4.1 原电池 同步检验 一、单选题1．化学电源应用广泛。某原电池装置如图所示，下列说法正确的是（ ）A．锌电极发生氧化反应B．锌片和铜片都有O2产生C．电子由铜电极经导线流向锌电极D．原电池工作一段时间后溶液的c(H+)不变2．我国研发的刀片电池(比亚迪-中国)和方壳电池(宁德时代-中国)在世界锂电池领域占有重要地位，现在正在大力布局全固态电池与氢燃料电池的研发与推广。下列说法错误的是（ ）A．锂电池属于二次电池，锂属于有色金属B．锂离子电池的工作过程存在锂离子的吸附与脱嵌C．全固态电池具有高安全性、高能量密度优势D．氢燃料电池与太阳能电池的工作原理相同3．某NH3传感器工作原理如图所示(其中固体电解质允许 O2-发生迁移)，下列说法正确的是（ ） A．传感器的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的B．传感器工作时，O2参与的电极反应式为： C．传感器工作时，负极上 NH3 被消耗，pH 会降低D．传感器工作时，每消耗 3mol O2，生成 2mol N24．下列说法正确的是（ ） A．常温常压下，22.4L Cl2中含有的分子数为6.02×1023个B．0.1mol/LNa2CO3溶液加热后，溶液的pH减小C．氢氧燃料电池工作时，H2在负极上失去电子D．室温下，稀释0.1mol/LCH3COOH溶液，溶液的导电能力增强5．在下图所示的原电池中，下列说法正确的是（ ） A．电子由锌片通过导线流向铜片B．该装置能将电能转化为化学能C．负极发生还原反应D．正极反应为 Cu－2e－=Cu2+6．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述不正确的是（ ） A．铜电极上发生还原反应B．电池工作一段时间后，甲池的c（SO42﹣）不变C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D．阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡7．下列装置工作时，将电能转化为化学能的是（ ）A．风力发电B．电解氯化铜溶液C．南孚电池放电D．天然气燃烧8．关于如图所示装置的叙述，错误的是（ ） A．锌是负极，随着放电的进行其质量逐渐减轻B．放电过程中氢离子移向铜极，硫酸根离子移向锌极C．电流从锌极经导线流向铜极D．锌极上发生的是氧化反应，铜极上发生的是还原反应9．某实验兴趣小组以Zn和Cu为电极，稀硫酸为电解质溶液组成原电池，并对实验进行了拓展研究，以下实验记录错误的是（ ）A．铜片上有气泡产生，锌片逐渐溶解B．电流在导线中从Zn电极流向Cu电极C．把Cu换成Mg，电流计指针发生逆向偏转D．把稀硫酸换成硫酸铜溶液，电流计指针依然偏转10．如图是Zn和Cu形成的原电池，则下列结论中正确的是( )①铜为阳极，锌为阴极；②铜极上有气泡；③SO 向铜极移动；④若有0.5mol电子流经导线，则可产生5.6L气体；⑤电子的流向是铜到锌；⑥负极反应式：Zn-2e－=Zn2＋A．①② B．①④⑥ C．②④⑥ D．②⑥11．碱性锌锰电池的总反应为： 。下列说法中正确的是（ ）A．锌为负极，为正极B．工作时没有发挥作用C．工作时电子由经外电路流向。锌发生还原反应，发生氧化反应D．锌发生还原反应，发生氧化反应12．如图所示装置中，M棒变细，N棒变粗．由此判断下表中所列M、N、R物质，其中合理的是（ ）MNRA锌铜稀硫酸B铜铁稀盐酸C铁铜硝酸银D铜铁氯化铁A．A B．B C．C D．D13．如图，a、b是两根碳棒．以下叙述正确的是（ ） A．a是阴极，发生还原反应B．b是负极，发生氧化反应C．滴加酚酞试液，b极附近溶液颜色变红D．铜片上的电极反应式是：Cu2++2e→Cu14．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理如图。下列说法正确的是（ ）A．该电池的总反应：B．该电池工作时电能转化为化学能C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极aD．该电池的离子导体可以选择稀硫酸，也可选择酒精溶液15．利用电化学原理，模拟工业电解法来处理含的废水。如下图所示；电解过程中溶液发生反应：+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。下列说法中错误的是（ ）A．石墨I极是负极B．当电路中有3mol电子转移时，Fe(I)极上有56g铁参与反应C．在反应前后甲装置中的数目不变D．石墨II极上的反应是：2N2O5+O2+4e-=416．新型Li- CO2电池用碳化钥(Mo2C)作Li极催化剂时正极产物为LiC2O，装置如图所示。若用Au一多孔碳作Li极催化剂，则正极产物为Li2CO3和C。下列说法正确的是（ ） A．该电池负极区可以选用Li2C2O4水溶液作为电解质溶液B．用Mo2C作催化剂时，负极每消耗7gLi，正极消耗22 g CO2C．用Au一多孔碳作催化剂时正极反应式为4Li++4e-+3CO2=2Li2CO3+CD．熔融电解质中箭头所指的方向为阴离子移动方向二、综合题17．利用反应Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2，设计一个原电池。（1）选用 为负极， 为正极，电解质溶液为 。（2）写出电极反应式：负极 ，正极 。（3）在方框中画出装置图：18．CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：
