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2019-2020年高二化學(xué)寒假作業(yè)9 新人教版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》 一、選擇題（本題共7道小題） 1. -種具有很高比能量的新型干電池的工作原理如圖所示，放電時的電極反應(yīng)式之一為MnO2+e一+H2O=MnO(OH)+OH-，下列說法正確的是 A.鋁電極上的電極反應(yīng)式：Al- 3e一+3NH3.H20= Al(OH)3+3NH4+ B．電池工作時，NH4+、Na+移向鋁電極 C．每消耗27 g鋁就會有3 mol電子通過溶液轉(zhuǎn)移到正極上 D．放電過程中正極附近溶液的pH減小 2. 我國知名企業(yè)比亞迪公司開發(fā)了具有多項專利的鋰釩氧化物二次電池，其成本較低，對環(huán)境無污染，能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他材料電池，電池總反應(yīng)為V2O5+xLiLixV2O5．下列說法中正確的是（ ） A．電池在放電時，Li+向負(fù)極移動 B．鋰在放電時做正極，充電時為陽極 C．該電池充電時陽極的反映為LixV2O5﹣xe﹣═V2O5+xLi+ D．V2O5只是鋰發(fā)生反應(yīng)的載體，不參與電池反應(yīng) 3.以硼氫化合物NaBH4（B元素的化合價為+3價）和H2O2作原料的燃料電池，負(fù)極材料采用Pt/C，正極材料采用MnO2，可用作空軍通信衛(wèi)星電源，其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是（ ） A．電池放電時Na+從a極區(qū)移向b極區(qū) B．電極b采用MnO2，MnO2既作電極材料又有還原作用 C．該電池的負(fù)極反應(yīng)為：BH4-+8OH--8e- = BO2-+6H2O D．每消耗3 mol H2O2，轉(zhuǎn)移的電子為6 mol 4.下列關(guān)于充電電池的敘述，不正確的是（） A．充電電池的化學(xué)反應(yīng)原理是氧化還原反應(yīng) B．充電電池可以無限制地反復(fù)放電、充電 C．充電是使放電時的氧化還原反應(yīng)逆向進(jìn)行 D．較長時間不使用電器時，最好從電器中取出電池，并妥善存放 5. 一種新型的乙醇電池，它用磺酸類質(zhì)子溶劑．電池總反應(yīng)為：C2H5OH+3O2→2CO2+3H2O，電池示意如圖，下列說法正確的是（　?。? A．a(chǎn)極為電池的正極 B．電池工作時電流由a極沿導(dǎo)線經(jīng)燈泡再到b極 C．電池負(fù)極的電極反應(yīng)為：4H++O2+4e﹣=2H2O D．電池工作時，1mol乙醇被氧化時就有12mol電子轉(zhuǎn)移 6.下列有關(guān)四個常用電化學(xué)裝置的敘述正確的是（） A．圖Ⅰ所示電池中，MnO2作催化劑 B．圖Ⅱ所示電池放電過程中，硫酸濃度不斷增大 C．圖Ⅲ所示裝置工作過程中，電解質(zhì)溶液中Cu2+濃度始終不變 D．圖Ⅳ所示電池中，Ag2O作氧化劑，在電池工作過程中被還原為Ag 7.高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓．高鐵電池的總反應(yīng)為3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH下列敘述不正確的是（ ） A．放電時負(fù)極反應(yīng)為：Zn﹣2e﹣+2OH﹣Zn（OH）2 B．充電時陽極反應(yīng)為：Fe（OH）3﹣3e﹣+5OH﹣FeO42﹣+4H2O C．放電時每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1mol K2FeO4被氧化 D．放電時正極附近溶液的堿性增強 二、填空題（本題共3道小題） 8.化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用． （1）目前常用的鎳（Ni）鎘（Cd）電池，其電池總反應(yīng)可以表示為：Cd+2NiO（OH）+2H2O2Ni（OH）2+Cd（OH）2已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均難溶于水但能溶于酸，負(fù)極材料是 以下說法中正確的是 （填字母代號） ①以上反應(yīng)是可逆反應(yīng) ②充電時鎳元素被氧化 ③電子由正極經(jīng)電解質(zhì)溶液流向負(fù)極 ④放電時電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能 （2）寫出放電時正極電極反應(yīng)： ． 