2017高中化学 第二章 化学反应与能量（课件+习题）（打包10套）新人教版必修.zip

1课时训练 9 化学能与热能一、放热反应和吸热反应1.下列说法正确的是( )A.吸热反应需要加热才能发生B.放热反应在常温下就能进行C.化学反应就是将化学能转化为热能D.反应是放热还是吸热跟是否加热没有直接的关系解析:反应是放热还是吸热跟是否加热无直接的关系,D 项对;多数吸热反应需要加热,但有的不需要加热,例如 Ba(OH)2·8H2O与 NH4Cl的反应,A 项错;放热反应有的可以不加热,如白磷的自燃,有的就需加热(或点燃)引发反应,如氢气和氧气的反应就需点燃,B 项错;化学反应不仅可将化学能转化为热能,还可转化为电能、光能等,C 项错。答案:D2.吸热反应一定是( )A.释放能量B.反应物总能量高于生成物总能量C.需要加热D.反应物总能量低于生成物总能量解析:反应物总能量低于生成物总能量时,才能发生吸热反应,吸热反应不一定需要加热才能发生,如 Ba(OH)2·8H2O与 NH4Cl的反应。答案:D3.下列反应中不属于氧化还原反应但属于吸热反应的是( )A.氢氧化钾与硫酸的反应B.锌与盐酸反应放出氢气C.镁条在空气中燃烧D.Ba(OH)2·8H2O与 NH4Cl反应解析:A 项是放热反应且不是氧化还原反应;B、C 项既属于氧化还原反应又属于放热反应;D 项属于吸热反应且不属于氧化还原反应。答案:D4.下列物质加入水中显著放热的是( )A.生石灰B.固体 NaClC.无水乙醇D.固体 NH4NO3解析:很活泼的金属(如 K、Ca、Na)及其氧化物与水反应都明显放热;B、C 加入水中无明显热量变化;固体 NH4NO3溶于水则吸热。2答案:A5.关于吸热反应的说法正确的是( )A.凡需加热的反应一定是吸热反应B.只有分解反应才是吸热反应C.使用催化剂的反应是吸热反应D.CO2与 CaO化合是放热反应,则 CaCO3分解是吸热反应解析:反应放热还是吸热与是否加热无直接的关系,与是否使用催化剂也无直接关系,多数吸热反应需要加热,但有的不需要加热,例如 Ba(OH)2·8H2O与 NH4Cl的反应是吸热反应,不需要加热,且该反应属于复分解反应,故 A、B、C 三项错。放热反应的逆过程,一定是吸热反应,D 项对。答案:D6.在研究化学反应中的能量变化时,我们通常做下面的实验:在一只小烧杯里,加入 20 g已研磨成粉末的 Ba(OH)2·8H2O,将小烧杯放在事先已滴有 3~4滴水的玻璃片上,然后向烧杯中加入约 10 g NH4Cl晶体,根据实验步骤,填写下表,并回答问题。实验步骤 实验现象及结论将晶体混合,立即快速搅拌 有具有刺激性气味并能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝的 产生 用手摸烧杯下部 感觉烧杯变凉说明此反应是 反应 用手拿起烧杯 烧杯下面带有几滴水的玻璃片黏到了烧杯底部将黏有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上 玻璃片与上一烧杯的底部脱离反应后移走多孔塑料片,观察反应物 混合物呈糊状,证明有 生成 (1)写出实验过程中发生反应的化学方程式: 。 (2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是 。 解析:该实验成功的关键是在短时间内使反应充分进行,使体系温度快速降低,玻璃片上的水凝固。该反应属于固体之间的反应,且要求反应时间短,故一定将 Ba(OH)2·8H2O晶体研磨成粉末,便于与NH4Cl充分接触,另外,晶体混合后要立即用玻璃棒快速搅拌混合物。在反应过程中有刺激性气味的NH3产生,会造成环境污染,故用浸有稀硫酸的棉花吸收 NH3。答案:NH 3 吸热 水 (1)Ba(OH) 2·8H2O+2NH4Cl BaCl2+2NH3↑+10H 2O (2)使反应物迅速混合而充分反应,使温度迅速下降二、放热反应和吸热反应的本质及计算7.下图表示吸热反应的是( )3解析:解读图示可知,A 反应过程中反应物总能量低于生成物总能量,B、D 反应过程中反应物总能量高于生成物总能量,C 项表示反应过程中反应物总能量等于生成物总能量,不存在。因此只有 A项可以表示吸热反应。答案:A8.H2与 O2发生反应的过程用模型图表示如下(“—”表示化学键),下列说法不正确的是( )A.过程Ⅰ是吸热过程B.过程Ⅲ一定是放热过程C.该反应过程所有旧化学键都断裂,且形成了新化学键D.该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行解析:过程Ⅰ是旧化学键断裂的过程,为吸热过程,而过程Ⅲ为新化学键形成的过程,是放热过程,故A、B、C 项正确;该反应还可以以光能的形式释放能量,D 项错误。答案:D9.化学反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的能量变化如图所示,请回答下列问题:(1)图中 A、 C分别表示 、 ,反应 (填“吸收”或“放出”)能量。 (2)反应过程中断裂的化学键为 , (填“吸收”或“放出”)的能量为 ;形成的化学键为 , (填“吸收”或“放出”)的能量为 。 (3)E2= 或 (用 A、 C或 E1、 E3表示)。 4解析:(1) A、 C分别表示 1 mol N2(g)和 3 mol H2(g)(反应物)的总能量、2 mol NH 3(g)(生成物)的总能量,由于反应物总能量高于生成物总能量,因此反应放出能量。