（1）CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13，CO2主要转化为 （写离子符号）；若所得溶液c(HCO3?)∶c(CO32?)=2∶1，溶液pH= 。（室温下，H2CO3的K1=4×10?7；K2=5×10?11） （2）CO2与CH4经催化重整，制得合成气：
CH4(g)+
CO2(g) 2CO (g)+ 2H2(g)①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：化学键C—HC=OH—HC O(CO)键能/kJ·mol?14137454361075则该反应的ΔH= 。分别在VL恒温密闭容器A（恒容）、B（恒压，容积可变）中，加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是 （填“A” 或“B ”）。②按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图3所示。此反应优选温度为900℃的原因是 。（3）O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式： 。电池的正极反应式：6O2+6e?=6O2?6CO2+6O2?=3C2O42?+6O2反应过程中O2的作用是 。该电池的总反应式： 。19．被誉为改变未来世界十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效率的特点．如下图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒．当氧气和氢气分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流．试回答下列问题： （1）通入氢气的一极为 极． （2）写出氢氧燃料电池工作时正极电极反应方程式： ． （3）该氢氧燃料电池每转移0.3mol电子，消耗标准状态下 L氧气． （4）若将此燃料电池改进为直接以甲醇（CH3OH）和氧气为原料进行工作时，负极反应式为 ． 20．根据问题填空： （1）地球上的能源主要源于太阳，绿色植物的光合作用可以大量吸收CO2以减缓温室效应，主要过程可以描述分为下列三步（用“C5”表示C5H10O4，用“C3”表示C3H6O3）： Ⅰ、H2O（l）═2H+（aq）+ O2（g）+2e﹣△H=+284kJ/molⅡ、CO2（g）+C5（s）+2H+（aq）═2C3+（s）△H=+396kJ/molⅢ、12C3+（s）+12e﹣═C6H12O6（葡萄糖、s）+6C5（s）+3O2（g）△H=﹣1200kJ/mol写出绿色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式 ．（2）降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0kJ/mol． 测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图1所示①一定温度下，不能说明该反应达到平衡状态的是： （填序号）a．体系的压强不再改变 b．体系的密度不再改变 c．各气体的浓度不再改变d．各气体的质量分数不再改变 e．反应速率v（CO2）正：v（H2）逆=1：3②从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）= mol/（L?min）；③氢气的转化率= ；④该反应的平衡常数为K= （保留三位有效数字）；⑤下列措施中能使平衡体系中 增大的是 ．A．升高温度 B．充入He（g），使体系压强增大C．将H2O（g）从体系中分离出去 D．再充入1mol CO2和3mol H2⑥当反应达到平衡时，H2的物质的量浓度为c1，然后向容器中再加入一定量H2，待反应再一次达到平衡后，H2的物质的量浓度为c2．则c1 c2的关系（填＞、＜、=）．（3）减少温室气体排放的关键是节能减排，大力开发利用燃料电池就可以实现这一目标．如图2所示甲烷燃料电池（在上面）．请回答： ①通入甲烷一极的电极反应式为 ；②随着电池不断放电，电解质溶液的pH （填“增大”、“减小”或“不变”）．③通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率 （填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃烧的能量利用率．④用该燃料电池以石墨电极电解2.0L 0.25mol?L﹣1 CuSO4溶液，5min后在一个电极上有6.4gCu析出．则阳极的电极反应式为 ； 此时得到的O2在标准状况下的体积为 L；向电解后的溶液中加入下列哪种物质可使电解质溶液恢复原来的浓度： A．CuSO4B．H2O C．CuO D．CuCO3．21．化学反应速率、限度及能量与生产、生活密切相关。