9.氮元素的氫化物和氧化物在工業(yè)生產(chǎn)和國防建設(shè)中都有廣泛應(yīng)用，回答下列問題： （1）氮元素原子的L層電子數(shù)為 ；肼的結(jié)構(gòu)式： （2）NH3與NaClO反應(yīng)可得到肼（N2H4），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ； （3）肼可作為火箭發(fā)動機的燃料，與氧化劑N2O4（l）反應(yīng)生成N2和水蒸氣． 已知：①N2（g）+2O2（g）═N2O4 （1）△H1=﹣195kJ?mol﹣1 ②N2H4（1）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g）△H2=﹣534.2kJ?mol﹣1 寫出N2H4（1）和N2O4（1）反應(yīng)生成N2和水蒸氣的熱化學(xué)方程式 ； （4）肼一空氣燃料電池是一種具有高效，環(huán)境友好的堿性電池，該電池放電時，負(fù)極的反應(yīng)式為 ． 10. 硫化氫（H2S）是一種有毒的可燃性氣體，用H2S、空氣和KOH溶液可以組成燃料電池，其總反應(yīng)式為2H2S+3O2+4KOH═2K2SO3+4H2O． （1）該電池工作時正極應(yīng)通入　 ?。? （2）該電池的負(fù)極電極反應(yīng)式為：　 ?。? （3）該電池工作時負(fù)極區(qū)溶液的pH　 　（填“升高”“不變”“降低”） （4）有人提出K2SO3可被氧化為K2SO4，因此上述電極反應(yīng)式中的K2SO3應(yīng)為K2SO4，某學(xué)習(xí)小組欲將電池工作一段時間后的電解質(zhì)溶液取出檢驗，以確定電池工作時反應(yīng)的產(chǎn)物．實驗室有下列試劑供選用，請幫助該小組完成實驗方案設(shè)計． 0.01mol?L﹣1KMnO4酸性溶液，1mol?L﹣1HNO3，1mol?L﹣1H2SO4，1mol?L﹣1HCl， 0.1mol?L﹣1Ba（OH）2，0.1mol?L﹣1BaCl2． 實驗步驟 實驗現(xiàn)象及相關(guān)結(jié)論 ① 取少量電解質(zhì)溶液于試管中，用pH試紙測其pH 試紙呈深藍(lán)色，經(jīng)比對溶液的pH約為14，說明溶液中有殘余的KOH ② 繼續(xù)加入　 　 溶液，再加入　 　溶液，振蕩 若有白色沉淀產(chǎn)生，則溶液中含有K2SO4 若無白色沉淀產(chǎn)生，則溶液中沒有K2SO4． ③ 另取少量電解質(zhì)溶液于試管中，先加1mol?L﹣1的H2SO4酸化，再滴入2～3滴0.01mol?L﹣1KMnO4酸性溶液，振蕩 ； （5）若電池開始工作時每100mL電解質(zhì)溶液含KOH56g，取電池工作一段時間后的電解質(zhì)溶液20.00mL，加入BaCl2溶液至沉淀完全，過濾洗滌沉淀，將沉沉在空氣中充分加熱至恒重，測得固體質(zhì)量為11.65g，計算電池工作一段時間后溶液中KOH的物質(zhì)的量濃度　 ?。ńY(jié)果保留四位有效數(shù)字，假設(shè)溶液體積保持不變，已知：M（KOH）=56，M（BaSO4）=233，M（BaSO3）=217） 試卷答案 1.A 2.C 考點：原電池和電解池的工作原理． 專題：電化學(xué)專題． 分析：放電時，該原電池中鋰失電子而作負(fù)極，V2O5得電子而作正極，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，陽離子向正極移動． 解答：解：A．向外供電時，該裝置是原電池，鋰離子向正極移動，故A錯誤； B．該原電池中，鋰失電子而作負(fù)極，V2O5得電子而作正極，故B錯誤； C．該電池充電時，正極與外接電源的正極相連為陽極，則陽極上LixV2O5失電子，陽極上電極反應(yīng)式為：LixV2O5﹣xe﹣═V2O5+xLi+，故C正確； D．V2O5得電子而作正極，所以V2O5參與電池反應(yīng)，故D錯誤； 故選C． 點評：本題考查原電池原理，明確元素化合價是解本題關(guān)鍵，根據(jù)得失電子來分析解答即可，難點是電極反應(yīng)式的書寫 試題解析： A、電池工作時，電極b處H2O2得電子被還原生成OH-作正極，陽離子向正極移動，則Na+從a極區(qū)移向b極區(qū)，故A正確； B、電極b為正極，H2O2得電子被還原生成OH-，MnO2既作電極材料又有催化作用，故B錯誤； C、負(fù)極BH4-失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成BO2-，電極反應(yīng)式為BH4-+8OH--8e- = BO2-+6H2O，故C正確； D、正極電極反應(yīng)式為H2O2+2e-=2OH-，每消耗3molH2O2，轉(zhuǎn)移的電子為6mol，正確。 