化学必修2第二章 化学反应与能量综合与测试课时练习

这是一份化学必修2第二章 化学反应与能量综合与测试课时练习，共22页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

本章达标检测
　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
一、选择题(每小题3分,共48分,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020北京普通高中学业水平等级考试适应性测试)高粱酿酒过程中的部分流程按顺序排列如下,其中能说明高粱转化过程中放出热量的是(　　)
A
B
C
D




“蒸粮”时加热
“拌曲”前摊晾
“堆酵”时升温
“馏酒”时控温

2.氢气是人类未来最理想的燃料,以水为原料大量制取氢气的最理想的途径是(　　)
A.利用太阳能直接使水分解产生氢气
B.以焦炭和水制取水煤气(含CO和H2)后分离出氢气
C.用铁和盐酸反应放出氢气
D.由热电站提供电力电解水产生氢气
3.(2019江苏南通海安一中高一月考)对于反应Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑,下列叙述错误的是(　　)

A.反应过程中能量关系可用上图表示
B.若将该反应设计成原电池,锌为负极,碳为正极,稀硫酸为电解质溶液
C.若设计为原电池,当有32.5 g锌溶解,负极放出11.2 L气体(标准状况下)
D.若设计为原电池,负极有电流流入
4.反应A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)=0.45 mol·L-1·min-1
②v(B)=0.6 mol·L-1·s-1　③v(C)=0.4 mol·L-1·s-1　④v(D)=0.45 mol·L-1·s-1,该反应进行的快慢顺序为(　　)
A.④>③=②>① B.④<③=②<①
C.①>②>③>④ D.④>③>②>①
5.(2019云南玉溪一中期末)一定温度下,恒容密闭容器中,可逆反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)达到化学平衡状态的标志是(　　)
A.混合气体的压强不再变化
B.混合气体的颜色不再变化
C.反应速率v(H2)=0.5v(HI)
D.c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=1∶1∶2
6.(2020河北张家口高一月考)下列说法正确的是(　　)
A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B.在甲烷燃烧的反应中,化学能只转化为热能
C.吸热反应在常温下一定不能发生
D.旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成所释放的能量的相对大小决定了反应是放热还是吸热
7.(2019湖北随州一中高一下期中)科学家最近研究出一种环保、安全的储氢方法,其原理可表示为NaHCO3+H2 HCOONa+H2O,下列有关说法正确的是(　　)
A.储氢、释氢过程均无能量变化
B.释氢过程中,每消耗0.1 mol H2O放出2.24 L的H2
C.上述储氢原理和钢瓶储氢原理相同
D.1 mol NaHCO3固体中含有2NA个离子
8.(2019安徽淮北师大附中学考模拟)关于下图所示的原电池,下列说法正确的是(　　)

A.该装置将电能转化为化学能
B.锌片为正极
C.石墨电极上发生还原反应
D.电流由锌片通过导线流向石墨
9.氢氧燃料电池常用于航天飞船,由电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水,其电极反应如下:
负极:2H2+4OH--4e- 4H2O
正极:O2+2H2O+4e- 4OH-
当得到1.8 kg饮用水时,电池内转移电子的物质的量为　(　　)
A.1.8 mol B.3.6 mol
C.100 mol D.200 mol
10.(2020四川广安高一月考)将等物质的量的A、B混合于2 L的密闭容器中,发生下列反应:3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g),经2 min后测得D的浓度为0.5 mol/L,c(A)∶c(B)=3∶5,以C表示的平均速率v(C)=0.25 mol·L-1·min-1,下列说法正确的是(　　)
A.反应速率v(B)=0.25 mol·L-1·min-1
B.该反应方程式中,x=1
C.2 min时,A的物质的量为1.5 mol
D.2 min时,A的转化率为60%
11.(2019辽宁阜新第二高级中学月考)化学能与热能、电能等能相互转化。下列关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是(　　)