（1）氮是动植物生长不可缺少的元素，合成氨的反应对人类解决粮食问题贡献巨大，反应如下：N2+3H2 2NH3。合成氨反应中的能量变化如图所示，该反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量 （填“大于”或“小于”）生成物化学键形成放出的总能量。 （2）小王同学为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在200mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下（累计值）：
时间（min）12345氢气体积（mL）（标准状况）50190414526570①求2~4分钟时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率 。（设溶液体积不变）②小蒋同学认为在盐酸溶液中滴入少量的CuSO4溶液可以加快反应的速率，请从电化学的角度给子分析：构成的原电池中负极反应式为 ；溶液中H+移向 极（填“正“或“负"）。（3）某温度下在4L恒容密闭容器中，3种气态物质X、Y、Z的物质的量随时间变化曲线如图。
①写出该反应的化学方程式 。②在5min时，该反应达到了平衡状态，下列可作为判断反应已达到该状态的是 。A．X、Y、Z的浓度相等B．容器内气体压强保持不变C．X、Y的反应速率比为3：1D．生成1molY的同时生成2molZ③该反应达平衡时，X的转化率为 。答案解析部分1．【答案】A【解析】【解答】A、锌电极发生失电子的氧化反应，A符合题意。
B、由电池的总反应式Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑可知，反应过程中没有O2生成，B不符合题意。
C、在原电池中，电子由负极经导线流向正极，因此电子从锌电极经导线流向铜电极，C不符合题意。
D、由电池总反应式Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑可知，原电池工作一段时间后，溶液中c(H＋)减小，D不符合题意。
故答案为：A
【分析】在该原电池装置中，电池总反应为Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。其中Zn发生失电子的氧化反应，因此Zn为负极，其电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋。Cu为正极，H＋在Cu电极上发生得电子的还原反应，其电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。2．【答案】D【解析】【解答】A．锂电池可充电，为二次充电电池，且锂金属为有色金属，A项不符合题意；
B．锂离子电池中，放电时负极的锂单质失电子转化为锂离子脱嵌，移动到正极被正极吸附，B项不符合题意；C．由于固态电解质绝缘性好，不可燃、不挥发，即便发生了形变，也不会导致电解质外漏，再加上目前固态电池拥有更宽的温度工作范围，安全性高。固态电池没有电解液和隔膜，大幅度减小了固态电池的质量，同时直接使用金属锂来做负极，进一步减轻负极材料的用量，提升整个电池的能量密度，C项不符合题意；D．太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏特效应就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。而燃料电池利用燃料发生氧化还原反应电子转移而产生电流，D项符合题意；故答案为：D。
【分析】依据电池的工作原理分析。3．【答案】D【解析】【解答】A．传感器内部，固体电解质体系是靠离子自由移动导电的，即电流此时是由离子定向移动形成的，A不符合题意；
B．由分析知，O2得电子转化为O2-，电极反应为：O2+4e- = 2O2-，B不符合题意；C．该装置使用的是固体电解质，除了O2-，其他离子、分子均不进入电解质体系，且O2-不影响pH，故pH不变，C符合题意；D．消耗3 mol O2，电路中转移电子3 mol×4=12 mol，由电极反应2NH3+3O2--6e-=N2+3H2O，得：N2~6e-，故生成N2的物质的量= ，D符合题意；故答案为：D。【分析】由图示知，Pt1电极上NH3失电子被氧化为N2，故Pt1电极为负极，Pt2电极为正极，O2在正极得电子转化为O2-。4．【答案】C【解析】【解答】解：A．没有说明是否是标准状况下，无法求出物质的量，故A错误； B.0.1mol/LNa2CO3溶液加热后，碳酸根离子的水解程度增大，碱性增强，溶液的pH增大，故B错误；C．氢氧燃料电池工作时，H2在负极上失去电子，氧气在正极上得电子，故C正确；D．加水稀释溶液中离子浓度减小，所以稀释0.1mol/LCH3COOH溶液，溶液的导电能力减弱，故D错误；故选C．【分析】A．没有说明是否是标准状况下；B．加热促进盐的水解；C．原电池中负极失电子；D．加水稀释溶液中离子浓度减小．5．【答案】A【解析】【解答】A．原电池中电子由负极经外电路流向正极，即电子由锌片通过导线流向铜片，故A符合题意；
