4.5 实验活动制作简单的燃料电池—高二化学人教版（2019）选修一课时优化训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 4.5 实验活动制作简单的燃料电池—高二化学人教版（2019）选修一课时优化训练（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 491.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-10-12 10:23:51 | ||
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文档简介
实验活动 制作简单的燃料电池—高二化学人教版（2019）选修一课时优化训练
一、单选题
1．下列事实不能用电化学原理解释的是( )
A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块
B.纯银制品在空气中变暗
C.纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量的溶液后速率加快
D.镀锌铁（在铁上镀一层锌）比镀锡铁耐用
2．锂水电池是一种可用于鱼雷和潜艇的贮备电池。该电池的电极材料是Li和钢板，电解质为LiOH，使用时加水即可工作。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.Li为负极，电池工作时，Li电极生成
B.钢板为正极，水在该电极被氧化
C.放电时，水中的向正极移动
D.电池工作时，水只起到溶剂作用，溶解电解质
3．下列关于气体摩尔体积的说法不正确的是( )
A.指单位物质的量的气体所占的体积
B.常用单位为或
C.常温常压下，1mol任何气体的体积均约为22.4L
D.其数值不是固定不变的，受温度和压强影响
4．100 mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是( )
A.加入适量的6mol/L的盐酸 B.加入数滴氯化铜溶液
C.加入适量蒸馏水 D.加入适量的氯化钠溶液
5．下列有关电化学的装置示意图正确的是( )
A.铜锌原电池 B.铜锌原电池
C.精炼铜 D.电解饱和食盐水
6．二氧化碳甲烷化的研究对缓解能源危机意义重大。以催化二氧化碳甲烷化的反应机理如图所示（与作用生成和）。下列说法不正确的是( )
A.被还原
B.放出能量
C.为中间产物
D.该反应的总方程式可表示为
7．2006年科学家们发明了一种能够给电子设备提供动力的新型燃料电池。该电池包括两个涂覆着酶的电极，它们处于充满空气和少量氢气的玻璃槽中。由于气体可以混合，从而省去了昂贵的燃料隔膜，其工作原理如图所示。下列说法中错误的是( )
A.该燃料电池可以提供清洁无污染的能源，具有广阔的发展空间
B.在高温环境中该电池无法正常工作.
C.右边的电极反应式为，该电极是电池的正极
D.为使电池持续工作，需要在两极不断通入和空气（氧气）
8．在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是( )
A.Na、Mg、Al B.Na、K、Zn C.Fe、Cu、Ag D.Na、Ca、Cu
9．某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是( )
A.电池可用于乙醛的制备
B.b电极为正极
C.电池工作时，a电极附近pH降低
D.a电极的反应式为
10．一种酸性二甲醚（）直接燃料电池具有启动快、能量密度高、效率好等优点，其电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.多孔碳a能增大气固接触面积，提高反应速率，该电极为负极
B.电极b上发生的反应为
C.由a电极向b电极迁移
D.正极发生的电极反应为：
二、填空题
