第1章 化学反应与能量转化 （含解析）测试题 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

第1章 化学反应与能量转化 测试题
一、单选题
1．下列关于能源和作为能源的物质叙述错误的是（　　）
A．化石能源物质内部蕴涵着大量的能量
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．物质的化学能可以在不同的条件下转化为热能、电能被人类利用
D．吸热反应没有利用价值
2．已知：C(s，金刚石) = C(s，石墨) ΔH＝－1.9 kJ·mol－1
C(s，金刚石)＋O2 (g) = CO2 (g) ΔH1
C(s，石墨)＋O2 (g) = CO2 (g) ΔH2
根据已述反应所得出的结论正确的是（　　）
A．ΔH1 = ΔH2 B．| ΔH1 |<| ΔH2 |
C．ΔH1< ΔH2 D．金刚石比石墨稳定
3．下列表示化学反应2H2（g）+ O2（g）= 2H2O（g）过程能量变化的示意图中，合理的是（　　）
A． B．
C． D．
4．液流电池是一种将正负极的电解质溶液分开，各自循环的高性能蓄电池，由于存放电解质溶液的液罐和反应场所分离，液流电池能够突破传统电池的体积限制，具有电池容量高、循环使用寿命长的特点。下列有关液流电池的说法错误的是（　　）
A．放电时，电子由负极经外电路流向正极
B．放电时，正极发生还原反应
C．正负极电解质溶液的成分可能不同
D．液流电池能将化学能全部转化成电能
5．2019年4月杭州环保监测中心研判，杭州地区空气质量明显改善，环保中心提出开发利用可再生能源，建设美好家园，下列属于可再生能源的是（　　）
①天然气 ②生物质能 ③地热能 ④石油 ⑤太阳能 ⑥潮汐能 ⑦风能 ⑧氢能
A． ①②③④ B．②③⑤⑥⑦⑧
C．④⑤⑥⑦⑧ D．①②③⑤⑥⑦⑧
6．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述不正确的是（　　）
A．铜电极上发生还原反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c（SO42﹣）不变
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
7．炼油、石化等工业会产生含硫(价)废水，可通过催化氧化法进行处理，碱性条件下，催化氧化废水的机理如图所示。其中为催化剂，附着在催化剂载体聚苯胺的表面。下列说法错误的是
A．催化氧化过程中既有共价键的断裂又有离子键的断裂
B．转化I中化合价发生变化的元素仅有和
C．催化氧化过程的总反应为：
D．催化剂使用一段时间后催化效率会下降，原因是生成的覆盖在催化剂表面或进入催化剂内空位处
8．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是（　　）
A． 为放热反应，则该反应的反应物总能量低于生成物总能量
B．若C(石墨， ) (金刚石，s) ，则石墨比金刚石稳定
C．由 ，可知碳的燃烧热为
D．已知 ； ，则
9．电解 和 的混合溶液制备乙烯，下列说法错误的是（　　）
A． +
B． 在阳极放电，发生氧化反应
C．阴极的电极反应：
D．电解 的 混合溶液可得到丙烯
10．锂离子电池及其迭代产品依然是目前世界上主流手机电池。近期研发的一种可充电电池的原理示意图如下，电池反应为，下列说法错误的是
A．充电时，脱嵌并移向钙电极
B．放电时，正极反应为
C．锂离子导体膜作用是允许和水分子通过，同时保证定向移动以形成电流
D．充电时，当转移0.2电子时，理论上阴极室中电解质的质量减轻2.6g
11．某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料（C3H8O）．下列说法正确的是（　　）
A．该装置将化学能转化为光能和电能
B．该装置工作时，H+从b极区向a极区迁移
C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原
D．a电极的反应为：3CO2+16H+﹣18e﹣═C3H8O+4H2O
12．可再生能源和清洁能源将成为新能源的主力军，下列关于能源的叙述正确的是（　　）
A．化石燃料是可再生能源
B．氢能、太阳能是清洁能源
C．化石燃料都是清洁能源
D．海洋能、地热能是不可再生的清洁能源
13．如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图。下列说法错误的是（　　）
A．左侧连接电源的负极
