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2021年新高考化学各地模拟题精细分类汇编 第11讲 化学反应与能量(二)(一轮二轮通用)
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这是一份2021年新高考化学各地模拟题精细分类汇编 第11讲 化学反应与能量(二)(一轮二轮通用),共30页。试卷主要包含了是一种常用的氧化剂等内容,欢迎下载使用。
【备战2021】新高考化学各地模拟题精细分类汇编-第11讲化学反应与能量(二)
知识点思维导图:
一.选择题(共12小题)
1.(2020秋•武侯区校级月考)工业上,冶炼铁的有关热化学方程式如下:
①C(s)+O2(g)═CO2(g)△H1=akJ/mol;
②CO2(g)+C(s)═2CO(g)△H2=bkJ/mol;
③Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe(s)+3CO2(g)△H3=ckJ/mol;
④2Fe2O3(s)+3C(s)═4Fe(s)+3CO2(g)△H4=dkJ/mol。
上述热化学方程式中,a、b、c、d均不等于0。下列说法不正确的是( )
A.b>a
B.d=3b+2c
C.C(s)+O2(g)═CO(g)△H=kJ/mol
D.CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H<akJ/mol
2.(2019•江苏一模)“液态阳光”是指由阳光、二氧化碳和水通过人工光合得到的绿色液态燃料。下列有关“液态阳光”的说法错误的是( )
A.CO2和H2O转化为“液态阳光”过程中同时释放能量
B.煤气化得到的水煤气合成的甲醇不属于“液态阳光”
C.“液态阳光”行动有利于可持续发展并应对气候变化
D.“液态阳光”有望解决全球化石燃料不断枯竭的难题
3.(2020秋•南宁月考)以完全非碳的Pd包覆纳米多孔金(NPG@Pd)为一体化催化剂的可再充Al﹣CO2电池示意图如图所示,其正极采用纯CO2作为活性材料,放电时生成碳酸铝和碳。下列说法错误的是( )
A.放电时,铝箔失去电子生成Al3+,Al3+移向正极
B.放电时,电流由正极经负载、铝箱、电解质,回到NPG@Pd电极
C.充电时,阳极反应式为2Al2(CO3)3+3C﹣12e﹣═4Al3++9CO2↑
D.电池放电和充电时的总反应为2Al+6CO2Al(C2O4)3
4.(2020春•旅顺口区期末)蛟龙号载人潜水器由我国自行设计、自主集成研制,是目前世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器。给某潜水器提供动力的电池如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.Zn电极发生了还原反应
B.电池中的Cl﹣向Pt电极移动
C.Pt电极反应式为H2O2+2e﹣═2OH﹣
D.电子从Zn电极沿导线流向Pt电极,再经溶液回到Zn电极
5.(2020春•三台县校级期末)铅蓄电池是机动车上常用的化学电源,其两极分别为Pb、PbO2,电解质溶液为硫酸,工作时反应为:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O.下列结论正确的是( )
A.Pb为负极,总质量减少
B.正极电极反应:PbO2+2e﹣+4H++SO42﹣═PbSO4+2H2O
C.充电时,电解质溶液浓度不断减小
D.放电时,溶液的pH不断减小
6.(2020秋•永州月考)下列说法不正确的是( )
A.航母上的钛合金铆钉可抗海水腐蚀
B.客机所用燃油是石油的分馏产物
C.丝绸制品严禁使用添加蛋白酶的洗衣粉漂洗
D.火箭助推剂所用液氧在工业上可通过分解氯酸钾制得
7.(2020秋•利通区校级月考)如图为一种微生物燃料电池结构示意图,关于该电池叙述正确的是( )
A.放电过程中,H+从正极区移向负极区
B.正极每消耗1mol MnO2有2mol OH﹣迁移至负极
C.微生物所在电极区放电时发生还原反应
D.左边电极反应式为:MnO2+4H++2e﹣═Mn2++2H2O
8.(2020秋•贵池区校级月考)下列有关能源的说法不正确的是( )
A.光电转换的基本装置就是太阳能电池,应用相当广泛
B.利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下可使水分解产生氢气
C.煤、石油、天然气、氢能中,氢能、天然气是可再生能源
D.贮氢合金的发现和应用,开辟了解决氢气贮存、运输难题的新途径
9.(2020春•天元区校级月考)下列选项中不属于可再生能源的是( )
A.太阳能 B.化石燃料 C.氢能 D.风能
10.(2021春•渝中区校级月考)高锰酸钾(KMnO4)是一种常用的氧化剂。不同条件下高锰酸钾可发生如下反应:
MnO4﹣+5e﹣+8H+→Mn2++4H2O;
MnO4﹣+3e﹣+2H2O→MnO2+4OH﹣;
MnO4﹣+e﹣→MnO42﹣。
高锰酸钾溶液与硫化亚铁有如下反应:FeS+KMnO4+H2SO4→K2SO4+MnSO4+Fe2(SO4)3+S+H2O(未配平)。下列有关说法不正确的是( )
A.在高锰酸钾溶液与硫化亚铁的反应中,反应前后固体的质量减少了2.8g,则硫元素与高锰酸钾之间转移的电子数为0.15NA
B.高锰酸钾溶液可代替二氧化锰用来制取Cl2,氧化剂和还原剂物质的量之比为1:5
C.由上面的反应可知,高锰酸根离子(MnO4﹣)反应后的产物与溶液的酸碱性有关
D.高锰酸钾溶液也可与双氧水发生反应,其中双氧水是还原剂
11.(2020秋•巨鹿县校级月考)下列各组△H的大小比较正确的是( )
①2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H1=﹣572 kJ•mol﹣1
CuCl2(s)═CuCl(s)+Cl2(g)△H2=+83kJ•mol﹣1;则△H1>△H2
②S(g)+O2(g)═SO2(g)△H3<0
S(s)+O2(g)═SO2(g)△H4<0;则△H3>△H4
③C(s)+O2(g)═CO2(g)△H5<0
C(s)+O2(g)═CO(g)△H6<0;则△H5<△H6
A.①②③ B.②③ C.③ D.①②
12.(2020秋•会宁县校级月考)二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)是我国能源领域的一个重要战略方向,有学者提出的由CO2制取C的太阳能工艺如图所示,下列说法错误的是( )
A.“热分解系统”发生的反应属于吸热反应
B.“重整系统”发生的反应不属于置换反应
C.重整系统”发生的反应中,氧化剂为CO2
D.“热分解系统”发生的反应中每分解1mol Fe3O4转移电子的物质的量为4mol
二.填空题(共9小题)
13.(2020秋•天元区月考)以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程图如图所示。
相关反应的热化学方程式为
反应Ⅰ:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)═2HI(aq)+H2SO4(aq)△H1=﹣213kJ•mol﹣1
反应Ⅱ:H2SO4(aq)═SO2(g)+H2O(l)+O2(g)△H2=+327kJ•mol﹣1
反应Ⅲ:2HI(aq)═H2(g)+I2(g)△H3=+172kJ•mol﹣1
