《高中化學(xué)》考點鞏固卷07化學(xué)反應(yīng)與能量（一）（解析版）

考點鞏固卷07化學(xué)反應(yīng)與能量（一）——化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)原電池、化學(xué)電源考點01化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)（限時：20min）考法01反應(yīng)熱焓變考法02熱化學(xué)方程式考法03反應(yīng)熱的測定燃燒熱能源考法04蓋斯定律及應(yīng)用考點02原電池、化學(xué)電源（限時：25min）考法01原電池的工作原理及應(yīng)用考法02一次電池考法03二次電池考法04燃料電池考法05新型電源考點01化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)考法01反應(yīng)熱焓變1．下列需要吸收熱量的是（）①Cl②2③SO④2⑤KOH+CH⑥C+H⑦食物腐?、嘁喊逼疉.①⑥⑧ B.①③⑥⑧ C.③④⑥⑦ D.①⑥⑦⑧【答案】A【解析】Cl2→2Cl需要斷鍵，斷鍵時吸收熱量，①符合題意；2F→F2形成化學(xué)鍵，放出熱量，②不符合題意；SO3+H2OH22．(2024·黑龍江哈爾濱六中期中)某化學(xué)反應(yīng)X＋Y→Z分兩步進行：①X→M；②M＋Y→Z。其能量變化如圖所示。下列正確的是()A．M是總反應(yīng)的催化劑B．反應(yīng)物(X和Y)的總能量低于產(chǎn)物(Z)的總能量C．反應(yīng)①②和總反應(yīng)都是放熱反應(yīng)D．總反應(yīng)是原子利用率為100%的綠色化學(xué)反應(yīng)【答案】D【解析】根據(jù)題中所給信息可知，M是反應(yīng)過程中先產(chǎn)生又消耗掉的物質(zhì)，為總反應(yīng)的中間產(chǎn)物，A錯誤；總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物(X和Y)的總能量高于產(chǎn)物(Z)的總能量，B錯誤；反應(yīng)①是吸熱反應(yīng)，C錯誤；該反應(yīng)是化合反應(yīng)，原子利用率為100%，是理想的綠色化學(xué)反應(yīng)，D正確。3．CO2和CH4催化重整可制備合成氣，對減緩燃料危機具有重要的意義，其反應(yīng)歷程示意圖如下：下列說法不正確的是()A．合成氣的主要成分為CO和H2B．①→②既有碳氧鍵的斷裂，又有碳氧鍵的形成C．①→②放出能量D．Ni在該反應(yīng)中沒有參與反應(yīng)【答案】D【解析】由圖示可知CO2和CH4在Ni催化作用下，最終生成CO和H2，故A項正確；化學(xué)反應(yīng)的過程中存在反應(yīng)物中鍵的斷裂和生成物中鍵的形成，由圖示可知①→②過程中既有碳氧鍵的斷裂，又有碳氧鍵的形成，故B項正確；①的能量總和大于②的能量總和，則①→②的過程放出能量，故C項正確；由圖示可知CO2和CH4催化重整生成CO和H2的過程中Ni參與反應(yīng)，但其質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒有發(fā)生變化，Ni為催化劑，故D項不正確。4．H2和I2在一定條件下能發(fā)生反應(yīng)：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，1molH2完全反應(yīng)放出akJ熱量。已知：(a、b、c均大于零)下列說法不正確的是()A．反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量B．?dāng)嚅_1molH—H鍵和1molI—I鍵所需的能量高于斷開2molH—I鍵所需的能量C．?dāng)嚅_2molH—I鍵所需的能量約為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(c＋b＋a))kJD．向密閉容器中加入2molH2和2molI2，充分反應(yīng)放出的熱量小于2akJ【答案】B【解析】已知H2和I2燃燒生成2molHI是一個放熱反應(yīng)，故反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，A正確；已知H2和I2燃燒生成2molHI是一個放熱反應(yīng)，斷開1molH—H鍵和1molI—I鍵所需的能量低于斷開2molH—I鍵所需的能量，B錯誤；根據(jù)反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的鍵能之和減去生成物的鍵能之和，則有－akJ＝bkJ＋ckJ－2E(H－I)，則2E(H－I)＝(a＋b＋c)kJ，斷開2molH—I鍵所需的能量約為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(c＋b＋a))kJ，C正確；由于反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)，向密閉容器中加入2molH2和2molI2，2molH2不能完全反應(yīng)，故充分反應(yīng)放出的熱量小于2akJ，D正確。5．化學(xué)反應(yīng)的ΔH等于反應(yīng)物的總鍵能與生成物的總鍵能之差?；瘜W(xué)鍵Si—OSi—ClH—HH—ClSi—SiSi—C鍵能/(kJ·mol－1)460360436431176347工業(yè)上高純硅可通過下列反應(yīng)制?。篠iCl4(g)＋2H2(g)eq\o(=,\s\up10(高溫))Si(s)＋4HCl(g)ΔH＝kJ·mol－1?！敬鸢浮浚?36【解析】ΔH＝4E(Si—Cl)＋2E(H—H)－2E(Si—Si)－4E(H—Cl)＝(4×360＋2×436－2×176－4×431)kJ·mol－1＝＋236kJ·mol－1。考法02熱化學(xué)方程式6．通常人們把氣態(tài)分子中1mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能。鍵能可以用于估算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH，化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)鍵H—HCl—ClH—Cl生成1mol436kJ243kJ431kJ根據(jù)上表中給出的數(shù)據(jù)判斷，下列熱化學(xué)方程式不正確的是（）A.1B.HC.HClD.2【答案】C【解析】根據(jù)ΔH=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和。