11．按如图所示，两个烧杯中分别盛有足量的稀硫酸溶液和氯化铜溶液：
（1）A、B两个装置中，属于原电池的是______（填标号）
（2）A池中，铜极为________极，发生_________反应 （填“氧化”“还原”），电极反应式为_______。
（3）B池中，左边C是_____极，电极反应式为：______；总反应式为________。
12．含氯化合物广泛用作水处理剂及漂白剂等。
已知：25℃时NaClO溶液中HClO、的物质的量分数随pH的分布如下图所示。
（1）工业上将通入的NaOH溶液中制备NaClO。
①该反应的离子方程式为_______；
②当溶液时，该溶液中主要存在的阴离子有______（填化学式）；
③25℃时，反应的平衡常数K=________（填数值）。
（2）工业常用石灰乳和反应制取漂白粉，反应放热，温度过高时会发生副反应生成。反应过程中缓缓通入的目的是______。
（3）实验室将通入含水8%的固体中可制备，生成的气体仅为，该反应的化学方程式为_______。
13．研究的再利用有利于低碳减排的同时获得新的能源物质。如一定条件下，加氢可制得甲醇：。回答下列问题：
（1）我国科研人员研究的该反应历程如图，吸附在催化剂表面上的物种用“*”表示，“TS”表示过渡态，括号里的数字表示微粒的相对总能量（单位为eV）。
该反应___________0（填“>”或“<”）；该历程中总反应的决速步方程式为___________。
（2）T℃时，在一容积为2L的恒容密闭容器中充入2mol和6mol，测得不同时刻容器中的压强关系如下表所示：
时间/min 5 10 15 20 25 30
0.80 0.72 0.66 0.62 0.60 0.60
①用表示该反应0~5min内的平均反应速率为___________。
②的平衡转化率为___________；T℃时，该反应的平衡常数为___________（保留一位小数）。
③其它条件不变，下列措施能同时增大反应速率和平衡转化率的是___________（填标号）。
a.升高温度
b.按原比例再充入一定量和
c.将和液化移出
d.缩小容器体积
参考答案
1．答案：B
解析：A.轮船水线下的船壳装上锌块后，可保护船壳在海水中不被腐蚀，因为Zn比Fe活泼，Zn与Fe构成原电池，在海水中锌被腐蚀，从而保护船壳，发生原电池反应可用电化学知识解释，A错误；
B.纯银制品在空气中变暗是因为和空气中的硫化物作用生成了硫化银，与电化学知识无关，B正确；
C.纯Zn和稀反应速率慢，滴入后，发生的反应，生成的Cu和Zn组成原电池，加快Zn与的反应速率；发生原电池反应而可用电化学知识解释，C错误；
D.镀锌铁发生金属被腐蚀现象时，因Zn比Fe活泼，Zn被腐蚀，镀锡铁破损后发生电化腐蚀，因Fe比Sn活泼，因而是铁被腐蚀.所以，镀锌铁比镀锡铁耐用，发生原电池反应而可用电化学知识解释，D错误；
故选B。
2．答案：C
解析：A.Li为负极，负极反应为，不产生，正极才产生，A项错误；
B.钢板为正极，正极反应为，水被还原，B项错误；
C.电池工作时，阳离子移向正极，C项正确；
D.电池工作时，水既是溶剂又是氧化剂，D项错误；
故选C。
3．答案：C
解析：A、气体摩尔体积的概念是指一定条件下，单位物质的量的气体所占的体积，故A正确；
B、气体摩尔体积的常用单位为或，选项B正确；
C、标准状况下，1mol任何气体的体积均约为22.4L，选项C不正确；
D、气体摩尔体积受温度和压强的影响，其数值不是固定不变的，选项D正确。
故选C。
4．答案：B
解析：A.加入浓度稍高的盐酸会提高盐酸的浓度，从而加快反应速率，但是会增加生成氢气的总量，故A项错误；
B.加入氯化铜溶液，过量的锌片会置换出部分铜单质，与锌构成原电池且锌为负极可加快反应速率，且不影响氢气的生成量，故B项正确；
C.加入适量蒸馏水会稀释溶液，降低反应速率，故C项错误；
D.加入适量氯化钠溶液会稀释原溶液，降低反应速率，故D项错误；
故选B。
5．答案：D
解析：A.铜锌原电池中锌作负极，铜作正极，故A错误；
