第二节化学能与电能知识点题库

电池在生产、生活中应用越来越广泛．下列说法错误的是（）

A . 化学电源有一次电池、二次电池和燃料电池等，一次电池只能放电，不能充电 B . 铅蓄电池应用广泛，是一种常见的可充电电池，放电过程中电解质溶液密度逐渐增大 C . 燃料电池具有能量利用率高、可连续使用和污染轻等优点 D . 锂电池是一种高能电池，体积小、重量轻，单位质量电极放出的电能多

二氧化碳和氨是重要的化工产品，是纯碱工业、制造硝酸、铵盐和氮肥等的原料．

（1） CO₂的电子式是．
（2）以NH₃与CO₂为原料合成尿素[化学式为CO（NH₂）₂]的主要反应如下：
①2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂CO₂NH₄（s）△H=﹣l59.5kJ•mol^﹣¹
②NH₂CO₂NH₄（s）⇌CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+116.5kJ•mol^﹣¹
③H₂O（1）═H₂O（g）△H=+44.0kJ•mol^﹣¹
写出CO₂与NH₃合成尿素和液态水的热化学反应方程式；
（3） NH₃和O₂在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应：4NH₃（g）+5O₂（g）⇌4NO（g）+6H₂O（g）△H=﹣905kJ•mol^﹣¹不同温度下NO产率如下图1所示，由此图可知温度对NO产率的影响规律为，请用化学反应速率和化学平衡理论解释其原因：．
（4）以NO₂、O₂、熔融NaNO₃组成的燃料电池装置如图2所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，有关石墨I电极反应可表示为．
（5）已知常温下NH₃•H₂O的电离平衡常数K=1.75×10^﹣⁵ ， H₂CO₃的电离平衡常数K₁=4.4×10^﹣⁷ ， K₂=4.7×10^﹣¹¹ ．常温下，用氨水吸收CO₂可得到NH₄HCO₃溶液，NH₄HCO₃溶液显（填“酸性”、“中性”或“碱性”）；计算反应NH₄⁺+HCO₃^﹣+H₂O⇌NH₃•H₂O+H₂CO₃的平衡常数K=（结果保留2位有效数字）．

甲醇是重要的化工原料，又可做为燃料．利用合成气（主要成分为CO、CO₂和H₂）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：

ⅠCO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H₁

ⅡCO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂=﹣58kJ/mol

ⅢCO₂（g）+H₂（g）⇌CO（g）+H₂O（g）△H₃

回答下列问题：

（1）物质的标准生成热是常用的化学热力学数据，可以用来计算化学反应热．即化学反应热：△H=生成物标准生成热综合﹣反应物标准生成热总和．
已知四种物质的标准生成热如表：
物质
CO
CO₂
H₂
CH₃OH（g）
标准生成热（kJ/mol）
﹣110.52
﹣393.51
0
﹣201.25
A．计算△H₁=kJ/mol B．△H₃0（填=、＜、＞）
（2）由甲醇在一定条件下制备甲醚．一定温度下，在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH₃OH（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）．实验数据见表：
容器编号
温度（℃）
起始物质的量（mol）
平衡物质的量（mol）
CH₃OH（g）
CH₃OCH₃（g）
H₂O（g）
CH₃OCH₃（g）
H₂O（g）
a
387
0.20
0
0
0.080
0.080
b
387
0.40
0
0
c
207
0.20
0
0
0.090
0.090
下列说法正确的是

A . 该反应的正反应为放热反应 B . 达到平衡时，容器a中的CH₃OH体积分数比容器b中的小 C . 容器a中反应到达平衡所需时间比容器c中的长 D . 若起始时向容器a中充入CH₃OH 0.15mol、CH₃OCH₃ 0.15mol和H₂O 0.10mol，则反应将向正反应方向进行
（3）合成气的组成 $\text{[math]}$ =2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图所示．
①α（CO）值随温度升高而（填“增大”或“减小”），其原因是．
②图中P₁、P₂、P₃的大小关系为，其判断理由是．
（4）甲醇可以制成燃料电池，与合成气制成燃料电池相比优点是：；若以硫酸作为电解质其负极反应为：．