(2)反应过程中断裂的化学键为1 mol N≡N 键和 3 mol H—H键,吸收能量为 E1;形成的化学键为 6 mol N—H键,放出能量为 E3。答案:(1)1 mol N 2(g)和 3 mol H2(g)的总能量2 mol NH3(g)的总能量 放出(2)1 mol N≡N 键和 3 mol H—H键 吸收E1 6 mol N—H 键 放出 E3(3)A-C E3-E110.在 25 ℃、101 kPa 的条件下,断裂 1 mol H—H键吸收 436 kJ能量,断裂 1 mol Cl—Cl键吸收 243 kJ能量,形成 1 mol H—Cl 键放出 431 kJ能量。H2+Cl2 2HCl的化学反应可用下图表示 :现有 1 mol H2与 1 mol Cl2反应,生成 2 mol HCl。请回答下列有关问题:(1)反应物断键吸收的总能量为 。 (2)生成物成键放出的总能量为 。 (3)H2+Cl2 2HCl中生成 2 mol HCl (填“吸收”或“放出”)的热量是 。 (4)反应物总能量 (填“”或“11.键能是指在 25 ℃、1.01×10 5Pa下,将 1 mol理想气体分子 AB拆开成为中性气态原子 A和 B时所需要的能量。显然键能越大,化学键越牢固,含有该键的分子越稳定。例如,H—H 键的键能是 436 kJ· mo,是指使 1 mol气态 H2分子变成 2 mol气态氢原子需要吸收 436 kJ的能量。(1)已知 H—Cl键的键能为 431 kJ· mo,下列叙述中正确的是 。 A.每形成 1 mol H—Cl键放出 431 kJ能量B.每形成 1 mol H—Cl键吸收 431 kJ能量C.每拆开 1 mol H—Cl键放出 431 kJ能量D.每拆开 1 mol H—Cl键吸收 431 kJ能量(2)已知键能:H—H 键为 436 kJ· mol-1;H—F键为 565 kJ· mol-1;H—Cl键为 431 kJ· mol-1;H—Br键为 366 kJ· mol-1。则下列分子受热最稳定的是 。 A.HF B.HCl C.HBr D.H25解析:由键能的概念可知,25 ℃、1.01×10 5Pa下,1 mol 理想气体分子 AB拆开成为中性气态原子A和 B吸收能量,则在相同条件下,由 A、B 原子形成 AB分子时,所释放的能量与拆开 AB时所吸收的能量相同。故(1)中选项 A、D 正确。在 HF、HCl、HBr、H 2中,键能最大的 HF化学键最牢固,受热时表现得最稳定。答案:(1)AD (2)A12.用 Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物 HCl。利用反应 A,可实现氯的循环利用。反应 A:4HCl+O2 2Cl2+2H2O已知:i.反应 A中, 4 mol HCl 被氧化,放出 115.6 kJ的热量。ii.(1)H2O的电子式是 。 (2)断开 1 mol H—O 键与断开 1 mol H—Cl 键所需能量相差约为 kJ,H 2O中 H—O键比HCl中 H—Cl键 (填“强”或“弱”)。 解析:由题给条件可知,4 mol HCl 被氧化,放出热量为 115.6 kJ,可知 Δ H=-115.6 kJ·mol-1;由Δ H=反应物键能总和-生成物键能总和,即 4E(H—Cl)+E( )-2E(Cl—Cl)-4E(H—O)=-115.6 kJ·mol-1,可得 E(H—O)-E(H—Cl)=×(115.6 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1-2×243 kJ·mol-1)=31.9 kJ·mol-1。键能越大,化学键越稳定、越强,所以水中的 H—O键比氯化氢中的 H—Cl键强。答案:(1)H∶∶H(2)32 强(建议用时:30 分钟)1.有人认为人体实际上是一架缓慢氧化着的“高级机器”,人体在生命过程中也需要不断地补充“燃料”。按照这种观点,你认为人们通常摄入的下列物质不能看作“燃料”的是( )A.淀粉类物质 B.水C.脂肪类物质 D.蛋白质解析:淀粉、脂肪和蛋白质均可燃烧释放出热量,而水不能作为燃料,故不可能在人体中释放能量。答案:B2.下列说法不正确的是( )A.化学反应除了生成新物质外,还伴随着能量的变化B.水汽化需要吸收能量,所以水汽化属于吸热反应C.可燃物的燃烧都是放热反应D.反应物的键能总和大于生成物的键能总和,反应吸热6解析:化学反应一定有新物质生成,同时伴随着能量的变化,A 项正确;水汽化是物理变化,不是化学反应,B 项错;燃烧都是放热反应,C 项正确;反应物的键能总和大于生成物的键能总和时,说明破坏反应物的化学键需要吸收的能量大于形成生成物的化学键所放出的能量,反应吸热,D 项正确。答案:B3.下图是 H2与 Cl2发生反应生成 HCl的途径和三个状态的能量,有关说法错误的是( )A.步骤 2是放热反应B.三个状态的能量 E2最大C.要实现步骤 1的转化,必须加热D.该反应放出的热量为 E1-E3解析:步骤 1为旧化学键断裂的过程,该过程吸收能量,步骤 2为新化学键的形成过程,该过程放出能量,故三个阶段中能量最高的是 E2,该反应可通过燃烧实现,为放热反应,放出的热量为 E1-E3,要实现步骤 1的转化可以通过加热或光照等,故只有 C项错误。答案:C4.已知反应 A+B C+D为放热反应 ,对该反应的下列说法正确的是( )A.A的能量一定高于 CB.B的能量一定高于 DC.A和 B的总能量一定高于 C和 D的总能量D.