B．标准状况下，每生成，同时生成
C．从E口逸出的气体是
D．从A口加入精制饱和NaCl溶液
14．已知化学键的键能数据如下表所示，根据图中的能量关系，求得为（　　）
化学键 C—H H—H
键能/() 413.4 436.0
A． B．
C． D．
15．银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为 和 ，电解质溶液为 溶液，总反应式为： .下列说法错误的是（　　）
A．电池工作时， 是正极
B．负极的电极反应是
C．电池工作时，电子从锌极经过 溶液流向
D．工作时，负极区溶液碱性减弱，正极区溶液碱性增强
16．肼(N2H4)燃料电池是一种理想的电池，产物无污染，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是（　　）
A．当消耗1molO2时，负极生成1mol气体
B．电池工作时，负极的pH升高
C．正极反应为O2+4e-+4H+=2H2O
D．X最好用阴离子交换膜
二、综合题
17．
某课外小组分别用图中所示装置对原电池和电解原理进行实验探究．
请回答：
（1）Ⅰ用图装置进行第一组实验．
在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是　 　填序号．
A.铝 石墨 银 铂
（2）N极为　 　填“正”“负”“阴”“阳”电极，发生反应的电极反应式为　 　．
（3）实验过程中，　 　填“从左向右”“从右向左”或“不”移动；滤纸上能观察到的现象有　 　．
（4）Ⅱ用图装置进行第二组实验．实验过程中，观察到与第一组实验不同的现象：两极均有气体产生，极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清．查阅资料得知，高铁酸根离子在溶液中呈紫红色，且需碱性环境才可产生．
电解过程中，极区溶液的　 　填“增大”“减小”或“不变”．
（5）电解过程中，极发生的电极反应为　 　和　 　．
（6）若在极收集到气体，在极收集到气体均已折算为标准状况时气体体积，则电极铁电极质量减少　 　
（7）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为该电池正极发生的反应的电极反应式为　 　．
18．汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体CO2和N2等．
（1）汽车尾气中CO、NO2气体在一定条件下可以发生反应：
4CO（g）+2NO2（g） 4CO2（g）+N2（g）△H=﹣1200kJ mol﹣1．恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是　 　（填序号）；
A．容器内混合气体颜色不再变化 B．容器内的压强保持不变
C.2v逆（NO2）=v正（N2） D．容器内混合气体密度保持不变
对于该反应，温度不同（T2＞T1）、其他条件相同时，下列图象正确的是　 　（填代号）．
汽车尾气中CO与H2O（g）在一定条件下可以发生反应：CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）△H＜0； 某温度时在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，起始时按照右表进行投料，达到平衡状态时K=81．
起始物质的量 甲 乙 丙
n（H2O）/mol 0.10 0.20 0.20
n（CO）/mol 0.10 0.10 0.20
（2）平衡时，甲容器中CO的转化率是　 　；平衡时，比较容器中H2O的转化率：乙　 　甲（填“＞”、“＜”或“=”，下同）；丙　 　甲．
（3）已知温度为T时：CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+165KJ mol
CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=﹣41KJ mol．贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应，温度为T时，该反应的热化学方程式是　 　
19．氮的氧化物是造成大气污染的主要成分之一，降低氮氧化物的排放可改善大气质量。
（1）已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=+181kJ mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=-221kJ mol-1