则反应2H2O(l)═2H2(g)+O2(g)△H= 。
14.(2020秋•薛城区校级月考)(1)2004年美国圣路易斯大学研制了一种新型乙醇电池,该电池采用磺酸类质子溶剂,在200℃左右时供电,电池示意图如图1所示。
① 极(填“a”或“b”)为电池的正极,电池工作时电子的流向为 。(填“a→b”或“b→a”)
②写出该电池负极的电极反应式: 。
(2)图2中X为电源,Y为浸透滴有酚酞试液的饱和食盐水的滤纸,滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液,通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。
①Y中总反应的化学方程式为 ,滤纸上c点附近会变 色。
②电解一段时间后,Z产生280mL的气体(标准状况下),此时Z中溶液的体积为500mL,假设溶液中还有AgNO3存在,则溶液中氢离子的物质的量是 ,需加入 g的 (填化学式)可使溶液复原。
(3)氧化还原反应与生产、生活、科技密切相关.请回答下列问题:
①银制器皿久置表面变黑是因为表面生成了Ag2S,该现象属于 腐蚀。
②在如图3所示的原电池装置中,负极的电极反应为 ,电池总反应为 ,当电路中通过0.1mol e﹣时,交换膜左侧溶液中离子减少的物质的量为 。
15.(2020春•嘉兴期末)(1)①写出钡餐的化学式: ;②写出溴乙烷的结构简式: 。
(2)写出钢铁发生吸氧腐蚀时,负极的电极反应式: 。
16.(2020春•安溪县校级月考)蓄电池充电时正极应连接外电源的正极。 (判断:A.对,B.错)
17.(2020春•岷县校级期中)(1)下列说法正确的是
A.化学反应的实质就是旧化学键的断裂,新化学键的形成,在化学反应中,反应物转化为生成物的同时,必然伴随着能量的变化
B.钢铁生锈腐蚀时,铁被氧化
C.放热反应发生时,不一定要加热。但吸热反应必须要加热才能发生
(2)在101kPa时,2g H2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为 。
(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g);如图1表示该反应进行过程中能量的变化。(单位为:kJ•mol﹣1)该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应,△H 0(填“>”或“<”)。
(4)比较下面各组热化学方程式,△H1<△H2的是 。
A.2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H1 2H2(g)+O2(g)═2H2O(1)△H2
B.S(g)+O2(g)═SO2(g)△H1 S(s)+O2(g)═SO2(g)△H2
C.C(s)+O2(g)═CO(g)△H1 C(s)+O2(g)═CO2(g)△H2
D.H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H1 H2(g)+Cl2(g)═HCl(g)△H2
(5)101kPa条件下,14g N2和3g H2反应生成NH3的能量变化如图2所示:又已知:①已知b=1173;②25℃、101kPa下N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=﹣92kJ•mol﹣1,则a= 。
18.(2020春•芝罘区校级月考)(1)用人工光合作用得到的甲醇(CH3OH)、氧气和稀硫酸制作燃料电池,则甲醇应通入该燃料电池的 极(填“正”或“负”),通入氧气一极的电极反应式: 。
(2)若用氢氧化钾溶液作电解液制成甲醇燃料电池,其负极的电极反应式为 。
19.(2020秋•历城区校级月考)(1)辉铜矿(Cu2S)可发生反应:2Cu2S+2H2SO4+5O2═4CuSO4+2H2O,该反应的还原剂是 。当1mol O2发生反应时,还原剂所失电子的物质的量为 mol。
(2)焙烧明矾的化学方程式为4KAl(SO4)2•12H2O+3S2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O,在该反应中被还原的元素是 ,被氧化的原子和被还原的原子的个数比为 。
(3)KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴、阳离子个数比为1:1。写出该反应的化学方程式: 。
(4)NaBH4是一种重要的储氢载体,能与水反应得到NaBO2,且反应前后B的化合价不变,该反应的化学方程式为 ,反应消耗1mol NaBH4时转移的电子数目为 。
20.(2020春•二道区校级月考)比较下列各组热化学方程式中△H的大小关系(填“>”或“<”)。
①S(s)+O2(g)═SO2(g)△H1
S(g)+O2(g)═SO2(g)△H2
则△H1 △H2
②CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H1
CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H2
则△H1 △H2
21.(2019秋•宜昌期末)古代炼铜,主要矿物原料是孔雀石[Cu2(OH)2CO3],燃料是木炭,涉及的反应有:
①Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2↑+H2O ②2CuO+C 2Cu+CO2↑
③CuO+CO Cu+CO2④CO2+C 2CO
(1)从四种基本反应类型看:反应①、②、④分别属于: 、 、 。
(2)在上述反应中,属于氧化还原反应的是 (填序号)。其中这几个反应的氧化剂分别是: 、 、 。
三.解答题(共11小题)
22.(2020秋•沛县月考)NOx的处理是当今环境保护的重要课题。
(1)氢气催化还原法。发生的主要反应有:
2NO(g)+4H2(g)+O2(g)═N2(g)+4H2O(g)△H=﹣1148 kJ•mol﹣1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=﹣484 kJ•mol﹣1
则2NO(g)+2H2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H= kJ•mol﹣1
(2)碱液吸收法。以KMnO4作氧化剂,用NaOH溶液吸收时,NO被氧化为NO2﹣。反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为1:1,反应的离子方程式为 。将吸收液酸化后,所得HNO2可与尿素[CO(NH2)2]反应,生成两种无害气体,反应的化学方程式为 若处理过程中产生了3.36L(标准状况)气体,则转移电子 mol。
(3)酸液吸收法。NO被氧化后,吸收生成NO3﹣和NO2﹣。将NO与空气混合后通入HNO3溶液,测得尾气中NOx体积分数随[设a=]及硝酸浓度的变化关系如图1所示。
①当a较小时,HNO3浓度增大至25%以上,尾气中NOx体积分数增大的原因是 。
②吸收液可用电解法进一步处理,其原理如图2所示。阳极的电极反应式为 。
23.(2020秋•利通区校级月考)某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时,观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题:
(1)甲池中O2的电极反应式为 ;CH3OH的电极反应式为 ;
(2)当乙池中B极质量增加10.8g时,甲池中理论上消耗O2的体积为 mL(标准状况下),丙池总反应方程式 ;
(3)若丙中电极不变,将其溶液换成CuSO4溶液,电键闭合一段时间后,甲中溶液的pH将 (填“增大”、“减小”或“不变”);丙中溶液的pH将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)铅蓄电池是常见的化学电源之一,其充电、放电的总反应是:2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4,铅蓄电池放电时, (填物质化学式)在负极发生反应。若电解液体积为2L(反应过程溶液体积变化忽略不计),放电过程中外电路中转移4mol电子,则硫酸浓度由5mol/L下降到 mol/L。
24.(2020•巴楚县校级一模)如图所示。
(1)写出正极的电极反应式: 。
(2)写出负极的电极反应式: 。
(3)电子的流向: 。
(4)写出总的反应方程式 。
25.(2020春•南充期末)铅蓄电池是最常见的二次电池,其构造如图所示。
(1)铅蓄电池放电时负极的电极反应式为: 。
(2)铅蓄电池充电时,其正极应连接外加直流电源的 (填“正”或“负”)极,充电时该电极的电极反应式为: 。
(3)实验室用铅蓄电池做电源,用石墨电极电解400mL饱和食盐水,产生0.02mol Cl2,电解后所得溶液pH为 (假设溶液体积不变),此时铅蓄电池内消耗的H2SO4的物质的量至少为 mol。
26.(2020秋•三元区校级月考)钢铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
Ⅰ.如图1装置中,U形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有氯化铵(显酸性)溶液和食盐水,各加入生铁块,放置一段时间均被腐蚀,这两种腐蚀都属于腐蚀。
(1)红墨水柱两边的液面变为左低右高,则 (填“a”或“b”)边盛有食盐水。
(2)b试管中铁发生的是 腐蚀。
Ⅱ.下面两个图都是金属防护的例子。
(3)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率,可以采用图甲所示的方案,其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用 (从下面选项中选择),此方法叫做 保护法。
A.铜
B.钠
C.锌
D.石墨
(4)图乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率,其中铁闸门应该连接在直流电源的 极。
(5)采取以上两种方法, (填“甲”或“乙”)种能使铁闸门保护得更好。
27.(2020春•新洲区校级月考)被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效率的特点。如图为氢氧燃料电池的结构示意图,回答下列问题:
(1)O2进入的电极为 极。
(2)电池工作时:溶液中的OH﹣向 (填“正极”或“负极”)迁移,通 (填“H2”或“O2”)一极的电势较低。
(3)写出电池工作时的负极反应式: 。
(4)若电池工作时转移0.01mol电子,理论上消耗标准状态下 mL O2。
(5)若将此燃料电池改成以CH4和O2为原料进行工作时,负极反应式为: 。
28.(2020秋•河南月考)能源是人类社会发展不可或缺的基本条件,随着人类社会的发展,能源种类越来越广。
(1)列举出两种新能源: 。
(2)燃料的热值是指单位质量某种燃料完全燃烧放出的热量,其常用单位为kJ•kg﹣1。
已知下列物质的燃烧热(25℃,101kPa):
燃料
H2
CO
CH4
C8H18(辛烷)
燃烧热/(kJ•mol﹣1)
285.8
283.0
890.3
5518
回答下列问题:
①表示辛烷燃烧热的热化学方程式是 。
②CH4的热值为 kJ•kg﹣1(结果保留四位有效数字)。
③上表所列燃料的热值最大的是 (填化学式)。
④常温常压下,使一定量的氢气和甲烷完全燃烧且二者放出的热量相等,则消耗的n(CH4):n(H2)= (列出算式即可)。
29.有科学家预言,氢能将成为21世纪的主要能源,而且是一种理想的绿色能源。
(1)氢能被称为绿色能源的原因是 。
(2)请根据表所提供的数据计算氢气、一氧化碳及甲烷的热值,并据此总结氢气作为能源的优点。
一些物质的标准燃烧热(25℃)
名称
化学式
△H/kJ•mol﹣1
氢气
H2(g)
﹣285.8
一氧化碳
CO(g)
﹣283.0
甲烷
CH4(g)
﹣890.3
甲醇
CH3OH(l)
﹣726.5
乙醇
C2H5OH(l)
﹣1366.8
名称
化学式
△H/kJ•mol﹣1
乙烷
C2H6(g)
﹣1559.8
乙烯
C2H4(g)
﹣1411.0
乙炔
C2H2(g)
﹣1299.6
蔗糖
C12H22O11(g)
﹣5640.9
苯
C6H6(l)
﹣3267.5
(3)你认为用氢气作为气体燃料应解决哪些问题?
30.(2020秋•运城月考)氯气及氯的含氧酸盐在一定条件下均可表现出强氧化性。
(1)向氯气与Na2S2O3溶液反应后的溶液中加入BaCl2溶液,可得到不溶于水和盐酸的白色沉淀,写出前者反应的离子方程式: ;Cl2与KOH溶液反应时可生成三种盐:KCl、KClO、KClO3,且溶液中c(Cl﹣):c(ClO﹣)的值与温度高低有关。当n(KOH)=0.28mol时Cl2与KOH恰好反应完且c(Cl﹣):c(ClO﹣)=11,则n(ClO﹣)= ,改变温度时,产物中KClO3的最大理论产量是 。
(2)400℃时KClO3会分解生成一种无氧酸盐和另一种含氧酸盐,写出相应的化学方程式: ,将KClO3、MnO2、KOH混合后加热,可得到氧化产物K2MnO4,反应的化学方程式为 。
31.(2020春•沙坪坝区校级期末)研究化学反应时,既要关注物质变化,又要关注能量变化。请回答以下问题。
(1)氢气在氧气中燃烧,破坏1mol H﹣H键吸收Q1kJ的热量,破坏1mol O=O键吸收Q2kJ的热量,形成1mol H﹣O键释放Q3kJ的热量,则下列关系式正确的是 。(填字母序号)
A.2Q1+Q2>4Q3
B.Q1+Q2<Q3
C.Q1+Q2<4Q3
D.2Q1+Q2=4Q3
(2)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。
已知:①2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)═CH4(g)+4NO(g)△H1=akJ/mol
②CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=bkJ/mol
③H2O(1)═H2O(g)△H3=ckJ/mol
则CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(1)△H=kJ/mol 。(用含a、b、c的代数式表示)
(3)红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g),反应过程中的热量关系如图所示(图中的△H表示生成1mol产物的数据)。根据如图回答下列问题:
①写出P(s)和Cl2(g)反应生成PCl5(g)的热化学方程式 。
