第二节化学电源知识点题库

将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（）

A . 两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B . 甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C . 两烧杯中溶液的pH均减小 D . 产生气泡的速度甲比乙快

固体氧化物燃料电池是由美国西屋（West﹣inghouse）公司研制开发的．它以固体氧化锆一氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O²^﹣）在其间通过．该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应．下列判断正确的是（）

A . O²^﹣向电池的正极移动 B . 有H₂放电的b极为电池的正极 C . a极对应的电极反应为O₂+2H₂O+4e^﹣=4OH^﹣ D . 该电池的总反应方程式为2H₂+O₂=2H₂O

硫是生物必须的营养元素之一，含硫化合物在自然界中广泛存在，循环关系如下图所示：

（1）自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成 CuSO₄溶液，向地下深层渗透遇到难溶的ZnS，慢慢转变为铜蓝（ CuS），请用化学用语表示 ZnS 转变为 CuS 的过程。
（2）火山喷发产生 H₂S 在大气当中发生如下反应：
①2H₂S(g)+O₂(g) =2S(g) +2H₂O(g) △H=﹣442.38kJ/mol
②S(g)+O₂(g)=SO₂(g) △ H=﹣297.04kJ/mol。
H₂S(g)与 O₂(g)反应产生 SO₂(g)和 H₂O(g)的热化学方程式是。
（3）降低 SO₂的排放量已经写入 2018 年政府工作报告，化石燃料燃烧时会产生含 SO₂的废气进入大气，污染环境，有多种方法可用于 SO₂的脱除。
①NaClO 碱性溶液吸收法。工业上可用 NaClO 碱性溶液吸收 SO₂。
i.反应离子方程式是。
为了提高吸收效率，常用 Ni₂O₃作为催化剂。在反应过程中产生的四价镍和原子氧具有极强的氧化能力，可加快对 SO₂的吸收。该催化过程的示意图如下图所示：
ii.过程 1 的离子方程式是。
iii.Ca(ClO)₂也可用于脱硫，且脱硫效果比 NaClO 更好，原因是。
②电化学脱硫法。某种电化学脱硫法装置如下图所示，不仅可脱除烟气中的SO₂还可以制得 H₂SO₄。
i.在阴极放电的物质是。
ii.在阳极生成 SO₃的电极反应式是。

以熔融Na₂CO₃为电解质，H₂和CO混合气为燃料的电池原理如图所示。下列说法正确的是（）

A . b是电池的负极 B . 该电池使用过程中需补充Na₂CO₃ C . a、b两级消耗气体的物质的量之比为2:1 D . 电极a上每消耗22.4L原料气体，电池中转移电子数约为2N_A

研究大气中SO₂的转化具有重要意义。

（1）二氧化硫－空气质子交换膜燃料电池是利用空气将大气中所含SO₂氧化成SO₄²^－，其装置示意图如下：

①质子（H^＋）的流动方向为（填“从A到B”或“从B到A”）。

②负极的电极反应式为。
（2）燃煤烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。SO₂烟气脱除的一种工业流程如下：

①用纯碱溶液吸收SO₂将其转化为HSO₃^－，反应的离子方程式是。

②若石灰乳过量，将其产物再排回吸收池，其中可用于吸收SO₂的物质的化学式是。

SO₂在生产、生活中有着广泛的用途。

（1）请你列举一个SO₂在生活中的用途：。
（2） SO₂在工业上常用于硫酸生产：2SO₂(g)＋O₂(g) $\text{[math]}$ 2SO₃(g)，该反应在一定条件下进行时的热效应如图所示，则其逆反应的活化能为。
（3）上图中L、X表示物理量温度或压强，依据题中信息可判断：
①X表示的物理量是，

②L₁(填“＞”“＜”或“＝”)L₂。
（4）在容积固定的密闭容器中，起始时充入0.2molSO₂和0.1molO₂ ，反应体系起始总压强为0.1MPa。反应在一定的温度下达到平衡时SO₂的转化率为90%。该反应的压强平衡常数K_p＝(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
（5）利用原电池原理，也可用SO₂和O₂来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极。请写出该电池负极的电极反应式：。

如图是一个化学过程的示意图。

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请回答：

（1）甲池是池，通入O₂的一极电极反应式为，该电池的总反应方程式为。
（2）乙池中A电极名称为极，电极反应式为。一段时间后溶液的pH(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（3）当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O₂mL(标准状况下)。

根据要求填空

（1）打火机、运动会中的火炬一般采用丙烷(C₃H₈)为燃料。丙烷热值较高，污染较小，是一种优良的燃料。已知一定量丙烷完全燃烧生成CO₂和1mol H₂O(l)过程中的能量变化如右图，请写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：。
（2） CO与H₂反应还可制备CH₃OH，CH₃OH可作为燃料使用，用CH₃OH和O₂组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：

①电池总反应为2CH₃OH＋3O₂=2CO₂＋4H₂O，则c电极是(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为。

