(共28张PPT)
阶段重点 突破练 (三)
专题 化学反应与能量变化
6
选择题只有一个选项符合题目要求
1.下列有关装置的说法正确的是( )
A.装置Ⅰ中Mg为原电池的负极
B.装置Ⅱ为一次电池
C.装置Ⅲ可构成原电池
D.装置Ⅳ工作时,电子由锌通过导线流向碳棒
D
解析 A.镁与氢氧化钠溶液不反应,铝能够与氢氧化钠溶液反应,装置Ⅰ中铝为负极,镁为正极,故A错误;B.铅蓄电池是二次电池,可以放电充电,故B错误;C.装置Ⅲ中的两个电极材料相同,都是Zn,不能构成原电池,故C错误;D.装置Ⅳ为干电池,锌为负极,碳棒为正极,工作时,原电池中电子由负极沿导线流向正极,因此电子由锌通过导线流向碳棒,故D正确。
2.如图,在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示,关于该装置的下列说法正确的是( )
A.外电路的电流方向为X→外电路→Y
B.若两电极分别为Fe和碳棒,则X为碳棒,Y为Fe
C.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
D.若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y
D
解析 外电路的电子流向为X→外电路→Y,电流方向与其相反,A错误;X极失电子,作负极,Y极上发生的是还原反应,X极上发生的是氧化反应。若两电极分别为Fe和碳棒,则Y为碳棒,X为Fe,B、C错误;若两电极都是金属,则负极的活泼性大于正极的活泼性,D正确。
3.(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是( )
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e-===4OH-
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl-
B
解析 O2在Pt极得电子发生还原反应,Pt为正极,Ag失去电子发生氧化反应,Ag为负极。A.由分析可知,Ag失去电子发生氧化反应,Ag为负极,A错误;B.电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt,B正确;C.溶液为酸性,故Pt表面发生的电极反应为O2+4H+ +4e-===2H2O,C错误;D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,转移电子2 mol,而2 mol Ag失去2 mol 电子生成2 mol Ag+,故最多去除2 mol Cl-,D错误。
4.一种微生物燃料电池如图所示,下列关于该电池说法正确的是( )
A.a电极为正极,发生还原反应
B.H+由右室通过质子交换膜进入左室
C.当b电极上产生1 mol N2时,溶液中将有10 mol e-通过
D.b电极反应式为2N+10e-+12H+=== N2↑+6H2O
D
解析 A.电极a为燃料电池的负极,故A错误;B.燃料电池工作时,氢离子向正极移动,由左室通过质子交换膜进入右室,故B错误;C.电极b为正极,硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氮气和水,则当b电极上产生1 mol N2时,导线中将有1 mol ×5e-×2=10 mol e-通过,故C错误;D.电极b为正极,硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氮气和水,电极反应式为2N+10e-+12H+===N2↑+6H2O,故D正确。
5.金属a、b在金属活动性顺序中均位于氢的前面,a还可以从b的硝酸盐溶液中置换出b。将a、b用导线相连放入CuSO4溶液中,下列叙述不正确的是( )
A.导线中有电流,电流由b流向a B.a的质量减小,b的质量增大
C.b上有氢气产生 D.a上发生氧化反应,b上发生还原反应
解析 由题意可知,a、b、Cu的金属活动性由强到弱的顺序为a>b>Cu,则a、b及CuSO4溶液构成的原电池中,a作负极,b作正极。电子由a经过导线流向b,电流由b流向a。a失去电子,发生氧化反应,质量减小,溶液中的Cu2+在b上得到电子,发生还原反应析出Cu,从而使b的质量增大,b上不会产生H2。
C
6.由U形管、质量为m g的铁棒、质量为m g的碳棒和1 L 0.2 mol·L-1 CuCl2溶液组成的装置如图所示,下列说法不正确的是( )
A.打开K,铁棒上有红色固体析出
B.闭合K,碳棒上有红色固体析出
C.闭合K,当电路中有0.3NA个电子通过时,理论上碳棒与铁棒的质量差为18 g
