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1.对于放热反应2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)。下列说法正确的是( )
A.产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量
B.反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量
C.反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量
D.反应物H2和O2具有的能量相等
答案 B
解析 反应是放热反应,显然反应物总能量高于生成物总能量。
2.下列对化学反应的认识错误的是( )
A.会引起化学键的变化
B.会产生新的物质
C.必然引起物质状态的变化
D.必然伴随着能量的变化
答案 C
解析 化学反应的本质是化学键的断裂和形成,表现为有新物质生成,而化学变化中的反应物和生成物的状态在反应前后可能相同,也可能不相同,故C项错。
3.下列符合如图所示的能量变化的反应是( )
A.高温下二氧化碳与碳反应
B.碳酸钙分解
C.氨水与盐酸反应
D.氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应
答案 C
解析 根据图象可知,该反应一定是放热反应。在题给的各反应中,只有氨水与盐酸的反应为放热反应。
4.石墨和金刚石都是碳的单质,石墨在一定条件下可转化为金刚石,已知12 g石墨完全转化为金刚石时,要吸收E kJ的能量,下列说法中正确的是( )
A.石墨不如金刚石稳定
B.金刚石不如石墨稳定
C.等质量的石墨与金刚石完全燃烧,金刚石放出的能量多
D.等质量的石墨与金刚石完全燃烧,石墨放出的能量多
答案 BC
解析 能量越低越稳定,燃烧相同的碳,生成物都是CO2,反应物能量越高放出的热量越多。
5.电解质电离要吸收能量,用40 g NaOH分别与HNO3、CH3COOH溶液完全反应,放出的热量( )
A.相等 B.前者大于后者
C.后者大于前者 D.无法判断
答案 B
解析 酸碱中和反应的实质是H++OH-===H2O,HNO3在溶液中以H+、NO存在,CH3COOH在溶液中主要以CH3COOH分子形式存在,CH3COOH电离出H+需要吸收热量,故中和反应放出的热量偏小,B项正确。
6.从宏观来看化学变化的本质是有新物质生成。从微观角度来看,下列变化不能说明发生了化学变化的是( )
A.变化时有电子的得失或共用电子对的形成
B.变化过程中有化学键的断裂和形成
C.变化时释放出能量
D.变化前后原子的种类和数目没有改变,分子种类增加了
答案 C
解析 某些物理变化也能释放能量,如浓H2SO4、NaOH等溶于水放出热量,白炽灯工作时发光发热等。
7.下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述中不正确的是( )
A.化石能源物质内部“贮存”着大量能量
B.绿色植物进行光合作用时,将太阳能转化为化学能“贮存”起来
C.物质的化学能可能在不同条件下转化为热能、电能,为人类所利用
D.吸热反应没有利用价值
答案 D
解析 可以利用吸热反应制备新物质,如煅烧石灰石(CaCO3)制生石灰(CaO),利用C+H2OCO+H2,制备水煤气等。
8.在一个小烧杯里加入20 g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O],将小烧杯放在事先已滴有3~4滴水的玻璃片上,然后向烧杯内加入约10 g氯化铵晶体,并立即用玻璃棒迅速搅拌。试回答下列问题:
(1)写出反应的化学方程式:_________________________
_____________________________________________。
(2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是_______。
(3)如果实验中没有看到“结冰”现象,可能的原因是__________________。(答出三个或三个以上原因)
(4)如果没有看到“结冰”现象,我们还可以采取哪些方式来说明该反应吸热?___________________________________________
____________________________________________________
_______________________________________________(答出两种方案)。
(5)“结冰”现象说明该反应是一个________(填“放出”或“吸收”)能量的反应。即断开旧化学键________(填“吸收”或“放出”)的能量________(填“>”或“<”)形成新化学键________(填“吸收”或“放出”)的能量。
(6)该反应在常温下就可进行,说明___________________。
答案 (1)Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+10H2O+2NH3↑
(2)使反应物充分混合,迅速发生反应,使体系的温度降低
(3)①反应物未进行快速搅拌;②玻璃片上滴加的水太多;③氢氧化钡晶体已部分失水;④环境温度太高;⑤试剂用量太少;⑥氢氧化钡晶体未研成粉末(其他答案合理均正确)
