化学第2节 化学反应与能量转化课后测评

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下列说法正确的是
A．图中能量转化方式只有 2 种
B．b 极发生的电极反应为：N2+6H＋+6e－= 2NH3
C．H＋向 a 极区移动
D．a 极上每产生 22.4L O2 流过电极的电子数为 2NA
2．（2020·济南市历城第二中学高一月考）关于如图原电池的叙述错误的是（）
A．电池工作时，电流由a流向b
B．微生物所在电极区放电时发生氧化反应
C．放电过程中，H＋从正极区移向负极区
D．正极反应式为：MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O
3．（2020·安徽淮北市·淮北一中高一月考）将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示(A、B为多孔性碳棒)持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积V L。则下列说法正确的是
A．OH－由A端移向B端
B．0＜V≤22.4 L时，电池总反应的化学方程式为CH4 ＋2O2 ＋KOH=KHCO3 ＋2H2O
C．22.4 L＜V≤44.8 L时，负极电极反应为：CH4 ＋9CO32-＋3H2O－8e－=10HCO3-
D．V＝33.6 L时，溶液中阴离子浓度大小关系为c(CO32-)＞c(HCO3-)＞c(OH－)
4．（2020·济南市历城第二中学高一月考）对于氢氧燃料电池，下列说法正确的是（ ）
A．用 KOH 做电解质，负极反应是 H2-2e-+2OH-=2H2O
B．电子从 a 电极通过外电路到 b 电极最终移到 a 电极形成闭合回路
C．原电池不能将化学能百分之百转化成电能
D．氢氧燃料电池在使用过程中会看到淡蓝色火焰
5．（2020·齐河县实验中学高一期中）锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4，溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。 回答下列问题：
（1）外电路的电流方向是由________极流向________极(填字母)。
（2）电池正极反应式为___________________________________。
（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？________(填“是”或“否”)，原因是________________________________________________________________。
（4）MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为_______________________________________________。K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为___________。
1．B
【详解】
A. 图中能量转化方式有风能转化为电能、太阳能转化为电能、化学能转化为电能等，所以能量转化方式不只是2种，故A错误；
B. b极氮气转化为氨气，氮元素化合价降低被还原为原电池的正极，b 极发生的电极反应为：N2+6H＋+6e－= 2NH3，故B正确；
C. b极氮气转化为氨气，氮元素化合价降低被还原为原电池的正极，故H＋向 b极区移动，故C错误；
D. a极为负极，电极反应为，每产生标准状况下 22.4L O2 流过电极的电子数为4NA，但题干没说明标准状况，故D错误；
答案选B。
2．C
【分析】
由原电池装置分析可得，电池工作时，b极Cm(H2O)n转化为CO2，C元素化合价升高，失去电子发生氧化反应，作负极，a极MnO2转化为Mn2+，Mn化合价降低，得到电子发生还原反应，作正极，结合原电池原理分析解答。
【详解】
A．根据上述分析可知，a为原电池正极，b为负极，电池工作时，电流由正极流向负极，即a流向b，A选项正确；
B．放电时，微生物所在的电极区为为电源的负极，发生氧化反应，B选项正确；
C．H+是阳离子，在原电池中，H+从负极区移向正极区，C选项错误；
D．a极MnO2转化为Mn2+，Mn化合价降低，得到电子发生还原反应，作正极，电极反应式为：MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O，D选项正确；
答案选C。
3．C
【解析】
【分析】
n（KOH）=2ml/L×1L=2ml，可能先后发生反应①CH4+2O2=CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3。
【详解】
A、燃料电池中，通入CH4的一端为原电池的负极，通入空气的一端为原电池的正极，在原电池中阴离子向负极移动，OH-由B端移向A端，故A错误；
B、当0＜V≤22.4L时，0＜n（CH4）≤1ml，则0＜n（CO2）≤1ml，只发生反应①②，且KOH过量，则电池总反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，故B错误；
C、当22.4 L＜V≤44.8L，1ml＜n（CH4）≤2ml，则1ml＜n（CO2）≤2ml，发生反应①②③，得到K2CO3和KHCO3溶液，则负极反应式为CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-，故C正确；
D、当V=33.6L时，n（CH4）=1.5ml，n（CO2）=1.5ml，则电池总反应式为3CH4+6O2+4KOH=K2CO3+2KHCO3+7H2O，则得到0.5mlK2CO3和1mlKHCO3的溶液，则c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-），故D错误；
故选C。
【点晴】
本题考查了燃料电池的工作原理重要考点，计算要求的综合性较强，本题难度较大。解答本题，要理清思路：燃料电池中，通入燃料的一端为原电池的负极，通入空气的一端为原电池的正极，n（KOH）=2ml/L×1L=2ml，可能先后发生反应①CH4+2O2→CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3；根据甲烷的量计算生成的二氧化碳的量，结合反应方程式判断反应产物及发生的反应。
4．AC
【分析】
根据燃料电池原理图分析可知，电子由a极移向b极，则a极为原电池的负极，H2失去电子发生氧化反应，b极为原电池的正极，O2得到电子发生还原反应，据此分析解答；
【详解】
A．用KOH做电解质，负极产生的H+与OH-结合生成H2O，则负极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，A选项正确；
B．电子只能在外电路中移动，电子从a电极通过外电路到b电极，不能再从b电极移到a电极，B选项错误；
C．原电池不可能把化学能完全转化为电能，其间一定有能量损耗，比如氧化还原过程放热等，C选项正确；
D．燃料电池是利用燃料发生氧化还原反应将化学能转化为电能，不是燃烧，不会看到蓝色火焰，D选项错误；
答案选AC。
5．b a MnO2+e－+Li+=LiMnO2 否 电极Li是活泼金属，能与水反应 3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O 2∶1
【详解】
(1)锂是活泼的金属，作负极，因此外电路的电流方向是由正极b流向负极a。
（2）在电池正极b上发生得到电子的还原反应，则电极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2；
(3)由于负极材料Li是活泼的金属，能够与水发生反应，所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂。
(4)根据题意结合原子守恒、电子守恒可得方程式：3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O；K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2，根据化合价升降总数等于电子转移的数目可知：每转移2ml的电子，产生1ml的MnO2、2ml KMnO4，所以生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为2:1。