该反应为放热反应,故不必加热就一定能发生解析:根据反应是吸热还是放热,只能判断反应物的总能量与生成物总能量的相对大小,不能判断具体某种物质的能量的相对大小,C 项对。放热反应有的可以不加热,如白磷的自燃,有的就必须加热(或点燃)引发反应,如氢气和氧气的反应就需点燃,D 项错。答案:C5.炎热的夏季里,能喝上一口冰镇饮料是非常惬意的事情。目前,一种人称“摇摇冰”的即冷即用饮料已经上市。所谓“摇摇冰”,是指吸食前将饮料隔离层中的制冷物质和水混合摇动能使罐中饮料冷却。若该制冷物质可以在下列物质中选择,它应该是( )A.氯化钠B.固体硝酸铵C.固体氧化钠D.固体氢氧化钠解析:氯化钠溶于水时,溶液温度没有明显的变化;强酸、强碱溶于水时放出大量的热;强酸或中强酸对应的氧化物,如 SO3、P 2O5等与水反应时,也放出大量的热;强碱或中强碱对应的碱性氧化物,如Na2O、CaO 与水反应时,也放出大量的热;硝酸铵溶于水时,吸收大量的热而使溶液的温度明显降低。答案:B6.(2015北京理综,9)最新报道:科学家首次用 X射线激光技术观察到 CO与 O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:7下列说法正确的是( )A.CO和 O生成 CO2是吸热反应B.在该过程中,CO 断键形成 C和 OC.CO和 O生成了具有极性共价键的 CO2D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示 CO与 O2反应的过程解析:A 项,根据图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,因此正反应是放热反应,A 项错误;B项,根据状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以看出整个过程中的 CO没有断裂成 C和 O,B项错误;C 项,CO 2中的共价键是不同的非金属元素之间形成的,因此是极性键,C 项正确;D 项,状态Ⅰ→状态Ⅲ表示的是 CO与 O形成 CO2的过程,D 项错误。答案:C7.在研究物质变化时,人们可以从不同的角度、不同的层面来认识物质变化时所引起的化学键及能量变化,据此判断以下叙述中错误的是( )A.金属钠与氯气反应生成氯化钠后,其结构的稳定性增强,体系的能量降低B.物质燃烧可看成“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能释放出来C.氮分子内部存在着很强的共价键,故通常状况下氮气化学性质很活泼D.需要加热才能发生的反应不一定是吸收能量的反应解析:钠原子最外层只有 1个电子,氯原子最外层有 7个电子,两者通过得失电子能生成具有 8电子稳定结构的 Na+和 Cl-,Na+和 Cl-通过离子键相互结合成 NaCl,故 A项正确;物质燃烧把化学能转化成热能,B 项正确;氮分子内部存在很强的共价键,很难被破坏,所以化学性质很稳定,C 项错;D 项正确。答案:C8.已知反应 H2(g)+Br2(l) 2HBr(g)在 25 ℃、101 kPa 下进行,消耗 1 mol H2(g)放出热量为 72 kJ,蒸发 1 mol Br2(l)获得 1 mol Br2(g)需要吸收的能量为 30 kJ,其他相关数据如下表:H2(g)Br2(g)HBr(g)1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ 436 a 369则表中 a为( )A.404 B.260 C.230 D.2008解析:化学反应的实质是旧键断裂(吸收能量)和新键形成(放出能量),反应放出的热量等于形成化学键放出的能量减去破坏化学键吸收的能量,故有 369×2 kJ-(436 kJ+30 kJ+a kJ)=72 kJ,a=200,D项正确。答案:D9.某反应由两步反应 A B C构成,它的反应能量曲线如图。下列叙述正确的是( )A.两步反应均为吸热反应B.三种化合物中 C最稳定C.A与 C的能量差为 E4D.A B反应,反应条件一定要加热解析:根据反应能量曲线图可知,能量大小为 BAC,故两步反应分别为吸热反应、放热反应,其中A、C 的能量差为 Δ H,C的能量最低,C 最稳定,A、C 项错误,B 项正确;吸热反应不一定需要加热,D项错误。答案:B10.将 V1 mL 1.00 mol·L-1 HCl溶液和 V2 mL未知浓度的 NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如图所示(实验中始终保持 V1+V2=50)。下列叙述正确的是( )A.做该实验时环境温度为 22 ℃B.该实验表明化学能可以转化为热能C.NaOH溶液的浓度约是 1.00 mol·L-1D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应解析:图像中曲线起点表明 5 mL 1.00 mol·L-1 HCl溶液与(50-5) mL 未知浓度 NaOH溶液混合反应后的温度为 22 ℃,而不是实验环境温度,A 项错误;当 30 mL 1.00 mol·L-1 HCl溶液与(50-30) mL NaOH溶液混合反应后温度达到最高点,说明反应放热且两者恰好反应后放热最多, c(NaOH)==1.5 mol·L-1,B项正确,C 项错误;曲线不能说明其他有水生成的反应中的能量和温度变化,D 项错误。答案:B911.