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16．(14分)(2009·天津高考，改造題)

氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型

發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電

極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，吸附氣體的

能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定，請(qǐng)回答：

(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化形式主要

是______，在導(dǎo)線(xiàn)中電子流動(dòng)方向?yàn)?

______(用a、b表示)。

(2)負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_________________。

(3)電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)開(kāi)________。

[解析]本題考查電化學(xué)知識(shí)。(1)原電池的實(shí)質(zhì)為化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。總反應(yīng)為2H₂+O₂====2H₂O，其中H₂中的氫元素從零價(jià)升至+1價(jià)，失去電子，即電子從a流向b。(2)負(fù)極為失去電子的一極，即H₂失去電子生成H+，由于溶液是堿性的，故電極反應(yīng)式左右應(yīng)各加上OH-。(3)鉑粉的接觸面積大，可以加快反應(yīng)速率。(4)Ⅰ.Li 從零價(jià)升至+1價(jià)，作還原劑。Ⅱ.H₂O中的H從+1價(jià)降至H₂中的零價(jià)，作氧化劑。

答案：(1)由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 由a到b

(2)₂H₂+4OH--4e^- ====4H₂O或

H₂+2OH--2e^- ====2H₂O

(3)增大電極單位面積吸附H₂、O₂分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率 (4)Li H₂O

問(wèn)題：

(1)試分析實(shí)驗(yàn)一中t₁-t₂速率變化的主要原因是_____，

t₂-t₃速率變化的主要原因是__________。

(2)實(shí)驗(yàn)二放出氫氣量減少的原因是________。

(3)某同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)三和四反應(yīng)速率加快原因，均因?yàn)樵�電池的存在，你認(rèn)為是否正確，若不正確，說(shuō)明原因。若正確寫(xiě)出原電池的正、負(fù)極及電解質(zhì)溶液。

[解析](1)從圖中可知速率曲線(xiàn)從t₁時(shí)某一高度上升到t₂后下降，這與鹽酸的濃度隨反應(yīng)進(jìn)行，t₁→t₂→t₃逐漸減小，速率也應(yīng)逐漸減小矛盾。然而事實(shí)就是這樣。如何從影響反應(yīng)速率的其他外界因素--壓強(qiáng)、溫度、催化劑角度去分析呢？從反應(yīng)本質(zhì)和反應(yīng)外界條件來(lái)看，壓強(qiáng)、催化劑(沒(méi)加入催化劑)的影響均可排除。溫度的影響是重點(diǎn)和關(guān)鍵。這就要看我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)的時(shí)候，是否認(rèn)真、細(xì)心觀(guān)察所發(fā)生的一切現(xiàn)象，并有所感受。若從溫度的影響來(lái)看肯定是升高了反應(yīng)體系的溫度，且溫度升高的影響大于濃度減小的影響，但并沒(méi)有加熱，所以只能是反應(yīng)本身所產(chǎn)生的熱量所致。t₂→t₃主要是濃度減小占主要影響因素了。

答案：(1)反應(yīng)放熱，溶液溫度升高，反應(yīng)速率加快

隨反應(yīng)進(jìn)行，鹽酸的濃度減小較大，反應(yīng)速度減慢

(2)Fe³⁺ 氧化性大于H+，所以鋅先與Fe³⁺ 反應(yīng)，故氫氣量減少

(3)正確。實(shí)驗(yàn)三：正極：雜質(zhì)、負(fù)極：鋅、電解質(zhì)溶液：鹽酸；實(shí)驗(yàn)四：正極：銅、負(fù)極：鋅、電解質(zhì)溶液：鹽酸。

15．(14分)“西氣東輸”是西部開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)工程，這里的氣是指天然氣，其主要成分是甲烷。工業(yè)上將碳與水在高溫下反應(yīng)制得水煤氣，水煤氣的主要成分是CO和H₂，兩者的體積比約為1∶1。已知1 mol CO氣體完全燃燒生成CO₂氣體放出283 kJ熱量；1 mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出286 kJ熱量；1 mol CH₄氣體完全燃燒生成CO₂氣體和液態(tài)水放出890 kJ熱量。

(1)寫(xiě)出氫氣完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：_____________________，

