题目内容

17．科学家用氮化镓材料与铜组装如图的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以
CO2和H2O合成CH4．以下说法错误的是（　　）
A．铜电极表面的电极反应式 CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O
B．为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量硫酸
C．该装置仅将化学能转变为电能
D．装置中的H+由左向右移动

分析 该装置中，根据电子流向知，GaN是负极、Cu是正极，负极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，正极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，电解质溶液中阳离子向正极移动，据此分析解答．

解答 解：A．根据电子流向知，Cu是正极，正极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成甲烷，电极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，故A正确；
B．电解质溶液中含有氢离子，所以溶液呈酸性，为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量硫酸，故B正确；
C．根据图知，该装置中有太阳能转化为化学能、化学能转化为电能，故C错误；
D．放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，所以装置中的H+由左向右移动，故D正确；
故选C．

点评 本题考查化学电源新型电池，明确原电池原理、电极反应、电子流向、离子流向等即可解答，难点是电极反应式的书写．

练习册系列答案
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5．Ⅰ．2011年11月28日至12月9日，联合国气候变化框架公约第17次缔约方会议在南非德班召开，随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了各国的普遍重视．
（1）目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．为探究该反应原理，进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3.25mol H2，在一定条件下发生反应，测定CO2、CH3OH（g）和H2O （g）的浓度随时间变化如图所示：

①写出该工业方法制取甲醇的化学反应方程式CO2+3H2?CH3OH+H2O．
②从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v （H2）=0.225mol•L-1•min-1．当温度降低时CO2的转化率变大，则该反应△H＜0（填“＞”“＜”或“=”）．
③下列措施中能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的是C．
A．升高温度  B．充入氮气   C．将水蒸气从体系中分离  D．用更有效的催化剂
（2）选用合适的合金作为电极，以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料，可以制成一种以甲醇为原料的燃料电池，此燃料电池负极的电极方程式为CH3OH-6 e-+8OH-=CO32-+6H2O．
Ⅱ：已知下列物质在20℃下的Ksp如下，试回答下列问题：
化学式颜色Ksp
AgCl白色2.0×10-10
AgBr浅黄色5.4×10-13
AgI黄色8.3×10-17
Ag2S黑色2.0×10-48
Ag2CrO4红色2.0×10-12
（1）20℃时，上述五种银盐饱和溶液中，Ag+物质的量浓度由大到小的顺序是Ag2CrO4＞AgCl＞AgBr＞AgI＞Ag2S．
（2）向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，当两种沉淀共存时，$\frac{c（Βρ-）}{c（Χλ-）}$=2.7×10-3．
（3）测定水体中氯化物含量，常用标准硝酸银法进行滴定，滴定时应加入的指示剂_D．
A．KBr  B．KI  C．K2S  D．K2CrO4．
6．已知A，B，C，D，E，F为原子序数依次增大的前四期元素，A与D，C与E同主族．B元素的原子价电子排布为msnmpn，C元素的最外层电子数是其电子层数的3倍．A与C，D与C均可形成原子个数比为1：1或2：1的化合物．F元素原子的M电子层有5对成对电子．回答下列问题：
（1）A与C可形成的原子个数比为1：1的化合物，写出其电子式，E原子的价电子排布式为3s23p5，F在周期表中的位置是第四周期第IVB族．
（2）A与B形成的化合物B2A2分子中含有3σ键、2个π键，B原子的杂化方式为sp．
（3）C与E能形成两种化合物EC2、EC3，其立体构型分别为V形、平面三角形．
5．氧化铜、氯化亚铜是重要的化工原料，广泛地用作有机合成催化剂
Ⅰ．实验室中以粗铜（含杂志Fe）为原料制备铜的氯化物，现用如图所示的实验仪器及药品来制备纯净，干燥的氯气并与粗铜反应（铁架台、铁夹、酒精灯已省略），请回答：

（1）按气流方向连接仪器接口顺序为a→d、e→h、j→f、g→b
（2）简述检验装置A气密性的操作：利用止水夹夹住导气管的橡皮管，从长颈漏斗中加水至漏斗内外形成液面高度差，一段时间内，液面高度差不变，说明气密性良好
（3）D中发生反应的化学式为Cu+Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl2、2Fe+3Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl3
（4）反应后，装置B中溶液具有漂白、消毒作用、若用钢铁（含Fe、C）制品盛装该溶液会发生电化学腐蚀，钢铁制品表面生成红褐色沉淀、溶液会失去漂白、杀菌消毒功效．该电化学腐蚀过程中正极反应式为ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-
Ⅱ．将上述实验制得的固体产物按如图流程操作，请回答：

