2019届高考化学考点41燃料电池必刷题

1、考点四十一燃料电池1.氢氧燃料电池，其电池总反应为2H + Q=2HO。下列说法不正确的是A.可利用太阳能分解水制氢气B.通入氧气一极为负极C.酸性介质中，阴极反应为：O2 + 4H + +4e-=2HbOD.可用酸、碱、熔融碳酸盐、固体电解质作为电解质【答案】Bt解析】A、原料氯气制取,要消耗大量能量，可利用太阳能分解水制氮气，故，正确:氧气是氧化剂， 度在正极j故b错误一 a酸性介质中，氧气得到电子，与介质氧离子生成水，阴极反应（正极）为工 4He =2H：O,故C正碉卞D,电解质是为了增强导电性，可用酸、碱、熔融碳酸盐、固体电解质作为 电解质，故D正确。2,下列有关电池的说法不正确的是

2、（）A.手机上用的锂离子电池属于二次电池B.燃烧植物的秸秆和枝叶以获取热量和肥料属于生物质能的利用方式C.废电池必须进行集中处理，其首要原因是不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储存在电池内的新型发电装置【答案】C【解析】A.锂离子电池能进行充电和放电，所以属于二次电池，故正确；B.燃烧植物的秸秆和枝叶，有机物与空气中的氧气反应，生成二氧化碳和水，同时将储存在有机物中的化学能转化为热能释放出来，属于生物质能的利用，故正确；C.废电池必须进行集中处理，其首要原因是防止镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染，故错误；D.氢氧燃料电池在两极上通入的是氢气和

3、氧气， 是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储存在电池内的新型发电装置，故正确。3.下列有关电池的叙述正确的是A.氢氧燃料电池属于环境友好电池，能量转化率可达100%B.锌镒干电池是一种常用的二次电池C.锌镒干电池工作一段时间后锌外壳逐渐变薄D.铅蓄电池负极是PbQ,正极是Pb【答案】C【解析】A.燃料电池转化率不可能为100%故A错误；B.锌镒干电池是一种常用的一次电池，故B错误；C.锌镒干电池工作过程中，负极反应为：Zn-2e-=Zn2+,锌外壳不断被腐蚀而逐渐变薄，故C正确；D.铅蓄电池负极是 Pb,正极是PbO,故D错误。4.微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微

4、生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是（）bA. HS-在硫氧化菌作用下转化为 SO2-的反应为：HS-+4H2O-8e-= SO42+9H+B.电子从b流出，经外电路流向 aC.如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化D.若该电池电路中有 0.4mol电子发生转移，则有 0.45molH+通过质子交换膜【答案】A【解析】岂、负极上HS-在硫氧化菌作用下转化为00；,失电子发生氧化反应，电极反应式是HS +4H2O-8e = EO5的所以A选项是正确的？琰b是电池的正极，a是负极，所以电子从a流出经外电路流向b, 故B错误C.如果将反应物直接燃烧，会有部分化学能转化为光能，因此能量

5、的利用率会有变化，故C 错误,D、根据电子守恒，若该电池有O Mwl电子发生转移，则有0.4m口出-通过质子交换膜，故D错误。5. 一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是（）电槌A电粗HCiJJH.O催化剂A. 反应CH+H2O 3H2+CO每消耗1 mol CH 4转移12 mol电子B. 电极A上Hk参与的电极反应为：H2+2OH-2e =2HaOC.电池工作时，CO2一向电极A移动，电子由A极经电解质流向 B极D. 电极B上发生的电极反应为：Q+2CO+4e=2CO2一【答案】D催化剂【解析】A.反应CH+H2O 壬=3H+CO碳元素化合价从-4价升高到+2价，

6、氢元素化合 价从+1价降低到。价，每消耗1 mol CH 4转移6 mol电子，故错误；B.电解质没有氢氧根 离子，负极电极 A上Hb参与的电极反应为：H2+CO2- 2e=HO+CO,故错误；C.电池工作 时，CO2一向负极移动，即向电极 A移动，电子只能通过导线，不能经过溶液，故错误；D. B为正极，正极为氧气得到电子，电极 B上发生的电极反应为：Q+2CO+4e=2C（3T,故正确。6.向新型燃料电池的两极分别通入 CH和空气，其中固体电解质是掺杂了 Y2O3的ZrQ固体， 它在高温下能传导 d-。图中滤纸用含有酚酬:的氯化钠溶液浸泡过，c、d、e、f均为惰性电极，工作后e极周围变红。下

7、列叙述正确的是（）A. c极为正极,A处通入甲烷气体B. d极的反应式为Q+2H2O+4e = 4OH-C.固体电解质中首由d极向c极移动D. e极上发生氧化反应，pH增大【答案】C【解析】A一工作后e极周围变红，表明c极产生口日，所以巳极发生还原反应是阴极,相应地匕极为负极, 故A错误j B. d极是正极，发生还原反应，反应式为0共祝故B错谯3 C阴离子移向阳极，所以 固体电解质中。、由d极向c极移动，故C正确；Dy板上发生还原反应，故D错误.7. 2017年5月18日，我国海域天然气水合物试采成功，下列分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如下图所示，其中的固体电解质是Y2QNaO,