A.化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成
B.铝热反应中,反应物的总能量比生成物的总能量低
C.图Ⅰ所示的装置能将化学能转变为电能
D.图Ⅱ所示的反应为吸热反应
12.在一个固定容积的密闭容器中,发生可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),当m、n、p、q为任意整数时,下列说法一定能说明反应已达到平衡状态的是(　　)
①体系的压强不再改变　②体系的密度不再改变　③各组分的浓度不再改变　④各组分的质量分数不再改变　⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q　⑥单位时间内m mol A发生断键,同时p mol C也发生断键
A.③④⑤⑥　 B.③④⑥
C.①③④　 D.②③⑥
13.德国化学家F.Haber利用N2和H2在催化剂表面合成氨气而获得诺贝尔奖,该反应的微观历程及能量变化的示意图如下,用“”“”“”分别表示N2、H2、NH3,下列说法正确的是(　　)


A.合成氨反应中,反应物断键吸收的能量大于生成物形成新键释放的能量
B.催化剂在吸附N2、H2时,催化剂与气体之间的作用力为化学键
C.在该过程中,N2、H2断键形成N原子和H原子
D.使用催化剂,合成氨反应放出的热量减少
14.一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷(C4H10)气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池的说法正确的是(　　)
A.在熔融电解质中,O2-移向正极
B.当负极消耗4.48 L气体时,转移5.2 mol e-
C.电子的流向:负极经外电路流向正极,再通过内电路流回负极
D.通入丁烷的一极是负极,电极反应式为C4H10-26e-+13O2- 4CO2+5H2O
15.(2020河北正定中学高一月考)为探究NaHCO3、Na2CO3与1 mol/L盐酸反应过程中的热效应(设两反应分别是反应Ⅰ、反应Ⅱ),进行实验并测得如下数据。下列有关说法正确的是(　　)
序号
液体
固体
混合前温度
混合后最高温度
①
35 mL水
2.5 g NaHCO3
20 ℃
18.5 ℃
②
35 mL水
3.2 g Na2CO3
20 ℃
24.3 ℃
③
35 mL盐酸
2.5 g NaHCO3
20 ℃
16.2 ℃
④
35 mL盐酸
3.2 g Na2CO3
20 ℃
25.1 ℃

A.仅通过实验③即可判断反应Ⅰ是吸热反应
B.仅通过实验④即可判断反应Ⅱ是放热反应
C.通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是吸热反应、放热反应
D.通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是放热反应、吸热反应
16.[2019江西赣州十五县(市)高一期中联考]瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害,一种瓦斯分析仪(图甲)能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时,通过传感器显示。该瓦斯分析仪工作原理类似于燃料电池的工作原理,其装置如图乙所示,其中的固体电解质是Y2O3-Na2O,O2-可以在其中自由移动。

下列有关叙述正确的是(　　)
A.瓦斯分析仪工作时,电池外电路中电子由电极b流向电极a
B.电极a的反应式为CH4+4O2--8e- CO2+2H2O
C.电极b是正极,O2-由电极a流向电极b
D.当固体电解质中有1 mol O2-通过时,电子转移4 mol
二、非选择题(本题共5小题,共52分)
17.(12分)(2019江西新余分宜中学高一期末)为了探究化学能与热能的转化,某实验小组设计了如下图所示的三套实验装置:

(1)上述3个装置中,不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的装置是　　　　(填装置序号)。 
(2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平),在甲试管中加入适量的Ba(OH)2溶液与稀硫酸,U形管中可观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　。说明该反应属于　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 
(3)为探究固体M溶于水的热效应,选择装置Ⅱ进行实验(反应在丙试管中进行)。
①若M为钠,则实验过程中烧杯中可观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②若观察到烧杯中产生气泡,则说明M溶于水　　　　(填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)至少有两种实验方法能验证超氧化钾与水的反应(4KO2+2H2O 4KOH+3O2↑)是放热反应还是吸热反应。
方法①:选择装置　　　　(填装置序号)进行实验; 
方法②:取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上,向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水,片刻后,若观察到脱脂棉燃烧,则说明该反应是　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 
18.(9分)(2019宁夏长庆高级中学高一期末)Ⅰ.在体积为2 L的密闭容器中,某可逆反应(A、B、C均为气体)进行过程中,在不同反应时间各物质物质的量的变化情况如图所示。