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H3=-747kJ mol-1
碳完全燃烧时的热化学方程式为　 　。
（2）向密闭反应器中按n(NO)：n(CO)=1：1投料，发生(1)中的反应③。不同温度下，反应达到平衡时，NO的平衡转化率随压强的变化曲线如图所示。
①曲线a、b对应温度较低的是　 　(填“曲线a”或“曲线b”)。
②M点时混合气体的平均相对分子质量为　 　(结果保留两位小数)。
（3）一定温度下，向恒容密闭容器中通入1molNO、1molCO，发生(1)中的反应③。测得容器中混合气体的压强(p)随时间(t)的变化关系如表所示。
t/min 0 1 2 3 4 5
p/kPa 200 185 173 165 160 160
①反应开始到刚达平衡状态的时间段内，v(CO)=　 　kPa·min-1，该反应条件下的平衡常数Kp=　 　(kPa)-1(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。该反应中正反应速率v正=k正·p2(NO)·p2(CO)，逆反应速率v逆=k逆·p(N2)·p2(CO2)，则该温度下，该反应的k正　 　 (填“＞”“＜”或“=”)k逆。
②能判断反应已达到化学平衡状态的是　 　(填字母序号)。
A．N2和CO2的浓度比保持不变 B．容器中熵值保持不变
C.2v正(NO)=v逆(N2) D．气体的密度保持不变
（4）工业上利用电化学方法处理NO的原理如图所示。正极的电极反应式为　 　。
20．CO可直接作为燃料电池的燃料，某CO燃料电池的结构如图1所示。
（1）电池工作时，电子由电极　 　(填“A”或“B”，下同)流向电极　 　。
（2）电极B的电极反应式为　 　，该电池中可循环利用的物质为　 　。
（3）纳米级由于具有优良的催化性能而受到关注，采用CO燃料电池为电源，用离子交换膜控制电解液中的制备纳米，其装置如图2所示。
①电极A应连接　 　(填“C”或“D”)，穿过阴离子交换膜的离子为　 　。
②当反应生成14.4g时，图2左侧溶液　 　(填“增加”或“减少”)的质量为　 　g。
21．电池及其相关技术应用非常广泛。回答下列问题：
（1）废旧电池科学的处理方法是_____(填标号)。
A．露天焚烧
B．深埋处理
C．集中处理、回收资源
（2）锌锰干电池、铅酸蓄电池、氢氧燃料电池等均是常见电池，下列说法正确的是_____(填标号)。
A．常见的锌锰干电池是二次电池
B．氢氧燃料电池中H2、O2不是储存在电池内部的
C．燃料电池的能量利用率比直接燃烧的利用率高
（3）Li-CO2二次电池的装置如图所示：
放电时，沿金属Li电极→导线→Ru@SuperP电极方向移动的是　 　(填“电子”“电流”或“Li+”)，电池的总反应方程式为　 　。
（4）利用微生物燃料电池既可处理废水又可回收电能，其装置示意图如图：
A极为该电池　 　(填“正”或“负”)极，正极的电极反应式为　 　。
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】A.化石燃料中的能量最原始的来源是太阳能，所以化石能源物质内部蕴涵着大量的能量，A不符合题意；
B.光合作用是绿色植物将太阳的光能转化成化学能储存起来，B不符合题意；
C .放热反应是将化学能转化为热能，原电池可将化学能转化为电能，C不符合题意；
D.吸热反应有其利用价值，如炼铁过程中还原剂的生成虽然是吸热反应，但对炼铁过程是必须的，所以吸热反应有其利用价值，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】A.能源中贮存大量的能量；
B.光合作用时将光能转化为化学能；
C.化学能可以转化为热能、光能等；
D.放热反应和吸热反应都有自己的利用价值。
2．【答案】C
【解析】【解答】A、金刚石的能量高于石墨，则等物质的量的金刚石和石墨燃烧放出的热量不相等，故A错误；
B、石墨的能量低于金刚石，石墨燃烧放出的热量小于金刚石，则 | ΔH1 |>| ΔH2 |，故B错误；
C、根据B项分析可知，石墨燃烧放出的热量小于金刚石，燃烧为放热反应，焓变为负值，则ΔH1 < ΔH2 ，故C正确；
D、金刚石的能量高于石墨，因此石墨比金刚石稳定，故D错误；
故答案为：C。
【分析】A、金刚石和石墨能量不相等，燃烧放出的热量不同；
B、石墨的能量更低，燃烧放出的热量少于金刚石；
C、石墨燃烧放出的热量小于金刚石；
D、物质的能量越低越稳定。
