时间:2017-09-24 00:12:28
1、填空题 化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。
Ⅰ.氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极)：
(1)对于氢氧燃料电池，下列表达不正确的是 。
A．a电极是负极，OH-移向负极
B．b电极的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-
C．电池总反应式为：2H2+O2
2H2O
D．电解质溶液的pH保持不变
E.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
(2)上图装置中盛有100 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，此时图中装置中溶液的pH= (溶液体积变化忽略不计)。
Ⅱ.已知甲醇的燃烧热ΔH为-726.5 kJ·mol-1，在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为 ，正极的反应式为 。
理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ,则该燃料电池的理论效率为 (燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。
参考答案：Ⅰ.(1)C、D (2)1
Ⅱ.CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+ O2+4H++4e-=2H2O 96.6%
本题解析：Ⅰ.(1)C项反应条件不是点燃，C项错；随着燃料电池的不断反应，水越来越多，KOH溶液浓度逐渐减小，pH逐渐减小，故D错。
(2)右池为电解池，其电极反应为：阳极：4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极：4Ag++ 4e-=4Ag，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，转移电子数为0.01 mol，右池中共消耗0.01 mol OH-，故生成0.01 mol H+，c(H+)=
="0.1" mol/L，pH=1。
Ⅱ.该燃料电池的理论效率="702.1" kJ/726.5 kJ×100%≈96.6%。
本题难度：一般
2、简答题 （12分）如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：
(1)甲烷燃料电池负极反应式是 ；
(2)石墨(C)极的电极反应式为 ；
(3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成 的气体体积为________L ，丙装置中阴极析出铜的质量为________g ；
(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如图所示)。
若用于制漂白液，a为电池的________极，电解质溶液最好用________；若用于制Fe(OH)2，使用硫酸钠作电解质溶液，阳极选用________作电极。
参考答案：（12分） (1) CH4 +10OH- -8e－＝CO32-+7H2O ；（3分）
(2)2Cl－－2e－＝Cl2↑；（2分） (3)4.48L，（2分） 12.8g；（2分）
(4) 负（1分） 饱和氯化钠溶液或食盐水（1分） 铁 （1分）
本题解析：燃料电池中，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极。
（1）燃料电池中，负极上投放燃料，所以投放甲烷的电极是负极，负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为：CH4+10OH--8e-＝CO32-+7H2O；
（2）甲中投放氧化剂的电极是正极，所以乙装置中石墨电极是阳极，阳极上氯离子失电子发生氧化反应，电极反应式为：2Cl--2e-＝Cl2↑；
（3）串联电池中转移电子数相等，若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，氧气的物质的量是2.24L÷22.4L/mol÷0.1mol，则则转移电子的物质的量＝0.1mol×4＝0.4mol，乙装置中铁电极上氢离子放电生成氢气，设生成氢气的体积为xL；丙装置中阴极上析出铜，设析出铜的质量为yg，则
2H++2e-＝H2↑
2mol 22.4L
0.4mol xL
解得x=4.48
Cu 2++2e-＝Cu
2mol 64g
0.4mol yg
解得y=12.8
（4）电解饱和食盐水时，阴极上析出氢气，阳极上析出氯气，氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠，次氯酸钠是漂白液的有效成分，B电极上生成氯气，氯气的密度小于溶液的密度，所以生成的氯气上升，能和氢氧化钠溶液充分的接反应生成次氯酸钠，所以A极上析出氢气，即A极是阴极，所以a为电池负极；若用于制Fe（OH）2，使用硫酸钠做电解质溶液，阴极上氢离子放电生成氢气，如果阳极是惰性电极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气得不到氢氧化亚铁，所以阳极上应该是铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁。
考点：考查原电池和电解池原理及物质的量的有关计算
本题难度：一般
3、计算题 常温下电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如下图所示(气体体积已换算成标准状况下的体积)，根据图中信息回答下列问题。
⑴通过计算推测：
①原混合溶液NaCl和CuSO4的物质的量浓度。
②t2时所得溶液的pH。
⑵实验中发现，阳极产生的气体体积与阴极相比，明显小于对应时间段的理论值。试简要分析其可能原因。
参考答案：⑴①c(NaCl)＝0.1mol/L? c(CuSO4)＝0.1mol/L?②pH＝1
⑵产生的氯气和氧气在水中的溶解度明显大于氢气
本题解析：电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，阳极发生2Cl－－2e－＝Cl2↑、4OH－－4e－＝O2↑+2H2O，阴极发生Cu2++2e－＝Cu、2H++2e－＝H2↑，结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系。
（1）①由图可知，产生氯气为224mL，则由2Cl－－2e－＝Cl2↑可知
n（NaCl）＝（0.224L÷22.4L/mol）×2＝0.02mol
所以c（NaCl）＝0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L
由t2时生成氧气为112mL，n（O2）＝0.112L÷22.4L/mol＝0.005mol
则共转移电子为0.02mol＋0.005mol×4＝0.04mol
根据电子守恒及Cu2++2e－＝Cu可知
n（CuSO4）＝0.04mol÷2＝0.02mol
所以c（CuSO4）＝0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L
②由t2时4OH－－4e－＝O2↑+2H2O～4H+可知
n（H+）＝0.005mol×4＝0.02mol
则溶液的c（H+）＝0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L
所以pH＝1
（2）由于产生的氯气和氧气在水中的溶解度明显大于氢气，所以阳极产生的气体体积与阴极相比，明显小于对应时间段的理论值。
点评：该题是中等难度的试题，试题综合性强，侧重对学生答题能力的培养。明确发生的电极反应及图象的对应关系是解答本题的关键，有利于调动学生的学习兴趣，激发学生的学习积极性，有利于提高学生应试能力，提升学生的学科素养。
本题难度：一般
4、选择题 下列关于原电池和电解池的描述正确的是
[? ]
A．无论原电池还是电解池，阴离子总是向发生氧化反应的电极迁移
?B．原电池是将电能转化为化学能，电解池是将化学能转化为电能
C．原电池工作时，电流由负极流向正极
D．原电池工作过程是一个自发过程，电解池工作过程是一个非自发过程
参考答案：AD
本题解析：
本题难度：简单
5、选择题 下列关于电解的说法正确的是
A．电解是把化学能转变成电能
B．电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应
C．电解时溶液中靠电子导电
D．工业上通过电解熔融MgO制备Mg单质
参考答案：B
本题解析：电解是把电能转化为化学能的装置，A不正确；电解池的阳极失去电子发生氧化反应，阴极得到电子发生还原反应，A正确；电解时溶液中靠离子的定向移动导电，C不正确；工业上通过电解熔融氯化镁制备Mg单质，D不正确，答案选B。
点评：该题是高考中的常见考点，属于中等难度的试题。试题基础性强，侧重对学生基础知识的巩固与训练，有利于培养学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。该题考查的知识点比较多，但很基础，难度不大，记住即可。
本题难度：简单