②用该燃料电池电解1L饱和食盐水（足量），当燃料电池消耗0.56L（标准状况下）氧气时，溶液pH=(不考虑溶液体积变化）。
（3）有人设想以N₂和H₂为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是，该反应能设计成原电池的原因是。A是（填物质名称）。

常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO₃中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。

下列说法错误的是（）

A . 0~t₁时，原电池的负极是Al片 B . 0~t₁时，正极的电极反应式是 $\text{[math]}$ +2H⁺+e⁻=NO₂↑+H₂O C . t₁后，原电池的正、负极发生互变 D . t₁后，正极上每得到0.3mol电子，则负极质量减少2.7g

2019年6月6日，工信部正式向四大运营商颁发了5G商用牌照，揭示了我国5G元年的起点。通信用磷酸铁锂电池其有体积小、重量轻、高温性能突出、可高倍率充放电、绿色环保等众多优点。磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂为正极材料的一种锂离子二次电池，放电时，正极反应式为M_1-xFe_xPO₄+e^-+Li⁺=LiM_1-xFe_xPO₄ ，其原理如图所示，下列说法正确的是（）

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A . 放电时，电流由石墨电极流向磷酸铁锂电极 B . 充电时，Li⁺移向磷酸铁锂电极 C . 放电时，负极反应式为LiC₆-e^-=Li⁺+6C D . 电池总反应为M_1-xFe_xPO₄+LiC₆ $\text{[math]}$ LiM_1-xFe_xPO₄+6C

利用生物电化学系统处理废水的原理如图，双极膜内的H₂O解离成H⁺和OH^-。下列对系统工作时的说法正确的是( )

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A . b电极为正极，发生氧化反应 B . 双极膜内的水解离成的H^＋向a电极移动 C . 有机废水发生的反应之一为CH₃COO^-＋7OH^--8e^-=2CO₂↑＋5H₂O D . 该系统可处理废水、回收铜等金属，还可提供电能

垃圾假单胞菌株能够在分解有机物的同时分泌物质产生电能，其原理如图所示。下列说法错误的是( )

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A . 电子由左侧电极经过负载后流向右侧电极 B . 放电过程中，正极附近pH变大 C . 当有4molH⁺穿过质子交换膜进入左室，消耗标准状况下22.4LO₂ D . 负极电极反应为：H₂PCA-2e^-=PCA+2H⁺

（1） Ⅰ.如图是化学反应中物质变化和能量变化的示意图。
$\text{[math]}$

在锌与稀盐酸的反应中， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （填“＞”或“＜”或“=”）
（2）工业上利用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 比在催化剂作用下合成甲醇： $\text{[math]}$ ，已知反应中有关物质的化学键键能数据如下表所示：

化学键

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

436

343

1076

465

413

则 $\text{[math]}$ 生成 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 放出 $\text{[math]}$ 热量。
（3）化学兴趣小组进行测定中和热的实验，装置如图，步骤如下。

a.用量筒量取 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 盐酸倒入如图装置的小烧杯中，测出盐酸温度。

b.用另一量筒量取 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 溶液，并用另一温度计测出其温度。

c.将 $\text{[math]}$ 溶液倒入小烧杯中，使之混合均匀，测得混合液最高温度。

①实验中，倒入 $\text{[math]}$ 溶液的正确操作是。

A.一次性快速倒入 B.分3次倒入 C.边搅拌边慢慢倒入

②若将各含 $\text{[math]}$ 溶质的 $\text{[math]}$ 稀溶液、 $\text{[math]}$ 稀溶液、稀氨水，分别与足量的稀盐酸反应，放出的热量分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的关系为。
（4） Ⅱ.甲烷燃料电池。已知电池的总反应为 $\text{[math]}$ ，
①负极的电极反应式为。

②当消耗甲烷11.2L（标准状况下时），则导线中转移的电子的物质的量为 $\text{[math]}$ 。

电渗析法是海水淡化的方法之一，具有选择性离子交换膜交错排列构成的多层式电渗析槽，其工作原理如图所示（a、b为不同离子交换膜）。下列有关说法错误的是（）

A . a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 B . 阴极区电极反应式为 $\text{[math]}$ C . X为淡盐水，Y为浓盐水 D . 该方法可得到副产品NaOH

下列有关电化学在生产、生活中的应用分析正确的是（）

A . 图 1：导气管口有气泡冒出 B . 图 2：铁件上能发生的反应是： $\text{[math]}$ C . 图 3：溶液中 c(Cu²^＋)增大 D . 图 4：采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩

一种高温熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是（）

A . 如用此种电池电镀铜，待镀铜金属上增重 19.2 g，则应消耗2.24 LCH₄ B . 电极 A 上 H₂参与的电极反应为： $\text{[math]}$ C . 电池工作时，CO $\text{[math]}$ 向电极B移动 D . 电极 B上发生的电极反应为： $\text{[math]}$