3．【答案】A
【解析】【解答】2H2（g）+ O2（g）= 2H2O（g）的放热反应，反应物的能量高，生成物的能量低，多余的能量就释放出来。正确的图示为A。
【分析】 2H2（g）+ O2（g）= 2H2O（g）为放热反应，反应物的能量高于生成物的能量，据此解答。
4．【答案】D
【解析】【解答】A．原电池放电时，电子由负极经外电路流向正极，故A不符合题意；
B．原电池放电时，正极发生得电子的还原反应，故B不符合题意；
C．由题给信息可知，液流电池是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，则正负极电解质溶液的成分可能不同，故C不符合题意；
D．液流电池能将化学能部分转化成电能，部分转化为热能，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．原电池放电时，电子由负极经外电路流向正极；
B．原电池放电时，正极发生得电子的还原反应；
C．由题给信息可知，液流电池是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池；
D．电池能将化学能部分转化成电能，部分转化为热能。
5．【答案】B
【解析】【解答】①天然气属于不可再生能源，①不符合题意；
②生物质能属于可再生能源，②符合题意；
③地热能属于可再生能源，③符合题意；
④石油属于不可再生能源，④不符合题意；
⑤太阳能属于可再生能源，⑤符合题意；
⑥潮汐能属于可再生能源，⑥符合题意；
⑦风能属于可再生能源，⑦符合题意；
⑧氢能属于可再生能源，⑧符合题意；
综上，属于可再生能源的有：②③⑤⑥⑦⑧，B符合题意；
故答案为：B
【分析】此题是对能源分类的考查，掌握常见的可再生能源是解题的关键。
6．【答案】D
【解析】【解答】解：A．由图象可知，该原电池反应式为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，故A正确；
B．阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故两池中c（SO42﹣）不变，故B正确；
C．甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中发生反应：Cu2++2e﹣=Cu，保持溶液呈电中性，进入乙池的Zn2+与放电的Cu2+的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu，故乙池溶液总质量增大，故C正确；
D．甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池，以保持溶液电荷守恒，阴离子不能通过阳离子交换膜，故D错误，
故选：D．
【分析】由图象可知，该原电池反应式为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，Zn发生氧化反应，为负极，Cu电极上发生还原反应，为正极，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，两池溶液中硫酸根浓度不变，随反应进行，甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池，以保持溶液呈电中性，进入乙池的Zn2+与放电的Cu2+的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu，故乙池溶液总质量增大．
7．【答案】B
【解析】【解答】A．二氧化锰为离子化合物，由图可知，转化I中二氧化锰氧脱离生成空位，为离子键的断裂；水生成OH-存在共价键的断裂；故A不符合题意；
B．转化I中锰形成的化学键数目发生改变，故化合价发生变化的元素有和、Mn，故B符合题意；
C．由图可知，催化氧化过程的总反应为氧气、水、硫离子在催化作用下生成氢氧根离子和硫单质：，故C不符合题意；
D．反应中生成硫单质，生成的覆盖在催化剂表面或进入催化剂内空位处，阻碍了反应的进行，导致催化剂使用一段时间后催化效率会下降，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A．二氧化锰为离子化合物，水为共价化合物；
B．依据图中化学键数目变化判断；
C．催化氧化过程的总反应为氧气、水、硫离子在催化作用下生成氢氧根离子和硫单质；
D．反应中生成硫单质，生成的覆盖在催化剂表面或进入催化剂内空位处，阻碍了反应的进行，导致催化剂使用一段时间后催化效率会下降。
