2019年高考化學(xué) 考點(diǎn)42 非水燃料電池必刷題.doc

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考點(diǎn)四十二 非水燃料電池 1．鋰-空氣電池原理模型如圖所示，下列說法不正確的是 A． 電池正極可以吸附空氣中氧氣作為氧化劑 B． 正極反應(yīng)為2Li+ + O2 + 2e- Li2O2 C． 電解質(zhì)能傳遞鋰離子和電子，不可以用水溶液 D． 負(fù)極反應(yīng)Li - e-=Li+ 【答案】C 2．有報(bào)道稱以硼氫化鈉（NaBH4，強(qiáng)還原劑）和H2O2作原料的燃料電池，可用作空軍通信衛(wèi)星電源，其工作原理如右圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（ ） A． 電極b作正極，發(fā)生還原反應(yīng) B． 該電池的負(fù)極反應(yīng)為：BH4－＋8OH－－8e－＝BO2－＋6H2O C． 每消耗3 mol H2O2，轉(zhuǎn)移的電子為3 mol D． 不考慮能量損耗，當(dāng)有1mol H2O2參加反應(yīng)時(shí)，即有2 mol Na+從a極區(qū)移向b極區(qū) 【答案】C 3．一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是 A． 反應(yīng)CH4+H2O3H2+CO，每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移8mol電子 B． 電池工作時(shí)，CO32-向電極A移動(dòng) C． 電極A上只有H2參與電極反應(yīng)，反應(yīng)式為H2+2OH--2e-=2H2O D． 電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+4e-=2O2- 【答案】B 【解析】A．CH4→CO，化合價(jià)由-4價(jià)→+2價(jià)，上升6價(jià)，則1molCH4參加反應(yīng)共轉(zhuǎn)移6mol電子，A錯(cuò)誤；B．通氧氣的一極為正極，則B為正極，A為負(fù)極，原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，A為負(fù)極，所以CO32-向電極A移動(dòng)，B正確；C．通氧氣的一極為正極，則B為正極，A為負(fù)極，負(fù)極上CO和H2被氧化生成二氧化碳和水，電極A反應(yīng)為：H2+CO+2CO32--4e-=H2O+3CO2，C錯(cuò)誤；D．B電極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)O2+2CO2+4e-＝2CO32-，D錯(cuò)誤。 4．“直接煤燃料電池”能夠?qū)⒚褐械幕瘜W(xué)能高效、清潔地轉(zhuǎn)化為電能，下圖是用固體氧化物作 “直接煤燃料電池”的電解質(zhì)。有關(guān)說法正確的是 A． 電極b為電池的負(fù)極 B． 電池反應(yīng)為：C + CO2 = 2CO C． 電子由電極a沿導(dǎo)線流向b D． 煤燃料電池比煤直接燃燒發(fā)電能量利用率低 【答案】C 5．如圖所示是一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料，氧氣為氧化劑，某固體氧化物為電解質(zhì)的新型燃料電池。該固體氧化物電解質(zhì)的工作溫度高達(dá)700 -900℃時(shí)，O2-可在該固體氧化物電解質(zhì)中自由移動(dòng)，反應(yīng)生成物均為無毒無害的物質(zhì)。下列說法正確的是 A． 電池內(nèi)的O2-由電極乙移向電極甲 B． 電池總反應(yīng)為N2H4+2O2= 2NO+2H2O C． 當(dāng)甲電極上有l(wèi)mol N2H4消耗時(shí)，乙電極上有22.4LO2參與反應(yīng) D． 電池外電路的電子由電極乙移向電極甲 【答案】A 【解析】A、在原電池內(nèi)部，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，該裝置中電極甲為負(fù)極，電極乙為正極，所以O(shè)2-由電極乙移向電極甲，故A正確；B、電池的總反應(yīng)為N2H4+O2= N2+2H2O，故B錯(cuò)誤；C、當(dāng)甲電極上有l(wèi)mol N2H4消耗時(shí)，轉(zhuǎn)移4mol電子，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，則乙電極上有l(wèi)molO2參與反應(yīng)，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下O2的體積為22.4L，但題目沒有指明條件，故C錯(cuò)誤；D、在外電路中，電子由負(fù)極（甲）移向正極（乙），故D錯(cuò)誤。 