4.B 考點：常見化學(xué)電源的種類及其工作原理；原電池和電解池的工作原理． 專題：電化學(xué)專題． 分析：A．充電電池的化學(xué)反應(yīng)都必須有電子轉(zhuǎn)移； B．充電電池不能無限制的反復(fù)充電、放電； C．充電時，陰極、陽極反應(yīng)式是放電時負(fù)極、正極反應(yīng)式的逆反應(yīng)； D．較長時間不使用電器時，最好從電器中取出電池，并妥善存放，否則會縮短電池壽命． 解答：解：A．充放電的化學(xué)反應(yīng)有電子轉(zhuǎn)移，所以必須是氧化還原反應(yīng)，故A正確； B．充電電池的使用有一定年限，所以不能無限制的反復(fù)充電、放電，故B錯誤； C．充電時，陰極、陽極反應(yīng)式是放電時負(fù)極、正極反應(yīng)式的逆反應(yīng)，所以充電是使放電時的氧化還原反應(yīng)逆向進(jìn)行，故C正確； D．用電器較長時期內(nèi)不再使用，最好將電池取出并放于低溫，干燥的地方，如果不這樣，即使用電器被關(guān)掉，系統(tǒng)仍會使電池有一個低電流輸出，這會縮短電池的使用壽命，故D正確； 故選B． 點評：本題考查原電池和電解池原理，側(cè)重考查學(xué)生對生活知識的了解，會運用化學(xué)知識解釋生活現(xiàn)象，合理利用電池，減少浪費． 5.D 考點：化學(xué)電源新型電池． 專題：電化學(xué)專題． 分析：A．在燃料電池中，燃料在負(fù)極發(fā)生失電子的反應(yīng)； B．在燃料電池中，電流在電路中從正極流向負(fù)極； C．在燃料電池中，正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)，燃料在負(fù)極發(fā)生失電子的反應(yīng)； D．根據(jù)電池反應(yīng)：C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O，乙醇被氧化電極反應(yīng)式為C2H5OH+3H2O﹣12e﹣=2CO2+12H+，反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為12． 解答：解：A．在燃料電池中，燃料乙醇在負(fù)極發(fā)生失電子的反應(yīng)，氧氣是在正極上發(fā)生得電子的反應(yīng)，則a為負(fù)極，故A錯誤； B．電池工作時，電流由正極經(jīng)外電路流向負(fù)極，在該電池中由b極流向a極，故B錯誤； C．在燃料電池中，正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)，在酸性電解質(zhì)環(huán)境下，正極的電極反應(yīng)為：4H++O2+4e﹣=2H2O，故C錯誤； D．根據(jù)電池反應(yīng)：C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O，乙醇被氧化電極反應(yīng)式為C2H5OH+3H2O﹣12e﹣=2CO2+12H+，則1mol乙醇被氧化失去12mol電子，故D正確； 故選D． 點評：本題考查原電池知識，題目難度中等，本題注意把握根據(jù)電池總反應(yīng)書寫電極方程式的方法． 6.D 考點：原電池和電解池的工作原理． 專題：電化學(xué)專題． 分析：A．二氧化錳作正極； B．根據(jù)放電過程中電池反應(yīng)判斷硫酸濃度變化； C．粗銅中不僅含有銅還含有其它金屬，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒判斷溶液中銅離子濃度是否變化； D．在氧化還原反應(yīng)中，得電子化合價降低的是氧化劑． 解答：解：A．該電池反應(yīng)中二氧化錳得到電子被還原，為原電池的正極，故A錯誤； B．鉛蓄電池放電時電池反應(yīng)為：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，該反應(yīng)中硫酸參加反應(yīng)，所以濃度降低，故B錯誤； C．粗銅中不僅含有銅還含有其它金屬，電解時，粗銅中有銅和其它金屬失電子，純銅上只有銅離子得電子，所以陰極上析出的銅大于陽極上減少的銅，所以溶液中銅離子濃度降低，故C錯誤； D．該原電池中，正極上氧化銀得電子生成銀，所以Ag2O作氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)，故D正確； 故選D． 點評：本題考查原電池和電解池原理，明確電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，難度不大． 