8．【答案】B
【解析】【解答】A．放热反应说明反应物到生成物需要释放出一部分能量，故反应物能量高于生成物能量，A不符合题意；
B．石墨到金刚石为吸热反应，说明金刚石能量比石墨高，故石墨比金刚石稳定，B符合题意；
C．燃烧热要求燃烧后生成稳定的氧化物，即1 mol C充分燃烧生成CO2才是其燃烧热，C不符合题意；
D.1 mol C充分燃烧生成CO2要比不充分燃烧生成CO放出热量多，但放热反应△H为负值，故△H1＜△H2，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.反应物的总能量比生成物的总能量高时，反应放热；
B.物质具有的能量越高，形成该物质时释放的能量越少，该物质越不稳定；
C.燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物释放的热量；
D.放热反应，放热越多，越小。
9．【答案】D
【解析】【解答】A． 和 电解发生氧化还原反应生成乙烯、碳酸钾、氢气，故A不符合题意；
B． 在阳极放电，在碱性条件下，失电子，生成乙烯和碳酸根离子，发生氧化反应，故B不符合题意；
C．阴极上H2O电离产生的H+放电生成H2，同时生成OH-，阴极的电极反应为 ，故C不符合题意；
D． 在碱性条件下，烷基和2个连着羧酸根之间的键断裂，形成环丙烷比形成丙烯更容易些，所以得不到丙烯，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】 电解 和 的混合溶液制备乙烯，碳元素价态升高， ： 失电子在在阳极反应，阴极电极反应式为 ，电解总反应为
+ ，据此作答。
10．【答案】C
【解析】【解答】A.充电时，钙电极上Ca2＋发生得电子的还原反应，因此钙电极为阴极，故Li＋影响钙电极，A不符合题意；
B.放电时，Li1－xFePO4发生得电子的还原反应，生成LiFePO4，其电极反应式为：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－=LiFePO4，B不符合题意；
C.锂离子导体膜可允许Li＋和水分子通过，电流是由电子的定向移动产生的，C符合题意；
D.充电时，阴极的电极反应式为：Ca2＋＋2e－=Ca，因此当转移0.2mol电子式时，消耗0.1molCa2＋，同时产生0.2molLi＋，故理论上阴极室中电解质的质量变化为减少m(Ca2＋)=0.1mol×40g·mol－1=4g，增加m(Li＋)=0.2mol×14g·mol－1=1.4g，则阴极室中电解质的质量减少4g－1.4g=2.6g，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】A、充电时为电解池装置，阳离子移向阴极；
B、放电时，Li1－xFePO4发生得电子的还原反应，生成LiFePO4；
C、电流是由电子的定向移动形成的；
D、充电时阴极上Ca2＋发生得电子的还原反应，结合电极反应式进行计算；
11．【答案】B
【解析】【解答】解：A、该装置是电解池装置，是将电能转化为化学能，所以该装置将光能和电能转化为化学能，故A错误；
B、a与电源负极相连，所以a是阴极，而电解池中氢离子向阴极移动，所以H+从阳极b极区向阴极a极区迁移，故B正确；
C、电池总的方程式为：6CO2+8H2O 2C3H8O+9O2，即生成9mol的氧气，阴极有6mol的二氧化碳被还原，也就是1mol的氧气，阴极有 mol的二氧化碳被还原，所以被还原的二氧化碳为29.3g，故C错误；
D、a与电源负极相连，所以a是阴极，发生还原反应，电极反应式为：3CO2+18H++18e﹣=C3H8O+5H2O，故D错误；
故选B．
【分析】A、该装置是电解池装置，是将电能转化为化学能；
B、与电源正极相连的是电解池的阳极，负极相连的是电解池的阴极，a与电源负极相连，所以a是阴极，而电解池中氢离子向阴极移动；
C、电池总的方程式为：6CO2+8H2O 2C3H8O+9O2，即生成9mol的氧气，阴极有6mol的二氧化碳被还原，由此分析解答；
D、a与电源负极相连，所以a是负极阴极，电极反应式为：3CO2+18H++18e﹣=C3H8O+5H2O．
12．【答案】B
【解析】【解答】A. 化石燃料是不可再生能源，故A不符合题意；
B. 氢能、太阳能是清洁能源，故B符合题意；
C. 化石燃料使用后会产生粉尘污染和二氧化硫、氮氧化物等污染气体，会造成严重的大气污染，因此不是清洁能源，故C不符合题意；