B.带有盐桥的铜锌原电池中，作负极锌的电解液为硫酸锌，做正极铜的电解液为硫酸铜，故B错误；
C.在精炼铜中，粗铜作阳极与电源正极相连，精铜作阴极，与电源的负极相连，电解液为硫酸铜溶液，故C错误；
D.电解饱和食盐水的阳极产生氯气，阴极产生氢气，故D正确；
故选D。
6．答案：B
解析：A.与作用生成和，的化合价由+4降至+3，的化合价由+2降至0，故被还原，故A正确；
B.，化学键断裂，吸收能量，故B错误；
C.由图知，催化二氧化碳甲烷化过程中生成的，又参与后续反应被消耗，故为中间产物，故C正确；
D.由图示反应机理知，该反应的总方程式可表示为，故D正确；
故选B。
7．答案：C
解析：A.该燃料电池总反应为，故可以提供清洁无污染的能源，具有广阔的发展空间，A正确；B.酶是蛋白质，在高温环境中该电池无法正常工作，B正确；C.右边的电极反应式为，则该反应为氧化反应，该电极是电池的负极，C错误；D.由于氢气和氧气不断消耗，为使电池持续工作，需要在两极不断通入和空气（氧气），D正确；故选C。
8．答案：A
解析：A.钠、镁、铝都是活泼金属，工业上采用电解其熔融盐或氧化物的方法治炼，故A正确；B.锌属于较活泼金属，工业上可以采用热还原法治炼，故B错误；C.银较不活泼，工业上可以采用热分解法治炼，故C错误；D.铜属于较不活泼金属，工业上可以采用热还原法治炼，故D错误；故选A。
9．答案：A
解析：A.该电池将乙烯和水转化为了乙醛，可用于乙醛的制备，故A符合题意；B.根据解题思路，a电极为正极，b电极为负极，故B不符合题意；C.电池工作时，氢离子移向正极，a电极的反应式为，a电极附近pH不变，故C不符合题意；D.根据解题思路，a电极为正极，正极发生还原反应，a电极的反应式为，故D不符合题意；答案选A。
10．答案：B
解析：A.采用多孔导电材料，可以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触，而该极是氧气放电，所以是正极，而不是负极，故A项错误；B.电极b是负极发生氧化反应，电极反应式为，故B项正确；C.阳离子向正极移动，所以由b电极向a电极迁移，故C项错误；D.正极是氧气得电子生成水，发生的电极反应为：，故D项错误；故选B。
11．答案：（1）A
（2）正极；还原；
（3）阳极；；
解析：（1）装置A中没有外接电源，是原电池；装置B有外接电源，属于电解池。故答案：A。
（2）在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应。锌比铜活泼，所以锌是负极，铜是正极，溶液中的氢离子在正极得到电子，发生还原反应产生氢气，其反应的电极反应式为：，故答案：正极；还原；。
（3）左侧电极和电源的正极相连，作阳极，溶液中的氯离子放电，产生氯气。阳极离子放电，放出，电极反应方程式：。阴极是放电生成铜，所以总反应式为，故答案：阳极；；。
12．答案：（1）；、；
（2）控制温度，减少副反应发生，提高产率；增加氯气与碱液接触时间，充分反应
（3）
解析：（1）①和氢氧化钠反应生成氯化钠，次氯酸钠和水，离子反应方程式为：；
②由图可知，当pH=9时，该溶液中主要存在的阴离子有；
③根据图中信息可知当pH=7.5时，，25℃时，，
的K==；
（2） 工业常用石灰乳和反应制取漂白粉，反应放热，温度过高时会发生副反应生成，反应过程中缓缓通入的目的是控制温度，减少副反应发生，提高产率；增加氯气与碱液接触时间，充分反应；
（3）与含水8%的固体中可制备，化学反应方程式为：；
13．答案：（1）<；
（2）；80%；14.8；bd
解析：（1）该反应= 0.51eV，物质能量降低，反应放出热量，即<0；该历程中总反应的决速步主要是活化能的大小，活化能越大，反应速率越慢，因此总反应的决速步方程式为；故答案为：。
（2）
①5min时建立三段式，，解得x=0.8，用表示该反应0~5min内的平均反应速率；故答案为：。
②平衡时建立三段式，，解得y=1.6，的平衡转化率为；T℃时，该反应的平衡常数为；故答案为：80%；14.8。