(1)该反应的反应物是　　　　,生成物是　　　　　　; 
(2)该反应的化学方程式为　; 
(3)从反应开始至2 min时,用C表示反应速率:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 
(4)2 min后A、B、C的物质的量不再随时间的变化而变化,说明在这个条件下,反应已达到了　　　　状态。 
Ⅱ.对于反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),当其他条件不变时,只改变一个反应条件,将生成SO3的反应速率的变化填入空格里(填“增大”“减小”或“不变”)。
编号
改变的条件
生成SO3的速率
①
升高温度
　　　 
②
降低温度
　　　 
③
增大O2的浓度
　　　 
④
使用V2O5作催化剂
　　　 

19.(11分)(2019吉林长春外国语学校月考)(1)铅蓄电池是典型的可充电电池,电池总反应为Pb+PbO2+4H++2SO42- 2PbSO4+2H2O。请回答下列问题:放电时,正极的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　;电解液中H2SO4的浓度将变　　　　;当外电路通过1 mol电子时,理论上负极板的质量增加　　　　g。 
(2)微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,电极反应为Zn+2OH--2e- ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-。

回答下列问题:
①下列叙述正确的是　　　　　　。 
A.在使用过程中,电解质KOH被不断消耗
B.使用过程中,电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C.Zn是负极,Ag2O是正极
D.Zn电极发生还原反应,Ag2O电极发生氧化反应
②写出电池的总反应:　。 
③使用时,负极区溶液的pH　　　　(填“增大”“减小”或“不变”,下同),正极区溶液的pH　　　　,电解质溶液的pH　　　　。 
20.(8分)CH3OH是一种无色有刺激性气味的液体,在生产、生活中有重要用途,同时也是一种重要的化工原料。
(1)已知CH3OH(g)+12O2(g) CO2(g)+2H2(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是　　　　(填字母)。 

a.CH3OH转变成H2的过程是一个吸收能量的过程
b.H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为1∶2
c.化学变化不仅有新物质生成,同时也一定有能量变化
d.1 mol H—O键断裂的同时2 mol C O键断裂,则反应达最大限度
(2)某温度下,将5 mol CH3OH和2 mol O2充入2 L的密闭容器中,经过4 min反应达到平衡,测得c(O2)=0.2 mol·L-1,4 min内平均反应速率v(H2)=　　　　　　　　,则CH3OH的转化率为　　　　　　　。 
(3)CH3OH燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一,这种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH溶液(电解质溶液)构成。其中负极反应式为CH3OH+8OH--6e- CO32-+6H2O。则下列说法正确的是　　　　(填序号)。 
①电池放电时,通入空气的电极为负极
②电池放电时,电解质溶液的碱性逐渐减弱
③电池放电时,每消耗6.4 g CH3OH转移1.2 mol e-
21.(12分)(2019湖北四地七校联盟高一期中)能源是现代文明的原动力,通过化学方法可使能量按人们所期望的形式转化,从而开辟新能源和提高能量转化率。请回答下列问题:
(1)能源危机是当前全球性的问题,“开源节流”是应对能源危机的重要举措。下列做法有助于能源“开源节流”的是　　　　(填字母)。 
a.大力发展农村沼气,将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源
b.大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求
c.开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源,减少使用煤、石油等化石燃料
d.减少资源消耗,增加资源的重复使用、资源的循环再生
(2)已知一定条件下,白磷转化为红磷释放出能量,白磷比红磷稳定性　　　　(填“强”或“弱”)。 
(3)化学电源在生产、生活中有着广泛的应用。
①根据构成原电池的本质判断,如下反应可以设计成原电池的是　　　　(填字母,下同)。 
A.NaOH+HCl NaCl+H2O
B.2CO+O2 2CO2
C.2H2O 2H2↑+O2↑
D.Cu+2AgNO3 2Ag+Cu(NO3)2
②为了探究化学反应中的能量变化,某同学设计了如下两个实验(如下图)。有关实验现象,下列说法正确的是　　　　。 
A.图Ⅰ和图Ⅱ的气泡均产生于锌棒表面
B.图Ⅱ中产生气体的速率比图Ⅰ快

③燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置。以甲醇(CH3OH)为燃料的电池中,电解质溶液呈碱性,负极的反应式为　, 
若该电池的效率为60%,当外电路转移1.2 mol e-时,消耗的氧气的体积为　　　　L(标准状况)。 

答案全解全析
一、选择题
1.C　“蒸粮”时需要加热,为吸热过程,A项错误;“拌曲”前摊晾是利用蒸发除去水分,B项错误;“堆酵”时升温,即“堆酵”时有热量放出,C项正确;“馏酒”时控温,是控制一定的温度,蒸馏出酒,D项错误。
2.A　太阳能环保无污染,且资源相当丰富,取之不尽用之不竭,A正确;焦炭是不可再生资源,B错误;用铁和盐酸反应放出氢气成本太高,C错误;电解水产生氢气消耗的能量太高,D错误。
3.C　Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑为放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,A正确;反应中锌失去电子,化合价升高,为原电池的负极,B正确;氢气在正极产生,C错误;若设计为原电池,外电路负极有电流流入,电子从负极流出,D正确。
4.A　为了比较反应速率,应先统一反应速率的单位,①v(A)=0.45 mol·L-1·min-1=0.007 5 mol·L-1·s-1;再根据反应速率之比等于化学计量数之比,将B、C、D的反应速率均转化为用A表示的反应速率,分别是0.2 mol·L-1·s-1、0.2 mol·L-1·s-1、0.225 mol·L-1·s-1,则反应速率关系是④>③=②>①。
5.B　该反应反应前后气体总体积相等,即恒温恒容密闭容器中,压强始终保持不变,不能根据压强判断是否达到平衡状态,A项错误;混合气体颜色不再变化,即碘蒸气的浓度不再变化,证明反应达到了平衡状态,B项正确;没有指明是正反应速率还是逆反应速率,不能证明反应达到平衡状态,C项错误;达到平衡状态时各组分浓度保持不变,各物质浓度之比等于化学计量数之比不能说明反应达到平衡状态,D项错误。
6.D　化学反应是放热反应还是吸热反应,与反应条件无关,A项错误;甲烷燃烧过程中,化学能主要转化为热能,部分能量转化为光能,B项错误;有些吸热反应在常温下可以自发进行,如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应,C项错误;化学反应中断开旧化学键吸收的能量与形成新化学键释放的能量不相等,二者的相对大小决定了化学反应是放热还是吸热,D项正确。
7.D　NaHCO3+H2 HCOONa+H2O,储氢、释氢过程都是化学变化,化学变化中一定伴随能量变化,A错误;释氢过程中,每消耗0.1 mol H2O放出0.1 mol的H2,该题未指明气体所处状况,所以0.1 mol的H2不一定为2.24 L,B错误;钢瓶储氢没有发生化学反应,原理不同,C错误;NaHCO3为离子化合物,1 mol NaHCO3固体可在一定条件下电离出1 mol Na+与1 mol HCO3-,则1 mol NaHCO3固体中含有2 mol离子,即2NA个离子,D正确。
8.C　该装置为原电池,将化学能转化为电能,A项错误;锌是活泼的金属,石墨是非金属,锌片为负极,石墨为正极,B项错误;H+在正极石墨上发生还原反应生成H2,C项正确;原电池工作时电流从石墨电极流出,通过导线流向锌片,D项错误。
9.D　由电池的正、负极反应式可得出电池的总反应为2H2+O2 2H2O,每转移4 mol电子,产生2 mol H2O,现n(H2O)=1 800 g18 g/mol=100 mol,则转移的电子的物质的量为2×100 mol=200 mol。