6．某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3、K2CO3為電解質(zhì)、以CH4為燃料時(shí)，該電池工作原理見如圖。下列說法正確的是（ ） A． 此電池在常溫時(shí)也能工作 B． 正極電極反應(yīng)式為：O2+2CO2-4e﹣=2CO32﹣ C． CO32﹣向正極移動(dòng) D． a為CH4，b為O2 【答案】D 7．以柏林綠Fe[Fe(CN)6]為代表的新型可充電鈉離子電池，其放電工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是 A． 放電時(shí)，正極反應(yīng)為Fe[Fe(CN)6]＋2Na+＋2e－＝Na2Fe[Fe(CN)6] B． 充電時(shí)，Mo（鉬）箔接電源的負(fù)極 C． 充電時(shí)，Na+通過交換膜從左室移向右室 D． 外電路中通過0.2mol電子的電量時(shí)，負(fù)極質(zhì)量變化為2.4g 【答案】B 【解析】A、根據(jù)工作原理，Mg作負(fù)極，Mo作正極，正極反應(yīng)式為Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]，故A正確；B、充電時(shí)，電池的負(fù)極接電源的負(fù)極，電池的正極接電源的正極，即Mo箔接電源的正極，故B說法錯(cuò)誤；C、充電時(shí)，屬于電解，根據(jù)電解原理，Na＋應(yīng)從左室移向右室，故C說法正確；D、負(fù)極上應(yīng)是2Mg－4e－＋2Cl－=[Mg2Cl2]2＋，通過0.2mol電子時(shí)，消耗0.1molMg，質(zhì)量減少2.4g，故D說法正確。 8．如圖是NO2和O2形成的原電池裝置。下列說法不正確的是 A． 石墨Ⅱ做正極,O2發(fā)生還原反應(yīng) B． 該電池放電時(shí)NO3-從右側(cè)向左側(cè)遷移 C． 當(dāng)消耗1mol NO2時(shí)，電解質(zhì)中轉(zhuǎn)移1mol e D． 石墨Ⅰ附近發(fā)生的反應(yīng)為NO2+NO3--e-=N2O5 【答案】C 9．新華網(wǎng)報(bào)道，我國(guó)固體氧化物燃料電池技術(shù)研發(fā)取得新突破。科學(xué)家利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了H2S廢氣資源回收利用并獲得能量，原理如圖所示。下列說法正確的是（ ） A． 電極b為電池負(fù)極 B． 電極a上的電極反應(yīng)： 2H2S+2O2--4e-=S2+2H2O C． 電極b上的電極反應(yīng)： O2+4e-+4H+=2H2O D． 電路中每流過4mol電子，正極消耗44.8LH2S 【答案】B 10．鈉-氯化鎳電池以 β-Al2O3(Al2O3?x Na2O)作為固體電解質(zhì)構(gòu)成的一種新型電池(2Na+NiCl2Ni+2NaCl ), 其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列關(guān)于該電池的敘述錯(cuò)誤的是 A． 放電時(shí) NaCl在熔融電解質(zhì)中生成 B． 充電時(shí)陰極反應(yīng): Na+ + e- ═ Na C． 氯離子通過β-Al2O3(s)在兩電極間移動(dòng) D． 如果電池過度放電, AlCl4-可能被還原 【答案】C 【解析】鈉離子向正極移動(dòng)、氯離子向負(fù)極移動(dòng)，所以放電時(shí) NaCl在熔融電解質(zhì)中生成，故A正確；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，充電時(shí)陰極反應(yīng): Na+ + e- ═ Na，故B正確；氯離子通過β-Al2O3(s)向負(fù)極移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；如果電池過度放電, AlCl4-可能被還原為Al，故D正確。 11．電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法，即保持污水的pH在5.0~6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3膠體，F(xiàn)e(OH)3膠體具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下來，起到凈水的作用，其原理如圖所示。下列說法正確的是 A． 石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B． 通甲烷的電極反應(yīng)式：CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O C． 