如图1，天宫二号空间实验室已于2016 年9月15日22时04分在酒泉卫星发射中心发射成功．请回答下列问题：

（1）耐辐照石英玻璃是航天器姿态控制系统的核心元件．石英玻璃的成分是（填化学式），该物质的类别属于（填“碱性氧化物”或“酸性氧化物”），实验室中不能用玻璃塞试剂瓶盛放KOH溶液，原因是（用离子方程式表示）
（2） “碳纤维复合材料制品”应用于“天宫二号”的推进系统．碳纤维复合材料具有重量轻、可设计强度高的特点．碳纤维复合材料由碳纤维和合成树脂组成，其中合成树脂是高分子化合物，则制备合成树脂的反应类型是．
（3）太阳能电池帆板是“天宫二号”空间运行的动力源泉，其性能直接影响到“天宫二号”的运行寿命和可靠性．
①天宫二号使用的光伏太阳能电池，该电池的核心材料是，其能量转化方式为．
②如图2是一种全天候太阳能电池的工作原理：太阳照射时的总反应为V³⁺+VO²⁺+H₂O=V²⁺+VO₂⁺+2H⁺ ，则负极反应式为；夜间时，电池正极为（填“a”或“b”）．

运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO₂等污染物有重要意义．

（1）用CO可以合成甲醇．已知：
CH₃OH（g）+ $\text{[math]}$ O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=﹣764.5kJ•mol^﹣¹
CO（g）+ $\text{[math]}$ O₂（g）═CO₂（g）△H=﹣283.0kJ•mol^﹣¹
H₂（g）+ $\text{[math]}$ O₂（g）═H₂O（l）△H=﹣285.8kJ•mol^﹣¹
则CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H=kJ•mol^﹣¹ ．
（2）在一定压强下，容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H₂ ，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示．
①p₁p₂（填“大于”、“小于”或“等于”）；
②100℃时，该反应的化学平衡常数K=；
（3）某科研小组用SO₂为原料制取硫酸．
①利用原电池原理，用SO₂、O₂和H₂O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．请写出该电池负极的电极反应式：．
②用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂得NaHSO₃溶液，然后电解该溶液可制得硫酸．电解原理示意图如图2．请写出开始时阳极反应的电极反应式：．

某小组同学利用下图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验：

装置	分别进行的操作	现象
	i. 连好装置一段时间后，向烧杯中滴加酚酞	______________
	ii. 连好装置一段时间后，向烧杯中滴加 $\text{[math]}$ 溶液	铁片表面产生蓝色沉淀

（1）小组同学认为以上两种检验方法，均能证明铁发生了吸氧腐蚀。
①实验i中的现象是。

②用化学用语解释实验i中的现象：。

（2）查阅资料： $\text{[math]}$ 具有氧化性。

①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是。

②进行下列实验，在实验几分钟后的记录如下：

实验	滴管	试管	现象
	$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 溶液	iii. 蒸馏水	无明显变化
		iv. 1.0 $\text{[math]}$ 溶液	铁片表面产生大量蓝色沉淀
		v. $\text{[math]}$ 溶液	无明显变化

a. 以上实验表明：在条件下， $\text{[math]}$ 溶液可以与铁片发生反应。

b. 为探究 $\text{[math]}$ 的存在对反应的影响，小组同学将铁片酸洗（用稀硫酸浸泡后洗净）后

再进行实验iii，发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明 $\text{[math]}$ 的作用是。

（3）有同学认为上述实验仍不严谨。为进一步探究 $\text{[math]}$ 的氧化性对实验ii结果的影响，又利用（2）中装置继续实验。其中能证实以上影响确实存在的是（填字母序号）。

实验	试剂	现象
A	酸洗后的铁片、 $\text{[math]}$ 溶液（已除 $\text{[math]}$ ）	产生蓝色沉淀
B	酸洗后的铁片、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 混合溶液（未除 $\text{[math]}$ ）	产生蓝色沉淀
C	铁片、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 混合溶液（已除 $\text{[math]}$ ）	产生蓝色沉淀
D	铁片、 $\text{[math]}$ 和盐酸混合溶液（已除 $\text{[math]}$ ）	产生蓝色沉淀

（4）综合以上实验分析，利用实验ii中试剂，设计能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案。

锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO₄溶于混合有机溶剂中，Li⁺通过电解质的有机溶液迁移入MnO₂晶格中，生成 LiMnO₂。下列说法正确的是（）