若1 mol CH₄氣體完全燃燒生成CO₂氣體和水蒸氣，放出的熱量_______890 kJ(填“>”、“=”或“<”)。

(2)忽略水煤氣中其他成分，相同狀況下若得到相等的熱量，所需水煤氣與甲烷的體積比約為_(kāi)______；燃燒生成的CO₂的質(zhì)量比約為_(kāi)______。

(3)以上數(shù)據(jù)和計(jì)算說(shuō)明，以天然氣代替水煤氣作民用燃料，突出的優(yōu)點(diǎn)是___________。

14．(12分)(思維拓展題)某研究學(xué)習(xí)小組為探究鋅與鹽酸反應(yīng)，取同質(zhì)量、同體積的鋅片、同濃度鹽酸做了下列平行實(shí)驗(yàn)：

10．(多選)下列關(guān)于銅電極的敘述正確的是( )

A．銅鋅原電池中銅是正極

B．用電解法精煉粗銅時(shí)粗銅作陰極

C．在鍍件上電鍍銅時(shí)可用金屬銅作陽(yáng)極

D．電解稀硫酸制H₂、O₂時(shí)銅作陽(yáng)極

[解析]選A、C。銅鋅原電池中，Zn活潑，是負(fù)極，Cu是正極，A正確。電解精煉粗銅的過(guò)程是：粗銅 Cu²⁺ 精銅，粗銅為陽(yáng)極，B不正確。電鍍銅時(shí)：Cu Cu₂+ Cu(附著在鍍件上)，銅作陽(yáng)極，C正確。電解稀H₂SO₄制H₂、O₂時(shí)，陽(yáng)極應(yīng)該使用惰性電極。若用Cu作陽(yáng)極，則陽(yáng)極上Cu失電子：Cu－2e－ Cu₂+，得不到O₂，D不正確。

[解析]選D。A項(xiàng)，Li從零價(jià)升至正價(jià)，失去電子，Li作為負(fù)極，正確；B項(xiàng)，反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)物只有一種，故化合價(jià)既有升，又有降，所以既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)，正確；C項(xiàng)，由于Li可以與水反應(yīng)，故不能用水溶液作電解質(zhì)溶液，正確。D項(xiàng)，原電池中陽(yáng)離子應(yīng)遷移至正極，故錯(cuò)。

(2)t₁到t₂時(shí)刻，以M的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為：____________________。

(3)下列敘述能說(shuō)明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是(填序號(hào))

A．反應(yīng)中M與N的物質(zhì)的量之比為1︰1

B．混合氣體的總質(zhì)量不隨時(shí)間的變化而變化

C．混合氣體的總物質(zhì)的量不隨時(shí)間的變化而變化

D．單位時(shí)間內(nèi)每消耗a mol N，同時(shí)生成b mol M

E．混合氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化

9．(2009·全國(guó)卷Ⅱ)₂H₂(g)+O₂(g)====2H₂O(l)ΔH=-571.6 kJ·mol-1 CH₄(g)+2O₂(g)====CO₂(g)

+2H₂O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1

現(xiàn)有H₂與CH₄的混合氣體112 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，使其完全燃燒生成CO₂和H₂O(l)，若實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)放熱3 695 kJ。則原混合氣體中H₂與CH₄的物質(zhì)的量之比是( )

A.1∶1 B.1∶3 C.1∶4 D.2∶3

[解析]選B。設(shè)H₂、CH₄的物質(zhì)的量分別為x、y。則x+y=5,571.6x/2+890y=3 695,解得x=1.25 mol;

y=3.75 mol，兩者比為1∶3，故選B項(xiàng)。

7.某學(xué)生用純凈的Cu與過(guò)量濃HNO₃反應(yīng)制取NO₂，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，對(duì)圖中曲線(xiàn)的描述正確的是( )

A.OA段表示開(kāi)始時(shí)，反應(yīng)速率稍慢

B.AB段表示反應(yīng)速率較快，可能因?yàn)楫a(chǎn)物有催化作用

C.BC段表示反應(yīng)速率最快，在該時(shí)間內(nèi)收集到的氣體最多

D.OC線(xiàn)表示隨時(shí)間增加，反應(yīng)速率逐漸增大

6．(2010·福州模擬)將經(jīng)過(guò)酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡后放入如圖所示裝置中，下列敘述正確的是

