10化学反应与电能（原电池）-北京市2023-2024学年高二化学上学期期末重点专题练习（人教版2019新版，选择性必须第1册）

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10 化学反应与电能（ 原电池）-北京市2023-2024学年高二化学上学期期末重点专题练习（人教版2019新版，选择性必修1）一、单选题1．（2023上·北京顺义·高二统考期末）下列实验能达到实验目的的是A．A B．B C．C D．D2．（2024上·北京丰台·高二统考期末）已知反应，若向该溶液中加入含的某溶液反应机理如图所示。下列有关该反应的说法不正确的是①②A．反应①比反应②所需活化能大B．该反应可设计成原电池C．向该溶液中滴加淀粉溶液，溶液变蓝，适当升温，蓝色变浅D．是该反应的催化剂，降低了该反应的3．（2024上·北京西城·高二统考期末）碱性锌锰电池是普通锌锰电池的升级换代产品。图1、图2分别为碱性锌锰电池和普通锌锰电池的构造图。其总反应分别为：Zn + 2MnO2 + 2H2O = 2MnO(OH) + Zn(OH)2、Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl = Zn(NH3)2Cl2 + 2MnO(OH)。下列关于两种电池的说法中，不正确的是A．工作时，电子都由Zn流出 B．两种电池中都是MnO2被还原C．工作时，KOH不参与电极反应 D．碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能更好4．（2021上·北京海淀·高二首都师范大学附属中学校考期末）据报道，摩托罗拉公司曾经研制过一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的手机电池，电量可达镍氢电池或锂电池的10倍。有关此电池的叙述错误的是A．正极电极反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．负极电极反应式：CH3OH＋4OH－−4e－=CO2＋4H2OC．电池在使用过程中，电解质溶液的pH降低D．当外电路通过1.2mole－时，理论上消耗甲醇6.4g5．（2022上·北京朝阳·高二统考期末）锌铜原电池装置如图，下列说法不正确的是A．锌电极上发生氧化反应 B．盐桥中的移向溶液C．电子从锌片经电流计流向铜片 D．铜电极上发生反应：6．（2023上·北京大兴·高二统考期末）甲烷是重要的能源物质，下列关于甲烷的叙述不正确的是已知：   kJ⋅molA．甲烷的燃烧热是890.3 kJ⋅molB．上述反应每消耗1 mol 转移8 mol C．甲烷燃料电池中，通入甲烷的电极上发生还原反应D．1 mol 完全燃烧生成时，放出的热量少于890.3 kJ7．（2023上·北京顺义·高二统考期末）我国科学家发明了一种新型短路膜电池，利用清除。这种短路膜承担了电子迁移和离子迁移的双重功能，装置及反应原理示意图如下。下列说法不正确的是A．电池工作时，在电极上发生的反应为：B．消耗标准状况下时，理论上需要转移电子C．电池工作时，电子由负极经短路膜移向正极D．无的空气在正极获得8．（2023上·北京顺义·高二统考期末）下列设备工作时，将化学能转化为热能的是A．A B．B C．C D．D9．（2023上·北京西城·高二统考期末）Li可与S8发生系列反应：S8+2Li=Li2S8，3Li2S8+Li=4Li2S6，2Li2S6+2Li=3Li2S4，Li2S4+2Li=2Li2S2，Li2S2+2Li=2Li2S。科学家据此设计某锂硫电池，示意图如图。放电时，炭/硫复合电极处生成Li2Sx(x=1、2、4、6或8)。下列说法正确的是  A．该电池中的电解质溶液可以用水溶液B．放电时，电子由炭/硫复合电极经用电器流向Li电极C．