D.闭合K,铁棒表面发生的电极反应为Cu2++2e-===Cu
D
解析 打开K,Fe直接与CuCl2溶液反应生成Cu和FeCl2,所以铁棒上有红色固体析出,A项正确;闭合K,形成原电池,铁棒作负极,碳棒作正极,溶液中的Cu2+在正极上得电子被还原生成Cu,所以碳棒表面发生的电极反应为Cu2++2e-===Cu,碳棒上有红色固体析出,B项正确,D项错误;闭合K,形成原电池,铁棒作负极,碳棒作正极,负极反应为Fe-2e-===Fe2+,正极反应为Cu2++2e-===Cu,当电路中有0.3NA个(0.3 mol)电子通过时,负极减少0.15 mol Fe(质量为8.4 g),正极增加0.15 mol Cu(质量为9.6 g),所以理论上碳棒与铁棒的质量差为18 g,C项正确。
7.“盐水动力”玩具车的驱动原理如图所示,向A中加入食盐水后便可使玩具车行驶。下列有关叙述不正确的是( )
A.该玩具车的驱动能源运用了原电池原理
B.加入食盐水后,Mg作正极,不断地被消耗
C.加入食盐水后,Na+向活性炭电极移动
D.加入食盐水后,实现了化学能向电能的转化
B
解析 A.该玩具车的驱动能源有两个活泼性不同的电极,加入食盐水有了电解质,运用了原电池原理,故A正确;B.加入食盐水后,Mg作负极,失电子,不断地被消耗,故B错误;C.原电池中阳离子移向正极,加入食盐水后,Mg作负极,活性炭作正极,Na+向活性炭电极移动,故C正确;D.原电池是化学能转化为电能的装置,加入食盐水后,实现了化学能向电能的转化,故D正确。
8.(2024·江苏常州联盟学校高一学情调研)一种处理垃圾渗透液并用其发电的装置工作示意图如图所示,说法错误的是( )
A.在空气里,微生物将垃圾渗透液硝化,该反应
的离子方程式:N+H2O+2H+
B.电极Y的电极反应式为2NH3+10e-===N2↑+
12H+
C.电子由X极经导线移向Y极
D.当转移0.15 mol电子时,生成标准状况下N2的体积为0.896 L
B
解析 从图中可知,X电极上NH3转化为氮气,N失电子,X电极为负极,Y电极上硝酸根离子得电子生成氮气,Y电极为正极。在空气中,微生物将垃圾渗透液硝化,结合图中信息可知,即铵根离子与氧气反应生成硝酸根离子、水和氢离子,离子方程式为N+H2O+2H+,A正确;Y电极上硝酸根离子得电子结合氢离子生成氮气和水,电极反应式为2N+10e-+12H+===N2↑+6H2O,B错误;根据分析可知,X为负极、Y为正极,电子由X极经导线流向Y极,C正确;正极上电极反应为2N+10e-+12H+===N2↑+6H2O,负极上电极反应为2NH3-6e-===N2+6H+,转移0.15 mol电子时,生成N2 0.04 mol,标况下体积为0.896 L,D正确。
9.一种新型环保电池是采用低毒的铝合金(丢弃的易拉罐)、家庭常用的漂白水、食盐、氢氧化钠(化学药品店常见试剂)等原料制作的。电池的总反应为2Al+ 3ClO-+2OH-===3Cl-+2Al+H2O。下列说法不正确的是( )
A.该电池的优点是电极材料和电解质用完后可以更换
B.该电池发生氧化反应的是金属铝
C.电池的正极得到3 mol 电子时,负极减轻的质量为54 g
D.当有0.1 mol Al完全溶解时,流经外电路的电子个数约为1.806×1023
C
解析 该电池所用材料都是生活中常见的物质,电极材料和电解质用完后可以更换,A正确;金属铝是原电池的负极,发生氧化反应,B正确;在正极上,发生还原反应,得到3 mol电子时,发生反应的铝的物质的量是1 mol,负极减轻的质量是27 g,C错误;当有0.1 mol Al完全溶解时,流经外电路的电子的物质的量为0.3 mol,个数约为1.806×1023,D正确。
10.(2023·哈尔滨三中高一测试)直接H2O2-H2O2燃料电池是一种新型化学电源,其工作原理如图所示。电池放电时,下列说法不正确的是( )
A.电极Ⅰ为负极
B.电极Ⅱ的反应式为H2O2+2e-+2H+===
2H2O
C.电池总反应为2H2O2===O2↑+2H2O
D.该电池的设计利用了H2O2在酸碱性
不同条件下氧化性、还原性的差异
C
解析 由K+向电极Ⅱ所在区域迁移可知,电极Ⅱ为正极发生还原反应,电极Ⅰ为负极发生氧化反应;正极电极反应式:H2O2+2e-+2H+===2H2O,负极电极反应式:H2O2-2e-+2OH-===O2↑+2H2O。电极Ⅰ为负极,A正确;电极Ⅱ为正极发生还原反应H2O2+2e-+2H+===2H2O,B正确;两极酸碱度不一样,氢离子来自于正极区的H2SO4,氢氧根离子来自于负极区的KOH,故电池总反应为2H2O2+2H++2OH-===O2↑+4H2O,C错误;该电池的设计利用了H2O2在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异,D正确。