10.C　根据D的浓度可求出生成的D为0.5 mol/L×2 L=1 mol,则根据化学方程式可知反应中消耗0.5 mol B,则v(B)=0.5mol2 L×2min=0.125 mol·L-1·min-1,A项错误;根据v(C)=0.25 mol·L-1·min-1和v(B)的数值可知x=2,B项错误;结合反应中生成1 mol D可知,反应中消耗1.5 mol A和0.5 mol B,设A、B起始物质的量均为y,由c(A)∶c(B)=3∶5,得(y-1.5 mol)∶(y-0.5 mol)=3∶5,解得y=3 mol,则2 min时A的物质的量=3 mol-1.5 mol=1.5 mol,C项正确;A的转化率为1.5mol3mol×100%=50%,D项错误。
11.A　化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成,A项正确;铝热反应是放热反应,即反应物的总能量应大于生成物的总能量,B项错误;图Ⅰ没有形成闭合回路,不能形成原电池,不能将化学能转化为电能,C项错误;图Ⅱ中反应物的总能量高于生成物的总能量,此反应是放热反应,D项错误。
12.B　①如果该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应,则体系的压强始终不变,所以压强不再改变不能说明反应达到平衡状态,故错误;②因为在一个固定容积的密闭容器中进行的反应,反应物和生成物都是气体,所以体系的密度不会改变,故体系的密度不再改变不能说明该反应达到平衡状态,故错误;③各组分的物质的量浓度不再改变,该反应达到平衡状态,故正确;④当该反应达到平衡状态,各组分的质量分数不再改变,故正确;⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,不能说明该反应达到平衡状态,故错误;⑥单位时间内m mol A发生断键等效于p mol C生成,同时p mol C也发生断键,说明反应达到平衡状态,故正确。故选B。
13.C　根据能量变化的示意图,合成氨的反应是放热反应,反应物断键吸收的能量小于生成物形成新键释放的能量,A错误;催化剂吸附N2、H2,没有形成化学键,催化剂与气体之间的作用力不属于化学键,B错误;催化剂对反应热无影响,合成氨反应放出的热量不变,D错误。
14.D　该装置是原电池,在熔融电解质中,O2-移向负极,A错误;通入丁烷的一极是负极,负极反应式为C4H10-26e-+13O2- 4CO2+5H2O,未说明是否处于标准状态,故负极消耗4.48 L气体的物质的量不一定是0.2 mol,转移电子不一定是5.2 mol,B错误,D正确;原电池内部不存在电子转移,只存在阴、阳离子的定向移动,C错误。
15.C　根据实验①可知NaHCO3溶于水为吸热过程,不能仅根据实验③温度降低判断反应Ⅰ为吸热反应,需结合实验①综合判断,A项错误;同理,根据实验②可知Na2CO3溶于水为放热过程,不能仅根据实验④判断反应Ⅱ为放热反应,B项错误;结合实验①温度降低1.5 ℃,而实验③中温度降低3.8 ℃,即发生反应Ⅰ后混合液温度更低,可证明反应Ⅰ为吸热反应,同理,实验②升温4.3 ℃,而实验④升温5.1 ℃,即发生反应Ⅱ后温度升高更高,可证明反应Ⅱ为放热反应,C项正确,D项错误。
16.B　结合图示可知多孔电极a为负极,多孔电极b为正极,瓦斯分析仪工作时,外电路中电子从电极a流出经外电路流向电极b,A项错误;CH4在电极a上发生氧化反应,结合电解质能传导O2-,可写出负极反应式为CH4+4O2--8e- CO2+2H2O,B项正确;该电池工作时,O2-等阴离子向负极迁移,即O2-由电极b向电极a移动,C项错误;结合负极反应式可知,电解质中通过1 mol O2-时,转移2 mol电子,D项错误。