A項，12H2g+12Cl2gHClg的ΔH=12×7．(2024·齊齊哈爾高級中學(xué)模擬)已知：298K時，相關(guān)物質(zhì)的相對能量如下圖所示。下列說法錯誤的是()A．CO燃燒的熱化學(xué)方程式為2CO(g)＋O2(g)?2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1B．H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH＝－242kJ·mol－1C．C2H6比C2H4穩(wěn)定D．CO(g)＋H2O(g)?CO2(g)＋H2(g)是放熱反應(yīng)【答案】B【解析】A．CO燃燒的熱化學(xué)方程式為2CO(g)＋O2(g)?2CO2(g)ΔH＝[(－393×2)－(－110×2＋0)]kJ·mol－1＝－566kJ·mol－1，A正確；B．表示H2標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝[(－286)－(0＋eq\f(1,2)×0)]kJ·mol－1＝－286kJ·mol－1，B錯誤；C．C2H6的相對能量為－84kJ·mol－1，C2H4的相對能量為52kJ·mol－1，物質(zhì)具有的能量越低，穩(wěn)定性越強，因此C2H6比C2H4穩(wěn)定，C正確；D．CO(g)＋H2O(g)?CO2(g)＋H2(g)ΔH＝[(－393＋0)－(－110－242)]kJ·mol－1＝－41kJ·mol－1，是放熱反應(yīng)，D正確。8．(2024·浙江杭州學(xué)軍中學(xué)適應(yīng)考)下列關(guān)于反應(yīng)能量的說法正確的是()A．若反應(yīng)A(g)=B(g)ΔH<0，說明物質(zhì)A(g)比物質(zhì)B(g)穩(wěn)定，分子內(nèi)共價鍵鍵能A比B大B．若Mg(s)＋CuSO4(aq)=MgSO4(aq)＋Cu(s)ΔH＝akJ·mol－1，則a<0C．101kPa時，2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－QkJ·mol－1，則H2的燃燒熱為eq\f(1,2)QkJ·mol－1D．H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，則相同條件下含1molNaOH的氫氧化鈉溶液與含0.5molH2SO4的濃硫酸混合后放出57.3kJ的熱量【答案】B【解析】反應(yīng)A(g)=B(g)ΔH<0，焓變ΔH＝生成物B(g)的能量－反應(yīng)物A(g)的能量<0，所以物質(zhì)A(g)的能量比物質(zhì)B(g)高，B(g)更穩(wěn)定，分子內(nèi)共價鍵鍵能A比B小，A錯誤；金屬和鹽發(fā)生的置換反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，則a<0，B正確；在燃燒熱的定義中，H元素的指定產(chǎn)物為液態(tài)水，C錯誤；濃硫酸溶于水放熱，二者混合放出的總熱量大于57.3kJ，D錯誤。9．幾種物質(zhì)的能量關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－965.1kJ·mol－1B．2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝＋221.2kJ·mol－1C．由圖可知，甲烷的燃燒熱為890.3kJ·mol－1D．通常由元素最穩(wěn)定的單質(zhì)生成1mol純化合物時的反應(yīng)熱稱為該化合物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓，由圖可知，CH4(g)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓為＋74.8kJ·mol－1【答案】C【解析】根據(jù)能量關(guān)系，無法計算出C和O2生成CO2的焓變，故A錯誤；根據(jù)能量關(guān)系，CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝(854.5－965.1)kJ·mol－1＝－110.6kJ·mol－1，故B錯誤；根據(jù)圖可知，甲烷的燃燒熱為890.3kJ·mol－1，故C正確；該反應(yīng)為化合反應(yīng)，屬于放熱反應(yīng)，即CH4(g)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓為(890.3－965.1)kJ·mol－1＝－74.8kJ·mol－1，故D錯誤。10．根據(jù)信息書寫熱化學(xué)方程式。(1)在25℃、101kPa下，一定質(zhì)量的無水乙醇完全燃燒時放出熱量QkJ，其燃燒生成的CO2用過量飽和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀，則乙醇燃燒的熱化學(xué)方程式為____________________________。(2)NaBH4(s)與H2O(l)反應(yīng)生成NaBO2(s)和氫氣，在25℃、101kPa下，已知每消耗3.8gNaBH4(s)放熱21.6kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是____________________________。(3)如圖是1molNO2和1molCO反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，請寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：________________________________________________?！敬鸢浮?1)C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－2QkJ·mol－1(2)NaBH4(s)＋2H2O(l)=NaBO2(s)＋4H2(g)ΔH＝－216kJ·mol－1(3)NO2(g)＋CO(g)=CO2(g)＋NO(g)ΔH＝－234kJ·mol－1【解析】(1)根據(jù)碳原子守恒有：C2H5OH～2CO2～2CaCO3。