B．该装置为原电池，将化学能转化为电能，故B不符合题意；C．原电池负极失电子发生氧化反应，故C不符合题意；D．Cu为正极，氢离子在Cu电极上被还原生成氢气，电极反应为2H++2e-= H2-，故D不符合题意；故答案为A。【分析】根据电极材料可知该电池总反应为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2-，所以Zn为负极，Cu为正极。6．【答案】D【解析】【解答】解：A．由图象可知，该原电池反应式为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，故A正确；
B．阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故两池中c（SO42﹣）不变，故B正确；C．甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中发生反应：Cu2++2e﹣=Cu，保持溶液呈电中性，进入乙池的Zn2+与放电的Cu2+的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu，故乙池溶液总质量增大，故C正确；D．甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池，以保持溶液电荷守恒，阴离子不能通过阳离子交换膜，故D错误，故选：D．【分析】由图象可知，该原电池反应式为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，Zn发生氧化反应，为负极，Cu电极上发生还原反应，为正极，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，两池溶液中硫酸根浓度不变，随反应进行，甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池，以保持溶液呈电中性，进入乙池的Zn2+与放电的Cu2+的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu，故乙池溶液总质量增大．7．【答案】B【解析】【解答】A．风力发电是将风能转化为电能，故A不符合题意；
B．电解氯化铜溶液是电解池原理的应用，电解池是将电能转化为化学能的装置，故B符合题意；C．南孚电池放电是原电池原理的应用，原电池是将化学能转化为电能的装置，故C不符合题意；D．天然气燃烧是化学能转化为热能和光能，故D不符合题意；故答案为：B。
【分析】A．风能转化为电能；
B．电解池是将电能转化为化学能的装置；C．原电池是将化学能转化为电能的装置；D．燃烧是化学能转化为热能和光能；8．【答案】C【解析】【解答】解：A．锌是负极，锌失电子生成锌离子进入溶液，所以质量逐渐减小，故A正确；
B．原电池工作时，阳离子移向正极，所以氢离子移向铜极，阴离子移向负极，所以硫酸根移向锌极，故B正确；C．电子从负极沿导线流向正极，所以电子从锌片经导线流向铜片，而电流从正极流向负极，故C错误；D．锌作负极，失电子发生氧化反应，铜作正极，氢离子在铜电极上得电子发生还原反应，故D正确；故选C．【分析】该原电池中，较活泼的金属锌作负极，负极上失电子生成锌离子进入溶液；较不活泼的金属铜作正极，正极上氢离子得电子生成氢气；电子从负极沿导线流向正极，电流流向和电子流向相反，以此解答该题．9．【答案】B【解析】【解答】A.以Zn和Cu为电极，稀硫酸为电解质溶液组成原电池中，锌为原电池负极，锌失去电子发生氧化反应溶解生成锌离子，铜为正极，溶液中的氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，故A不符合题意；
B.原电池工作时，电流由正极铜流向负极锌，电子由负极锌流向正极铜，故B符合题意；C.把铜换成镁，镁的金属活泼性强于锌，镁做原电池的负极，锌做原电池的正极，与以Zn和Cu为电极，稀硫酸为电解质溶液组成原电池相比，正负极颠倒，则电流计指针会发生逆向偏转，故C不符合题意；D.把稀硫酸换成硫酸铜溶液，锌能与硫酸铜溶液发生自发的氧化还原反应，能够形成以Zn和Cu为电极，硫酸铜为电解质溶液组成的原电池，电流计指针依然会偏转，故D不符合题意；故答案为：B。
【分析】
A. 锌铜原电池中，锌为电池负极，失去电子形成Zn+进入溶液；铜为正极，溶液中H+在Cu极得到电子还原生成氢气，A叙述正确；