通空氣的電極反應(yīng)式為O2+4e-=2O2- D． 甲烷燃料電池中CO32-向空氣一極移動(dòng) 【答案】B 【解析】A、根據(jù)甲烷燃燒時(shí)化合價(jià)的變化情況，可知甲烷中的C元素化合價(jià)升高，失去電子，甲烷在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，與之相連接的石墨為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，所以A錯(cuò)誤；B、以熔融的碳酸鹽為電解質(zhì)，則通甲烷的負(fù)極反應(yīng)為CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，所以B正確；C、由裝置圖所含信息可知，通空氣的正極反應(yīng)式為O2+2CO2+4e-=2CO32-，所以C錯(cuò)誤；D、在電池內(nèi)部，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以甲烷燃料電池中CO32-向通甲烷的負(fù)極移動(dòng)，故D錯(cuò)誤。 12．利用“Na－CO2”電池將CO2變廢為寶。我國(guó)科研人員研制出的可充電“Na－CO2”電池，以鈉箔和多壁碳納米管(MWCNT)為電極材料，放電反應(yīng)方程式為4Na＋3CO2＝2Na2CO3＋C。放電時(shí)該電池“吸入”CO2，其工作原理如圖3所示，下列說法中錯(cuò)誤的是（ ） A． 電流流向?yàn)椋篗WCNT→導(dǎo)線→鈉箔 B． 放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為 3CO2＋4Na＋＋4e－=2Na2CO3＋C C． 原兩電極質(zhì)量相等，若生成的Na2CO3和C全部沉積在電極表面，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2 mole－時(shí)，兩極的質(zhì)量差為11.2g D． 選用髙氯酸鈉-四甘醇二甲醚做電解液的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)電性好，與金屬鈉不反應(yīng)，難揮發(fā) 【答案】C 13．一種Cu- Li可充電電池的工作原理如圖所示，其中非水系電解液和水系電解液被鋰離子固體電解質(zhì)陶瓷片( LISICON)隔開。下列說法正確的是( ) A． 陶瓷片允許水分子通過 B． 電池放電時(shí)，N極發(fā)生氧化反應(yīng) C． 電池充電時(shí)，陰極反應(yīng)為L(zhǎng)i++e-=Li D． 電池充電時(shí)，接線柱B應(yīng)與外接直流電源的負(fù)極相連 【答案】C 14．熔融碳酸鹽燃料電池(Molen Cathomale Fuel Cell)簡(jiǎn)稱MCFC，具有高發(fā)電效率。工作原理示意圖如圖。下列說法正確的是 A． 電極M 為負(fù)極，K+、Na+移向M B． 電池工作時(shí)，熔融鹽中CO32-物質(zhì)的量增大 C． A 為CO2，正極的電極反應(yīng)為：O2+4e-+2CO2= 2CO32- D． 若用MCFC給鉛蓄電池充電，電極N接Pb極 【答案】C 15．鋅-鈰液流電池體系作為氧化還原液流電池中的新生一代,有著諸多的優(yōu)勢(shì)，如開路電位高、污染小等。鋅-鈰液流電池放電時(shí)的工作原理如圖所示,其中，電極為惰性材料,不參與電極反應(yīng)。下列有關(guān)說法正確的是 A． 放電時(shí)，電池的總反應(yīng)式為2Ce4++Zn=Zn2++2Ce3+ B． 充電時(shí)，a極發(fā)生氧化反應(yīng)，b極發(fā)生還原反應(yīng) C． 充電時(shí),當(dāng)電路中通過0.1mol電子時(shí),b極增加14g D． 選擇性離子膜為陰離子交換膜，能阻止陽(yáng)離子通過 【答案】A 【解析】A. 放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e-= Zn2+，正極反應(yīng)式為2Ce4+ +2e -=2Ce3+，故電池的總反應(yīng)式為2Ce4++Zn=Zn2++2Ce3+，故A正確；B. 充電時(shí)，a極為陰極，發(fā)生含有反應(yīng)，b極為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C. 充電時(shí)，當(dāng)電路中通過0.1mol電子時(shí)，b極生成了0.1mol Ce4+，Ce4+不在b極上析出，故C錯(cuò)誤；D.充電和放電過程中，正極電解液與負(fù)極電解液不能混合，加入的H+起平衡電荷的作用，故為質(zhì)子交換膜，故D錯(cuò)誤；故選A。 16．