②已知:常温时红磷比白磷稳定,比较下列反应中△H的大小:△H1 △H2.(填“>”、“<”或“=”)
ⅰ.P4(白磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s)△H1<0
ⅱ.4P(红磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s)△H2<0
32.(2020秋•青冈县校级月考)化学反应按照不同的分类方法,可以分为化合反应,分解反应、置换反应、复分解反应,也可分为氧化还原反应和非氧化还原反应。有下列反应:
①CO2+C2CO
②Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑
③2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O
④2CO+O22CO2
⑤3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
⑥CuO+COCu+CO2
⑦2H2O2H2↑+O2↑
⑧CO2+H2O═H2CO3
(1)其中属于化合反应的是 (填序号,下同),属于置换反应的是 。
(2)在化学反应前后元素的化合价没有变化的是 。
(3)上述反应中,既是分解反应,又是氧化还原反应的是 。
(4)上述反应中,既是溶液中的离子反应,又是氧化还原反应的是 。
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参考答案与试题解析
一.选择题(共12小题)
1.答案:D
解:A.①C(s)+O2(g)=CO2(g)为放热反应,△H1=akJ•mol﹣1<0,a<0;②CO2(g)+C(s)=2CO(g)为吸热反应,△H2=bkJ•mol﹣1>0,b>0,因此b>a,故A正确;
B.②CO2(g)+C(s)=2CO(g)△H2=bkJ•mol﹣1,③Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H3=ckJ•mol﹣1;根据盖斯定律可知,将②×3+③×2可得:2Fe2O3(s)+3C(s)=4Fe(s)+3CO2(g)△H4=dkJ•mol﹣1=(3b+2c)kJ•mol﹣1,故B正确;
C.①C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=akJ•mol﹣1,②CO2(g)+C(s)=2CO(g)△H2=bkJ•mol﹣1;根据盖斯定律可知,将[①+②]×可得:C(s)+O2(g)=CO(g)△H=kJ•mol﹣1<0,故C正确;
D.因为碳燃烧生成一氧化碳为放热反应,所以1mol碳完全燃烧放出的热量大于1mol一氧化碳完全燃烧放出的热量,而反应热包括负号和数值,故CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H>akJ•mol﹣1,故D错误;
故选:D。
2.答案:A
解:A.由阳光、二氧化碳和水通过人工光合得到的绿色液态燃料的过程中同时吸收能量,故A错误;
B.煤气化得到的水煤气为氢气和一氧化碳,利用的是化石燃料,所以氢气和一氧化碳合成的甲醇不属于“液态阳光”,故B正确;
C.“液态阳光”是指由阳光、二氧化碳和水通过人工光合得到的绿色液态燃料,能吸收二氧化碳解决温室效应,有利于可持续发展并应对气候变化,故C正确;
D.利用阳光、二氧化碳和水合成绿色燃料减少对化石燃料的依赖,有望解决全球化石燃料不断枯竭的难题,故D正确;
故选:A。
3.答案:D
解:A.该电池中Al电极为负极,纳米多孔金电极为正极,负极反应为Al﹣3e﹣=Al3+,放电时,阳离子移向正极,即铝失去电子生成Al3+,Al3+移向正极,故A正确;
B.放电时Al电极为负极,纳米多孔金电极为正极,电流由正极→负载→负极铝箱→电解质→回到NPG@Pd电极,故B正确;
C.原电池放电时正极反应为4Al3++9CO2+12e﹣═2Al2(CO3)3+3C,充电时为电解池,发生的反应为原电池的逆反应,即阳极反应为2Al2(CO3)3+3C﹣12e﹣═4Al3++9CO2↑,故C正确;
D.Al﹣CO2电池放电时生成碳酸铝和碳,不是生成草酸铝,充电时碳酸铝和碳反应生成铝和二氧化碳,则总反应为4Al+9CO22Al2(CO3)3+3C,故D错误;
故选:D。
4.答案:C
解:A、锌电极为负极,发生氧化反应,故A错误;
B、Pt电极为正极,得到电子,电子为负电荷,故电池中的Cl﹣向反方向移动,即锌电极方向移动,故B错误;
C、铂电极为正极,发生还原反应,反应式为H2O2+2e﹣=2OH﹣,故C正确;
D、电子从Zn电极沿导线流向Pt电极,不进入溶液,溶液中为离子的转移,故D错误。
故选:C。
5.答案:见试题解答内容
解:A、Pb转化生成PbSO4,化合价由0价变为+2价,发生氧化反应,所以Pb为负极,生成的PbSO4吸附在负极表面,总质量增加,故A错误;
B、正极电极反应:PbO2+2e﹣+4H++SO42﹣═PbSO4+2H2O,故B正确;
C、由总的电池反应式:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,充电时电解质硫酸的浓度不断增大,故C错误;
D、由总的电池反应式:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,放电时电解质硫酸的浓度不断减小,溶液的PH不断增大,故D错误;
故选:B。
6.答案:D
解:A.钛合金具有耐高温、耐腐蚀等优良性质,所以航母上的钛合金铆钉可抗海水腐蚀,故A正确;
B.航空煤油是石油的分馏产物之一,所以客机所用燃油是石油的分馏产物,故B正确;
C.丝绸的主要成分是蛋白质,蛋白酶能促进蛋白质水解生成氨基酸,所以丝绸制品严禁使用添加蛋白酶的洗衣粉漂洗,故C正确;
D.工业上用分离液态空气的方法制得液氧,实验室才通过分解氯酸钾制得氧气,故D错误;
故选:D。
7.答案:D
解:A.原电池工作时,阳离子向正极移动,即H+从负极区移向正极区,故A错误;
B.MnO2被还原生成Mn2+,为原电池的正极,正极反应式为MnO2+4H++2e﹣=Mn2++2H2O,则酸性电池中每消耗1molMnO2有2molH+迁移至正极,故B错误;
C.微生物所在电极区发生氧化反应,Cm(H2O)n被氧化生成水和二氧化碳,故C错误;
D.MnO2被还原生成Mn2+,为原电池的正极,正极反应式为MnO2+4H++2e﹣=Mn2++2H2O,故D正确;
故选:D。
8.答案:C
解:A.太阳能电池把光能量转化为电能,它的基本原理是光电效应:光照射到某些物质上引起物质的光电性质变化,也就是光能量转化为电能,故A正确;
B.水是由氢元素和氧元素组成的,一定条件下水能分解成氧气和氢气,利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下可使水分解产生氢气,故B正确;
C.化石燃料包括煤、石油和天然气,属于不可再生能源,而氢能是可以再生的能源,故C错误;
D.贮氢金属在一定的温度和压强下能够大量吸收氢气,形成金属氢化物,开辟了解决氢气贮存、运输难题的新途径,故D正确;
故选:C。
9.答案:B
解:A.太阳能在自然界中可以可循环利用,属可再生能源,故A不符合;
B.化石燃料,不能短时期内从自然界得到补充,属于不可再生能源,故B符合;
C、氢能在自然界中可以不断再生,可循环利用,属可再生能源,故C不符合;
