高三化学总复习练习第六章化学反应与能量620

620[A层基础练]1．(2018·上海青浦区一模)按如图所示进行实验，下列说法不正确的是()A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生B．装置甲、乙中的能量变化均为化学能转化为电能C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转D．装置乙中负极的电极反应式：Zn－2e－Zn2＋【解析】甲中发生的反应为Zn＋H2SO4ZnSO4＋H2↑，锌片表面产生气泡；乙中铜、锌接触放入稀硫酸中形成原电池，Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－H2↑，铜片表面产生气泡，A正确；乙中化学能转化为电能，但甲中未形成原电池，无化学能与电能的转化，B错误；乙中锌、铜之间用导线连接电流计，形成原电池，Zn作负极，Cu作正极，导线中有电流产生，电流计指针发生偏转，C正确；乙中Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－Zn2＋，D正确。【答案】B2．(2018·山东潍坊模拟)通过NO传感器可监测汽车排放的尾气中NO含量，其工作原理如图所示，下列说法正确的是()A．O2－向正极移动B．负极的电极反应式为NO－2e－＋O2－NO2C．O2的电极反应产物是H2OD．反应消耗的NO与O2的物质的量之比为1∶2【解析】根据工作原理图知，Pt电极上氧气得电子发生还原反应，作正极，NiO电极上NO失电子发生氧化反应，则NiO为负极；正极上电极反应式为O2＋4e－2O2－，负极上电极反应式为NO－2e－＋O2－NO2。由图可知O2－移向NiO电极，即向负极移动，故A错误；NiO电极上NO失电子和O2－反应生成二氧化氮，所以电极反应式为NO＋O2－－2e－NO2，故B正确；正极上电极反应式为O2＋4e－2O2－，故C错误；反应消耗的NO与O2的物质的量之比为2∶1，故D错误。【答案】B3．(2018·广东茂名一模)肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸，但是以其为燃料的燃料电池是一种理想的电池，具有容量大、能量转化效率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是()A．电池工作时，正极附近的pH降低B．当消耗1molO2时，有2molNa＋由甲槽向乙槽迁移C．负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－N2↑＋4H2OD．若去掉阳离子交换膜，电池也能正常工作【解析】电池工作时，O2在正极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－4OH－，由于生成OH－，溶液的pH增大，A错误；当消耗1molO2时，电路中转移4mol电子，生成4molOH－，为保持溶液呈电中性，应有4molNa＋由甲槽向乙槽迁移，B错误；N2H4在负极上失电子发生氧化反应，则负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－N2↑＋4H2O，C正确；若去掉阳离子交换膜，正极产生的OH－直接向负极移动，不能产生稳定的电流，D错误。【答案】C4．(2018·福建厦门质量检测)铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性污水的一种工艺，装置如图。若上端开口关闭，可得到强还原性的H·(氢原子)；若上端开口打开，并鼓入空气，可得到强氧化性的·OH(羟基自由基)。下列说法错误的是()A．无论是否鼓入空气，负极的电极反应式均为Fe－2e－Fe2＋B．不鼓入空气时，正极的电极反应式为H＋＋e－H·C．鼓入空气时，每生成1mol·OH有2mol电子发生转移D．处理含有草酸(H2C2O4)的污水时，上端开口应打开并鼓入空气【解析】根据铁碳微电解装置示意图可知，Fe为原电池负极，发生氧化反应：Fe－2e－Fe2＋，故A正确；由题意可知上端开口关闭，可得到强还原性的H·，则不鼓入空气时，正极的电极反应式为H＋＋e－H·，故B正确；鼓入空气时，正极的电极反应式为O2＋2H＋＋2e－2·OH，每生成1mol·OH有1mol电子发生转移，故C错误；处理含有草酸(H2C2O4)的污水时，因C2Oeq\o\al(2－,4)具有很强的还原性，与氧化剂作用易被氧化为CO2和H2O，则上端开口应打开并鼓入空气生成强氧化性的·OH，以氧化H2C2O4，处理污水，故D正确。【答案】C5．(2017·河南毕业年级考前预测)我国科学家最近发明“可充电Na­CO2电池”，示意图如图。该电池的工作原理为4Na＋3CO2eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2Na2CO3＋C。下列说法错误的是()A．放电时，Na＋由钠箔端向多壁碳纳米管端移动B．放电时，正极的电极反应式为3CO2＋4Na＋＋4e－2Na2CO3＋CC．该电池不宜在高温下使用D．充电时，钠箔与外接电源的正极相连【解析】放电时为原电池，钠箔上Na失电子生成Na＋，故钠箔为负极，多壁碳纳米管为正极，原电池中阳离子向正极移动，即Na＋由钠箔端向多壁碳纳米管端移动，故A正确；放电时正极发生还原反应，二氧化碳得电子生成单质碳，电极反应式为4Na＋＋3CO2＋4e－2Na2CO3＋C，故B正确；钠箔在高温下易熔化，所以温度不能过高，故C正确；充电时，钠箔端将Na＋转化为单质钠，发生还原反应，作电解池的阴极，所以与外接电源的负极相连，故D错误。【答案】D6．(2018·吉林长春第一次质检)甲醇­空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染的车载电池，其工作原理如图所示。下列有关叙述正确的是()A．该装置能将电能转化为化学能B．电流由乙电极经导线流向甲电极C．