放电时，生成的S(x≠1)若穿过聚合物隔膜到达Li电极表面，不会与Li直接发生反应D．放电时，当0.01molS8全部转化为Li2S2时，理论上消耗0.56gLi10．（2022上·北京丰台·高二统考期末）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置。利用微生物处理有机废水，可获得电能，同时实现海水淡化。现以溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含的溶液为例)。下列说法不正确的是A．a极电极反应为B．b极为正极C．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜D．当电路中转移电子时，模拟海水理论上除盐11．（2023上·北京石景山·高二统考期末）锌铜原电池装置如图所示，下列说法正确的是A．锌既是电极材料，也是离子导体 B．盐桥中的移向溶液C．电子从锌片经电流表流向铜片 D．正极上的电极反应为：12．（2023上·北京石景山·高二统考期末）下列设备工作时，主要将化学能转化为热能的是A．燃气灶 B．铅蓄电池 C．风力发电 D．硅太阳能电池二、填空题13．（2023上·北京顺义·高二统考期末）二甲醚（）是一种洁净液体燃料，工业上以CO和H2为原料生产。工业制备二甲醚在催化反应室中（压强：2.0~10.0 MIPa.温度：230-280℃）进行下列反应：反应i：    反应ii： 反应iii：(1)在该条件下，若反应i的起始浓度分别为，，8min后达到化学平衡状态，CO的转化率为50%，则8min内CO的平均反应速率为 (2)在t℃时．反应ii的平衡常数为400，此温度下，在1L的密闭容器中加入一定的甲醇，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下：此时 （填“＞”“＜”或“＝”）(3)催化总反应为：① ②CO的平衡转化率（CO）与温度、压强的关系如图I所示．图中X代表 （填“温度”或“压强”）， （填“＞”“＜”或“＝）。(4)在催化剂的作用下同时进行三个反应，发现随着起始投料比的改变，二甲醚和甲醇的产率（产物中的碳原子占起始CO中碳原子的百分率）呈现如图2的变化趋势。解释投料比大于1.0之后二甲醚产率和甲醇产率变化的原因 。(5)二甲醚（）空气燃料电池是一种高效、轻污染的车载电池，其工作原理如图3所示。①燃料电池中的正极是 （填“c”或“d”）电极。②c电极的电极反应为 。14．（2021上·北京石景山·高二统考期末）某课外小组利用原电池原理驱动某简易小车(用电动机表示)。(1)初步设计的实验装置示意图如图1所示，CuSO4溶液在图1所示装置中的作用是 (答两点)。实验发现：该装置不能驱动小车。(2)该小组同学提出假设：可能是氧化反应和还原反应没有完全隔开，降低了能量利用率，为进一步提高能量利用率，该小组同学在原有反应的基础上将氧化反应与还原反应隔开进行，优化的实验装置示意图如图2所示，图2中A溶液和B溶液分别是 和 ，盐桥属于 (填“电子导体”或“离子导体”)，盐桥中的Cl-移向 溶液(填“A”或“B”)。为降低电池自重，该小组用阳离子交换膜代替盐桥，实验装置示意图如图3所示。(3)利用改进后的实验装置示意图3，仍不能驱动小车，该小组同学再次提出假设：可能是电压不够；可能是电流不够；可能是电压和电流都不够；实验发现：1.5V的干电池能驱动小车，其电流为750μA；实验装置示意图3的最大电压为1.0V，最大电流为200μA该小组从电极材料、电极反应、离子导体等角度对装置做进一步优化，请补全优化后的实验装置示意图4，并在图中标明阳离子的流向。 三、解答题15．（2023上·北京大兴·高二统考期末）减排能有效降低温室效应，同时也是一种重要的资源，因此捕集与转化技术研究备受关注。