11.电池的种类很多,在生活中有广泛的用途。
Ⅰ.纽扣式微型银锌电池广泛应用于电子表和电子计算器中,其电极材料分别为Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,工作时电池总反应为Ag2O+Zn+H2O===2Ag +Zn(OH)2。其正极的电极反应式为 ,
工作时电解质溶液的碱性 (填“增强”“减弱”或“不变”)。
Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-
增强
解析 Ⅰ.根据电池总反应中元素化合价的变化可知,Zn被氧化,为负极,电极反应式为Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2,则正极的电极反应式为Ag2O+H2O+2e-===2Ag +2OH-。根据电池总反应可知,反应消耗了水,导致KOH溶液浓度增大,故电解质溶液的碱性增强。
Ⅱ.固体氧化物甲烷燃料电池以固体氧化锆 氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。该电池的工作原理如图所示,其中多孔电极a、b均不参与电极反应。
(1)电极a为电源的 (填“正”或“负”)极,固
体电解质的阳离子向 (填“a”或“b”)极移动。
(2)电池总反应为 ; 当电路中有2 mol电子通过时,理论上负极消耗标准状况下的气体体积是 L。
正
a
CH4+2O2===CO2+2H2O
5.6
解析 Ⅱ.(1)固体氧化物甲烷燃料电池中,根据元素化合价的变化可知,甲烷中碳元素的化合价从-4价升高到+4价,电极b为燃料电池的负极,电极a为燃料电池的正极,固体电解质中的阳离子向正极移动,即向a极移动。(2)电池总反应为CH4+2O2 ===CO2+2H2O,根据CH4~8e-,当电路中有2 mol电子通过时,理论上消耗0.25 mol甲烷,在标准状况下的体积为0.25 mol×22.4 L·mol-1=5.6 L。
12.Ⅰ.已知:键能指在标准状况下,将1 mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需的能量,用符号E表示,单位为kJ·mol-1。N≡N键的键能为946 kJ·mol-1, H—H键的键能为436 kJ·mol-1,N—H键的键能为391 kJ·mol-1,则生成2 mol NH3过程中 (填“吸收”或“放出”)的能量为 。
Ⅱ.(1)下列装置属于原电池的是 (填数字序号)。
放出
92 kJ
⑤
(2)在选出的原电池中, 是负极,发生 反应,正极的现象为
。
(3)此原电池的总反应为 。
(4)将CH4设计成燃料电池,其利用率更高,装置如图所示(A、B
为多孔碳棒),电池总反应为CH4+2O2+2KOH===K2CO3+3H2O。
①实验测得OH-向B电极定向移动,则 (填“A”或
“B”)处电极入口通甲烷。
②当消耗甲烷的体积为33.6 L(标准状况下)时,假设电池
的能量转化率为80%,则导线中转移电子的物质的量为 。
Fe
氧化
有气泡产生
Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
B
9.6 mol
解析 (2)⑤装置中,铁易失电子,作负极,铜作正极,负极上铁失电子发生氧化反应生成亚铁离子,正极上氢离子得电子发生还原反应生成氢气,所以有气泡生成。
(3)该原电池中,负极上铁失电子生成亚铁离子,正极上氢离子得电子生成氢气,所以电池反应式为Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑。(4)①实验测得OH-定向移向B电极,原电池中阴离子向负极移动,则B电极是负极,因此B处电极入口通甲烷。②负极的电极反应式为CH4-8e-+10OH-===C+7H2O,当消耗的甲烷体积为33.6 L(标准状况下),则物质的量是1.5 mol,假设电池的能量转化率为80%,则导线中转移电子的物质的量为1.5 mol×80%×8=9.6 mol。专题6 阶段重点突破练(三)
选择题只有一个选项符合题目要求(1~10题,每题4分)
1.下列有关装置的说法正确的是 ( )
装置Ⅰ中Mg为原电池的负极
装置Ⅱ为一次电池
装置Ⅲ可构成原电池
装置Ⅳ工作时,电子由锌通过导线流向碳棒
2.如图,在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示,关于该装置的下列说法正确的是 ( )