某学习小组设计以下实验,探究化学反应中的热效应,把试管放入盛有 25 ℃的饱和石灰水的烧杯中,试管中开始放入几小块镁片,再用滴管往其中滴加 5 mL 稀盐酸。试回答下列问题:(1)实验中观察到的现象是 。 (2)产生上述现象的原因是 。 (3)写出有关反应的离子方程式 。 (4)由实验推知,MgCl 2和 H2的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)镁片和 HCl的总能量。(5)如果将本题中“25 ℃的饱和石灰水”换成“20 ℃碳酸饮料”进行实验探究,实验中观察到的另一现象是 ,其原因是 。 解析:镁与稀盐酸的反应是放热反应,镁与稀盐酸反应产生的热量使石灰水的温度升高,Ca(OH) 2的溶解度随温度的升高而减小。气体的溶解度也随温度的升高而减小。答案:(1)试管中镁片逐渐溶解,并有气体产生,烧杯中石灰水变浑浊 (2)镁与稀盐酸的反应是放热反应,该反应放出的热量使石灰水温度升高,Ca(OH) 2溶解度随温度的升高而减小,故变浑浊(3)Mg+2H+ Mg2++H2↑ (4) 小于(5)烧杯中液体放出气泡的速率逐渐加快 气体的溶解度随着温度的升高而减小12.下表中的数据是破坏 1 mol物质中的化学键所消耗的能量:物质Cl2Br2I2 HCl HBr HI H2能量/kJ243193151432366298436根据上述数据回答(1)~(3)题。(1)下列物质本身具有的能量最低的是( )A.H2 B.Cl2C.Br2 D.I2(2)下列氢化物中最稳定的是( )A.HCl B.HBr C.HI10(3)相同条件下,X 2(X代表 Cl、Br、I)分别与氢气反应,当消耗等物质的量的氢气时,放出或吸收的热量最多的是 。 解析:能量越低越稳定。在以上物质中,H 2最稳定,所以自身能量最低;根据断键时所吸收的能量可知(2)中 HCl最稳定,断开化学键,所消耗能量越高,越稳定。答案:(1)A (2)A (3)Cl 213.物质爆炸都伴随着能量变化,请回答下列问题:(1)氯酸钾、火药及白磷(P 4,固体)等组成的混合物极易爆炸。由于 KClO3受热分解释放出 O2,引发白磷的燃烧而导致火药爆炸。31 g P 4完全燃烧生成五氧化二磷固体释放出 a kJ热量。下列说法不正确的是 。 A.KClO3的分解过程中只有共价键断裂没有共价键生成B.火药爆炸会使周围空气体积迅速膨胀C.若白磷完全燃烧释放出 8a kJ热量,则需要标准状况下的 O2体积为 224 LD.易燃易爆物应远离火源(2)天然气已经成为我国主要的民用清洁能源,但天然气与空气混合达到一定比例后遇明火会发生爆炸,所以安全使用天然气,防止发生爆炸是极为重要的。已知天然气的主要成分甲烷燃烧时的能量变化如图所示。请回答下列问题:①下列说法正确的是 。 A.天然气属于清洁能源,所以它属于新能源B.甲烷完全燃烧时化学能全部转化为热能C.标准状况下 44.8 L甲烷完全燃烧时有 8 mol共价键断裂D.用天然气做饭时,为使甲烷充分燃烧,通入的空气越多越好②CH 4(g)完全燃烧时生成 18 g气态水放出的热量是 kJ。 ③若家庭做饭需 64 160 kJ热量,假设天然气(按 CH4算)的热效率为 80%,则需要天然气(按 CH4算)的质量为 g。 解析:(1)A 项,KClO 3受热分解生成 KCl和 O2,生成 O2时有新的共价键生成。C 项,248 g(2 mol)白磷(P4)完全燃烧释放出 8a kJ热量,需 10 mol O2,标准状况下 O2的体积为 224 L。D 项,易燃易爆物与火源接触可能发生爆炸和火灾,所以应远离火源。(2)①A 项,天然气属于化石能源,不属于新能源。B项,甲烷燃烧过程中大部分化学能转化为热能,但也有部分化学能转化为光能等。C 项,CH 4完全燃烧的反应方程式为 CH4+2O2 CO2+2H2O,1 mol CH4完全燃烧断裂 4 mol C—H键,标准状况下 44.8 L(2 mol)CH4完全燃烧断裂 8 mol共价键。D 项,用天然气做饭时,通入的空气要适量,只要能使 CH4充分燃烧即可,若通入空气过多,空气会带走部分热能,热效率将降低。②由图可知 1 mol CH4(g)完11全燃烧生成 2 mol气态水时放出的热量为(882-80) kJ=802 kJ,则生成 1 mol气态水时放出的热量为 401 kJ。③设需要 CH4的物质的量为 x,则 64 160 kJ=80%×x×802 kJ·mol-1,解得 x=100 mol,则所需 CH4的质量为 100 mol×16 g·mol-1=1 600 g。答案:(1)A (2)①C ②401 ③1 6001课时训练 11 发展中的化学电源一、干电池和充电电池1.下列关于充电电池的叙述,不正确的是( )A.充电电池的化学反应原理是氧化还原反应B.充电电池可以无限制的充电放电C.充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行D.较长时间不使用电池时,最好将电池取出并妥善存放解析:充电电池理论上是可以永久重复利用的,但在实际应用中总会因为性能等原因而使电解质溶液或者电极变质而失效。所以实际情况下充电电池是不能无限制重复使用的。答案:B2.铅蓄电池的两极分别为 Pb、PbO 2,电解液为硫酸溶液,工作时的反应为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,下列有关电池工作时的说法正确的是( )A.Pb 为正极,被氧化B.溶液的 pH 不断减小C.S 只向 PbO2处移动D.