D、风能在自然界中可以不断再生,可循环利用,属可再生能源,故D不符合;
故选:B。
10.答案:A
解:A.反应中固体质量变化为:FeS→S,固体质量变化为铁元素的变化,反应前后固体的质量减少了2.8g,参加反应的亚铁离子的物质的量为=0.05mol,即被氧化的FeS的物质的量为0.05mol,被高锰酸根离子氧化的硫元素元素的物质的量为0.05mol,S元素转移的电子的物质的量为:0.05mol×2=0.1mol,则硫元素与高锰酸钾之间转移的电子数为0.1NA,故A错误;
B.反应2KMnO4+16HCl(浓)═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O中,KMnO4为氧化剂,HCl为还原剂,由方程式可知,当有2molKMnO4参加反应,则有10molHCl被氧化,氧化剂和还原剂物质的量之比为1:5,故B正确;
C.由不同条件下高锰酸钾可发生的反应可知,溶液的酸性越强,反应后锰元素的化合价越低,所以高锰酸根离子反应后的产物与溶液的酸碱性有关,故C正确;
D.高锰酸钾溶液与双氧水发生反应生成氧气,反应中O元素的化合价升高,则双氧水是还原剂,高锰酸钾是氧化剂,故D正确。
故选:A。
11.答案:C
解:①放热反应的△H为负值,而吸热反应的△H为正值,故△H1<△H2,故①错误;
②对于放热反应,当反应物的能量越高时,反应放出的热量越多,由于硫蒸气的能量高于固态硫,故1mol硫蒸气燃烧放出的热量高于1mol固态硫,则△H3<△H4,故②错误;
③对于燃烧反应,相同物质的量的可燃物,完全燃烧时放出的热量多于不完全燃烧时,故1molC燃烧生成二氧化碳时放出的热量高于当生成CO时放出的热量,故△H5<△H6,故③正确。
故选:C。
12.答案:D
解:A.“热分解系统”发生的反应为2Fe3O46FeO+O2↑,属于吸热反应,故A正确;
B.“重整系统”发生的反应为6FeO+CO22Fe3O4+C,反应物中没有单质,不属于置换反应,故B正确;
C.在“重整系统”发生的反应中,CO2中C元素化合价降低生成单质C,作氧化剂,故C正确;
D.“热分解系统”发生的反应中,2Fe3O46FeO+O2↑,每分解1molFe3O4,产生0.5molO2,转移2mole﹣,故D错误;
故选:D。
二.填空题(共9小题)
13.答案:+572kJ•mol﹣1。
解:已知反应Ⅰ:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)═2HI(aq)+H2SO4(aq)△H1=﹣213kJ•mol﹣1
反应Ⅱ:H2SO4(aq)═SO2(g)+H2O(l)+O2(g)△H2=+327kJ•mol﹣1
反应Ⅲ:2HI(aq)═H2(g)+I2(g)△H3=+172kJ•mol﹣1
由盖斯定律可知,(I+II+III)×2得到2H2O(l)═2H2(g)+O2(g)△H=[﹣213kJ•mol﹣1+(+327kJ•mol﹣1)+(+172kJ•mol﹣1)]×2=+572kJ•mol﹣1,
故答案为:+572kJ•mol﹣1。
14.答案:( )①b;a→b;
②C2H5OH﹣12e﹣+3H2O=12H++2CO2↑;
(2)①2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;红;
②0.05mol;5.8;Ag2O;
(3)①化学;
②Ag﹣e﹣+Cl﹣=AgCl;2Ag+Cl2=2AgCl;0.2mol。
解:(1)①在燃料电池中,燃料在负极发生失电子的反应,则a为负极,b为正极;电流在电路中从正极流向负极,而电子则从负极流向正极,即a→b,
故答案为:b;a→b;
②负极上乙醇失电子,电解质中含有质子,则乙醇失电子生成二氧化碳和氢离子,电极反应式为:C2H5OH﹣12e﹣+3H2O=12H++2CO2↑,
故答案为:C2H5OH﹣12e﹣+3H2O=12H++2CO2↑;
(2)紫红色斑为MnO4﹣呈现的颜色,MnO4﹣向d端扩散,根据阴离子向阳极移动的原理,可知d端为阳极,b为正极,a为负极,c为阴极;
①电解NaCl溶液时,总化学方程式为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;阴极上是H2O电离出的H+放电,溶液中OH﹣浓度增大,故阴极附近碱性增强,c点附近会变红色,
故答案为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;红;
②电解AgNO3溶液时,Pt为阳极,溶液中的OH﹣放电:4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O,当有280mL(标准状况)即0.0125mol的气体生成时,转移0.05mol电子,溶液中产生n(H+)=0.05mol;Ag为阴极,溶液中的Ag+得电子,生成0.05molAg,脱离体系的是银元素和氧元素,且n(Ag):n(O)=2:1,所以可以加入0.025mol即5.8g的Ag2O可以使溶液复原,
故答案为:0.05mol;5.8;Ag2O;
(3)①Ag和O2、H2S反应生成Ag2S,属于化学腐蚀,
故答案为:化学;
②该原电池中,Ag作负极、通入氯气的电极为正极,负极反应式为Ag﹣e﹣+Cl﹣=AgCl;电解质溶液中氢离子向正极方向移动,该原电池相当于氯气和Ag的反应生成AgCl,电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl;放电时,左侧装置中Ag失电子和氯离子反应生成AgCl沉淀,且溶液中氢离子向正极移动,当电路中转移0.1mole﹣时,生成1mol银离子,1mol银离子生成AgCl需要1molCl﹣,所以交换膜左侧溶液中离子减少的物质的量为0.2mol,
故答案为:Ag﹣e﹣+Cl﹣=AgCl;2Ag+Cl2=2AgCl;0.2mol。
15.答案:(1)①BaSO4;
②CH3CH2Br;
(2)Fe﹣2e﹣=Fe2+。
解:(1)①钡餐用的是硫酸钡,其化学式为BaSO4,
故答案为:BaSO4;
②溴乙烷是乙烷分子中一个H原子被溴原子取代形成的化合物,其结构简式为CH3CH2Br,
故答案为:CH3CH2Br;
(2)钢铁发生吸氧腐蚀时,负极上铁失电子生成亚铁离子,其电极方程式为:Fe﹣2e﹣=Fe2+,
故答案为:Fe﹣2e﹣=Fe2+。
16.答案:见试题解答内容
解:蓄电池充放电过程互为可逆,放电时正极发生还原反应,充电时应连接外电源的正极作阳极,发生氧化反应,即蓄电池充电时正极应连接外电源的正极,负极应连接外电源的负极,所以该说法正确,故选A;
故答案为:A。
17.答案:见试题解答内容
解:(1)A.化学反应的实质就是旧化学键的断裂,新化学键的形成,在化学反应中,反应物转化为生成物的同时,由于反应物和生成物的能量不等,必然发生能量的变化,故A正确;
B.钢铁发生腐蚀,铁失电子发生氧化反应,反应式为:Fe﹣2e﹣=Fe2+,故B正确;
C.放热反应发生时不一定要加热,如氧化钙和水之间的反应,吸热反应不一定加热才能发生,如氯化铵和氢氧化钡晶体之间的反应,如碳酸氢铵分解,在常温下就能发生,故C错误;
故答案为:AB;
(2)2gH2即1mol完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,则2mol完全燃烧生成液态水,放出571.6kJ热量,所以该热化学方程式为:2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)△H=﹣571.6 kJ•mol﹣1,