③a.升高温度，反应速率增大，平衡逆向移动，氢气转化率降低，故a不符合题意；b.按原比例再充入一定量和，反应速率增大，相当于加压，平衡正向移动，氢气转化率增大，故b符合题意；c.将和液化移出，反应速率降低，故c不符合题意；d.缩小容器体积，浓度增大，反应速率增大，平衡正向移动，氢气转化率增大，故d符合题意；综上所述，答案为：bd。
一、单选题
1．下列事实不能用电化学原理解释的是( )
A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块
B.纯银制品在空气中变暗
C.纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量的溶液后速率加快
D.镀锌铁（在铁上镀一层锌）比镀锡铁耐用
2．锂水电池是一种可用于鱼雷和潜艇的贮备电池。该电池的电极材料是Li和钢板，电解质为LiOH，使用时加水即可工作。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.Li为负极，电池工作时，Li电极生成
B.钢板为正极，水在该电极被氧化
C.放电时，水中的向正极移动
D.电池工作时，水只起到溶剂作用，溶解电解质
3．下列关于气体摩尔体积的说法不正确的是( )
A.指单位物质的量的气体所占的体积
B.常用单位为或
C.常温常压下，1mol任何气体的体积均约为22.4L
D.其数值不是固定不变的，受温度和压强影响
4．100 mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是( )
A.加入适量的6mol/L的盐酸 B.加入数滴氯化铜溶液
C.加入适量蒸馏水 D.加入适量的氯化钠溶液
5．下列有关电化学的装置示意图正确的是( )
A.铜锌原电池 B.铜锌原电池
C.精炼铜 D.电解饱和食盐水
6．二氧化碳甲烷化的研究对缓解能源危机意义重大。以催化二氧化碳甲烷化的反应机理如图所示（与作用生成和）。下列说法不正确的是( )
A.被还原
B.放出能量
C.为中间产物
D.该反应的总方程式可表示为
7．2006年科学家们发明了一种能够给电子设备提供动力的新型燃料电池。该电池包括两个涂覆着酶的电极，它们处于充满空气和少量氢气的玻璃槽中。由于气体可以混合，从而省去了昂贵的燃料隔膜，其工作原理如图所示。下列说法中错误的是( )
A.该燃料电池可以提供清洁无污染的能源，具有广阔的发展空间
B.在高温环境中该电池无法正常工作.
C.右边的电极反应式为，该电极是电池的正极
D.为使电池持续工作，需要在两极不断通入和空气（氧气）
8．在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是( )
A.Na、Mg、Al B.Na、K、Zn C.Fe、Cu、Ag D.Na、Ca、Cu
9．某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是( )
A.电池可用于乙醛的制备
B.b电极为正极
C.电池工作时，a电极附近pH降低
D.a电极的反应式为
10．一种酸性二甲醚（）直接燃料电池具有启动快、能量密度高、效率好等优点，其电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.多孔碳a能增大气固接触面积，提高反应速率，该电极为负极
B.电极b上发生的反应为
C.由a电极向b电极迁移
D.正极发生的电极反应为：
二、填空题
11．按如图所示，两个烧杯中分别盛有足量的稀硫酸溶液和氯化铜溶液：
（1）A、B两个装置中，属于原电池的是______（填标号）
（2）A池中，铜极为________极，发生_________反应 （填“氧化”“还原”），电极反应式为_______。
（3）B池中，左边C是_____极，电极反应式为：______；总反应式为________。
12．含氯化合物广泛用作水处理剂及漂白剂等。