7.C 解：A、根據(jù)電池的總反應(yīng)可知，高鐵電池放電時必定是鋅在負(fù)極失去電子，電極反應(yīng)式為Zn﹣2e﹣+2OH﹣=Zn（OH）2，故A正確； B、充電時陽極發(fā)生Fe（OH）3失電子的氧化反應(yīng)，即反應(yīng)為：Fe（OH）3﹣3e﹣+5OH﹣FeO42﹣+4H2O，故B正確； C、放電時正極反應(yīng)為FeO42+4H2O+3e﹣=Fe（OH）3+5OH﹣，每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1molK2FeO4被還原，故C錯誤； D、放電時正極反應(yīng)為FeO42+4H2O+3e﹣=Fe（OH）3+5OH﹣，生成氫氧根離子，堿性要增強，故D正確． 故選C． 8.（1）Cd；②（2）NiOOH+e﹣+H2O═Ni（OH）2+OH﹣ 考點：原電池和電解池的工作原理． 分析：該蓄電池放電時為原電池、充電時為電解池，負(fù)極反應(yīng)為Cd﹣2e﹣+2OH﹣=Cd（OH）2，正極上反應(yīng)式為：NiOOH+e﹣+H2O═Ni（OH）2+OH﹣，充電時陽極、陰極反應(yīng)式與放電時正負(fù)極電極反應(yīng)式相反，據(jù)此分析解答． 解答：解：（1）該蓄電池放電時為原電池、充電時為電解池，負(fù)極反應(yīng)為Cd﹣2e﹣+2OH﹣=Cd（OH）2，正極上反應(yīng)式為：NiOOH+e﹣+H2O═Ni（OH）2+OH﹣， ①該蓄電池反應(yīng)條件不同，所以以上反應(yīng)不是可逆反應(yīng)，故錯誤； ②充電時鎳元素化合價升高，被氧化，故正確； ③在原電池中電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，電解質(zhì)溶液中沒有電子通過，故錯誤； ④原電池放電時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故錯誤； 故答案為：Cd；②； （2）放電時，正極上反應(yīng)式為：NiOOH+e﹣+H2O═Ni（OH）2+OH﹣， 故答案為：NiOOH+e﹣+H2O═Ni（OH）2+OH﹣． 點評：本題考查化學(xué)電源新型電池，明確各個電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，難點是電極反應(yīng)式的書寫，要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫，題目難度中等． 9.（1）5；（2）2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O （3）2N2H4（l）+N2O4（l）=3N2（g）+4H2O（g）△H=﹣873.4kJ/mol（4）N2H4﹣4e﹣+4OH﹣=N2+4H2O 考點：化學(xué)方程式的書寫；結(jié)構(gòu)式；熱化學(xué)方程式；電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式． 分析：（1）氮元素原子序數(shù)為7，根據(jù)構(gòu)造原理，排滿K層再排L層，K層2個電子，L層為5個電子，肼是共價化合物氮原子和氫原子形成共價鍵，氮原子和氮原子間也形成共價鍵； （2）NH3與NaClO反應(yīng)可得到肼（N2H4），N元素的化合價升高，同時生成氯化鈉與水； （3）依據(jù)蓋斯定律：②2﹣①得到：2N2H4（l）++N2O4（l）=3N2（g）+4H2O（g），反應(yīng)熱與化學(xué)計量數(shù)成正比； （4）燃料電池中，燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，N2H4失電子生成N2，據(jù)此分析書寫． 解答：解：（1）氮元素原子序數(shù)為7，根據(jù)構(gòu)造原理，排滿K層再排L層，K層2個電子，L層為5個電子，肼是共價化合物氮原子和氫原子形成共價鍵，氮原子和氮原子間也形成共價鍵，結(jié)構(gòu)式為：， 故答案為：5；； （2）NH3與NaClO發(fā)生氧化還原反應(yīng)可得到肼（N2H4）、氯化鈉和水，所以該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O， 故答案為：2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O； （3）①N2（g）+2O2（g）=N2O4（l）△H1=﹣195kJ?mol﹣1 ②N2H4（l）+O2 （g）=N2（g）+2H2O（g）△H2=﹣534.2kJ?mol﹣1 