A . 外电路的电流方向是由 a 极流向 b 极。 B . 电池b 极反应式为 MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂ C . 可用水代替电池中的混合有机溶剂 D . a极发生还原反应

已知CuCl难溶于水。电解合成1，2一二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中不正确的是（）

A . 阳极反应式：CuCl-e^-=Cu²⁺+Cl^- B . CuCl₂能将C₂H₄氧化为1，2-二氯乙烷 C . Ⅹ、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜 D . 该装置总反应为CH₂=CH₂+2H₂O+2NaCl $\text{[math]}$ H₂↑+2NaOH+ ClCH₂CH₂Cl

用甲醇燃料电池作电源，用铁作电极电解含 $\text{[math]}$ 的酸性废水，最终可将 $\text{[math]}$ 转化成 $\text{[math]}$ 沉淀而除去，装置如下图。下列说法正确的是（）

图片_x0020_100007

A . $\text{[math]}$ 为阳极 B . M电极的电极反应式为 $\text{[math]}$ C . 电解一段时间后，在 $\text{[math]}$ 极附近有沉淀析出 D . 电路中每转移6mol电子，最多有1mol $\text{[math]}$ 被还原

从明矾[KAl(SO₄)₂·12H₂O]制备Al、K₂SO₄和H₂SO₄的流程如下：

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已知：明矾焙烧的化学方程式为：4[KAl(SO₄)₂·12H₂O] + 3S＝2K₂SO₄+ 2Al₂O₃+ 9SO₂↑+ 48H₂O

请回答下列问题：

（1）在焙烧明矾的反应中，氧化产物与还原产物的物质的量之比为：。
（2）步骤②中，为提高浸出率，可采取的措施有_____________。

A . 粉碎固体混合物 B . 降低温度 C . 不断搅拌 D . 缩短浸泡时间
（3）明矾焙烧完全后，从步骤②的滤液中得到K₂SO₄晶体的方法是。
（4）步骤③电解的化学方程式是，电解池的电极是用碳素材料做成，电解过程中，阳极材料需要定期更换，原因是：。
（5）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)₂ ，则该电池的正极电极反应式是。
（6）焙烧a吨明矾（摩尔质量为b g/mol），若SO₂的转化率为96%，可生产质量分数为98％的H₂SO₄质量为吨(列出计算表达式)。

含铬（Ⅵ）废水能诱发致癌，对人类和自然环境有严重的破坏作用。利用Cu₂O光催化可以处理含有Cr₂O₇²^－的废水。

（1） Ⅰ．制取Cu₂O
电解法：利用铜和钛做电极，电解含有NaCl和NaOH的溶液时，反应只消耗了铜和水，体系pH及Cl^－浓度维持不变（溶液体积变化忽略不计）。阳极电极反应式是。
（2）还原法：控制100℃、pH=5的条件时，利用亚硫酸钠与硫酸铜溶液反应可以制得Cu₂O，同时产生SO₂气体。反应过程中需要不断地加入烧碱，其原因是。
（3） Ⅱ．利用Cu₂O光催化处理含Cr₂O₇²^－的废水的研究。
光照射到Cu₂O光催化剂上产生光催化反应，Cr₂O₇²^－和H₂O分别在光催化反应中形成的微电极上发生电极反应，反应原理如图所示。写出Cr₂O₇²^－转化Cr³⁺的电极反应：。
（4）研究中对Cu₂O的作用提出两种假设：
a．Cu₂O作光催化剂；b．Cu₂O与Cr₂O₇²^－发生氧化还原反应。

已知：Cu₂O的添加量是2×10^-4mol/L，Cr₂O₇²^－的初始浓度是1×10^-3mol/L；对比实验（pH=3.0且其他条件相同），反应1.5小时结果如图所示。结合试剂用量数据和实验结果可得到的结论是，依据是。
（5）溶液的pH对Cr₂O₇²^－降解率的影响如图所示。

