升高温度 可加快化学反应速率，可行； 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。（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，

26、所以可选用硝酸银溶液作为电解质溶液。该电池选择的电解质溶液为AgNO3；负极材料为Cu，正极的电极反应式为Ag+ + e=Ag；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0.025molg/mol= 2.7g。2、（4分）【答案】（1） （2）锌片不纯（在锌片表面形成原电池） （3）快 不变 （4）铜片 Cu2+2e-=Cu 0.2 （5）DABC【解析】（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，错误；H+向正极移动，错误； LED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

27、离子向正极移动，在正极得到电子，发生还原反应，错误；反应过程中，氢离子得到电子生成氢气，则溶液的pH变大，错误；根据电极反应2H+2e-=H 2,若有1mol电子流过导线，则产生H2为0.5mol，正确；装置中存在“化学能电能光能”的转换，正确；答案选；（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65a64a12.9g，解得a0.1mol，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AB，乙中C的质量增加，说明C作正极，则BC，丙中A上有气体产生，说明A作正极，则DA，所以四种金属活泼性由强到弱的顺序是DABC3、（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 -=