外电路的电流方向为X→外电路→Y
若两电极分别为Fe和碳棒,则X为碳棒,Y为Fe
X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y
3.(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是 ( )
Ag作原电池正极
电子由Ag经活性炭流向Pt
Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e-4OH-
每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl-
4.一种微生物燃料电池如图所示,下列关于该电池说法正确的是 ( )
a电极为正极,发生还原反应
H+由右室通过质子交换膜进入左室
当b电极上产生1 mol N2时,溶液中将有10 mol e-通过
b电极反应式为2N+10e-+12H+N2↑+6H2O
5.金属a、b在金属活动性顺序中均位于氢的前面,a还可以从b的硝酸盐溶液中置换出b。将a、b用导线相连放入CuSO4溶液中,下列叙述不正确的是 ( )
导线中有电流,电流由b流向a
a的质量减小,b的质量增大
b上有氢气产生
a上发生氧化反应,b上发生还原反应
6.由U形管、质量为m g的铁棒、质量为m g的碳棒和1 L 0.2 mol·L-1 CuCl2溶液组成的装置如图所示,下列说法不正确的是 ( )
打开K,铁棒上有红色固体析出
闭合K,碳棒上有红色固体析出
闭合K,当电路中有0.3NA个电子通过时,理论上碳棒与铁棒的质量差为18 g
闭合K,铁棒表面发生的电极反应为Cu2++2e-Cu
7.“盐水动力”玩具车的驱动原理如图所示,向A中加入食盐水后便可使玩具车行驶。下列有关叙述不正确的是 ( )
该玩具车的驱动能源运用了原电池原理
加入食盐水后,Mg作正极,不断地被消耗
加入食盐水后,Na+向活性炭电极移动
加入食盐水后,实现了化学能向电能的转化
8.(2024·江苏常州联盟学校高一学情调研)一种处理垃圾渗透液并用其发电的装置工作示意图如图所示,说法错误的是 ( )
在空气里,微生物将垃圾渗透液硝化,该反应的离子方程式:N+H2O+2H+
电极Y的电极反应式为2NH3+10e-N2↑+12H+
电子由X极经导线移向Y极
当转移0.15 mol电子时,生成标准状况下N2的体积为0.896 L
9.一种新型环保电池是采用低毒的铝合金(丢弃的易拉罐)、家庭常用的漂白水、食盐、氢氧化钠(化学药品店常见试剂)等原料制作的。电池的总反应为2Al+3ClO-+2OH-3Cl-+2Al+H2O。下列说法不正确的是 ( )
该电池的优点是电极材料和电解质用完后可以更换
该电池发生氧化反应的是金属铝
电池的正极得到3 mol 电子时,负极减轻的质量为54 g
当有0.1 mol Al完全溶解时,流经外电路的电子个数约为1.806×1023
10.(2023·哈尔滨三中高一测试)直接H2O2-H2O2燃料电池是一种新型化学电源,其工作原理如图所示。电池放电时,下列说法不正确的是 ( )
电极Ⅰ为负极
电极Ⅱ的反应式为H2O2+2e-+2H+2H2O
电池总反应为2H2O2O2↑+2H2O
该电池的设计利用了H2O2在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异
11.(9分)电池的种类很多,在生活中有广泛的用途。
Ⅰ.(3分)纽扣式微型银锌电池广泛应用于电子表和电子计算器中,其电极材料分别为Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,工作时电池总反应为Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2。其正极的电极反应式为 (2分),
工作时电解质溶液的碱性 (1分)(填“增强”“减弱”或“不变”)。
Ⅱ.(6分)固体氧化物甲烷燃料电池以固体氧化锆-氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。该电池的工作原理如图所示,其中多孔电极a、b均不参与电极反应。
(1)(2分)电极a为电源的 (填“正”或“负”)极,固体电解质的阳离子向 (填“a”或“b”)极移动。
(2)(4分)电池总反应为 ;
当电路中有2 mol电子通过时,理论上负极消耗标准状况下的气体体积是 L。