A．過(guò)一段時(shí)間，Ⅱ試管中的導(dǎo)管內(nèi)水柱上升

B．Ⅰ試管中鐵釘由于發(fā)生電解反應(yīng)而被腐蝕

C．鐵釘在該裝置中被腐蝕的情況隨時(shí)間的延長(zhǎng)而加快

D．Ⅰ試管中鐵釘發(fā)生反應(yīng)的一個(gè)電極反應(yīng)式為：

2Cl－－2e－====Cl₂↑

[解析]選A。鐵釘用飽和食鹽水浸泡后，形成原電池，發(fā)生吸氧腐蝕。鐵作負(fù)極，電極反應(yīng)式為：2Fe－4e－====

2Fe₂+，鐵中的碳作正極，電極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e－====

4OH－，因?yàn)樵嚬軆?nèi)的氧氣被部分吸收，使試管內(nèi)壓強(qiáng)降低，所以Ⅱ試管中的導(dǎo)管內(nèi)水柱上升。當(dāng)鐵表面生成鐵銹時(shí)，可以阻止鐵和水、氧氣的接觸，而且氧氣的量越來(lái)越少，所以鐵釘被腐蝕的情況隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減慢。

4．加熱KClO₃晶體制取氧氣時(shí)，可以作為催化劑的正確組合是：①M(fèi)n ②MnO₂ ③KMnO₄ ④K₂MnO₄ ( )

A．①②③④ B．①②③ C．②③ D．②

[解析]選D。本題很容易錯(cuò)選B，原因是認(rèn)為在加熱時(shí)，Mn可以被氧氣氧化成MnO₂，KMnO₄可以分解成MnO₂，都可以催化KClO₃晶體分解而加快反應(yīng)速率。但是催化劑在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變。Mn和KMnO₄雖然可以加快KClO₃晶體的分解速率，但由于它們都變成了MnO₂，所以它們并不是催化劑。

在判斷和使用“催化劑”時(shí)，要明確以下內(nèi)容：

(1)催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)速率，其含義包括兩方面：一是加快化學(xué)反應(yīng)速率；二是減慢化學(xué)反應(yīng)速率。

(2)催化劑在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量不變，化學(xué)性質(zhì)不變，但物理性質(zhì)可能改變(例如形狀可能由塊狀變成粉末狀)。

(3)催化劑本身參與化學(xué)反應(yīng)。

(4)催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)速率，但不能改變反應(yīng)的結(jié)果，即如果一個(gè)化學(xué)反應(yīng)不能發(fā)生，即使加入催化劑也不能發(fā)生。

[解析]選C。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，即同一種物質(zhì)的生成速率與分解速率相等。用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，必須用“化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比”換算成同一種物質(zhì)的反應(yīng)速率，才能比較。

3．(2010·南京高一檢測(cè))將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時(shí)間，以下敘述不正確的是( )

A．兩燒杯中鋅片均部分溶解

B．甲中銅片是正極，乙中鋅片是負(fù)極

C．兩燒杯中溶液的pH均增大

D．產(chǎn)生氣泡的速率乙比甲慢

[解析]選B。本題考查學(xué)生對(duì)原電池的形成條件，正、負(fù)極，電極反應(yīng)和反應(yīng)現(xiàn)象的判斷能力。乙中未形成閉合電路，不能構(gòu)成原電池，只是鋅直接跟稀硫酸反應(yīng)。而甲中構(gòu)成了原電池，銅為正極，鋅為負(fù)極，產(chǎn)生H₂的速率比乙快，因此A、C、D正確，B錯(cuò)誤。

2．下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)能量變化的說(shuō)法正確的是( )

A.化學(xué)反應(yīng)中既有物質(zhì)變化又有能量變化

B.化學(xué)鍵的斷裂和形成與反應(yīng)放熱和吸熱無(wú)關(guān)

C.反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量一定相等

D.H₂SO₄與NaOH的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)

[解析]選A�；瘜W(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收熱量，而形成化學(xué)鍵時(shí)要釋放熱量，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；任何一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中都存在能量變化，所以反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量一定不相等，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；酸堿中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。