生成100gCaCO3沉淀，則乙醇為0.5mol，據(jù)此可寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(2)消耗1molNaBH4(s)放熱eq\f(21.6,3.8)×38kJ＝216kJ。(3)ΔH＝(134－368)kJ·mol－1＝－234kJ·mol－1?？挤?3反應(yīng)熱的測定燃燒熱能源11．某同學(xué)設(shè)計如圖所示實驗，探究反應(yīng)中的能量變化。下列判斷正確的是()A．實驗(a)、(b)、(c)所涉及的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B．將實驗(a)中的鋁片更換為等質(zhì)量的鋁粉后釋放出的熱量有所增加C．實驗(c)中將玻璃攪拌器改為鐵質(zhì)攪拌棒對實驗結(jié)果沒有影響D．實驗(c)中若用NaOH固體測定，則測定數(shù)值偏高【答案】D【解析】金屬與酸的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，氫氧化鋇晶體與氯化銨固體的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，中和反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A錯誤；等質(zhì)量的鋁片和鋁粉與鹽酸反應(yīng)放出的熱量相同，B錯誤；鐵的導(dǎo)熱性良好，換用鐵質(zhì)攪拌棒后會有熱量損失，導(dǎo)致測定的數(shù)值偏低，C錯誤；氫氧化鈉固體溶于水時放熱，會使測定的數(shù)值偏高，D正確。12．“生物質(zhì)”是指由植物或動物生命體衍生得到的物質(zhì)的總稱。作為人類解決能源危機重要途徑之一的“生物質(zhì)能”，主要指用樹木、莊稼、草類等植物直接或間接提供的能量。古老的刀耕火種、燒柴做飯、燒炭取暖等粗放方式正在被現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所改變。下面有關(guān)生物質(zhì)能的說法，不正確的是()A．利用生物質(zhì)能就是間接利用太陽能B．生物質(zhì)能是可再生的能源C．生物質(zhì)能是解決農(nóng)村能源的重要途徑D．生物質(zhì)能的缺點是嚴(yán)重污染環(huán)境【答案】D【解析】生物質(zhì)能具有的能量是植物光合作用形成的，故A正確；生物質(zhì)能，能源取之不盡、用之不竭，是可再生能源，故B正確；農(nóng)村有豐富的生物質(zhì)能，生物質(zhì)能是解決農(nóng)村能源的重要途徑，故C正確；生物質(zhì)能是一種優(yōu)良的可再生能源，可代替一部分煤、天然氣等燃料，有利于改善環(huán)境、節(jié)約能源、減少污染，故D錯誤。13．下列熱化學(xué)方程式中ΔH的數(shù)值表示可燃物燃燒熱的是()A．CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283kJ·mol－1B．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－802.3kJ·mol－1C．H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－285.8kJ·mol－1D．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－184.6kJ·mol－1【答案】A【解析】A項，符合燃燒熱的概念，正確；B、C項，生成物中的水是氣體，屬于不穩(wěn)定氧化物，錯誤；D項，HCl不是指定產(chǎn)物，不符合燃燒熱的概念要求，錯誤。14．一些烷烴的燃燒熱如下表：化合物燃燒熱Δ化合物燃燒熱Δ甲烷?890.3正丁烷?2乙烷?1異丁烷?2丙烷?22??3下列表達正確的是（）A.乙烷燃燒的熱化學(xué)方程式為2B.穩(wěn)定性：正丁烷>異丁烷C.正戊烷的燃燒熱ΔD.相同質(zhì)量的烷烴，碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，燃燒放出的熱量越多【答案】C【解析】乙烷的燃燒熱ΔH=?1559.8kJ?mol?1，說明1mol乙烷完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時會放出1559.8kJ的熱量，所以正確的熱化學(xué)方程式為2C2H6g+15．下列說法正確的是()A．葡萄糖的燃燒熱是2800kJ·mol－1，則eq\f(1,2)C6H12O6(s)＋3O2(g)=3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1400kJ·mol－1B．在一定條件下將1molSO2和0.5molO2置于密閉容器中充分反應(yīng)，放出熱量79.2kJ，則反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－158.4kJ·mol－1C．已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，則稀氨水與稀鹽酸溶液反應(yīng)生成1mol水時放出57.3kJ的熱量D．已知HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱ΔH＝－57.3kJ·mol－1，則稀硫酸與氫氧化鈉固體反應(yīng)生成1mol水時放出的熱量為57.3kJ【答案】A【解析】燃燒熱是指1mol純物質(zhì)完全燃燒放出的熱量，故eq\f(1,2)mol葡萄糖燃燒放出熱量1400kJ，A正確；該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，1molSO2和0.5molO2反應(yīng)生成的SO3小于1mol，故2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<－158.4kJ·mol－1，B錯誤；一水合氨為弱電解質(zhì)，不完全電離，電離時吸熱，故稀氨水與稀鹽酸反應(yīng)生成1mol水放出的熱量小于57.3kJ，C錯誤；氫氧化鈉固體溶于水時放熱，其與稀硫酸反應(yīng)生成1mol水放出的熱量大于57.3kJ，D錯誤。考法04蓋斯定律及應(yīng)用16．蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義。有些反應(yīng)的反應(yīng)熱雖然無法直接測得，但可通過間接的方法測定。現(xiàn)有如下3個熱化學(xué)方程式：①Fe②3③Fe則CO氣體還原FeO固體得到Fe固體和CO2氣體的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為（A.FeO+COB.FeOC.FeOD.FeO【答案】C【解析】根據(jù)蓋斯定律，①×3?②?③×26得17．(2024·北師大附中一模)制備CrCl3過程中的能量變化如下圖所示，下列說法正確的是()A．ΔH2<ΔH4，ΔH3>ΔH5B．CCl4中共價鍵的鍵能約為eq\f(1,6)ΔH3C．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝0D．ΔH5很小，說明COCl2沸點很高【答案】B【解析】ΔH2是化學(xué)鍵斷裂的吸熱過程，ΔH4是化學(xué)鍵形成的放熱過程，故ΔH2>ΔH4，A項錯誤；CCl4中的4個C—Cl鍵的鍵能是不相同的，但通常取平均值。因ΔH3表示6個C—Cl鍵斷裂時吸收的能量，所以CCl4中共價鍵的鍵能約為eq\f(1,6)ΔH3，B項正確；根據(jù)蓋斯定律，ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5，C項錯誤；COCl2是分子晶體，沸騰時克服范德華力，而ΔH5表示共價鍵形成時的能量變化，D項錯誤。18．(2024·湖南株洲檢測)已知NaHCO3溶液與鹽酸反應(yīng)生成CO2吸熱，Na2CO3溶液與鹽酸反應(yīng)生成CO2放熱。COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H＋(aq)=HCOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH1HCOeq\o\al(－,3)(aq)＋H＋(aq)=H2CO3(aq)ΔH2H2CO3(aq)H2O(l)＋CO2(g)ΔH3CO2(g)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)=2HCOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH4下列關(guān)于ΔH的判斷正確的是()A．ΔH1<0，ΔH2>0B．ΔH2＋ΔH3>0C．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3>0D．ΔH1<ΔH4【答案】B【解析】COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H＋(aq)=HCOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH1和HCOeq\o\al(－,3)(aq)＋H＋(aq)=H2CO3(aq)ΔH2均只存在化學(xué)鍵的形成，形成化學(xué)鍵時會釋放能量，所以ΔH1<0、ΔH2<0，A項錯誤；根據(jù)蓋斯定律，將HCOeq\o\al(－,3)(aq)＋H＋(aq)=H2CO3(aq)ΔH2與H2CO3(aq)H2O(l)＋CO2(g)ΔH3相加可得：HCOeq\o\al(－,3)(aq)＋H＋(aq)=H2O(l)＋CO2(g)ΔH＝ΔH2＋ΔH3，由題意可知，該反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，則ΔH2＋ΔH3>0，B項正確；根據(jù)蓋斯定律，將題給前三個反應(yīng)相加得到：COeq\o\al(2－,3)(aq)＋2H＋(aq)=H2O(l)＋CO2(g)ΔH′＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3，由題意可知，該反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，則ΔH1＋ΔH2＋ΔH3<0，C項錯誤；根據(jù)蓋斯定律知，HCOeq\o\al(－,3)(aq)＋H＋(aq)=H2O(l)＋CO2(g)的ΔH＝ΔH1－ΔH4>0，所以ΔH1>ΔH4，D項錯誤。19．在好氧菌和厭氧菌作用下，廢液中NHeq\o\al(＋,4)能轉(zhuǎn)化為N2(g)和H2O(l)，總反應(yīng)為4NHeq\o\al(＋,4)(aq)＋3O2(g)=2N2(g)＋4H＋(aq)＋6H2O(l)ΔH＝akJ·mol－1，示意圖如下：已知：反應(yīng)Ⅰ為NHeq\o\al(＋,4)(aq)＋2O2(g)=NOeq\o\al(－,3)(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)ΔH1＝bkJ·mol－1下列說法正確的是()A．兩池發(fā)生的反應(yīng)中氮元素的化合價均升高B．兩池中投放的廢液體積相等時，NHeq\o\al(＋,4)能完全轉(zhuǎn)化為N2C．常溫常壓下，反應(yīng)Ⅱ中生成22.4LN2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.75NAD．反應(yīng)Ⅱ為5NHeq\o\al(＋,4)(aq)＋3NOeq\o\al(－,3)(aq)=4N2(g)＋9H2O(l)＋2H＋(aq)ΔH＝(2a－3b)kJ·mol－1【答案】D【解析】反應(yīng)Ⅱ在厭氧菌池中進行，則無氧氣參加反應(yīng)，根據(jù)蓋斯定律，由總反應(yīng)×2－反應(yīng)Ⅰ×3可得5NHeq\o\al(＋,4)(aq)＋3NOeq\o\al(－,3)(aq)=4N2(g)＋9H2O(l)＋2H＋(aq)ΔH＝(2a－3b)kJ·mol－1，所以在反應(yīng)Ⅰ中氮元素的化合價升高，在反應(yīng)Ⅱ中氮元素的化合價既有升高又有降低，A項錯誤、D項正確；反應(yīng)Ⅱ中的NOeq\o\al(－,3)是反應(yīng)Ⅰ的產(chǎn)物，好氧菌池和厭氧菌池的廢液體積比符合3∶5時，NHeq\o\al(＋,4)能夠恰好完全轉(zhuǎn)化為N2，B項錯誤；常溫常壓下，氣體的摩爾體積不是22.4L·mol－1，22.4L氮氣的物質(zhì)的量不為1mol，所以轉(zhuǎn)移的電子數(shù)不為3.75NA，C項錯誤。20．1，3?環(huán)己二烯常用作有機合成中間體，已知：。