12.(11分)Ⅰ.(2分)已知:键能指在标准状况下,将1 mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需的能量,用符号E表示,单位为kJ·mol-1。N≡N键的键能为946 kJ·mol-1,H—H键的键能为436 kJ·mol-1,N—H键的键能为391 kJ·mol-1,则生成2 mol NH3过程中 (填“吸收”或“放出”)的能量为 。
Ⅱ.(9分)(1)(2分)下列装置属于原电池的是 (填数字序号)。
(2)(3分)在选出的原电池中, 是负极,发生 反应,正极的现象为 。
(3)(2分)此原电池的总反应为 。
(4)(2分)将CH4设计成燃料电池,其利用率更高,装置如图所示(A、B为多孔碳棒),电池总反应为CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O。
①实验测得OH-向B电极定向移动,则 (填“A”或“B”)处电极入口通甲烷。
②当消耗甲烷的体积为33.6 L(标准状况下)时,假设电池的能量转化率为80%,则导线中转移电子的物质的量为 。
阶段重点突破练(三)
1.D [A.镁与氢氧化钠溶液不反应,铝能够与氢氧化钠溶液反应,装置Ⅰ中铝为负极,镁为正极,故A错误;B.铅蓄电池是二次电池,可以放电充电,故B错误;C.装置Ⅲ中的两个电极材料相同,都是Zn,不能构成原电池,故C错误;D.装置Ⅳ为干电池,锌为负极,碳棒为正极,工作时,原电池中电子由负极沿导线流向正极,因此电子由锌通过导线流向碳棒,故D正确。]
2.D [外电路的电子流向为X→外电路→Y,电流方向与其相反,A错误;X极失电子,作负极,Y极上发生的是还原反应,X极上发生的是氧化反应。若两电极分别为Fe和碳棒,则Y为碳棒,X为Fe,B、C错误;若两电极都是金属,则负极的活泼性大于正极的活泼性,D正确。]
3.B [O2在Pt极得电子发生还原反应,Pt为正极,Ag失去电子发生氧化反应,Ag为负极。A.由分析可知,Ag失去电子发生氧化反应,Ag为负极,A错误;B.电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt,B正确;C.溶液为酸性,故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-2H2O,C错误;D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,转移电子2 mol,而2 mol Ag失去2 mol 电子生成2 mol Ag+,故最多去除2 mol Cl-,D错误。]
4.D [A.电极a为燃料电池的负极,故A错误;B.燃料电池工作时,氢离子向正极移动,由左室通过质子交换膜进入右室,故B错误;C.电极b为正极,硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氮气和水,则当b电极上产生1 mol N2时,导线中将有1 mol ×5e-×2=10 mol e-通过,故C错误;D.电极b为正极,硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氮气和水,电极反应式为2N+10e-+12H+N2↑+6H2O,故D正确。]
5.C [由题意可知,a、b、Cu的金属活动性由强到弱的顺序为a>b>Cu,则a、b及CuSO4溶液构成的原电池中,a作负极,b作正极。电子由a经过导线流向b,电流由b流向a。a失去电子,发生氧化反应,质量减小,溶液中的Cu2+在b上得到电子,发生还原反应析出Cu,从而使b的质量增大,b上不会产生H2。]
6.D [打开K,Fe直接与CuCl2溶液反应生成Cu和FeCl2,所以铁棒上有红色固体析出,A项正确;闭合K,形成原电池,铁棒作负极,碳棒作正极,溶液中的Cu2+在正极上得电子被还原生成Cu,所以碳棒表面发生的电极反应为Cu2++2e-Cu,碳棒上有红色固体析出,B项正确,D项错误;闭合K,形成原电池,铁棒作负极,碳棒作正极,负极反应为Fe-2e-Fe2+,正极反应为Cu2++2e-Cu,当电路中有0.3NA个(0.3 mol)电子通过时,负极减少0.15 mol Fe(质量为8.4 g),正极增加0.15 mol Cu(质量为9.6 g),所以理论上碳棒与铁棒的质量差为18 g,C项正确。]
7.B [A.该玩具车的驱动能源有两个活泼性不同的电极,加入食盐水有了电解质,运用了原电池原理,故A正确;B.加入食盐水后,Mg作负极,失电子,不断地被消耗,故B错误;C.原电池中阳离子移向正极,加入食盐水后,Mg作负极,活性炭作正极,Na+向活性炭电极移动,故C正确;D.原电池是化学能转化为电能的装置,加入食盐水后,实现了化学能向电能的转化,故D正确。]