(4)第一种方案:在烧杯中的反应物中插入温度计,通过测量,发现反应后温度计的示数下降,说明反应是吸热反应;第二种方案:用皮肤感受,感觉烧杯外壁很凉,说明此反应为吸热反应(5)吸收 吸收 > 放出
(6)有的吸热反应不需要加热也能发生
解析 本题考查了化学反应中的能量变化以及吸热反应、放热反应与反应条件的关系。以Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl固体的反应为背景考查了分析问题、解决问题的能力和实验设计能力,反应放出或吸收的热量可以通过触觉感知,也可以通过温度计测量。
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1.(2012·武穴中学月考)化学反应A2+B2=2AB的能量变化如图所示,则下列说法正确的是( )
A.该反应是吸热反应
B.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键可放出x kJ能量
C.断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ能量
D.2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
答案 C
解析 由图可知反应物A2、B2的总能量高于产物AB,该反应是放热反应,A、D项错;断裂化学键要吸收能量,B项错;只有C项正确。
2.据最新《参考消息》报道,有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。假如硅作为一种普遍适用的新型能源被开发利用,关于其有利因素的说法,你认为不正确的是( )
A.硅便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是最安全的燃料
B.自然界中存在大量的单质硅
C.硅燃烧放出的热量多,且燃料产物对环境的污染程度低
D.硅作为一种燃料燃烧后的产物可用来再制取硅,即硅是一种可再生的能源
答案 B
解析 硅是固体,且常温下化学性质比较稳定,运输和贮存既方便又安全,A项正确;硅氧键很牢固,硅在自然界只以化合态存在,如二氧化硅、硅酸盐等,B项错误;硅燃烧时会放出很多的热量,燃烧的产物为二氧化硅,容易沉降,不易造成对空气的污染,C项正确;硅燃烧后生成二氧化硅,二氧化硅在一定条件下可转化为硅,硅是一种可再生的能源,D项正确。
3.已于2011年发射的“神舟八号”宇宙飞船有两个重大使命,一是突破空间交会对接技术,二是实现载人飞船定型。“神舟”系列火箭用偏二甲肼(C2H8N2)作燃料,四氧化二氮作氧化剂,生成氮气和二氧化碳气体。
(1)写出反应的化学方程式:_________________________。
(2)该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应,反应物的总能量________(填“大于”、“小于”或“等于”)生成物的总能量,断开化学键________的总能量小于形成化学键________的总能量。
答案 (1)C2H8N2+2N2O42CO2↑+3N2↑+4H2O
(2)放热 大于 吸收 放出
解析 此反应是燃烧反应,所以是放热反应。
4.如图所示,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,再用滴管滴5 mL盐酸于试管中。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,MgCl2溶液和H2的总能量________(填“大于”“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。
答案 (1)镁片上有大量气泡产生;镁片逐渐溶解;烧杯内石灰水出现浑浊
(2)镁与盐酸反应产生H2,故能观察到有气泡产生,镁片溶解,镁与盐酸的反应为放热反应,而Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升高而减小,从而石灰水中有Ca(OH)2析出而变浑浊
(3)Mg+2H+===Mg2++H2↑
(4)小于
解析 镁片与盐酸的反应是放热反应,是由于反应物(Mg和盐酸)的总能量高于生成物(MgCl2和H2)的总能量。放出的热通过小试管传递给饱和石灰水,温度升高Ca(OH)2的溶解度减小,从而析出Ca(OH)2晶体。
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1.核聚变是人类未来获取能源的理想方式之一。人类从受控热核聚变反应中可得到无穷无尽的清洁能源,相当于为自己制造了一个个小太阳。下列关于能量转换的认识中不正确的是( )
A.电解水生成氢气和氧气时,电能转化为化学能
B.绿色植物进行光合作用时,太阳能转化为化学能
C.煤燃烧时,化学能主要转化为热能
D.白炽灯工作时,电能全部转化为光能
答案 D
解析 白炽灯工作时,电能没有全部转化为光能,还转化为热能等。
2.下列叙述中正确的是( )
A.任何化学反应都能设计成原电池
B.任何氧化还原反应都能设计成原电池
C.原电池反应一定是氧化还原反应
D.两种不同的金属电极插入到电解质溶液中一定能形成原电池
答案 C