幾種物質(zhì)之間的能量關(guān)系如圖所示，則上述反應(yīng)中的a為（）A.+28.7 B.+88.8 C.?88.8【答案】A【解析】①；②；由蓋斯定律可得目標(biāo)方程式等于①+②，則ΔH=ΔH1+Δ考點02原電池、化學(xué)電源考法01原電池的工作原理及應(yīng)用1．某原電池裝置如圖所示。下列有關(guān)敘述中，正確的是()A．Fe作正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．負(fù)極反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑C．工作一段時間后，兩燒杯中溶液pH均不變D．工作一段時間后，NaCl溶液中c(Cl－)增大【答案】D【解析】負(fù)極是鐵發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯誤；正極是石墨，H＋在此發(fā)生還原反應(yīng)，B錯誤；工作一段時間后，右池中H＋在石墨棒上被還原為H2，溶液的pH增大，C錯誤；鹽橋中的Cl－移向負(fù)極，NaCl溶液中c(Cl－)增大，D正確。2．(2024·上海育才中學(xué)月考)有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下：實驗裝置部分實驗現(xiàn)象a極質(zhì)量減少；b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生；c極無變化d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動性順序是()A．a(chǎn)>b>c>d B．b>c>d>aC．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>c【答案】C【解析】把四個實驗從左到右分別編號為①②③④，則由實驗①現(xiàn)象可知，a為負(fù)極，b為正極，金屬活動性a>b；由實驗②現(xiàn)象可知，b可與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生H2，c不與稀硫酸反應(yīng)，則金屬活動性b>c；由實驗③現(xiàn)象可知，d為負(fù)極，c為正極，則金屬活動性d>c；由實驗④現(xiàn)象可知，d為負(fù)極，a為正極，則金屬活動性d>a。綜上所述可知金屬活動性d>a>b>c。3．理論上能用于設(shè)計原電池的化學(xué)反應(yīng)，必須是能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)。下列不能用于設(shè)計原電池的化學(xué)反應(yīng)是（）A.HClB.2C.ZnD.2【答案】A【解析】理論上能用于設(shè)計原電池的化學(xué)反應(yīng)，必須是能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)。HClaq+NaOHaqNaClaq4．(2024·廣東廣州一模)下列有關(guān)電化學(xué)知識的描述正確的是()A．鋅、銅與稀硫酸組成的原電池，在工作過程中，電解質(zhì)溶液的pH保持不變B．用足量鋅粒與稀硫酸反應(yīng)制取H2，若要增大反應(yīng)速率，可以滴入幾滴CuSO4溶液C．將鐵、銅用導(dǎo)線連接后放入濃硝酸中組成原電池，鐵作負(fù)極，銅作正極，其負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋D．燃料電池是利用燃料和氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，然后再轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源【答案】B【解析】鋅、銅與稀硫酸組成的原電池，在工作過程中，H＋在正極上放電生成H2，電解質(zhì)溶液的pH增大，A錯誤；用足量鋅粒與稀硫酸反應(yīng)制取H2，滴入幾滴CuSO4溶液，Zn與Cu2＋發(fā)生置換反應(yīng)，鋅粒表面有Cu生成，在稀硫酸形成原電池，能增大反應(yīng)速率，B正確；將鐵、銅用導(dǎo)線連接后放入濃硝酸中組成原電池，常溫下鐵遇濃硝酸發(fā)生鈍化，因此銅作負(fù)極，鐵作正極，其負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，C錯誤；燃料電池是利用燃料和氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源，D錯誤。5．鎂、海水、溶解氧（石墨）可構(gòu)成原電池，為水下小功率設(shè)備長時間供電，其原理如圖所示。但該電池負(fù)極存在析氫副反應(yīng)和負(fù)極活性衰減等問題。下列說法不正確的是（）A.由于溶解氧濃度低，故需增大電極與海水的接觸面積B.該電池正極的電極反應(yīng)式為OC.負(fù)極活性衰減的原因可能是生成的MgOHD.析氫副反應(yīng)可以表示為Mg+【答案】B【解析】溶解氧濃度低，反應(yīng)速率低，故可用增大電極與海水的接觸面積的方法來提高反應(yīng)速率，故A正確；正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e?4OH考法02一次電池6．微型銀－鋅電池可用作電子儀器的電源，其電極分別是Ag/Ag2O和Zn，電解質(zhì)為KOH溶液，電池總反應(yīng)為Ag2O＋Zn＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2，下列說法正確的是()A．電池工作過程中，KOH溶液濃度降低B．電池工作過程中，電解液中OH－向正極遷移C．負(fù)極發(fā)生反應(yīng)Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2D．正極發(fā)生反應(yīng)Ag2O＋2H＋＋2e－=Ag＋H2O【答案】C【解析】根據(jù)電池反應(yīng)式知，Zn失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負(fù)極，氧化銀作正極，放電時，電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動、陽離子向正極移動。