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- 2021-07-05 发布
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铜仁一中2018—2019学年度第二学期高一半期考试化学试题
第一部分 选择题(50分)
可能用到的相对原子质量:H -1 C-12 O-16
一、单项选择题(包括25小题,每题2分,共50分,每小题只有一个选项符合题意)
1.在人类生产、生活所需能量日益增多的今天,研究化学反应及其能量变化对合理利用常规能源和开发新能源具有十分重要的意义。下列说法中不正确的是
A. 任何化学反应都伴随着能量的变化
B. 因地制宜开发利用风能、水能、地热能、潮汐能
C. 若化学键形成时释放的能量小于旧化学键被破坏时需要吸收的能量,反应吸收能量
D. 煤、石油天然气均为化石能源,是可再生能源
【答案】D
【解析】
【详解】A. 化学反应中断键要吸收能量,成键要放出能量,所以任何化学反应都伴随着能量的变化,故A正确;
B. 风能、水能、地热能、潮汐能绿色无污染,故应因地制宜合理开发,故B正确;
C. 化学反应中断键要吸收能量,成键要放出能量,若化学键形成时释放能量小于旧化学键被破坏时需要吸收的能量,反应吸收能量,故C正确。
D. 煤、石油天然气均为化石能源,是不可再生能源,故D错误。答案选D。
【点睛】本题考查的是化学反应中能量转化的原因, 化学反应的能量变化规律, 常见的能量转化形式。解题时注意化学反应的实质是旧键断,新键形成,旧键断需吸收能量,新键形成需放出能量,则化学反应中必然伴随能量变化,反应是吸热还是放热应根据二者的相对大小判断。
2.决定元素种类的因素是
A. 核外电子数 B. 最外层电子数 C. 核电荷数 D. 中子数
【答案】C
【解析】
试题分析:具有相同核电荷数的原子统称为元素,所以决定元素种类的因素是核电荷数,故C项正确。
考点:本题考查化学基本概念。
3.下列叙述错误的是
A. 16O和18O属于同一种元素,它们互为同素异形体
B. 1H和2H是不同的核素,它们的质子数相等
C. 14C和14N的质量数相等,它们的中子数不等
D. 6Li和7Li的电子数相等,它们互为同位素
【答案】A
【解析】
【详解】A. 16O和18O为质子数相同,中子数不同的原子,互为同位素,故A错误;
B. 1H和2H的质子数相等,中子数不同,互为同位素,是不同的核素,故B正确;
C. 14C和14N的质量数都为14,中子数分别为8、7,故C正确;
D. 6Li和7Li互为同位素,质子数和电子数都对应相等,但中子数不相等,故D正确。答案选A。
【点睛】解题时注意根据原子表示法的知识,元素符号左上角数字表示质量数,左下角数字表示质子数,质量数-质子数=中子数,质子数相同而中子数不同的同种元素的原子为同位素。
4.关于化学电源的叙述,错误的是
A. 化学电源是根据原电池的工作原理设计的
B. 干电池中,碳棒作正极,并不参与化学反应
C. 镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限,价格昂贵
D. 铅蓄电池是一种二次电池,其中铅作电池的负极材料
【答案】C
【解析】
【详解】A.化学电源均是根据原电池的工作原理设计的,故A正确;
B.在干电池中,碳棒为正极,正极上是二氧化锰得电子的反应,碳棒不参与化学反应,故B正确;
C.因为废旧的镍镉电池有腐蚀性和污染性,不能随意丢弃,故C错误;
D.铅蓄电池放电时,铅易失电子作负极,电极反应式为:Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s),故D正确。答案选C。
【点睛】本题考查的是常见化学电源的种类及其工作原理。解题时需注意C选项应根据废旧电池的污染性来判断;在原电池中,较易失电子的金属或燃料所在电极作负极,得电子的电极是正极,正极上发生还原反应,负极上发生氧化反应。
5.某微粒用 表示,下列关于该微粒叙述正确的是
A. 质量数=A-n B. 中子数=A-Z
C. 电子数=Z+n D. 质子数=A+Z
【答案】B
【解析】
【详解】A. 在 中R左上角的字母表示质量数,则微粒的质量数为A,故A错误;
B. 在 中R左下角的字母表示原子的质子数,左上角的字母表示质量数,则微粒所含的中子数为A−Z,故B正确;
C. 中的质子数为Z,电子数为Z−n,故C错误;
D. 中的质子数为Z,故D错误。答案选B。