回答下列问题

（1）探究H₂O₂溶液浓度、温度对反应速率的影响
(实验方案)在一定温度下，向相同质量的H₂O₂溶液中加入相同质量的MnO₂粉末，测量收集150 mL O₂所需的时间。
实验序号
H₂O₂溶液的浓度/%
温度/℃
时间/s
Ⅰ
30
20
待测
Ⅱ
15
30
待测
Ⅲ
a
b
待测
为了达到实验目的，补全实验方案。
①若a与b不相等，则a=；b=。
②若a与b相等，则设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是。
（2） H₂O₂是一种重要的化学品，其合成方法不断发展。
$\text{[math]}$ 滤液 $\text{[math]}$
早期制备方法
①Ⅰ为分解反应，产物除BaO、O₂外，还有一种红棕色气体。该反应的化学方程式是。
②Ⅱ为可逆反应，促进该反应正向进行的措施是。
（3）电化学制备方法
我国科学家发明了制取H₂O₂的绿色方法，原理如右图所示(已知： $\text{[math]}$ ， Y膜为 $\text{[math]}$ 选择性交换膜)。
①b极上的电极反应为。
②X膜为(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
③电池工作时，a极室的pH (填“变大”、“变小”、“不变”)
④每生成1 mol H₂O₂ ，电路中转移mol电子。

CO₂用于催化氧化C₂H₆合成C₂H₄ ，总反应为：CO₂(g)+C₂H₆(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g)+C₂H₄(g) ∆H=+177 kJ·mol^-1；反应分两步进行：

反应i C₂H₆(g) $\text{[math]}$ C₂H₄(g)+ H₂(g) ∆H₁=+ 137kJ·mol^-1

反应ii CO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+ H₂O(g) ∆H₂

回答下列问题：

（1） ∆H₂ = kJ·mol^-1。
（2）已知平衡常数(K)与温度(T)之间存在定量关系，且符合Van’tHoff方程lnK= - $\text{[math]}$ (不同反应中C不同)。上述三个反应的平衡常数(K)与温度(T)之间的关系如图，反应i对应的曲线为(填“a”“b”或“c”)。
（3）按照n(CO₂) ： n(C₂H₆)=1 ：1投料，测得C₂H₆平衡转化率[α(C₂H₆)]与温度、压强的关系如图所示，则压强p₁、P₂、P₃由大到小的顺序为，判断的理由是。
（4）在C₂H₄合成体系内会发生副反应。
①若发生副反应C₂H₆(g) $\text{[math]}$ 3H₂(g)+ 2C(s)，会降低催化效率，原因是。
②某温度下，若只存在副反应： 2CO₂(g)+C₂H₆(g) $\text{[math]}$ 4CO(g)+3H₂(g)。向aL密闭容器中充入1.2molC₂H₆和2molCO₂ ， tmin后反应达到平衡，容器内C₂H₄为0.6mol，CO₂为0.4 mol，则v(CO₂)= mol·L^-1·min^-1 ， C₂H₆的平衡总转化率为%(保留1位小数)。
（5）我国科学家利用CO₂电催化氧化法实现了C₂H₆制备C₂H₄ ，阴极电极反应式为：CO₂+2e^-=CO+O^2- ，则阳极电极反应式是。

利用光电催化技术分解水，并实现CO₂转化为CH₃OH，其简易电化学装置如图所示。下列说法中错误的是（）

A . 交换膜为质子(H⁺ )交换膜 B . 该电化学装置中能量转化形式不止一种 C . N电极反应式之一为6H⁺+CO₂+6e^-=CH₃OH+H₂O D . 若电极M上分解18g水，则电极N有2g H₂生成

甲酸(HCOOH)是重要的液态储氢原料。将温室气体 $\text{[math]}$ 转化为甲酸既具有经济技术意义，又具有环保意义。

（1）已知 $\text{[math]}$ CO₂ $\text{[math]}$ 。该反应在理论上属于原子经济性100%的绿色工艺，但是该反应不能自发进行，判断依据是。
（2）在实践中， $\text{[math]}$ 制备甲酸的一种流程如下：
①写出过程II的离子方程式。
②过程II中，其他条件不变， $\text{[math]}$ 转化为 $\text{[math]}$ 的转化率如图所示。则在40℃～80℃范围内转化率迅速上升，其主要原因可能是。
（3）近期，天津大学化学团队以 $\text{[math]}$ 与辛胺为原料实现了甲酸和辛腈的高选择性合成，装置工作原理如图所示。
①在 $\text{[math]}$ 电极上发生的电极反应式为：。
②工作一段时间后，右侧电极室内辛胺溶液pH显著降低，原因为。

化学键	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	436	343	1076	465	413

实验序号	H₂O₂溶液的浓度/%	温度/℃	时间/s
Ⅰ	30	20	待测
Ⅱ	15	30	待测
Ⅲ	a	b	待测

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