8、 CT可以在其中自由移动。下列有关叙述正确的是（）A.该分析仪工作时，电极 a为正极8. 电极 a 的反应式为：CH4 + 100H 8e =CO2 +7HkOC.当固体电解质中有 1 mol O .通过时，电子转移 4molD.该分析仪可用于分析空气中的天然气的含量【答案】D【解析】分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理,其中的固体电解质是Y由少X露。，O-可以在其中自由 移动，电子在外电路转移,通甲烷气体的为负极，通空气一端为正极，电池总反应为CK+ZOTOlH©, 正极反应为1 0广4.20匕负极反应为：CH470TLe0>2氐0膏A根据上述分析该分析仪工作时, 电极a为负

9、极j故A错误f B.甲烷所在电极a为负楞，电极反应为：CH734“CQ2+2H9,故B错误; C.tmol 0；得4moi电子生成加1山，飞故当固体电解质中有1 mol 0：通过时，电子转移2m。1>故C错误s D根据转移的电子可以计篁出通人的甲烷的量,因此该分析仪可用于分析空气中的天然气的含量，故D正 确3故选D.8.镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运及污染小等特点。如图为镁一一次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是()A.该燃料电池中镁为负极，发生氧化反应B.正极反应式为 ClO +H2O+2e = Cl +20HC.放电过程中。

10、斤移向正极移动D. 电池总反应式为 Mg+CO+HO=Mg(OH)J +Cl【解析】A.镁失电子发生氧化反应而作负极，所以 A选项是正确的；B.正极上双氧水得电子发生还原反应，电极反应式为ClO-+H2O+2e= Cl -+2OH,所以B选项是正确的；C.放电过程中氢氧根离子向负极移动，所以C选项是错误的；D.镁在负极上失电子生成镁离子，次氯酸根离子在正极上得电子和水生成氯离子和氢氧根离子，所以电池反应式为Mg+ClO-+HO=Mg(OHH + Cl -,所以D选项是正确的。9.镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运及污染小等特点。如图为镁一一次氯酸盐燃料电

11、池的工作原理图，下列有关说法不正确的是()Cl ' OHCIU H OA.该燃料电池中镁为负极，发生氧化反应B.正极反应式为 ClO +H2O+2eT = Cl +2O'C.放电过程中。斤移向正极移动.D. 电池总反应式为 Mg+C。+HO=Mg(OH) J +Cl【答案】C【解析】A.镁失电子发生氧化反应而作负极，所以A选项是正确的f B,正极上双氧水得电子发生还源反 应，电极反应式为CIO-比O-2e=ClTOH ,所以B选项是正确的彳C.放电过程中氢氧根离子同负极移动, 所以C选项是错误的汗D,镁在负极上失电子生成镁离子，次氯酸根离子在正极上得电子和水生成氯离子 和氢氧根

12、离子，所以电池反应式为Mz- C10-HiQ=Mg(0H)i；- Cl ,所以D选项是正确的。10.对利用甲烷消除 NO污染进行研究，CH+2NO= N2+CO+2H2O。在1L密闭容器中，控制不同温度，分别加入 0.50molCH4和1.2molNO2,测得n(CH)随时间变化的有关实验数据见下表。下列说法正确的是()堀擀M度间厢而 n/mol0TO»4050®域四0.500350.250.10(M0MCHi)0.500.300.185.15A.由实验数据可知实验控制的温度T2>TiB. 组别中，0-20min内，NO的降解速率为 0.0125mol - L -1

13、- min-1C. 40min时，表格中 T2对应的数据为 0.18D. 010min内，CH的降解速率：【答案】A【解析】A、温度越高反应速率越大，达平衡所需要越短，由实验数据可知实验控制的温度T2>F,选项A正确；B、随着反应的进行，反应物的浓度降低，反应速率减小，故组别中，0-20min内，NO的降解速率为 0.0125mol - L -1 - min-1,选项B错误；C、40min时，表格中T2对应的数据为0.15-0.18 之间，选项C错误；D、010min内，CH的降解速率：，选项D错误。11.美国一个海军航空站曾安装了一台250 kW的MCFC1燃料电池，该电池可同时供应电

14、和水蒸气，其工作温度为 600 C700 C,所用燃料为Hk,电解质为熔融的 K2CO,已知该电池的总反应为：2H2+Q=2H2O,负极反应为：2H2+2CO2 4e-=2H2O+ 2CO,则下列推断中正确的是（）A. 正极反应为 4OFH-4e =OT + 2H2OB.该电池的电极没有参加反应C.电池供应1mol水蒸气，转移的电子数为4 molD. O2从正极通入，发生氧化反应【答案】B【解析】夬、该原电池的电解质为熔融的幻8”没有水作为溶剂，故不含有OH-,正极反应为 2c记7CO/,故错误孑正该原电池为燃料电池j燃料电池的电极一般不会参与反应，故正确才 G由总反应式2HLehRH；。可知