已知：25℃时NaClO溶液中HClO、的物质的量分数随pH的分布如下图所示。
（1）工业上将通入的NaOH溶液中制备NaClO。
①该反应的离子方程式为_______；
②当溶液时，该溶液中主要存在的阴离子有______（填化学式）；
③25℃时，反应的平衡常数K=________（填数值）。
（2）工业常用石灰乳和反应制取漂白粉，反应放热，温度过高时会发生副反应生成。反应过程中缓缓通入的目的是______。
（3）实验室将通入含水8%的固体中可制备，生成的气体仅为，该反应的化学方程式为_______。
13．研究的再利用有利于低碳减排的同时获得新的能源物质。如一定条件下，加氢可制得甲醇：。回答下列问题：
（1）我国科研人员研究的该反应历程如图，吸附在催化剂表面上的物种用“*”表示，“TS”表示过渡态，括号里的数字表示微粒的相对总能量（单位为eV）。
该反应___________0（填“>”或“<”）；该历程中总反应的决速步方程式为___________。
（2）T℃时，在一容积为2L的恒容密闭容器中充入2mol和6mol，测得不同时刻容器中的压强关系如下表所示：
时间/min 5 10 15 20 25 30
0.80 0.72 0.66 0.62 0.60 0.60
①用表示该反应0~5min内的平均反应速率为___________。
②的平衡转化率为___________；T℃时，该反应的平衡常数为___________（保留一位小数）。
③其它条件不变，下列措施能同时增大反应速率和平衡转化率的是___________（填标号）。
a.升高温度
b.按原比例再充入一定量和
c.将和液化移出
d.缩小容器体积
参考答案
1．答案：B
解析：A.轮船水线下的船壳装上锌块后，可保护船壳在海水中不被腐蚀，因为Zn比Fe活泼，Zn与Fe构成原电池，在海水中锌被腐蚀，从而保护船壳，发生原电池反应可用电化学知识解释，A错误；
B.纯银制品在空气中变暗是因为和空气中的硫化物作用生成了硫化银，与电化学知识无关，B正确；
C.纯Zn和稀反应速率慢，滴入后，发生的反应，生成的Cu和Zn组成原电池，加快Zn与的反应速率；发生原电池反应而可用电化学知识解释，C错误；
D.镀锌铁发生金属被腐蚀现象时，因Zn比Fe活泼，Zn被腐蚀，镀锡铁破损后发生电化腐蚀，因Fe比Sn活泼，因而是铁被腐蚀.所以，镀锌铁比镀锡铁耐用，发生原电池反应而可用电化学知识解释，D错误；
故选B。
2．答案：C
解析：A.Li为负极，负极反应为，不产生，正极才产生，A项错误；
B.钢板为正极，正极反应为，水被还原，B项错误；
C.电池工作时，阳离子移向正极，C项正确；
D.电池工作时，水既是溶剂又是氧化剂，D项错误；
故选C。
3．答案：C
解析：A、气体摩尔体积的概念是指一定条件下，单位物质的量的气体所占的体积，故A正确；
B、气体摩尔体积的常用单位为或，选项B正确；
C、标准状况下，1mol任何气体的体积均约为22.4L，选项C不正确；
D、气体摩尔体积受温度和压强的影响，其数值不是固定不变的，选项D正确。
故选C。
4．答案：B
解析：A.加入浓度稍高的盐酸会提高盐酸的浓度，从而加快反应速率，但是会增加生成氢气的总量，故A项错误；
B.加入氯化铜溶液，过量的锌片会置换出部分铜单质，与锌构成原电池且锌为负极可加快反应速率，且不影响氢气的生成量，故B项正确；
C.加入适量蒸馏水会稀释溶液，降低反应速率，故C项错误；
D.加入适量氯化钠溶液会稀释原溶液，降低反应速率，故D项错误；
故选B。
5．答案：D
解析：A.铜锌原电池中锌作负极，铜作正极，故A错误；
B.带有盐桥的铜锌原电池中，作负极锌的电解液为硫酸锌，做正极铜的电解液为硫酸铜，故B错误；
C.在精炼铜中，粗铜作阳极与电源正极相连，精铜作阴极，与电源的负极相连，电解液为硫酸铜溶液，故C错误；
D.电解饱和食盐水的阳极产生氯气，阴极产生氢气，故D正确；
故选D。
6．答案：B
解析：A.与作用生成和，的化合价由+4降至+3，的化合价由+2降至0，故被还原，故A正确；