故答案为:2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)△H=﹣571.6 kJ•mol﹣1;
(3)由于反应物能量高于反应物能量,即反应物生成生成物,释放热量,所以该反应为放热反应,△H<0,
故答案为:放热;<;
(4)A、水由气态变成液态,放出热量,所以生成液态水放出的热量多,但反应热为负值,所以△H1>△H2,故A不符合;
B、固体硫燃烧时要先变为气态硫,过程吸热,气体与气体反应生成气体比固体和气体反应生成气体产生热量多,但反应热为负值,所以△H1<△H2,故B符合;
C、碳不完全燃烧放热少,焓变比较大小考虑负号,所以△H1>△H2,故C不符合;
D、氢气与氯气反应为放热反应,所以△H<0,又焓变与系数成正比关系,则△H1=2△H2<0,所以△H1<△H2,故D符合;
故答案为:BD;
(5)该反应放热,反应热=反应物的键能﹣生成物的键能,氮气和氢气反应生成氨气的热化学方程式为:N2(g)+H2(g)=NH3(g)△H=a﹣bkJ•mol﹣1,则N2(g)+3H2 (g)=2NH3(g)△H=2(a﹣b)kJ•mol﹣1=﹣92kJ•mol﹣1,所以a﹣b=﹣46,又因b=1173,所以a﹣b=﹣46,a=1127,
故答案为:1127。
18.答案:见试题解答内容
解:(1)甲醇(CH3OH)、氧气和稀硫酸制作燃料电池,反应中甲醇被氧化,应为电池的负极,正极发生还原反应,氧气被还原生成水,电极方程式为:O2+4H++4e﹣=2H2O,
故答案为:负;O2+4H++4e﹣=2H2O;
(2)用氢氧化钾溶液作电解液制成甲醇燃料电池,甲醇在负极失电子发生氧化反应,碱性溶液中生成碳酸盐,负极的电极反应式为:CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O,故答案为:CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O。
19.答案:(1)Cu2S;4;
(2)S;1:2;
(3)4KClO3KCl+3KClO4;
(4)NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑;4NA或2.408×1024。
解:(1)2Cu2S+2H2SO4+5O2═4CuSO4+2H2O中,Cu、S元素的化合价升高,氧气中O元素的化合价降低,则该反应的还原剂是Cu2S,当1mol O2发生反应时,由电子守恒可知还原剂所失电子的物质的量为1mol×2×2=4mol,
故答案为:Cu2S;4;
(2)由S原子守恒及S元素的化合价变化可知,S单质作还原剂,明矾作氧化剂,3molS失去电子与6molS得到电子相等,则在该反应中被还原的元素是S,被氧化的原子和被还原的原子的个数比为3:6=1:2,
故答案为:S;1:2;
(3)400℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐为KCl,Cl元素的化合价降低,由电子守恒及另一种盐的阴、阳离子个数比为1:1,可知另一种盐为KClO4,由电子及原子守恒可知反应为4KClO3KCl+3KClO4,
故答案为:4KClO3KCl+3KClO4;
(4)NaBH4与水反应得到NaBO2、氢气,只有H元素的化合价变化,反应为NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑,反应消耗1mol NaBH4时转移的电子数目为1mol×4×(1﹣0)×NAmol﹣1=4NA或2.408×1024,
故答案为:NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑;4NA或2.408×1024。
20.答案:①>;
②<。
解:①固体S燃烧时要先变成气态,过程吸热,气体与气体反应生成气体比固体和气体反应生成气体产生热量多,但反应热为负值,故△H1>△H2,
故答案为:>;
②水由气态变成液态放出热量,所以生成液态水,放出的热量多,但反应热为负值,故△H1<△H2,
故答案为:<。
21.答案:见试题解答内容
解:(1)Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O;该反应属于分解反应;
②2CuO+C2Cu+CO2↑;该反应属于置换反应;
④CO2+C2CO该反应属于化合反应;
故答案为:分解反应;置换反应;化合反应;
(2)①Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O;
②2CuO+C2Cu+CO2↑;
③CuO+COCu+CO2;
④CO2+C2CO四个反应中②③④,反应前后有化合价变化,所以是氧化还原反应;
反应②中CuO的化合价降低被还原,故为氧化剂;反应③中CuO的化合价降低被还原,故为氧化剂;反应④中CO2 的化合价降低被还原,为氧化剂。
故答案为:②③④;CuO、CuO、CO2。
三.解答题(共11小题)
22.答案:(1)﹣664;
(2)NO+MnO4﹣+2OH﹣=NO2﹣+MnO42﹣+H2O;2HNO2+CO(NH2)2=CO2↑+2N2↑+3H2O;0.3;
(3)①如果硝酸的浓度太大,硝酸本身会分解出NOx,从而使排放的NOx比例升高;
②NO2﹣+H2O﹣2e﹣=NO3﹣NO+2H+。
解:(1)已知:①2NO(g)+4H2(g)+O2(g)═N2(g)+4H2O(g)△H=﹣1148 kJ•mol﹣1
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=﹣484 kJ•mol﹣1
根据盖斯定律,①﹣②可得:2NO(g)+2H2(g)═N2(g)+2H2O(g),则△H=(﹣1148 kJ•mol﹣1)﹣(﹣484 kJ•mol﹣1)=﹣664kJ•mol﹣1,
故答案为:﹣664;
(2)根据电子转移守恒可知MnO4﹣中Mn被还原为+6价,即还原生成MnO42﹣,反应离子方程式为:NO+MnO4﹣+2OH﹣=NO2﹣+MnO42﹣+H2O,HNO2与尿素[CO(NH2)2]反应生成两种无害气体,应是生成二氧化碳与氮气,同时有水生成,反应方程式为:2HNO2+CO(NH2)2=CO2↑+2N2↑+3H2O,反应中HNO2是氧化剂,生成气体的总物质的量为=0.15mol,参加反应的HNO2的物质的量为0.15mol×=0.1mol,故转移电子为0.1mol×(3﹣0)=0.3mol,
故答案为:NO+MnO4﹣+2OH﹣=NO2﹣+MnO42﹣+H2O;2HNO2+CO(NH2)2=CO2↑+2N2↑+3H2O;0.3;
(3)①如果硝酸的浓度太大,硝酸本身会分解出NOx,从而使排放的NOx比例升高,
故答案为:如果硝酸的浓度太大,硝酸本身会分解出NOx,从而使排放的NOx比例升高;
②阳极发生氧化反应,NO2﹣失去电子转化为NO3﹣,阳极电极反应式为:NO2﹣+H2O﹣2e﹣=NO3﹣NO+2H+,
故答案为:NO2﹣+H2O﹣2e﹣=NO3﹣NO+2H+。
23.答案:(1)O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣;CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32﹣+6H2O;