15、转移4mol电子可产生2mol水，因此供应Imol水蒸汽只需要转移2moi 电子，故错误J D.由正极反应可知氧的化合价从0价变为二价，化合价降低，发生的是还原反应，故错误.12.新型电池的开发与使用在现代社会中已很普遍,一种水煤气燃料电池的能量转化率可达90蛆上。下列说法正确的是有机团体A. 总反应为2CO+O=2COB.负极反应为 H2-2e =2H+、CO-2e +H2O=CO+2HC.电路中通过4 mol电子，正极消耗 22.4 L（标准况）空气D.有机固体中的H+在放电时向正极移动，造成正极pH减小【答案】B【解析】该反应中，通入煤气的一极氢气或CO失电子发生氧化反应为负根，反应式为

16、民£、2十、 Cd2b+出O=C6+2H通人空气的一极氧气得电子生成二氧化碳或亦为正极，反应式为4毋十 QyMA=2HzO,故电极总反应式为CO-任0：=匚0：-任0宁A.根据以上分析，电极总反应式为CO 出+OCO>选项A错误i B.负极反应为H/2l=WH C0-2e-*H：O-CCh+2H+,选项B正确f C .根据反应C（HHiT>l8>EO可知，电路中通过4由。1电子,正极消耗2" L标准状况）氧气，则空 气应大约112L,选项C错误j D.有机固体中的H-在放电时向正极移动，目氢离子消耗，故造成正极pH 将大，选项D错误。13. 一种新型的燃料

17、电池， 它以多孔馍板为电极插入 KOHB液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为：2GHs+7Q+8KO+4K2CO+10H2Q 有关此电池的推断正确的是A.负极反应为 14HaO+7O+28e 280HB.放电一段时间后，负极周围的酸性减弱C. 每消耗1 mol C 2H5,则电路上转移的电子为 14 molD.放电过程中KOH勺物质的量浓度不变【答案】C【解析】A负极上乙烷失电子发生氧化反应 ，电极反应式C2H+180H=2CO2-14e-+12H2O,正极反应式为2H2O+O+4e一40H ,故A错误;B、放电过程中，负极上氢氧根离子参加反应导致浓度降低，所以碱性减弱，pH下降，故

18、B错误；C.根据C2H3+180口=203）2-146-+12隆0可以知道，每消耗1 mol C2H,则电路上转移的电子为 14 mol,故C正确；D该反应中有水生成，导致溶液体积增大，KOH参加反应导致物质的量减少,所以KOH度降低,故D错误。14. 一种用于驱动潜艇的液氨 -液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是负曩A. 该电池工作时，每消耗 22.4L NH3转移3mol电子B.电子由电极A经外电路流向电极 BC.电池工作时，OH向电极B移动D. 电极B上发生的电极反应为：Q+ 4H+ 4e =2H>O【答案】B【解析】A、温度,压强未知，而去计算二一虹1氐的物质的量

19、，A错误f B*该电池中氧气得到电子所在 电极B为正极，电极A为负极，电子由电极A经外电路流向电极B, E正确s C、电池工作时，0H向负 极移动，C错误# D、该电池电解质为碱性，电极6上发生的电极反应为：Oz- 2HiO 4e =4OH> D错误。15.如图所示是一种以液态肿 （N2H）为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700 -900 C时，C2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是冏体利化 物电fFASA.电极甲发生还原反应B.电池内的C2-由电极乙移向电极甲C. 电池总反应为 N

20、2H +202= 2NO +2H2OD.当甲电极上有lmol N 2H消耗时，乙电极上有 22.4L 0 2参与反应【答案】B【解析】A通氧气一极为正极，通 N2H4的一极为负极，即电极甲为负极，依据原电池的工作原理，电极甲上发生氧化反应，故A错误；B、根据原电池的工作原理，O2从正极移向负极，故B正确；C、因为反应生成无毒无害物质，即NbHk转化成N2和H2O,故C错误；D题目中没有说明条件是否为标准状况下，因此无法计算气体的体积，故D错误。16 .燃料电池作为安全性能较好的一类化学电源得到了更快的发展，一种以联氨（NH）为电极M 电极附庙子交发HA. M极生成氮气且电极附近燃料的环保电池工