B. 锌铜原电池中，电子由负极Zn转移到正极Cu，电流由正极Cu转移到负极Zn，B错误；
C. Mg活泼性大于Zn，则锌镁电池中Zn作为正极，Mg作为负极，电流由Zn流向Mg，电表发生偏转，C叙述正确；
D. 稀硫酸换成硫酸铜溶液，锌与硫酸铜溶液发生氧化还原反应，形成Zn-Cu（CuSO4）原电池，电流计指针依然会偏转，D叙述正确。10．【答案】D【解析】【解答】①Zn和Cu、稀硫酸构成原电池放电时，活泼的金属锌作负极，较不活泼的金属铜作正极，故错误；②较不活泼的金属铜作正极，铜极上氢离子得电子生成氢气，冒气泡，故正确；③溶液中阴离子向负极即向锌极移动，故错误；④根据电极反应：2H++2e-=H2↑若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25mol氢气(室温下)，没有说明气体存在的外界条件，所以氢气的体积不一定是5.6L，故错误；⑤电子的流向是从负极到正极，即从锌极到铜极，故错误；⑥负极失电子发生氧化反应，反应式为： Zn-2e－=Zn2＋，故正确；综上所述，②⑥正确，故答案为：D。【分析】该装置为原电池，只有正极和负极，活泼金属做负极，不活泼金属做正极，负极失电子，正极得电子，负极材料溶解，正极材料产生气体或固体。11．【答案】A【解析】【解答】A．反应中锌失去电子化合价升高，做负极，锰元素化合价降低，为正极，A项符合题意；
B．氢氧化钾是电解质，起导电作用，B项不符合题意；C．工作时电子从锌流向二氧化锰，锌发生氧化反应，二氧化锰发生还原反应，C项不符合题意；D．锌发生氧化反应，二氧化锰发生还原反应，D项不符合题意。故答案为：A。
【分析】A．反应中元素化合价升高，做负极，元素化合价降低，为正极；
B．氢氧化钾是电解质，产生自由移动的离子；C．电池工作时，电子从负极经外电路流向正极；D．负极失电子，发生氧化反应，正极得电子，发生还原反应。12．【答案】C【解析】【解答】解：A．锌的活泼性大于铜，所以锌作负极，铜作正极，但铜电极上氢离子放电，故A错误；
B．铁的活泼性大于铜，所以铁作负极，故B错误；C．铁的活泼性大于铜，铁作负极，铜作正极，正极上银得电子析出银，故C正确；D．铁的活泼性大于铜，铁作负极，铜作正极，正极上铁离子得电子生成亚铁离子，故D错误；故选C．【分析】该原电池中，M棒变细，N棒变粗，则M作负极，负极上失电子发生氧化反应，N是正极，正极上金属阳离子得电子发生还原反应．13．【答案】C【解析】【解答】解：铜﹣锌﹣稀硫酸装置能自发的进行氧化还原反应，且符合原电池的构成条件，所以该装置是原电池；右边装置有外接电源，所以构成了电解池．
A、a极接原电池的正极，所以a极是阳极，故A错误．B、b极接原电池的负极，所以b极是阴极，故B错误．C、随着反应的进行，a极上氯离子放电生成氯气，b极上氢离子放电生成氢气，所以b极附近氢氧根离子浓度增大，溶液呈碱性，滴加加酚酞试液，b极附近溶液颜色变红，故C正确．D、铜片上氢离子得电子生成氢气，故D错误．故选C．【分析】先判断装置名称，再根据原电池、电解池工作原理分析；A、先判断电极名称，再根据得失电子判断反应类型；B、先判断电极名称，再根据得失电子判断反应类型；C、根据溶液中离子浓度的变化推断反应现象；D、根据得失电子确定电极反应式；14．【答案】A【解析】【解答】A．由分析可知，电池的总反应为，故A符合题意；
B．燃料电池工作时，将化学能转化为电能，故B不符合题意；C．燃料电池工作时，外电路中电子由负极电极a通过导线流向正极电极b，故C不符合题意；D．若离子导体选择酒精溶液，酒精是非电解质，不能形成闭合回路，不能构成原电池，故D不符合题意；故答案为：A。
【分析】氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，原电池工作时，电子由负极流向正极。15．【答案】B【解析】【解答】A． 石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为：NO2+-e-=N2O5，石墨I极是负极，故A不符合题意；
B． 乙池中Fe(Ⅰ)为阳极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，当电路中有3mol电子转移时，Fe(I)极上有 84g铁参与反应，故B符合题意；C． 甲装置中总反应为4NO2+O2=2N2O5，在反应前后甲装置中的数目不变，故C不符合题意；D． 石墨II极上发生还原反应，反应是：2N2O5+O2+4e-=4，故D不符合题意；故答案为：B。
【分析】 石墨Ⅰ为负极，电极反应为：NO2+-e-=N2O5； 石墨Ⅱ为正极，电极反应为2N2O5+O2+4e-=4。16．【答案】C【解析】【解答】A.由于金属Li能与H2O反应，因此不能选用水溶液作为电解质溶液，A不符合题意；
B.用Mo2C做催化剂时，负极每消耗7gLi，即消耗n(Li)=1mol，反应过程中转移电子数为1mol，由正极电极反应式2CO2＋2e－=2C2O42－可知，参与反应的n(CO2)=1mol，因此其质量为1mol×44g·mol－1=44g，B不符合题意；