(2)560;CuCl2Cl2↑+Cu;
(3)减小;减小;
(4)铅;3。
解:(1)甲池为原电池,O2 得电子发生还原反应,和水生成氢氧根离子,所以该电极是正极,电极反应为:O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣;燃料在负极失电子发生氧化反应在碱溶液中生成碳酸盐,甲池中通入CH3OH电极的电极反应为:CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32﹣+6H2O,
故答案为:O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣;CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32﹣+6H2O;
(2)乙池是电解池,A为阳极,B为阴极,电池中是电解硝酸银溶液生成银,硝酸和氧气,电池反应为:4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3,当乙池中B极质量增加10.8g为Ag,依据电子守恒则
4Ag~~~~4e﹣~~~~O2,
4×108g 22.4L
10.8g V(O2) 所以甲池中理论上消耗O2的体积 V(O2)==0.56L=560mL,
丙为电解池C为阳极,D为阴极,电解氯化铜溶液铜离子在阴极得到电子析出铜,电池反应为:CuCl2Cl2↑+Cu,
故答案为:560;CuCl2Cl2↑+Cu;
(3)甲中发生的反应为CH3OH生成的二氧化碳与氢氧根离子反应,反应消耗氢氧根离子,则pH减小,乙中电极不变,将其溶液换成CuSO4溶液,则乙中电解CuSO4溶液生成硫酸,所以溶液的pH减小;
故答案为:减小;减小;
(4)根据电池反应式知,铅失电子化合价升高而作负极,根据硫酸和转移电子之间的关系式得,转移电子的物质的量=(5﹣x)×2=4,x=3mol/L,
故答案为:铅;3。
24.答案:见试题解答内容
解:此原电池中Mg为负极,Al为正极,硫酸是电解质溶液。负极上Mg失电子变为Mg2+,正极上H+得电子生成H2,
(1)正极上H+得电子生成H2,电极反应为2H++2e﹣=H2,故答案为:2H++2e﹣=H2;
(2)负极上Mg失电子变为Mg2+,电极反应为Mg﹣2e﹣=Mg2+,故答案为:Mg﹣2e﹣=Mg2+;
(3)电子由负极流向正极,故答案为:由负极经导线流向正极;
(4)将正负极反应相加即得总反应,故总反应为Mg+2H+=Mg2++H2↑,故答案为:Mg+2H+=Mg2++H2↑;
25.答案:(1)Pb﹣2e﹣+SO42﹣=PbSO4;
(2)正;PbSO4﹣2e﹣+2H2O=PbO2+SO42﹣+4H+;
(3)13;0.04。
解:(1)放电时,负极上Pb失电子和H2SO4反应生成PbSO4,电极反应式为Pb﹣2e﹣+SO42﹣=PbSO4,故答案为:Pb﹣2e﹣+SO42﹣=PbSO4;
(2)铅蓄电池充电时,其正极应连接外加直流电源的正极作阳极,PbSO4失电子发生氧化反应生成PbO2,电极反应式为PbSO4﹣2e﹣+2H2O=PbO2+SO42﹣+4H+,故答案为:正;PbSO4﹣2e﹣+2H2O=PbO2+SO42﹣+4H+;
(3)电解饱和食盐水的总反应式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,产生0.02molCl2时,生成NaOH的物质的量为2×0.02mol=0.04mol,c(NaOH)==0.1mol•L﹣1,根据水的离子积,溶液中c(H+)=mol•L﹣1=10﹣13mol•L﹣1,即pH=13;根据转移电子物质的量相同,存在Cl2~2e﹣~Pb~2H2SO4,消耗H2SO4的物质的量为2×0.02mol=0.04mol,故答案为:13;0.04。
26.答案:Ⅰ(1)b
(2)吸氧
Ⅱ(3)C;牺牲阳极;
(4)负
(5)乙
解:Ⅰ.生铁中含有碳杂质,在电解质环境下,铁发生电化学腐蚀,
(1)红墨水柱两边的液面变为左低右高,则a发生析氢腐蚀,b发生吸氧腐蚀,所以b边盛有食盐水,故答案为:b;
(2)b试管中铁发生的是吸氧腐蚀,生铁中碳上发生的电极反应式O2+2H2O﹣4e﹣=4OH﹣,故答案为:吸氧;
Ⅱ.(1)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率,可以让金属铁做原电池的正极,其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以是比金属铁的活泼性强的金属,钠不能做电极材料,所以选锌,此方法叫做牺牲阳极的阴极保护法,故答案为:C;牺牲阳极的阴极;
(2)电解池的阴极上的金属被保护,为降低铁闸门的腐蚀速率,其中铁闸门应该连接在直流电源的负极,故答案为:负;
(3)因为电解池的保护比原电池保护更好,所以乙种能使铁闸门保护得更好;
故答案为:乙。
27.答案:(1)正;
(2)负;H2;
(3)H2﹣2e﹣+2OH﹣═2H2O;
(4)56;
(5)CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O。
解:通常在原电池反应中,O2只能得电子,所以通O2的电极为正极,在碱性电解质溶液中,O2得电子的产物与溶液反应生成OH﹣,电极反应式为O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣,通H2的电极为负极,H2失电子的产物与电解质溶液反应生成H2O,电极反应式为H2﹣2e﹣+2OH﹣═2H2O。
(1)由以上分析知,O2进入的电极为正极,
故答案为:正;
(2)电池工作时:阴离子向负极移动,则溶液中的OH﹣向负极迁移;在原电池中,负极的电势较低,则通H2一极的电势较低,
故答案为:负;H2;
(3)电池工作时,通H2的电极为负极,H2失电子的产物与电解质溶液反应生成H2O,电极反应式为H2﹣2e﹣+2OH﹣═2H2O,
故答案为:H2﹣2e﹣+2OH﹣═2H2O;
(4)在正极1molO2转移电子4mol,若电池工作时转移0.01mol电子,理论上消耗标准状态下O2的体积为=56mL,
故答案为:56;
(5)若将此燃料电池改成以CH4和O2为原料进行工作时,负极为通CH4的电极,CH4失电子的产物与OH﹣反应生成CO32﹣和水,电极反应式为:CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O,
故答案为:CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O。
28.答案:(1)太阳能、氢能、地热能、风能、海洋能和生物质能;
(2)①C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)△H=﹣5518 kJ•mol﹣1;
②5.564×104;
③H2;
④:。
解:(1)能源是人类社会发展不可或缺的基本条件,随着人类社会的发展,能源种类越来越广,开发的新能源有:太阳能、氢能、地热能、风能、海洋能和生物质能,
故答案为:太阳能、氢能、地热能、风能、海洋能和生物质能;
(2)①辛烷(C8H18,液体)的燃烧热为5518kJ/mol,反应的热化学方程式为C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)△H=﹣5518 kJ•mol﹣1,