21、作原理如图所示，工作时产生稳定无污染的物质。下列说法正确的是pH降低B.负极上每消耗1 mol N 2H4,会有2 molH+通过质子交换膜C. 正极的电极反应式为：Q+2H2O+4e=4OHD.电极M是原电池的正极【解析】根据图中氢离子的移动方向可知电极N为正极，电极M为负极，燃料电池中的联氨在负极发生氧化反应，电极反应式为：NH4-4e-=Nj+4H+,氧气在正极发生还原反应，电极反应式为：Q+4H+4e-=2H2QA项，结合分析可知电极M为负极，电极反应式为：NbH-4e-=Nj+4H+,生成氮气，且会生成H ,导致电极M附近的pH降低，故A项正确；B项，结合分析可知电极 M为负极，联氨

22、 在负极发生氧化反应，根据电极反应式可知每消耗ImolN 2H4,转移4mol电子，会有4molH+通过质子交换膜，故 B项错误；C项，结合分析可知正极的电极反应式：O2+4Hh+4e-=2H2O,故C项错误；D项，根据图中氢离子的移动方向可知电极N为正极，电极 M为负极，故D项错误。17 .利用反应6NO+8NH =7N2+12H2O构成电池的装置如图所示。下列说法正确的是（）一桎-r I '3瞰帔*#=:丁 «电概H If 二#TH- . mA.电子从右侧B电极经过负载后流向左侧 A电极B.当有2.24 L NO 2被处理时，转移电子数为 0.4 MC. 电极A极反应式为

23、 2NH6e= N2+6HD.为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜【答案】D【解析】在原电池申，负极发生氧化反应正极发生还原反应，根据6NOi+8NHL7N°+IlHg可知，逋 入氧气的电极为负极，通入二氧化氮的为正极一工电子从负极流出，正极流入，则电子从左侧电极经过负 载后流向右侧电极，故A错误汗B未说明是否为标准状况，无法计算2.24 LK6的物质的量因此无法计 算转移的电子数，故B错误夕C电极A为负极，发生氧化反应,电极反应式为+60H= + 6H9, 故C错误, D,原电池工作时，阻离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜, 防止二氧化氮反应生

24、成硝酸盐和亚硝酸盐，故D正确f故选D。18 .能源是人类共同关注的重要问题。页岩气是从页岩层中开采出来的一种非常重要的天然气资源，页岩气的主要成分是甲烷，是公认的洁净能源。(1)页岩气不仅能用作燃料，还可用于生产合成气(CO和H2)。CH4与HO(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应 CH4(g)+H 2O(g)=CO(g)+3H2(g) AHi已知： CH、H2、CO 的燃烧热( HD 分另1J 为-a kJ?mol -1、-b kJ?mol -1、-c kJ?mol -1;-1 H2O (l) =H 2O(g) ；H=+dkJ?mol则1 1= (用含字母a、b、c、d的代数式表示)kJ?m

25、ol -1。(2)用合成气生成甲醇的反应为：CO(g)+2H2(g) KCHOH(g) AH 2,在10L恒容密闭容器中按物质的量之比 1 ： 2充入CO和H2,测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如下图所示，200c时n(H2)随时间的变化如下表所示：亮蛹W* St/min0135n(H2)/mol8.05.44.04.04 H(填“>” “<”或“ =")0。下列说法正确的是 (填标号)。a.温度越高，该反应的平衡常数越大b. 达平衡后再充入稀有气体，CO的转化率提高c.容器内气体压强不再变化时，反应达到最大限度d. 图中压强pi<p2200c时，该反应的平衡

26、常数K =。(3)甲烷、氧气和 KOH§液可组成燃料电池。标准状况下通入5.6 L甲烷，测得电路中转移1.2 mol电子，则甲烷的利用率为 。(4)有人设计将两根 Pt丝作电极插入 KOH溶液中，然后向两极上分别通入乙醇和氧气而构成燃料电池。则此燃料电池工作时，其电极反应式为：负极：正极：【答案】-a+3b+c - d<cd6.2560%C2H5OH+160Hl12e -=2CO2-+11H2OO+4e-+2H2O=4OH【解析】3) CH«g)十法0(g)V(Xg)+3H")&H已知：CHt H羽CO的燃烧热(aH)分另性-a kJ-moF1.-c

27、kJ-morb H9 (1) =H；。逗卜 AH=-dkJ*niol1,由盖斯定律可知故 答案为：-a+3b+c - d;(2)由图示可知在恒压条件下，随着温度的升高 CO的转化率降低，说明升高温度平衡逆向移动，即正反应为放热反应，AH2<0,故答案为：V；a、正方向为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，故 a错误；b.达平衡后再充入稀有气体，压强增大，但平衡不移动，CO的转化率不变，故b错误；c.CHg)+H2O(g尸CO(g)+3H2(g),达到平衡前气体总物质的量在不断变化，当容器内气体压强不再变化时，说明混合气体的总物质的量不再改变，反应达到平衡，即反应达到最大限度,故