I．催化加氢制甲醇(1)已知：   kJ⋅mol   kJ⋅mol则催化加氢制甲醇的热化学方程式为 。若反应①为慢反应(活化能高)，下列图中能体现上述能量变化的是 。Ⅱ．离子液体聚合物捕集(2)已知离子液体聚合物在不同温度和不同流速下，吸附容量随时间的变化如图1和图2结合图1和图2分析：①离子液体聚合物捕集的反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。②离子液体聚合物捕集的有利条件为 。(3)捕集过程中水分子的数目对反应有重要影响。图3是季胺基离子液体聚合物与1个和2个捕集的反应路径(等部分物质已省略)，结合图3中的反应路径，捕集过程中的作用 。Ⅲ．电池捕集图4是一种基于Na超离子导体固体电解质的钠-二氧化碳电池，该电池以饱和氯化钠溶液作为水系电解液，以氮掺杂单壁碳纳米角(N-SWCNH)为催化剂，其主要放电产物为和C。(4)A极为该电池的 极(填“正”或“负”)。(5)B极的电极反应为 。16．（2023上·北京海淀·高二北京二十中校考期末）氢能是一种清洁能源，按照生产过程中的碳排放情况分为绿氢、蓝氢和灰氢。(1)煤的气化制得灰氢：  。该反应的平衡常数表达式 ，其随温度升高的变化趋势是 。(2)热化学硫碘循环分解水制得绿氢，全程零碳排放。反应如下：反应i：  反应ii：  反应iii：……反应i～iii循环实现分解水：  。写出反应ⅲ的热化学方程式 。(3)甲烷水蒸气催化重整制得蓝氢，步骤如下。I.的制取：  ①为提高的平衡转化率，可采取的措施有 (写出两条即可)。II.的富集：  ②已知830℃时，该反应的平衡常数。在容积不变的的密闭容器中，将与混合加热到830℃，反应达平衡时的转化率为 。③提高的转化率有助于的富集，请你在下图中画出的转化率随温度、压强变化的趋势 。III.的处理。④HEM燃料电池可用于清除或者是富集，其原理如下图所示，请你尝试用化学用语表达该燃料电池正极吸收的原理： 。17．（2023上·北京平谷·高二统考期末）是一种重要的试剂，利用工业废碱液(主要成分)吸收烟气中的并可获得无水。(1)吸收塔中发生反应离子方程式 ，的电离常数 的电离常数(填“”)。(2)向溶液中滴加NaOH溶液，测得溶液中含硫微粒的物质的量分数随pH变化如图。①由此可知溶液呈 (填“酸性”或“碱性”)②写出在水中存在的两个平衡：ⅰ ⅱ 。这两个平衡程度的大小关系是：ⅰ ⅱ。(填“”)(3)为了进一步探究性质，两个同学分别做了如下实验：其中甲同学设计图1装置(盐桥中为KCl)，闭合开关后灵敏电流计指针发生偏转。①通过验证新产物也可以帮助确认正、负两极，验证电源正极生成物的实验操作方法是 。②闭合开关后盐桥中的移向 (填“左”或“右”)侧的烧杯。③负极的电极反应 。④乙同学按图2操作，并没有出现预期的现象，而是溶液很快呈红色。大约30mm后红色变为橙色，5小时后变为黄绿色。因此，乙认为刚开始一段时间并不涉及氧化还原反应。查阅资料：溶液中、、三种微粒会形成一种组成为的“配合物”并存在转化关系：请从反应速率和平衡的角度解释原因 。18．（2023上·北京顺义·高二统考期末）某小组探究硝酸银与碘化钾的反应。实验Ⅰ：向盛有溶液的试管中，加入溶液，振荡试管，产生黄色沉淀，然后向其中滴入淀粉溶液，溶液无明显变化。(1)①常温下，溶液中， (填“>”、“”或“(2) 酸性 >(3) 向左侧烧杯中滴加几滴，若产生蓝色沉淀，则左侧烧杯为正极，右侧烧杯为负极 左侧 在的作用下，橙色的络合物浓度减小，平衡正向移动，所以溶液浓度增大，溶液变成黄绿色【详解】（1）向含有的溶液中通入，生成，发生反应的离子方程式为：，因此酸性：，所以的电离常数大于的电离常数，因此答案为：，>；（2）①由图可知，溶液的pH小于7，所以溶液显酸性；、②在水中存在的两个平衡：和，因为溶液显酸性，所以的电离程度大于水解程度；（3）①和发生原电池反应，正极为，负极为，可以通过检验的存在，判断两极，具体操作为：向左侧烧杯中滴加几滴，若产生蓝色沉淀，则左侧烧杯为正极，右侧烧杯为负极；②原电池中，阳离子向正极移动，所以盐桥中的向左侧烧杯移动；③负极为，电极反应为：；④根据实验现象，说明生成红色络合物的速率较快，由红色络合物生成橙色配合物的速率较慢，在的作用下，橙色的络合物浓度减小，平衡正向移动，所以溶液浓度增大，溶液变成黄绿色。