解析 形成原电池的反应一定是氧化还原反应,所以A项错误;原电池的氧化还原反应一般是自发的、放热的氧化还原反应,而一些需外界提供能量进行的氧化还原反应,如通电情况下才能发生的化学反应则一般不能设计成原电池;形成原电池时必须是闭合回路,D错误。
3.下列关于原电池的叙述中正确的是( )
A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B.原电池是将化学能转变为电能的装置
C.在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极被还原
D.原电池放电时,在电解质溶液中阴离子移向正极
答案 B
解析 构成原电池的两极可以是两种活泼性不同的金属,也可以是金属与非金属(如Fe和碳),A项错;原电池是将化学能转化为电能的装置,B项正确;原电池中电子流出的极为负极,该电极发生了氧化反应,C项错;原电池放电时,阴离子移向负极,阳离子移向正极,D项错。
4.有a、b、c三种金属,两两分别接触并同处于稀硫酸中,如图所示。则三种金属活动性顺序为( )
A.a>b>c B.b>a>c
C.c>a>b D.c>b>a
答案 D
解析 不同金属构成原电池时,做负极的为活泼金属,活泼性分别为b>a、c>a、c>b,故c>b>a。
5.将相同表面积的纯锌片和纯铜片按图所示同时插入相同浓度的稀硫酸中,以下有关叙述正确的是( )
A.甲乙两装置中c(SO)均减小
B.乙装置产生气泡速率比甲装置快
C.乙装置中铜片上发生2H++2e-===H2↑
D.甲装置中铜片表面有气泡产生
答案 D
解析 甲乙两装置中SO不参与反应,浓度不变,故A项错;乙没有形成闭合回路,不是原电池,Zn与H2SO4反应生成的H2从Zn片上逸出,Cu与H2SO4不反应,形成原电池时可加快反应速率,B、C项均错误;甲形成原电池Zn比Cu活泼,Zn为负极,逐渐溶解,Cu为正极,H+在Cu电极上得到电子生成H2,故D项正确。
6.某原电池的离子方程式是Zn+Cu2+===Zn2++Cu,该原电池正确的组成是( )
正极
负极
电解质溶液
A
Cu
Zn
HCl
B
Zn
Cu
CuSO4
C
Cu
Zn
CuSO4
D
Cu
Zn
ZnCl2
答案 C
解析 根据给定反应,Zn作负极,含Cu2+的溶液作电解质溶液,比Zn活动性弱的金属作正极,则C符合题意。
7.在由铜片、锌片和200mL稀H2SO4组成的原电池中,若H2只在铜片上产生,当在铜片上放出3.36 L(标准状况)的H2时,H2SO4恰好用完,则产生这些气体消耗的Zn为________g,在导线上有________mol电子通过,原稀H2SO4的物质的量浓度是________。
答案 9.75 0.3 0.75mol/L
解析 正极:2H+ + 2e-=== H2
2mol 2mol 22.4 L
0.3mol 0.3mol 3.36 L
负极:Zn - 2e-===Zn2+
0.15mol 0.3mol
则消耗Zn的质量为0.15mol×65 g/mol=9.75 g
有0.3mol电子通过,c(H2SO4)==0.75mol/L。
8.在铜锌原电池中,以硫酸铜为电解质溶液,锌为________极,电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”),电极反应式是________,锌片上观察到的现象为________,铜为________极,电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”),电极反应式是________;铜片上观察到的现象是________,原电池反应的离子方程式为______________________________________________________ __________________。
答案 负 氧化 Zn-2e-===Zn2+ 锌片溶解 正 还原 Cu2++2e-===Cu 铜片变粗 Zn+Cu2+===Zn2++Cu
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1.一位老人镶了两颗假牙,其中一颗是黄金的,另一颗是不锈钢的。自镶上假牙后,他时感头疼,心情烦燥,多次治疗未见好转。如果你是医生,下列方法不能治疗其疾病的是( )
A.将两颗假牙都做成黄金的
B.将两颗假牙都做成不锈钢的
C.将两颗假牙都做成特殊树脂的
D.将金假牙改为铝质假牙
答案 D
解析 因形成原电池产生电流使人头疼、心情烦燥,D项形成Al—Fe原电池。
2.(2012·武穴中学月考)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(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s),下列说法中错误的是( )
A.电池工作时,锌失去电子,锌是负极
B.外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5 g
C.电池负极的电极反应式为:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
D.电池工作时,电子由负极流向正极,溶液中OH-向正极移动,K+、H+向负极移动
答案 D
解析 电池工作时,溶液中阳离子移向正极,阴离子移向负极,D项错。
3.如图所示,杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中,不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)( )