故答案为:C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)△H=﹣5518 kJ•mol﹣1,
故答案为:C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)△H=﹣5518 kJ•mol﹣1;
②甲烷燃烧热为890.3kJ/mol,据此计算得到甲烷的热值==5.564×104kJ/kg,
故答案为:5.564×104;
③燃料的热值是指单位质量某种燃料完全燃烧放出的热量,据此计算热值比较判断,
氢气的热值==1.429×105kJ/kg,
CO的热值==1.011×104kJ/kg,
甲烷的热值==5.564×104kJ/kg,
C8H18(辛烷)的热值==5.306×104kJ/kg,
上述计算得到氢气的热值最大,
故答案为:H2;
④CH4的燃烧热为890.3kJ/mol,依据燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量,反应的热化学方程式为:
CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣890.3KJ/mol;
氢气燃烧热的热化学方程式为:
H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H=﹣285.8kJ/mol,
常温常压下,使一定量的氢气和甲烷完全燃烧且二者放出的热量相等,则消耗的n(CH4):n(H2)=:,
故答案为::。
29.答案:见试题解答内容
解:(1)氢气燃烧生成水,无污染,为清洁能源,可再生,故答案为:无污染、可再生;
(2)热值是指1kg燃料完全燃烧生成稳定的化合物时放出的热量,而燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时放出的热量,而由于氢气的燃烧热△H=﹣﹣285.8KJ/mol,故1kg氢气燃烧放出的热量Q==142900KJ;
由于CO的燃烧热△H=﹣283.0KJ/mol,故1kgCO燃烧放出的热量Q=﹣=2964.3KJ;
由于甲烷的燃烧热△H=﹣890.3KJ/mol,故1kg甲烷燃烧放出的热量Q==55643.7KJ。
通过计算发现,氢气的热值比CO和甲烷的均高。
故氢气作为燃料的优点是:来源广,可再生,热值高。
答:氢气作为燃料的优点是:来源广,可再生,热值高。
(3)氢气的难液化,运输比较困难,且氢气的制取目前仍采取电解水的方法,而此方法耗能很高。
答:氢气的难液化,运输比较困难;目前尚未找到合适的制取方法。
30.答案:(1)4Cl2+S2O32﹣+5H2O=10H++2SO42﹣+8Cl﹣;0.02mol;mol;
(2)4KClO3KCl+3KClO4;3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+KCl+3H2O,
解:(1)由生成白色沉淀可知Na2S2O3被氯气氧化为SO42﹣,相应的离子方程式为4Cl2+S2O32﹣+5H2O=10H++2SO42﹣+8Cl﹣;Cl2与KOH溶液反应后生成了三种盐KCl、KClO3、KClO,存在关系n(K+)=n(Cl),当n(KOH)=0.28mol时,由电子守恒可知n(Cl﹣)=n(ClO﹣)+5n(ClO3﹣),由原子守恒可知n(Cl﹣)+n(ClO﹣)+n(ClO3﹣)=0.28,浓度之比等于物质的量之比,则n(Cl﹣)=11c(ClO﹣),联立三式解得n(ClO﹣)=0.02mol;若只生成KCl、KClO3时,n(Cl﹣)=5n(ClO3﹣)、n(Cl﹣)+n(ClO3﹣)=0.28,联立两式解得n(ClO3﹣)=mol,
故答案为:4Cl2+S2O32﹣+5H2O=10H++2SO42﹣+8Cl﹣;0.02mol;mol;
(2)400℃时KClO3会分解生成一种无氧酸盐为KCl,Cl元素的化合价降低,则另一种含氧酸盐为KClO4,由电子及原子守恒可知反应为4KClO3KCl+3KClO4;将KClO3、MnO2、KOH混合后加热,可得到氧化产物K2MnO4,Mn元素的化合价升高,则Cl元素的化合价降低生成KCl,由电子及原子守恒可知反应为3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+KCl+3H2O,
故答案为:4KClO3KCl+3KClO4;3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+KCl+3H2O。
31.答案:(1)C;
(2(b﹣a)﹣2c;
(3)①P(s)+Cl2(g)=PCl5(g)△H=﹣399kJ/mol;
②<。
解:(1)氢气燃烧的反应为2H2(g)+O2(g)=2H2O(1),其焓变△H=反应物的总键能﹣生成物的总键能=(2Q1+Q2﹣4Q3)kJ/mol,由于氢气在氧气中燃烧是放热反应,则2Q1+Q2﹣4Q3<0,即Q1+Q2<2Q1+Q2<4Q3,故C正确,
故答案为:C;
(2)①2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)═CH4(g)+4NO(g)△H1=akJ/mol
②CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=bkJ/mol
③H2O(1)═H2O(g)△H3=ckJ/mol
据盖斯定律(②﹣①)×﹣③×2计算CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(1)的△H=[(b﹣a)﹣2c]kJ/mol,
故答案为:(b﹣a)﹣2c;
(3)①P(s)和Cl2(g)反应生成PCl5(g)的化学方程式为P(s)+Cl2(g)=PCl5(g),由图可知,该反应分两步完成,焓变△H=△H1+△H2=﹣399kJ/mol,即热化学方程式为P(s)+Cl2(g)=PCl5(g)△H=﹣399kJ/mol,
故答案为:P(s)+Cl2(g)=PCl5(g)△H=﹣399kJ/mol;
②常温时红磷比白磷稳定,则白磷的具有的能量高,即4P(s)=P4(s)△H>0,
ⅰ.P4(白磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s)△H1<0
ⅱ.4P(红磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s)△H2<0
根据盖斯定律:反应ii﹣i得到△H=△H2﹣△H1>0,所以△H1<△H2,
故答案为:<。
32.答案:(1)①④⑧;⑤;
(2)②⑧;
(3)⑦;
(4)③。
解:(1)两种或两种以上的物质生成一种物质的反应为化合反应,属于化合反应的有①④⑧,一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应属于置换反应,属于置换反应的有⑤,
故答案为:①④⑧;⑤;
(2)反应②⑧不属于氧化还原反应,元素化合价没有发生变化,
故答案为:②⑧;
(3)属于分解反应的有②⑦,其中⑦存在化合价的变化,为氧化还原反应,所以既是分解反应,又是氧化还原反应的是⑦,
故答案为:⑦;
(4)溶液中有离子参加的反应为离子反应,属于离子反应的有③,且属于氧化还原反应,
故答案为:③。
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