18．(1) ＞ (2)银离子具有氧化性，碘离子具有强还原性，银离子被碘离子还原生成Ag(3) KI溶液 2Ag++2I-=2Ag+I2(4)Ag+和I-发生氧化还原反应的平衡常数（K=2.87×108）比生成沉淀反应的平衡常数(Ksp=1.0×1.0=1)大，但发生了沉淀反应而没用氧化还原反应，可能是因为沉淀反应的速率较快，生成AgI后溶液中的Ag+和I-浓度较小，无法再发生氧化还原反应  【详解】（1）①常温下，溶液中由于银离子发生水解反应使溶液显酸性，则＞。②发生反应生成黄色沉淀的离子方程式是。（2）小组同学依据物质性质分析，反应产物中可能存在Ag，依据是银离子具有氧化性，碘离子具有强还原性，银离子被碘离子还原生成Ag。（3）①为验证溶液与KI溶液可以发生反应得到Ag，甲溶液是KI溶液。②该装置为原电池，负极上碘离子失去电子，正极上银离子得电子生成Ag，发生的总反应的离子方程式是2Ag++2I-=2Ag+I2。（4）Ag+和I-发生氧化还原反应的平衡常数（K=2.87×108）比生成沉淀反应的平衡常数(Ksp=1.0×1.0=1)大，但发生了沉淀反应而没用氧化还原反应，可能是因为沉淀反应的速率较快，生成AgI后溶液中的Ag+和I-浓度较小，无法再发生氧化还原反应  19．(1) (橙色)+H2O2 (黄色)+2H+，滴入稀硫酸，c(H+)增大，平衡向左移动，c()增大，溶液橙色加深(2)+ 8H+ + 3H2O2 = 2Cr3+ + 3O2↑+ 7H2O(3)H2O2在碱性环境中比在酸性环境中分解速率快(4) 将试管放入沸水浴中加热，至无气泡，冷却 亮绿色 H2O2 Cr(OH)3 + 5OH−－3e−=+ 4H2O 2H2O2 = 2H2O + O2↑(5) ＞ ＜【详解】（1） (橙色)+H2O2 (黄色)+2H+，滴入稀硫酸，c(H+)增大，平衡向左移动，c()增大，溶液橙色加深；（2）I中，溶液由橙色变为绿色是在酸的作用下反应转化为Cr3+，总反应的离子方程式是+ 8H+ + 3H2O2 = 2Cr3+ + 3O2↑+ 7H2O；（3）H2O2在碱性环境中比在酸性环境中分解速率快，故Ⅱ中，继续滴入NaOH溶液后，又有气泡生成；（4）①取少量I中的绿色溶液，在滴入NaOH溶液前增加一步操作，以排尽溶液中的溶解氧气，排除干扰：将试管放入沸水浴中加热，至无气泡，冷却；然后滴入NaOH溶液，有蓝灰色沉淀生成，继续滴入NaOH溶液，沉淀溶解，生成，溶液变为亮绿色；②乙同学进一步研究碱性环境对+3价铬元素的还原性或H2O2的氧化性的影响，右侧烧杯的溶液中，氧化剂是H2O2；i.向左侧烧杯中滴入NaOH溶液，出现蓝灰色沉淀，继续缓慢滴入NaOH溶液，灵敏电流计指针向右偏转(电子从左向右运动)，左侧为负极，负极上蓝灰色沉淀Cr(OH)3失电子产生，电极反应式为Cr(OH)3 + 5OH−－3e−= + 4H2O；ii.向右侧烧杯中滴入NaOH溶液，有微小气泡生成，灵敏电流计指针向左偏转，左侧无明显变化，左侧为正极O2得电子产生H2O，右侧负极上H2O2失电子产生氧气，此时原电池中的总反应的化学方程式为2H2O2 = 2H2O + O2↑；（5）溶液中存在平衡 (橙色)+H2O2 (黄色)+2H+，根据上述实验可知，酸性条件下，得电子能力强于H2O2，先放电，氧化性>H2O2；碱性条件下，得电子能力弱于H2O2，H2O2先放电，氧化性：