C.由于阳离子移向正极，因此电池反应过程中Li＋移向正极，用Au－多孔碳做催化剂时，CO2转化为CO32－和C，因此正极的电极反应式为：4Li＋4e－＋3CO2=2Li2CO3＋C，C符合题意；
D.该电池装置中通入CO2的电极为正极，阳离子移向正极，因此箭头所指的方向为阳离子移动的方向，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】该新型电池中，Li做负极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：Li－e－=Li＋。用Mo2C做催化剂时，正极产物为Li2C2O4，则CO2在正极发生得电子的还原反应，生成C2O42－，其电极反应式为：2CO2＋2e－=C2O42－。用Au－多孔碳做催化剂时，正极CO2发生得电子的还原反应，生成CO32－和C，其电极反应式为：3CO2＋4e－=2CO32－＋C。17．【答案】（1）)铜；石墨(或铂等)；FeCl3溶液（2）Cu－2e－=Cu2＋；2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋（3）【解析】【解答】题给反应中Fe3＋得到电子生成Fe2＋(Fe3＋＋e－=Fe2＋)，是氧化剂，所以电解质溶液为FeCl3溶液；在此反应中Cu失去电子生成Cu2＋(Cu－2e－=Cu2＋)，是还原剂，铜作负极，再选择比Cu不活泼的金属或石墨棒作正极。画原电池的装置图时，要标出电解质溶液、电极材料，还要形成闭合回路。【分析】根据化学方程式中发生氧化反应和还原反应判断原电池的正负极，结合原电池原理判断电解质溶液，然后画出原电池装置即可。18．【答案】（1）CO32-；10（2）120 kJ·mol-1；B；900 ℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低（3）Al–3e–=Al3+（或2Al–6e–=2Al3+）；催化剂；2Al+6CO2=Al2(C2O4)3【解析】【解答】（1）CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13，因为得到溶液的碱性较强，所以CO2主要转化为碳酸根离子（CO32-）。若所得溶液c(HCO3?)∶c(CO32?)=2∶1，则根据第二步电离平衡常数K2= =5×10?11，所以氢离子浓度为1×10-10mol/L，pH=10。（2）①化学反应的焓变应该等于反应物键能减去生成物的键能，所以焓变为(4×413+2×745)－(2×1075+2×436)= +120 kJ·mol-1。初始时容器A、B的压强相等，A容器恒容，随着反应的进行压强逐渐增大（气体物质的量增加）；B容器恒压，压强不变；所以达平衡时压强一定是A中大，B中小，此反应压强减小平衡正向移动，所以B的反应平衡更靠右，反应的更多，吸热也更多。 ②根据图3得到，900℃时反应产率已经比较高，温度再升高，反应产率的增大并不明显，而生产中的能耗和成本明显增大，经济效益会下降，所以选择900℃为反应最佳温度。
（3）明显电池的负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3+，方程式为：Al–3e–=Al3+（或2Al–6e–=2Al3+）。根据电池的正极反应，氧气再第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。将方程式加和得到，总反应为：2Al+6CO2=Al2(C2O4)3。 【分析】（1）碱性溶液中，CO2与NaOH反应生成Na2CO3；结合H2CO3的电离常数进行计算； （2）①反应热等于反应物化学键的键能总和减去生成物的键能总和；结合平衡移动分析反应热的大小；②根据图像中900℃时产率较高，以及温度对产率的影响分析； （3）该电池中，Al发生失电子的氧化反应，形成Al3+；结合O2在电极中发生的反应分析O2的作用；由电极反应式确定电池总反应式；19．【答案】（1）负极（2）O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣（3）1.68（4）CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O【解析】【解答】解：（1）氢氧燃料电池中，通入燃料的电极是负极，即氢气进入的电极是负极，故答案为：负极；（2）氢氧燃料电池中，电解质溶液为碱，则正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子，则其电极反应式为：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，故答案为：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；（3）根据电极反应O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣可知转移4mol电子时，消耗氧气1mol，则每转移0.3mol电子消耗的氧气为： ×0.3mol=0.075mol，则V（O 