电解液密度不断减小解析:分析化学反应可知,反应中 Pb 失去电子,作负极;PbO 2得电子,作正极,反应不断消耗硫酸,溶液的 pH 不断增大;无论 Pb 还是 PbO2最终都生成 PbSO4,所以 S 既向 Pb 也向 PbO2处移动;PbSO 4在电解液中的溶解度很小,所以电解液的密度不断减小,选 D。答案:D3.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为 Zn+2MnO2+2H2O Zn(OH)2+2MnOOH,下列说法错误的是( )A.电池工作时,锌失去电子B.电池正极的电极反应式为 2MnO2+2H2O+2e- 2MnOOH+2OH-C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极D.外电路中每通过 0.2 mol 电子,锌的质量理论上减少 6.5 g解析:从电池总反应式 Zn+2MnO2+2H2O Zn(OH)2+2MnOOH 可以确定 Zn 为负极,电子从负极流出经外电路流向正极。当外电路中通过 0.2 mol 电子时,参加反应的锌理论上为 0.1 mol,即质量减少 6.5 g。答案:C4.最早使用的化学电源(chemical power source)是锌锰电池,即大家所熟悉的干电池,其结构如图所示。2尽管这种电池的历史悠久,但人们对它的电化学过程尚未完全了解。一般认为,放电时,电池中的反应如下:E 极:2MnO 2+2H2O+2e- 2MnO(OH)+2OH-F 极:Zn+2NH 4Cl-2e- Zn(NH3)2Cl2+2H+总反应式:2MnO 2+Zn+2NH4Cl 2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2下列说法正确的是( )A.E 极是电池的正极,发生的是氧化反应B.F 极是电池的负极,发生的是氧化反应C.从结构上分析,锌锰电池应属于可充电电池D.锌锰电池内部发生的氧化还原反应是可逆的解析:E 极发生还原反应,应为原电池的正极;F 极发生氧化反应,为原电池的负极。干电池中反应不可逆,故也不能作充电电池用。答案:B5.Zn-MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是 ZnCl2-NH4Cl 混合溶液。(1)该电池的负极材料是 。电池工作时,电子流向 (填“正极”或“负极”)。 (2)若 ZnCl2-NH4Cl 混合溶液中含有杂质 Cu2+,会加速其电极的腐蚀,其主要原因是 。 欲除去 Cu2+,最好选用下列试剂中的 (填代号)。 A.NaOH B.ZnC.Fe D.NH3·H2O解析:(1)负极是失电子的一极,Zn 失电子,电子由负极经外电路流向正极。(2)锌与还原出来的 Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。除杂的基本要求是不能引入新杂质,所以应选 Zn 将 Cu2+置换为单质而除去。答案:(1)Zn(或锌) 正极(2)锌与还原出的铜形成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 B二、燃料电池6.燃料电池能有效提高能源利用率,具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料,其中最环保的是( )A.甲醇 B.天然气C.液化石油气 D.氢气解析:H 2燃烧的产物为 H2O,所以 H2作燃料最环保。3答案:D7.如将两个铂电极插入 KOH 溶液中,向两极分别通入 CH4和 O2,即构成甲烷燃料电池。已知通入甲烷的一极的电极反应式为 CH4+10OH--8e- C+7H2O,下列叙述正确的是( )A.通入甲烷的一极为正极B.通入氧气的一极发生氧化反应C.该电池总反应为 CH4+2O2+2OH- C+3H2OD.该电池在工作时,溶液中的阴离子向正极移动解析:在电池中甲烷为可燃性气体,被氧化,通入甲烷的一极为负极。氧气被还原,通氧气一极为正极,发生还原反应。电池总反应式为 CH4+2O2+2OH- C+3H2O。电池工作时,阴离子向负极移动。故选 C。答案:C8.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为 CH3CH2OH-4e-+H2O CH3COOH+4H+。下列有关说法正确的是 ( )A.检测时,电解质溶液中的 H+向负极移动B.若有 0.4 mol 电子转移,则在标准状况下消耗 4.48 L 氧气C.电池反应的化学方程式为 CH3CH2OH+O2 CH3COOH+H2OD.正极上发生的反应为 O2+4e-+2H2O 4OH-解析:电解质溶液中阳离子应向正极移动,A 项错误;酸性溶液中,正极电极反应式为 O2+4e-+4H+ 2H2O,D 项错误;结合正极反应式 ,转移 0.4 mol 电子时,消耗 O2 0.1 mol,其在标准状况下的体积为 2.24 L,B 项错误;C 项符合题目要求,正确。答案:C9.某固体酸燃料电池以 CsHSO4固体为电解质传递 H+,其基本结构见下图,电池总反应可表示为2H2+O2 2H2O,下列有关说法正确的是 ( )A.电子通过外电路从 b 极流向 a 极B.b 极上的电极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OH-C.