根據(jù)電池工作原理可知，在電池工作過程中，KOH的物質(zhì)的量不變，但反應(yīng)消耗水，使c(KOH)增大，A錯誤；電池工作過程中，電解液中OH－向負(fù)極遷移，B錯誤；負(fù)極上鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2，C正確；正極上Ag2O獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，由于電解質(zhì)溶液為堿性，不可能大量存在H＋，電極反應(yīng)式為Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－，D錯誤。7．(2024·新疆烏魯木齊一模)水動力鹽水燈為無電或少電的地方帶來了光明，也可以在抗震救災(zāi)或者極限情況下用于應(yīng)急使用。工作時，只需要將鹽水倒入燈中，就可以持續(xù)發(fā)光。該電池的工作原理如圖所示，下列敘述錯誤的是()A．合金片接LED燈的正極B．鹽水中的NaCl不參與反應(yīng)C．用鐵片代替鎂片，發(fā)光效果更好D．反應(yīng)一段時間后，鹽水的pH增大【答案】C【解析】Mg是活潑金屬，為負(fù)極，合金為正極，A項正確；該原電池發(fā)生的是吸氧腐蝕，正極上是O2參與反應(yīng)生成OH－離子，氯化鈉不參與反應(yīng)，B項正確；鐵的活潑性比鎂弱，用鐵作負(fù)極發(fā)光效果差，C項錯誤；反應(yīng)一段時間后，正極上發(fā)生O2＋4e－＋2H2O=4OH－，因此pH增大，D項正確。8．紙電池是一種有廣泛應(yīng)用的“軟電池”，某種堿性紙電池采用薄層紙片作為載體和傳導(dǎo)體，紙的兩面分別附著鋅和二氧化錳。下列有關(guān)該紙電池的說法不合理的是()A．Zn為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電池工作時，電子由MnO2流向ZnC．正極反應(yīng)：MnO2＋e－＋H2O=MnO(OH)＋OH－D．電池總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O=Zn(OH)2＋2MnO(OH)【答案】B【解析】類似于堿性鋅錳電池，MnO2在正極上得電子被還原生成MnO(OH)，則正極的電極反應(yīng)式為MnO2＋H2O＋e－=MnO(OH)＋OH－，C正確；負(fù)極反應(yīng)式為Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2，結(jié)合正、負(fù)極反應(yīng)式及得失電子守恒可知，該電池的總反應(yīng)式為Zn＋2MnO2＋2H2O=Zn(OH)2＋2MnO(OH)，D正確。9．海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰?海水電池構(gòu)造示意圖如圖。下列說法錯誤的是（）A.海水起電解質(zhì)溶液作用B.N極僅發(fā)生的電極反應(yīng)：2C.玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能D.該鋰?海水電池屬于一次電池【答案】B【解析】鋰-海水電池的總反應(yīng)為2Li+2H2O2LiOH+H2↑，M極上Li失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則M極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Li?e?Li+，N極為正極，電極反應(yīng)式為2H2O+2e10．熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其中作為電解質(zhì)的無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有關(guān)說法不正確的是()A．負(fù)極反應(yīng)式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2B．放電過程中，Li＋向正極移動C．每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，理論上生成20.7gPbD．常溫時，在正負(fù)極間接上電流表或檢流計，指針偏轉(zhuǎn)【答案】D【解析】Ca為原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2，故A正確；原電池中陽離子向正極移動，所以放電過程中，Li＋向正極移動，故B正確；根據(jù)電極反應(yīng)式PbSO4＋2Li＋＋2e－===Li2SO4＋Pb，可知每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，理論上生成0.1molPb，質(zhì)量為20.7g，故C正確；常溫下，電解質(zhì)不是熔融態(tài)，離子不能移動，不能產(chǎn)生電流，因此連接電流表或檢流計，指針不偏轉(zhuǎn)，故D錯誤?？挤?3二次電池11．(2024·湖北武漢武昌區(qū)質(zhì)檢)Li－O2電池比能量高，可用于汽車、航天等領(lǐng)域。電池反應(yīng)為2Li＋O2eq\o(,\s\up15(放電),\s\do15(充電))Li2O2，放電時，下列說法不正確的是()A．Li在負(fù)極失去電子B．O2在正極發(fā)生還原反應(yīng)C．陽離子由正極移向負(fù)極D．化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能【答案】C【解析】放電時為原電池，負(fù)極Li失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項正確；氧氣在正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，B項正確；原電池工作時，陽離子向正極移動，即陽離子由負(fù)極移向正極，C項錯誤；原電池工作時化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，D項正確。12．近日，華中科技大學(xué)某課題組開發(fā)了一種可充電鋅－空氣/碘化物混合電池，該電池的放電過程如圖所示：下列敘述錯誤的是()A．放電時，電極B發(fā)生氧化反應(yīng)B．充電時，電極A接直流電源的正極C．