某手機(jī)電池采用了石墨烯電池，可充電5分鐘，通話2小時(shí)。一種石墨烯鋰硫電池(2Li+S8=Li2S8)工作原理示意圖如圖。下列有關(guān)該電池說法不正確的是 A． 金屬鋰是所有金屬中比能量最高的電極材料 B． 充電時(shí)A電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng) C． 充電時(shí)B電極的反應(yīng):Li2S8-2e-=2Li++S8 D． 手機(jī)使用時(shí)電子從A電極經(jīng)過手機(jī)電路版流向B電極，再經(jīng)過電池電解質(zhì)流回A電極 【答案】D 17．某科研機(jī)構(gòu)以納米Fe2O3作為電極材料制備鋰離子電池另一極為金屬鋰和石墨的復(fù)合材料，電解質(zhì)只傳導(dǎo)鋰離子，通過在寶溫條件下對(duì)鋰離于電池進(jìn)行循環(huán)充放電，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁性的可逆調(diào)控(見圖)。下列說法正確的是 A． 電解質(zhì)可以用Li2SO4溶液 B． 充電時(shí)，F(xiàn)e作為陰極，電池不被磁鐵吸引 C． 放電時(shí)，正極反應(yīng) 為Fe2O3+6Li++6e-==2Fe+3Li2O D． 充電時(shí)，陰極反應(yīng)為: Li2O +2e-==2Li+O2- 【答案】C 【解析】A. 電極鋰是活潑金屬能與水反應(yīng)，故電解質(zhì)不可以用Li2SO4溶液，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B. 充電時(shí)，F(xiàn)e作為陽(yáng)極，電池被磁鐵吸引，失電子后產(chǎn)生氧化鐵不被磁鐵吸引而斷開，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C. 放電時(shí)，正極Fe2O3得電子產(chǎn)生鐵，反應(yīng) 為Fe2O3+6Li++6e-==2Fe+3Li2O，選項(xiàng)C正確；D. 充電時(shí)，陰極反應(yīng)為:３Li2O +２Fe３＋＋６e-==６Li+ Fe2O3，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 18．以熔融Na2CO3為電解質(zhì)，H2和CO混合氣為燃料的電池原理如圖所示。下列說法正確的是（ ） A． b是電池的負(fù)極 B． 該電池使用過程中需補(bǔ)充Na2CO3 C． a、b兩級(jí)消耗氣體的物質(zhì)的量之比為2:1 D． 電極a上每消耗22.4L原料氣體，電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)約為2NA 【答案】C 19．2009年，美國(guó)麻省理工學(xué)院的唐納德撒多維教授領(lǐng)導(dǎo)的小組研制出一種鎂一銻液態(tài)金屬儲(chǔ)能電池。該電池工作溫度為700攝氏度，其工作原理如圖所示: 該電池所用液體密度不同，在重力作用下分為三層，充放電時(shí)中間層熔融鹽的組成及濃度不變。下列說法正確的是 A． 該電池放電時(shí)，正極反應(yīng)式為Mg2+-2e-=Mg B． 該電池放電時(shí)，Mg(液)層生成MgCl2，質(zhì)量變大 C． 該電池充電時(shí)，Mg-Sb(液)層中Mg發(fā)生氧化反應(yīng) D． 該電池充電時(shí)，熔融鹽中的Cl-進(jìn)入Mg-Sb(液)層 【答案】C 【解析】試題分析：由圖中電子的流向可知，Mg為負(fù)極。因?yàn)槭莾?chǔ)能電池，所以該電池可以放電也可以由此充電。放電時(shí)鎂被氧化為鎂離子，所以充電時(shí)，鎂離子被還原為鎂。A. 該電池放電時(shí)，正極反應(yīng)式為Mg2++2e-=Mg，A不正確；B. 該電池放電時(shí)，Mg(液)層生成Mg2+進(jìn)入熔融鹽中，質(zhì)量變小，B不正確；C. 該電池充電時(shí)，Mg-Sb(液)層中Mg發(fā)生氧化反應(yīng)，C正確；D. 該電池充電時(shí)，熔融鹽中的Cl-不進(jìn)入Mg-Sb(液)層，而是Mg2+進(jìn)入熔融鹽中，D不正確。 20．鋰一銅空氣燃料電池容量高、成本低，具有廣闊的發(fā)展前景。該電池通過一種復(fù)雜的銅腐蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電力，其中放電過程為2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH-，下列說法不正確的是 A． 該電池負(fù)極不能用水溶液作為電解質(zhì) B． 放電時(shí)，Li+透過固體電解質(zhì)向Cu極移動(dòng) C． 通空氣時(shí)銅被腐蝕，表面產(chǎn)生Cu2O D． 