每转移 0.1 mol 电子,消耗 1.12 L 的 H2D.H+由 a 极通过固体酸电解质传递到 b 极解析:由电极反应式可知,氢气通入的一极为负极,氧气通入的一极为正极,故 a 为负极、b 为正极,电子应该是通过外电路由 a 极流向 b 极,A 项错误;b 极上的电极反应式为 O2+4e-+4H+ 2H2O,B 项错误;没有注明此时是否处于标准状况下,故无法计算气体的体积,C 项错误。答案:D10.Ⅰ.锂电池具有能量密度大、电压高等特性而成为新一代实用化的蓄电池。锂离子电池放电时负极反应式为 C6Li-xe- C6Li1-x+xLi+(C6Li 表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料),正极反应式为Li1-xMO2+xLi++xe- LiMO2(LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物)。4(1)锂电池充电时电池反应方程式为 。 (2)该电池工作时,Li +向 (填“正极”或“负极”)迁移。 (3)假设放电过程中消耗负极材料 56 g,利用太阳能电池充电,则可把消耗的 56 g 材料还原出来,则该电极充电的电极反应式为 ,转移电子的物质的量为 mol。 Ⅱ.科学家设想利用太阳能电池电解水产生的气体制成燃料电池。(1)生成的氢气用于制成燃料电池时,实现了 能转变为 能,水分解时,断裂的化学键为 键,分解水的反应属于 反应(填“放热”或“吸热”)。 (2)若该氢氧燃料电池的电解质溶液为 KOH 溶液,电池总反应为 2H2+O2 2H2O。①该电池的负极反应式为 。 ②工作一段时间后,电解液中的 KOH 的物质的量 (填“发生”或“不发生”)变化。 解析:Ⅰ.(1)将电池放电时的正、负极反应相加得到电池的总反应为 C6Li+Li1-xMO2 LiMO2+C6Li1-x,充电反应是放电反应的逆过程,所以该电池充电时电池反应方程式为 LiMO2+C6Li1-x C6Li+Li1-xMO2。(2)根据正、负极的电极反应可知,正极消耗 Li+,所以 Li+向正极迁移。(3)负极材料为 C6Li,放电过程中石墨的价态并没有发生变化,它只是作为一种载体,实际消耗的为 Li,消耗 56 g (8 mol)Li 时,转移 8 mol 电子,电池充电实际上就是将消耗的负极材料还原,电池工作时负极失去的电子与电池充电时该电极得到的电子相等,所以电池充电时该电极得到的电子也为 8 mol,其电极反应为C6Li1-x+xLi++xe- C6Li。Ⅱ.(1)氢氧燃料电池属于化学电源,该装置将化学能转变为电能。已知反应2H2O 2H2↑+O 2↑,H 2O 分子中的 O—H 键断裂,该反应为吸热反应。(2)①根据电池反应可知,H 2失去电子,在电池负极发生氧化反应,H 2-2e- 2H+,由于电解液显碱性,生成的 H+与 OH-反应生成 H2O,故负极反应式为 H2-2e-+2OH- 2H2O。②由电池总反应可知 ,KOH 没有被消耗,所以其物质的量不变。答案:Ⅰ.(1)LiMO 2+C6Li1-x C6Li+Li1-xMO2(2)正极(3)C6Li1-x+xLi++xe- C6Li 8Ⅱ.(1)化学 电 O—H 吸热(2)①H 2-2e-+2OH- 2H2O ②不发生三、新型电源11.(2015 江苏化学,10)一种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.反应 CH4+H2O 3H2+CO,每消耗 1 mol CH4转移 12 mol 电子5B.电极 A 上 H2参与的电极反应为:H 2+2OH--2e- 2H2OC.电池工作时,C 向电极 B 移动D.电极 B 上发生的电极反应为:O 2+2CO2+4e- 2C解析:CH 4中的 C 为-4 价,反应后生成的 CO 中 C 为+2 价,1 mol CH 4转移 6 mol e-,A 项错误;由示意图可看出,电解质离子中没有 OH-,B 项错误;该燃料电池中,O 2在正极反应,CO 和 H2在负极反应,原电池中 C 移向负极,C 项错误;由示意图可看出,电极 B 处 CO2和 O2结合,转化为 C,D 项正确。答案:D12.如图装置可用来监测空气中 NO 的含量。下列说法不正确的是( )A.电子由 Pt 电极流出,经外电路流向 NiO 电极B.Pt 电极上发生的是还原反应C.NiO 电极的电极反应式为 NO+O2--2e- NO2D.每转移 2 mol 电子,有 1 mol O2-迁移到负极解析:NO 在负极(NiO)发生失电子反应,O 2在正极(Pt)发生得电子的还原反应,电子由 NiO 电极经外电路流向 Pt 电极,A 项错误,B 项正确;每转移 2 mol 电子,生成 1 mol O2-,迁移到负极,D 项正确。答案:A13.一种光化学电池的结构如图所示,当光照在表面涂有氯化银的银片上时发生反应 AgCl(s)Ag(s)+Cl(AgCl),[Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面]接着 Cl(AgCl)+e- Cl-(aq),若将光源移除,电池会立即恢复至初始状态。下列说法正确的是( )A.光照时,电流由 Y 流向 XB.光照时,Pt 电极发生的反应为 2Cl-+2e- Cl2↑C.光照时,Cl -向 Ag 电极移动D.光照时,电池总反应为 AgCl(s)+Cu+(aq) Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl-(aq)解析:由题意,光照时,Cl 原子在 Ag 电极得到电子形成 Cl-,Cl-由 Ag 电极向 Pt 电极迁移,Pt 电极上的 Cu+失去的电子经导线流入 Ag 电极,光照时电流的方向与电子的流向相反,综上分析知,A、B、C三项错误,只有 D 项正确。