2）=nVm=0.075mol×22.4L/mol=1.68L，故答案为：1.68；（4）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，碱性条件下，甲醇在负极燃烧生成的二氧化碳再与氢氧根离子结合生成碳酸根离子，其电极反应式为：CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O，故答案为：CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O．
【分析】（1）氢氧燃料电池中，通入燃料的电极是负极；（2）氢氧燃料电池电解质溶液为碱，则正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子；（3）根据电极方程式中电子与氧气的关系求算；（4）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，碱性条件下，甲醇燃烧生成碳酸根离子．20．【答案】（1）6CO2（g）+6H2O（l）=C6H12O6（s）+6O2（g）△H=+2880 kJ?mol﹣1（2）b；0.225；75%；5.33；CD；＜（3）CH4﹣8e﹣+10OH﹣═CO32﹣+7H2O；减小；大于；4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑或2H2O﹣4e﹣═O2↑+4H+；1.12；CD【解析】【解答】解：（1）依据盖斯定律由题干所给的热化学方程式，结合盖斯定律计算（①+②）×6+③得到绿色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式，
6CO2（g）+6H2O（g）=C6H12O6（葡萄糖、s）+6O2（g）△H=[（+284KJ/mol）+（+396KJ/mol）]×6+（﹣1200KJ/mol）=+2880KJ/mol；则△H=[（+284KJ/mol）+（+396KJ/mol）]×6+（﹣1200KJ/mol）=+2880KJ/mol，即6CO2（g）+6H2O（l）=C6H12O6（s）+6O2（g）△H=+2880 kJ?mol﹣1，故答案为：6CO2（g）+6H2O（l）=C6H12O6（s）+6O2（g）△H=+2880 kJ?mol﹣1；（2）①a．体系的压强不再改变，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态，故正确；b．体系的密度一直不变，故错误；c．各气体的浓度不再改变，说明正逆反应速率相等，反应达平衡状态，故正确；d．各气体的质量分数不再改变，说明各物质的量不变，反应达平衡状态，故正确； e．反应速率v（CO2）正：v（H2）逆=1：3，等效于v（CO2）正：v（CO2）逆=1：1，反应达平衡状态，故正确；故选：b；②利用三段式解题法计算CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）起始（mol/L）1300转化（mol/L）0.752.250.750.75平衡（mol/L）0.250.750.750.75从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）= =0.225 mol?L﹣1?min﹣1，故答案为：0.225；③氢气的转化率= ×100%=75%，故答案为：75%；④平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，则K= = =5.33，故答案为：5.33；⑤要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，应使平衡向正反应方向移动，A．因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则比值减小，故A错误；B．充入He（g），使体系压强增大，但对反应物质来说，浓度没有变化，平衡不移动，比值不变，故D错误．故B错误；C．将H2O（g）从体系中分离，平衡向正反应方法移动，比值增大，故C正确；D．再充入1mol CO2和3mol H2，增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动，则比值增大，故D正确．