已知：Cu₂O Cu+CuSO₄；酸性越大，Cr₂O₇²^－被还原率越大。

①pH分别为2、3、4时，Cr₂O₇²^－的降解率最好的是，其原因是。

②已知pH=5时，会产生Cr(OH)₃沉淀。pH=5时，Cr₂O₇²^－的降解率低的原因是。

一种利用电化学变色的装置如图所示，其工作原理为：在外接电源下，通过在膜材料内部Li^＋定向迁移，实现对器件的光透过率进行多级可逆性调节。已知：WO₃和Li₄Fe₄[Fe(CN)₆]₃均为无色透明晶体，LiWO₃和Fe₄[Fe(CN)₆]₃均为蓝色晶体。下列有关说法错误的是（）

图片_x0020_100008

A . 当a接外接电源负极时，电致变色层、离子储存层都显蓝色，可减小光的透过率 B . 当b接外接电源负极时，离子储存层发生的反应为Fe₄[Fe(CN)₆]₃＋4Li^＋＋4e^－＝Li₄Fe₄[Fe(CN)₆]₃ C . 切换电源正负极使得蓝色变为无色时，Li^＋通过离子导体层由离子储存层向电致变色层迁移 D . 该装置可用于汽车的玻璃变色调光

（1） i.根据氧化还原反应： $\text{[math]}$ 设计的原电池如图所示，其中盐桥为琼脂 $\text{[math]}$ 饱和 $\text{[math]}$ 盐桥。请回答下列问题：

电极X的材料是；电解质溶液Y是。
（2）银电极为电池的极，其电极反应式为：。
（3）盐桥中向 $\text{[math]}$ 溶液中迁移的离子是___________。

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$
（4） ii.混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属 $\text{[math]}$ 以M表示 $\text{[math]}$ 为负极，碱液 $\text{[math]}$ 主要为 $\text{[math]}$ 为电解质溶液放电时， $\text{[math]}$ 在甲电极放电，电极反应式为 $\text{[math]}$ 。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，判断：

乙电极周围溶液的pH $\text{[math]}$ 填“增大”、“减小”或“不变” $\text{[math]}$ ，该电极的电极反应式为。

在如图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，下列关于此装置的叙述错误的是( )

A . 碳棒上有气体放出，溶液pH变大 B . a是正极，b是负极 C . 导线中有电子流动，电子从a极到b极 D . a极上发生了氧化反应

一种三电极电解水制氢的装置如图，三电极为催化电极a、催化电极b和 $\text{[math]}$ 电极。通过控制开关连接 $\text{[math]}$ 或 $\text{[math]}$ ，可交替得到 $\text{[math]}$ 。下列说法错误的是（）

A . 制 $\text{[math]}$ 时，电子由 $\text{[math]}$ 电极通过外电路流向催化电极b B . 制 $\text{[math]}$ 时，阳极的电极反应式为:Ni(OH)₂+OH^-_e^-=NiOOH+H₂O C . 若该电路中生成标况下22.4L $\text{[math]}$ ，电子转移数目为4N_A D . 该装置可在无隔膜的条件下制备高纯氢气

研究化学反应的快慢和限度，对工农业生产和人们生活有重要的意义。

（1） Ⅰ.某反应过程的能量变化如图所示：

由图中曲线变化可知，该反应为(填“放热”或“吸热”)反应，破坏旧键需要吸收的能量为(填“E₁”、“E₂”、“E₁+E₂”或“E₂-E₁”下同)，破坏cmolC的化学键需要吸收的能量为。
（2） Ⅱ.一定温度下，向容积为2L的恒容密闭容器中通入两种气体发生化学反应生成气态物质，反应中各气态物质的物质的量变化如图所示：

该反应的化学方程式为：；
（3） 0-6s内B的化学反应速率为：。
（4） Ⅱ.工业制硫酸的反应之一为： $\text{[math]}$ ，在2L恒容绝热密闭容器中投入2molSO₂和适当过量的O₂ ，在一定条件下充分反应，如图是SO₂和SO₃随时间的变化曲线。

下列叙述不能判断该反应达到平衡状态的是；

①容器中压强不再改变； ②容器中气体密度不再改变；

③O₂的物质的量浓度不再改变； ④SO₃的质量不再改变；
（5）根据图示计算达到平衡时SO₂的转化率为
（6） Ⅲ.碱性氢氧燃料电池是目前开发的燃料电池之一，这种燃料电池由氢气、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成。其中正极反应式为 $\text{[math]}$
下列说法错误的是