B.，化学键断裂，吸收能量，故B错误；
C.由图知，催化二氧化碳甲烷化过程中生成的，又参与后续反应被消耗，故为中间产物，故C正确；
D.由图示反应机理知，该反应的总方程式可表示为，故D正确；
故选B。
7．答案：C
解析：A.该燃料电池总反应为，故可以提供清洁无污染的能源，具有广阔的发展空间，A正确；B.酶是蛋白质，在高温环境中该电池无法正常工作，B正确；C.右边的电极反应式为，则该反应为氧化反应，该电极是电池的负极，C错误；D.由于氢气和氧气不断消耗，为使电池持续工作，需要在两极不断通入和空气（氧气），D正确；故选C。
8．答案：A
解析：A.钠、镁、铝都是活泼金属，工业上采用电解其熔融盐或氧化物的方法治炼，故A正确；B.锌属于较活泼金属，工业上可以采用热还原法治炼，故B错误；C.银较不活泼，工业上可以采用热分解法治炼，故C错误；D.铜属于较不活泼金属，工业上可以采用热还原法治炼，故D错误；故选A。
9．答案：A
解析：A.该电池将乙烯和水转化为了乙醛，可用于乙醛的制备，故A符合题意；B.根据解题思路，a电极为正极，b电极为负极，故B不符合题意；C.电池工作时，氢离子移向正极，a电极的反应式为，a电极附近pH不变，故C不符合题意；D.根据解题思路，a电极为正极，正极发生还原反应，a电极的反应式为，故D不符合题意；答案选A。
10．答案：B
解析：A.采用多孔导电材料，可以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触，而该极是氧气放电，所以是正极，而不是负极，故A项错误；B.电极b是负极发生氧化反应，电极反应式为，故B项正确；C.阳离子向正极移动，所以由b电极向a电极迁移，故C项错误；D.正极是氧气得电子生成水，发生的电极反应为：，故D项错误；故选B。
11．答案：（1）A
（2）正极；还原；
（3）阳极；；
解析：（1）装置A中没有外接电源，是原电池；装置B有外接电源，属于电解池。故答案：A。
（2）在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应。锌比铜活泼，所以锌是负极，铜是正极，溶液中的氢离子在正极得到电子，发生还原反应产生氢气，其反应的电极反应式为：，故答案：正极；还原；。
（3）左侧电极和电源的正极相连，作阳极，溶液中的氯离子放电，产生氯气。阳极离子放电，放出，电极反应方程式：。阴极是放电生成铜，所以总反应式为，故答案：阳极；；。
12．答案：（1）；、；
（2）控制温度，减少副反应发生，提高产率；增加氯气与碱液接触时间，充分反应
（3）
解析：（1）①和氢氧化钠反应生成氯化钠，次氯酸钠和水，离子反应方程式为：；
②由图可知，当pH=9时，该溶液中主要存在的阴离子有；
③根据图中信息可知当pH=7.5时，，25℃时，，
的K==；
（2） 工业常用石灰乳和反应制取漂白粉，反应放热，温度过高时会发生副反应生成，反应过程中缓缓通入的目的是控制温度，减少副反应发生，提高产率；增加氯气与碱液接触时间，充分反应；
（3）与含水8%的固体中可制备，化学反应方程式为：；
13．答案：（1）<；
（2）；80%；14.8；bd
解析：（1）该反应= 0.51eV，物质能量降低，反应放出热量，即<0；该历程中总反应的决速步主要是活化能的大小，活化能越大，反应速率越慢，因此总反应的决速步方程式为；故答案为：。
（2）
①5min时建立三段式，，解得x=0.8，用表示该反应0~5min内的平均反应速率；故答案为：。
②平衡时建立三段式，，解得y=1.6，的平衡转化率为；T℃时，该反应的平衡常数为；故答案为：80%；14.8。
③a.升高温度，反应速率增大，平衡逆向移动，氢气转化率降低，故a不符合题意；b.按原比例再充入一定量和，反应速率增大，相当于加压，平衡正向移动，氢气转化率增大，故b符合题意；c.将和液化移出，反应速率降低，故c不符合题意；d.缩小容器体积，浓度增大，反应速率增大，平衡正向移动，氢气转化率增大，故d符合题意；综上所述，答案为：bd。