放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e-═4OH- 【答案】D 21．已知：2H2S(g)+O2(g) = S2(s)+2H2O(l) △H= -632 kJ?mol-1，如圖為質(zhì)子膜H2S燃料電池的示意圖。下列說法正確的是 A． 電極a上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：H2S - 2e- = S+2H+ B． 電池工作時(shí)，電流從電極b經(jīng)過負(fù)載流向電極a C． 電路中每流過1 mol電子，電池內(nèi)部釋放158 kJ的熱能 D． 每11.2 LH2S參與反應(yīng)，有1 mol H+經(jīng)固體電解質(zhì)膜進(jìn)入正極區(qū) 【答案】B 22．（1）地下鋼管連接鎂塊是金屬防腐措施中的________________________法。 （2）鉛及其化合物可用于蓄電池，耐酸設(shè)備及X射線防護(hù)材料等?；卮鹣铝袉栴}： ①鉛是碳的同族元素，比碳多4個(gè)電子層。鉛在元素周期表的位置為_______________________；鉛的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性比碳酸的_______(填“強(qiáng)”或“弱”)。 ②PbO2與濃鹽酸共熱生成黃綠色氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________。 ③鉛蓄電池放電時(shí)的正極反應(yīng)式為__________________________________________ ，當(dāng)電路中有2mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，理論上兩電極質(zhì)量變化的差為_______ g。 （3）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，其原理見下圖，石墨Ⅰ為電池的________極；該電池在使用過程中石墨Ⅰ電極上生成氧化物Y，其電極反應(yīng)式為__________________。 【答案】 犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 第六周期第IVA 族 弱 PbO2 + 4HCl(濃)= PbCl2 + Cl2 ↑+ 2H2O PbO2 + 2e- + 4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O 32 負(fù) NO2 – e- + NO3- = N2O5 23．消除氮氧化物（主要為NO和NO2)污染是“藍(lán)天計(jì)劃”的重要內(nèi)容之一。 （1）甲烷還原方法是在催化劑作用下可消除氮氧化物（主要為NO和NO2)污染， NO、O2和CH4的混合物反應(yīng)體系主要發(fā)生如下反應(yīng)： 2NO(g) + O2(g)2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJ?mol-1 ① CH4(g) + 2O2(g)CO2(g) +2H2O (g) ΔH＝－802. 3 kJ?mol-1 ② CH4(g) + 4NO(g)2N2(g) + CO2(g) + 2H2O (g) ΔH＝－1160 kJ?mol-1 ③ ① 則反應(yīng)CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O (g) 的ΔH＝ ______。 ② 反應(yīng)CH4(g) + 2O2(g)CO2(g) +2H2O (l) ΔH＝－a kJ?mol-1，則a ____ 802. 3（填“＞”、“＜”或“＝”）。 ③ 在一定溫度下，提高反應(yīng)③中NO 轉(zhuǎn)化率可采取的措施是 _____。 （2）利用電化學(xué)裝置可消除氮氧化物污染，變廢為寶。 ① 圖Ⅰ裝置實(shí)現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)化形式是_____。石墨Ⅱ電極上發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為_____。相同條件下，放電過程中消耗的NO2和O2的體積比為_____。 ② 圖Ⅱ?yàn)殡娊釴O制備NH4NO3的裝置。該裝置中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_____。“反應(yīng)室”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____。 