【点睛】本题考查的是质子数、中子数、核外电子数及其相互联系,在 中R左下角的字母表示原子的质子数,左上角的字母表示质量数,右上角的字母表示离子的电荷数,阳离子的电子数=质子数-电荷数,质量数=质子数+中子数。
6. 下列各组中两种微粒所含电子数不相等的是
A. H3O+和OH- B. CO和N2 C. HNO2和NO2- D. CH3+和NH4+
【答案】D
【解析】
试题分析:A、H3O+和OH-均含有10个电子,A不正确;B、CO和N2均含有14个电子,B不正确;C、HNO2和NO2-均含有24个电子,C不正确;D、CH3+中含有8个电子,而NH4+含有10个电子,D正确,答案选D。
考点:考查微粒核外电子数计算
7.下列叙述错误是
A. 核外电子总是优先排在能量最低的电子层上
B. 原子及其离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数
C. 元素周期表中从IIIB到IIB族10个纵行的元素都是金属元素
D. 除氦以外的稀有气体原子的最外层电子数都是8
【答案】B
【解析】
【详解】A.核外电子总是首先排布在离核近、能量低的电子层上,故A正确;
B.原子的核外电子层数等于该元素所在的周期数,离子的核外电子层数不一定等于该元素所在的周期数,故B错误;
C.元素周期表中从IIIB到IIB族10个纵行为7个副族和第Ⅷ族元素,称为过渡金属,都是金属元素,故C正确;
D.氦为2号元素,最为层电子数为2,除氦以外的稀有气体原子的最外层电子数都是8,故D正确。答案选D。
【点睛】本题考查的是原子核外电子排布和元素周期表。根据核外电子排布规律,各电子层(n)(K层除外)最多可容纳的电子数为2n2,离核越近能量越小,离核越远能量越大,核外电子总是优先排布在能量低的电子层上,最外层可以排8个(K层最多2个),次外层最多18个等知识点来解题。
8.某元素的原子最外层只有一个电子,它与卤素结合时,所形成的化学键( )
A. 一定是离子键
B. 一定是共价键
C. 可能是离子键也可能是共价键
D. 以上说法都不正确
【答案】C
【解析】
试题分析:原子最外层只有一个电子的元素可能是氢元素,也可能是碱金属元素,因此该元素与卤素结合时,可能形成离子键(如NaCl),也可能形成共价键(如HCl)。故选C。
考点:化学键、元素推断
9.下列物质中含有共价键的离子化合物是
A. Ba(OH)2 B. H2SO4 C. HCl D. MgCl2
【答案】A
【解析】
【详解】A. Ba(OH)2中钡离子和氢氧根离子之间存在离子键、O−H之间存在共价键,为离子化合物,故A正确;
B. H2SO4中只存在共价键,为共价化合物,故B错误;
C. HCl分子中H−Cl之间只存在共价键,为共价化合物,故C错误;
D. 氯化镁中镁离子和氯离子之间只存在离子键,为离子化合物,故D错误。答案选A。
【点睛】本题考查的是离子化合物的结构特征与性质。一般来说,活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键,非金属元素之间易形成共价键,含有离子键的化合物为离子化合物,离子化合物中可能含有共价键,据此解答。
10.下列有关电子式的书写正确的是
A. N2 的电子式: B. NH4Cl 的电子式:
C. HClO 的电子式: D. CO2 的电子式:
【答案】C
【解析】
分析:A.氮气分子中存在氮氮三键;B.氯化铵是离子化合物,由铵根离子与氯离子构成,其电子式为;C.氯原子最外层7个电子成1个共价键、氧原子的最外层6个电子,成2个共价键,电子式为;D.二氧化碳分子中各原子满足最外层电子数应满足8电子稳定结构,电子式为;
详解:A.氮原子最外层有5个电子,要达到稳定结构得形成三对共用电子对,即,故A错误;
B.氯化铵是离子化合物,由铵根离子与氯离子构成,其电子式为,故B错误;
C.氯原子最外层7个电子成1个共价键、氧原子的最外层6个电子,成2个共价键,电子式为,故C正确;
D.二氧化碳分子中各原子满足最外层电子数应满足8电子稳定结构,电子式为,故D错误;故本题选C。
点睛:本题考查电子式的书写,难度不大,注意未成键的孤对电子对容易忽略。掌握电子式的书写:简单阳离子的电子式为其离子符号,复杂的阳离子电子式除应标出共用电子对、非共用电子对等外,还应加中括号,并在括号的右上方标出离子所带的电荷。无论是简单阴离子,还是复杂的阴离子,都应标出电子对等,还应加中括号,并在括号的右上方标出离子所带的电荷。 离子化合物电子式的书写,是将阴阳离子(阳离子在前,阴离子在后。)拼在一起;以共价键形成的物质,必须正确地表示出共用电子对数,并满足每个原子的稳定结构,共价化合物电子式的书写,一般为正价者在前。