负极的电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－COeq\o\al(2－,3)＋6H2OD．b口通入空气，c口通入甲醇【解析】甲醇­空气燃料电池是一种新型化学电源，可将化学能转化为电能，A错误。图中H＋向乙电极迁移，则乙电极为正极，甲电极为负极，电流由正极经导线流向负极，即由乙电极经导线流向甲电极，B正确。由原理图可知甲电极生成了H＋，故负极反应式为CH3OH＋H2O－6e－CO2↑＋6H＋，C错误。b口通入CH3OH，CH3OH在负极发生氧化反应，c口通入空气，其中O2在正极发生还原反应，D错误。【答案】B7．(2018·长沙一中模拟)原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中，请回答以下问题：(1)肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。肼—空气燃料电池放电时：正极的电极反应式是____________________；负极的电极反应式是____________________。(2)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl—NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式：____________________________________________________________________________________________。(3)请运用原电池原理设计实验，验证I2、Fe3＋氧化性的强弱，请画出实验装置图并写出电极反应式。【解析】(1)肼燃烧的化学方程式为N2H4＋O2N2＋2H2O，由此可知电极反应式分别为：正极：O2＋4e－＋2H2O4OH－；负极：N2H4－4e－＋4OH－N2↑＋4H2O。(2)写此电极反应式时要注意电解质溶液显酸性，与电极产物NH3反应，即N2＋8H＋＋6e－2NHeq\o\al(＋,4)。(3)验证I2和Fe3＋的氧化性强弱可根据反应2I－＋2Fe3＋2Fe2＋＋I2来进行判断，溶液中可加入少量淀粉溶液，若淀粉溶液变蓝证明生成了I2。【答案】(1)O2＋2H2O＋4e－4OH－N2H4＋4OH－－4e－N2↑＋4H2O(2)N2＋8H＋＋6e－2NHeq\o\al(＋,4)(3)负极：2I－－2e－I2正极：2Fe3＋＋2e－2Fe2＋8．(2018·北京西城一模)为探究Ag＋与Fe3＋氧化性的相关问题，某小组同学进行如下实验：已知：相关物质的溶解度(20℃)AgCl：1.5×10－4gAg2SO4：0.796g(1)甲同学的实验如下：注：经检验黑色固体为Ag①白色沉淀的化学式是________。②甲同学得出Ag＋氧化了Fe2＋的依据是________________________________________________________________________________________________________。(2)乙同学为探究Ag＋和Fe2＋反应的程度，进行实验Ⅱ。a．按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)，发现电压表指针偏移。偏移的方向表明：电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，指针偏移减小。b．随后向甲烧杯中逐滴加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电压表指针的变化依次为：偏移减小→回到零点→逆向偏移。①a中甲烧杯里的电极反应式是______________。②b中电压表指针逆向偏移后，银为________(填“正”或“负”)极。③由实验得出Ag＋和Fe2＋反应的离子方程式是__________________________________________________________________________________________________________。【解析】(1)分析溶液中的离子可知只能生成白色微溶于水的Ag2SO4沉淀，Fe2＋生成Fe3＋，所以化合价降低的只能是Ag＋，黑色固体是单质银(注意金属只有在形成晶体时，才能表现出金属光泽)；(2)由电子流向可知a中石墨为负极，Fe2＋失电子生成Fe3＋，Ag为正极，Ag＋得电子生成Ag，则Ag＋的氧化性大于Fe3＋；b中Ag为负极失电子生成Ag＋，石墨为正极，Fe3＋得电子生成Fe2＋，则Fe3＋的氧化性大于Ag＋，分析可知Fe3＋、Ag＋的氧化性强弱与其浓度大小有关。【答案】(1)①Ag2SO4②有黑色固体(Ag)生成，加入KSCN溶液后变红(2)①Fe2＋－e－Fe3＋②负③Fe2＋＋Ag＋Fe3＋＋Ag[B层提升练]9．(2018·安徽合肥一模)某种甲烷燃料电池采用铂作电极，电池中质子交换膜只允许质子和水分子通过，其基本结构如图所示，电池总反应为CH4＋2O2CO2＋2H2O。下列有关说法正确的是()A．电子由a极流出经过负载流向b极B．电解质溶液中H＋移向a极C．每转移1mole－，消耗1.6gCH4D．b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－【解析】由图可知，空气(O2)通入Pt(b)电极，CH4通入Pt(a)电极，则Pt(a)为负极，Pt(b)为正极，故电子由a极流出经负载流向b极，A正确；原电池中，阳离子向正极移动，则H＋移向b极，B错误；CH4在负极发生的反应为CH4＋2H2O－8e－CO2＋8H＋，则转移1mole－时消耗eq\f(1,8)molCH4，质量为2g，C错误；该电池的电解液呈酸性，则b极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O，D错误。【答案】A10．(2017·安徽安庆二模)新一代全固体锂离子电池使用硫化物固体电解质，利用薄层成膜技术和加压成型技术，提高了材料颗粒间的离子传导能力，从而实现了无需机械加压的充、放电。