【答案】 -868.15kJmol-1 > 增大CH4濃度或移走生成物 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 O2+4e－+2N2O5＝4NO3－ 4:1 NO－3e－+2H2O＝NO3－+4H+ NH3+H+＝NH4+ 因此，本題正確答案為： -868.15kJmol-1； > ； 增大CH4濃度或移走生成物； （2）圖Ⅰ裝置為燃料電池，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，負(fù)極上通入NO2，正極上通入O2，根據(jù)電解質(zhì)知，負(fù)極電極反應(yīng)式為NO2-e-+NO3-═N2O5，石墨Ⅱ電極為正極，電極反應(yīng)式為O2+2N2O5+4e-═4NO3-，放電過程中兩電極電子守恒，由兩電極反應(yīng)式可知：消耗的NO2和O2的體積比為4:1； 圖Ⅱ?yàn)殡娊庋b置。陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NO－3e－+2H2O＝NO3－+4H+。陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NO+5e－+6H+＝NH4++H2O，“反應(yīng)室”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為NH3+H+＝NH4+。 因此，本題正確答案為：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能； O2+4e－+2N2O5＝4NO3－； 4:1 ； NO－3e－+2H2O＝NO3－+4H+ ； NH3+H+＝NH4+。 24．研究大氣中含硫化合物(主要是H2S和SO2)的轉(zhuǎn)化具有重要意義。 (1)H2S資源化利用途徑之一是回收能量并得到單質(zhì)硫，如圖為質(zhì)子膜H2S燃料電池的示意圖。 ①電極a為電池的_______極，電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為：______________________。 ②每17gH2S參與反應(yīng)，有_____mol H+經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入_____極區(qū)。 (2)低濃度SO2廢氣的處理是工業(yè)難題，目前常用的方法如下： ①Na2SO3溶液吸收SO2的化學(xué)方程式是____________________________________。 ②如果用含等物質(zhì)的量溶質(zhì)的下列各溶液分別吸收SO2，則理論吸收量最多的是（____） A．Na2SO3 B．Na2S C．Ba(NO3)2 D．酸性KMnO4 【答案】 負(fù) O2+4H++4e－= 2H2O 1 正 Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3 c 【解析】分析：(1)根據(jù)2H2S（g）+O2（g）═S2（s）+2H2O反應(yīng)，得出負(fù)極H2S失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極O2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此分析解答；（2）①依據(jù)PH和離子積常數(shù)計(jì)算溶液中氫氧根離子濃度結(jié)合鈉離子濃度計(jì)算比值；②依據(jù)溶液中質(zhì)子守恒分析書寫離子濃度關(guān)系。 25．汽車尾氣中含有CO、NO等有害氣體。 （1）汽車尾氣中NO生成過程的能量變化示意圖如下： 該條件下，1mol N2和1molO2完全反應(yīng)生成NO，會(huì)_______________（填“吸收”或“放出”）________kJ能量。 （2）通過NO傳感器可監(jiān)測(cè)汽車尾氣中NO的含量，其工作原理如下圖所示： ①NiO電極上發(fā)生的是_______________反應(yīng)（填“氧化”或“還原”）。 ②外電路中，電子的流動(dòng)方向是從_______電極流向______電極（填“NiO”或“Pt”）；Pt電極上的電極反應(yīng)式為_______________。 （3）一種新型催化劑能使NO和CO發(fā)生反應(yīng)：2NO＋2CO 2CO2＋N2。已知增大催化劑的比表面積可提高該反應(yīng)速率。為了驗(yàn)證溫度、催化劑的比表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下表中。 實(shí)驗(yàn) 編號(hào) t（℃） NO初始濃度 （mol/L） CO初始濃度 （mol/L） 催化劑的比表面積（m2/g） Ⅰ 280 1.2010－3 5.8010－3 82 Ⅱ 280 1.2010－3 B 124 Ⅲ 350 A 5.8010－3 82 ①請(qǐng)把表中數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整：A_______________；B_______________。 ②能驗(yàn)證溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響規(guī)律的是實(shí)驗(yàn)_______________（填實(shí)驗(yàn)序號(hào)）。 ③實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ中，NO的物質(zhì)的量濃度c（NO）隨時(shí)間t的變化曲線如下圖所示，其中表示實(shí)驗(yàn)Ⅱ的是曲線_________（填“甲”或“乙”）。 【答案】 吸收 183 氧化 NiO Pt O2＋4e－＝2O2－ 1.2010－3 5.8010－3 實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅲ 乙 動(dòng)無影響，則平衡不移動(dòng)，但Ⅱ的速率大，則Ⅱ先達(dá)到化學(xué)平衡，其中表示實(shí)驗(yàn)Ⅱ的是曲線乙。 26．請(qǐng)運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識(shí)研究碳及其化合物的性質(zhì)。 (1)工業(yè)上可利用CO或CO2來制備清潔液體燃料甲醇。已知: 800℃時(shí) 反應(yīng)①:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H=-90.8 kJ/mol 反應(yīng)②:H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) △H=+41.2kJ/mol (1)寫出用CO2與H2反應(yīng)制備甲醇的熱化學(xué)方程式___________________________________。 (2)對(duì)于反應(yīng)①，在體積一定的密閉容器中按物質(zhì)的量之比1:2充入CO和H2，測(cè)得平衡混合物中CH3OH的體積分?jǐn)?shù)在不同壓強(qiáng)下隨溫度的變化如圖1所示。據(jù)此判斷 ①壓強(qiáng)P1_____P2(填“>”“<”或“=”，下同) ②平衡常數(shù)K(狀態(tài)C)_____K(狀態(tài)D) ③反應(yīng)速率:V逆(狀態(tài)A)_____V逆(狀態(tài)B) (3)對(duì)于反應(yīng)②，在體積一定的密閉容器中加入一定量的H2和CO。進(jìn)行反應(yīng)。下列說法正確的是______。 A．若該反應(yīng)在恒容，絕熱的容器中進(jìn)行，當(dāng)容器中壓強(qiáng)保持不變時(shí)表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) B．該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，向平衡體系中充入一定量的氦氣，平衡可能發(fā)生移動(dòng) C．恒溫恒容條件下，若改變反應(yīng)物的投入量，△H的值不發(fā)生變化 D．恒溫恒容條件下，若投入氣體的總量保持不變，設(shè)起始投料比[n(H2)/n(CO2)]=X，當(dāng)X=2或1/2時(shí)，H2O的體積分?jǐn)?shù)不變。 (4)利用光能和光催化劑，可將CO2和H2O(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2。紫外線照射時(shí)，在不同催化劑(I、II、III)作用下，CH4產(chǎn)量隨光照時(shí)間的變化如下圖2所示，在0-15h內(nèi)，對(duì)反應(yīng)催化效果最好的催化劑是____________(填序號(hào))。 (5)一種新利CO燃料電池工作原理如上圖3所示，該電池負(fù)極電極反應(yīng)式為______________，電極A處產(chǎn)生的CO2有部分參與循環(huán)利用，其利用率為______________________。 【答案】 CO2 (g) + 3H2 (g) CH3OH (g) +H2O (g)△H=-49.6kJ/mol > = < A C D II CO+ CO32--2e-=2CO2 50% 27．運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究碳、氮的單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)對(duì)緩解環(huán)境污染、能源危機(jī)具有重要意義。 (1) 用活性炭還原法可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的 活性炭和NO，發(fā)生 反應(yīng)C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)△H=QkJ/mol。 