高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池第四课时达标测试

第四章第一节第四课时燃料电池课后强化习题

—2021-2022学年高二化学上学期人教版（2019）选择性必修一

一、单选题（共16题）

1．如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。在固体氧化物电解质的温度达700~900℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是（    ）

A．电池内的O2-由电极乙移向电极甲

B．该电池可在常温下工作

C．电池总反应为：N2H4+2O2=2NO+2H2O

D．当甲电极上有lmol N2H4消耗时，乙电极上有22.4LO2参与反应

2．利用微生物燃料电池进行废水处理，实现碳氮联合转化。其工作原理如图所示，其中M。N为厌氧微生物电极。下列有关叙述正确的是（    ）

A．负极的电极反应为：

B．电池工作时，由N极移向M极

C．好氧微生物反应器中发生的反应为：

D．相同条件下，产生的和消耗的体积之比为5：2

3．利用如图所示装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO.下列说法中，正确的是（    ）

A．该装置工作时，H＋从b极区向a极区移动  B．该装置中每生成1 mol CO，同时生成1 mol O2

C．电极a表面发生还原反应    D．该过程是将太阳能转化为化学能的过程

4．一种新型燃料电池，以镍板为电极插入KOH溶液中，分别向两极通乙烷和氧气，电极反应为：C2H6+18OH--14e-=2CO32-+12H2O；7H2O+O2+14e-=14OH-

有关此电池的推断错误的是（    ）

A．通乙烷的电极为负极         B．参加反应的O2与C2H6的物质的量之比为7：2

C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度将下降   D．在电解质溶液中CO32-向正极移动

5．如图是氢氧燃料电池的原理示意图。下列说法错误的是（    ）

A．若用此电池电解饱和NaCl溶液，则与b极相连的一极是阳极

B．当有1molO2参加反应时，有4molOH−通过阴离子交换膜移向b极

C．b极的电极反应式为O2+4e−+2H2O=4OH−

D．电池总反应为2H2+O2=2H2O

6．氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池（600﹣700℃），具有效率高、噪音低、无污染等优点。氢氧熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是（    ）

A．电池工作时，熔融碳酸盐只起到导电的作用

B．负极反应式为H2﹣2e﹣+═CO2+H2O

C．电子流向是：电极a﹣负载﹣电极b﹣熔融碳酸盐﹣电极a

D．电池工作时，外电路中流过0.2mol电子，消耗3.2gO2

7．NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见下图，该电池在使用中石墨I电极上生成氧化物Y，下列说法错误的是（    ）

A．Y的化学式可能为NO   B．石墨I极为负极，石墨Ⅱ极为正极

C．该电池放电时NO3-从右侧向左侧迁移   D．石墨I附近发生的反应为NO2+NO3ˉ－eˉ=N2O5

8．一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+H2O3H2+CO，每消耗1molCH4转移12mol电子B．电池工作时，电能转变为化学能

C．该电池工作时CO移向电极A     D．电极B上发生的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-

9．一种碱性“二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池”具有启动快、能量密度高、效率好等优点。其电池总反应为，下列说法不正确的是（    ）

A．电极正极可用多孔碳材料制成

B．电池负极发生的反应为

C．理论上，1 mol二甲醚放电量是1 mol甲醇()放电量的2倍

D．电池工作时，向电池负极迁移

10．最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（    ）

A．右边吸附层中发生了氧化反应

B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－=2H2O

C．当右边吸附层中产生标准状况下氢气2.24L时，电子在溶液中通过了0.2mol.

D．电解质溶液中Na＋向左移动，ClO4—向右移动

11．最近科学家利用下图装置成功地实现了CO2和H2O合成CH4，下列叙述错误的是（    ）

A．电池工作时，实现了将太阳能转化为电能

B．铜电极为正极，电极反应式为CO2+8eˉ+8H+=CH4+2H2O

C．电池内H+透过质子交换膜从右向左移动

D．为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量稀硫酸

12．微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品，图甲为其工作原理，图乙为废水中离子浓度与去除率的关系。下列说法正确的是（    ）

A．外电路中电流从M流向N

B．电池工作一段时间后，N极附近溶液pH降低

C．离子浓度较大时，去除率降低的原因与细菌活性无关

D．若有机物为HCHO，还原1 mol，左侧溶液质量减少27 g

13．HCOOH燃料电池的装置如图所示，M、N表示电极，两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。下列说法正确的是（    ）

A．M电极反应式为：HCOO-+2OH--2e-=HCO+H2O

B．在电池工作时，每生成1molHCO，将会有1molK+通过半透膜移向右侧

C．图中所示需要补充的A物质为KOH

D．电子的流动方向为：N→用电器→M

14．氢氧燃料电池的构造如图所示。下列说法正确的是（    ）

A．a是电池正极                 B．b电极的电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O

C．电池工作时，电池内部中的H+向a电极迁移 D．电子由a沿导线流向b，再由b通过电解质溶液流回a

15．下列有关化学和能源利用的说法不正确的是（    ）

A．煤、石油、天然气属于一次能源 B．化学反应中的能量变化主要由化学键变化引起

C．沼气是一种可再生的清洁能源 D．氢氧燃料电池主要的能量变化是电能转化成化学能

16．LED产品的使用为城市增添色彩。如图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是（    ）