二、非选择题
17.答案　(1)Ⅲ　(2)左端液面降低,右端液面升高　放热　
(3)①产生气泡,反应完毕后,冷却至室温,烧杯中的导管内形成一段水柱　②可能是放热反应　某些物质(如NaOH固体)溶于水放热,但不是放热反应　
(4)Ⅰ(或Ⅱ)　放热　
解析　(1)装置Ⅰ通过U形管中红墨水液面的变化可判断该反应是放热还是吸热,装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断该反应是放热还是吸热,装置Ⅲ中生成的气体NO2能与水反应,不能判断该反应是放热还是吸热。(2)该反应为中和反应,属于放热反应,锥形瓶中气体受热膨胀,可看到U形管左端液面降低,右端液面升高。(3)①Na与水的反应为放热反应,放出热量,大试管中温度升高,气体压强增大,则右边烧杯中有气泡产生,反应完恢复至室温,烧杯中的导管内形成一段水柱。②若观察到烧杯里产生气泡,说明M溶于水放出热量,可能是放热反应,如NaOH固体溶于水会放出热量,但不属于放热反应。(4)方法①可选用装置Ⅰ(或装置Ⅱ)验证KO2与水的反应的热效应,如装置ⅠU形管中左端液柱降低,右端液柱升高(或装置Ⅱ烧杯中导管中有气泡放出)即可证明该反应为放热反应。根据方法②描述的实验现象可知该反应放出大量热,使棉花燃烧,证明该反应是放热反应。
18.答案　Ⅰ.(1)A、B　C　(2)2A(g)+B(g) 2C(g)
(3)0.5 mol/(L·min)　(4)化学平衡
Ⅱ.①增大　②减小　③增大　④增大
解析　Ⅰ.(1)由题图可知,A、B的物质的量减小,C的物质的量增大,即A、B是反应物,C为生成物。(2)由题图可看出0~2 min A、B、C的物质的量变化分别为2 mol、1 mol和2 mol,化学计量数之比等于各物质的物质的量变化之比,即反应中A、B、C的化学计量数之比为2∶1∶2,其化学方程式为2A(g)+B(g) 2C(g)。(3)2 min内生成2 mol C,则v(C)= 2mol2 L×2min =0.5 mol/(L·min)。(4)2 min后,A、B、C的物质的量均不再发生变化,说明在该条件下反应已经达到了化学平衡状态。
Ⅱ.①升高温度,生成SO3的速率增大;②降低温度,生成SO3的速率减小;③增大反应物O2的浓度,生成SO3的速率增大;④使用V2O5作催化剂,生成SO3的速率增大。
19.答案　(1)PbO2+2e-+4H++SO42- PbSO4+2H2O　小　48
(2)①C　②Zn+Ag2O 2Ag+ZnO　③减小　增大　不变
解析　(1)根据电池总反应和化合价变化,可判断负极是Pb,发生氧化反应,其电极反应式为Pb-2e-+SO42- PbSO4;正极是PbO2,发生还原反应,其电极反应式为PbO2+2e-+4H++SO42- PbSO4+2H2O。放电过程中消耗硫酸,其浓度逐渐减小。由负极反应可知电路中转移1 mol电子时,负极增重为0.5 mol SO42-的质量,为48 g。(2)①结合负极和正极反应式可写出电池的总反应为Zn+Ag2O 2Ag+ZnO,即KOH的物质的量保持不变,A项错误;电池工作时,电子从负极流出经导线流回正极,即电子流向:Zn电极→导线→Ag2O电极,B项错误;该电池中Zn为负极,Ag2O为正极,C项正确;Zn电极发生氧化反应,Ag2O电极发生还原反应,D项错误。②结合正、负极反应和电路中转移电子数目相等可写出电池的总反应为Zn+Ag2O 2Ag+ZnO。③电池工作时负极区消耗OH-,则负极区溶液pH减小;正极区生成OH-,则正极区溶液pH增大;由于总反应中不消耗OH-,则电解质溶液的pH保持不变。