放電時，理論上每消耗65gZn，消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積為11.2LD．充電時，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)之一為I－－6e－＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋3H2O【答案】C【解析】鋅為活潑金屬，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故B為負(fù)極，A極氧氣、碘酸根離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，A為正極。由以上分析可知，放電時，電極B為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項正確；充電時，電極A為陽極，接直流電源的正極，B項正確；放電時，理論上每消耗65gZn，由于正極上碘酸根離子也會參與反應(yīng)，故消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積小于11.2L，C項錯誤；充電時，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)之一為碘離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成碘酸根離子，反應(yīng)為I－－6e－＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋3H2O，D正確。13．某科研團隊發(fā)明了一種新型的鋅離子熱充電電池，可以利用人體產(chǎn)生的低熱量充電。該電池以Zn和VO2-PC為電極材料，實現(xiàn)了低熱量發(fā)電。放電時，VO2結(jié)合Zn2＋生成ZnxVO2·yH2O，原理如圖。下列說法正確的是()A．分離器可以為陰離子交換膜B．充電時，陽極電極反應(yīng)式為ZnxVO2·yH2O＋2xe－=VO2＋xZn2＋＋yH2OC．放電時，電流從Zn極流向VO2-PC極D．充電時，鋅離子從較高溫一側(cè)移至低溫一側(cè)【答案】D【解析】由分析可知，分離器為陽離子交換膜，A錯誤；充電時，陽極電極反應(yīng)式為ZnxVO2·yH2O－2xe－=VO2＋xZn2＋＋yH2O，B錯誤；放電時，Zn為負(fù)極，VO2-PC極為正極，電流從VO2-PC極流向Zn極，C錯誤；充電時，陽離子由陽極區(qū)移向陰極區(qū)，則鋅離子從較高溫一側(cè)移至低溫一側(cè)，D正確。14．LiFePO4二次電池具有安全性能高、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點，應(yīng)用于新能源汽車。電池反應(yīng)：Li1－xFePO4＋LixC6eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))LiFePO4＋6C，石墨層和過渡金屬氧化物為電極，離子導(dǎo)體由鋰鹽摻雜在液態(tài)的有機溶劑中形成(原理如圖)。下列說法錯誤的是()A．放電時，電流由石墨層經(jīng)外電路流向過渡金屬氧化物B．放電時，正極電極反應(yīng)式：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－=LiFePO4C．充電時，陰極電極反應(yīng)式：xLi＋＋6C＋xe－=LixC6D．充電時，Li＋向石墨層電極移動，若電路中通過1mol電子，質(zhì)量增加7g【答案】A【解析】由原理圖和電池反應(yīng)可知，石墨層為電池放電時的負(fù)極，過渡金屬氧化物為正極，故放電時，電流由正極流向負(fù)極，應(yīng)由過渡金屬氧化物流向石墨層，A錯誤；放電時，正極Li1－xFePO4得電子生成LiFePO4，B正確；充電時，陰極Li＋得電子生成LixC6，電極反應(yīng)式為xLi＋＋6C＋xe－=LixC6，C正確；充電時，Li＋向石墨層電極移動，若電路中通過1mol電子，石墨層電極質(zhì)量增加1molLi的質(zhì)量，為7g，D正確。15．我國科學(xué)家使用更為穩(wěn)定且不生長枝晶的KSn合金作負(fù)極，結(jié)合羧酸根官能化的碳納米管(MWCNTs-COOH)作正極，實現(xiàn)了高循環(huán)穩(wěn)定性、低過電位的鉀二氧化碳二次電池，裝置如圖所示，電池的總反應(yīng)為4KSn＋3CO2eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2K2CO3＋C＋4Sn。下列說法錯誤的是()A．放電時吸收CO2，充電時釋放CO2B．充電時，K＋向負(fù)極移動C．放電時，正極反應(yīng)為4K＋＋3CO2＋4e－===2K2CO3＋CD．充電時，陽極反應(yīng)為K＋＋Sn＋e－===KSn【答案】D【解析】由電池總反應(yīng)知，電池放電時吸收二氧化碳，充電時釋放二氧化碳，A正確。充電時，為電解池，鉀離子(陽離子)向陰極(負(fù)極)移動，B正確。放電時，電池總反應(yīng)中二氧化碳是氧化劑，正極反應(yīng)為“氧化劑得到電子生成還原產(chǎn)物”：4K＋＋3CO2＋4e－===2K2CO3＋C，C正確。充電時，陽極反應(yīng)是放電時正極反應(yīng)的逆過程：2K2CO3＋C－4e－===4K＋＋3CO2↑，D錯誤?？挤?4燃料電池16．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700～900℃時，O2－可在該固體氧化物電解質(zhì)中自由移動，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－由電極甲移向電極乙B．電池總反應(yīng)為N2H4＋2O2=2NO＋2H2OC．當(dāng)甲電極上有1molN2H4消耗時，標(biāo)準(zhǔn)狀況下乙電極上有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】C【解析】該燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為N2H4＋2O2－－4e－=N2＋2H2O，故電極甲作負(fù)極，電極乙作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋4e－=2O2－，電池總反應(yīng)為N2H4＋O2=N2＋2H2O。