6答案:D(建议用时:30 分钟)1.对化学电源的叙述正确的是( )A.化学电源比火力发电对化学能的利用率高B.化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位C.化学电源均是安全、无污染的D.化学电源即为可充电电池解析:目前人类生活、生产的主要耗电仍然是火力发电;化学电源中常含有 Cd、Hg、Pb、Ni 等重金属,如果废旧电池随意丢弃会造成环境污染;化学电源包括可充电电池,也包括不能进行充电循环使用的一次性电池。答案:A2.下列化学电池不易造成环境污染的是( )A.氢氧燃料电池 B.锌锰电池C.镍镉电池 D.铅蓄电池答案:A3.随着人们生活质量的不断提高,废电池进行集中处理的问题被提到议事日程,其首要原因是( )A.利用电池外壳的金属材料B.防止电池中汞、镉和铅等金属离子对土壤和水源的污染C.不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他的物品D.回收其中的石墨电极解析:废电池中的汞、镉和铅等重金属离子对环境污染严重,因而必须回收。答案:B4.关于化学电源的叙述,错误的是( )A.化学电源均是根据原电池的工作原理设计的B.在干电池中,石墨棒只起导电作用,并不参加化学反应C.镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限,价格昂贵D.燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源解析:镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉属于重金属,会对环境造成严重的污染。答案:C5.我国首创的海洋电池以铝板为负极,铂网为正极,海水为电解质溶液,空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为 4Al+3O2+6H2O 4Al(OH)3,下列说法不正确的是( )A.正极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OH-B.电池工作时,电流由铝电极沿导线流向铂电极C.以网状的铂为正极,可增大与氧气的接触面积D.该电池通常只需要换铝板就可以继续使用7解析:从电池反应式可知,Al 失电子作为负极,O 2为正极上反应的物质;电池工作时电子从铝电极沿导线流向铂电极,而电流方向则相反。答案:B6.下列有关电池的说法不正确的是( )A.手机上用的锂离子电池属于二次电池B.铜锌原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D.锌锰干电池中,锌电极是负极解析:手机用的电池是可充电电池,A 项对。在铜锌原电池中,Cu 为正极,Zn 为负极,外电路中电子由负极流向正极,B 项错。燃料电池将化学能转化为电能,C 项对。锌锰干电池,Zn 为负极,D 项对。答案:B7.肼(N 2H4)—空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池,电解质溶液为 20%~30%的 KOH 溶液,电池总反应为 N2H4+O2 N2+2H2O。下列关于该电池工作时的说法中正确的是( )A.正极的电极反应式:O 2+4H++4e- 2H2OB.溶液中的阴离子向正极移动C.负极的电极反应式:N 2H4+4OH--4e- 4H2O+N2D.溶液的 pH 保持不变解析:碱性条件下,燃料电池正极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OH-,A 项错误;原电池电解质溶液中阴离子向负极移动,B 项错误;由总反应式减去正极的电极反应式可得负极的电极反应式为 N2H4+4OH--4e-4H2O+N2,C 项正确;反应过程中生成水 ,故 c(OH-)减小,溶液的 pH 减小,D 项错误。答案:C8.(2015 课标全国Ⅰ,11)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+6O2 6CO2+6H2O解析:C 6H12O6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 选项错误;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;电池的总反应实质是 C6H12O6的氧化反应,D 项正确。答案:A89.(2015 天津理综,4)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。下列有关叙述正确的是( )A.铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后,甲池的 c(S)减小C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡解析:原电池反应为 Zn+CuSO4 ZnSO4+Cu。Cu 电极作正极,Cu 2+在正极得电子,发生还原反应,A 项错误;由于两半池中的阴离子 S 不能透过半透膜,故 c(S)都不变,B 项错误;甲池中由于生成 Zn2+,而乙池中 Cu2++2e- Cu,则乙池中的 CuSO4部分变为 ZnSO4,导致乙池中溶液总质量变大,C 项正确;阴离子不能透过半透膜,D 项错误。