A．电路中的电子从负极经外电路到正极，再经过KOH溶液回到负极，形成闭合回路

B．a处通入氢气，b处通氧气，该装置将化学能最终转化为电能

C．电池放电后，电解质溶液中OH-的物质的量浓度减小

D．通入O2的电极发生反应：O2+4e-+4H+=2H2O

二、综合题（共4题）

17．（1）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1 L的密闭容器中，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所示。

①从反应开始到平衡，平均反应速率v(CO2)＝__________mol/(L·min)。

②该反应的平衡常数表达式为________________________________。

③下列措施中能使n(CH3OH)／n(CO2)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    D 再充入1mol H2

（2）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化：2CO2＝2CO＋O2　，CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为：4OH―-4e-=O2↑＋2H2O则阴极反应式为：________________。有人提出，可以设计反应2CO＝2C＋O2（△H＞0、△S＜0）来消除CO的污染。请你判断是否可行并说出理由：________，__________。

18．近年科学家提出“绿色自由”构想。把含有大量CO2的空气吹入K2CO3溶液中，再把CO2从溶液中提取出来，并使之与H2反应生成可再生能源甲醇。其工艺流程如图所示：

（1）分解池中主要物质是_______________。

（2）在合成塔中，若有4400 g CO2与足量H2完全反应，生成气态的H2O和气态甲醇，可放出5370 kJ的热量，写出该反应的热化学方程式_______________。

（3）一定条件下，往2L恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，在不同催化剂作用下发生反应I、反应II与反应III，相同时间内CO2的转化率随温度变化如下图所示：

（图中c点的转化率为66.67%，即转化了2/3）

①催化剂效果最佳的反应是________（填“反应I”，“反应II”，“反应III”）。

②b点v (正)_________v (逆)（填 “>”， “<”， “=”）。

③若此反应在a点时已达平衡状态，a点的转化率比c点高的原因是____________。

④c点时该反应的平衡常数K ＝____________________。 

（4）科学家还研究了其它转化温室气体的方法，利用下图所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO。该装置工作时，N电极的电极反应式为_______________。

19．已知物质A、B、C、D、E是由短周期元素构成的单质或化合物，它们可发生如图所示的转化关系：

（1）若条件①为点燃，目前60%的B都是从海水中提取的，气体D可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，写出C与H2O反应的化学方程式_____________。将气体D作为燃料电池的燃料源可以制成D­—空气燃料电池系统，总反应式为：D+O2A+H2O（未配平），写出此碱性燃料电池的负极反应式：________________。

（2）若条件①为加热，E是一种两性氢氧化物，气体D是一种有臭鸡蛋气味的气体，其水溶液是还原性酸，则C为____________（写化学式）。

（3）若条件①为常温，B和D为同种无色气体，常温下E的浓溶液可以使Fe钝化，写出少量Fe粉与E的稀溶液反应的离子方程式：_________________________________。

已知常温下1molC与H2O反应生成气体D和E溶液放出46kJ热量,写出C与水反应生成D和E的热化学方程式：________________________。

20．A、B、C、D、E、F、G均为常见的有机物，它们之间有如下转化关系。已知：①A是一种植物生长调节剂，有催熟作用；②醛基在氧气中易被氧化成羧基。回答下列问题：

(1)A和B中官能团名称分别是_________和_______________。

(2)在F的众多同系物中：最简单的同系物其空间构型为____________；含5个碳原子的同系物其同分异构体有_______种，其中一氯代物种类最少的同系物的结构简式为_________。

(3)反应⑥和⑦均可得到G，要制备得到较纯净的G，应该选用反应_____。

(4)反应①﹣⑦属取代反应的有______；反应②的化学方程式为___________________。

(5)以B物质和空气、KOH溶液可以构成燃料电池，该电池的正极反应式为_____________电池总反应方程式为___________________________________________________

(6)某同学欲用下图装置制备物质E，将试管B中的物质E分离出来，用到的主要玻璃仪器有：烧杯、________，插入试管B的导管接有一个球状物，其作用为____________。

参考答案

1．A

2．D

3．D

4．D

5．B

6．B

7．A

8．C

9．B

10．B

11．C

12．D

13．A

14．B

15．D

16．C

17．0.075        CD    2CO2+4e-+2H2O=2 CO+4OH-    不可行    该反应是一个焓增、熵减的反应，任何情况下不能自发进行   

18．KHCO3（或碳酸氢钾）    CO2（g）+ 3H2（g）H2O（g）+ CH3OH（g）  △H= -53.7kJ/mol    反应I    >    该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动    K=16/3  L2/mol2（或K=3.70）    CO2+2H++2e－===CO +H2O   

19．Mg3N2+6H2O＝3Mg(OH)2↓+ 2NH3↑    2NH3 - 6e-+6OH-＝N2+6H2O    Al2S3    Fe + 4H++ NO3—＝Fe3+ + NO↑+ 2H2O    3NO2(g)+ H2O (l)＝2HNO3(aq)+ NO(g) △H＝－138KJ/mol

20．碳碳双键    羟基    正四面体    3    C(CH3)4    ⑦    ④⑥    2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O    O2 + 2H2O +4e- == 4 OH-    C2H5OH +3O2 + 4OH- =2 + 5H2O    分液漏斗    防倒吸