11.下列各装置能形成原电池的装置是
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】原电池的构成条件是:①有两个活泼性不同的电极,②将电极插入电解质溶液中,③两电极间构成闭合回路,④能自发的进行氧化还原反应。
A.该装置两个电极的活泼性是相同的,不能构成原电池,故A错误;
B.该装置符合原电池的构成条件,所以能形成原电池,故B正确;
C.酒精为非电解质,不导电,不能构成原电池,故C错误;
D.该装置两个电极的活泼性是相同的,不能构成原电池,故D错误。答案选B。
【点睛】本题考查的是原电池的构成条件。原电池的构成条件是:①有两个活泼性不同的电极,②将电极插入电解质溶液中,③两电极间构成闭合回路,④能自发的进行氧化还原反应,据此解答。
12.某学生用如图所示装置进行化学反应X+Y===M+N能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时,看到U形管中液面甲处升、乙处降。关于该反应的下列叙述正确的是
A. X的能量一定低于M的,Y的能量一定低于N的
B. 该反应为吸热反应,一定要加热反应才能进行
C. X和Y的总能量一定低于M和N的总能量
D. 破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量
【答案】C
【解析】
【详解】当往试管中滴加试剂Y时,看到U形管中液面甲处升、乙处降,说明X+Y===M+N为吸热反应,集气瓶中的空气冷缩,压强减小,外界大气压大于集气瓶中的压强,使甲处升、乙处降。
A.根据上述分析X+Y===M+N为吸热反应,则X和Y的总能量小于M和N的总能量,故A错误;
B.根据上述分析X+Y===M+N为吸热反应,吸热反应不一定需要加热,故B错误;
C.根据A项分析,C正确;
D. 根据上述分析X+Y===M+N为吸热反应,则破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量,故D错误。答案选C。
13.如图表示碱金属的某些性质与核电荷数的变化关系,则下列性质中不符合图示关系的是
A. Na的熔点比钾的高
B. K与H2O的反应比Na剧烈
C. K在O2中燃烧的产物更为复杂
D. KOH的碱性比NaOH强
【答案】A
【解析】
【详解】根据题图可知,随碱金属元素的核电荷数增多,其性质也逐渐增强,与水反应的剧烈程度、与氧气反应的产物的复杂程度、氢氧化物的碱性都符合图示关系,但熔点是逐渐降低的,不符合图示关系。故BCD
符合题意,A不符合题意。答案选A。
14.由和组成的5.5 g水中,含有的中子的物质的量是
A. 2 mol B. 2.5 mol C. 3 mol D. 3.5mol
【答案】C
【解析】
【详解】由和组成的水为,5.5g的物质的量为:5.5g/22g/mol=0.25mol,
1个水中含有12个中子,所以0.25mol分子中含有中子的物质的量为:12×0.25mol=3mol,故ABD错误,C正确。答案选C。
15.有aXn+和bYm-两种元素的简单离子,若它们的电子层结构相同,则下列关系正确的是
A. b-a=n+m
B. a-b=n-m
C. 核电荷数Y<X
D. 原子半径Y>X
【答案】C
【解析】
【详解】aXn+和bYm-的电子层结构相同,即二者的核外电子数相等,存在a−n=b+m,a−b=m+n,可知质子数、核电荷数都为Y Si,则HNO3酸性比H2SiO3强,故B错误;
C.非金属性:Si S > P,所以氢化物的稳定性:HCl > H2S > PH3,错误;C、因为非金属性P > C > Si,所以最高价氧化物水化物的酸性强弱:H2SiO3< H2CO3< H3PO4,正确;D、因为金属性K >Na > Mg > Al,所以阳离子的氧化性:K+ < Na+ < Mg2+ < Al3+,正确。
考点:本题考查元素周期律。
24.核电荷数小于l8的某元素X,其原子的电子层数为n,最外层电子数为(2n+1),质子数为(2n2一1)。下列关于元素X的说法中,不正确的是( )
A. 其最高化合价一定为+5
B. 可以形成化学式为KXO3的盐
C. 其氢化物可以用来做喷泉实验
D. 其最高价氧化物的水化物是强酸
【答案】A
【解析】