故答案为：CD；⑥若是恒容密闭容器、反应后整个体系的压强比之前来说减小了，加入氢气虽然正向移动，平衡移动的结果是减弱这种改变，而不能消除这种改变，即虽然平衡正向移动，氢气的物质的量在增加后的基础上减小，但是CO2（g）浓度较小、CH3OH（g） 浓度增大、H2O（g）浓度增大，且平衡常数不变达到平衡时H2的物质的量浓度与加氢气之前相比一定增大，故c1＜c2，故答案为：＜；（3）①在碱性溶液中，负极上投放燃料甲烷，发生失电子发生氧化反应：CH4﹣8e﹣+10OH﹣═CO32﹣+7H2O，故答案为：CH4﹣8e﹣+10OH﹣═CO32﹣+7H2O；②燃料电池的总反应是：CH4+2O2+2KOH═K2CO3+3H2O，消耗氢氧根离子，所以碱性减弱，pH减小，故答案为：减小；③甲烷燃烧时要放出热量、光能，所以燃料电池中甲烷的利用率比甲烷燃烧的能量利用率高，故答案为：大于；④阳极发生氧化反应，电极反应式为：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑或2H2O﹣4e﹣═O2↑+4H+，5min后在一个电极上有6.4gCu析出，转移电子的物质的量为0.2mol，所以生成气体的物质的量为： =0.05mol，所以体积为：1.12L，电解质产生铜与氧气，所以加入氧化铜与碳酸铜，故选CD；故答案为：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑或2H2O﹣4e﹣═O2↑+4H+； 1.12；CD．【分析】（1）依据盖斯定律和热化学方程式计算得到所需的热化学方程式，利用热化学方程式的加减消去不需要的物质，注意加减时焓变随之变化；（2）①平衡时各组分的浓度不随时间的变化而变化，由此分析各选项；②根据v= 计算；③根据氢气的平衡浓度判断转化的物质的量，进而可计算转化率；④根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积计算；⑤要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，应使平衡向正反应方向移动；⑤恒容密闭容器、反应后整个体系的压强比之前来说减小了，加入氢气虽然正向移动，但是CO2（g）浓度较小、CH3OH（g） 浓度增大、H2O（g）浓度增大，且平衡常数不变；⑥恒容密闭容器、反应后整个体系的压强比之前来说减小了，加入氢气虽然正向移动，但是CO2（g）浓度较小、CH3OH（g） 浓度增大、H2O（g）浓度增大，且平衡常数不变；（3）①甲烷燃料电池中，负极上投放燃料甲烷，发生失电子发生氧化反应，正极上投放氧气，发生得电子的还原反应，总反应是燃料和氧气反应的化学方程式；②根据电池的总反应确定酸碱性的变化；③根据能量转化情况来回答；④阳极发生氧化反应，电极反应式为：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑或2H2O﹣4e﹣═O2↑+4H+，5min后在一个电极上有6.4gCu析出，转移电子的物质的量为0.2mol，所以生成气体的物质的量为： =0.05mol，所以体积为：1.12L，电解质溶液浓度恢复遵循：“出什么加什么”的原则．21．【答案】（1）小于（2）0.075mol·L-1·min-1；Zn-2e-=Zn2+；正（3）3X+Y 2Z；BD；60%【解析】【解答】（1）由合成氨反应中的能量变化图可知，该反应为放热反应，则反应物化学键断裂吸收的总能量小于生成物化学键形成放出的总能量；
（2）①锌与盐酸反应的化学方程式为Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑，由表格数据可知2~4分钟时间段内氢气的变化量为526mL-190mL=336mL=0.336L，则 ，所以 ，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可得 ；②在盐酸溶液中滴入少量的CuSO4溶液，可形成铜锌原电池，其中锌作负极失去电子，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，原电池中阳离子向正极移动，即溶液中H+向正极移动；（3）①根据图像可知，X、Y为反应物，Z为生成物，且转化的物质的量之比为3：1：2，则该反应的化学方程式为3X+Y 2Z；②A. 在5min时，该反应达到了平衡状态，此时X、Y、Z的浓度不相等，因此X、Y、Z浓度相等，不能说明反应达到平衡，A不选；B．该反应为前后气体体积变化的反应，压强不变时，可以说明反应达到平衡，B选；C．无论是否达到平衡，化学反应速率之比始终等于化学计量数之比，所以X、Y的反应速率比为3：1不能说明反应达到平衡，C不选；D．生成1molY的同时生成2molZ，正逆反应速率相等，可以说明反应达到平衡，D选；故故答案为：BD；③由图像可知，5min达到平衡时X转化了0.6mol，则X的转化率= 。【分析】根据图像判断反应放热还是吸热，进而判断断键吸收的能量和成键放出的能量大小关系，根据公式 计算化学反应速率，根据原电池原理书写电极反应式并判断离子移向，结合图示信息得出反应物、生成物，并由化学计量数之比等于转化的物质的量书写化学方程式，判断条件是否为变量从而判断反应是否达到平衡。 |
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