A.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端高B端低
B.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端低B端高
C.当杠杆为绝缘体时,A端低,B端高;为导体时,A端高,B端低
D.当杠杆为绝缘体时,A端高,B端低;为导体时,A端低,B端高
答案 D
解析 当杠杆为绝缘体时不形成原电池,发生反应Fe+CuSO4===FeSO4+Cu,铁球上由于有铜附着质量增加,B端下沉,A端上升,结果A端高,B端低;当杠杆为导体时形成原电池,铁球作负极,Fe-2e-===Fe2+,铁球质量减轻,铜球作正极:Cu2++2e-===Cu,铜球上附着铜,质量增加,结果A端低,B端高。
4.某化学兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下:
编号
电极材料
电解质溶液
电流计指针偏转方向
1
Mg、Al
稀盐酸
偏向Al
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向Cu
3
Al、C(石墨)
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg、Al
氢氧化钠溶液
偏向Mg
5
Al、Zn
浓硝酸
偏向Al
试根据表中的实验现象回答下列问题:
(1)实验1、2中Al所作的电极(正极或负极)________(填“相同”或“不相同”)。
(2)根据实验3完成下列填空:
①铝为________极,电极反应式:________;
②电池总反应式:____________________________________ ____________________________________。
(3)实验4中铝作________,理由是__________________ ________________。写出铝电极的电极反应式:______________ ________。
(4)解释实验5中电流计指针偏向铝的原因_____________ _____________________________。
(5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素__________________________。
答案 (1)不相同
(2)①负 Al-3e-===Al3+ ②2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
(3)负极 铝可与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应,而镁不与氢氧化钠溶液反应 Al+4OH--3e-===AlO+2H2O
(4)铝在浓硝酸中被钝化,锌在浓硝酸中被氧化,因此Zn作原电池的负极,Al作原电池正极,所以电流表指针偏向铝
(5)与另一电极材料的活泼性、电解质溶液的酸碱性、电解质溶液的氧化性强弱等因素有关
解析 在稀盐酸中Mg比Al活泼,Mg作原电池的负极,Al作原电池的正极,电流计指针偏向Al;在稀盐酸中Al比Cu活泼,Al作原电池的负极,Cu作原电池的正极,电流计指针偏向Cu。由此可知,在这里的原电池中电流计指针是偏向于正极。在实验3中电流计指针偏向石墨,由上述规律可知,在该原电池中铝作负极,石墨作正极,化学反应是铝失去电子被氧化为铝离子,盐酸中的氢离子得到电子被还原为氢气。在氢氧化钠溶液中Al能与NaOH发生氧化还原反应,而Mg不能与NaOH反应,所以Al作原电池的负极,Mg作原电池的正极。铝在浓硝酸中被钝化,锌在浓硝酸中被氧化,即在浓硝酸中Zn比Al活泼,Zn作原电池的负极,Al作原电池的正极,所以在实验5中电流计指针偏向铝。该实验的设计运用比较法探究铝电极在原电池中的作用。实验1、2、3是电解质溶液相同,电极材料不同;实验1和4比较的是电极材料相同,电解质溶液不同;实验5与其他实验比较的是电极材料和电解质溶液都不同。这些结果都是总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素。
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1.有关铅蓄电池说法不正确的是( )
A.铅蓄电池属于二次电池
B.实际使用过程中可以无限次充放电
C.使用过程中负极发生氧化反应
D.铅蓄电池体积大、有污染,还不是最理想的电池
答案 B
解析 铅蓄电池是可充电电池,属于二次电池,A项正确;二次电池在实际使用中不可能无限次充电,使用一段时间后电力明显不足,B项错;负极发生氧化反应,C项正确;铅蓄电池中的铅会造成环境污染,D项正确。
2.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
答案 A
解析 由于是化学能与电能的直接转化,节省了许多中转环节,所以化学电源对化学能的利用率比火力发电高得多,但火力发电仍居世界耗电量的首位;化学电源一般较安全,但含重金属的电源如果随意丢弃,将会给环境带来严重的污染;有些化学电源是可充电电源(如镍镉电池),有些是不可充电的(如干电池)。
3.关于原电池的下列说法中错误的是( )
A.原电池是一种将化学能直接转化为电能的装置