根據(jù)蓋斯定律寫出肼和N2O4反應(yīng)的熱化學(xué)方程：②2﹣①得到：2N2H4（l）++N2O4（l）=3N2（g）+4H2O（g）△H=﹣873.4kJ/mol； 故答案為：2N2H4（l）++N2O4（l）=3N2（g）+4H2O（g）△H=﹣873.4kJ/mol； （4）肼﹣﹣空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時，負(fù)極是肼燃燒生成氮氣和水，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：N2H4﹣4e﹣+4OH﹣=N2+4H2O， 故答案為：N2H4﹣4e﹣+4OH﹣=N2+4H2O． 點評：本題考查了肼的結(jié)構(gòu)、氧化還原反應(yīng)、蓋斯定律的應(yīng)用、燃料電池中電極反應(yīng)式書寫等知識，（4）注意負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，題目難度中等． 10. （1）空氣（或氧氣）； （2）2H2S+16OH﹣﹣12e﹣=2SO32﹣+10H2O 或H2S+8OH﹣﹣6e﹣=SO32﹣+5H2O； （3）降低； （4）足量1mol?L﹣1 HCl；少量0.1 mol?L﹣1 BaCl2；若KMnO4溶液紫紅色褪去，則說明溶液中含有K2SO3，若KMnO4溶液紫紅色不褪，則說明溶液不含K2SO3； （5）5.000 mol?L﹣1． 考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計；原電池和電解池的工作原理；物質(zhì)的檢驗和鑒別的實驗方案設(shè)計． 分析：用H2S、空氣和KOH溶液可以組成燃料電池，其總反應(yīng)式為2H2S+3O2+4KOH=2K2SO3+4H2O，由總方程式可知，反應(yīng)中S元素化合價升高，H2S被氧化，O元素化合價降低被還原，則通入H2S的一極為負(fù)極，通入氧氣的一極為正極，負(fù)極反應(yīng)為2H2S+16OH﹣﹣12e﹣=2SO32﹣+10H2O，以此解答（1）（2）（3）； （4）檢驗是否含有K2SO4，可先加入鹽酸除去K2SO3，然后再加氯化鋇檢驗，如生成沉淀，則說明含有K2SO4，K2SO3具有還原性，可用KMnO4溶液檢驗； （5）將沉淀在空氣中充分加熱至恒重，測得固體質(zhì)量為11.65g，應(yīng)為BaSO4的質(zhì)量，可計算出消耗KOH的物質(zhì)的量，則計算反應(yīng)后溶液中KOH的物質(zhì)的量濃度． 解答：解：用H2S、空氣和KOH溶液可以組成燃料電池，其總反應(yīng)式為2H2S+3O2+4KOH=2K2SO3+4H2O，由總方程式可知，反應(yīng)中S元素化合價升高，H2S被氧化，O元素化合價降低被還原，則通入H2S的一極為負(fù)極，通入氧氣的一極為正極，負(fù)極反應(yīng)為2H2S+16OH﹣﹣12e﹣=2SO32﹣+10H2O， （1）由以上分析可知正極通入空氣（或氧氣），故答案為：空氣（或氧氣）； （2）該電池的負(fù)極電極反應(yīng)式為2H2S+16OH﹣﹣12e﹣=2SO32﹣+10H2O 或H2S+8OH﹣﹣6e﹣=SO32﹣+5H2O， 故答案為：2H2S+16OH﹣﹣12e﹣=2SO32﹣+10H2O 或H2S+8OH﹣﹣6e﹣=SO32﹣+5H2O； （3）負(fù)極消耗OH﹣，則工作一段時間后溶液pH減小，故答案為：降低； （4）檢驗是否含有K2SO4，可先加入足量1mol?L﹣1 HCl 除去K2SO3，然后再加少量0.1 mol?L﹣1 BaCl2 檢驗，如生成沉淀，則說明含有K2SO4，K2SO3具有還原性，可用KMnO4溶液檢驗，若KMnO4溶液紫紅色褪去，則說明溶液中含有K2SO3，若KMnO4溶液紫紅色不褪，則說明溶液不含K2SO3， 故答案為：足量1mol?L﹣1 HCl；少量0.1 mol?L﹣1 BaCl2；若KMnO4溶液紫紅色褪去，則說明溶液中含有K2SO3，若KMnO4溶液紫紅色不褪，則說明溶液不含K2SO3； （5）由于BaSO3在空氣中加熱時轉(zhuǎn)化為BaSO4，將沉淀在空氣中充分加熱至恒重，測得固體質(zhì)量為11.65g，應(yīng)為BaSO4的質(zhì)量， n（BaSO4）==0.0500mol，即n（K2SO4）+n（K2SO3）=0.0500mol， ， ， 故答案為：5.000 mol?L﹣1． 點評：本題考查較為綜合，涉及原電池、物質(zhì)的檢驗和鑒別等知識，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實驗?zāi)芰陀嬎隳芰Φ目疾椋瑸楦哳l考點，注意把握實驗的原理和原電池的工作原理，難度不大．