电池的工作原理为LiMO2＋nCLi1－xMO2＋LixCn(M可以是Co、Ni、Fe等)，内部结构如图所示。下列有关说法正确的是()A．电池放电时，负极发生的反应为nC＋xLi＋＋xe－LixCnB．充电时，a端接电源的负极，b端接电源的正极C．电池充电时Li＋自左向右移动D．电池工作时，固体电解质因熔融而导电【解析】电池放电时，负极发生的反应为失电子的氧化反应，故A错误；可充电电池充电时，原来的负极连接电源的负极，正极连接电源的正极，故B正确；电池充电时相当于电解池，Li＋向阴极移动，即自右向左移动，故C错误；锂离子电池利用薄层成膜技术和加压成型技术，提高了材料颗粒间的离子传导性，使得硫化物固体不需要在熔融状态下即可导电，故D错误。【答案】B11．(2018·北京丰台区期末)直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。(1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为________。(2)碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为________________________________________________________________________，使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断降低，其原因是________________________________________________________________________。(3)酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为________________________________________________________________________，通过质子交换膜的离子是________。(4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，COeq\o\al(2－,3)向电极________(填“a”或“b”)移动，电极b上发生的电极反应式为________。【解析】(1)燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气或空气的一极为正极，三种乙醇燃料电池中正极反应物均为氧气。(2)碱性乙醇燃料电池中，电极a为负极，电极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－2COeq\o\al(2－,3)＋11H2O，使用空气代替氧气，空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH，所以电池工作过程中碱性会不断降低。(3)酸性乙醇燃料电池中，电极b为正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O；质子交换膜能够使质子(H＋)通过。(4)根据图示可知，a为负极，原电池中阴离子由正极向负极移动，所以COeq\o\al(2－,3)向电极a移动；电极b为正极，由图示可知，CO2也参与了正极的反应，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－2COeq\o\al(2－,3)。【答案】(1)氧气(2)C2H5OH＋16OH－－12e－2COeq\o\al(2－,3)＋11H2O空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH(3)O2＋4H＋＋4e－2H2OH＋(4)aO2＋2CO2＋4e－2COeq\o\al(2－,3)[C层真题练]12．(双选)(2016·海南化学，10，4分)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是()A．Zn为电池的负极B．正极反应式为2FeOeq\o\al(2－,4)＋10H＋＋6e－Fe2O3＋5H2OC．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D．电池工作时OH－向负极迁移【解析】在以K2FeO4和Zn为电极材料、KOH溶液为电解质溶液的原电池中，Zn作负极，电极反应式为3Zn＋6OH－－6e－3Zn(OH)2，A正确；K2FeO4作正极，电极反应式为2FeOeq\o\al(2－,4)＋6e－＋8H2O2Fe(OH)3＋10OH－，B错误；该电池放电过程中，总反应的化学方程式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，反应中消耗水，且生成KOH，故电解质溶液的浓度增大，C错误；电池工作时阴离子OH－向负极迁移，D正确。【答案】AD13．(2015·全国卷Ⅰ)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A．正极反应中有CO2生成B．微生物促进了反应中电子的转移C．质子通过交换膜从负极区移向正极区D．电池总反应为C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O【解析】C6O12O6中C的平均化合价为0价，二氧化碳中C的化合价为＋4价，所以生成二氧化碳的反应为氧化反应，故CO2在负极生成，A项错误；在微生物的作用下，该装置为原电池装置，反应速率加快，所以微生物促进了反应的发生，B项正确；质子交换膜只允许质子(即H＋)通过，原电池中阳离子向正极移动，C项正确；正极的电极反应式为6O2＋24e－＋24H＋12H2O，负极的电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O6CO2＋24H＋，两式相加得电池总反应为C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O，D项正确。【答案】A1