答案:C10.(2015 北京理综,12)在通风橱中进行下列实验:步骤现象Fe 表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色Fe 表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止Fe、Cu 接触后,其表面均产生红棕色气泡下列说法不正确的是( )A.Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O 2 2NO2B.Ⅱ中的现象说明 Fe 表面形成致密的氧化膜,阻止 Fe 进一步反应C.对比Ⅰ、Ⅱ中现象,说明稀硝酸的氧化性强于浓硝酸D.针对Ⅲ中现象,在 Fe、Cu 之间连接电流计,可判断 Fe 是否被氧化解析:A 项,铁与稀硝酸反应生成无色气体 NO,NO 遇空气被氧化为红棕色气体 NO2,A 正确;B 项,常温下铁在浓硝酸中发生钝化,在铁的表面形成一层致密的氧化膜,从而阻止铁继续与浓硝酸反应,B 正确;C 项,由于钝化后反应停止,因此不能利用钝化比较氧化性,事实上浓硝酸的氧化性强于稀硝酸,C错误;D 项,由于在原电池中可以通过电流方向判断正负极,所以在铁和铜之间加电流计,可以判断出电子的流向,从而判断出铁是否被氧化,D 正确。答案:C911.科学家预言,燃料电池将是 21 世纪获得电力的重要途径,美国已计划将甲醇燃料电池用于军事上。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂,在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇,同时向一个电极通入空气。回答下列问题:(1)这种电池放电时发生反应的化学方程式是 。 (2)此电池的正极发生的电极反应式是 。 (3)电解液中的 H+向 极移动;向外电路释放电子的电极是 极。 (4)比起直接燃烧燃料产生电力,使用燃料电池有许多优点,其中主要有两点:首先是燃料电池的能量转化效率高,其次是 。 解析:甲醇燃料电池中加入甲醇的电极为负极,通入空气的电极为正极,同时要考虑稀硫酸电解液,来解决问题。答案:(1)2CH 3OH+3O2 2CO2+4H2O(2)O2+4H++4e- 2H2O(3)正 负(4)燃料电池减少了对空气的污染12.化学电池在通信、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1)目前常用的镍镉(Ni-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,以下说法正确的是 (填字母序号)。 ①放电时 Cd 作正极 ②放电时 Ni 元素被还原 ③充电时化学能转变为电能 ④放电时化学能转变为电能A.①③ B.②④C.①④ D.②③(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物,有资料表明,一节废镍镉电池可以使 1 m2的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重,这是因为 。 (3)另一种常用的电池——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能)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,它的负极由金属锂制成,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: 。 解析:(1)根据电池总反应式可分析哪种元素发生氧化反应,哪种元素发生还原反应。(2)因为 Ni(OH)2和 Cd(OH)2溶于酸,产生大量的重金属离子,对土壤污染更严重。(3)锂的摩尔质量为 7 g·mol-1,较小,单位质量转移电子的物质的量多,放电量大。答案:(1)B(2)Cd(OH)2和 Ni(OH)2能溶于酸性溶液生成有毒的重金属离子等(3)锂的摩尔质量小 2Li+2H 2O 2LiOH+H2↑1013.镍镉可充电电池在现代生活中有着广泛的应用,它的充、放电反应为 Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。请回答下列问题:(1)放电时,还原反应在 (填“a”或“b”)极进行,负极的电极反应式为 ,在放电过程中,正极附近的电解质溶液碱性会 (填“增强”或“减弱”)。 (2)镍镉废旧电池必须进行回收并集中处理,最主要的原因是 。 解析:(1)由题给示意图知,镍镉电池中,电流方向是由 b 极流向 a 极,故 a 极为负极,b 极为正极;放电时,正极发生反应 NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH-,是还原反应;镉在负极发生氧化反应,分两步:Cd-2e- Cd2+,Cd2++2OH- Cd(OH)2,负极反应式为 Cd-2e-+2OH- Cd(OH)2;正极附近电解质溶液的碱性增强,负极附近电解质溶液的碱性减弱。(2)镍镉废旧电池中残留的 Cd2+、Ni 2+等重金属离子易对土壤和水源造成污染。答案:(1)b Cd-2e -+2OH- Cd(OH)2 增强(2)镍镉废旧电池中残留的 Cd2+、Ni 2+等重金属离子易对土壤和水源造成污染