试题分析:核电荷数小于l8的某元素X,其原子的电子层数为n,则1<n≤3,最外层电子数为(2n+1),最外层电子数小于8,原子核内质子数为(2n2-1),当n=2时,核内质子数是7,最外层电子数是5,符合条件,为N元素;如果n=3,核内质子数是17,最外层电子数是7,为Cl元素,符合条件,所以X可能是N或Cl元素。A、如果X是N元素,其最高正化合价为+5,如果是Cl元素,其最高正价为+7,错误;B、N或Cl元素都可以形成化学式为KXO3的盐,如KNO3或KClO3,正确;C、氨气或氯化氢都极易溶于水,所以都可以做喷泉实验,正确;D、硝酸和高氯酸都是强酸,所以N或Cl元素的最高价氧化物的水化物是强酸,正确。
考点:本题考查原子结构和元素周期律。
25.熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视。用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,一极通CO气体,另一极通O2和CO2混合气体,可制得在650℃下工作的燃料电池。已知该电池总反应为:2CO+O2
=2CO2。则下列说法中正确的是( )
A. 通CO的一极是电子流出的一极,发生氧化反应
B. 该电池在常温下工作
C. 负极反应式为:O2+2CO2+4e-==2CO32-
D. 电池工作时CO32-向正极移动
【答案】A
【解析】
【详解】A.该燃料电池中通入CO的一极是负极,负极上失电子发生氧化反应,故A正确; B.根据题意该燃料电池为熔融盐电池,需在650℃下工作,故B错误;
C.负极上的电极反应式为2CO-4e-+2CO32-=4CO2,故C错误;
D.放电时,CO32−向负极移动,故D错误。答案选A。
第二部分 非选择题(50分)
二、非选择题:本大题共4小题,共50分。按题目要求作答。
26.从海水中可以获得淡水、食盐,并可提取镁和溴等物质。流程如下图所示:
(1)用电子式表示Br2的形成过程________。提取Br2 时,第一次通入Cl2 后发生反应的离子方程式是_______;ⅦA族元素,非金属性随元素核电荷数增加而逐渐减弱的原因:同主族元素从上到下原子半径逐渐______(填“增大”或“减小”),得电子能力逐渐减弱。②中SO2表现 _________(填“氧化”“还原”“酸”“碱”)性;
(2)镁在元素周期表中的位置是________;为了实现对镁离子的富集,①中分离提纯的实验操作名称是__________;
(3)用MgCl2溶液制成无水MgCl2,加热溶液过程中,会生成Mg(OH)Cl溶液和一种酸性气体。写出该反应的化学方程式______。
【答案】 (1). (2). Cl2+2Br-==Br2+2Cl- (3). 增大 (4). 还原性。 (5). 第三周期ⅡA族 (6). 过滤 (7). MgCl2+H2O====Mg(OH)Cl+HCl
【解析】
【分析】
(1)此小题考查了电子式的书写,元素周期律,物质的性质。Br是第四周期,第ⅦA族元素,最外层有7个电子,达到8电子稳定结构需得一个电子,则两个Br原子可形成一对共用电子对,通过共价键结合形成Br2;同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,失电子能力增强,得电子能力减弱,元素的非金属性逐渐减弱;SO2与溴水发生氧化还原反应表现出还原性;
(2)考查原子结构与元素在周期表中位置的关系;物分离提纯的方法;
(3)考查根据已知条件书写方程式;
【详解】(1)Br是第四周期,第ⅦA族元素,最外层有7个电子,达到8电子稳定结构需得一个电子,则两个Br原子可形成一对共用电子对,通过共价键结合形成Br2的,形成过程为;提取Br2 时,第一次通入Cl2 后发生的反应是氯气氧化溴离子为溴单质,离子方程式为Cl2+2Br-==Br2+2Cl- ;ⅦA族元素,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,失电子能力增强,得电子能力减弱,元素的非金属性逐渐减弱;②中SO2中的S元素的化合价升高,失电子表现出还原性。本小题答案为:;Cl2+2Br-==Br2+2Cl-;增大;还原性。
(2)镁为12号元素,核外有12个电子,为2、8、2排布,核外有3层,最外层有2个电子,在元素周期表中的位置是第三周期ⅡA族;为了实现对镁离子的富集,①步中加入的试剂为碱性物质使镁离子生成氢氧化镁沉淀,则分离提纯的实验操作为过滤。本小题答案为:第三周期ⅡA族;过滤。