D. 海洋能、地热能是可再生的能源，故D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】煤、石油、天然气均是化石燃料，均是不可再生能源，且做燃料时产生具有污染性的物质，而氢能、太阳能、海洋能、地热能等均是可再生能源，均为绿色能源
13．【答案】A
【解析】【解答】A.左边是阳极区，应连接电源的正极，A符合题意；
B.标准状况下，22.4L Cl2的物质的量为1mol；电解的总反应式，故每生成1mol Cl2，同时生成2mol NaOH，B不符合题意；
C.右边是阴极区，阴极上氢离子得到电子生成的氢气从E口逸出，C不符合题意；
D.电解时，阳极生成氯气，消耗NaCl，则应在阳极补充NaCl，故从A口加入精制饱和NaCl溶液，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A.与电源的正极相连的电极是阳极；
B.依据电解的总反应式计算；
C依据离子放电顺序，阴极上阳离子得到电子，发生还原反应；
D.利用“出啥加啥”判断。
14．【答案】A
【解析】【解答】根据图中的能量可知： ，根据盖斯定律，反应热===，解得，
故答案为：A。
【分析】根据盖斯定律计算。
15．【答案】C
【解析】【解答】A．反应中锌失去电子，被氧化，锌是负极，氧化银得到电子，被还原，因此电池工作时， 是正极，A不符合题意；
B．锌是负极，负极的电极反应是 ，B不符合题意；
C．电池工作时，电子从锌极经过导线流向 ，电子不能利用溶液传递，C符合题意；
D．负极的电极反应是 ，正极反应式为 +2e－+H2O＝2OH－+2Ag，所以工作时，负极区溶液碱性减弱，正极区溶液碱性增强，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据 总反应式为： 电解质溶液为 溶液， 即可判断出锌做负极材料，锌失去电子结合氢氧根离子变为氢氧化锌，导致pH减小，碱性减弱，氧化银做正极材料，氧化银得到电子变为单质，此时的pH增大
16．【答案】A
【解析】【解答】A．负极N2H4失电子生成N2，当消耗1molO2时转移4mol电子，根据电子守恒，负极生成1molN2，故A符合题意；
B．电池工作时，负极反应式是，负极的pH降低，故B不符合题意；
C．根据图示，正极生成氢氧化钠，正极反应为O2+4e-+2H2O =4OH-，故C不符合题意；
D．负极通入氢氧化钠，正极流出氢氧化钠，X最好用阳离子交换膜，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】燃料电池中，通入燃料的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应。
17．【答案】（1）A
（2）负；
（3）从右向左；滤纸上有蓝色沉淀产生
（4）增大
（5）；
（6）0.28
（7）2FeO42-+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-
【解析】【解答】（1）锌为负极，铜为正极，因此可以替代铜的电极其活泼性应该不如锌，所以铝不可以替代铜；
（2）N电极链接负极，作为阴极，阴极可以吸引溶液中的阳离子，阳离子有钠离子和氢离子，氢离子优先放电，其电极反应式为 ；
（3）硫酸根为阴离子，移向电池的负极，即从右向左移动；滤纸上有氢氧化钠溶液，此时铁为阳极，失去电子形成亚铁离子，亚铁离子结合氢氧根离子形成氢氧化亚铁，白色沉淀，迅速转化为灰绿色沉淀，最后转化为红褐色沉淀；
（4）X电极为阴极，溶液中的阳离子有钠离子和氢离子，氢离子优先放电，于阳极中得到电子形成氢气，由于氢离子浓度减小，因此pH增大；
（5）Y为铁，铁为阳极，失去电子，结合题干信息可以知道此时转化为高铁酸根，由于溶液为碱性，因此期电极反应式为 以及 ；
（6）X收集的气体为氢气，Y收集的气体为氧气，结合电极反应式， 、 、，以及标准状况下收集的气体体积以及公式n=V/Vm，可以计算此时的氢气物质的量为0.03mol，转移的电子为0.06mol，氧气的物质的量为0.0075mol，转移的电子为0.03mol，因此铁反应时转移的电子数=0.06mol-0.03mol=0.03mol，则铁的物质的量减少为0.005mol，结合公式n=m/M可以知道铁减少的质量为0.28g；
（7）正极的电极反应式要结合化合价降低的元素进行判断，铁元素转化为氧化铁电解质溶液成碱性，因此电极反应式为 2FeO42-+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH- 。
【分析】（1）铝比铜更活泼，不能代替铜电极；