在T1℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間(min) 測(cè)得各物質(zhì)的濃度(mol/L) 如下： 濃度 時(shí)間 0 10 20 30 40 50 NO 1.00 0.68 0.50 0.50 0.60 0.60 N2 0 0.16 0.25 0.25 0.30 0.30 CO2 0 0.16 0.25 0.25 0.30 0.30 ①30min 后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是________(填字母編號(hào)) a.通入一定量的NO b.加入定量的活性炭 c.加入合適的催化劑 d.適當(dāng)縮小容器的體積 ② 若30min后升高溫度至T2℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3: 1: 1，則Q_____ 0 (填“>”或“<”<)。 (2) 某研究小組在實(shí)驗(yàn)室用某新型催化劑對(duì)CO、NO催化轉(zhuǎn)化進(jìn)行研究，則得NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度、CO混存量的變化情況如下圖所示，利用以下反應(yīng)：NO+CON2+CO2( 有CO) 2NON2+ O2 (無CO) ①若不使用CO，溫度超過775℃，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因?yàn)? __________；在n(NO)/n(CO)= 1的條件下，應(yīng)控制最佳溫度在_______左右。 ②用CxHy(烴)催化還原NOx也可消除氮氧化物的污染，寫出C2H6與NO2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________。 ③以NO2、O2 熔融NaNO3組成的燃料電池裝置如下圖所示，在使用過程中石墨I(xiàn)電極反應(yīng)生成一種氧化物Y，則該電極反應(yīng)式為__________________。 (3) 天然氣的一個(gè)重要用途是制取氫氣，其原理如下： 已知:① 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H1 ②CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H2 ③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H3 1)科學(xué)家提出一種利用天然氣制備氫氣的方法: CH4(g)+ CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=_____ 2)這種方法的推廣與使用，不僅實(shí)現(xiàn)資源綜合利用，而且還能解決環(huán)境問題是_________。 【答案】 ad ＜ 該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度反應(yīng)更有利于向逆反應(yīng)方向進(jìn)行 870℃ (850℃到900℃之間都可以) 4C2H6+ 14NO28CO2+7N2+12H2O NO2+ NO3--e-=N2O5 △H=△H2-△H1-△H3 減少溫室氣體排放，緩解溫室效應(yīng) 是：該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度更有利于反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。根據(jù)圖像當(dāng)n（NO）/n（CO）=1時(shí)，870℃左右NO的轉(zhuǎn)化率最大，所以應(yīng)控制的最佳溫度在870℃左右。 ②烴催化還原NOx可消除氮氧化物的污染，氮氧化物被還原為N2，則烴轉(zhuǎn)化成CO2和H2O，C2H6與NO2反應(yīng)的化學(xué)方程式為4C2H6+14NO28CO2+12H2O+7N2。 ③石墨I(xiàn)I通入O2，石墨I(xiàn)I為正極，石墨I(xiàn)為負(fù)極，Y是一種氧化物，NO2發(fā)生氧化反應(yīng)生成Y，Y為N2O5，電極反應(yīng)式為NO2-e-+NO3-=N2O5。 （3）應(yīng)用蓋斯定律，將②-①-③得，CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）ΔH=ΔH2-ΔH1-ΔH3。這種方法的推廣與使用，不僅實(shí)現(xiàn)資源綜合利用，而且還能解決的環(huán)境問題是：減少溫室氣體的排放，緩解溫室效應(yīng)。