20.答案　(1)cd　(2)0.8 mol·L-1·min-1　64%　(3)②③
解析　(1)由题图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,则CH3OH转变成H2的过程是一个放出能量的过程,a项错误;平均反应速率之比等于化学计量数之比,H2的生成速率与CH3OH的消耗速率之比为2∶1,b项错误;化学变化不仅有新物质生成,同时也一定有能量变化,c项正确;1 mol H—O键断裂的同时2 mol C O键断裂,说明v正=v逆,反应达到平衡,即反应达最大限度,d项正确。
(2)将5 mol CH3OH和2 mol O2充入2 L的密闭容器中,经过4 min反应达到平衡,测得c(O2)=0.2 mol·L-1,说明氧气反应掉(2-0.2×2) mol=1.6 mol,则氢气生成6.4 mol,故4 min内平均反应速率v(H2)=6.4mol2 L×4min=0.8 mol·L-1·min-1,反应掉甲醇3.2 mol,则CH3OH的转化率为3.2mol5mol×100%=64%。
(3)甲醇燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH溶液(电解质溶液)构成。①电池放电时,氧气得电子,则通入空气的电极为正极,错误;②电池放电时,生成的CO2与KOH溶液反应生成碳酸钾,电解质溶液的碱性逐渐减弱,正确;③6.4 g甲醇的物质的量为0.2 mol,根据CH3OH-6e-+8OH- CO32-+6H2O可知,电池放电时每消耗6.4 g CH3OH转移1.2 mol e-,正确。
21.答案　(1)acd　(2)弱　(3)①BD　②B　③CH3OH-6e-+8OH- 6H2O+CO32-　11.2
解析　(1)沼气是可再生能源,大力发展农村沼气,符合开源节流思想,a正确;煤、石油、天然气都是化石燃料,是不可再生的,所以大力开采煤、石油和天然气不符合开源节流思想,b错误;开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源,减少使用煤、石油等化石燃料,能够解决能源危机,符合开源节流思想,c正确;减少资源消耗,增加资源的重复利用、资源的循环再生,提高了资源利用率,能够缓解能源危机,符合开源节流思想,d正确。
(2)已知一定条件下,白磷转化为红磷释放出能量,则说明白磷比红磷能量高,稳定性弱。
(3)①原电池是将化学能转变为电能的装置,理论上只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池。A项,酸碱中和反应为非氧化还原反应,错误;B项,可以设计成燃料电池,正确;C项,为氧化还原反应,但是该反应不能自发进行,不能设计成原电池,错误;D项,为自发的氧化还原反应,可以设计成原电池,正确。
②图Ⅰ装置中锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,离子方程式为Zn+2H+ Zn2++H2↑,气泡产生于锌棒表面,而图Ⅱ装置构成原电池,Zn易失电子为负极,Cu为正极,正极上H+得电子生成氢气,产生气泡的是铜棒,A项错误;原电池可加快化学反应速率,则图Ⅱ中产生气体的速率比图Ⅰ快,B项正确。
③甲醇(CH3OH)在碱性电解质溶液中,失电子发生氧化反应生成CO32-,所以负极反应式为CH3OH-6e-+8OH- 6H2O+CO32-;设消耗的氧气的体积在标准状况下为V L,则根据O2~4e-可知,VL×60%22.4 L/mol×4=1.2 mol,解得V=11.2。