(3)用MgCl2溶液制成无水MgCl2,加热溶液过程中,会生成Mg(OH)Cl溶液和一种酸性气体,此酸性气体为HCl气体,方程式为MgCl2+H2O====Mg(OH)Cl+HCl。本小题题答案为:MgCl2+H2O====Mg(OH)Cl+HCl。
27.氨是重要的工业原料,其可以用来合成氮肥,某氮肥厂氨氮废水中氮元素多以NH4+和NH3·H2O的形式存在,该废水的处理流程如下:
请回答下列问题:
(1)过程1中加入氢氧化钠,写出其中发生的离子方程式____________________
(2)写出氨分子的结构式______;指出分子中化学键是_____(填‘离子键’或‘共价键’)。
(3)过程Ⅱ:在微生物作用的条件下,NH4+经过两步反应被氧化成NO3-。其中第一步反应的能量变化示意图如图:
第一步反应是_______反应(选填“放热”或“吸热”),判断依据是_______________。
【答案】 (1). NH4++OH-=NH3·H2O (2). (3). 共价键 (4). 放热 (5). 反应物总能量高于生成物总能量
【解析】
【分析】
(1)铵根能和强碱反应生成一水合氨。
(2)考查氨气分子的化学键类型及结构式的书写,氮原子最外层5个电子,需得3个电子达到8电子稳定结构,氢原子最外层1个电子需得1个电子达到2电子稳定结构,则1个氮原子与3个氢原子可通过3对共用电子对形成氨气分子,其中含3个共价键,则结构式为;
(3)从总能量的角度解释吸热放热,当应物的总能量高于生成物的总能量时为放热反应;当应物的总能量低于生成物的总能量时为吸热反应;
【详解】(1)氨氮废水中氮元素多以NH4+和NH3·H2O的形式存在,过程1中加入氢氧化钠,是NH4+和OH-反应生成一水合氨,离子方程式为NH4++OH-=NH3·H2O。本小题答案为:NH4++OH-=NH3·H2O。
(2)氮原子最外层5个电子,需得3个电子达到8电子稳定结构,氢原子最外层1个电子需得1个电子达到2电子稳定结构,则1个氮原子与3个氢原子可通过3对共用电子对形成氨气分子,其中含3个共价键,则结构式为。本小题答案为:;共价键。
(3)如图所示反应物的总能量高于生成物的总能量,则第一步反应为放热反应。本小题答案为:放热;反应物总能量高于生成物总能量。
28.已知短周期主族元素Q、T、U、V、W、X、Y、Z原子序数依次增大。已知:T与U、V同周期,W与X、Y、Z同周期,U和Y同族;元素Q的某种核素没有中子;元素T的最高正价与最低负价的代数和为0;Q与U形成的气态化合物相对分子质量为17;工业上通过分离液态空气获得V的单质,且该单质的某种同素异形体是保护地球地表环境的重要屏障;W、X、Z的最高价氧化物对应的水化物两两之间都能反应,且W、X、Z原子最外层电子数之和等于W的原子序数。
(1)Z元素原子的 L层电子数为______,元素 Y的原子结构示意图___________,T的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代,用的核素是___________(填核素符号)。
(2)元素Q与V可以形成18电子化合物的其电子式为_________,元素W与Q形成的化合物的类型_____________(填‘离子化合物’或‘共价化合物’)。
(3)V的氢化物比同主族其他元素的氢化物的熔沸点明显偏高,原因是___________。
(4)写出X、W 两种元素最高价氧化物对应的水化物相互反应的离子方程式:____________。
【答案】 (1). 8 (2). (3). 614C (4). (5). 离子化合物 (6). 水分子间形成氢键 (7). Al(OH)3+OH-=AlO2-+H2O
【解析】
【分析】
本题考查的是原子结构。元素Q的某种核素没有中子,则Q为氢元素;工业上通过分离液态空气获得V的单质,该单质的某种同素异形体是保护地球地表环境的重要屏障,则V为氧元素;T元素最高正价与最低负价之和为0,处于ⅣA族,原子序数小于氧元素,则T为碳元素;Q与U形成的气态化合物相对分子质量为17,该气体为NH3,则U为N元素;U和Y同族,则Y为P,W与X、Y、Z同周期,W、X、Z的最高价氧化物对应的水化物两两之间都能反应,且W、X、Z原子最外层电子数之和等于W的原子序数,则W为Na,X为Al,Z为Cl,据此解答。