（1）用稀盐酸溶解固体的原因为抑制Cu2+、Fe3+水解
（2）已知CuCl难溶于水，由溶液2制CuCl的离子方程式为2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H++SO42-
（3）用下面的方法测定固体产物中CuCl2的质量分数：取2.00mL溶液2转移到锥形瓶中，再加入过量的20%KI溶液，再滴入几滴淀粉溶液，用0.200mol/L Na2S2O3标准溶液滴定，反应原理为2Cu2++4I-=2CuI↓+I2、I2+2S2O${\;}_{3}^{2-}$=S4O${\;}_{4}^{2-}$+2I-，重复滴定三次，平均消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL，则固体产物中CuCl2的质量分数为83.1%．
12．下表为元素周期表中的一部分，用化学式或元素符号回答下列问题：
族
周期		　　　I　AⅡAⅢAⅣA　　VAⅥAⅦA0
　　　　2　　⑥　　⑧
　　　　3　　①　　③　　⑤⑦　　⑩
　　　　4　　②　　④　　⑨
（1）10种元素中，化学性质最不活泼的是Ar；
（2）④②⑤中，最高价氧化物的水化物，碱性最强的碱是KOH；
（3）②④⑦中形成的简单离子，半径由大到小的顺序是S2-＞K+＞Ca2+；
（4）写出①与⑦形成的最简单化合物的电子式．
（5）①和⑤最高价氧化物对应的水化物相互反应的化学方程式为NaOH+Al（OH）3=Na[Al（OH）4]
（6）试比较与⑦与⑧两种元素最简单氢化物的沸点高低H2O＞H2S．
（7）设计一个简单实验证明⑦⑨两种元素非金属性强弱的比较把溴水加到Na2S（或氢硫酸）溶液中，出现淡黄色沉淀；从而证明Br的非金属性强于S的．
2．汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化成无毒气体．
（1）当空燃比（空气与燃油气的体积比）不同时，汽车尾气的主要成分不同．空燃比较小时的有毒气体主要是CO（填化学式）．
（2）某分子筛类催化剂（H+交换沸石）催化NH3脱除NO、NO2的反应机理如图所示．
步骤③转化反应的离子方程式是[（NH4）2（NO2）]2++NO=N2+H2O+[（NH4）（HNO2）]++H+．按如图反应机理，NH3脱除NO、NO2总反应的化学方程式是NO+NO2+2NH3$\frac{\underline{\;H+\;}}{\;}$2N2+3H2O．
（3）NaClO2溶液将NO转化为HNO3的反应历程如下：
NaClO2+HCl=HClO2+NaCl
8HClO2═6ClO2↑+Cl2↑+4H2O
2NaClO2+Cl2═2NaCl+2ClO2↑
5NO+3ClO2+4H2O═5HNO3+3HCl
则酸性条件下NaClO2溶液将NO转化为HNO3的总反应的化学方程式为3NaClO2+4NO+2H2O═4HNO3+3NaCl．
9．A、B、C、D是短周期元素组成的非金属单质，其中B、C、D在常温常压下是气体．其转化关系如图1（有关反应的条件及生成的H2O已略去）．E是形成酸雨的污染物之一，F是常见的四原子10电子分子，化合物L具有漂白性，可由Cl2与NaOH溶液反应而制得．化合物J是由两种元素组成的18电子分子，分子中原子个数比为1：2，其相对分子质量为32，常温下为液体．

请按要求填空：
（1）写出L的电子式；J的结构式．
（2）写出F与L反应的离子方程式ClO-+2NH3═N2H4+Cl-+H2O．
（3）取一定量J在B中完全燃烧生成14g C，恢复至101kPa、25℃，放出QkJ热量．则J和B反应的热化学方程式为：N2H4（l）+O2（g）═N2（g）+2H2O（l）△H=-624 kJ/mol．
（4）写出将E通入L的碱性溶液中的离子方程式ClO-+SO2+2OH-═Cl-+SO42-+H2O．
（5）J-空气燃料电池是一种环境友好的碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30% KOH溶液．该燃料电池的负极反应式为N2H4+4OH--4e-═4H2O+N2↑．
（6）对于反应2E+B?2G
①某温度下，E的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如图2所示．平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）=K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②有两只密闭容器甲和乙，甲容器有一个可移动的活塞，能使容器内保持恒压，乙容器能保持恒容．起始时分别向两容器内充入2molG气体，在相同的温度和压强下发生反应并达到平衡．下列叙述正确的是C
A．平均反应速率：甲＞乙           B．平衡时B的物质的量：甲＜乙
C．平衡时G的转化率：甲＞乙       D．平衡时G的体积分数：甲＞乙．
6．a、b、c、d、e五种物质均含有一种相同的元素，在一定条件下可发生如图所示转化，其中a是单质，b在通常状况下是气体，c、d都是氧化物，e是该元素的最高价氧化物对应水化物，且是一种强电解质，则a可能是（　　）
A．C12B．N2C．SD．C
7．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压．高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O$?_{充电}^{放电}$3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH．下列叙述不正确的是（　　）
A．放电时每转移3 mol电子，正极有1mol K2FeO4被氧化
B．充电时阳极反应为：Fe（OH）3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O
C．放电时锌失去电子，发生氧化反应
D．放电时负极附近溶液的碱性降低

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