28、c正确；d.、由图示可知，在恒温恒容的条件下，增大压强，平衡向正方向移动，CO的转化率增大，即图中压强 p1<p2,故d正确；故答案为：cd;由图表可知，3min后反应达到平衡状态CO(g) +2H (g) =CHOH (g)起始浓度(mol L I 0.40.8变化浓度(mol - L I 0.20.40.2起始浓度(mol - L I 0.20.40.2200 c时，200 c时平衡常数 K=c(CH3OH)/(c(CO) X c 2(H2)=0.2/(0.2 X0. 42)=6.25 ;故答案为：6.25 ;(3)甲烷、氧气和KOH可组成燃料电池，CH4完全氧化后的产物为 KCO,

29、 1mol甲烷完全燃烧转移电子的物质的量为4 - (-4) mol=8mol。测得电路中转移 1.2 mol电子，可知参 加反应的甲烷为 1.2mol/8mol x 1mol=0.15mol,标准状况下通入 5.6 L甲烷的物质的量为 5.6L/22.4L mol 1=0.25mol ,甲烷的利用率为 0.15mol/0.25mol X 100%=60%故答案为： 60%(4)在燃料电池的负极发生氧化反应，通入的是乙醇，电极反应式为： GKOH+160Hl12e-=2CO2+11HO;正极发生还原反应，通入的是氧气，电极反应式为： Q+4e+2H2O=4OH 故答案为： CnOH+160H12

30、e-=203>2-+11吨0 Q+4e-+2H2O=4OH19.甲醇可作为燃料电池的原料。通过下列反应可以制备甲醇：C0( g ) + 2H2( g ) =CHOH(g ) AH = 90.8 kJ mol -,在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO 和20 molH, CO的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图所示，当达到平衡状态A时，容器的体积为20 L。8 *Te Tj 17tr解析】<1) Tc利用A点时CO的化率为50%;则CO转化的物质的量浓度为：等x50%=025mEL出、CHQH转化的物质的量浓度分别为：OJmolL. 025moll#平衡时，CO,

31、此、CHyOH浓度分别为：025molL, -O.SmoLLJmolL, O JJiiigILj K=-°2511W1ZL-=4 P-mol-b20Lfl ；5niot/Lx(o smol/L)2(2)正反应方向为气体体积减小的方向，TLCfl寸比较CO的转化率,转化率越大，则压强越大，图象中比 转化率大于Pl,可知PiP” A、B两容器温度相同,即化学平衡常数相等，且B点时CO的转化率为08, 贝ijCO (g> +的 <g) DCHjOH (g>起始(mol)：10200转化(mol)i8168平衡(mol”24S£设体积为L贝惰K- E,=4, V=

32、4L|<3) CO (g) +2Hi (g)(g),A. CO的含量保持不变，说明反应达到平衡，选项具正确，B.容器中CHQH浓度与C。浓度相等，与消 耗量和起始量有关反应不一定达到平衡，选项B错误！ C.反应速率之比等于化学方程式系数之比是正反应 速率之比，若2V . (CH3OH) =V. 说明V ,氏)=V (H;)说明反应达到平衡，但题给条件为2V ；(CUOH) =V (捻)，选项C错误；D.混合气体质量不变，反应前后体积不同j反应过程中密度变化, 容器中混合气体的密度保持不变说明反应达到平衡，选项D正确,答案选ADsC4)利用盖斯定律，消去两个热化学方程式中的CO,可得到答案

33、，写出热化学方程式为：CO: (g) +3感 (g) =CHjOH (g) +HiO (g) H7,5kJmob6)该嫖斗电池正极发生还原反应,则氧气得电子酸性条件下与氢离子反应生成水，电极反应式为:6 +加- + 4H' 2H10。20.化学反应原理在工业生产中具有十分重要的意义。(1)工业生产可以用 NH(g)与CO(g)经两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如下:AW=272KJ/mnl能|IXKj/rrmlHjNDMJN 凡（g ）反应过程（第二步反应）则NH（g）与CO（g）反应生成尿素的热化学方程式为-、 1 、一 .一 ，,_- 一 、(2)已知反应 Fe(s) +

34、CO(g) ' FeO(s) + CO(g) A H= a kJ mol 。测得在不同温度温度（C）500700900K1.001.472.40下，该反应的平衡常数 K随温度的变化如下:该反应的化学平衡常数K的表达式为0(填“ >”、“<”或）。在500 c 2 L 密闭容器中进行反应，Fe和CO的起始量均为 4 mol ,则5 min后达到平衡时CO的转化率为,生成CO的平均速率v(CO)为700 C反应达到平衡后，要使反应速率增大且平衡向右移动,可采取的措施有（3）利用CO与H2可直接合成甲醇，下图是由“甲醇 -空气”形成的绿色燃料电池的工作原理示意图，写出以石墨为电极

