时间:2019-07-03 23:42:13
1、简答题 有些化学反应的化学能能直接转化成电能
I．利用Fe+CuSO4=FeSO4+Cu反应，设计一个原电池：
（1）在右框中画出装置图（标明电解质溶液、正、负极和电极材料）
（2）下列说法中，正确的是______．（填字母）
A．电解质溶液中阳离子向负极移动?B．电子通过外导线由负极流向正极
C．当导线中有1mol电子通过时，理论上正极放出1g气体
D．若所选电极的质量相等，理论上两极质量差为60g，导线中有1mol电子通过
II．三套装置如图所示，A、B、C烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸．
（1）比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序为______；
（2）若C中电解质溶液是氯化钠溶液，则Fe电极的电极反应式为______；
III．目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可以表示为：Cd+2NiO（OH）+2H2O?
?2Ni（OH）2+Cd（OH）2
已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸．
（1）以下说法中正确的是______①以上反应是可逆反应；?②以上反应不是可逆反应③充电时化学能转变为电能；④放电时化学能转变为电能．
（2）废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去作用价值．在酸性土壤中这种污染特别严重，这是因为______
（3）另一种常用的电池是锂电池，锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7，由于它的比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年，它的负极用金属锂制成，电池总反应可表示为Li+MnO2=LiMnO2．
锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液______（请用化学方程式表示其原因）．
参考答案：I．（1）在Fe+CuSO4=FeSO4+Cu反应中，Fe被氧化，应为原电池的负极，正极为活泼性较Fe弱的金属或非金属，电解质为CuSO4溶液，可设计原电池为，故答案为：
；
（2）A．电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故A错误；
B．原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，故B正确；
C．正极反应为Cu2++2e-=Cu，无气体生成，故C错误；
D．当有1mol电子通过时，负极铁的质量减少为12mol×56g/mol=28g，正极析出铜的质量为12mol×64g/mol=32g，质量差为60g，故答案为：B、D；
II．（1）B中铁为负极，发生电化学腐蚀，A为化学腐蚀，C铁为原电池的正极，不易被腐蚀，所以腐蚀速率由快到慢的顺序为B、A、C，故答案为：B、A、C；?
（2）若C中电解质溶液是氯化钠溶液，发生吸氧腐蚀，正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；
III．（1）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，充电时是将电能转化为化学能，放电时将电能转化为化学能，为不同条件下的反应，不是可逆反应，故答案为：②④；
（2）Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，在酸性土壤中生成生成Ni2+?和Cd2+，导致污染特别严重，
故答案为：Ni（OH）2、Cd（OH）2可被酸溶解，生成Ni2+?和Cd2+；
（3）金属锂较活泼，易与水反应，反应的方程式为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑，故答案为：2Li+2H2O═2LiOH+H2↑．
本题解析：
本题难度：一般
2、填空题 23．已知：铅蓄电池总的化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O
负极反应为：Cd+2OH－－2e－=Cd(OH)2
铅蓄电池使用（放电）一段时间后，其内阻明显增大，电压却几乎不变，此时只有充电才能继续使用。镍镉碱性充电电池使用（放电）到后期，当电压明显下降时，其内阻却几乎不变，此时充电后也能继续使用。回答下列问题：
⑴铅蓄电池在放电时的负极反应为?，其在充电时阳极反应为?；
⑵镍镉碱性充电电池在充电时的总反应的化学方程式为?；
⑶上述两种电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一个内阻却几乎不变的主要原因可能是?；
⑷如果铅蓄电池在放电时回路中有2mol电子转移时，消耗H2SO4?mol。
参考答案：（1）Pb+SO42—－2e—=PbSO4? PbSO4+2H2O－2e—=PbO2+SO42—+4H+
（2）Cd(OH)2+2Ni(OH)2=Cd+2NiO(OH)+2H2O
（3）铅蓄电池放电时离子浓度减小，而镍镉电池放电时离子浓度不变
（4）2
本题解析：略
本题难度：一般
3、填空题 (14分)运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
（1）某硝酸厂处理尾气中NO的方法是：催化剂存在时用H2将NO还原为N2。已知：
则氮气和水蒸气反应生成氢气和一氧化氮的热化学方程式是 。
（2）在压强为0.1 Mpa条件，将a mol CO和3a mol H2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应如下：CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g) ΔH<0。
①该反应的平衡常数表达式为________________。
②若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是________。
A．升高温度
B．将CH3OH从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大
（3）某研究小组在实验室研究某催化剂效果时，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图。
①若不使用CO，温度超过775 ℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为________；在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，应控制最佳温度在________左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染。
写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式________________。
（4）以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如右图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为________________________。