8.B [从图中可知,X电极上NH3转化为氮气,N失电子,X电极为负极,Y电极上硝酸根离子得电子生成氮气,Y电极为正极。在空气中,微生物将垃圾渗透液硝化,结合图中信息可知,即铵根离子与氧气反应生成硝酸根离子、水和氢离子,离子方程式为N2+H2O+2H+,A正确;Y电极上硝酸根离子得电子结合氢离子生成氮气和水,电极反应式为2N+10e-+12H+N2↑+6H2O,B错误;根据分析可知,X为负极、Y为正极,电子由X极经导线流向Y极,C正确;正极上电极反应为2N+10e-+12H+N2↑+6H2O,负极上电极反应为2NH3-6e-N2+6H+,转移0.15 mol电子时,生成N2 0.04 mol,标况下体积为0.896 L,D正确。]
9.C [该电池所用材料都是生活中常见的物质,电极材料和电解质用完后可以更换,A正确;金属铝是原电池的负极,发生氧化反应,B正确;在正极上,发生还原反应,得到3 mol电子时,发生反应的铝的物质的量是1 mol,负极减轻的质量是27 g,C错误;当有0.1 mol Al完全溶解时,流经外电路的电子的物质的量为0.3 mol,个数约为1.806×1023,D正确。]
10.C [由K+向电极Ⅱ所在区域迁移可知,电极Ⅱ为正极发生还原反应,电极Ⅰ为负极发生氧化反应;正极电极反应式:H2O2+2e-+2H+2H2O,负极电极反应式:H2O2-2e-+2OH-O2↑+2H2O。电极Ⅰ为负极,A正确;电极Ⅱ为正极发生还原反应H2O2+2e-+2H+2H2O,B正确;两极酸碱度不一样,氢离子来自于正极区的H2SO4,氢氧根离子来自于负极区的KOH,故电池总反应为2H2O2+2H++2OH-O2↑+4H2O,C错误;该电池的设计利用了H2O2在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异,D正确。]
11.Ⅰ.Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH- 增强
Ⅱ.(1)正 a (2)CH4+2O2CO2+2H2O 5.6
解析 Ⅰ.根据电池总反应中元素化合价的变化可知,Zn被氧化,为负极,电极反应式为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,则正极的电极反应式为Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-。根据电池总反应可知,反应消耗了水,导致KOH溶液浓度增大,故电解质溶液的碱性增强。Ⅱ.(1)固体氧化物甲烷燃料电池中,根据元素化合价的变化可知,甲烷中碳元素的化合价从-4价升高到+4价,电极b为燃料电池的负极,电极a为燃料电池的正极,固体电解质中的阳离子向正极移动,即向a极移动。(2)电池总反应为CH4+2O2CO2+2H2O,根据CH4~8e-,当电路中有2 mol电子通过时,理论上消耗0.25 mol甲烷,在标准状况下的体积为0.25 mol×22.4 L·mol-1=5.6 L。
12.Ⅰ.放出 92 kJ
Ⅱ.(1)⑤ (2)Fe 氧化 有气泡产生 (3)Fe+H2SO4FeSO4+H2↑ (4)①B ②9.6 mol
解析 Ⅰ.已知N≡N键的键能为946 kJ·mol-1,H—H键的键能为436 kJ·mol-1,N—H键的键能为391 kJ·mol-1,根据N2(g)+3H2(g)2NH3(g),ΔH=(946 kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1)-6×391 kJ·mol-1=-92 kJ·mol-1,因此生成2 mol NH3过程中的热量变化为放热92 kJ,该反应为放热反应。
Ⅱ.(1)①中没有两个活性不同的电极,所以不能构成电池。②没有构成闭合回路,所以不能构成原电池。③酒精不是电解质溶液,所以不能构成原电池。④两电极材料相同,所以不能构成原电池。⑤符合原电池的构成条件,所以能构成原电池。(2)⑤装置中,铁易失电子,作负极,铜作正极,负极上铁失电子发生氧化反应生成亚铁离子,正极上氢离子得电子发生还原反应生成氢气,所以有气泡生成。(3)该原电池中,负极上铁失电子生成亚铁离子,正极上氢离子得电子生成氢气,所以电池反应式为Fe+H2SO4FeSO4+H2↑。(4)①实验测得OH-定向移向B电极,原电池中阴离子向负极移动,则B电极是负极,因此B处电极入口通甲烷。②负极的电极反应式为CH4-8e-+10OH-C+7H2O,当消耗的甲烷体积为33.6 L(标准状况下),则物质的量是1.5 mol,假设电池的能量转化率为80%,则导线中转移电子的物质的量为1.5 mol×80%×8=9.6 mol。
