时间:2020-07-08 00:16:17
1、选择题 我国新建的某海岛发电示意图如图，已知铅蓄电池放电时的总反应为：Pb+PbO2+2H2SO4 = 2PbSO4+2H2O，下列有关说法正确的是
A．图中涉及的能量转化方式只有3种
B．蓄电池供电时，负极的电极反应为：Pb +SO42
参考答案：
本题解析：
本题难度：一般
2、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
3、简答题 （Ⅰ）原电池是一种将______能转化为电能的装置．如图所示的原电池中，锌片上发生______反应（填“氧化”或“还原”）．
（Ⅱ）Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器．该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2．电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2．请回答下列问题：
（1）电池的负极材料是______
（2）电池正极发生的电极反应为______；
（3）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是______．
（4）SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，生成Na2SO3和NaCl．?如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是______，反应的化学方程式为______．
参考答案：（Ⅰ）原电池是把化学能转变成电能的装置；该原电池中锌片作负极，负极上失电子，发生氧化反应．
故答案为：化学；?氧化；
（Ⅱ）（1）锂的活泼性大于碳的，所以锂作负极．
故答案为：锂；
（2）正极上得电子发生还原反应，根据反应方程式知，SOCl2得电子生成Cl-、S、SO2．
故答案为：2SOCl2+4e-=4Cl-+S+SO2
?（3）锂和钠是同一主族的元素，性质具有相似性，钠和空气中的氧气、水蒸气反应，所以锂和空气中的氧气、水蒸气也能反应；SOCl2也可与水反应，所以组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行．
故答案为：锂是活泼金属，易与H2O、O2反应；SOCl2也可与水反应．
（4）由NaOH和SOCl2生成Na2SO3和NaCl两种盐知，SOCl2和水生成酸或酸性氧化物，根据原子守恒得，SOCl2和水生成
SO2和HCl，二氧化硫有刺激性气味，HCl遇水蒸气形成小液滴出现白雾，所以实验现象是出现白雾，有刺激性气体生成．
故答案为：出现白雾，有刺激性气体生成；?SOCl2+H2O=SO2↑+2HCl↑．
本题解析：
本题难度：一般
4、填空题 锂电池一种是常用的电池（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10年。它的负极用金属锂制成， 电池总反应可表示为：Li+MnO2=LiMnO2
试回答：
锂电池比容量特别大的原因是____。
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____。
最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气。其中固体电解质是掺杂了Y2O3 (Y:钇)的ZrO2（Zr:锆）固体，它在高温下能传导O2-离子（其中氧化反应发生完全）。以丁烷(C4 H10)代表汽油。
①电池的正极反应式为____。
②放电时固体电解质里的O2-离子的移动方向是向____极移动（填“正”或“负”）。
参考答案：锂的摩尔质量小； 2Li+2H2O=2LiOH+H2↑ ；①O2+4e-=2O2- ；②负
本题解析：
本题难度：一般
5、填空题 （14分）氮的氢化物NH3、N2H4等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用。
（1）液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨的燃烧实验涉及下列两个相关的反应：
①4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(l) △H1
②4NH3(g)＋6NO(g)＝5N2(g)＋6H2O(l) △H2
则反应 4NH3(g)＋3O2(g)＝2N2(g)＋6H2O(l) △H＝ 。（请用含有△H1、△H2的式子表示）
（2）合成氨实验中，在体积为3 L的恒容密闭容器中，投入4 mol N2和9 mol H2在一定条件下合成氨，平衡时仅改变温度测得的数据如下表所示：
| 温度(K) | 平衡时NH3的物质的量(mol) |
| T1 | 2.4 |
| T2 | 2.0 |
）、N2体积分数φ（N2）和气体密度（ρ）与反应时间的关系，其中正确且能表明该可逆反应达到平衡状态的是 。
参考答案：（14分）
（1）（3△H1+2△H2）/5（2分）
（2）①＜（2分）
②0.1mol·L-1·min-1 （2分） 25%（2分）
③BC（2分）
（3）①N2H4－4e?===N2↑+4H+（2分） ②0.5（2分）
本题解析：（1）根据盖斯定律，将NO消去，可得4NH3(g)＋3O2(g)＝2N2(g)＋6H2O(l)
△H＝（3△H1+2△H2）/5；
（2）①T2到T1变化时，氨气的物质的量增大，说明改变温度，平衡正向移动，而正向是放热反应，所以温度变化是降低温度，则T1<T2；
②在T2 K下，经过10min达到化学平衡状态，氨气的物质的量是2mol，根据反应的化学方程式，则消耗氢气的物质的量是3mol，则0~10min内H2的平均速率v(H2)=3mol/3L/10min=0.1mol·L-1·min-1；消耗氮气的物质的量是1mol，所以氮气的转化率是1mol/4mol×100%=25%；
③A、反应的化学方程式固定，则反应热不变，所以不能判断为平衡状态，错误；B、该反应是气体的物质的量减小的可逆反应，所以气体的平均摩尔质量增大，达到平衡时，气体的平均摩尔质量不变，正确；C、随反应的进行，氮气的体积分数不断减小，达到平衡时，保持不变，正确；D、容器的体积不变，则气体的密度一直不变，所以不能判断为平衡状态，错误，答案选BC；
（3）①根据装置图中氢离子的移动方向判断M区为负极区，则N2H4在负极发生氧化反应，失去电子生成氮气和氢离子，电极反应式是N2H4－4e?==N2↑+4H+；
②用该电池电解氯化钠溶液，化学方程式是2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑， 500mL的溶液的pH=13，则氢氧根离子的浓度是0.1mol/L，氢氧根离子的物质的量是0.05mol，根据得失电子守恒，所以电池中转移电子的物质的量是0.05mol，该燃料电池的能量利用率为80%，所以需要N2H4的质量为0.05mol/4×32g/mol/80%=0.5g。
考点：考查盖斯定律的应用，反应速率的计算，平衡状态的判断，电化学反应原理的应用
本题难度：困难