35、的电池工作时负极的电极反应式用该电池电解1L 0. 5mol/L的CuSO溶液，当消耗560mLO （标准状况下）时，电解后溶液的pH=（溶液电解前后体积的变化忽略不计）甲醇-H：0匚口工电能质子交推膜占电机【答案】2NH3 ( g ) +CO ( g ) ?H2O ( l ) +H2NCONH ( s ) H=134kJ?mol-1K=c(CO)/c(CO2)>50%0.2mol/(L.min) 增力口 CO2 的量、升高温度(填一种即+可)CHOH-6e+HO= CO+6H1E解析】(D由图示可以知道，两步反应的完成的热效应与一步完成的热效应是相同的，将两个反应相加可得 2NHa (

36、g) +C0二(g)=氏。(1) *HiNCONH： (s) AH-134kJ-molS因此，本题正确答案是：2NHs (g) Y0口 (g)=坨0 +H=NCONK (s) iH=-B4kJ-moi反应"+ 8Xg)FeO(£) + CO口)的平衡常数K-c(CO)CO由表中翻据可以知道，对于该反应,温度越高平衡常数越大，说明升高温度平衡向正反应移动，升高温度 平衡向吸热反应迸行，故aX),令平衡时参加反应的二氧化碳的物质的量为xmNj贝小Fe(s)+CO;(g) FeO(s) + CO(g)开始(mol)40变化(mol)xx平衡(tnol)4-xx所以K=l,计算得出

37、“二，故二氧化碳的转化率先衿 700号450中" 4moi故C。表示的平均速率v(CO)- 0.2 mol Qmjn)/因此，本题正确答案是：K=c(CO) c(CO:) $ >j 50%s 0.2mol(L-ai«i)根据该反应是气体体积不变的吸热反应，所以要使反应速率增大且平衡向右移动，可采取的措施是熠加CO的量或者升高温度，因此，本题正确答案是：增加CO2的量或升高温度； 负极发生氧化反应，负极CHOH-6e+HO= CCO+6H+,当消耗 560mLO (标准状况下)时即0.53.22.4L/m3=o.025moi ,根据电子守恒 40HQ4e-,则消耗的氢氧

38、根离子物质的量为0.025mol0.1 ma/X4=0.1mol,所以溶液中氢离子的浓度为："=0.1mol/L ,故pH=1,本题正确答案是：CHOH-6e+H2O= C0+6H+; 1。21.雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一(1)汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g)”2C0(g)+N 2(g)。在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间 的变化曲线，如图所示。据此判断：该反应的温度 T2 T1 (填“ >”或“ <”)。在Ti温度下，02 s内的平均反应速率 v(N 2)

39、=。当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若增大催化剂的表面积，则CO专化率(填“增大” “减小”或“不变”)。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到11时刻达到平衡状态的是(填字母)。abc(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH催化还原NO可以消除氮氧化物的污染。例如:CH4(g)+2NO2(g) = N2(g)+CO2(g)+2H 2O(g)A H=-867.0 kJ/mol2NO(g)= N2Q(g) AH=-56.9 kJ/mol写出CH催化还原NbQ(g)生成Nb、CO和HbO(g

40、)的热化学方程式：。将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以CO和H2O为原料制备 HCOOM口 Q的原理示意图。电极 a、b表面发生的电极反应式分别为a：,b: H=【答案】v 0.05mol/(L s)不变 cH4(g) + N2Q(g尸N 2(g) + CO(g) + 2屋O(g)i _一+_+-_810.1 kJ - mol 2H2O- 4e =QT +4H 2CO+ 4H + 4e =2HCOOH解析】C)先拐先平，温度高，由图1可知，温度D先到达平衡，因此该反应的温度综上所 述，本题答案是：<。由图可知j Ti温度时甥到达平衡，平衡时二氧

41、化碳的浓度变化量为0-2moLL,故vCCQj) =0.2 2=0.1mol<L s),速率之比等于化学计量都之比，故 v (Naj =1 2v (CO；) =1 2xO.lmal/ <L >> =0.05mol <L s)；综上所述，本题答案是:0T05moV(L'5)o接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时向披短,催化剂的表面积Si>s；,粕条件下达到平衡所用时 间更长，但催化剂不影响平衡移动，一氧化碳的转化率不变$综上所述)本题答案是：不变，限到达平衡后正、逆速率相等，不再变化，U时刻丫最大，之后随反应进行速率发生变化，未到达平 衡，故a错误b

42、、ti时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，口时刻未到达平衡状态，故b错误j& NO的质量分数为定值'h时刻处于平衡状态，故c正确综上所述，本题选入(2)已知： CH* (g) +2NO： (g) =N2 (g)(g)-2坨0 (g) aHi='867kJmol, E、2NO： (g) N2O4 <g) AH2- 56.9kJ，mg 根据差断定律，I-曲导 CH4 (g) +Nz04 (g) =Ni (g) +C6 (g) +2H1O(g), Aft aH- - 867kJ mol - ( - 56,9kJ mol) =- 8101kJ molj 即 CHi (