【详解】元素Q的某种核素没有中子,则Q为氢元素;工业上通过分离液态空气获得V的单质,该单质的某种同素异形体是保护地球地表环境的重要屏障,则V为氧元素;T元素最高正价与最低负价之和为0,处于ⅣA族,原子序数小于氧元素,则T为碳元素;Q与U形成的气态化合物相对分子质量为17,该气体为NH3,则U为N元素;U和Y同族,则Y为P,W与X、Y、Z同周期,W、X、Z的最高价氧化物对应的水化物两两之间都能反应,且W、X、Z原子最外层电子数之和等于W的原子序数,则W为Na,X为Al,Z为Cl。
(1)由上述分析可知Z为Cl,核外电子排布为2、8、7,L层电子为8;Y为P,原子结构示意图为;,T的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代,用的核素是614C。本小题答案为:8;
;614C。
(2)Q为氢元素,V为氧元素,则Q与V可以形成18电子化合物为H2O2,电子式为;W为钠元素,V为氧元素,钠失电子形成钠离子,氢得电子形成氢离子,两者通过离子键结合形成离子化合物。本小题答案为:;离子化合物。
(3)V为氧元素,V氢化物为水,它比同主族其他元素的氢化物的熔沸点明显偏高是水分子间形成氢键。本小题答案为:水分子间形成氢键。
(4)X为铝元素,其最高价氧化物的水化物为氢氧化铝,W为钠元素,其最高价氧化物的水化物为氢氧化钠,两者相互反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-=AlO2-+H2O。本小题答案为:Al(OH)3+OH-=AlO2-+H2O。
29.氢氧燃料电池已用于航天飞机,以H2SO4溶液为电解质溶液的这种电池的原理图如下图所示,回答下列问题:
(1)电极b为电池__________极,其电极反应式为___________ ,反应类型为________
(2) 当电路中转移3mol电子时,a极有________L氢气(标准状况)参与反应。
(3)氢氧燃料电池的优点____________(任写两点)。
(4)除了燃料电池外,我们生活中经常用到充电电池,下列关于充电电池的叙述,不正确的是( )
A、充电电池的化学反应原理是氧化还原反应
B、充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行
C、充电电池可以无限制地反复充电、放电
D、较长时间不使用电器时,最好从电器中取出电池,并妥善存放
【答案】 (1). 正极 (2). O2+4H++4e-=2H2O (3). 还原反应 (4). 33.6 (5). 效率高,环境友好,工作时安静等 (6). C
【解析】
【分析】
本题考查的是氢氧燃料电池的工作原理。在氢氧燃料电池中,通入氢气的一极为电池的负极,发生氧化反应,在酸性环境下,电极反应为:H2−2e−=2H+,正极上是氧气发生得电子的还原反应,在酸性环境下,电极反应为:O2+4H++4e−=2H2O,电子从负极流向正极,电池总反应与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致,供电时的总反应为2H2+O2═2H2O。据此解答。
【详解】根据图示,在氢氧燃料电池中,通入氢气的一极为电池的负极,发生氧化反应,在酸性环境下,电极反应为:H2−2e−=2H+,正极上是氧气发生得电子的还原反应,在酸性环境下,电极反应为:O2+4H++4e−=2H2O,电子从负极流向正极,电池总反应与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致,供电时的总反应为2H2+O2═2H2O;
(1)根据上述分析b极为正极发生还原反应,电极反应式为O2+4H++4e−=2H2O。本小题答案为:正极;O2+4H++4e−=2H2O;还原反应。
(2)a极的电极反应式为H2−2e−=2H+,电子与氢气的物质的量之比为2:1,当电路中转移3mol电子时,a极有1.5mol氢气参与反应,标况下的体积为33.6L。本小题答案为:33.6L。
(3)氢氧燃料电池的优点效率高,环境友好,工作时安静等。本小题答案为:效率高,环境友好,工作时安静等。
(4)A. 充放电的化学反应有电子转移,所以必须是氧化还原反应,故A正确;
B.充电时,阴极、阳极反应式是放电时负极、正极反应式的逆反应,所以充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行,故B正确;
C. 充电电池的使用有一定年限,所以不能无限制的反复充电、放电,故C错误;
D.用电器较长时期内不再使用,最好将电池取出并放于低温,干燥的地方,如果不这样,即使用电器被关掉,系统仍会使电池有一个低电流输出,这会缩短电池的使用寿命,故D正确。答案选C。