（2）氢离子为阳离子，得到电子形成氢气；
（3）硫酸根为阴离子移向负极；
（4）氢氧根浓度增大，导致pH增大；
（5）铁失去电子，和氢氧根反应生成高铁酸根和水；氢氧根失去电子生成水和氧气；
（6）结合公式n=m/M和公式n=V/Vm判断；
（7）高铁酸根得到电子，和水反应生成氧化铁和氢氧根离子。
18．【答案】（1）CD；乙
（2）90%；＜；=
（3）CO（g）+3H2（g）=CH4（g）+H2O（g）△H=﹣206kJ mol 1．
【解析】【解答】解：（1）汽车尾气中CO、NO2气体在一定条件下可以发生反应：4CO（g）+2NO2（g） 4CO2（g）+N2（g）△H=﹣1200kJ mol﹣1，
A．容器内混合气体颜色不再变化时，气体浓度不变，达到平衡，A正确，
B．该反应是个气体体积减小的反应，恒容时压强压强会减小，容器内的压强保持不变时，反应到达平衡，B正确，
C．不同物质表示的正逆速率之比等于化学计量数之比，反应到达平衡，故v逆（NO2）=2v正（N2），C错误，
D．恒容体积不变，混合气体的质量不变，容器内混合气体密度保持不变，不能说明反应到达平衡，D错误，
甲：升高温度，化学平衡逆向移动，化学反应速率会迅速增大，会离开原来的速率点，故甲错误，
乙：升高温度，化学反应速率会迅速增大，所以T2时先达到化学平衡状态，并且化学平衡逆向移动，二氧化氮的转化率减小，故乙正确，
丙：对于反应：4CO（g）+2NO2（g） 4CO2（g）+N2（g），T不变，增大压强，平衡正向移动，一氧化碳的体积分数会减小，故丙错误；
故答案为：CD；乙；（2）令密闭容器体积为1L，甲容器，设转化CO为x：
CO（g）+ H2O（g） CO2（g）+ H2（g）
起始（mol/L） 0.1 0.1 0 0
转化（mol/L） x x x x
平衡（mol/L） 0.1-x 0.1-x x x
则K= =81，解得x=0.09，则CO的转化率为 =90%；由于乙中水的物质的量增加，水的浓度增大，其他条件不变，增大某物质的浓度，可以使其他物质的转化率增大，而本身的转化率减小，所以水的转化率，乙＜甲，由于该反应是和气体体积不变的反应，所以增大压强化学平衡不移动，故水的转化率，丙=甲；
故答案为：90%；＜；=；（3）已知温度为T时：①CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+165KJ mol②CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=﹣41KJ mol
根据盖斯定律②﹣①得CO（g）+3H2（g）=CH4（g）+H2O（g），△H=﹣206kJ mol-1；
故答案为：CO（g）+3H2（g）=CH4（g）+H2O（g）△H=﹣206kJ mol 1．
【分析】（1）根据化学平衡时正逆反应速率相等，各组分含量保持不变分析；根据影响化学平衡移动的因素以及化学平衡移动的方向来判断即可，根据影响化学反应速率的因素：温度、浓度、压强、催化剂来确定化学反应达平衡用到的时间，根据影响化学平衡移动的因素：温度、浓度、压强来确定化学平衡中各个量的变化情况；（2）根据化学平衡三段式列式计算化学反应中物质的转化率；根据影响化学平衡移动的因素以及化学平衡移动的方向来判断即可；（3）已知温度为T时：①CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+165KJ mol②CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=﹣41KJ mol
根据盖斯定律②﹣①得CO（g）+3H2（g）=CH4（g）+H2O（g），据此计算．
19．【答案】（1）
（2）a；34.12
（3）20；1.6；＞；B
（4）
【解析】【解答】（1）把三个反应相加，除2可得碳完全燃烧的热化学方程式 ；
（2）①恒压时，温度升高，平衡逆向移动，NO的平衡转化率降低，温度较低的为曲线a；
②M点NO的平衡转化率为60%，反应过程中气体的总质量不变为30g/mol×1mol+28g/mol×1mol=58g，平衡时气体总物质的量为1.7mol，M点时混合气体的平均相对分子质量为58 1.7=34.12g/mol ；
（3）①4min时反应达到平衡状态，恒温恒容时，气体物质的量之比等于压强之比，2（2-0.5x）=200160，得x=0.8mol，分压为80Kpa，v(CO)=804=20 kPa·min-1，平衡常数Kp=（80）2x（40）{（20）2x（20）2}=1.6kPa-1，该温度下Kp＞1，故k正＞k逆；