43、g) -N:O+ (g) =-N: (g) -CO: (g)+2H2O (g), H=- 810.1kJ/mol ;综上所述，本题答案是：CH(g) + N2Q(g尸N 2(g) + CO(g)一 一_-1+ 2H2O(g) AH=- 810.1kJ mol 。由图可知，左室投入水，生成氧气与氢离子，电极a表面发生氧化反应，为负极，电极反应式为2H2O- 4e一O2T +4H+,右室通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH电极b表面发生还原反应，为正极，电极反应式为2CO+4e+4H+ 2HCOQH综上所述，本题答案是：2H2。-4e (M+4H+; 2CO+4H+4e =2HCOOH 22.甲

44、醇被称为21世纪的新型燃料，研究和合成甲醇有着重要的意义。(1)已知： H2(g)+1/2O 2(g) = H2O(l) AH<0; CO(g)CO(g)+1/2Oz(g) A 陛>0;甲醇的燃烧热为AH。试用 AH、AH、AH 表示 CO(g)+2H2(g) mCHOH(l)的 AH,则-1A H=_kJ - mol。(2)该方法生产甲醇是目前工业上常用的方法。在一定温度下，向2L密闭容器中充入1mol CO和2mol H2,发生反应 CO(g)+2Hb(g) =CHOH(g), 5分钟反应达平衡，此时 CO的转化率为80%请回答： 下列叙述合确的是 (填编号)。A.达到平衡时，

45、移走部分甲醇，平衡将向右移动，正反应速率加快B.缩小容器的体积，平衡将向右移动，c(CO)将变大C.在相同的条件下，若使用甲催化剂能使正反应速率加快105倍，使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍，则应该选用乙催化剂D.若保持平衡时的温度和容积不变，再向容器中充入0.8mol CO和0.6mol CH 30H则此时v正v逆在方框的坐标系中画出甲醇的物质的量浓度随时间的变化曲线(3)CO2和H2在催化剂Cu/ZnO作用下可发生两个平行反应 ，分别生成CHO即口 CO反应 I :CQ(g)+3H 2(g) 一 CHOH(g)+H2O(g)反应 II : CO2(g)+H 2(g)CO(g)+H2O

46、(g)控制CO和H2初始投料比为1:3时，温度对CO平衡转化率及甲醇和CO产率的影响如图2所示。5： s t*rco *ojt t由图2可知温度升高CO的产率上升，其主要原因可能是 由图2可知获取CHOH最适宜的温度是 。(4)近几年开发的甲醇燃料电池的工作原理如图所示：< H oll + H s "7 卜。"空气) 服<1>. > H O . 1 "41 二 H 什电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过， 电解质溶液为稀硫酸， 则a电极的电极反应式为 O【答案】A H=2A H- A H2- A H3BCD反应n正反应是吸热反应,温度升

47、高平衡正向移动，CO产率升高250c CHOH+HD-6e-= CQ T +6H+【解析】 由已知为：CHjOH(l)+(g)=COg)+2H2O(l)二山，根据盖斯定律，冥2您&得:CO(g)+2H：(g) =CHwOH。) AH=2AHi AHi-AHz。C2)AI机减小生成物浓度，化学平衡正向移动，正逆反应速率都减小，故A错误三E项，增大压强，化学平衡向气体分子数激小的方向移动，因为该反应正向气体分子数减小，所以缩小容器 的体积压强变大，平衡将向右移动M体积缩小导致式C0度大，根据化学平衡移动原理，达到新平衡时 HCOM比原平衡时大,故B正确$C项J催化剂能同等程度加快正逆反应速

48、率，所以应选用乙催化剂J故C正确jD项，由已知, 5分钟反应达平衡时各物质的浓度为：c(CC)=0.1molL, c(H2r=m£L% c(CHjOH.=0 4mol.L, 所以仁；&黑七片100,若保持平衡时的温度和容积梭，再向容器中充入0 Rm. CO和0 6moiCH力Hj 此时 c(CO)=0.5molL. c(H;)=0JmolL> c(CHsOH)=0.7molL? Q=：；：胃尸口(:片3女K1所以 此时平衡正向移动J VQV”故D正确。综上分析，符合题意的选嗔为BCD。由已知,甲酷的初始物质的量浓度为L 3分钟反应达平衡，前面已经算出此时甲酹物质的量浓度

49、为04molL,所以甲博的物痍的量浓度随时间的变化曲线可用如图表示:(3)由图3可得，温度升高，CO平衡转化率上升. CO的产率上升、温度高于250,寸甲酣的产率降低, 则二反应n正反应是哌热反应，温度升高平衡正向移动j co产率升高孑获取ch3oh最适宜的温度是250。(4)由图可得，a电极原料是CHmOH和水，b电极.京料为氧气，电解痍溶液为稀硫酸，质子交换膜只允许 质子和水分子通过，则a极为电池负根，发生氧化反应生成C6和H*,电极反应式为： CHQH+HQS=COiWH23.(题文)CO和NO是汽车尾气的主要污染物.汽车尾气的反应式之一为：2NO(g) +2CO(g) N 2 (g)