17．設(shè)計出燃料電池使汽油(主要成分為C5H12)氧化直接產(chǎn)生電流是21世紀(jì)富有挑戰(zhàn)性的課題。有人設(shè)計了一種固體燃料電池，以固體氧化鋁-氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許O2－在其間通過。該電池的工作原理如圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng)。下列判斷不正確的是()A．有O2放電的a極為電池的負(fù)極B．b極對應(yīng)的電極反應(yīng)式為C5H12＋16O2－－32e－=5CO2↑＋6H2OC．該電池的總反應(yīng)方程式為C5H12＋8O2=5CO2＋6H2OD．汽油燃料電池的技術(shù)障礙是氧化反應(yīng)不完全，產(chǎn)生碳單質(zhì)堵塞電極的氣體通道，從而使輸電效能減弱【答案】A【解析】根據(jù)題圖可知，O2在a極獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，a極為電池的正極，A錯誤；b電極上C5H12失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為C5H12＋16O2－－32e－=5CO2↑＋6H2O，B正確；正極反應(yīng)式為8O2＋32e－=16O2－，將正、負(fù)極反應(yīng)式相加，可得電池的總反應(yīng)方程式為C5H12＋8O2=5CO2＋6H2O，C正確；燃料電池相對于汽油直接燃燒，能量利用率高，技術(shù)障礙是氧化反應(yīng)不完全，產(chǎn)生碳單質(zhì)堵塞電極的氣體通道，從而使輸電效能減弱，D正確。18．利用微生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時MV2＋/MV＋在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是()A．相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時還可提供電能B．陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)：H2＋2MV2＋=2H＋＋2MV＋C．正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D．電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動【答案】B【解析】由題圖和題意知，電池總反應(yīng)是3H2＋N2=2NH3。該合成氨反應(yīng)在常溫下進行，并形成原電池產(chǎn)生電能，反應(yīng)不需要高溫、高壓和催化劑，條件溫和，A項正確；觀察題圖知，左邊電極發(fā)生氧化反應(yīng)：MV＋－e－=MV2＋，為負(fù)極，不是陰極，B項錯誤；正極區(qū)N2在固氮酶作用下發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3，C項正確；電池工作時，H＋通過交換膜，由左側(cè)(負(fù)極區(qū))向右側(cè)(正極區(qū))遷移，D項正確。19．為了強化安全管理，某油庫引進一臺測空氣中汽油含量的測量儀，其工作原理如圖所示(用強酸性溶液作電解質(zhì)溶液)。下列說法不正確的是()A．石墨電極作正極，發(fā)生還原反應(yīng)B．鉑電極的電極反應(yīng)式：C8H18＋16H2O－50e－===8CO2↑＋50H＋C．H＋由質(zhì)子交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移D．每消耗5.6LO2，電路中通過1mol電子【答案】D【解析】在石墨電極，O2＋4e－＋4H＋===2H2O，作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；鉑電極為負(fù)極，C8H18失電子生成CO2等，B正確；依據(jù)原電池原理，陽離子向正極移動，則H＋由質(zhì)子交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移，C正確；依據(jù)正極反應(yīng)式，電路中通過1mol電子時，需消耗0.25molO2，但未指明溫度與壓強，O2體積不一定是5.6L，D不正確。20．一種以天然氣為燃料的固體氧化物燃料電池的原理如圖所示，其中YSZ為6～10%Y2O3摻雜的ZrO2固體電解質(zhì)，下列有關(guān)敘述正確的是()A．電子通過外電路從b極流向a極B．b極上的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．電路中每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，消耗0.28L的CH4D．O2－由正極通過固體電解質(zhì)YSZ遷移到負(fù)極【答案】D【解析】該燃料電池中，通入甲烷的電極是負(fù)極、通入氧氣的電極是正極，電子從a極沿導(dǎo)線流向b極，故A錯誤；b電極上氧氣得電子生成O2－，電極反應(yīng)式為O2＋4e－=2O2－，故B錯誤；溫度和壓強未知，所以無法計算甲烷體積，故C錯誤；電解質(zhì)中陰離子向負(fù)極移動，則O2－由正極通過固體電解質(zhì)YSZ遷移到負(fù)極，故D正確?？挤?5新型電源21．以硝酸鹽為離子導(dǎo)體的Na—O2電池裝置與其某一電極M附近的反應(yīng)機理如圖所示。下列說法正確的是()A．鎳電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．NOeq\o\al(－,3)是該電池的氧化劑C．固體電解質(zhì)只起到離子導(dǎo)體的作用D．M的電極反應(yīng)為2Na＋＋O2＋2e－=Na2O2【答案】D【解析】金屬鈉為活潑金屬，作負(fù)極，鎳電極為正極，正極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A項錯誤；根據(jù)反應(yīng)機理可知，NOeq\o\al(－,3)為該電池的催化劑，B項錯誤；固體電解質(zhì)還能防止鈉直接與氧氣反應(yīng)，能起到隔絕空氣的作用，C項錯誤；根據(jù)原理圖可知，M電極的電極反應(yīng)式為2Na＋＋N