②A．N2和CO2的浓度比为定值，不能说明达到平衡状态，A不符合题意；
B．容器中熵值保持不变，气体分子数不再发生变化，说明达到平衡状态，B符合题意；
C． 2v正(NO)=v逆(N2) ，不能说明达到平衡状态，C不符合题意；
D．气体的密度不变，气体总质量不变，恒容体积不变，密度是定值，不能说明达到平衡状态，D不符合题意；
（4）正极NO得电子转化为N2，电极反应为 ；
【分析】（1）热化学方程式的书写 ；
（2）①恒压时，温度升高，平衡逆向移动；
②混合气体的平均相对分子质量的计算；
（3）①恒温恒容时，气体物质的量之比等于压强之比，平衡常数的计算；
②A．N2和CO2的浓度比为定值，不能说明达到平衡状态；
B．容器中熵值保持不变，气体分子数不再发生变化，说明达到平衡状态；
C．反应速率之比等于化学计量数之比，既表示正反应，又表示逆反应，能说明达到平衡状态；
D．气体总质量不变，恒容体积不变，密度是定值，不能说明达到平衡状态；
（4）正极NO得电子转化为N2，电极反应为 。
20．【答案】（1）A；B
（2）；
（3）C；；减少；3.6
【解析】【解答】（1）CO燃料电池工作时，电极A为负极、CO失去电子被氧化，则电子由电极A流出，沿着导线流向电极B、氧气在电极B上得到电子被还原、电极B为正极。
（2）电极B上氧气发生还原反应转变为碳酸根离子，电极反应式为，由图知，负极上生成、正极上消耗，则该电池中可循环利用的物质为。
（3）①需通过电解法制备纳米级，则需要铜失去电子被氧化、Cu作阳极、与电源正极相连，Ti作阴极、与电源负极相连，故电极A应连接C，电解时阴离子穿过阴离子交换膜向阳极移动，故穿过阴离子交换膜的为OH-离子。
②阴极反应为，阳极反应为2Cu-2e- +2OH-=Cu2O + H2O，当反应生成14.4g即0.1mol时，转移电子的物质的量为0.2mol，则图2左侧逸出0.1molH2、0.2mol OH-迁移出去，故左侧溶液减少的质量为0.1mol×2g/mol+0.2mol ×17g/mol =3.6g。
【分析】（1）燃料电池中，燃料在负极失电子发生氧化反应；氧气在正极得电子，发生还原反应；电子由负极经外电路流向正极；
（2）氧气在正极得电子，发生还原反应；由图中的物质生成和消耗分析。
（3）①电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，阳极失电子，发生氧化反应，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上得电子，发生还原反应，内电路中阴离子移向阳极、阳离子移向阴极；
②依据得失电子守恒。
21．【答案】（1）C
（2）B；C
（3）电子；4Li+3CO2=2Li2CO3+C
（4）负；O2+4H++4e-=2H2O
【解析】【解答】(1)废旧电池中含有重金属元素，会造成水污染、土壤污染，因此要集中处理、回收资源，故答案为：C；
(2) A．常见的锌锰干电池化学物质储存在电池中，物质反应到一定程度后就不能再被重复使用，因此锌锰干电池属于一次电池，A不正确；
B．氢氧燃料电池中H2、O2不是储存在电池内部的，而是由外部不断补充，B正确；
C．燃料电池中化学能转化为电能，其能量利用率比直接燃烧的利用率高，C正确；
故答案为：BC；
(3)在原电池反应中，电子由负极经外电路流向正极，电流则由正极经外电路流向负极。在Li-CO2二次电池中，Li电极为负极，Ru@SuperP电极为正极，因此放电时，沿金属Li电极→导线→Ru@SuperP电极方向移动的是电子；在负极Li电极上，Li失去电子变为Li+，电极反应式为：Li-e-=Li+；在正极Ru@SuperP电极上，CO2得到电子，与电解质中的Li+结合形成Li2CO3、C，正极的电极反应式为3CO2+4e-+4Li+=
2Li2CO3+C，所以电池的总反应方程式为：4Li+3CO2=2Li2CO3+C；
(4)根据图示可知：在该微生物燃料电池中，左边的A电极为负极，被葡萄糖氧化，失去电子，所以A电极为该电池的负极；右边B电极为正极，正极上O2得到电子，与溶液中的H+结合形成H2O，正极的电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O。
【分析】(1)根据废旧电池含有的物质是否有危害、物质是否能够回收利用分析判断；(2)根据各类电池的特点分析判断；(3)电子从负极经外电路流向正极，电流则是由正极经外电路流向负极；将正负极电极反应式叠加，可得总反应方程式；(4)在原电池中，负极失去电子，发生氧化反应；正极上得到电子，发生还原反应。