B.原电池中电子由正极流出经外电路流向负极
C.在原电池的电解质溶液中,阴离子向负极移动
D.在燃料电池的负极上发生反应的通常是可燃性气体
答案 B
解析 原电池中电子由负极流出,经外电路流向正极。
4.电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是( )
A.锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B.氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
答案 C
解析 锌锰干电池工作过程中不会消耗碳棒,所以碳棒不会变细;氢氧燃料电池是把化学能转化为电能;太阳能电池的主要材料是硅,而不是二氧化硅。
5.对于Cu—Zn—稀H2SO4构成的原电池装置中,当导线中有1mol电子通过时,理论上两极的变化是( )
①锌片溶解了32.5g ②锌片增重32.5g
③铜片上析出1g H2 ④铜片上析出1mol H2
A.①③ B.①④
C.②③ D.③④
答案 A
解析 根据电极反应式:Zn-2e-===Zn2+,2H++2e-===H2↑,可知当导线上有1mol电子通过时,即负极Zn失去1mol电子,则锌片溶解0.5mol,其质量为:0.5mol×65g/mol=32.5g;铜片(正极)上得到1mol电子,则有0.5mol H2析出,其质量为0.5mol×2g/mol=1g。
6.可用于电动汽车的铝—空气燃料电池通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质,铝合金为负极,空气电极为正极。下列说法正确的是( )
A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为:O2+2H2O+4e-===4OH-
B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为:Al+3OH--3e-===Al(OH)3
C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极
答案 A
解析 电解质溶液呈碱性或中性,该燃料电极的正极发生反应为:O2+2H2O+4e-===4OH-,A项正确;铝作负极,负极反应应该是铝失去电子变为铝离子,在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根,因此负极反应为:Al+4OH--3e-===AlO+2H2O,B项错;该电池在碱性条件下消耗了碱,反应式为4Al+3O2+4OH-===4AlO+2H2O,溶液pH降低,C项错;电池工作时,电子从负极出来经过外电路流到正极,D项错。
7.氯铝电池是一种新型的燃料电池。试回答下列问题:
(1)通入Cl2(g)的电极是________(填“正”或“负”)极。
(2)投入Al(s)的电极是________(填“正”或“负”)极。
(3)电子从________(填“Al”或“Cl”)极流向________极(填“正”或“负”)。
(4)每消耗8.1g Al(s),电路中通过的电子数目为________NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)。
答案 (1)正 (2)负 (3)Al 正 (4)0.9
解析 判断原电池的正负极首先要分析题中所给信息,此题所给信息是具体反应物,根据具体反应物间的相互反应式2Al+3Cl2===2AlCl3,可知Cl2得电子在正极反应,Al失电子在负极反应,所以通入Cl2(g)的电极是正极,投入Al(s)的电极是负极,电子由负极(Al)流向正极。8.1g Al(s)的物质的量为=0.3mol,每摩尔Al反应转移3mol电子,0.3mol Al反应电路中通过的电子数为3 NA×0.3=0.9 NA。
8.铅蓄电池是化学电源,其电极材料分别是Pb和PbO2,电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。根据上述情况判断:
(1)工作时,电解质溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)工作时,电解质溶液中的阴离子移向________极。
(3)电流方向从________极流向________极。
(4)写出负极的电极反应式:______________________________ _______________________________________。
(5)当铅蓄电池向外电路提供1mol 电子时,理论上负极板的质量增加________g。
答案 (1)增大 (2)负 (3)正 负 (4)Pb+SO-2e-===PbSO4 (5)48
解析 本题解答时应从两方面入手:一是根据电池总反应式明确铅蓄电池的工作原理,二是抓住电极反应中各反应物和生成物之间量的关系。由铅蓄电池工作时总反应式可知Pb为负极,负极反应为Pb-2e-+SO===PbSO4,PbO2为正极,正极反应为PbO2+4H++SO+2e-===PbSO4+2H2O。由于电池工作时,不断消耗H2SO4且生成水,使H+的浓度减小,故pH增大;阴离子移向负极,电流方向与电子移动方向相反,由正极到负极;当外电路中通过1mol电子时,根据PbPbSO4,则负极增重为SO的质量,即96g/mol×mol=48g。