①电池放电时通入空气的电极为负极；

②电池放电时，电解质溶液的碱性逐渐减弱；

③电池放电时每消耗3.2gH₂转移3.2mol电子。
（7）写出该燃料电池的负极反应式：。

下列有关说法正确的是（）

A . 图1中气体甲为O₂ B . 图2电路中流过7.5mol电子时，共产生标准状况下N₂的体积为16.8L C . 图1中若不考虑溶液体积变化，阳极室溶液的pH减小 D . 图2中微生物的硝化过程是缺氧环境下进行的

由下列实验操作及现象得出的相应结论正确的是（）

选项	实验操作	现象	结论
A	向含有酚酞的 $\text{[math]}$ 溶液中加入少量 $\text{[math]}$ 固体	出现白色沉淀且溶液红色变浅	$\text{[math]}$ 溶液中存在水解平衡
B	向乙醇中加入绿豆大小的钠块	有气泡产生	乙醇中含有水
C	用锌与稀硫酸反应制氢气时，滴入几滴硫酸铜溶液	反应速率加快	$\text{[math]}$ 具有催化作用
D	向 $\text{[math]}$ 溶液中滴加过量氨水	得到澄清溶液	$\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 能大量共存

A . A B . B C . C D . D

我国科学家设计了一种表面锂掺杂的锡纳米粒子催化剂s-SnLi实现安培级CO₂电合成甲酸盐，同时释放电能，实验原理如图所示。下列说法错误的是( )

A . 放电时，正极电极周围pH升高 B . 充电时，阴极反应式为 $\text{[math]}$ +2e=Zn+4OH^- C . 使用催化剂Sn或者s-SnLi均能有效减少副产物CO的生成 D . 使用Sn催化剂，中间产物更不稳定

（1） I.联氨(N₂H₄)是火箭燃料，有专家设计了一种联氨环保电池，其工作原理如图所示。回答下列问题：
联氨的电子式为。
（2） c口通入，N极为电源的极，N极反应式。
（3） M极反应式为，电极附近碱性(填增强、减弱或不变)。
（4） Ⅱ.化学反应速率在工农业生产和日常生活中都有重要作用，下列说法正确的是____。

A . 将肉类等食品进行低温冷藏，能使其永远不会腐败变质 B . 在化学工业中，催化剂不参与反应，但能增大反应速率 C . 自然条件下，夏天面粉发酵速度与冬天面粉发酵速度相差不大 D . 茶叶等包装中加入的还原性铁粉能延长茶叶储存时间
（5）用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是____。

A . 对该反应体系加热 B . 向溶液中滴加浓硝酸，以增大氢离子浓度 C . 滴加少量CuSO₄溶液 D . 改用铁粉 E . 改用浓度为98.3%的浓硫酸
（6）反应4A(s)＋3B(g)=2C(g)＋D(g)，经2min，B的浓度减少0.6mol·L^-1。对此反应速率的表示正确的是____。

A . 用A表示的反应速率是0.4mol·(L·min)^-1 B . 分别用B、 C . D表示反应的速率，其比是3：2：1C．在2min末的反应速率，用B表示是0.3mol·(L·min)^-1 D . 在这2min内用B和C表示的反应速率的值都是逐渐减小的
（7） Ⅲ.化学反应伴随着能量变化是化学反应的基本特征之一
下列物质发生的变化中属于吸热反应的是。
①氢氧化钡与氯化铵混合后搅拌 ②盐酸滴入碳酸氢钠
③炽热的碳与二氧化碳 ④硝酸铵固体投入水中
（8）某同学进行如下实验，以检验化学反应中的能量变化。回答问题：
实验中发现，反应后温度计示数升高。由此判断铝条与盐酸的反应是(填“吸”或“放”)热反应。其能量变化(填“能”或“不能”)用如图表示。

物质	CO	CO₂	H₂	CH₃OH（g）
标准生成热（kJ/mol）	﹣110.52	﹣393.51	0	﹣201.25

容器编号	温度（℃）	起始物质的量（mol）			平衡物质的量（mol）
容器编号	温度（℃）	CH₃OH（g）	CH₃OCH₃（g）	H₂O（g）	CH₃OCH₃（g）	H₂O（g）
a	387	0.20	0	0	0.080	0.080
b	387	0.40	0	0
c	207	0.20	0	0	0.090	0.090

第二节 化学能与电能 知识点题库

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