参考答案：（1）N2(g)＋2H2O(g)===2NO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋665 kJ·mol－1
（2）c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2)；B
（3）①该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行；870℃
②4C2H6＋14NO2
8CO2＋7N2＋12H2O
（4）NO2＋NO3-－e－===N2O5
本题解析：（1）化学反应方程式为N2＋2H2O===2NO＋2H2，由图
可知，ΔH＝945+4×463-2×630-2×436=＋665 kJ·mol－1，故热化学方程式为N2(g)＋2H2O(g)===2NO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋665 kJ·mol－1；
（2）由热化学方程式CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0可知，平衡常数K=
；欲增大甲醇产率，则应使该平衡正向移动，升高温度，平衡向着吸热的方向移动，该平衡逆移， 将CH3OH从体系中分离，可使平衡正移，充入He，使体系总压强增大，该平衡不移动，故选择B；
（3）①由图可知，若不使用CO，温度超过775 ℃，发现NO的分解率降低，则该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行；在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，应控制最佳温度在850-900℃之间；
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染，C2H6与NO2反应，生成无污染的N2和CO2，反应方程式为4C2H6＋14NO28CO2＋7N2＋12H2O；
（4）以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池，由图可知，石墨Ⅰ为燃料电池的负极，负极失电子，生成一种氧化物Y，电极反应为NO2＋NO3-－e－===N2O5。
考点：热化学方程式的书写，平衡常数的计算，化学平衡的移动，图像的描述，化学反应方程式的书写，电极反应的书写
本题难度：困难
4、填空题 （16分）NH3能被O2氧化生成NO，进而氧化成NO2，用来制造硝酸；将NO2(g)转化为N2O4(l)，再制备浓硝酸。
（1）2NO(g)+ O2(g)
2NO2(g)。在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率的不同压强（P1、P2）下随温度变化的曲线如图。
①P1______(填“>”或“<”)P2
②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是____________。
（2）已2NO2(g)N2O4(g) △H1<0
2NO2(g)N2O4(l) △H2<0
下列能量变化示意图中，正确的是_______(填序号)
（3）50℃时在容积为1.0L的密闭容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g) 2NO2(g)，随着反应的进行，混合气体的颜色变深。达到平衡后，改变反应 温度T，10s后又达到平衡，这段时间内，c(N2O4)以0.0020mol/(L·s)的平均速率降低。
①50℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0～60s 时段，反应速率v(NO2)为_________mol/(L·s)。
②T______(填“>”或“<”) 50℃。
③计算温度T时该反应的平衡常数K（写出计算过程）。
（4）科学家正在开发以氨代替氢气的新型燃料电池有许多优点；制氨工业基础好、技术成熟、成本低、储运方便等。直接供氨式碱性（KOH）燃料电池的总反应为：4NH3+3O2==2N2+6H2O，氨气应通入_______(填“正极”或“负极”)室，正极反应式为_____________________________
参考答案：（1）① ＜（1分） ②逐渐减小（1 分） （2）A（2分）
（3）① 0.0020（2分） ②＞（2分）
③反应达平衡时N2O4的浓度减少0.0020 mol/(L·s) ×10s＝0.020 mol/L（1分）
N2O4(g) 
2NO2(g)
c开始(mol/L) 0.040 0.12
c平衡(mol/L) （0.040－0.020）（0.12＋0.020×2）（2分）
（4）负极（1分） 3O2＋ 6H2O ＋ 12e－＝12OH－（2分）
本题解析：（1）①反应是气体体积减少的反应，温度相同时压强越大，平衡向正向移动，NO的转化率就越大，P2下的转化率比P1大，故P2较大，则P1＜P2，②压强相等时，温度升高NO的转化率减小。故升高温度平衡向逆向移动，平衡常数减小。（2）反应的△H＜0，所以反应是放热反应，NO2的能量较高，同种物质气态的能量比液态高，故A对。（3）①从图看出0～60s 时段，NO2的浓度改变了0.12mol/L，则NO2反应速率为：0.12mol/L÷60s=" 0.0020" mol/(L·s)。 ②2NO2(g)N2O4(g) △H<0则N2O4(g) 2NO2(g)，是吸热反应，改变温度后NO2(g)的浓度增大，故平衡向正向移动，所以是升高温度，则T＞50℃。③反应达平衡时N2O4的浓度减少0.0020mol/(L·s) ×10s＝0.020mol/L（1分）
N2O4(g) 2NO2(g)
c开始(mol/L) 0.040 0.12
c平衡(mol/L) （0.040－0.020）（0.12＋0.020×2）（2分）
（4）从反应方程式看出N 的化合价升高，失去电子，故在负极反应；NH3在负极反应，那么O2在正极反应，电解质溶液是碱性的，电极反应为：3O2＋ 6H2O ＋ 12e－＝12OH－（2分）
考点：化学平衡图像、化学平衡的移动、化学平衡常数的计算、燃料电池的工作原理。
本题难度：困难
5、选择题 燃料电池是燃料（如CO、H2、CH4等）跟O2（或空气）起反应将化学能转变为电能的装置，电解质溶液是强碱（如KOH）溶液，下列关于甲烷燃料电池的说法中不正确的是（ ）
A．通入氧气的一极发生还原反应，通入甲烷的一极发生氧化反应
B．负极的电极反应式为CH4+10OH--8e-═CO
参考答案：A、通入氧气的一极发生还原反应，通入甲烷的一极发生氧化反应，故A正确；
B、正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-；总化学方程式为：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O；总反应减去正极反应得到负极的电极反应式为：CH4+10OH--8e-═CO?2-3+7H2O；故B正确；
C、随着不断放电，原电池反应中反应生成水，氢氧根离子浓度减小，电解质溶液的pH减小，故C错误；
D、甲烷燃料电池实现化学能转化为电能，电池反应的能量利用率比甲烷燃烧的大，故D正确；
故选C．
本题解析：
本题难度：简单