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1.(2012·烟台市诊断性测试)某锂电池的电池总反应为4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2,下列说法正确的是( )
A.锂电极作电池负极,放电过程中发生还原反应
B.1mol SOCl2发生电极反应转移的电子数为4mol
C.电池的正极反应为2SOCl2+2e-=4Cl-+S+SO2
D.组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行
答案 D
解析 锂电极作电池负极,放电时Li失电子发生氧化反应,A项错;分析电池总反应知,1mol SOCl2发生反应,转移电子数为2 NA,B项错;电池的正极反应为2SOCl2+4e-=4Cl-+S+SO2,C项错;Li化学性质活泼,易与水、O2发生反应,故组装电池应在无水、无氧的条件下进行,D项正确。
2.镍氢电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。镍氢电池的总反应式是H2+NiO(OH)Ni(OH)2,根据此反应式判断,下列叙述中正确的是( )
A.电池放电时,电池负极周围溶液的pH不断增大
B.电池放电时,镍元素被氧化
C.电池充电时,氢元素被还原
D.电池放电时,H2是负极
答案 CD
解析 本题目的在于考查学生对电化学部分知识的掌握状况,以及在理解的基础上运用相关知识的能力。由镍氢电池的总反应,可得出正负极的电极反应:
负极:H2+OH--e-H2O
正极:NiO(OH)+H2O+e-Ni(OH)2+OH-
根据电极反应式对各选项进行判断。
从负极反应式可以看出,放电时负极因OH-被消耗,周围溶液的H+浓度增大,pH变小而不是增大,可见A项不正确;从正极反应式看,放电时,NiO(OH)中的Ni由+3价变为Ni(OH)2中的+2价,应是镍元素被还原,B项不正确;从负极反应式看,当充电时,H2O中的H由+1价变为H2中的零价,因此氢元素被还原,C项正确;从电池反应看放电时H2失电子为负极,NiO(OH)得电子为正极,D项正确。
3.熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可使Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气体为正极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池。已知正极反应:O2+2CO2+4e-===2CO,则负极反应式为________________;电池总反应式为________________。
答案 2CO+2CO-4e-===4CO2 2CO+O2===2CO2
解析 根据正极反应O2+2CO2+4e-===2CO,可推知负极发生氧化反应CO-2e-―→CO2,依据电子守恒可知:2CO-4e-―→2CO2再由电荷守恒,左边添2CO可得:2CO+2CO-4e-===4CO2即为负极反应式。将两个电极反应相加得电池总反应式为:2CO+O2===2CO2。
4.氢能源是21世纪极具发展前景的新能源之一,它既是绿色能源,又可循环使用。请在下图中的两个空格中填上循环过程中反应物和生成物的分子式,以完成理想的氢能源循环体系图(循环中接受太阳能的物质在自然界中广泛存在)。
(1)从能量转换的角度看,过程Ⅱ上应是________能转化为________能。
(2)过程Ⅱ的完成可以在不同的电解质溶液中进行,试分别写出符合下列要求的电极反应式:
①以硫酸为电解质:正极:_____________________________ ___________________________________________。
②以氢氧化钠为电解质:负极:___________________________ ___________________________________________。
③当电解质为熔融ZrO2(掺杂有Y2O3)的晶体(在高温下电离,以金属阳离子和O2-导电)时,
正极:_______________________________________________,
负极:_______________________________________________。
(3)氢氧燃料电池的突出优点是把化学能直接转化为电能,而不经过热能这一中间形式,所产生的水还可作为饮用水,今欲制得常温下1 L水,则电池内电子转移的物质的量约为________。
答案
(1)化学 电
(2)①O2+4e-+4H+===2H2O ②2H2-4e-+4OH-===4H2O ③O2+4e-===2O2- 2H2-4e-+2O2-===2H2O
(3)1.1×102mol
解析 根据燃料电池的工作原理及题中信息,可知该电池为氢氧燃料电池,总反应方程式为2H2+O2===2H2O,生成的水在催化剂和太阳能的作用下又分解成H2和O2,这样循环使用,因此H2是一种可以再生的新能源。在上述反应中H2在负极上失电子,被氧化,O2在正极上得电子,被还原,根据结合生成的离子(如H+、OH-)在相应电解质溶液中能否共存,不难写出电极反应式。由反应方程式可知,每生成1mol H2O,需转移2mol 电子,所以要制得1 L水,需转移电子:×2=1.1×102mol。