50、+2CQ (g).请回答下列问题：(1)已知：N2 (g) +Q (g) 2NQ( g) H=+180.5kJ/molC (s) +Q (g) CQ (g) AH=- 393.5kJ/mol2C (s) +Q2CQ(g) H=- 221kJ/mol贝U 2NO (g) +2CQ (g) N 2 (g) +2CQ (g) H=(2) 一定温度下，在一体积为 VL的密闭容器中充入一定量的 NQ和CQ时，反应进行到t 时刻时达到平衡状态，此时 n (CQ =a mol、n (NQ =2a mol、n (N2) =b mol ,且N2占平 衡混合气体总价体积的 1/4 .该反应的平衡常数 K=(用只含

51、a、V的式子表示)判断该反应达到平衡的标志是(填序号)A. v (CO)生成=v (CO消耗B.混合气体的平均相对分子质量不再改变C.混合气体的密度不再改变D. NO CO N2、CO的物质的量浓度均不再变化(3)在一定温度下，将 2.0mol NO、2.4mol CO通入固定容积2L的密闭容器中，反应过程中部分物质的物质的量变化如图一所示，H m rmun则有害气体 NO的转化率是 ,。15min CO的平均反应速率 v(CO) =20min时，若改变反应条件，导致 COt®减小，则改变的条件是 (填序号)A.增加CO的量B .加入催化剂C .降低温度D .扩大容积体积(4)通过N

52、O传感器可监测 NO的含量，其工作原理如图二所示，则Pt电极上发生的是 反应(填“氧化”或“还原”)NiO电极上的电极反应式为【答案】一746.5kJ/mol27V/aBD40%0.027mol?L 1?min 1CD®原 NO+3 - 2e =NO【解析】(1)Nz Cg) +Oi (g) =2N0 (z) AH=+lB0.5kJ molC (s)(g) -CO： (g) AH-393.5kJ mol2c (s) -OZ-2CO (g)mol;由盖斯定律可知 小0 (gl28 (g) =2 (g) +200:(g) aH-+2-(-221KJ mol )( -3P3.5KJ mol

53、 ) - 18O.5KJ mol=- 746.5KJ mob 故答案为：-746.5kJ.moh(2)在平衡状态下，c (CO) =Anol c (NO)c (Ni) =01011； c (CO?) =molL 由化学平衡常救的计算式可得。冷；产%因M占平衡混合气体总体积的1/4,则有二=3化简 Qa+ -fl+& +-6 1可得：b=3aj代入可得KGTVa故答案为127V.A. v (CO* i f (8)“，都体现的正反应，未体现正逆之间的关系，故A错误；B.混合气体的平 均相对分子质量不再改变，说明气体的物质的量不变，故B正确f C.混含气体的密度不再改变，体积一定, 气体的总

54、质量一定，密度始终是一个定值，故C错误；D. NO. CO. Ni. C6的物质的量浓度均不再变化, 说明正逆反应速率相等，达平衡状态，故D正确乎故答案为：一定温度下，将工值山松、14moic。通入固定容积工的密闭容器中，依据图象分析可知平衡 状态氯气物质的量为0 4mH, 一氧化碳物质的量为i taob依据化学平衡三段式列式计算,2NO ( g) +2CO(g)彳N3 (g)+2CO： (g)起始量(mol)22.400变化量(mol)OS0.80.40.8平衡量(mol)L21,60.40.8X。的平衡转化率=0.8moF2moM003iM0% 0 15mm 平均反应速率 v ( CO：

55、) =fl.8inol .(2Lxl >min>0.027mo<L min ” 故答案为：40°o; 0.027mol,L l,min bA.熠加CCh的量，平衡逆向，导致CO的浓度变大；故A错误j B,加入催化剂，平衡不移动，故E错 误孑C,降低温度，平衡正向，导致CO浓度激小. 故C正确/ D,扩大容积体积，反应物和生成物的浓度 都被小，平衡移动的结果，只能减弱减小，但不能抵消，敌口正确5故答案为；CDj(4)柏电极上氧气得电子生成氧离子而被还原，故答案为：还原？M。电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮，所以电极反应式为：NCRS=X6,故答案为:NCM -2e24.甲醇是一种重要化工原料，又是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。(1)由甲醇、氧气和 NaOH§液构成的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电。该电池负极的电极反应式为 。若以该电池为电源，用石墨作电极电解200 mL含有如下离子的溶液。离了-2+Cu+H-Clso2- -1c/mol - L0.5220.5电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件下)的气体时(忽略溶液体积的变化及电 极产物可能存在的溶解现象)阳极上收集到氧气的质量为 。(2)电解水蒸气和 CO产生合成气(H2+CO)。较高温度下(7001 000C),在SOECM侧电极上施加一定的直